NO137617B

NO137617B - SEALED ENVELOPED STOVE STOVE OVEN.

Info

Publication number: NO137617B
Application number: NO761127A
Authority: NO
Inventors: Halfdan Kielland Tellefsen
Original assignee: Halfdan Kielland Tellefsen
Priority date: 1976-04-01
Filing date: 1976-04-01
Publication date: 1977-12-12
Also published as: NO137617C; NO761127L

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en -tett-kapslet, varmeisolert og med elektriske heteelementer forsynt undertrykksstøpeovn med påfyllingsåpning og nedadrettet avtapningsrør som hver er forsynt med tetningsanordninger, The present invention relates to a -tightly-encased, heat-insulated and provided with electric heating elements vacuum casting furnace with filling opening and downward draining pipe, each of which is provided with sealing devices,

for smelting av metall og utstøping av det smeltede metall under trykk under samtidig opprettholdelse av et undertrykk i støpeovnens rom over det smeltede metall. for melting metal and casting the molten metal under pressure while simultaneously maintaining a negative pressure in the furnace room above the molten metal.

Ved støpeovner av den ovennevnte type hvor fast metall føres inn gjennom påfyllingsåpningen og smeltes i støpeovnen ved hjelp av elektriske elementer og hvor det smeltede metall utstøpes under trykk i en form tilknyttet avtappingsrøret, har en tidligere ikke kunnet føre inn fast metall i støpeovnen samtidig med avtapping av smeltet metall gjennom avtappingsrøret på grunn av det undertrykk som ønskes opprettholdt i støpeovnen over det smeltede metall for å fjerne uønskede gasser fra metallsmelten, eventuelt luft ~ jvt, er bragt inn i smeiten via det innførte faste metall som uxal smeltes. In casting furnaces of the above-mentioned type where solid metal is introduced through the filling opening and melted in the furnace with the help of electric elements and where the molten metal is cast under pressure in a mold connected to the draw-off pipe, it has not previously been possible to introduce solid metal into the casting furnace at the same time as draw-off of molten metal through the drain pipe due to the negative pressure that is desired to be maintained in the furnace above the molten metal in order to remove unwanted gases from the metal melt, possibly air ~ jvt, is brought into the smelter via the introduced solid metal which is uxal melted.

Nevnte undertrykk er hittil vanligvis frembragt ved hjelp av store vakuumpumper og undertrykket må gjenopp-rettes for hver gang påfyllingsåpningen åpnes for innføring av en ny ladning fast metall som skal smeltes. Bruk av nevnte store vakuumpumpe samt stadig gjenopprettelse av nevnte undertrykk i støpeovnen, er uøkonomisk og urasjonell i forbindelse med smelting og utstøping av en del metaller, som f.eks. metaller med lavt smeltepunkt og hvor det smeltede metall skal utstøpes under trykk i former tilknyttet av-tappingsrøret for fremstilling av f.eks. lagerforinger og andre gjenstander til bruk i industrien eller smykkegjenstand-er. Metallet eller metallegeringen som skal nyttes for støpingen, velges selvsagt etter de gjenstander som skal frem-stilles . Said negative pressure has hitherto usually been produced by means of large vacuum pumps and the negative pressure must be restored each time the filling opening is opened for the introduction of a new charge of solid metal to be melted. Use of the aforementioned large vacuum pump as well as the constant restoration of the aforementioned negative pressure in the casting furnace is uneconomical and irrational in connection with the melting and casting of some metals, such as e.g. metals with a low melting point and where the molten metal is to be cast under pressure in molds connected to the drain pipe for the production of e.g. bearing liners and other items for use in industry or jewellery. The metal or metal alloy to be used for casting is of course chosen according to the objects to be produced.

Det er selvsagt mulig å bygge sluser i forbindelse med påfyllingsåpningen for å kunne opprettholde trykket i støpeovnen under innføring av fastmetall i denne, men en vil herved få innført uønsket luft som befinner seg i sluse-kammeret sammen med det faste metall hvilken luft må fjernes ved hjelp av den nevnte vakuumpumpe, samt at en slik slusean-ordning i påfyllingsåpningen er relativt komplisert og kostbar. It is of course possible to build sluices in connection with the filling opening in order to be able to maintain the pressure in the furnace during the introduction of solid metal into it, but this will introduce unwanted air which is located in the sluice chamber together with the solid metal, which air must be removed by with the help of the aforementioned vacuum pump, and that such a sluesan arrangement in the filling opening is relatively complicated and expensive.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en støpeovn der det ikke er nødvendig med et sterkt undertrykk for å oppnå nødvendig avgassing av det smeltede, flytende■metall og hvor et svakere undertrykk opp-rettholdes ved hjelp av en væske som henholdsvis fordamper og kondenserer ved et hensiktsmessig undertrykk i støpeovnen samtidig med at væskens dampfase som fyller rommet i støpe-ovnen over det smeltede metall, beskytter dette. Eventuelle gasser som utvikles under smeltingen av det innførte faste metall, kan fjernes fra støpeovnens rom på konvensjonell måte ved hjelp av en vakuumpumpe og et utløp anbragt ved støpe-ovnens øvre parti. Videre er hensikten å oppnå en støpeovn hvor tilføring av fastmetall, smelting av dette og avtapping av flytende metall til støpeformer, kan skje kontinuerlig og samtidig under-opprettholdelse av undertrykket over metallsmelten i støpeovnen uavhengig av det smeltede metalls volum-endringer i støpeovnens rom. The purpose of the present invention is to provide a casting furnace where a strong negative pressure is not necessary to achieve the necessary degassing of the molten, liquid metal and where a weaker negative pressure is maintained by means of a liquid which respectively evaporates and condenses by an appropriate negative pressure in the furnace at the same time that the vapor phase of the liquid that fills the space in the furnace above the molten metal protects this. Any gases that develop during the melting of the introduced solid metal can be removed from the furnace room in a conventional manner by means of a vacuum pump and an outlet located at the upper part of the furnace. Furthermore, the purpose is to achieve a furnace where the supply of solid metal, melting of this and draining of liquid metal into casting forms, can take place continuously and at the same time under-maintain the negative pressure over the metal melt in the furnace regardless of the volume changes of the molten metal in the furnace's space.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved hjelp av de trekk som er angitt i de etterfølgende kravs karakteristikk. According to the invention, this is achieved by means of the features indicated in the characteristics of the subsequent claims.

I det følgende skal oppfinnelsen beskrives nær-mere méd henvisning til et i tegningen skjematisk vist ut-førelseseksempel av en støpeovn. In what follows, the invention will be described in more detail with reference to an embodiment of a casting furnace shown schematically in the drawing.

Tegningens eneste figur viser en tett støpeovn 1 hvor innføringen av materialet til ovnsrommet skjer gjennom et innføringsrør 2 utstyrt méd en tetningsanordning i form av kommuniserende rør som danner en væskelås 3 hvor væskesøylen utgjøres av flytende metall' 4. Ved støpeovnens bunn er det anordnet et avtappingsrør 5 med en'manøvrerbar stengeventil 6 med sin nedre ombøyde og oppadrettede ende. Avtapning av flytende metall kan skje under fålltrykk idet det flytende metall presses inn i en lukket form 7 anordnet ved av-tappingsrørets 6 ende. Formen er forsynt med små luftehull ved sin overkant 8 og en innføringsåpning for flytende metall under trykk er anordnet ved formens underkant 9. The only figure in the drawing shows a sealed furnace 1 where the introduction of the material into the furnace room takes place through an introduction pipe 2 equipped with a sealing device in the form of communicating pipes which form a liquid lock 3 where the liquid column is made up of liquid metal' 4. At the bottom of the furnace there is a drainage pipe 5 with a maneuverable shut-off valve 6 with its lower bent and upwardly directed end. Draining of liquid metal can take place under hem pressure as the liquid metal is pressed into a closed mold 7 arranged at the end of the drain pipe 6. The mold is provided with small air holes at its upper edge 8 and an introduction opening for liquid metal under pressure is arranged at the lower edge 9 of the mold.

Det frie rom 10 over smeltebadet 11' i ovnskammeret 11 er via et rør fra kammerets 11 øvre parti tilkoplet en beholder 12 med væske 13 som ved et bestemt undertrykk fordamper slik at en gass 14 som fyller nevnte til-koplingsrør og rommet 10 over smeltebadet 11, beskytter metallet i smeltebadet og holder undertrykket i rommet 10 konstant med volumv-arias joner av smeltebadet i ovnskammeret 11 under påfylling og avtapping av ovnen. The free space 10 above the melting bath 11' in the furnace chamber 11 is connected via a pipe from the upper part of the chamber 11 to a container 12 with liquid 13 which evaporates at a certain negative pressure so that a gas 14 that fills said connection pipe and the space 10 above the melting bath 11 .

For å hindre den omgivende luft fra å trenge inn .i ovnskammeret 11 gjennom innføringsrøret 2, er høyden på væskelåsens 3 væskesøylerør 3' og dermed den flytende metallsøyle 4 avpasset slik at trykket av denne metallsøyle er minst lik eller større enn undertrykket i rommet 10 over metallsmelten 11'. In order to prevent the surrounding air from entering the furnace chamber 11 through the introduction pipe 2, the height of the liquid trap 3 liquid column tube 3' and thus the liquid metal column 4 is adjusted so that the pressure of this metal column is at least equal to or greater than the negative pressure in the space 10 above the metal melt 11'.

Ved nevnte undertrykk, dvs. fortynning av gassatmosfæren i rommet 10, skal væsken 13 i beholderen 12 som er tilkoplet ovnskammerets 11 øvre parti begynne å. fordampe gass som fyller rommet 10 over smeltebadet 11'. Dette skjer ved avtapping av flytende metall gjennom avtappingsrøret 5 inn i formen 7. At said negative pressure, i.e. dilution of the gas atmosphere in the room 10, the liquid 13 in the container 12 which is connected to the upper part of the furnace chamber 11 shall begin to evaporate gas which fills the room 10 above the melting bath 11'. This occurs by draining liquid metal through the drain pipe 5 into the mold 7.

Ved trykkøkning i gassatmosfæren i rommet 10 ved f.eks. tilføring av faste metallmaterialer gjennom på-fyllingsrøret 2 i hvilket materialene smelter på grunn av et omkring påfyllingsrøret 2 elektrisk heteelement 16, vil gassen 14 strør-,?!:- +-.5 lb ake til beholderen 12 og kondensere tii væske 13 i denno Tc^di beholderen 12 er slik anbragt at den holdes på en lavere temperatur enn støpeovnens 1 kammer 11. When pressure increases in the gas atmosphere in room 10 by e.g. supply of solid metal materials through the filling tube 2 in which the materials melt due to an electric heating element 16 around the filling tube 2, the gas 14 will flow to the container 12 and condense into liquid 13 therein Tc^di the container 12 is arranged so that it is kept at a lower temperature than the chamber 11 of the casting furnace 1.

Høyden på smelteovnens avtappingsrør 5 er avpasset slik at metallsøylen i røret samt i smeltebadet 11', får en samlet høyde som foruten å kompensere undertrykket i rommet 10... ever metallsmelten 11', gir det ønskede utstøp-ningstrykk i støpeformen 7. The height of the melting furnace's discharge pipe 5 is adjusted so that the metal column in the pipe as well as in the melting bath 11' has a total height which, in addition to compensating the negative pressure in the space 10...over the metal melt 11', gives the desired pouring pressure in the mold 7.

Den eventuelt innkapslede gass som påfyllings-metallet som utgjøres av metallsøylen 4, kan føre med seg inn i ovnen og som ikke kondenserer og går tilbake på væsketanken 12, kan pumpes ut av systemet med en liten vakuumpumpe 15 som er tilsluttet anlegget. The possibly encapsulated gas, such as the filler metal which is formed by the metal column 4, can carry into the furnace and which does not condense and returns to the liquid tank 12, can be pumped out of the system with a small vacuum pump 15 which is connected to the system.

Støpeovnen 1 og avtappingsrøret 5 er oppvarmet ved hjelp av elektriske elementer 16 anordnet rundt henholdsvis påfyllingsrøret 2 og avtappingsrøret 5 er oppvarmet med elektriske elementer 16 og selve smelteovnen 1 samt at av-tappingsrøret 5 er forsynt med varmeisolering 17. The melting furnace 1 and the drain pipe 5 are heated by means of electric elements 16 arranged around the filling pipe 2 and the drain pipe 5 respectively are heated by electric elements 16 and the melting furnace 1 itself and the drain pipe 5 is provided with thermal insulation 17.

En støpeovn av ovennevnte type kan bygges for forskjellige metaller ved under konstruksjonen å ta.hensyn til det anvendte metalls egenvekt, det ønskede undertrykk i ovnskammeret, utstøpningstrykk og kokepunkt og kjemisk egenskap til væsken 13 i beholderen 12 hvis gass er beregnet til å beskytte smeltebadet^ 11'. A casting furnace of the above type can be built for different metals by taking into account during construction the specific gravity of the metal used, the desired negative pressure in the furnace chamber, pouring pressure and boiling point and chemical property of the liquid 13 in the container 12 whose gas is intended to protect the molten pool^ 11'.

Ved å utføre væskelåsens utløpsrør 3' teleskopisk forlengbart, kan dette innstilles i forhold til de forskjellige metallers egenvekt for'å danne den ønskede søyle-høyde og dermed det ønskede undertrykk i rommet 10. Ved en tilsvarende teleskopisk forlengbarhet av avtappingsrørets 5 endeparti, kan også utstøpningstrykket reguleres. By making the liquid lock's outlet pipe 3' telescopically extendable, this can be adjusted in relation to the specific weight of the various metals to form the desired column height and thus the desired negative pressure in the room 10. With a corresponding telescopic extendability of the end portion of the drain pipe 5, can also the casting pressure is regulated.

Støpeovnen er. utprøvet med en 50/50 % metall-legering bestående av Sn og Pb idet det som væske 13 i beholderen 12 ble anvendt kullvannstoffet pentan - C5H12 med kokepunkt 35°C som beskyttelsesgass. Beholderens 12 om-givelsestemperatur var l8°C og undertrykket i rommet 10 52% The casting furnace is. tested with a 50/50% metal alloy consisting of Sn and Pb, with the liquid 13 in the container 12 being the coal hydrogen pentane - C5H12 with a boiling point of 35°C as protective gas. The ambient temperature of the container 12 was 18°C and the pressure in the room 10 52%

(400 Torr). Støpeovnen fungerte helt som beskrevet. (400 Torr). The casting furnace worked exactly as described.

Claims

1. Hermetically sealed, heat-insulated with electric heating elements provided vacuum casting furnace (1) with filling opening (2) and downward drain pipe (5) each provided with sealing devices, for melting metal and casting the molten metal under pressure while simultaneously maintaining a negative pressure in the furnace's room (10) above the molten metal (11'), characterized in that a liquid container (12) is connected to the upper part of the furnace, which contains a liquid (13) which, by evaporation and/or condensation, is intended to protect the molten metal against unwanted gas contamination and to keep said negative pressure approximately constant during volume variations of the metal melt (11') in the casting furnace chamber (11) during filling and/or draining of the casting furnace through said opening (2) and pipe, respectively. (5); that the filling opening (2)'s sealing device consists of communicating pipes that form a liquid lock (3) in which part of the molten metal forms a liquid metal column (4) with a pressure height that at least corresponds to the mentioned negative pressure, and that the drain pipe's (5) sealing device consists of a column of molten metal standing in the drain pipe and a manoeuvrable shut-off valve (6) arranged at its outlet.

2. Hermetically sealed vacuum casting furnace according to claim 1, characterized in that a heating element (16) is arranged at the inlet pipe (2) of the liquid lock (3).

3. Hermetically sealed vacuum casting furnace according to claim 1, characterized in that a heating element (16') is arranged at the drain pipe (5)- h. Sealed sealed vacuum casting furnace according to claim 1, characterized in that the drain pipe (5) is externally thermally insulated (17).