DE684757C - Vorrichtung zum Behandeln und Vergiessen von schmelz- und giessbaren Stoffen, insbesondere von Metallen und Legierungen - Google Patents

Vorrichtung zum Behandeln und Vergiessen von schmelz- und giessbaren Stoffen, insbesondere von Metallen und Legierungen

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DE684757C
DE684757C DEM138023D DEM0138023D DE684757C DE 684757 C DE684757 C DE 684757C DE M138023 D DEM138023 D DE M138023D DE M0138023 D DEM0138023 D DE M0138023D DE 684757 C DE684757 C DE 684757C
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Germany
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vacuum
pouring
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tight
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DEM138023D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Georg Mars
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GEORG MARS DR ING
Original Assignee
GEORG MARS DR ING
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/06Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Behandeln und Vergießen von schmelz- und gießbaren Stoffen, insbesondere von Metallen und Legierungen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Behandeln, vor allem zum Schmelzen und zum Vergießen von schmelz- und gießbaren Stoffen, insbesondere von Metallen und Legierungen, und zwar gemäß einer schon seit langer Zeit erhobenen Forderung, im luftverdünnten oder mit neutralen oder reduzierenden Gasen unter niedrigem Druck gefüllten Raum. Die bekannten Vorschläge zum Schmelzen und zum Vergießen des Schmelzgutes im luftverdünnten Raum betreffen umfangreiche und dabei wenig übersichtliche Einrichtungen, bei denen die Schmelzvorrichtung samt Gießvorrichtungen in einer luftdicht abgeschlossenen und mit neutralen Gasen gefüllten Kammer angeordnet sind, innerhalb welcher der Ofen durch von außen zu betätigende Einrichtungen so bewegt werden kann, daß das Schmelzgut in die Gießform gegossen werden kann. Man hat auch vorgeschlagen, eine Einrichtung, die aus dem Schmelzofen und der mit diesem im rechten Winkel luftdicht und fest zusammengebauten Gießformbesteht, kippbar zu lagern, was namentlich für größere Ofen schwierig ausführbar und mit gießtechnischen Nachteilen verbunden ist.
  • Die Erfindung erreicht das genannte Ziel einfacher dadurch, daß eine mit einem besonderen Vakuummantel versehene und drehbare Schmelzeinrichtung, an deren Stelle auch eine Gießpfanne o. dgl. mit oder ohne Beheizung treten kann, und eine mit einem besonderen Vakuummantel versehene aber ruhende Gießeinrichtung durch eine die rohrförmige Gießrinne der Schmelzeinrichtung mit dem Gießtrichter der Gießeinrichtung verbindende Stopfbüchse vakuumdicht zusammengeschlossen sind, wodurch die seit langem gestellte Aufgabe auf einfachste Weise gelöst wird.
  • Die Schmelzeinrichtung kann beliebiger Bauart sein. Sie besteht aus dem Schrr'lcei= tiegel und der Gieß rinne, die bei de von vakuuriia?" dicht miteinander verbundenen Vakuummärz= teln umschlossen sind. Der Tiegel kann jede beliebige Form haben und z. B. für niedrig schmelzende Stoffe von außen, etwa mit Ölfeuerung oder mittels elektrischer Widerstandsheizung, beheizt werden. Für hochschmelzende Stoffe, z. B. schwerschmelzende Metalle, sind am zweckmäßigsten kernlose Induktionsöfen verwendbar.
  • Die in dem oberen Teil des Tiegels angeschlossene Gießrinne ist rohrförmig und dient in jedem Falle als Kippachse der Schmelzeinrichtung. Ihre weitere Formausbildung hängt davon ab, in welcher Höhenlage zu der Austrittsöffnung des Schmelzgutes aus dem Tiegel und in welchem radialen Abstand von der Ofenachse der Ausfluß des Tiegelinhaltes aus der Schmelzeinrichtung in die Gießeinrichtung erfolgen soll. Sie kann demnach bei etwa gleicher Höhe von Ein-und Ausflußende der Gießrinne aus einer geraden, einteiligen, tangential zur Ofenachse angeordneten Rinne bestehen (Beispiel i). Bei ungleicher Höhe von Ein- und Ausflußende der Gießrinne besteht sie zunächst aus einem unter beliebigem Winkel die Ofenwand durchdringenden Teil, setzt sich dann in mindestens einem unter beliebigem Winkel zur Ebene der Ausflußöffnung führenden Teil fort ünd besteht zuletzt aus einem in der Ausflußebene waagerecht und tangential zur Ofenachse liegenden, die Kippachse der Schmelzeinrichtung bildenden Teil (Beispiel z). Das für den ausfließenden Stoff auch in diesem waagerechten Teil der Gießrinne notwendige Gefälle wird durch entsprechende Ausbildung des feuerfesten Futters gesichert.
  • Die Gießeinrichtung besteht in allen Fällen zweckmäßig aus dem Gießtrichter oder der Gießpfanne und der Gießform bzw. den Gießformen.
  • In solchen Fällen, wo in Schmelzöfen mit unmittelbarer Beheizung des Schmelzgutes mit Verbrennungsgasen Stoffe nachträglich zur Entziehung der im Schmelzgut gelösten Gase einer Vakuumbehandlung unterzogen werden sollen, bedient man sich einer heizbaren oder nicht heizbaren Gießpfanne, die hierzu aber wie der hier beschriebene Ofen mit vakuumdichtem Mantel und ebensolchem Deckel nebst Gießrinne versehen sein muß. Die Evakuierungsbehandlung z. B. eines im Induktionsofen unter Strom befindlichen Stahles geht wegen der durch die Induktionsströme bewirkten Baddurchwirbelung wesentlich rascher vonstatten als die Entgasung eines im Siemens-.Nlartin-Ofen vorverflüssigten und überhitzten, aber in der Gießpfanne nicht mehr beheizten 'Stahlbades. Die unter der Wirkung eines 'genügend hohen Vakuums sehr rasch eintretende Verflüchtigung der Gase aus dem flüssigen Stahl bewirkt aber auch in der unbeheizten Pfanne eine rasche Verminderung des Gasgehaltes im Stahl, um so mehr, als durch die entweichenden Gase eine gewisse Baddurchwirbelung auch in der Gießpfanne hervorgerufen wird.
  • Die Ausführungsmöglichkeiten der beschriebenen Einrichtungen sind sehr mannigfaltig. Im folgenden sollen beispielsweise zwei Einrichtungen beschrieben werden, von denen die eine den Fall eines kernlosen Induktionsofens mit einer einteiligen Gießrinne, die andere den Fall einer nicht heizbaren Gießpfanne mit einer mehrteiligen Gießrinne und in beiden Fällen die Entgasung von Stahl betrifft. Es ist aber zu bemerken, daß die erstgenannte Einrichtung auch als Gießpfanne und die beschriebene Ausführungsart der letzteren auch für Schmelzöfen, wie z. B. kernlose Induktionsöfen, Verwendung finden kann.
  • Im Falle des kernlosen Induktionsofens ist der Tiegel und die ihn umgebende In.duktionsspule von einem vakuumdicht schließenden Mantel armiert, an den sich der vakuumdicht schließende Mantel der Gießrinne anschließt. Zur Verringerung der Stromverluste im Mantel besteht dieser aus Stoffen von hohem elektrischen Widerstand, also aus möglichst dünnen Metallblechen oder aus nichtleitenden Stoffen, z. B. aus Kunstschiefer. Die wassergekühlte, aus einer Rohrschlange bestehende Induktionsspule steht zweckmäßig unmittelbar oder mittelbar durch eine dazwischengelegte Schicht eines Isolationsstoffes mit dem Ofenmantel in Berührung, wobei die Induktionsspule zweckmäßig zwischen konsolartigen, auf der Innenseite des Ofenmantels angeordneten Stützen zusammengehalten wird, um Vibrationen infolge der Stromwirkung zu vermeiden. Der Ofenmantel ist im Falle der Ausführung in Metallblech zur Verringerung von Stromverlusten durch Zwischenschaltung von Isolationsstoffen unterteilt.
  • Die Abb. i der beigefügten Zeichnung zeigt beispielsweise die Vereinigung eines kernlosen Induktionsofens mit einer Gießeinrichtung gemäß der Erfindung im Schnitt nach der Linie A-B-C der Abb. z. Im Punkte B ist dieser Schnitt in eine Zeichenebene gedreht. Die Abb. z zeigt dieselbe Einrichtung im waagerechten Schnitt nach der Linie D-E der Abb. i. Der aus feuerfestem Stoff i bestehende Tiegel ist vakuumdicht von dem Mantel 2 aus Stoff von hohem elektrischen Widerstand umgeben, besteht also aus möglichst dünnem und elektrisch schlecht leitendem Metallblech oder aus nichtmetallischem Stoff, z. B. Kunstschiefer. Innerhalb des Mantels 2, erforderlichenfalls mit Zwischenlegung einer isolierenden Schicht, ist die elektrische Induktionsspule 3 befestigt, und zwar zwischen konsolartigen Stützen q. des Ofenmantels. Zur Verminderung der induktiven Stromverluste ist der Mantel 2 durch Schlitze 5 in zwei Teile geteilt. Die Mantelteile für Boden und Deckel bestehen aus besonderen Stücken 6 und 7. Zwischen den einzelnen Mantelteilen befindet sich elektrisch isolierender Dichtungsstoff. Durch die Stopfbüchsen 8 des Mantels gehen die Spulenstromzuführungen. Die in diesem Falle einteilige, aus dem oberen Teil des Ofens tangential austretende Gießrinne 9 besteht aus dem feuerfesten, nach außen konisch sich erweiternden Futter io mit dem vakuumdichten und mit dem Ofenmantel auch vakuumdicht verbundenen Mantel i i. Die Gießrinne 9 und der gleichachsige Lagerzapfen 12 des Ofens dienen zur drehbaren Lagerung der Schmelzeinrichtung auf den Lagern 13.
  • Die Gießeinrichtung besteht aus dem vakuumdicht ummantelten Gießtrichter oder Gießpfanne 14 mit Stopfbüchse i5 zur vakuumdichten Aufnahme der Gießrinne 9 und mit dem Stopfbüchsenring 16 sowie aus der die Gießform 17 umschließenden Vakuumhaube 18 mit Stopfbüchse i9 und Rohrstutzen 20.
  • Nach dem bei abgehobenem Ofendeckel vorgenommenen Einsatz des Schmelzgutes wird der Deckel aufgesetzt, die Stromquelle an die Induktionsspule 3 angeschlossen, bis unter deren Wirkung der Einsatz schmilzt. Zur Behandlung des Schmelzbades im Vakuum oder mit neutralen Gasen wird durch Stutzen 2o das Innere der Einrichtung evakuiert oder mit dem gewünschten Gas gefüllt. Darauf wird der Tiegel um seine Gießrinne als Kippachse gedreht, bis die Gießrinne zum tiefsten Punkt gelangt, wobei das Schmelzgut durch die Gießrinne 9 in den Gießtrichter 14 und von da in die Gießform oder die Gießformen 17 fließt, ohne mit der Luft in Berührung zu kommen. An Stelle des Gießtrichters i¢ kann auch eine oben vakuumdicht verschließbare Stopfengießpfanne zur Aufnahme des gesamten Ofeninhaltes an Metall und Schlacke treten. In diesem Falle wird die Stopfenstange durch eine im Pfannendeckel angeordnete Stopfbüchse nach außen geführt. Auch muß dann die Gießpfanne einen besonderen Anschluß an die Evakuierungsleitung erhalten.
  • Der Fall der nicht beheizten Gießpfanne zur Behandlung bereits vorverflüssigter oder flüssiger Stoffe im luftverdünnten Raum wird durch die Abb. 3 erläutert, die einen senkrechten Schnitt durch die Gießpfanne nach der Linie G-H der Abb. q., Abb. q. eine Draufsicht auf die Pfanne darstellt.
  • Die aus feuerfestem Stoff 21 bestehende Gießpfanne ist vakuumdicht von dem Mantel 22 umgeben und hat in dem oberen Teil eine radial aus dem Pfanneninneren nach außen führende Schlackenrinne 23, die durch einen Rohrstutzen 24 verlängert wird, dessen Mantel vakuumdicht an den Pfannenmantel anschließt und der durch den Deckel a5 vakuumdicht verschließbar ist.
  • Die Gießrinne der Pfanne besteht zunächst aus dem radialen Teil 26 im Ofenfutter. Daran schließt sich, in vakuumdichter Verbindung mit dem Pfannenmantel, das feuerfest ausgefütterte Schrägrohr 27 schräg nach unten und vorn an, um in der Ausflußebene mit vakuumdichter Verbindung in dem gleichfalls rohrförmigen und feuerfest ausgefütterten, aber waagerecht und tangential zur Pfannenachse angeordneten Auslaufstutzen 28 zu münden. Die Achse des Auslaufstutzens 28 ist die Kippachse der Pfanne. Der Auslaufstutzen 28 der Gießrinne führt in die nicht gezeichnete, der Anordnung der Gießeinrichtung gemäß Abb.. i entsprechende Gießeinrichtung 14-20.
  • Zur Aufnahme der beim Kippen der Pfanne um die Kippachse auftretenden Kräfte ist der Pfannenmantel 22 an seinem unteren Ende durch Stützen 29 mit dem waagerecht und tangential zur Pfannenachse verlaufenden Drehzapfen 30 verbunden, der auf dem Lager 31 aufliegt. Die Mittelachse des Drehzapfens 30 fällt mit der die Drehachse der Pfanne bildenden Mittelachse des Auslaufstutzens 28 der Gießrinne zusammen. Das dem Drehzapfen 30 zugekehrte Ende des Auslaufstutzens 28 steht mit dem Drehzapfen 30 in starrer Verbindung.
  • Die Gießpfanne ist mit einem abnehmbaren Deckel 32 mit Deckelmantel 33 und Schauloch 34 vakuumdicht verschließbar. Die Evakuierung des Pfanneninhaltes geschieht wie die der Einrichtung nach Abb. i. Wird die Pfanne mit ihrem unter Vakuum stehenden Inhalt um die Drehachse des Drehzapfens 30 im Sinne des Uhrzeigers gedreht, so steigt der Pfanneninhalt auf der Seite der Gießrinne und fließt bei weiterer Drehung um 9o° restlos durch den radialen Arm 26 der Gießrinne, dann durch das schräg nach vorn und abwärts führende Schrägrohr 27 in den Auslaufstutzen 28 und von dort in die nicht gezeichnete Gießeinrichtung 4-2o, ohne dabei mit der Luft in Berührung zu kommen.
  • Auch zur Behandlung flüssiger metallischer oder nichtmetallischer Stoffe und zum Vergießen solcher Stoffe unter beliebigen Gasen bei völligem Abschluß der Luft kann die beschriebene Gießpfanne benutzt werden. Das Innere der beschriebenen Einrichtung Wird dann nur, anstatt evakuiert zu werden, mit dem gewünschten Gas gefüllt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: x. Vorrichtung zum Behandeln und Vergießen von schmelz- und gießbaren Stoffen, insbesondere von Metallen und Legierungen, im luftverdünnten oder gaserfüllten Raum, bei der der das flüssige Metall enthaltende Behälter mit der Gießvorrichtung durch einen Kanal vakuumdicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der vakuumdichte, drehbare Behälter (x) und die vakuumdicht eingeschlossene ruhende Gießvorrichtung (y) durch eine rohrförmige Gießrinne (9, 27) mit vakuumdichter Stopfbuchse (i5) verbunden sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießrinne (26,:27) bis zu der für den Ausfluß des Ofeninhaltes in die Gießeinrichtung gewünschten Höhenlage herabgeführt ist und in dieser Höhenlage in einem waagerechten und tangential zum Behälter liegenden Ausflußstutzen endet, welcher zugleich die Kippachse des Behälters bildet.
DEM138023D 1936-05-08 1937-05-11 Vorrichtung zum Behandeln und Vergiessen von schmelz- und giessbaren Stoffen, insbesondere von Metallen und Legierungen Expired DE684757C (de)

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