EP0111213A2 - Eingussvorrichtung zum Vergiessen von Metallschmelzen sowie ein Verfahren zum Vergiessen von Metallschmelze - Google Patents

Eingussvorrichtung zum Vergiessen von Metallschmelzen sowie ein Verfahren zum Vergiessen von Metallschmelze Download PDF

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EP0111213A2
EP0111213A2 EP83111706A EP83111706A EP0111213A2 EP 0111213 A2 EP0111213 A2 EP 0111213A2 EP 83111706 A EP83111706 A EP 83111706A EP 83111706 A EP83111706 A EP 83111706A EP 0111213 A2 EP0111213 A2 EP 0111213A2
Authority
EP
European Patent Office
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rotation chamber
pouring device
compact unit
molten metal
outlet opening
Prior art date
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EP83111706A
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English (en)
French (fr)
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EP0111213B1 (de
EP0111213A3 (en
Inventor
Ernst Dr. Mueller
Hans Dieter Grabowski
Hans-Joachim Böhm
Adolf Trautwein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Georg Fischer AG
Chamotte- und Tonwerk Kurt Hagenburger
Original Assignee
Georg Fischer AG
Chamotte- und Tonwerk Kurt Hagenburger
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Publication date
Application filed by Georg Fischer AG, Chamotte- und Tonwerk Kurt Hagenburger filed Critical Georg Fischer AG
Priority to AT83111706T priority Critical patent/ATE27419T1/de
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Publication of EP0111213A3 publication Critical patent/EP0111213A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0111213B1 publication Critical patent/EP0111213B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
    • B22D35/04—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds into moulds, e.g. base plates, runners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates

Definitions

  • the invention relates to a gate device for casting of metal melts, as it is characterized in the preamble of claim 1 and a method for V pour molten metal with a gate device.
  • Pieces of the increasing quality requirements of castings in respect of improvement of the purity and the demand for reduction in manufacturing cost by reducing the cleaning and post-processing expenditure of USS G are the occasion to use improved casting techniques.
  • the improvement of the casting technology includes the use of pouring dies with partitions and / or constrictions, which are intended to catch slag and non-metallic inclusions from the pouring stream. This also includes so-called rotating pots and swirl funnels or rotation chambers.
  • the object on which the present invention is based is to propose a casting device for casting metal melts which can be used several times, which results in a substantially higher level of economy and by means of which the separation of non-metallic inclusions is achieved as optimally as possible.
  • the invention is intended to make it possible to use a pouring device not only in the casting of quality steels, but also in the case of simple alloy steels, gray and nodular cast iron and non-ferrous metal castings which do not tolerate high costs for additional techniques to improve the quality properties.
  • a method according to the invention to be created is intended to simplify and improve the casting of molten metal with simultaneous deposition of non-metallic inclusions.
  • the design of the pouring device as a compact unit which can be placed on or against the casting system of the mold, enables its multiple use in connection with the use of erosion-resistant and refractory material.
  • the removability of the casting material solidified in the rotation chamber and the formation of the outlet part with a discharge gradient ensure that when the pouring device is used again, no metallic material from its previous use is present, so that its constant functionality is guaranteed.
  • Removability of the solidified casting material is facilitated by the conical design of the rotation chamber and the rounded transition between the bottom and the peripheral wall.
  • the as small as possible bottom sump which is characterized by the space between the bottom and the lower edge of the outlet opening and has a height of up to 50% - preferably between 5 and 20% - of the total height of the rotation chamber, makes the solidified residual content decisive compared to that of the known Whirl funnel reduced, creating a significant improvement the economy of casting molten metal is given.
  • the metal yield per casting is significantly improved and a higher utilization of the melting capacity is achieved, which is ultimately reflected in an energy saving.
  • the pouring device according to the invention no longer has any joints which can be rinsed out or through which liquid metal can break through. This completely avoids the fact that the vortex funnel itself can become a source of non-metallic inclusions.
  • the outlet opening on the rotation chamber is designed as a horizontal slot and the molten metal emerges from the rotation chamber in the radial direction.
  • the length of the horizontal slot is greater than its width, which ensures a largely loss-free radial escape of the molten metal.
  • the molten metal leaves the rotation chamber via a circular outlet opening in the floor. It is advantageous if the circular outlet opening is not arranged in the center of the bottom, but eccentrically.
  • the inlet opening on the rotation chamber is designed as a vertical slot and the molten metal flows into the rotation chamber in the tangential direction.
  • the inlet into the rotation chamber is designed as a vertical slot, the length of which is greater than its width.
  • the advantageous triangular arrangement of the rotation chamber, filler opening and outlet opening enables the compact trapezoidal design of the pouring device, as a result of which a material-saving design is achieved.
  • the reusable compact unit is made of temperature change and erosion-resistant refractory raw materials such as Sealing firebrick, tabular clay, sintered mullite, corundum etc. built up.
  • a feed device for an inert purge gas enables the liquid metal rotating in the rotation chamber to be purged with an inert gas.
  • This has the advantage that the oxygen carried in during the filling of the pouring device is immediately removed again, so that an essential source of formation for the formation of non-metallic inclusions is thereby eliminated.
  • flushing the rotary vortex with an inert flushing gas, in particular with argon increases the deposition effect of existing, non-metallic, macroscopic and, above all, microscopic inclusions in a way that was not to be expected.
  • the purge gas supply device is made using a gas permeable bottom portion such as e.g. a gas purging plug on the bottom of the rotation chamber.
  • the pouring device according to the invention has an addition chamber for inoculants. Accordingly, vaccination with inoculation metals, e.g. Magnesium or silicon. Since the vaccination is carried out in a rotating pouring stream, the vaccination effect is improved and the vaccine metal can be used more economically and better.
  • inoculation metals e.g. Magnesium or silicon. Since the vaccination is carried out in a rotating pouring stream, the vaccination effect is improved and the vaccine metal can be used more economically and better.
  • the addition chamber is advantageously arranged diametrically opposite the outlet cross-section as a pocket or opening for receiving or feeding in the inoculant.
  • the inoculation metal can be placed in this pocket or chamber before the start of pouring or can be fed continuously in the form of a wire or a granulate through the opening.
  • the supply of the seed metal in the rotating metal stream results in a better mixing of the seed metal and thus a higher effectiveness.
  • the fact that the inoculants are added at the lowest point of the enema system, that is in the area of the highest ferrostatic pressure, ensures that the burn-off losses of the inoculation metal are as low as possible.
  • the outlet cross section is closed with a metal plate by filling with the gate device Metal melt melts.
  • the new pouring device has the advantage that it can be cast while avoiding air.
  • the pouring device is flanged directly to the casting system of the mold via a tongue and groove connection. This eliminates the otherwise necessary pouring funnel, through which atmospheric oxygen is sucked into the liquid melt.
  • This reusable compact unit combines the advantages of the well-known rotating pellet and the pouring plunger and creates optimal hydraulic flow conditions in a confined space for separating non-metallic inclusions. In addition, the separation of non-metallic inclusions is improved by gas purging. Furthermore, this reusable compact unit has made it possible to cast under the exclusion of air if the compact unit is connected directly to the casting system via a tongue and groove connection.
  • the invention further relates to a method for casting molten metal, in which the rotating molten metal is flushed with an inert gas and / or, if appropriate, a vaccine is added.
  • An inert gas can also be fed into the casting mold before the start of casting, so that the oxygen partial pressure of the casting chamber atmosphere is significantly reduced.
  • inert gases such as argon or nitrogen can also be used for flushing.
  • argon or nitrogen can also be used for flushing.
  • the pouring device designed as a compact unit consists of an inlet part 1, a rotation chamber 2, preferably with a circular cross section, with a base 5 and an outlet part 4.
  • the inlet part 1 opens into the rotation chamber 2 with an inlet opening 7 and the outlet part 4 is via the Outlet opening 6 connected to the rotation chamber 2.
  • the upper area of the inlet part 1 is designed as a funnel 8 and has a filling opening 14.
  • the molten metal flows into the rotation chamber 2 via the funnel 8.
  • the inlet opening 7 is designed as a vertical slot. This slot-shaped design is necessary so that the liquid metal stream can enter tangentially into the rotation chamber 2 in accordance with arrow 11 (see FIG. 2) in order to generate a strong swirl.
  • the outlet opening 6 is designed as a horizontal slot radially to the rotation chamber, so that the rotating liquid metal leaves the rotation chamber 2 in the radial direction according to arrow 12.
  • the outlet part 4 has a discharge gradient up to the outlet opening 15, which is preferably directed downward, so that no liquid metal can remain in the outlet part 4.
  • the outlet opening 6, which is designed as a horizontal slot and is arranged radially, ensures a space-saving design and a low bottom sump height H in good flow conditions. So that no metal melt remains in the inlet nozzle, the bottom edge of the inlet opening 7 must be at the same height or higher than the bottom edge of the outlet opening 6 .
  • the ratio of width to height at the inlet opening and at the outlet opening should preferably be in a range from 1.5: 1 to 4: 1.
  • the rotation chamber 2 is conical from at least up to the lower edge of the outlet opening 6 designed to expand from the bottom upwards, the taper being at least 1%
  • This height H of the so-called bottom sump is 0 to 50%, preferably 5 to 20%, of the total height of the rotation chamber 2.
  • the transition from the bottom 5 to the peripheral wall of the rotation chamber is rounded.
  • the lower edge of the outlet opening 6 can also be arranged with the bottom 5, so that the rotation chamber is completely emptied.
  • the rotation chamber has at the bottom 5 a gas-permeable bottom part 9, e.g. a ceramic gas purging plug, which with a pipe 10 is a feed device for an inert purging gas, e.g. Argon forms.
  • the feed device can also be arranged such that the inert gas is guided radially or tangentially into the rotation chamber.
  • the rotation chamber 2, the filler opening 14 and the outlet opening 15 are arranged in a triangular arrangement with respect to one another, as viewed from above, whereby the compact unit can be made trapezoidal in terms of material in the same view.
  • FIG 2 is also the operation of the inventions according to the pouring device again clarified.
  • the metal melt entering the inlet part 1 via the funnel 8 flows through the inlet opening 7 into the rotation chamber 2.
  • the arrangement of the inlet opening 7 ensures that the metal melt enters the rotation chamber 2 in the tangential direction according to arrow 11. This causes the liquid metal to rotate vigorously.
  • the metal melt rotating in the rotation chamber 2 can be mixed with inoculant via an addition chamber 3.
  • the addition chamber 3 is preferably arranged diametrically opposite the outlet opening 6.
  • the molten metal enters the outlet part 4 through the outlet opening 6 in the radial direction according to arrow 12.
  • the outlet opening 6 may be closed with a metal plate, which melts after the pouring device is filled with molten metal.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment, which is characterized in that the molten metal does not exit radially but vertically downwards.
  • the outlet opening 13 is advantageously arranged eccentrically on the base 5.
  • the pouring device according to the invention can be used several times in succession without impairing its functionality.

Abstract

Eine als wiederverwendbare Kompakteinheit ausgebildete Eingussvorrichtung weist einen Einlaufteil (1), eine Rotationskammer (2) und einen Auslaufteil (4) auf. Der Einlaufteil (1) schliesst tangential an die Rotationskammer (2) an, wobei die Eintrittsöffnung (7) als senkrechter Schlitz ausgebildet ist. Die Austrittsöffnung (6) an der Rotationskammer (2) ist als waagrechter Schlitz ausgebildet, wobei der Auslaufteil (4) radial an die Rotationskammer (2) anschliesst und ein Abflussgefälle aufweist. Die Eingussvorrichtung ist aus erosionsbeständigem feuerfestem Material hergestellt und auf bez. an das Giesssystem einer Form setzbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Eingussvorrichtung zum Vergiessen von Metallschmelzen, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 gekennzeichnet ist, sowie ein Verfahren zum Vergiessen von Metallschmelze mit einer Eingussvorrichtung.
  • Die steigenden Qualitätsanforderungen an Gussstücke in Bezug auf Verbesserung des Reinheitsgrades und die Forderung nach Senkung der Herstellungskosten durch Verminderung des Putz- und Nachbearbeitungsaufwandes an Guss- stücken sind der Anlass, verbesserte Giesstechniken einzusetzen. Zur Verbesserung der Giesstechnik gehört der Einsatz von Giesstümpeln mit Trennwänden und/oder Einschnürungen, die Schlacken und nicht-metallische Einschlüsse aus dem Giessstrom abfangen sollen. Ferner gehören hierzu sogenannte Drehmasseln und Wirbeltrichter bzw. Rotationskammern.
  • In der deutschen Patentschrift 21 59 964 ist ein derartiger Wirbeltrichter beschrieben, der in erster Linie bei hochlegiertem Stahlguss für Reaktorteile, Pumpen, Turbinengehäuse usw. eingesetzt wird. Dieser bekannte Wirbeltrichter ist als Wirbelstromkammer ausgebildet, die aus mindestens drei übereinandergeschichteten Elementen besteht, von denen jedes aus Bausteinen zusammengesetzt. ' ist, welche unabhängig von den anderen Elementen aus- , tauschbar sind. Dieser Wirbeltrichter kann nur einmal verwendet werden.
  • Ferner wird in der Deutschen Offenlegungsschrift DE 29 50 393 ein Separator beschrieben, der aus vergasbarem Kunststoff hergestellt und in die Giessform mit eingestampft wird. Dieser Separator ist ebenfalls nur einmal verwendbar. Ferner besitzt er den Nachteil, da im Betriebszustand seine Wand im wesentlichen nur aus eingestampftem Formsand besteht, dass er sehr erosionsanfällig ist und dadurch selbst Quelle nicht-metallischer Einschlüsse werden kann.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Eingussvorrichtung zum Vergiessen von Metallschmelzen vorzuschlagen, die mehrfach benutzt werden kann, wodurch eine wesentlich höhere Wirtschaftlichkeit gegeben ist und mittels welcher die Abscheidung nicht-metallischer Einschlüsse möglichst optimal erreicht wird. Mit der Erfindung soll es ermöglicht werden, eine Eingussvorrichtung nicht nur beim Giessen von Qualitätsstählen einzusetzen, sondern auch bei einfach legierten Stählen, Grau- und Sphäroguss sowie Nichteisenmetallguss, die keine hohen Kostenbelastungen für Zusatztechniken zur Verbesserung der Qualitätseigenschaften vertragen. Ein zu schaffendes erfindungsgemässes Verfahren soll das Vergiessen von Metallschmelze bei gleichzeitiger Abscheidung nicht-metallischer Einschlüsse vereinfachen und verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Einrichtungsanspruches 1 und des Verfahrensanspruches 13 gelöst.
  • Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen gekennzeichnet.
  • Durch die Ausbildung der Eingussvorrichtung als Kompakteinheit, welche auf bzw. an das Giesssystem der Form setzbar ist, wird im Zusammenhang mit der Verwendung von erosionsbeständigem und feuerfestem Material deren Mehrfachverwendbarkeit ermöglicht. Durch die Entnehmbarkeit des in der Rotationskammer erstarrten Giessmaterials und durch die Ausbildung des Auslaufteils mit Abfluss-Gefälle ist gewährleistet, dass bei der nochmaligen Verwendung der Eingussvorrichtung kein metallisches Material von deren vorhergehenden Verwendung vorhanden ist, so dass deren immer gleichbleibende Funktionsfähigkeit gewährleistet ist.
  • Die Entnehmbarkeit des erstarrten Giessmaterials wird durch die konische Ausbildung der Rotationskammer und den abgerundeten Uebergang zwischen dem Boden und der Umfangswand erleichtert.
  • Durch einen möglichst kleinen Bodensumpf, welcher durch den Raum zwischen dem Boden und der Unterkante der Austrittsöffnung gekennzeichnet ist und eine Höhe bis zu 50 % - vorzugsweise zwischen 5 und 20 % - der Gesamthöhe der Rotationskammer aufweist, wird der erstarrte Restinhalt entscheidend gegenüber dem der bekannten Wirbeltrichter reduziert, wodurch eine wesentliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit beim Vergiessen von Metallschmelzen gegeben ist.
  • Hierdurch wird das Metallausbringen je Gussstück entscheidend verbessert und eine höhere Ausnützung der Schmelzkapazität erreicht, was sich letztlich in einer Energieeinsparung niederschlägt. Die erfindungsgemässe Eingussvorrichtung besitzt keinerlei Fugen mehr, die ausgespült werden können oder durch die flüssiges Metall durchbrechen kann. Dadurch wird vollständig vermieden, dass der Wirbeltrichter selbst eine Quelle für nicht-metallische Einschlüsse werden kann.
  • Vorteilhafterweise ist die Austrittsöffnung an der Rotationskammer als waagrechter Schlitz ausgebildet und die Metallschmelze tritt in radialer Richtung aus der Rotationskammer aus. Die Länge des waagrechten Schlitzes ist grösser als seine Breite, wodurch ein weitgehend verlustfreies radiales Austreten der Metallschmelze gewährleistet ist.
  • Es beeinträchtigt die Abscheidungswirkung der Rotationskammer in keiner Weise, wenn entsprechend einer Ausführungsvariante die Metallschmelze die Rotationskammer über eine kreisrunde Austrittsöffnung im Boden verlässt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die kreisrunde Austrittsöffnung nicht in der Mitte des Bodens, sondern exzentrisch angeordnet ist.
  • Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Eintrittsöffnung an der Rotationskammer als senkrechter Schlitz ausgebildet und die Metallschmelze strömt in tangentialer Richtung in die Rotationskammer. Dadurch, dass das flüssige Metall im Einlaufteil tangential in die Rotationskammer strömt wird es in Rotation versetzt. Der Einlauf in die Rotationskammer ist als senkrechter Schlitz ausgebildet, dessen Länge grösser ist als seine Breite.
  • Die vorteilhafte dreiecksförmige Anordnung von Rotationskammer, Einfüllöffnung und Auslauföffnung ermöglicht die kompakte trapezförmige Ausbildung der Eingussvorrichtung, wodurch eine materialsparende Bauweise erreicht wird. Die wiederverwendbare Kompakteinheit ist aus temperaturwechsel- und erosionsbeständigen Feuerfestrohstoffen wie z.B. Dichtbrandschamotte, Tabulartonerde, Sintermullit, Korund u.a.m. aufgebaut.
  • Durch die vorteilhafte Anordnung einer Zuführeinrichtung für ein inertes Spülgas wird das Spülen des in der Rotationskammer rotierenden flüssigen Metalles mit einem inerten Gas ermöglicht. Dies bringt den Vorteil, dass der während des Füllens der Eingussvorrichtung eingeschleppte Sauerstoff sofort wieder entfernt wird, so dass dadurch eine wesentliche Entstehungsquelle zur Bildung nicht-metallischer Einschlüsse ausgeschaltet wird. Ferner erhöht die Durchspülung des Rotationswirbels mit einem inerten Spülgas, insbesondere mit Argon, die Abscheidungswirkung, bereits vorhandener, nicht-metallischer, makroskopischer und vor allen Dingen mikroskopischer.Einschlüsse in einer Weise, wie es nicht zu erwarten war. Ferner ist es über die Spülvorrichtung möglich, die gesamte Giessform vor Giessbeginn mit einem inerten Gas zu spülen, so dass der Sauerstoffpartialdruck in der Giessform entscheident erniedrigt wird.
  • Vorzugsweise wird die Zuführvorrichtung für das Spülgas durch Verwendung eines gasdurchlässigen Bodenteiles wie z.B. eines Gasspülsteines am Boden.der Rotationskammer angeordnet.
  • Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemässe Eingussvorrichtung eine Zugabekammer für Impfmittel auf. Während des Giessens kann demgemäss eine Impfung mit Impfmetallen, z.B. Magnesium oder Silizium erfolgen. Da die Impfung in einem rotierenden Giessstrom erfolgt, wird der Impfeffekt verbessert und es ist eine wirtschaftlichere und bessere Ausnützung des Impfmetalles möglich.
  • Vorteilhafterweise ist die Zugabekammer diametral gegenüber dem Austrittsquerschnitt als Tasche bzw. Oeffnung zur Aufnahme bzw. zum Einspeisen des Impfmittels angeordnet. Wahlweise kann das Impfmetall in diese Tasche bzw. Kammer vor Giessbeginn eingelegt werden oder über die Oeffnung kontinuierlich in Form eines Drahtes oder eines Granulates zugeführt werden. Die Zuführung des Impfmetalles in den rotierenden Metallstrom ergibt ein besseres Untermischen des Impfmetalles und damit eine höhere Wirksamkeit. Dadurch dass die Impfmittel am tiefsten Punkt des Einlaufsystems zugegeben werden, also im Bereich höchsten ferrostatischen Druckes, ist gewährleistet, dass die Abbrandverluste des Impfmetalls so gering wie möglich sind.
  • Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Austrittsquerschnitt mit einer Metallplatte verschlossen, die nach Füllung der Eingussvorrichtung mit Metallschmelze aufschmilzt.
  • Darüberhinaus bringt die neue Eingussvorrichtung den Vorteil, dass unter Vermeidung von Luftzutritt gegossen werden kann. Hierzu wird die Eingussvorrichtung über eine Nut-Feder-Verbindung direkt an das Giesssystem der Form angeflanscht. Hierdurch entfällt der sonst notwendige Eingusstrichter, über den Luftsauerstoff in die flüssige Schmelze eingesaugt wird.
  • In dieser wiederverwendbaren Kompakteinheit werden die Vorteile der an sich bekannten Drehmassel und des Giesstümpels vereint und auf engstem Raum für das Abscheiden nicht-metallischer Einschlüsse optimale hydraulische Strömungsverhältnisse geschaffen. Zusätzlich wird die Abscheidung nicht-metallischer Einschlüsse noch durch Gasspülen verbessert. Ferner ist mit dieser wiederverwendbaren Kompakteinheit die Möglichkeit geschaffen worden unter Luftabschluss zu giessen, wenn die Kompakteinheit über eine Nut-Feder-Verbindung direkt an das Giesssystem angeschlossen wird.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vergiessen von Metallschmelzen, bei dem die rotierende Metallschmelze mit einem inerten Gas gespült wird und bzw. oder gegebenenfalls ein Impfmittel zugefügt wird.
  • Es kann auch bereits vor Giessbeginn ein inertes Gas in die Giessform eingespeist werden, so dass der Sauerstoffpartialdruck der Giessraumatmosphäre entscheidend gesenkt wird. Während des Giessens kann zusätzlich mit inerten Gasen, z.B. Argon oder Stickstoff gespült werden. Damit wird die Abscheidungswirkung nicht-metallischer Einschlüsse entscheidend verbessert, weil durch die Spülwirkung im Rotationswirbel eine zusätzliche Möglichkeit geschaffen wird, dass mikro- und makroskopische nicht-metallische Einschlüsse durch Koagulation vergrössert werden und dann im Rotationswirbel abgeschieden werden können. Bei dem bekannten Wirbeltrichter gemäss der deutschen Patentschrift 21 59 964 können im wesentlichen nur makroskopische Einschlüsse abgeschieden werden.
  • Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemässen Eingussvorrichtung mit einem teilweisen Schnitt,
    • Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung von oben, und
    • Fig. 3 eine Ausführungsvariante der Vorrichtung gemäss Fig. 2.
  • Gemäss Figur 1 besteht die als Kompakteinheit ausgebildete Eingussvorrichtung aus einem Einlaufteil 1, einer vorzugsweise im Querschnitt kreisrunden Rotationskammer 2 mit einem Boden 5 und aus einem Auslaufteil 4. Das Einlaufteil 1 mündet mit einer Eintrittsöffnung 7 in die Rotationskammer 2 und das Auslaufteil 4 ist über die Austrittsöffnung 6 mit der Rotationskammer 2 verbunden. Der obere Bereich des Einlaufteils 1 ist als Trichter 8 ausgestaltet und weist eine Einfüllöffnung 14 auf.
  • Ueber den Trichter 8 strömt die Metallschmelze in die Rotationskammer 2. Die Eintrittsöffnung 7 ist als senkrechter Schlitz ausgebildet. Diese schlitzförmige Ausbildung ist notwendig, damit der flüssige Metallstrom entsprechend Pfeil 11 (siehe Fig. 2) tangential in die Rotationskammer 2 eintreten kann, um einen kräftigen Drehwirbel zu erzeugen. Die Austrittsöffnung 6 ist als waagrechter Schlitz radial zur Rotationskammer ausgebildet, so dass das rotierende flüssige Metall in radialer Richtung gemäss Pfeil 12 die Rotationskammer 2 verlässt.
  • Der Auslaufteil 4 weist bis zur vorzugsweise nach unten gerichteten Auslauföffnung 15 ein Abfluss-Gefälle auf, so dass im Auslaufteil 4 kein flüssiges Metall zurückbleiben kann. Die als horizontaler Schlitz ausgebildete und radial angeordnete Austrittsöffnung 6 gewährleistet bei guten Strömungsverhältnissen eine platzsparende Bauweise und eine geringe Bodensumpfhöhe H. Damit im Einlaufstutzen keine Metallschmelze zurückbleibt, muss die unterste Kante der Eintrittsöffnung 7 auf gleicher Höhe oder höher als die unterste Kante der Austrittsöffnung 6 liegen.
  • Das Verhältnis Breite zu Höhe bei der Eintrittsöffnung und bei der Austrittsöffnung sollte möglichst in einem Bereich von 1,5 : 1 bis 4 : 1 liegen.
  • Die Rotationskammer 2 ist ausgehend vom Boden 5 mindestens bis zu der Unterkante der Austrittsöffnung 6 konisch von unten nach oben erweiternd ausgebildet wobei die Konizität mindestens 1 % beträgt.
  • Diese Höhe H des sogenannten Bodensumpfes beträgt 0 bis 50 %, - vorzugsweise 5 bis 20 % - der Gesamthöhe der Rotationskammer 2. Der Uebergang vom Boden 5 zur Umfangswand der Rotationskammer ist abgerundet. Durch diese konische Ausbildung der Rotationskammer kann die im Bodensumpf zurückbleibende Metallschmelze nach deren Erstarrung leicht durch die oben offene Rotationskammer entnommen werden, so dass eine Widerverwendbarkeit der Kompakteinheit gewährleistet ist.
  • Die Unterkante der Austrittsöffnung 6 kann auch eben mit dem Boden 5 angeordnet werden, so dass eine vollständige Entleerung der Rotationskammer stattfindet.
  • Die Rotationskammer weist am Boden 5 einen gasdurchlässigen Bodenteil 9, wie z.B. einen keramischen Gasspülstein auf, welcher mit einem Rohr 10 eine Zuführvorrichtung für ein inertes Spülgas, wie z.B. Argon bildet. Die Zuführvorrichtung kann auch so angeordnet werden, dass das inerte Gas radial oder tangential in die Rotationskammer geleitet wird.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind von oben gesehen die Rotationskammer 2, die Einfüllöffnung 14 und die Auslass- öffnung 15 zueinander dreiecksförmig angeordnet, wodurch die Kompakteinheit in gleicher Sicht gesehen materialsparend trapezförmig ausgebildet werden kann.
  • In Figur 2 ist ausserdem die Funktionsweise der erfindungsgemässen Eingussvorrichtung nochmals verdeutlicht. Die über den Trichter 8 in das Einlaufteil 1 eintretende Metallschmelze strömt durch die Eintrittsöffnung 7 in die Rotationskammer 2. Durch die Anordnung der Eintrittsöffnung 7 ist gewährleistet, dass die Metallschmelze in tangentialer Richtung gemäss Pfeil 11 in die Rotationskammer 2 eintritt. Hierdurch wird das flüssige Metall in kräftige Rotationsbewegung versetzt. Die in der Rotationskammer 2 rotierende Metallschmelze kann über eine Zugabekammer 3 mit Impfmittel versetzt werden. Die Zugabekammer 3 ist vorzugsweise diametral gegenüber der Austrittsöffnung 6 angeordnet. Die Metallschmelze tritt durch die Austrittsöffnung 6 hindurch in radialer Richtung gemäss Pfeil 12 in das Auslaufteil 4 ein. Möglicherweise ist die Austrittsöffnung 6 mit einer Metallplatte verschlossen, die nach Füllung der Eingussvorrichtung mit Metallschmelze schmilzt.
  • Figur 3 zeigt eine alternative Ausführung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Austritt der Metallschmelze nicht radial sondern senkrecht nach unten erfolgt. Vorteilhafterweise wird dabei die Austrittsöffnung 13 exzentrisch am Boden 5 angeordnet.
  • Die erfindungsgemässe Eingussvorrichtung kann ohne Beeinträchtigung ihrer Funktionsfähigkeit mehrfach nacheinander benützt werden.

Claims (15)

1. Eingussvorrichtung zum Vergiessen von Metallschmelze mit einem Einlaufteil (1), einer Rotationskammer (2) zur Entfernung von Verunreinigungen aus der Metallschmelze und einem Auslaufteil (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Eingussvorrichtung aus erosionsbeständigem und feuerfesten Material als wiederverwendbare Kompakteinheit ausgebildet auf bzw. an das Giesssystem setzbar ist und dass die Rotationskammer (2) und der Auslaufteil (4) so ausgebildet ist, dass entweder darin zurückbleibende Schmelze nach der Erstarrung aus der Rotationskammer entnehmbar ist oder dass die gesamte Schmelze durch den Auslaufteil (4) zum Giesssystem hin abfliessbar ist.
2. Eingussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationskammer (2) vom Boden (5) bis mindestens zur Höhe (H) der Unterkante der Austrittsöffnung (6) eine Konizität von grösser als 1 % und einen zum Boden (5) abgerundeten Uebergang aufweist und dass die Höhe (H) des Bodensumpfes bis 50 %, vorzugsweise zwischen 5 und 20 % der Gesamthöhe der Rotationskammer (2) beträgt.
3. Eingussvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (6) an der Rotationskammer (2) als waagrechter Schlitz ausgebildet ist und dass der Auslaufteil (4) radial an der Rotationskammer (2) anschliesst und ein Abfluss- gefälle aufweist.
4. Eingussvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (13) am Boden (5) der Rotationskammer angeordnet ist, wobei der Auslaufteil (4) axial an die Rotationskammer (2) anschliesst.
5. Eingussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (7) an der Rotationskammer (2) als senkrechter Schlitz ausgebildet ist und dass der Einlaufteil (1) tangential an der Rotationskammer (2) anschliesst.
6. Eingussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Draufsicht gesehen die Rotationskammer (1), die Einfüllöffnung (14) und die Auslauföffnung (15) in einem Dreieck angeordnet sind und die Kompakteinheit materialsparend trapezförmig ausgebildet ist.
7. Eingussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompakteinheit aus Feuerfestmaterial, welches mindestens 10 Temperaturschockwechsel aushält, wie z.B. aus Dichtbrandschamotte, Tonerde, Tabulartonerde, Chromerz, Korund oder Spinell hergestellt ist.
8. Eingussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompakteinheit eine Zuführeinrichtung (9, 10) für ein inertes Spülgas, vorzugsweise Argon aufweist.
9. Eingussvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (9, 10) am Boden (5) der Rotationskammer (2) angeordnet ist und ein gasdurchlässiges Bodenteil (9) aufweist.
10. Eingussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationskammer (2) eine Zugabekammer (3) für Impfmittel aufweist, welche vorzugsweise diametral gegenüber der Austrittsöffnung (6) als Tasche bzw. Oeffnung zur Aufnahme bzw. zum Einspeisen des Impfmittels angeordnet ist.
11. Eingussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (6) bzw. (13) mit einer Metallplatte verschlossen ist, die nach Füllung der Kompakteinheit mit Metallschmelze durch diese aufschmilzt.
12. Eingussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompäkteinheit mittels einer Nut-Federverbindung luftdicht direkt mit dem Giesssystem verbindbar ist.
13. Verfahren zum Vergiessen von Metallschmelze mit einer Eingussvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine wiederverwendbare Kompakteinheit auf bzw. an das Giesssystem luftdicht gesetzt wird, dass die Metallschmelze in der Kompakteinheit in eine kräftige Rotation versetzt wird, wobei während der Rotationsbewegung der Schmelze mit einem inerten Gas, vorzugsweise mit Argon, gespült wird oder bzw. und ein Impfmittel zugefügt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einleiten der Metallschmelze die Eingussvorrichtung mit einem inerten Gas durchspült wird.
15. Verfahren nach-Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Gas radial oder tangential in die Rotationskammer eingespült wird.
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