DE3431181A1 - Verfahren und einrichtung fuer das behandeln und giessen von metallen und legierungen in einem geschlossenen raum - Google Patents
Verfahren und einrichtung fuer das behandeln und giessen von metallen und legierungen in einem geschlossenen raumInfo
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Description
Verfahren und Einrichtung für das Behandeln und Gießen von Metallen und Legierungen in einem geschlossenen Raum
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für das Behandeln und Gießen von Metallen und Legierungen
in einem geschlossenen Raum, die in der Gießereifertigung für die Herstellung von Gußstücken eingesetzt
werden können.
Es ist ein Verfahren für das Behandeln und Gießen von Metallen und Legierungen in einem geschlossenen Raum bekannt,
bei dem die Schmelze in einem Induktionsofen gegossen wird, wonach sie mit festen Legierungszuschlagen
behandelt wird, wobei die Schmelze unter der Wirkung eines Gasdrucks steht. Gleichzeitig damit erfolgt
eine zusätzliche Sättigung der Schmelze mit Legierungszuschlägen, wobei durch den Ofenboden Legierungsgas zugeführt wird. Nach der Beendigung des Prozesses
der Schmelzebehandlung gelangt das auf diese Weise legierte flüssige Metall in eine Kokille. Das Gießen
erfolgt unter Gasdruck.
Es ist eine Einrichtung für die Durchführung dieses Verfahrens bekannt, welche einen Induktionsofen aufweist,
dessen Boden mit einer Quelle für Legierungsgas verbunden ist. Der Raum des Induktionsofens ist mit
einer hermetisch abschließbaren Kammer, in welcher die Kokille eingesetzt ist, verbunden.
Ein Nachteil dieses Verfahrens und dieser Einrichtung liegt darin, daß die Metallschmelze in die Kokille direkt
von dem Induktionsofen gelangt. Da ein Teil der Legierungselemente in festem Zustand zugeführt wird,
können die nichtmetallischen Einschlüsse nicht völlig entfernt werden. Sie gelangen zusammen mit dem legierten flüssigen
Metall in die Kokille, was zu einer Verschlechterung der Qualität des hergestellten Gußstücks führt.
Es ist weiterhin ein Verfahren für das Behandeln und Gießen von Metallen und Legierungen bekannt, bei dem
die Schmelze in einem Induktionsofen gegossen wird und ein Vakuum erzeugt wird. Danach erfolgt das Legieren
der Schmelze. Anschließend folgt das Gießen unter der Einwirkung des Vakuums. Das flüssige Metall des Gußstücks
kristallisiert in einem Raum, der getrennt vom Raum des Induktionsofens ist (DE-PS 11 43 606).
Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß das Gießen von gaslegierten Schmelzen nicht möglich ist,
da bei dem erzeugten Vakuum das in der Schmelze gelöste legierende Gas zusammen mit den übrigen Gasen
freigesetzt wird. Dies führt zu der Herstellung von Gußstücken schlechter Qualität.
Die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens hat einen Induktionsofen, der durch eine bewegliche Rinne
mit einer hermetisch abschließbaren Kammer verbunden ist, in welcher die Gießform oder die Kokille eingesetzt
ist. Der Raum der hermetisch abschließbaren Kammer und der Raum des Induktionsofens sind durch einen Gasverschluß
getrennt.
Ein Nachteil dieser Einrichtung liegt darin, daß bei ihr ein Aufschwimmen und Zurückhalten der nichtmetallischen
Einschlüsse der legierten Schmelze nicht gewährleistet und infolgedessen die Qualität der Gußstücke verschlechtert
wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung für das Behandeln und Gießen von
Metallen und Legierungen in einem geschlossenen Raum zu schaffen, bei denen ein effektives zusätzliches
Legieren der Schmelze und ein intensives Reinigen der legierten Schmelze von nichtmetallischen Einschlüssen
zur Herstellung von Gußstücken hoher Qualität gewährleistet
wird. s
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Schmelze mit festen Legierungszuschlägen und Legierungsgas
behandelt wird, wonach das Gießen erfolgt. Das Behandeln und das Gießen finden statt unter Wirkung
eines Gasdrucks. Die Schmelze wird erfindungsgemäß zuerst mit den festen Legierungszuschlägen behandelt, wonach sie
einer zusätzlichen Sättigung mit Legierungsgas unterworfen wird, wobei beide Behandlungen separat stattfinden.
Das Gießen erfolgt durch Gravitation. Gleichzeitig damit wird eine Differenz der Drücke in dem Raum für
eine zusätzliche Sättigung mit Legierungsgas und in dem Raum, wo das Gießen erfolgt, erzeugt.
Die Aufgabe wird auch durch eine Einrichtung gelöst, die einen Induktionsofen und eine hermetisch abschließbare
Kammer aufweist, in welcher die Gießform eingesetzt ist. Der Induktionsofen und die hermetisch abschließbare Kammer
sind untereinander durch eine bewegliche Rinne verbunden. Erfindungsgemäß ist über dem einen Ende der beweglichen
Rinne ein Siphon und unter seinem anderen Ende ein Zwischengefäß-montiert, welches in einer ersten
hermetisch abschließbaren Kammer angeordnet und gasdicht an eine Trennplatte abgedichtet ist. Das Zwischengefäß
ist mit einem Boden für das Durchblasen mit Legierungsgas, einem Schlackenbad, einer Beheizeinrichtung und
einem Durchblasesystem versehen. Die Trennplatte ist an einer zweiten hermetisch abschließbaren Kammer mit
der Gießform befestigt. Die bewegliche Rinne ist mit einer Einrichtung für das Durchblasen der Schmelze mit
Legierungsgas versehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Ein-·
richtung weisen folgende Vorteile auf:
- Durch das getrennte Sättigen der Schmelze mit Legierungselementen wird ein gutes Abscheiden der
nichtmetallischen Einschlüsse in der Schmelze bei ihrem Durchblasen mit dem legierenden Gas im
Zwischengefäß erzielt, was die Herstellung von Gußstücken hoher Qualität gewährleistet.
- Durch das Erzeugen einer Differenz zwischen den Drücken im Raum des Zwischengefäßes und im Raum der
Gießform wird eine zusätzliche Steuerung der Gießgeschwindigkeit gewährleistet, was ebenfalls zur Erhöhung
der Qualität der Gußstücke führt.
- Das für Legieren und Durchblasen verwendete Gas ruft eine Erhöhung des Drucks nur im Raum des Zwischengefäßes
und der Gießform hervor, wodurch die Aufnahme des Legierungsgases erhöht wird und die Kristallisationsbedingungen
verbessert werden, ohne daß dabei Gas für das Erhöhen des Drucks auch in dem Ofen unnötig
verbraucht wird.
- Nach dem schnellen Vergießen des Metalls vom Tiegel in das Zwischengefäß kann das Schmelzaggregat für einen
neuen Arbeitszyklus freigegeben werden, wodurch der Nutzungsgrad der teuersten Einheit der Einrichtung
- und zwar des Ofens - erhöht wird.
- Nach dem Füllen der Gießformen mit Schmelze bleiben diese während der Kristallisation bewegungslos, wodurch
die Gefahr von Defekten in der noch nicht genügend festen Metallhaut infolge Erschütterungen
vorgebeugt wird.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungs-0 beispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen
Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 die Einrichtung schematisch im Querschnitt, Fig. 2 das Zwischengefäß mit Elektrodenheizung im
Längsschnitt und
Fig. 3 eine Ansicht in Richtung A von Fig. 3.
Fig. 3 eine Ansicht in Richtung A von Fig. 3.
Die Einrichtung besteht aus einem Induktionsofen 1, der
in einem Mantel 2 mit einem Deckel 3 montiert ist. Der Mantel 2 ist mit einem Rohr 4 und einer ersten schnellwirkenden
Verbindung 5 mit einer ersten hermetisch abschließbaren Kammer 6 verbunden, wobei die Kammer 6
mit einem Deckel 7 versehen ist. Unterhalb der ersten hermetisch abschließbaren Kammer 6 ist eine zweite hermetisch
abschließbare Kammer 8 montiert, in welche die Gießform 9 eingesetzt ist. Beide hermetisch abschließbaren
Kammern 6 und 8 sind durch eine Trennplatte 10 getrennt. Über die Trennplatte 10 ist in der ersten
Kammer 6 ein Zwischengefäß 11 mit einem Deckel 12 angeordnet,
wobei das Zwischengefäß 11 gasdicht gegen die Trennplatte 10 abgedichtet ist. An der unteren
Seite der Trennplatte 10 ist ein Schieber 13 für flüssiges Metall mit einem kleinen Gasschieber 14 montiert.
Über dem Zwischengefäß 11 ist eine bewegliche
Rinne 15 mit einem Antriebsmechanismus 16 montiert, wobei sich die bewegliche Rinne 15 in dem Rohr 4 befindet.
Im einen Ende der beweglichen Rinne 15 befindet sich auf der Seite des Induktionsofens 1 ein Siphon
Beide Kammern 6 und 8 befinden sich auf einem Karusseltisch 18. An dem Deckel 3 des Mantels 2 ist oberhalb
des Induktionsofens 1 eine Einrichtung 19 für die Zuführungen von festen Legierungszuschlägen montiert. Das
Zwischengefäß 11 ist mit einem Boden 20 für das Durchblasen
versehen, der mit einem System 21 für Durchblasen mit Legierungsgas verbunden ist. Die erste
Kammer 6 ist mit einem großen Gasschieber 22 versehen.
Die erste Kammer 6 und der Deckel 7 sind durch eine zweite schnellwirkende Verbindung 23 verbunden. Das
Zwischengefäß 11 ist mit einem Schlackenbad 24 und einer Beheizeinrichtung für die Schmelze 25 versehen.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt:
343118
Die Schmelze wird in den Induktionsofen 1 gegossen, und die erste Kammer 6, in welcher das Zwischengefäß 11 angeordnet
ist, wird durch die schnellwirkende Verbindung 5 mit dem gemeinsamen System'unter Druck verbunden.
Mit Hilfe der Einrichtung 19 für die Zuführung von festen Legierungszuschlägen werden diese Zuschläge in die
Schmelze geschüttet. Nach ihrer Aufnahme wird der Induktionsofen 1 um eine Achse in seinem oberen Bereich
gedreht. Die Schmelze gelangt in den Siphon 17, von dem aus sie durch die bewegliche Rinne 15 in das Zwischengefäß
11 überläuft. Das Zwischengefäß 11 kann die gesamte
Menge der Schmelze aufnehmen . Dort wird die Schmelze durch das System 21 für Durchblasen mit Legierungsgas
durch den Boden 20 zusätzlich legiert und von den nichtmetallischen Einschlüssen, die im Siphon 17 nicht
zurückgehalten worden sind, gereinigt. Durch den Antriebsmechanismus 16 wird nun die bewegliche Rinne 15
über das Zwischengefäß 11 gezogen. Der große Gasschieber 22 wird geschlossen. Der Druck im Raum des
Induktionsofens 1 wird abgebaut, wobei über die erste schnellwirkende Verbindung 5 vorher die beiden Räume
über dem Induktionsofen 1 und im Zwischengefäß 11 getrennt
werden. Der Karusseltisch 18 wird gedreht. Die beiden hermetisch abschließbaren Kammern 6 und 8
kommen in die Position "Kristallisation" (keine Arbeitsposition) . In dieser Position wird die Schmelze
zusätzlich gereinigt und durch Durchblasen legiert und gelangt dann durch den Schieber 13 für flüssiges Metall
in die Gießform 9. Der kleine Gasschieber 14 wird geschlossen. Das Gußstück erstarrt bei erhöhtem Druck.
Inzwischen wird der Druck in dem Zwischengefäß 11 abgebaut,
die zweite schnellwirkende Verbindung 23 wird geöffnet und es werden die bewegliche Rinne 15 und das
Zwischengefäß 11 herausgezogen, die dann in andere
Kammern eingelegt werden, wobei der Prozess weiterläuft. Nach dem Kristallisieren der Schmelze in der Gießform
9 wird der Druck in der zweiten hermetischen Kafnmer 8
abgebaut. Das Gußstück wird entnommen.
Claims (3)
1. Verfahren für das Behandeln und Gießen von Metallen
und Legierungen in einem geschlossenen Raum bei dem die Schmelze mit festen Legierungszuschlägen und
Legierungsgas behandelt wird, wonach das Gießen erfolgt, wobei das Behandeln und das Gießen unter der
Wirkung eines Gasdrucks erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Schmelze mit
den festen Legierungszuschlägen behandelt wird, wonach
sie einer zusätzlichen Sättigung mit Legierungsgas unterworfen wird, wobei beide Behandlungen separat
durchgeführt werden, daß der Gießvorgang durch Gravitation erfolgt,und daß gleichzeitig damit eine
Differenz zwischen den Drücken in dem Raum für zusätzliche Sättigung mit Legierungsgas und in dem
Raum, wo das Gießen erfolgt, erzeugt wird.
2. Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die einen Induktionsofen und eine
hermetisch abschließbare Kaituner aufweist, in welcher die Gießform eingesetzt ist, wobei der Induktionsofen
und die hermetische Kammer untereinander durch eine bewegliche Rinne verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß über dem einen Ende der
beweglichen Rinne (15) ein Siphon (17) montiert ist und unter seinem anderen Ende ein Zwischengefäß (11)
angeordnet ist, welches in einer ersten hermetisch abschließbaren Kammer (6) angeordnet und gasdicht
gegen eine Trennplatte (10) abgedichtet ist, die an einer zweiten hermetisch abschließbaren Kammer (8)
mit der Gießform (9) befestigt ist, wobei das Zwischengefäß (11) mit einem Boden (20) für das Durchblasen
mit Legierungsgas versehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengefäß (11) mit
einem System (21) für das Durchblasen mit Legierungsgas, einem Schlackenbad (24) und einer Einrichtung
(25) für das Beheizen der Schmelze versehen ist.
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