DE68908733T2 - Flüssigmetall-Verteilersystem bei Blockformen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Flüssigmetallverteilervorrichtung für Kokillen.
• Die Erfindung betrifft ferner das Füllen von Kokillen in automatischen Kokillenlinien, insbesondere in der Aluminium- und Legierungsindustrie.
• Bei herkömmlichen Vorrichtungen ergaben sich Nachteile, wie beispielsweise die Bildung von für gewöhnlich zu entfernendem Schlamm, Schlacken oder Schaum auf der Oberfläche von Gußblöcken und anderen Gußstücken sowie ein Bruch der Kokille, wenn das Gußstück nicht aus der Kokille entfernt wird. Zur Vermeidung dieser Nachteile sind komplexe automatische Vorrichtungen erforderlich.
• Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Füllen von Kokillen, durch welches gesunde Gußstücke erhalten werden, die frei von Schlamm, Schaum und Schlacken sind, und die somit auch keine inneren Gußfehler, wie Gashohlräume etc., aufweisen.
• Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine gleichmäßige Füllung sämtlicher Kokillen zu erzielen.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung und eines entsprechenden Betriebsverfahrens, welche einfach im Aufbau ist, eine hohe Lebensdauer besitzt, bei welcher bei den üblichen gießtechnischen Problemen keine Defekte auftreten und die leicht instandzuhalten ist.
• Hierzu umfaßt die Vorrichtung eine Aufgabeeinrichtung für Flüssigmetall, die durch eine horizontale Zulaufschurre, von der ein freies Ende kokillenseitig nach unten geneigt ist, im wesentlichen von horizontaler und langsamlaufender Bauart ist, eine Abgabeeinrichtung für Flüssigmetall, welche über einen Becher ragt, der sich in der Kokille nahe dem Kokillenboden befindet, so daß der Endbereich der Schurre sich in den Becher einlagert. Der Becher weist eine nach oben konkav ausgebildete Wandung auf, die unter dem nach unten geneigten Endbereich der Zulaufschurre angeordnet ist. Des weiteren ist der Becher mit einer Öffnung versehen und stellt die Verbindung zu einer weiteren, unterhalb der ersten angeordneten, konkav ausgebildeten Wandung her. Hierdurch ist nahe dem Kokillenboden ein Auslauf mit einem im wesentlichen horizontalen Ausgußende zum Boden gebildet, so daß eine perfekte laminare Strömung des Flüssigmetalls und eine schrittweises Kokillenfüllung gewährleistet sind. Die Vorrichtung umfaßt ferner Mittel zum Verschwenken der Zulaufschurre, so daß es möglich ist, daß das Auslaufende der Zulaufschurre in den konkaven Innenraum des Bechers eintritt und/oder diesen verläßt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Metall auf seinem Weg zum Kokillenboden eine laminare Strömung erfährt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die größte Geschwindigkeitskomponente der Flüssigkeit horizontal ist, soll das Eingießen schrittweise und ohne Hindernisse in dieser horizontalen Bewegung erfolgen, während gleichzeitig die Fallhöhe auf ein Minimum reduziert ist.
• Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das Flüssigmetall über eine Zulaufschurre zu den Kokillen gelangt, ist erfindungsgemäß eine Art Becherwerk vorgesehen, welches vorzugsweise mit den Kokillen getriebemäßig verbunden ist, und bei welchem das Metall auf seinem Weg über die Zulaufschurre auf keinerlei Hindernisse trifft und ruhig zum Kokillenboden hin gelenkt wird.
• Das Becherwerk ist erfindungsgemäß mit einer Anzahl von speziell ausgebildeten Bechern versehen, durch die das Metall über ein Ende zum Kokillenboden gleitet.
• Das Becherwerk ist zusammen mit den Bechern vertikal als Senkrecht-Becherwerk angeordnet, und die Zulaufschurre, in der das Flüssigmetall strömt, tritt in den jeweiligen Becher des Becherwerks ein, so daß jeder der Becher mit dem Kokilleninnenraum sehr nahe dem Kokillenboden in Eingriff gebracht wird. Die Becher sind speziell ausgebildet, wie nachstehend noch beschrieben wird.
• Das Becherwerk ist drehbar auf einer Achse angeordnet. Das andere Ende der Achse ist auf zwei Lagern gelagert, die von einer Schwenkvorrichtung getragen sind. Diese läßt sich durch Betätigung einer Einrichtung, wie beispielsweise einer Hebevorrichtung, beliebig heben und senken. Auf der Achse des Becherwerks ist zwischen dem Becherwerk und den Lagern beispielsweise eine Zugspindel angeordnet, welche mit der Kokillenkette derart verbunden ist, daß eine Bewegung der Kokillen eine Rotationsbewegung des Becherwerks durch die Zugspindel bewirkt.
• Es versteht sich von selbst, daß die Anzahl der Becher des Becherwerks derart angeordnet und abgestimmt ist, daß bei Betrieb der Vorrichtung jeweils ein Becher des Becherwerks über einer Kokille angeordnet ist und in die Kokille soweit eintritt, bis er nahe dem Kokillenboden angelangt ist. In diesem Moment wird das Auslaufende der Zulaufschurre mit dein Innenraum des Bechers des Becherwerks in Eingriff gebracht und gießt das Flüssigmetall in den Becher ein, der das Metall in die Kokille einfüllt.
• Jeder Becher besitzt einen ansteigend ausgebildeten Bereich an der der Zulaufschurre zugewandten Seite, deren Auslaufende sich über diesen ansteigenden Bereich hinaus erstreckt und in den Becher eintritt. Der Becher besitzt eine von diesem ansteigenden Bereich ausgehende, sich nach oben erstreckende konkav ausgebildete Fläche, in welcher unmittelbar beim Auslaufende der Zulaufschurre eine Öffnung ausgebildet ist. Das Flüssigmetall passiert diese Öffnung und gelangt zu einer weiteren unteren Fläche eines weiteren Becherbereichs, welcher unter dem ersten angeordnet ist. Letzterer Becherbereich ist leicht nach oben geneigt und endet in einem horizontalen Auslauf zur Kokille hin, mittels welchem das Flüssigmetall ruhig in die Kokille eingegossen wird.
• Das Becherwerk weist bei seiner Rotation in jeder Position einen unteren Bereich auf, auf dem das über die Zulaufschurre ankommende Flüssigmetall gelagert wird, so daß bei Übereinstimmung der Position eines Bechers mit der Position einer Kokille das Flüssigmetall durch die Öffnung zum Auslauf des Bechers hin abläuft.
• Bei diesem Verfahren werden die besten Ergebnisse mit Becherwerken erzielt, die 18 Becher und 18 Öffnungen aufweisen. Eine Produktion von 10 Tonnen pro Stunde kann eine Öffnung mit einem Durchmesser von 45 mm passieren mit regelmäßigen Kokillen-Abständen oder Schritten zwischen 180 und 250 mm.
• Das Becherwerk besteht für gewöhnlich aus Grauguß oder Stahlguß. Dies ist der Grund für seine hohe Haltbarkeit, die durch Einwirkung von von der Zulaufschurre ankommendem flüssigen Aluminium nicht beeinträchtigt wird.
• Das Becherwerk ist kalt und muß vorgewärmt werden, so daß das Metall bei dessen Berührung nicht fest wird. Die Dicke der Wandung ist derart bemessen, daß bei ausreichender Erwärmung des Aluminiums zur Bewegung durch die Eingußöffnung kein Erwärmen während des Gußvorgangs, sondern lediglich eine Vorwärmung erforderlich ist. Man fand heraus, daß hierzu am besten ein Propangasgenerator geeignet ist.
• Wie vorstehend ausgeführt, besitzt das Becherwerk ein eigenes Hubsystem, das benötigt wird, wenn die Kokillen-Kette aus einem beliebigen Grund anhält, die Kokillen mit Metall gefüllt sind und der jeweilige Becher des Becherwerks in der Kokille eingesetzt ist. In diesem Fall würde das Festwerden dieses Metalls zum Bruch des Bechers und folglich einem Defekt des Becherwerks führen.
• Im allgemeinen könnte das Becherwerk in so einem Fall von den Bechern selbst angetrieben oder bewegt werden und ist in vielen Fällen auch hierzu ausgelegt. Bei Förderung von Legierungen von höherer Viskosität besteht hier jedoch die Gefahr, daß die Zugspuren auf den Gußblöcken oder anderen Gußstücken zu sehen sind. Hierzu ist eine Antriebsspindel vorgesehen, die den Becher in der Kokille zentriert.
• Die Aufgabevorrichtung für das Flüssigmetall umfaßt ein Becherwerkgehäuse aus Grauguß sowie ein ebenfalls aus Grauguß bestehendes Zulaufgehäuse. Das Becherwerk besteht aus Grauguß oder Stahlguß und weist eine minimale Wanddicke von ca. 8 mm auf.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
• Fig. 1 eine allgemeine Ansicht der erfindunsgemäßen Vorrichtung;
• Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1;
• Fig. 3 ein Detail des Vorschubs der Zulaufschurre zu einem der Becher des Becherwerks gemäß vorliegender Erfindung;
• Fig. 4 eine Ansicht von rechts der Darstellung gemäß Fig. 3;
• Fig. 5 ein vergrößertes Detail des Vorschubs der Zulaufschurre zu einem Becher des Becherwerks und eine Darstellung, wie der Becher sich nahe dem Kokillenboden einlagert.
• Bezugnehmend auf Fig. 1 ist eine Zulaufschurre 1 dargestellt, mit der das Flüssigmetall in die zu füllenden Kokillen 7 der Kokillen-Kette eingebracht wird. Das vordere Ende 5 der Zulaufschurre 1 kann in das Becherwerk 6 eingebracht werden, welches senkrecht über den Kokillen 7 angeordnet ist. Das Becherwerk ist auf einer mittels Lagern 10 gelagerten Achse 8 angeordnet. Die Lager 10 sind auf einer Schwenkvorrichtung 11 getragen, die sich durch eine Vorrichtung 12 und eine Hebevorrichtung 13 anheben läßt, die jeweils durch eine Positionssteuerung 14 betätigbar sind.
• Auf der Achse 8 ist eine Zugspindel 9 angebracht, die in diesem Fall mit der Kokillen-Kette 15 verbunden ist, so daß die Bewegung der Kokillen-Kette auf die Rotationsbewegung des Becherwerks 6 abgestimmt ist. Hierdurch entspricht während der Rotationsbewegung die Position des jeweiligen Bechers der jeweiligen Position einer Kokille.
• In der Draufsicht gemäß Fig. 2 ist die Position von Brennern 16 zum Beheizen bzw. Vorwärmen des Becherwerks 6 dargestellt.
• Fig. 3 zeigt, wie das Auslaufende 5 der Zulaufschurre 1 derart in dem Becherwerk angeordnet ist, daß das Flüssigmetall nach seinem Eintreffen innen abgegeben wird. Gleichzeitig mit der Rotation des Becherwerks 6 stimmt das Auslaufende 5 mit dem Becher 17 und insbesondere mit einer jeweils im oberen Becherbereich vorgesehenen Öffnung 18 genau zu dem Zeitpunkt überein, an dem sich der jeweilige Becher mit dem Innenraum der Kokille 7 nahe dem Kokillenboden in Eingriff befindet (Fig. 5). Das Flüssigmetall strömt in den unteren Bereich des Bechers und von dort durch die Öffnung 19 über die Fläche 20 (Fig. 3, 4 und 5).
• Das Flüssigmetall erfährt hierdurch eine laminare Strömung zum Kokillenboden mit einer minimalen Fallhöhe und ohne Stufen.
• Der Hubmechanismus 11-12-13 ermöglicht ein Anheben des Becherwerks 6, um den jeweiligen Becher 17 vom Boden der Kokille herauszuziehen, falls die Kokillen-Kette aus irgendeinem Grund anhalten sollte. In diesem Fall wird das Ende 1 des Bechers vom Bereich 2 und über die Basis 3 angehoben.
• Das Becherwerk 6 ist in der Kokille durch Einstellung der die Achse 8 lagernden Lager 10 zentriert. Auf die gleiche Weise wird die Hubbewegung des Becherwerks angepaßt, so daß die Zulaufschurre den Bereich des Becherwerks nicht verläßt.
• Änderungen der Form, Werkstoffe oder Größe von Bestandteilen der Vorrichtung sind möglich.

Claims (8)

1. Flüssigmetall-Verteilervorrichtung für Kokillen, mit einer Flüssigmetallaufgabeeinrichtung, die durch eine horizontale Zulaufschurre (1), von der ein freies Ende (5) auf der Seite einer Kokille (7) nach unten geneigt ist, im wesentlichen von horizontaler und langsamlaufender Bauart ist, einer Flüssigmetallabgabeeinrichtung, die über einen Becher (17) ragt, der in der Kokille (7) nahe derem Boden derart angeordnet ist, daß das Ende der Zulaufschurre (1) sich in den Becher einlagert, welcher eine nach oben konkav ausgebildete Wandung aufweist, die unterhalb des geneigten Endes der Zulaufschurre angeordnet ist, und welche mit einer Öffnung (18) versehen ist und die Verbindung zu einer weiteren, unterhalb der ersten angeordneten, konkav ausgebildeten Wandung herstellt, wodurch nahe dem Boden der Kokille (7) ein Ausguß mit einem im wesentlichen horizontalen Ausgußende zum Boden gebildet ist, so daß eine perfekte laminare Strömung des Flüssigmetalls und eine schrittweise Kokillenfüllung gewährleistet sind, sowie mit Mitteln zum Verschwenken der Zulaufschurre, so daß es möglich ist, daß das Auslaufende der Zulaufschurre in den konkaven Innenraum des Bechers eintritt und/oder diesen verläßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Schwenkvorrichtung (11) neben der Kokillenkette gegenüber des Zulaufschurreneingangs angeordnet ist, welche eine oben angeordnete Basis besitzt, auf welcher Lager (10) angeordnet sind, die von einer Achse (8) durchsetzt sind,

daß am Ausgang der Achse in Richtung der Kokille eine Zugspindel (9) gelagert ist, die bei ihrer Bewegung entlang dem Band durch an der Kokillenkette vorgesehene Anschläge betätigt ist, wobei die Spindel in einer Hülse gelagert ist, deren freies Ende ein Becherwerk (6) aufnimmt, an dessen Seitenfläche eine Anzahl von Bechern (17) derart angeordnet ist, daß sie zur Aufnahme des Auslaufendes der Zulaufschurre ausgelegt sind, daß jeder Schritt der Kokillen-Kette einer Winkeldrehung des Becherwerks entspricht, so daß ein Becher über jede Kokille und unter dem Metall-Auslaufende der Schurre angeordnet werden kann,

daß die Becher jeweils durch winkelförmige Einheiten in schräger V-Form gebildet sind, deren Scheitelpunkt oder Spitze sich auf der Seite der Metall-Zulaufschurre befindet, wobei die beiden Arme nach oben konkav ausgebildet sind, der obere Arm mit einer Öffnung versehen ist und der untere Arm in einem im wesentlichen horizontalen Auslaß endet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Becher vorzugsweise aus Grußguß bestehen und eine Wanddicke von zwischen 8 und 10 mm besitzen, und daß die Öffnung in dem oberen Arm einen Durchmesser von ca. 45 mm aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenkbare Zulaufschurre aus Grußguß besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Becher aus Stahlguß bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Arme der Kokillen eine Länge von zwischen 180 und 250 mm aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung für das Becherwerk und die Becher unter Verwendung von Gasbrennern, insbesondere für Propangas.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Becherwerk mit einem Hubsystem versehen ist, das auf einer Scherenanordnung der Trageinrichtung für die Lager und Achse angeordnet ist.