DE3507648A1 - Vorrichtung und verfahren zum warmhalten von fluessigen metallschmelzen - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zum warmhalten von fluessigen metallschmelzenInfo
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Description
. 6· 350 /o4ö
5000 Köln 80, den 19.Feb. 1985 D 85/08 AE-ZPB =/B
Vorrichtung und Verfahren zum Warmhalten von flussigen Metallschmelzen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bevorratung und/oder Erhöhung bzw. Erhaltung des Temperaturniveaus
von schmelzflüssigen Metallen, insbesondere zum Warmhalten von mit Magnesium, insbesondere Reinmagnesium
behandelten Spharogußeisenschmelzen, mit einer einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Ofenkammer, die von einem
Deckel abdeckbar ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Ofenvorrichtung handeln, die die grundlegenden
Konstruktionsmerkmale eines bekannten Rinneninduktionswarmkalkofens
aufweist.
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Warmhalten von mit Magnesium, insbesondere Reinmagnesium behandelten
Sphäro- und/oder Vermikulargußeisenschmelzen in einer die Gußeisenschmelze aufnehmenden beheizbaren Ofenkammer,
die mittels eines Deckels abdeckbar ist..
In Gießereibetrieben und in der Metallurgie im allgemeinen besteht oftmals das Bedürfnis, größere Mengen an schmelzflüssigem
Metall zu erwärmen oder bereits erschmolzene Metallmengen über längere Zeitspannen warmzuhalten, da diese
nach Ihrer Erschmelzung nicht sofort dem weiteren Verarbeitungsprozeß zugeführt werden, zur Erwärmung oder zum
Warmhalten von Gußeisenschmelzen stehen verschiedene Ausführungsvarianten von bekannten Schmelz- bzw. Warmhalteöfen
zur Verfügung. Beispielhaft seien hier Induktionsrinnenöfen oder Induktionstiegelöfen genannt.
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Zum Warmhalten von flüssigen Metallschmelzen, die zuvor
mit besonderen Zusätzen behandelt worden sind, können diese handelsüblichen Schmelz- bzw. Warmhalteöfen allerdings
nicht Einsatz finden. Dies ist insbesondere daruaf zurückzuführen, daß die zugesetzten Stoffe während des Warmhaltens
aus der Schmelze entweichen, was ein sogenanntes Abklingen der Schmelze zur Folge hat. Beispielhaft sei hier
das Gußeisen mit Kugelgraphit genannt, das heutzutage in zunehmendem Maße mit Magnesium, insbesondere Reinmagnesium
als Zusatz hergestellt wird. Das Reinmagnesiumbehandlungsverfahren
zur Herstellung von Sphärogußeisenschmelzen gewinnt immer größere Bedeutung, nachdem es durch das Tauchbirneverfahren
(DE-PS 22 08 960) gelungen ist, das Reinmagnesium der Ausgangseisenschmelze treffsicher und äußerst
kostengünstig zuzusetzen. Hierbei besteht jedoch nach dem bisherigen Stand der Technik das zwingende Erfordernis,
nach einer Magnesiumbehandlung die flüssige Metallschmelze sofort abzugießen, um den obengenannten Abklingeffekt
zu verhindern. Dies widerspricht jedoch vielfach den Grundsätzen eines ökonomischen Verfahrenslaufes
in Gießereibetrieben, da es äußerst wünschenswert wäre, nach einer einmal durchgeführten Tauchbehandlung die Metallschmelze
über längere Zeiträume bevorraten bzw. warmhalten zu können, um behandelte Metallschmelzen mit gleichen
Eigenschaften im jeweiligen Bedarfsfalle zur Verfugung
zu haben.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend
zu verbessern, daß mit möglichst einfachen Mitteln flüssige Metallschmelzen auch dann bevorratet und
warmgehalten werden können, wenn diese zuvor mit besonderen Zusätzen behandelt worden sind, wie beispielsweise eine
mit Reinmagnesium behandelte Sphärogußeisenschmelze.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die gattungsgemäße Vorrichtung
zur Bevorratung und/oder Erhöhung bzw. Erhaltung des Temperaturniveaus von schmelzflüssgen Metallen dadurch gekennzeichnet,
daß der Deckel der Ofenkammer druckdicht an dieser in Anlage gebracht ist und die Ofenkammer eine zufuhr
für ein unter Druck stehenden Medium aufweist. Mit einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch
mit Magnesium, insbesondere Reinmagnesium behandelte Sphärogußeisenschmelzen
auf der gewünschten Vergießtemperatur nahezu unbegrenzt warmgehalten werden. Ein Abfall des Magnesiumgehaltes
bzw. Abklingen der Spharogußeisenschmelze ist weitgehend gebremst. Damit ist die Voraussetzung geschaffen,
auch größere Mengen der Ausgangseisenschmelze mit den jeweiligen zusätzen in einem Arbeitsprozeß und somit
kostenoptimiert zu behandeln, danach in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung warmzuhalten und die für den jeweiligen Bedarfsfall erforderliche Menge der Vorrichtung
bzw. dem Warmhalteofen zum Abgießen zu entnehmen. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dabei in vorteilhafter
Weise so konzipiert, daß nahezu alle bekannten Warmhaltevorrichtungen wie z. B. Induktionsrinnenofen mit einem äußerst
geringen Aufwand entsprechend umgerüstet werden können.
Der Einlaß und der Auslaß, die nach einer bevorzugten Weiterbildung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch ein gemeinsames Ein- und Ausgußsiphon gebildet werden, können
dabei ebenfalls in analoger Weise wie die Ofenkammer über einen Verschlußdeckel druckdicht verschlossen werden. Dies
wird zwar in vielen Anwendungsfällen der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht notwendig sein, da nur ein geringfügiger
beispielsweise Magnesiumabbrand über das gemeinsame
Klöckppr-Humboidt-Deutz AG Ζλλ%ΠΙ1Ρ
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Ein- und Ausgußsiphon erfolgt. In den Anwendungsfällen, wo
allerhöchste Qualitätsanforderungen zu stellen sind, stellt diese Weiterbildung der Erfindung eine zu empfehlende
Optimierungsmaßnahme dar.
Die druckdichte Verschließbarkeit des Ofenkammerdeckels bzw. des Verschlußdeckels kann mittels einer Dichtleiste
erfolgen. Hierbei kann der Deckel der Ofenkammer an seinen an der Ofenkammer anliegenden bzw. der Verschlußdeckel an
seinen an den Wandungen des gemeinsamen Ein- und Ausgußsiphons anliegenden Dichtflächen diese Dichtleiste aufweisen,
die in an den Begrenzungswänden der Ofenkammer bzw. an den Siphonwandungen vorgesehene Dichtfugen eingreift.
Die Dichtleiste hat bevorzugt ein T-förmig gestaltetes Querschnittsprofil.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind in den Ansprüchen 5 bis 21 angegeben. Besonders hingewiesen sei allerdings darauf, daß das überdruckventil
der Ofenkammer (Anspruch 13 bis 15) über bekannte elektrische Steuersysteme, den Deckel solange
blockiert, bis der Druck in der Ofenkammer auf Normalatmosphärendruck entspannt ist. Umgekehrt wird auch das unter
Druck stehendes Medium über die Zufuhröffnung der Ofenkammer erst dann zugeführt, - was wiederum über bekannte
elektrische Steuersysteme bewerkstelligt werden kann - bis eine sichere druckfeste Abdichtung der Ofenkammer
gewährleistet ist. Je nach Anwendungsfall ist es selbstverständlich auch möglich, ein zweites Uberdruckventil
vorzusehen.
Es sei ebenfalls noch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße
Vorrichtung bevorzugt als kippbarer elektrischer Induktionsofen ausgeführt ist, wobei der Induktor am
35
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unteren Ofenkammerabschnitt, und zwar soweit wie möglich
senkrecht unter der Ofenkammer, angeordnet ist. Diese untere
senkrechte Anordnung ist insbesondere zur Verminderung unerwünschter Schlackensuspensionsansätze von Vorteil,
Hier bei wird bevorzugt ein unter Druck stehendes inertgas eingesetzt, wobei sich Stickstoff oder Argon besonders bewährt
haben. Je nach den Ausgangswerten (ζ. Β. Magnesiumgehalt) der warmzuhaltenden Metallschmelze wird das inertgas
mit einem überdruck von 1 bis 6 bar dem Ofeninneren zugeführt. Die Druckbeaufschlagung der Ofenkammer wird dabei
bei mit Reinmagnesium behandelten Sphärogußeisenschmelzen so einreguliert, daß der Abbau des Magnesiums
der Schmelze annähernd gegen null geht.
Aufbau und Funktionseigenschaften der Erfindung, ihre Vorteile und Wirkungsweise werden nun anhand der schematischen
Zeichnung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben. In der Zeichnung
sind nur die zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente der erfindungsgemäßen Warmhaltevorrichtung
dargestellt. Die Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Allgemein mit 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Warmhalten einer mit Reinmagnesium behandelten Spärogußeisenschmelze bezeichnet. Diese Vorrichtung weist eine Ofenkammer
3 auf, die mit einem Einlaß und einem Auslaß versehen ist, die als gemeinsames Ein- und Ausgußsiphon 2 ausgebildet
ist. Es ist allerdings ebenfalls möglich, z. B. am unteren Bereich der Ofenkammer 3 einen besonderen Auslaß
vorzusehen. Die Vorrichtung 1 ist auf Fundamenten 23 und einer Ofenstütze 24 angeordnet und mittels eines
Schwenkzylinders 19 um einen Drehpunkt 20 schwenkbar. Der
Klockner-Humbo'di-Deuf?-VG
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Schwenkzylinder 19 ist an einem unteren Stützlager 25 und einem oberen Stützlager 26 angelenkt. Die Ofenkammer 3 ist
oben durch einen Deckel 4 druckdicht verschließbar. Die Dichtflächen 4b an dem stirnseitigen Bereich der Ofenkammer
3 weist eine T-förmig gestaltete Dichtleiste 7 auf, die in eine Dichtfuge 8 eingreift. Die stirnseitigen Bereiche
der Ofenkammer 3 und des Deckels 4 sowie die konstruktive Auslegung der Dichtleisten 7 und der Dichtfugen
8 ist dabei so gewählt, daß nach Verschließen der Ofenkammer 3 durch den Deckel 4 mittels einer feuerfesten Masse
(z. B. Korund) noch zusätzlich bedeckt werden kann, um die Dichtigkeit der Ofenkammer zu erhöhen. Der Deckel 4 wird
mit der Ofnnkammer 3 über eine Verschließeinrichtung 11 mittels verkeilter zuganker 10 druckdicht verspannt. Die
konstruktive Gestaltung der Abdichtung des schwenkbaren Verschlußdeckels 6 des gemeinsamen Ein- und Ausgußsiphons
2 kann vollkommen analog gestaltet sein wie die druckfeste Abdichtung der Ofenkammer 3. Aus Vereinfachungsgründen ist
hierauf jedoch in der Zeichnerichen Darstellung verzichtet worden.
Sowohl die Ofenkammer 3 als auch das gemeinsame Ein- und Ausgußsiphon 2 sind ebenso wie der Deckel 4 und der Verschlußdeckel
6 innenseitig mit einer feuerfesten Masse 12 ausgekleidet. Diese feuerfeste Masse ist an den oberen Bereichen
der Ofenkammer 3 und an den unteren Bereichen des Deckels 4 derart gestaltet, daß die Dichtflächen des
Deckels 4 vollständig zum Ofeninneren 13 hin abgeschirmt sind.
An dem Deckel 4 der Ofenkammer 3 ist zum einen die zufuhröffnung 5 zur Zuführung des unter Druck stehenden Mediums,
z. B. Argon, und zum anderen das Überdruckventil 22 der Ofenkammer 3 angeordnet, im einzelnen nicht näher dargestellt
sind die elektrischen Verbindungen zwischen der
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Inertgaszuführung 5, der Verschließeinrichtung 11 sowie
des Überdruckventils 15 zur bereits beschriebenen Steuer- bzw. schaltungstechnischen Verknüpfung dieser Elemente.
Nahezu senkrecht unter der Ofenkammer ist der Induktor 16 zur Beheizung der Ofenkammer 3. Der Induktor 16
weist eine Energieversorgung 27 auf und ist ofenkammerseitig von einem Kühlflansch 18 umgeben. Wesentlich im Rahmen
der Erfindung ist hierbei auch, daß der Induktor 16 über einen besonderen mit dem Ofeninneren 13 in Verbindung
stehenden Induktionskanal 28 verfügt. Dies wirkt sich neben der erfindungsgemäßen Anordnung des Induktors 16 positiv
auf die beschriebene Ausscheidung von Schlackensuspensionen aus. Der Induktor 16 ist so zu gestalten, daß er
auf einfache Weise an der Ofenkammer angeflanscht oder anders geeignet befestigt werden kann.
Claims (1)
- Deutz -,G5000 Köln 80, den 19.Feb.1985 D 85/08 AE-ZPB =/BPatentansprüche1. vorrichtung (1) zur Bevorratung und/oder Erhöhung bzw. Erhaltung des Temperaturniveaus von schmelzflüssigen Metallen, insbesondere zum Warmhalten von mit Magnesium, insbesondere Reinmagnesium behandelten Sphärogußeisenschmelzen, mit einer einen Einlaß (2) und einen Auslaß (2) aufweisenden beheizbaren Ofenkammer (3), die von einem Deckel (4) abdeckbar ist,dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) mit der Ofenkammer (3) druckdicht in Anlage bringbar ist und die Ofenkammer (3) eine zufuhr (5) für ein unter Druck stehendes Medium aufweist.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- bzw. Auslaß (2) über einen Verschlußdeckel (6) druckdicht verschließbar ist.3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) der Ofenkammer (3) an seinen an der Ofenkammer (3) anliegenden bzw. Verschlußdeckel (6) an seinen an den Wandungen des Ein- bzw. Auslasses anliegenden Dichtflächen (2b, 4b) eine oder mehrere Dichtleisten (7) aufweist, die in entsprechend ausgebildete, an der Ofenkammer (3) bzw. den Ein-/Auslaßwandungen vorgesehene Dichtfugen (8) eingreifen.<!öckneH lumbQldt-Peuf:· AG19.02.85 D 85/084. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleiste (7) T-förmig gestaltet ist.5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im geschlossenen zustand des Deckels (4) bzw. des Verschlußdeckels (6) die Dichtflächen (2b, 4b) (Dichtfuge 8/Dichtleiste 7) mit einer feuerfesten Masse, insbesondere Korund, bedeckbar sind.6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) bzw. der Verschlußdeckel (6) mittels einer einen zuganker (10) aufweisenden Verschließeinrichtung (11) an der Ofenkammer (3) bzw. der Ein- oder Auslaßwandung (2a) befestigbar sind.7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß und der Auslaß (2) der Ofenkammer (3) durch ein gemeinsames Ein- und Ausgußsiphon (2) gebildet sind.8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel (6) des Ein- und Ausgußsiphons (2) schwenkbar an dessen Wandung befestigbär ist.9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Ein- und Ausgußsiphon (2) und die Ofenkammer (3) zweistückig ausgebildet sind.10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenkammer (3), die Ein- bzw. Auslaßwandung, der Ofenkammerdeckel (4) sowie der Verschlußdeckel (6) innenseitig mit einer feuerfesten Masse (12) verkleidet sind.1FS6O/I1Kiöckner-Humb.:''Jt-Deutz/.G /vi19.02.85 D 85/0811. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Auskleidung (12) des Deckels (4) eine derartige Gestalt aufweist, daß sie die Dichtflächen (4b) des Deckels (4) zum innenraum (13) der Ofenkammer (3) abschirmt.12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Medium über eine oder mehrere im Deckel (4) vorgesehene Zufuhröffnungen (5) der Ofenkammer (3) zuführbar ist.13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenkammer (3) zumindest ein überdruckventil (22) zugeordnet ist.14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das überdruckventil (22) am Deckel (4) angeordnet ist.15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließeinrichtung (11) des Deckels (4) und/oder des Verschlußdeckels (6) mit dem überdruckventil (22) elektrisch derart in Wirkverbindung stehen, daß bei öffnen der Verschließeinrichtung (11) das überdruckventil (22) im Öffnungssinn betätigbar ist.16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließeinrichtung (15) der Zufuhröffnungen (5) des unter Druck stehenden Mediums elektrisch derart mit der Verschließeinrichtung (11) des Deckels (4) bzw. des Verschlußdeckels (6) in Wirkverbindung stehen, daß mit Schließen der Verschließeinrichtung (11) die Ofenkammer (3) mit dem unter Druck stehenden Medium beaufschlagbar ist.kiv-: ii:imbolfJ!-['.-Mitz/·--^ P19.02.85 D 85/0817. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Induktor (16) zur Beheizung der Ofenkammer (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (16) am unteren, dem Deckel (4) abgewandten Ofenkammerabschnitt (17) ange-05 ordnet ist.18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (16) annähernd senkrecht am Ofenkammerboden angeordnet ist.19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (16) ofenkammerseitig von einem Kühlflansch (18) umgeben ist.20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere schwenkzylinder (19) zum Kippen der Vorrichtung um einen Drehpunkt (20) vorgesehen sind.21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschließdeckel (6) mittels eines Zylinders (21) schwenkbar ist.22. Verfahren zum Warmhalten von mit Magnesium, insbesondere Reinmagnesium behandelten Sphäro- und/oder Vermikulargußeisenschmelzen in einem die Gußeisenschmelze aufnehmenden beheizbaren Ofenkammer, die mittels eines Deckels (4) abdeckbar ist,dadurch gekennzeichnet, daß nach Einfüllen der Gußeisenschmelze in die auf Warmhaltetemperatur erwärmten und/oder erwärmbaren Ofenkammer (3) der Deckel (4) mit der Ofenkammer (3) druckdicht verschlossen und das Ofeninnere (13) mit einem unter Druck stehenden Medium beaufschlagt wird.Klöckner-humbcoi-Deutz ag ZmX 1% H EP "" " _19.02.85 D 85/0823. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Ofeninnere (13) mit einem unter Druck stehenden Inertgas beaufschlagt wird.24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Medium mit einem Druck von 1 bis 6 bar dem Ofeninneren (13) zugeführt wird.25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß als unter Druck stehendes Medium Stickstoff oder Argon verwendet wird.26. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 zum Warmhalten von mit Reinmagnesium insbesondere nach dem Tauchbirneverfahren behandelten Sphärogußeisenschmelzen mit einem Magnesiumgehalt von 0,03 bis 0,07 Gew.%.
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