EP1410861A1

EP1410861A1 - Molten metal vessel

Info

Publication number: EP1410861A1
Application number: EP02022658A
Authority: EP
Inventors: Gustav Ohnsmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-21
Also published as: US20040070121A1

Abstract

An open and closed metal vessel includes heater elements (6), inductive heaters (9), and insulating materials (3, 3a, 3b) in its inside space. The insulating material subtend an open or a closed cavity (11) that is lined with a textile three-dimensional (3D)-surface structure (4), and the closed melt vessel comprises a displaceable furnace riser pipe.

Description

Die Erfindung betrifft einen offenen und geschlossenen Metallbehälter zum Warmhalten und Schmelzen von Metallen sowie deren Flüssigmetalltransport der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art.The invention relates to an open and closed metal container for keeping warm and Melting metals and their liquid metal transport in the preamble of the claim 1 required Art.

Zum Warmhalten und Schmelzen von Metallen kommen bewegliche und fest eingeformte Tiegel zum Einsatz.Movable and firmly molded crucibles are used to keep and melt metals for use.

Bewegliche Tiegel bestehen beispielsweise aus Tongraphit, Siliciumcarbid, Gusseisen, Stahlguss oder Stahlblech je nach warm zuhaltenden oder zu schmelzenden Gießwerkstoffen. Sie werden in Warmhalte- oder Schmelzöfen eingesetzt. Die Beheizung kann durch elektrischen Widerstand, Induktion oder Gas erfolgen. Hierbei findet die Wärmeübertragung auf das im Tiegel befindliche flüssige oder feste Metall über den Ofenraum bzw. bei Induktion direkt durch die Tiegelwand statt, was zu einem erheblichen Verschleiß durch thermische, mechanische und chemische Beanspruchung der eingesetzten Tiegel führt. Auch ist insbesondere bei elektrischer Widerstands- oder Gasbeheizung ein hoher Energieaufwand für die Aufheizung des Ofenraumes, des Tiegels als auch durch die Wärmeverluste der Ofenfeuerfestauskleidung erforderlich. So zeigt beispielsweise die DE 29 17 577 A1 einen hitzebeständigen Aufrangbehälter für Leckschmelze sowie diese signalisierende Kontakte, die EP 0 895 490 B1 als auch die DE 198 02 342 C1 beschreiben einen Tiegelofen für das Niederdruck-Gießverfahren bzw. zur Druckkammerbefüllung einer waage- und senkrechten Kaltkammer-Druckgießmaschine.Movable crucibles are made of, for example, clay graphite, silicon carbide, cast iron, cast steel or sheet steel depending on the casting materials to be kept warm or to be melted. You will be in Holding or melting furnaces are used. The heating can be done by electrical resistance, Induction or gas. The heat is transferred to the one in the crucible liquid or solid metal over the furnace space or with induction directly through the crucible wall instead, resulting in significant wear and tear due to thermal, mechanical and chemical stress the crucible used leads. Also in particular with electrical resistance or Gas heating requires a lot of energy to heat the furnace space, the crucible as also necessary due to the heat loss of the furnace refractory lining. For example, shows DE 29 17 577 A1 a heat-resistant container for leak melt and this signaling contacts, EP 0 895 490 B1 and DE 198 02 342 C1 describe one Crucible furnace for the low pressure casting process or for filling the pressure chamber of a horizontal and vertical cold chamber die casting machine.

Festeingeformte Tiegel bilden einen festen Bestandteil des Ofens. Sie bestehen meist aus einem Schamottesteinen-Mauerwerk mit einer gestampften oder gegossenen Feuerfestauskleidung. Wegen der Mauerwerkdicke erfolgt die Flüssigmetallbeheizung im Ofen über eine Induktionsrinne. Von großem Nachteil ist hierbei, dass die Induktionsrinne insbesondere bei AluminiumLegierungen je nach Metalldurchsatz schon nach ca...2 Wochen durch anklebende Oxide und Nitride den Metalldurchfluss verschließen kann. Zum Offnen der Induktionsrinne muss meist der Gießofen ausgetauscht, die Restschmelze entfernt und die Induktionsrinne mittels Presslufthammer wieder geöffnet werden. Auch liegen die Ofenaußenmanteltemperaturen bei 70-100°C und im Induktionsrinnenbereich bei bis zu 120°C. Dieses geschlossene Ofensystem wird hauptsächlich für das Niederdruckgießverfahren eingesetzt.Firmly molded crucibles form an integral part of the furnace. They usually consist of one Firebrick masonry with a stamped or cast refractory lining. Due to the masonry thickness, the liquid metal is heated in the furnace via an induction channel. A major disadvantage here is that the induction trough is particularly useful for aluminum alloys depending on the metal throughput already after approx. 2 weeks through sticking oxides and Nitrides can block the metal flow. To open the induction trough, the Casting furnace replaced, the residual melt removed and the induction channel using a jackhammer be opened again. The furnace outer jacket temperatures are also at 70-100 ° C and in the induction channel area at up to 120 ° C. This closed furnace system is mainly used for the low pressure casting process.

Um diese bekannten Nachteile zu vermeiden hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt: Einen offenen und geschlossenen Metallbehälter zum Warmhalten, Schmelzen und dem Flüssigmetalltransport von Metallen aufzuzeigen, der nach den bisherigen Definitionen weder einen beweglichen noch einen festen Tiegel besitzt.In order to avoid these known disadvantages, the invention has the object: one open and closed metal containers for keeping warm, melting and liquid metal transport of metals, which according to the previous definitions is neither a movable one still has a fixed crucible.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass der offene und geschlossene Metallbehälter durch ein Gehäuse ausgebildet wird, in dessen Innenraum Wärmeisolationsstoffe einen offenen oder geschlossenen Hohlraum ausbilden, der mit einem textilen Flächengebilde ausgekleidet ist und der geschlossene Metallbehälter ein bewegliches Ofensteigrohr aufweist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die Unteranspruche.To solve this problem it is provided that the open and closed metal container a housing is formed, in the interior of which thermal insulation materials are open or form closed cavity, which is lined with a textile fabric and the closed metal container has a movable furnace riser. Advantageous training and Developments of the invention describe the subclaims.

Der erfindungsgemäß gestaltete, offene und geschlossene Metallbehälter kann in der offenen Ausführung als Warmhalte-, Schöpf- und Schmelzofen eingesetzt werden wobei die geschlossene Ausführung als Warmhalteofen, Niederdruck-Gießofen, Niederdruck-Metallförderofen und als Flüssigmetall-Transportbehälter einsetzbar ist.The open and closed metal container designed according to the invention can be in the open Execution as a holding, scooping and melting furnace can be used with the closed Execution as a holding furnace, low pressure casting furnace, low pressure metal conveyor furnace and as Liquid metal transport container can be used.

Der erfindungsgemäße offene und geschlossene Metallbehälter besitzt ein einteiliges, textiles Flächengebilde, das den offenen und geschlossenen Hohlraum des Metallbehälters zur Aufnahme des flüssigen oder festen Metalls als auch Ausgussrinnen und Deckflächen fugenlos auskleidet und abdeckt. Dies wird erreicht durch die hohe Flexibilität des textilen Flächengebildes sowie deren vielfältigen geometrischen und räumlichen Gestaltungsmöglichkeiten. Dabei kann das einteilige, textile Flächengebilde ein- oder mehrlagig zur Auskleidung und Abdeckung von Hohlräumen und Flächen eingesetzt werden. Über Beschichtungen der ein- oder mehrlagigen Oberflächen des textilen Flächengebildes, je nach den Erfordernissen der zum Einsatz kommenden flüssigen oder festen Metalle, können deren thermischen, chemischen sowie mechanischen Eigenschaften zusätzlich gesteigert. werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist der die Mantel- und Bodenfläche des textilen Flächengebildes umgebende Wärmeisolationsstoff als ein fugenloses nach oben offenes Isolationsgehäuse ausgestaltet.The open and closed metal container according to the invention has a one-piece, textile Fabric that holds the open and closed cavity of the metal container of liquid or solid metal as well as pouring channels and top surfaces and covers. This is achieved through the high flexibility of the textile fabric as well their diverse geometric and spatial design options. It can one-piece, textile fabrics one or more layers for lining and covering Cavities and surfaces are used. Over coatings of single or multi-layer Surfaces of the textile fabric, depending on the requirements of the used liquid or solid metals, their thermal, chemical and mechanical Properties additionally increased. become. In a further advantageous training, the The jacket and bottom surface of the textile fabric surrounding thermal insulation material as a seamless insulation housing open at the top.

Zum Schutz vor chemischen als auch elektrischen Reaktionen sind die im flüssigen Metall eingesetzten Heizelemente mit entsprechenden Schutzstoffen ummantelt. Die unter dem textilen Flächengebilde angeordneten Heizelemente werden vor Flüssigmetall-Leckagen durch eine dünne, auswechselbare Platte geschützt.To protect against chemical and electrical reactions, they are in the liquid metal used heating elements covered with appropriate protective materials. The one under the textile Flat elements arranged heating elements are protected from liquid metal leakage by a thin, interchangeable plate protected.

Das auf dem geschlossenen Metallbehälter befestigte, einteilige, bewegliche Ofensteigrohr wird durch eine Buchse geführt und zentriert. Die mit dem Ofensteigrohr lösbar verbundene Betätigungseinrichtung ermöglicht die Offnungs- und Schließvorgänge einer endlos fortlaufenden Flüssigmetall-Befüllung metallischer und nichtmetallischer Gießformen als auch der Befüllung von Druckkammern.The one-piece, movable furnace riser attached to the closed metal container becomes passed through a bushing and centered. The one detachably connected to the furnace riser Actuator enables the opening and closing processes of an endlessly continuous Liquid metal filling of metallic and non-metallic casting molds as well as the filling of pressure chambers.

Zur Gewährleistung höchstmöglicher Sicherheit wird der geschlossene Metallbehälter für den Flüssigmetalltransport zusätzlich von einem verschließbaren Einzel- oder Sammelcontainer aufgenommen.To ensure the highest possible security, the closed metal container for the Liquid metal transport additionally from a lockable single or collective container added.

Verschleißfeste, flexible Materialien für das textile Flächengebilde nennt Anspruch 5, wobei der Anspruch 7 wirkungsvolle Wärmeisolationsstoffe aufzeigt und der Anspruch 8 Schutzstoffe für die im flüssigen Metall eingesetzten sowie der unter dem textilen Flächengebilde angeordneten Heizelemente benennt. Diese, sowie weitere Vorteile werden auch aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Es zeigt:

Fig.1: einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen offenen Metallbehälter,
Fig.2: einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen geschlossenen Metallbehälter mit einem beweglichen Ofensteigrohr,
Fig.3: einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen offenen Metallbehälter zum Schmelzen von Metallen und
Fig.4: einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen geschlossenen Metallbehälter für den Flüssig-Metalltransport.

Wear-resistant, flexible materials for the textile sheet are mentioned in claim 5, claim 7 showing effective heat insulation materials and claim 8 naming protective materials for the heating elements used in the liquid metal and the heating elements arranged under the textile sheet. These, as well as further advantages, also become apparent from the following description of preferred exemplary embodiments. It shows:

Fig.1: 2 shows a section through an open metal container according to the invention,
Fig.2: 3 shows a section through a closed metal container according to the invention with a movable furnace riser,
Figure 3: a section through an open metal container according to the invention for melting metals and
Figure 4: a section through a closed metal container according to the invention for the liquid metal transport.

Der offene Metallbehälter 1a in Fig. 1 weist eine durch das textile Flächengebilde 4 ausgebildete Offnung 12 auf, die zur Befüllung des Hohlraumes 11 mit flüssigen und festen Metallen als auch zur Entnahme von Flüssigmetall für den Gießprozess dient. Die Beheizung zum Warmhalten und Schmelzen von flüssigen und festen Metallen kann hierbei durch Heizelemente 6, 7, 8 oder Induktion 9 erfolgen. Somit kann der offene Metallbehälter 1a als Warmhalte- Schöpf- und Schmelzofen im Gießbetrieb eingesetzt werden.The open metal container 1a in Fig. 1 has an opening formed by the fabric 4 opening 12, which is also used for filling the cavity 11 with liquid and solid metals as for the removal of liquid metal for the casting process. The heating for keeping warm and melting of liquid and solid metals can be done by heating elements 6, 7, 8 or induction 9 . The open metal container 1a can thus be used as a holding, scooping and melting furnace in the casting operation.

Einen weiteren offenen Metallbehälter 1c zum Schmelzen von Metallen mit einer Ausgussrinne 13 für das flüssige Metall und einer induktiven Beheizung 10 wird in der Fig.3 aufgezeigt.Another open metal container 1c for melting metals with a pouring spout 13 for the liquid metal and an inductive heating 10 is shown in FIG.

Der geschlossene Metallbehälter 1b in Fig.2 dessen Hohlraum 11 mit Flüssigmetall 18 befüllt ist, weist einen gasdicht verschlossenen Ofendeckel 16 auf, der mit dessen wärmeisolierender Auskleidung 3c und der Flüssigmetalloberfläche einen Begasungsraum 17 ausbildet und das mit der Betätigungseinrichtung 23 verbundene Ofensteigrohr 20 die senkrechten Offnungs- und Schließvorgänge des Ofensteigrohres 20 mit der Gießform 22 gewährleistet. Über die auf dem Ofendeckel 16 befestigte Buchse 21 wird das bewegliche Ofensteigrohr 20 geführt und zentriert. Diese vorteilhafte Ausbildung ermöglicht einen schnellen und einfachen Wechsel der im Gießbetrieb eingesetzten Ofen. Die Beheizung des Flüssigmetalls kann hierbei durch Heizelemente 6,7,8 oder Induktion 9 erfolgen. Somit kann der geschlossene Metallbehälter 1b als Niederdruck-Gießofen oder Niederdruck-Metallförderofen zur Befüllung von Gießformen bzw. Druckkammern für den Druckgießprozess sowie zum Warmhalten von Metallen im Gießbetrieb eingesetzt werden.The closed metal container 1b in FIG. 2, the cavity 11 of which is filled with liquid metal 18 , has a gas-tightly closed furnace lid 16 , which forms a fumigation space 17 with its heat-insulating lining 3c and the liquid metal surface, and the furnace riser pipe 20 connected to the actuating device 23 has the vertical opening - And closing operations of the furnace riser 20 with the mold 22 guaranteed. The movable furnace riser pipe 20 is guided and centered over the bushing 21 fastened on the furnace cover 16 . This advantageous design enables the furnace used in the casting operation to be changed quickly and easily. The liquid metal can be heated by heating elements 6, 7, 8 or induction 9 . The closed metal container 1b can thus be used as a low-pressure casting furnace or low-pressure metal conveying furnace for filling casting molds or pressure chambers for the pressure casting process and for keeping metals warm in the casting operation.

Ein weiterer geschlossener Metallbehälter 1d für den Flüssigmetalltransport in einem verschließbaren Einzel- oder Sammelcontainer 28 zeigt Fig.4. Um das Schwappen des Flüssigmetalls bei dessen Transport auszuschließen, ist der den Innenraum auskleidende Wärmeisolationsstoff 3f des Transportbehälterdeckels 25 mit einem in das Flüssigmetall eintauchenden Kegel ausgeführt. Der geschlossene Metallbehälter 1d kann direkt als Warmhalteofen zur Metallpufferung in den Gießbetrieben als auch durch Ofendeckelwechsel oder deren Entfernung als Warmhalte-, Schöpf-, Schmelzofen, Niederdruck-Gießofen und als Niederdruck-Metallförderofen eingesetzt werden, wobei die Beheizung des Flüssigmetalls durch einbringbare Heizelemente 6,7 oder durch vorher schon stationär installierte Heizelemente 8 bzw. Induktion 9 erfolgen kann.FIG. 4 shows another closed metal container 1d for the liquid metal transport in a lockable individual or collecting container 28 . In order to prevent the sloshing of the liquid metal during its transport, the heat-insulating material 3f of the transport container cover 25 lining the interior is designed with a cone immersed in the liquid metal. The closed metal container 1d can be used directly as a holding furnace for metal buffering in the casting plants as well as by changing the furnace lid or removing it as a holding, scooping, melting furnace, low-pressure casting furnace and as a low-pressure metal conveyor furnace, the heating of the liquid metal by insertable heating elements 6, 7 or by means of previously installed heating elements 8 or induction 9 .

Der erfindungsgemäße offene und geschlossene Metallbehälter 1a,1b,1c,1d ist in allen räumlichen Formen herstellbar, dabei bildet der Außenmantel 2 den Innenraum aus, der über Wärmeisolationsstoffe 3,3a,3b,3c,3e,3f sowie dem textilen Flächengebilde 4 einen offenen und geschlossenen Hohlraum 11 ausbildet, der das flüssige oder feste Metall zum Warmhalten bzw. Schmelzen und zum Flüssigmetalltransport aufnimmt.The open and closed metal container 1a, 1b, 1c, 1d according to the invention can be produced in all spatial forms, the outer jacket 2 forming the interior, which is an open one via heat insulation materials 3, 3a, 3b, 3c, 3e, 3f and the textile fabric 4 and forms closed cavity 11 which receives the liquid or solid metal for keeping warm or melting and for liquid metal transport.

Die hohe Flexibilität und Reisfestigkeit des textilen Flächengebildes 4 ermöglicht die fugenlose Auskleidung des Hohlraumes 11, der Ausgussrinne 13 sowie der Deckflächen 2',3',3a', wobei Steckstifte 14 oder feste Stifte 15 das textile Flächengebilde 4 in seiner Lage fixieren. Da das flüssige Metall aus dem offenen Metallbehälter 1a,1c oder den zu öffnenden Metallbehälter 1b,1d entleert werden kann, ist der Wechsel des textilen Flächengebildes 4 kurzfristig durchführbar. Ein weiterer Vorteil des textilen Flächengebildes 4 ist dessen Zusammenlegbarkeit und sein geringes Gewicht das für deren Lagerhaltung und Transport erhebliche Vorteile bedeutet. Durch die hohe thermische Stabilität des textilen Flachengebildes 4 sind Vorwärmzeiten oder langsame Aufheizzeiten der offenen und geschlossenen Metallbehälter 1a,1b,1c,1d nicht erforderlich.The high flexibility and rice strength of the textile fabric 4 enables the seamless lining of the cavity 11, the pouring spout 13 and the top surfaces 2 ', 3', 3a ', pins 14 or solid pins 15 fixing the textile fabric 4 in its position. Since the liquid metal can be emptied from the open metal container 1a, 1c or the metal container 1b, 1d to be opened, the change of the textile fabric 4 can be carried out at short notice. Another advantage of the textile fabric 4 is its collapsibility and its low weight, which means considerable advantages for its storage and transport. Due to the high thermal stability of the textile sheet 4 , preheating times or slow heating times of the open and closed metal containers 1a, 1b, 1c, 1d are not necessary.

Zu einer zusätzlichen Reduzierung der Wärmeverluste durch Konvektion führt das aus den Wärmeisolationsstoffen 3,3b fugenlos ausgestaltete nach oben offene Isolationsgehäuse, wobei der Wärmeisolationsstoff 3 aus einem gießbaren Glasschaum besteht und der Wärmeisolationsstoff 3b aus einem mit hohen Gewichten belastbaren faserkeramischen Material. Dies und die optimale Wärmedämmung des offenen und geschlossenen Metallbehälters 1a,1b,1c,1d ermöglichen die Anordnung der Heizelemente 6,7,8 direkt im oder unmittelbar am Hohlraum 11, wobei die Heizelemente 8 durch eine dünne auswechselbare Platte 3d vor Flüssigmetall-Leckage geschützt sind. Durch diese direkte als auch indirekte Übertragung der Wärmeenergie zum Warmhalten und Schmelzen von Metallen können Metallüberhitzungen mit deren nachteiligen chemischen Reaktionen als auch einer erhöhten Gasaufnahme ausgeschlossen werden.An additional reduction of the heat losses through convection is made by the upwardly open insulation housing made of the heat insulation materials 3, 3b without joints, the heat insulation material 3 consisting of a pourable glass foam and the heat insulation material 3b consisting of a fiber-ceramic material which can be loaded with high weights. This and the optimal thermal insulation of the open and closed metal container 1a, 1b, 1c, 1d enable the heating elements 6, 7, 8 to be arranged directly in or directly on the cavity 11, the heating elements 8 being protected from liquid metal leakage by a thin interchangeable plate 3d are. Through this direct as well as indirect transfer of the thermal energy for keeping and melting metals, metal overheating with their disadvantageous chemical reactions as well as an increased gas absorption can be excluded.

Um das Schwap pen des flüssigen Metalls bei dessen Transport auszuschließen, ist der Innenraum des Deckels 25 des geschlossenen Metallbehälters 1d mit einem kegelförmigen in das Flüssigmetall eintauchenden Wärmeisolationsstoff 3f ausgekleidet. Darauf hingewiesen werden soll noch, dass konstruktive Details durchaus abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.In order to exclude the sloshing of the liquid metal during its transport, the interior of the lid 25 of the closed metal container 1d is lined with a conical thermal insulation material 3f immersed in the liquid metal. It should also be pointed out that structural details can be designed quite differently from the exemplary embodiments shown, without departing from the content of the claims.

Claims

Open and closed metal container for keeping warm and melting metals and their liquid metal transport with heating elements (6,7,8) or inductive heating (9,10), characterized in that the open and closed metal container (1a, 1b, 1c, 1d) in whose interior heat insulation materials (3,3a, 3b, 3c, 3e, 3f) form an open or closed cavity (11 ) which is lined with a textile fabric (4) , and that the closed metal container (1b) is a movable furnace riser pipe (20) having.

Open and closed metal container according to claim 1, characterized in that the open metal container (1a, 1c) as a holding, scooping and melting furnace and the closed metal container (1b, 1d) as a holding furnace, low pressure casting furnace, low pressure metal conveyor furnace and as liquid metal -Transport containers can be used.

Open and closed metal container according to claim 1 or 2, characterized in that the one-piece textile fabric (4), the cavity (11), pouring spouts (13) and cover surfaces (2 ', 3', 3a '), one or more layers, lines seamlessly.

Open and closed metal container according to claim 2 or 3, characterized in that the surfaces of the single or multi-layer textile fabric (4) has a coating depending on the metal requirements.

Open and closed metal container according to claim 3 or 4, characterized in that the textile fabric (4) consists of glass or ceramic fibers.

Open and closed metal container according to claim 1, characterized in that the heat insulation material 3, 3b forming the interior of the metal container forms a seamless, upwardly open insulation housing .

Open and closed metal container according to claim 1 or 6, characterized in that the heat insulation materials (3,3a, 3b, 3c, 3e, 3f) can consist of glass foam, glass fiber, ceramic or fiber-ceramic materials.

Open and closed metal container according to claim 1, characterized in that the protective substances of the heating elements (6, 7, 8) arranged in the metal container (1a, 1b, 1d ) can be made from glass, glass fiber, ceramic or fiber ceramic materials.

Open and closed metal container according to claim 1, characterized in that the one-piece, movable furnace riser pipe (20 ) is centered and guided on the furnace cover (16) by a bushing (21) and is moved by an actuating device (23) .

Open and closed metal container according to claim 1, characterized in that the closed metal container (1d) is received by an additional, lockable individual or collection container (28) .