EP3750648A1 - Verfahren zum schwerkraftgiessen, faltenbalg und verwendung eines faltenbalgs - Google Patents

Verfahren zum schwerkraftgiessen, faltenbalg und verwendung eines faltenbalgs Download PDF

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Publication number
EP3750648A1
EP3750648A1 EP19020429.7A EP19020429A EP3750648A1 EP 3750648 A1 EP3750648 A1 EP 3750648A1 EP 19020429 A EP19020429 A EP 19020429A EP 3750648 A1 EP3750648 A1 EP 3750648A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
bellows
casting mold
hose
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19020429.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Pascal Kwaschny
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP3750648A1 publication Critical patent/EP3750648A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
    • 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 method for gravity casting, in which liquid metal is poured from a pan with a plug casting into a casting mold.
  • the invention also relates to a bellows for such a method and a use of a bellows.
  • Gravity casting is a casting process in which the melt enters the casting mold under the action of gravity. It is a standard method of casting. A special form is gravity die casting, to distinguish it from other casting processes with dies. The two alternatives to gravity casting are centrifugal centrifugal casting and piston pressure die casting.
  • the molds must have openings at the top during gravity casting so that the air or gas that is in the mold before casting can escape.
  • the melt can either be poured directly into the mold and fall into it from above (falling mold filling).
  • a separate gate system is used in which the melt first falls down in the gate and then flows laterally into the cavity that contains the workpiece after solidification (increasing mold filling).
  • the form filling takes place here according to the principle of communicating tubes.
  • the molds themselves can consist of sand (sand mold) or metal (mold, permanent mold).
  • gravity casting belongs to the 1st main group of primary forming and there to "primary forming from the liquid state”.
  • pouring can be done from a (transport) pan. This is a refractory lined vessel from which the melt is poured into the casting mold.
  • ladles are used directly to receive the melt from a furnace and to transport it to the casting stations.
  • the liquid metal is melted using cupola or electric furnaces.
  • the liquid metal is then poured into a transport ladle, over which the melt is transported for casting. If the melt is transferred to other ladles for pouring, a distinction is made between transport ladles and pouring ladles.
  • Hand and fork pans are used for small and medium-sized enamel volumes. For larger volumes, pans that can be moved by crane or overhead conveyor are used. Smaller and medium-sized pans are tilted or swiveled when pouring. Large pans in steel foundries, on the other hand, are usually emptied by pulling stoppers.
  • stopper pans In the bottom of the pan there is a pouring or perforated stone, which is opened or closed by a vertically movable stopper rod, at the lower end of which the actual stopper is attached.
  • the stoppers are made from fireclay or high alumina material.
  • inert gases are used to flood the mold in order to displace the atmospheric oxygen from the mold. This process reduces the risk of oxide formation and inclusions, which lead to a reduction in product quality.
  • the object of the present invention is to alleviate or completely overcome the problems of the prior art.
  • a method for gravity casting is proposed in which liquid metal is poured from a ladle with plug casting into a casting mold, during the pouring between an opening of the ladle on an underside of the ladle and an opening of the casting mold on an upper side
  • a refractory hose is arranged in the casting mold, a volume which is enclosed by the pan, the casting mold and the hose being filled with a gas and / or flushed before the casting process is started and / or during the casting process.
  • a gas-tight hose is preferably used as the hose, and it is particularly preferable for the hose to seal gas-tight with the pan and the casting mold during the process.
  • “Gas-tight” is to be understood as a leakage density in which the leakage holes are less than or equal to 30 nm and the leakage rate is less than or equal to 10 -7 mbar l / s.
  • less tight closures and / or a less tight hose are also conceivable. This is advantageous because the volume can be flushed in this way without drawing in ambient air. Sucking in false air is unlikely, since the space flooded with inert gas is relatively small and a slight overpressure is generated via the gas pressure.
  • the gas used is an inert gas, preferably argon. This enables particularly good inerting. Argon also has a greater density than air and therefore has a displacing effect on the ambient air.
  • a bellows is expediently used as the hose. This allows the distance between the casting mold and the pan to be adjusted. Distances between 400 and 600 mm are advantageous.
  • a bellows designed in such a way is used as the bellows that, when compressed, it develops a restoring force towards expansion.
  • This is advantageous because it makes it possible to first position the bellows over the casting mold and then simply press the pan onto the bellows, whereby an essentially gas-tight seal between the hose and the pan on the one hand and with the casting mold on the other hand is advantageously achieved by the restoring force becomes.
  • smaller leak densities than "gas-tight" are also possible.
  • a hose with a connection to a gas source, from which the volume can be filled with the gas, is preferably used as the hose. This allows the gas from the gas source to be directed into the volume via the port before the casting process is started. This allows the method to be carried out quickly and with little effort.
  • a hose made of a fire-resistant textile is expediently used as the hose.
  • a textile has the advantage of being flexible, so that the flexibility in the orientation of the pan is increased.
  • a steel pipe could cause damage during positioning or be damaged itself.
  • a second volume which is a volume within the casting mold, is also filled with the gas before the casting process is started. In this way, complete inertization can advantageously be achieved during plug casting.
  • a bellows with a connection to a gas source is proposed for an embodiment of the method described above, the bellows being designed in such a way that, when compressed, it develops a restoring force towards expansion, consists of a refractory material and two Has openings, wherein a first opening is designed such that it closes when pressure is exerted with a pan and a second opening is designed such that it closes when pressure is exerted with a casting mold when the bellows compresses between the pan and the casting mold is arranged.
  • a bellows is an advantageous embodiment of a fire-resistant hose according to the method described above.
  • the bellows preferably has a fire-resistant textile. This is advantageous because the area around the pouring stream is exposed to high temperatures during the pouring process. Metal splashes can occur or melt can escape in an uncontrolled manner. A non-fireproof textile will catch fire as a result.
  • a use of a bellows according to the second aspect of the invention is proposed for inerting a pouring stream during gravity casting, in which liquid metal is poured from a ladle with plug casting into a casting mold, the bellows being arranged between the ladle and the casting mold and the interior of the bellows is filled with an inert gas and / or flushed.
  • an embodiment of the method according to the first aspect of the invention is made possible.
  • Fig. 1 shows a situation before the implementation of a casting method according to the prior art in a schematic cross-sectional view.
  • a pan which is designed as a transport pan, is shown and denoted by 1.
  • This is a refractory lined vessel from which a melt of liquid metal 6 is poured into a casting mold 2.
  • the pan 1 has a pan body 10. It is designed as a pan 1 with a plug cast. This mostly occurs with medium and larger pans 1. It therefore has two crane mounts 13, by means of which transport from an oven to a casting mold 2 is possible. It accordingly has an opening 14 on its underside which is closed with a stopper 12.
  • the stopper 12 is preferably made of fireclay or material containing high alumina.
  • the stopper 12 is fastened to a stopper rod 11.
  • the stopper 12 can be moved up and down by means of the stopper rod 11. If the stopper 12 is moved upwards, the opening 14 on the underside of the pan 1 is opened and liquid metal 6 can flow out through the opening 14. In this figure, the plug 12 is in its lowest position and the opening 14 is closed.
  • the pan 1 is arranged above a casting mold 2 in the figure.
  • the casting mold 2 has an opening 20 on its upper side, through which liquid metal can be poured into the casting mold 2.
  • the casting mold 2 and the pan 1 are arranged with respect to one another in such a way that the opening 14 of the pan is located exactly above the opening 20 of the casting mold.
  • the casting mold 2 can be designed as a chill mold, a permanent mold that can be used multiple times for molding and is made of steel, for example. But it can also be made of sand, for example be, a disposable form that can only be used once, but is correspondingly cheaper to manufacture.
  • the casting mold 2 is designed here as a closed mold that is only open at the opening 20, but otherwise completely encloses a volume. This is advantageous because in this way the mold can be better flooded with an inert gas, preferably argon.
  • the casting mold 2 is connected from the opening 20 to a gas source 3 via a connection 4.
  • the connection 4 is designed here as a gas line.
  • a volume within the casting mold 2 can be filled with a gas, preferably with argon, via the connection 4.
  • inert gas in particular argon
  • atmospheric oxygen can be displaced from the casting mold 2. This reduces the risk of oxide formation and inclusions, which leads to a reduction in product quality.
  • FIG 2 shows a situation during a casting process according to the prior art.
  • the situation is based on the situation Figure 1 .
  • the same reference symbols have the same meaning and are not described again.
  • the situation is different from the situation Fig. 1 in that the connector 4 and the gas source 3 have been removed.
  • a casting method according to the prior art will now be described with reference to this figure.
  • the casting mold 2 is flooded with inert gas, in particular argon, and the pan 2 is positioned above the casting mold 2 such that the opening 14 on the underside of the pan 1 is above the opening 20 on the top of the casting mold 2.
  • the stopper 12 is moved upwards using the stopper rod 11, so that the melt of liquid metal 6 can exit the opening 14 on the underside of the ladle 1 and flow into the opening 20 on the top of the casting mold 2.
  • the plug 12 is in an upwardly moved position and the opening 14 on the underside of the ladle 2 is exposed, so that the melt of liquid metal 6 flows into the casting mold 2.
  • the inert gas inside the mold 2 reduces the risk of oxide formation and inclusions.
  • the pouring stream between the ladle 1 and the casting mold 2 comes into contact with ambient air or can suck it up and into the casting mold 2, as a result of which oxide formations and inclusions are still possible to a small extent.
  • FIG 3 a situation is now shown during a casting process according to an embodiment of the invention.
  • the situation is also based on the situation Figure 1 .
  • a casting method according to an embodiment of the invention is described with reference to this figure.
  • the casting mold 2 is flooded with inert gas and the pan 2 is positioned above the casting mold 2 in such a way that the opening 14 on the underside of the pan 1 is above the opening 20 on the top of the casting mold 2.
  • a refractory hose 5 is arranged, which ends with the ladle 1 and the casting mold 2.
  • a volume which is enclosed by the pan 1, the casting mold 2 and the hose 5 is filled with a gas and / or purged with a gas, preferably argon, via a connection 4 from a gas source 3. This displaces atmospheric oxygen from the volume mentioned.
  • the stopper 12 is then moved upwards by means of the stopper rod 11 so that the melt of liquid metal 6 can exit from the opening 14 on the underside of the ladle 1 and flow into the opening 20 on the upper side of the casting mold 2.
  • Figure 3 it can be seen that the plug 12 is in an upwardly moved position and the opening 14 on the underside of the ladle 2 is exposed so that the melt of liquid metal 6 flows into the mold 2 through said volume, which is from the hose 5 is surrounded.
  • the hose 5 is designed as a bellows. It is designed in such a way that when it is compressed it develops a restoring force leading to expansion. It can be vapor-tight, oil-tight or gas-tight.
  • the end with the pan and / or the casting mold can also be vapor-tight, oil-tight or gas-tight.
  • Vapor-tight means a leakage rate of less than or equal to 10 -3 mbar l / s
  • oil-tight means a leak rate of less than or equal to 10 -5 mbar l / s
  • gas-tight means a leak rate of less than or equal to 10 -7 mbar l / s.
  • a greater density has the advantage that less ambient air can enter the volume.
  • a lower density has the advantage that the volume can be better flushed with argon and existing ambient air can be displaced.
  • FIG 4 an embodiment of a hose designed as a bellows according to the invention is shown and denoted by 5.
  • This hose 5 has a connection 3 to a gas source 4.
  • the bellows develops a restoring force towards expansion.
  • It consists of a refractory material and has two openings 50 and 51.
  • a first opening 51 is designed such that, when pressure is exerted, it closes with a pan 1 if it is arranged under a pan 1.
  • a second opening 50 is designed in such a way that, when pressure is exerted, it closes with a casting mold 2 if it is arranged above a casting mold 2.
  • the bellows preferably has a fire-resistant textile.
  • the termination with the pan 1 and / or the casting mold 2 can also be designed in such a way that it is vapor-tight, oil-tight or gas-tight with a corresponding arrangement.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schwerkraftgießen, bei dem flüssiges Metall (6) von einer Pfanne (1) mit Stopfenguss in eine Gussform (2) gegossen wird, wobei während des Gießens zwischen einer Öffnung (14) der Pfanne (1) an einer Unterseite der Pfanne (1) und einer Öffnung (20) der Gussform (2) an einer Oberseite der Gussform (2) ein feuerfester Schlauch (5) angeordnet ist, wobei ein Volumen, das von der Pfanne (1), der Gussform (2) und dem Schlauch (5) umschlossen ist, mit einem Gas gefüllt und/oder gespült wird, bevor der Gießvorgang gestartet wird und/oder während der Gießvorgang durchgeführt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung als Schlauch (5) für ein solches Verfahren einen Faltenbalg sowie eine Verwendung eines Faltenbalgs.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schwerkraftgießen, bei dem flüssiges Metall von einer Pfanne mit Stopfenguss in eine Gussform gegossen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Faltenbalg für ein solches Verfahren und eine Verwendung eines Faltenbalgs.
    • Stand der Technik
  • Das Schwerkraftgießen ist ein Gießverfahren bei dem die Schmelze unter Wirkung der Schwerkraft in die Gussform gelangt. Es ist ein Standardverfahren beim Gießen. Eine Sonderform ist das Schwerkraft-Kokillengießen, zur Unterscheidung von anderen Gießverfahren mit Kokillen. Die beiden Alternativen zum Schwerkraftgießen sind das Schleudergießen mit Zentrifugalkraft und das Druckgießen mit Kolbendruck.
  • Die Formen müssen beim Schwerkraftgießen nach oben Öffnungen aufweisen, damit die Luft oder das Gas, das vor dem Abguss in der Form ist, entweichen kann. Die Schmelze kann entweder direkt in die Form gegossen werden und von oben in sie hineinfallen (fallende Formfüllung). Meist wird ein gesondertes Anschnittsystem genutzt, bei dem die Schmelze zunächst im Anschnitt hinabfällt und dann seitlich in den Hohlraum fließt der nach der Erstarrung das Werkstück enthält (steigende Formfüllung). Die Formfüllung geschieht hier nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Die Formen selbst können aus Sand bestehen (Sandform) oder aus Metall (Kokille, Dauerform).
  • Das Schwerkraftgießen zählt nach DIN 8580 zur 1. Hauptgruppe Urformen und dort zum "Urformen aus dem flüssigen Zustand".
  • Das Gießen kann aus einer (Transport-) Pfanne erfolgen. Diese ist ein feuerfest ausgekleidetes Gefäß, aus dem die Schmelze in die Gussform gegossen wird. Im Allgemeinen werden Pfannen direkt zur Aufnahme der Schmelze aus einem Ofen und zum Transport an die Gießplätze verwendet. In Eisen- und Stahlgießereien wird das flüssige Metall mittels Kupolofen oder Elektroöfen erschmolzen. Das flüssige Metall wird dann in eine Transportpfanne gegossen, worüber die Schmelze zum Vergießen transportiert wird. Falls dabei die Schmelze in andere Pfannen zum Gießen umgefüllt wird, unterscheidet man Transport- und Gießpfannen.
  • Für kleinere und mittlere Schmelzvolumina verwendet man Hand- und Gabelpfannen. Für größere Volumina werden mit dem Krahn oder einer Hängebahn verfahrbare Pfannen benutzt. Kleinere und mittlere Pfannen werden beim Gießen gekippt oder geschwenkt. Große Pfannen in Stahlgießereien werden dagegen meistens durch Stopfenzug entleert. Man spricht auch von Stopfenpfannen. Im Pfannenboden befindet sich ein Ausguss- oder Lochstein, der von einer senkrecht beweglichen Stopfenstange, an deren unterem Ende der eigentliche Stopfen befestigt ist, geöffnet oder geschlossen wird. Die Stopfen werden aus Schamotte oder hochtonerdehaltigem Material hergestellt.
  • Es gibt auch elektrisch beheizte Pfannen für den Flüssigmetalltransport.
  • Um die Qualität des gegossenen Endprodukts zu erhöhen, werden Inertgase zum Fluten der Gussform verwendet, um den Luftsauerstoff aus der Gussform zu verdrängen. Dieser Vorgang reduziert die Gefahr von Oxidbildungen und Einschlüssen, die eine Reduzierung der Produktqualität zur Folge haben.
  • Während des Gießvorgangs kann jedoch Sauerstoff aus der Luft in den Gießstrahl eingezogen werden und die Produktqualität dadurch leiden. Das Resultat kann ein erhöhter Ausschuss und eine Reduzierung der Produktivität sein.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme aus dem Stand der Technik zu lindern oder ganz zu überwinden.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Schwerkraftgießen, ein Faltenbalg für ein solches Verfahren sowie eine Verwendung eines solchen Faltenbalgs gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
    • Vorteile der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Schwerkraftgießen vorgeschlagen, bei dem flüssiges Metall von einer Pfanne mit Stopfenguss in eine Gussform gegossen wird, wobei während des Gießens zwischen einer Öffnung der Pfanne an einer Unterseite der Pfanne und einer Öffnung der Gussform an einer Oberseite der Gussform ein feuerfester Schlauch angeordnet ist, wobei ein Volumen, das von der Pfanne, der Gussform und dem Schlauch umschlossen ist, mit einem Gas gefüllt und/oder gespült wird, bevor der Gießvorgang gestartet wird und/oder während der Gießvorgang durchgeführt wird.
  • Die Anordnung eines solchen feuerfesten Schlauches zwischen Gussform und Pfanne ermöglicht die Inertisierung des Bereiches um den Gießstrahl während des Gießvorgangs. Auf diese Weise wird Ausschuss reduziert, es können Kosten eingespart werden sowie hochreine Qualitäten erzeugt werden. Da weniger Nacharbeit erforderlich ist, kann indirekt auch die Produktivität erhöht werden.
  • Bevorzugt wird als Schlauch ein gasdichter Schlauch verwendet und besonders bevorzugt schließt der Schlauch während des Verfahrens gasdicht mit der Pfanne und der Gussform ab. Unter "gasdicht" ist eine Leckdichte zu verstehen, bei der die Lecklöcher kleiner gleich 30 nm sind und die Leckagerate kleiner gleich 10-7 mbar l/s beträgt. Es sind jedoch auch weniger dichte Abschlüsse und/oder ein weniger dichter Schlauch denkbar. Dies ist vorteilhaft, da das Volumen auf diese Weise ohne Ansaugen von Umgebungsluft gespült werden kann. Ein Ansaugen von Falschluft ist unwahrscheinlich, da der mit Inertgas geflutete Raum relativ klein ist und über den Gasdruck ein leichter Überdruck erzeugt wird.
    Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Gas ein Inertgas verwendet, bevorzugt Argon. Dies ermöglicht eine besonders gute Inertisierung. Argon weist zudem eine größere Dichte als Luft auf und hat deshalb eine verdrängende Wirkung gegenüber der Umgebungsluft.
  • Zweckmäßigerweise wird als Schlauch ein Faltenbalg verwendet. Dies erlaubt eine Anpassung eines Abstandes zwischen Gussform und Pfanne. Vorteilhaft üblich sind Abstände zwischen 400 und 600 mm.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird als Faltenbalg ein derart ausgebildeter Faltenbalg verwendet, dass er bei Kompression eine Rückstellkraft hin zu einer Expansion entfaltet. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch ermöglicht wird, den Faltenbalg zunächst über der Gussform zu positionieren und dann die Pfanne einfach auf den Faltenbalg zu drücken, wobei ein im Wesentlichen gasdichter Abschluss des Schlauches mit der Pfanne einerseits und mit der Gussform andererseits durch die Rückstellkraft vorteilhaft erzielt wird. Es sind jedoch auch kleinere Leckdichten als "gasdicht" möglich.
  • Bevorzugt wird als Schlauch ein Schlauch mit einem Anschluss zu einer Gasquelle verwendet, von der das Volumen mit dem Gas befüllbar ist. Dies ermöglicht, dass das Gas von der Gasquelle über den Anschluss in das Volumen geleitet wird, bevor der Gießvorgang gestartet wird. Hierdurch kann das Verfahren schnell und aufwandsarm durchgeführt werden.
  • Zweckmäßigerweise wird als Schlauch ein Schlauch aus einer feuerfesten Textilie verwendet. Eine Textilie hat den Vorteil, flexibel zu sein, so dass die Flexibilität bei der Ausrichtung der Pfanne erhöht wird. Ein Stahlrohr könnte bei der Positionierung Schäden verursachen oder selbst beschädigt werden.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird ein zweites Volumen, das ein Volumen innerhalb der Gussform ist, ebenfalls mit dem Gas gefüllt, bevor der Gießvorgang gestartet wird. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft eine vollständige Inertisierung beim Stopfenguss erzielen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Faltenbalg mit einem Anschluss zu einer Gasquelle für eine Ausführungsform des oben beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen, wobei der Faltenbalg derart ausgebildet ist, dass er bei Kompression eine Rückstellkraft hin zu einer Expansion entfaltet, aus einem feuerfesten Material besteht und zwei Öffnungen aufweist, wobei eine erste Öffnung derart ausgebildet ist, dass sie bei Ausübung von Druck mit einer Pfanne abschließt und eine zweite Öffnung derart ausgebildet ist, dass sie bei Ausübung von Druck mit einer Gussform abschließt, wenn der Faltenbalg zwischen der Pfanne und der Gussform komprimiert angeordnet ist. Ein solcher Faltenbalg ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines feuerfesten Schlauchs nach dem oben beschriebenen Verfahren.
  • Bevorzugt weist der Faltenbalg eine feuerfeste Textilie auf. Dies ist vorteilhaft, da der Bereich um den Gießstrahl während des Gießvorgangs hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Es können Metallspritzer entstehen oder es kann Schmelze unkontrolliert entweichen. Eine nicht feuerfeste Textilie wird dadurch Feuer fangen.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Verwendung eines Faltenbalgs gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zur Inertisierung eines Gießstrahls beim Schwerkraftgießen vorgeschlagen, bei dem flüssiges Metall von einer Pfanne mit Stopfenguss in eine Gussform gegossen wird, wobei der Faltenbalg zwischen der Pfanne und der Gussform angeordnet wird und das Innere des Faltenbalgs mit einem Inertgas gefüllt und/oder gespült wird. Auf diese Weise wird eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ermöglicht.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • Fig. 1
    zeigt eine Situation vor der Durchführung eines Gießverfahrens nach dem Stand der Technik in einer schematischen Querschnittsansicht;
    Fig. 2
    zeigt eine Situation während der Durchführung eines Gießverfahrens nach dem Stand der Technik in einer schematischen Querschnittsansicht;
    Fig. 3
    zeigt eine Situation während der Durchführung eines Gießverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Querschnittsansicht;
    Fig. 4
    zeigt einen Faltenbalg gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Querschnittsansicht.
  • Anhand der Figuren 1 bis 3 wird nun eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gießverfahrens im Vergleich zu einem Gießverfahren nach dem Stand der Technik beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt eine Situation vor der Durchführung eines Gießverfahrens nach dem Stand der Technik in einer schematischen Querschnittsansicht. Dort ist eine Pfanne, die als Transportpfanne ausgebildet ist, dargestellt und mit 1 bezeichnet. Diese ist ein feuerfest ausgekleidetes Gefäß, aus dem eine Schmelze aus flüssigem Metall 6 in eine Gussform 2 gegossen wird. Die Pfanne 1 weist einen Pfannenkörper 10 auf. Sie ist als Pfanne 1 mit Stopfenguss ausgebildet. Dies kommt meistens bei mittleren und größeren Pfannen 1 vor. Deshalb weist sie zwei Kranaufnahmen 13 auf, mittels derer ein Transport von einem Ofen hin zu einer Gussform 2 möglich ist. Sie weist an ihrer Unterseite dementsprechend eine Öffnung 14 auf, die mit einem Stopfen 12 verschlossen ist. Der Stopfen 12 ist bevorzugt aus Schamotte oder hochtonerdehaltigem Material hergestellt. Weiterhin ist der Stopfen 12 an einer Stopfenstange 11 befestigt. Mittels der Stopfenstange 11 ist der Stopfen 12 nach oben und unten bewegbar. Wird der Stopfen 12 nach oben bewegt, wird die Öffnung 14 an der Unterseite der Pfanne 1 geöffnet und flüssiges Metall 6 kann durch die Öffnung 14 herausfließen. In dieser Abbildung ist der Stopfen 12 an seiner untersten Position und die Öffnung 14 ist verschlossen.
  • Weiterhin ist in der Abbildung die Pfanne 1 oberhalb einer Gussform 2 angeordnet. Die Gussform 2 weist eine Öffnung 20 an ihrer Oberseite auf, durch die flüssiges Metall in die Gussform 2 gegossen werden kann. Die Gussform 2 und die Pfanne 1 sind derart zueinander angeordnet, dass sich die Öffnung 14 der Pfanne genau oberhalb der Öffnung 20 der Gussform befindet. Die Gussform 2 kann als eine Kokille ausgebildet sein, eine Dauerform, die mehrfach zum Formgießen verwendbar ist und beispielsweise aus Stahl ist. Sie kann aber auch beispielsweise aus Sand ausgebildet sein, eine Einwegform, die nur einmal verwendbar ist, aber entsprechend kostengünstiger herstellbar ist. Die Gussform 2 ist hier als eine geschlossene Form ausgebildet, die nur an der Öffnung 20 offen ist, aber ansonsten ein Volumen vollständig umschließt. Dies ist vorteilhaft, da die Form auf diese Weise besser mit einem inerten Gas, vorzugsweise Argon, geflutet werden kann.
  • Die Gussform 2 ist über einen Anschluss 4 von der Öffnung 20 mit einer Gasquelle 3 verbunden. Der Anschluss 4 ist hier als Gasleitung ausgebildet. Über den Anschluss 4 ist ein Volumen innerhalb der Gussform 2 mit einem Gas befüllbar, vorzugsweise mit Argon. Durch die Flutung der Gussform 2 mit Inertgas, insbesondere Argon, kann Luftsauerstoff aus der Gussform 2 verdrängt werden. Dies reduziert die Gefahr von Oxidbildungen und Einschlüssen, die eine Reduzierung der Produktqualität zur Folge hat.
  • In Figur 2 ist eine Situation während eines Gießverfahrens nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Situation basiert auf der Situation aus Figur 1. Gleiche Bezugszeichen haben dabei die gleiche Bedeutung und werden nicht erneut beschrieben. Die Situation unterscheidet sich von der Situation aus Fig. 1 dadurch, dass der Anschluss 4 und die Gasquelle 3 entfernt worden sind. Anhand dieser Figur wird nun ein Gießverfahren nach dem Stand der Technik beschrieben. In einem ersten Verfahrensschritt werden die Gussform 2 mit Inertgas, insbesondere Argon, geflutet und die Pfanne 2 derart über der Gussform 2 positioniert, dass sich die Öffnung 14 an der Unterseite der Pfanne 1 oberhalb der Öffnung 20 an der Oberseite der Gussform 2 befindet. In einem zweiten Verfahrensschritt wird der Stopfen 12 anhand der Stopfenstange 11 nach oben bewegt, so dass die Schmelze aus flüssigem Metall 6 aus der Öffnung 14 an der Unterseite der Pfanne 1 austreten und in die Öffnung 20 an der Oberseite der Gussform 2 fließen kann. In Figur 2 ist sichtbar, dass der Stopfen 12 sich in einer nach oben bewegten Position befindet und die Öffnung 14 an der Unterseite der Pfanne 2 freigelegt ist, so dass die Schmelze aus flüssigem Metall 6 in die Gussform 2 fließt. Durch das Inertgas, innerhalb der Gussform 2 wird die Gefahr von Oxidbildungen und Einschlüssen reduziert. Jedoch kommt der Gießstrahl zwischen Pfanne 1 und Gussform 2 mit Umgebungsluft in Berührung bzw. kann diese an- und in die Gussform 2 einsaugen, wodurch weiterhin in geringem Maß Oxidbildungen und Einschlüsse möglich sind.
  • In Figur 3 ist nun eine Situation während eines Gießverfahrens nach einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Situation basiert ebenfalls auf der Situation aus Figur 1. Anhand dieser Figur wird ein Gießverfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In einem ersten Verfahrensschritt werden die Gussform 2 mit Inertgas geflutet und die Pfanne 2 derart über der Gussform 2 positioniert, dass sich die Öffnung 14 an der Unterseite der Pfanne 1 oberhalb der Öffnung 20 an der Oberseite der Gussform 2 befindet. Zwischen der Öffnung 14 der Pfanne 1 an der Unterseite der Pfanne 2 und der Öffnung 20 der Gussform 2 an der Oberseite der Gussform wird ein feuerfester Schlauch 5 angeordnet, der mit der Pfanne 1 und der Gussform 2 abschließt. Ein Volumen, das von der Pfanne 1, der Gussform 2 und dem Schlauch 5 umschlossen ist, wird über einen Anschluss 4 von einer Gasquelle 3 mit einem Gas befüllt und/oder gespült, vorzugsweise Argon. Hierdurch wird Luftsauerstoff aus dem genannten Volumen verdrängt. Darauffolgend wird der Stopfen 12 anhand der Stopfenstange 11 nach oben bewegt, so dass die Schmelze aus flüssigem Metall 6 aus der Öffnung 14 an der Unterseite der Pfanne 1 austreten und in die Öffnung 20 an der Oberseite der Gussform 2 fließen kann.
  • Die Schmelze fließt zwischen Pfanne 1 und Gussform 2 durch das mit Argon gefüllte und/oder gespülte Volumen. In Figur 3 ist sichtbar, dass der Stopfen 12 sich in einer nach oben bewegten Position befindet und die Öffnung 14 an der Unterseite der Pfanne 2 freigelegt ist, so dass die Schmelze aus flüssigem Metall 6 in die Gussform 2 durch das genannte Volumen fließt, das von dem Schlauch 5 umgeben ist. Der Schlauch 5 ist in dieser Ausführungsform als Faltenbalg ausgebildet. Er ist derart ausgebildet, dass er bei Kompression eine Rückstellkraft hin zu einer Expansion entfaltet. Er kann dampfdicht, öldicht oder gasdicht sein. Auch der Abschluss mit der Pfanne und/oder der Gussform kann dampfdicht, öldicht oder gasdicht sein. Dampfdicht bedeutet dabei eine Leckagerate kleiner gleich 10-3 mbar l/s, öldicht bedeutet eine Leckagerate kleiner gleich 10-5 mbar l/s und gasdicht bedeutet eine Leckagerate kleiner gleich 10-7 mbar l/s. Eine größere Dichte hat den Vorteil, dass weniger Umgebungsluft in das Volumen eintreten kann. Eine kleinere Dichte hat den Vorteil, dass das Volumen besser mit Argon gespült und vorhandene Umgebungsluft verdrängt werden kann.
  • In Figur 4 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen als Faltenbalg ausgebildeten Schlauchs dargestellt und mit 5 bezeichnet. Dieser Schlauch 5 weist einen Anschluss 3 zu einer Gasquelle 4 auf. Der Faltenbalg entfaltet bei Kompression eine Rückstellkraft hin zu einer Expansion. Er besteht aus einem feuerfesten Material und weist zwei Öffnungen 50 und 51 auf. Eine erste Öffnung 51 ist derart ausgebildet, dass sie bei Ausübung von Druck mit einer Pfanne 1 abschließt, wenn sie unter einer Pfanne 1 angeordnet ist. Eine zweite Öffnung 50 ist derart ausgebildet, dass sie bei Ausübung von Druck mit einer Gussform 2 abschließt, wenn sie über einer Gussform 2 angeordnet ist. Der Faltenbalg weist vorzugsweise eine feuerfeste Textilie auf. Er kann dampfdicht, bakteriendicht, öldicht, virendicht oder gasdicht sein. Auch der Abschluss mit der Pfanne 1 und/oder der Gussform 2 kann derart ausgebildet sein, dass er bei einer entsprechenden Anordnung dampfdicht, öldicht oder gasdicht ist.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Schwerkraftgießen, bei dem flüssiges Metall (6) von einer Pfanne (1) mit Stopfenguss in eine Gussform (2) gegossen wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    während des Gießens zwischen einer Öffnung (14) der Pfanne (1) an einer Unterseite der Pfanne (1) und einer Öffnung (20) der Gussform (2) an einer Oberseite der Gussform (2) ein feuerfester Schlauch (5) angeordnet ist, wobei ein Volumen, das von der Pfanne (1), der Gussform (2) und dem Schlauch (5) umschlossen ist, mit einem Gas gefüllt und/oder gespült wird, bevor der Gießvorgang gestartet wird und/oder während der Gießvorgang durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Gas ein Inertgas verwendet wird, bevorzugt Argon.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Schlauch (5) ein Faltenbalg verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei als Faltenbalg ein derart ausgebildeter Faltenbalg verwendet wird, dass er bei Kompression eine Rückstellkraft hin zu einer Expansion entfaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein im Wesentlichen gasdichter Abschluss des Schlauches (5) mit der Pfanne (1) einerseits und mit der Gussform (2) andererseits durch die Rückstellkraft erzielt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Schlauch (5) ein Schlauch mit einem Anschluss (4) zu einer Gasquelle (3) verwendet wird, von der das Volumen mit dem Gas befüllbar ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Gas von der Gasquelle (3) über den Anschluss (4) in das Volumen geleitet wird, bevor der Gießvorgang gestartet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Schlauch (5) ein Schlauch (5) aus einer feuerfesten Textilie verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein zweites Volumen, das ein Volumen innerhalb der Gussform (2) ist, ebenfalls mit dem Gas gefüllt wird, bevor der Gießvorgang gestartet wird.
  10. Faltenbalg mit einem Anschluss (4) zu einer Gasquelle (3) für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Faltenbalg derart ausgebildet ist, dass er bei Kompression eine Rückstellkraft hin zu einer Expansion entfaltet, aus einem feuerfesten Material besteht und zwei Öffnungen (50, 51) aufweist, wobei eine erste Öffnung (51) derart ausgebildet ist, dass sie bei Ausübung von Druck mit einer Pfanne (1) abschließt, und eine zweite Öffnung (51) derart ausgebildet ist, dass sie bei Ausübung von Druck mit einer Gussform (2) abschließt, wenn der Faltenbalg zwischen der Pfanne (1) und der Gussform (2) komprimiert angeordnet ist.
  11. Faltenbalg nach Anspruch 10, wobei der Faltenbalg eine feuerfeste Textilie aufweist.
  12. Verwendung eines Faltenbalgs nach einem der Ansprüche 10 bis 11 zur Inertisierung eines Gießstrahls beim Schwerkraftgießen, bei dem flüssiges Metall (6) von der Pfanne (1) mit Stopfenguss in die Gussform (2) gegossen wird, wobei der Faltenbalg zwischen der Pfanne (1) und der Gussform (2) angeordnet wird und das Innere des Faltenbalgs mit einem Inertgas gefüllt und/oder gespült wird.
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