WO2002004144A2 - Verfahren und vorrichtung zum steigenden giessen mit einer giessform mit untenliegender eingussöffnung mit einem schieberverschluss - Google Patents

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WO2002004144A2
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casting
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Wolfgang Müller
Alexander Fischer
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Hydro Aluminium Deutschland Gmbh
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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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for rising casting / low-pressure casting - in particular of light metal alloys - with a casting furnace at the bottom with a riser pipe and a mouth opening of the riser pipe and with a casting mold with a pouring opening at the bottom and with a slide closure for the sprue opening, which forms a passage, which assumes a substantially straight longitudinal course of in particular a constant cross section for casting.
  • rising pouring has the main advantage of a calm, controlled pouring process. This avoids the entry of air bubbles and the entry of oxidation skin, which is associated with any turbulence in the melt during casting.
  • core packages are used as casting molds, the detachment and entrainment of molding material in the gate and in the casting run can be avoided, which otherwise leads to a reduction in the quality of the castings.
  • a three-plate slide closure for steel casting vessels is known, which is intended to control the pouring of such vessels below.
  • a bottom plate, a slide plate and a lower plate are arranged in a cassette to be fitted under the bottom of such vessels from top to bottom, which have through-openings forming a flow channel.
  • the opening in the lower plate in the direction of movement of the slide plate is twice as large as the openings in the base plate and in the slide plate. The direction of flow of the melt is always falling in this slide closure.
  • the following invention is based on the object of further improving a method and a device of the type mentioned in order to accelerate the course of the method.
  • the solution lies in a process for increasing casting / low-pressure casting, in which two immediately adjacent opening sections of the passage channel are shifted against one another in the slide opening, after the casting, while the melt is still molten, transversely to the longitudinal course of the passage channel so that an overhead opening section is shifted against one another in the slide closure remains openly connected to the sprue opening without an undercut and an opening section located below remains openly connected to the mouth opening of the riser pipe, the opening sections being completely offset from one another, and the melt in the riser pipe is then lowered to below the mouth opening of the riser pipe, the lower opening section of the passage channel is emptied of melt.
  • a corresponding device is characterized in that the slide closure comprises two mutually displaceable plates, each having a passage opening, the plates for casting can be brought into overlap with their passage openings and the plates for blocking can be displaced relative to one another in such a way that the passage opening in the upper plate is openly connected to the sprue opening without an undercut and the passage opening in the lower plate is openly connected to the riser pipe, while the passage openings are completely offset from one another.
  • the melt contained in the through opening of the upper plate in a through hole remains connected to the casting or the pouring opening of the mold in such a way that it can be easily removed from the top after solidification and that in the Through opening of the lower plate melt contained in a through hole can flow back into the riser.
  • the casting mold can be lifted off the casting table without waiting for the solidification process even in the sprue and another casting mold with its slide Closure can be placed on the riser pipe.
  • a plurality of casting molds must therefore be used. After removal from the mold, the lifted-off mold is ready for operation again by simply opening the slide lock without further measures.
  • the mutually displaceable plates can be moved relative to one another in a linear movement or in a rotating movement.
  • the method is carried out in such a way that the melt in the riser pipe is only slightly lowered below the mouth opening of the riser pipe after the slide closure has been closed, in order to reduce the entry of air to a minimum. It is particularly favorable here to apply protective gas to the riser when the melt is slightly lowered between the individual casting processes, so that the oxidation at the melt level in the riser is reduced.
  • the casting mold when the casting mold is placed on the riser pipe, the latter behaves elastically and resiliently with the part forming the mouth opening.
  • the casting mold is placed on the riser pipe in such a way that a defined contact pressure is established between the slide closure and the part of the riser pipe forming the mouth opening. This can be achieved, for example, by intercepting the casting mold from the casting table after the casting tube has given in a slight elastic yield.
  • the casting mold can also be brought up in guides across the casting table in such a way that in the casting position the riser pipe has assumed a slightly depressed position.
  • the casting furnace with the riser pipe can be moved upwards until the desired contact pressure builds up. It is preferred here that the riser pipe passes through the casting table in an opening and the mouth opening of the riser pipe is a little above the level of the casting table, which is only used to place the casting mold, while the riser pipe and slide closure come into direct contact with one another.
  • the upper plate is displaceable and the lower plate is stationary, the pouring opening of the casting mold being larger than the passage opening in the upper plate, so that the opening in the upper plate is in both of them Positions covered.
  • the upper plate is fixed and the lower plate is displaceable and the mouth opening of the riser pipe is larger than the passage opening in the lower plate, so that it has the passage opening in the lower plate in its two positions covered. In both cases, two-plate gate valves are formed.
  • On the mold side there can also be a base plate also held in the frame of the slide closure, the passage opening of which must correspond to the pouring opening of the mold.
  • a connecting plate with the mouth opening of the riser pipe and the riser pipe firmly connected to it are attached to one end of an elastic corrugated pipe, and a base flange firmly connected to the casting furnace is connected to the other end of the elastic corrugated pipe. If a casting mold is lowered onto the riser pipe, this corrugated pipe can compensate for height and angle errors in the connection plane of the casting mold.
  • the riser pipe has a connection flange at the upper end, on which a ceramic connection plate is held, which directly forms the mouth opening of the riser pipe.
  • the mouth opening is an elongated hole and that the mouth opening widens downward within the connection plate with small opening angles ( ⁇ 3 , ⁇ 4 ).
  • the backflow of the melt from the slide closure after the shut-off is promoted in that the passage opening in the lower plate widens downward with a small opening angle ( ⁇ 2 ).
  • the passage opening in the upper plate widens upwards with a small opening angle ( ⁇ ,).
  • the casting mold can be a permanent casting mold or in particular a core package clamped in a mold frame.
  • a slide closure can be arranged in a fixed manner, while an actuating device for the slide closure can be fixed in place on the casting table, onto which the casting mold can be placed.
  • each slide closure can also have an integrated actuating device.
  • this initially relates to methods and devices in which a controllable gas pressure is applied to the melt level in the sealed casting furnace, which causes the melt to rise or fall back in the riser pipe.
  • a controllable gas pressure is applied to the melt level in the sealed casting furnace, which causes the melt to rise or fall back in the riser pipe.
  • other methods and devices are also included that can regulatably promote the melt in the riser pipe, e.g. Magnetic pump arrangements at the lower end of the riser pipe in the casting furnace.
  • the rising pouring / low-pressure casting relates above to a vertical pouring of the casting molds, from which the corresponding designations upper plate / upper passage opening, lower plate / lower passage opening result.
  • the object of the invention is not left, however, when casting molds with horizontal sprue are used, in which case the term "upper” is to be replaced by “mold side” and the term “lower” is to be replaced by "riser side”, with the flow direction oriented horizontally otherwise unchanged geometry and kinematics.
  • Figure 1 shows a slide member for attachment to a mold a) in bottom view b) in longitudinal section c) in cross section
  • Figure 2 shows a slide member similar to Figure 1 in arrangement on a mold frame which is placed on a casting table from which a riser emerges a) in a longitudinal section corresponding to Figure 1b b) in a cross section corresponding to Figure 1c;
  • Figure 3 shows a riser pipe with a casting table, on which a mold frame with a slide member is placed, in a simplified representation a) in a first vertical section b) in a second vertical section c) in plan view of the mold frame.
  • a slide closure 11 which comprises a base frame 24 which can be screwed from below to a permanent mold / a mold frame for a core package.
  • the base frame 24 holds, via a wedge element 29, a base plate 12 in sealing contact with a fastening surface of the permanent mold / the mold frame (not shown here).
  • the base plate 12 has a passage opening 13 which can be made to coincide with a pouring opening of the mold frame.
  • the frame 27 is used for low-tension fixing of the first slide plate 14, which is made of refractory material.
  • the passage opening 15 of the fixedly arranged first slide plate 14 is aligned with the passage opening 13 in the base plate 12.
  • the openings 13, 15 are undercut-free in the direction of the mold to be assumed above.
  • a second slide plate 16, which has a lower passage opening 17, is arranged under the first slide plate 14.
  • the slide plate 16 is clamped in a flat sealing contact with the first slide plate 14 and in a frame 28.
  • the frame 28 is used for low-tension clamping of the second, made of refractory material Slide plate 16.
  • the two slide plates 14, 16 are pressed against each other and together against the base plate 12 by resilient holding means.
  • the holding means are constructed directly on the base plate 12 and comprise two holding rails 18, 19 which are pivotably held in pairs of tabs 20, 21, 22, 23 fastened to the base plate 12 in pivots 30, 31, 32, 33.
  • the second slide plate 16 can be manipulated by a rod 26 which engages the frame 28 and slides in a guide piece 25 placed on the base frame 24.
  • the passage openings 13, 15, 17 mentioned in the base plate 12 and in the slide plates 14, 16 are each circular. In the position shown in solid lines in FIG.
  • the lower slide plate 16 is displaced relative to the upper slide plate 15 in such a way that the through openings 15, 17 are completely offset from one another, ie the slide closure is in its closed position.
  • the slide closure is in its closed position.
  • FIG. 2 shows the upper end of a casting furnace 81 (only FIG. 2a) as well as an overlying casting table 51 and a mold frame 61 placed on the casting table in their mutual assignment for a casting process.
  • the casting furnace 81 has an upper opening 82 into which a riser pipe 83 is inserted with the interposition of an elastic corrugated pipe 84.
  • the corrugated pipe 84 points to the connection to the casting furnace 81 and
  • Riser pipe 83 has two connecting flanges 85, 86, which are sealed via seals 87, 88 with respect to casting furnace 81 and a riser pipe flange 89 attached to the riser pipe at the top.
  • the lower connecting flange 85 is clamped to the casting furnace 81 by means of holding clamps 90, 91, by screws 92, 93.
  • the upper connecting flange 86 is screwed directly to the riser pipe flange 89 by means of screws 94, 95. Further screw connections are not numbered in detail.
  • a retaining ring 96 is placed on the riser flange 89, which in turn carries a clamping ring 97.
  • the clamping ring holds a contact plate 98 with an opening 99. As can be seen in the comparison of FIGS. 2a and 2b, the opening 99 is elongated and approximately twice the length and width.
  • the last-mentioned parts forming the upper end of the riser pipe pass through the casting table 51 in a circular opening 52.
  • the mold frame 61 has a base plate 62 with a pouring opening 79 into which a sleeve 80 made of refractory material is inserted.
  • a slide closure 11 according to FIG. 1 is screwed onto the base plate 62, the sleeve 80 at the same time being fitted into the passage opening 13 of the base plate 12.
  • the conical passage opening 15 of the upper slide plate 14 adjoins the pouring opening 79, which has a cone angle ⁇ , which, as already mentioned, opens upwards.
  • the passage opening 17 of the lower slide plate 16 adjoins the passage opening 15 at the bottom with an opening angle a 2 , which opens downwards, and the opening 99 in the connecting plate 98, which has the corresponding internal helix angle ⁇ 3 , ⁇ 4 .
  • the mold frame 61 can be seen as a whole; however, the casting furnace 81 and the upper end of the riser pipe 83 are shown in simplified form compared to FIG. 2.
  • the corrugated pipe 84 with the connection flanges is only symbolically represented.
  • the form frame 61 consists of the base plate 62, a cover plate 67 and tension rods 63, 64, 65, 66. Above the cover plate 67 there is a support plate 68 to which two eyelets 69, 70 are screwed, which are connected via bolts 71, 72, 73, 74 and sleeves 75, 76, 77, 78 are screwed onto the cover plate 63.
  • the lower screw connections of the tie rods 64, 65, 66 are protected by bushings, not specified.
  • catch pins 53, 54, 55 can be seen on the casting table 51, on which the catch jaws 57, 58, 59, 60 of the mold frame 61 have caught.
  • the mold frame 61 comprises a base plate 62, to which the slide closure 11 according to FIG. 1 is screwed at the bottom.
  • the corrugated pipe 84 can yield elastically in order to ensure a completely flat contact of the contact plate 98 with the lower slide plate 16 of the slide closure 11.
  • the proportions of the opening 99 in the connection plate 98 and the passage opening 17 in the lower slide plate 16 are such that the passage opening 17 of the slide plate 16 is open with the opening 99 of the connection plate 98 both in the open position and in the closed position of the slide closure of the riser pipe 83 remains connected. This allows the melt to flow back out of the passage opening 17 into the riser pipe after the slide closure 11 has been closed.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum steigenden Giessen/Niederdruckgiessen - insbesondere von Leichtmetalllegierungen - mit einem unter einem Giesstisch liegenden Giessofen mit einem Steigrohr und einer Mündungsöffnung des Steigrohres und mit einer Giessform mit untenliegender Eingussöffnung und mit einem Schieberverschluss, der einen Durchtrittskanal bildet, der zum Giessen einen im wesentlichen geraden Längsverlauf annimmt, wobei zum Absperren im Schieberverschluss zwei unmittelbar aneinader anschliessende Öffnungsabschnitte des Durchtrittskanals unmittelbar nach dem Giessen bei noch flüssiger Schmelze in der Eingussöffnung quer zum Längsverlauf des Durchtrittskanals so gegeneinander verschoben werden, wobei ein obenliegender Öffnungsabschnitt mit der Eingussöffnung hinterschnittfrei offen verbunden bleibt und ein untenliegender Öffnungsabschnitt mit der Mündungsöffnung des Steigrohres offen verbunden bleibt und ein untenliegender Öffnungsabschnitt mit der Mündungsöffnung des Steigrohres offen verbunden bleibt, wobei die Öffnungsabschnitte gegeneinander vollständig versetzt liegen, und wobei danach die Schmelze im Steigrohr bis unter die Mündungsöffnung des Steigrohrs abgesenkt wird, wobei sich der untere Öffnungsabschnitt des Durchtrittskanals von Schmelze entleert.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum steigenden Gießen mit einer Gießform mit untenliegender Eingußöffnung mit einem
Schieberverschluß
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum steigenden Gießen/Niederdruckgießen - insbesondere von Leichtmetalllegierungen - mit einem untenliegenden Gießofen mit einem Steigrohr und einer Mündungsöffnung des Steigrohres und mit einer Gießform mit untenliegender Eingußöffnung und mit einem Schieberverschluß für die Eingußöffnung, der einen Durchtrittskanal bildet, der zum Gießen einen im wesentlichen geraden Längsverlauf von insbesondere einen gleichbleibendem Querschnitt annimmt .
Gegenüber dem Schwerkraftgießen hat das steigende Gießen den wesentlichen Vorteil eines beruhigten kontrollierten Gießverlaufs. Dadurch wird der Luftblaseneintrag und der Oxidations- hauteintrag, der mit jeder Verwirbelung der Schmelze beim Gießen einhergeht, vermieden. Bei der Verwendung von Kernpaketen als Gießformen kann hierbei das Ablösen und Mitreißen von Formstoff im Anschnitt und im Gießlauf vermieden werden, das ansonsten zur Minderung der Qualität der Gußstücke führt.
Nachteilig beim steigenden Gießen ist es im allgemeinen, daß der Erstarrungsvorgang von bis zu 15 min Dauer abgewartet werden muß, bevor die gerade gefüllte Gießform entfernt und die nächstfolgende Gießform über den Gießofen gebracht werden kann. Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist es bereits vorgeschlagen worden, Gießformen unmittelbar nach dem Niederdruckgießen in der Einguß- δffnung zu verschließen und sofort vom Steigrohr zu entfernen. Aus der CH 415 972 ist es bekannt, Gießformen für das Niederdruckgießen mit einem untenliegenden Abschlußventil und einem darüberliegenden Speiserdrucktopf unterhalb des Formhohlraums zu versehen. Das Abschlußventil besteht aus einer innerhalb eines Eingußkanals liegenden Schieberplatte mit einer Durchtrittsöffnung, die quer gegenüber dem Eingußkanal verschoben wird. Der Speiserdrucktopf weist einen volumenverdrängenden Schieberkolben auf. Obwohl der Speiserdrucktopf beheizbar ist, kann es nach dem Schließen des Abschlußventils in der Durchtrittsδffnung= der Schieberplatte zu einem Erstarren der Schmelze kommen, die ein gesondertes Entformen des sich, dabei bildenden Pfropfens vor dem nächsten Gießvorgang erfordert.
Aus der DE-AS 2 147 678 ist eine Vorrichtung zum steigenden Gießen bekannt, bei der ein Sσhieberorgan an einer Gießform befestigt ist. Hierbei wird zum Schließen des Durchtrittskanals eine Schieberplatte stumpf aufsetzend in den Längsverlauf des Durchtrittskanals eingeschoben. Die Abdichtung ist unvollkommen.
Aus der DE 2836 434 C2 ist ein Dreiplattenschieberverschluß für Stahlgießgefäße bekannt, der den untenliegenden Ausguß solcher Gefäße steuern soll. Hierbei sind in einer unter dem Boden solcher Gefäße anzubringenden Kassette von oben nach unten eine Bodenplatte, eine Schieberplatte und eine Unterplatte angeordnet, die einen Durchflußkanal bildende Durchtrittsöffnungen aufweisen. Hierbei ist die Öffnung in der Unterplatte in Bewegungsrichtung der Schieberplatte doppelt so groß, wie die Öffnungen in der Bodenplatte und in der Schieberplatte. Die Durchflußrichtung der Schmelze ist in diesem Schieberverschluß stets fallend.
Der folgenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art weiter zu verbessern, um den Verfahrensablauf zu beschleunigen. Die Lösung liegt in einem Verfahren zum steigenden Gießen/Niederdruckgießen, bei dem zum Absperren im Schieberverschluß zwei unmittelbar aneinander anschließende Öffnungsabschnitte des Durchtrittskanals unmittelbar nach dem Gießen bei noch flüssiger Schmelze in der Eingußöffnung quer zum Längsverlauf des Durchtrittskanals so gegeneinander verschoben werden, daß ein obenliegender Öffnungsabschnitt mit der Eingußöffnung hinter- schnittfrei offen verbunden bleibt und ein untenliegender Öffnungsabschnitt mit der Mündungsöffnung des Steigrohres offen verbunden bleibt, wobei die Öffnungsabschnitte vollständig gegeneinander versetzt liegen, und bei dem danach die Schmelze im Steigrohr bis unter die MündungsÖffnung des Steigrohrs abgesenkt wird, wobei sich der untere Öffnungsabschnitt des Durchtrittskanals von Schmelze entleert. Eine entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberverschluß zwei gegeneinander verschiebbare Platten umfaßt, die jeweils eine Durchtrittsöffnung aufweisen, wobei die Platten zum Gießen mit ihren Durchtrittsδffnungen in Überdeckung bringbar sind und die Platten zum Absperren so gegeneinander verschiebbar sind, daß die Durchtrittsöffnung in der oberen Platte mit der Eingußδffnung hinterschnittfrei offen verbunden ist und die Durchtrittsöffnung in der unteren Platte mit dem Steigrohr offen verbunden ist, während die Durchtrittsöffnungen vollständig gegeneinander versetzt sind. Mit diesen Mitteln ist es möglich, daß die in der Durchtrittsöffnung der oberen Platte in einem Durchgangsloch enthaltene Schmelze so mit dem Gußstück bzw. der Eingußöffnung der Gießform verbunden bleibt, daß sie ohne weiteres nach dem Erstarren nach oben entformt werden kann und daß die in der Durchtrittsöffnung der unteren Platte in einem Durchgangsloch enthaltene Schmelze in das Steigrohr zurückfließen kann. Unmittelbar nach dem Absperren kann die Gießform, ohne den Erstarrungsvorgang auch nur im Einguß abzuwarten, vom Gießtisch abgehoben werden und eine weitere Gießform mit ihrem Schieber- Verschluß auf das Steigrohr aufgesetzt werden. Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens voll auszuschöpfen ist also eine Mehrzahl von Gießformen einzusetzen. Nach dem genannten Entformen ist die abgehobene Gießform ohne weitere Maßnahmen am Schieberverschluß durch einfaches Öffnen desselben wieder betriebsbereit.
Die gegeneinander verschiebbaren Platten können in einer linearen Bewegung oder in einer drehenden Bewegung relativ zueinander bewegt werden.
In besonders günstiger Ausführung wird das Verfahren so durchgeführt, daß die Schmelze im Steigrohr nach dem Verschließen des Schieberverschlusses nur geringfügig unter die Mündungsöffnung des Steigrohres abgesenkt wird, um einen Zutritt von Luft auf ein Minimum zu reduzieren. Besonders günstig ist es hierbei, das Steigrohr beim geringfügigen Absenken der Schmelze zwischen den einzelnen Gießvorgängen mit Schutzgas zu beaufschlagen, so daß die Oxidation am Schmelzespiegel im Steigrohr reduziert wird.
Eine weitere günstige Abwandlung des Verfahrens besteht darin, daß sich beim Aufsetzen der Gießform auf das Steigrohr dieses mit dem die Mündungsöffnung bildenden Teil elastisch nachgiebig verhält. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß die Gießform so auf das Steigrohr aufgesetzt wird, daß sich ein definierter Auflagedruck zwischen dem Schieberverschluß und dem die Mün- dungsδffnung bildenden Teil des Steigrohrs einstellt. Dies kann z.B. dadurch geleistet werden, daß bei einem Aufsetzen der Gießform diese nach einem geringen elastischen Nachgeben des Steigrohres vom Gießtisch abgefangen wird. Die Gießform kann auch in Führungen quer über den Gießtisch so herangeführt werden, daß in der Gießposition das Steigrohr eine geringfügig niedergedrückte Position eingenommen hat. Schließlich kann bei fest auf dem Gießtisch aufgespannter Gießform der Gießofen mit dem Steigrohr bis zum Aufbau des gewünschten Auflagedruckes an den Schieberverschluß nach oben herangefahren werden. Bevorzugt ist es hierbei, daß das Steigrohr den Gießtisch in einer Öffnung durchsetzt und die MündungsÖffnung des Steigrohres ein wenig oberhalb der Ebene des Gießtisches liegt, der nur zum Aufsetzen der Gießform dient, während Steigrohr und Schieberverschluß unmittelbar miteinander in Anlage kommen.
Nach einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung kann vorgesehen sein, daß die obere Platte verschiebbar und die untere Platte feststehend ist, wobei die Eingußδffnung der Gießform größer ist, als die Durchtrittsδffnung in der oberen Platte, so daß sie die Durchtrittsöffnung in der oberen Platte in deren beiden Stellungen überdeckt. Nach einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung ist es möglich, daß die obere Platte feststehend und die untere Platte verschiebbar ist und die Mündungöffnung des Steigrohres größer ist, als die Durchtrittsöffnung in der unteren Platte, so daß sie die Durchtrittsδffnung in der unteren Platte in deren beiden Stellungen überdeckt. In beiden Fällen werden Zweiplattenschieber gebildet. Über der oberen Platte kann gießformseitig noch eine ebenfalls im Rahmen des Schieberverschlusses gehaltene Grundplatte liegen, deren Durchtrittsöffnung der Eingußδffnung der Gießform entsprechen muß.
Es ist weiterhin möglich, ein im weiteren als Anlageplatte des Steigrohres beschriebenes Teil, das die Mündungsöffnung des Steigrohres bildet und an diesem fest angeordnet ist, stattdessen dem Schieberverschluß fest zuzuordnen, so daß ein Schieberverschluß mit einer um eine Platte erhöhten Plattenzahl entsteht. Diese weitere Platte wäre am Rahmen des Schieberverschlusses, d. h. auch gegenüber der Gießform, fest anzuordnen, wobei insbesondere ' die Kombination dieser weiteren Platte mit einer feststehenden oberen Platte und einer beweglichen unteren Platte sinnvoll sein würde. Gegen dieses Teil könnte sich .dann unmittelbar ein Abschlußflansch des Steigrohres anlegen. Hierbei ist insbesondere vorzuschlagen, daß eine Anschlußplatte mit der Mündungsδffnung des Steigrohres und das damit fest verbundene Steigrohr an einem Ende eines elastischen Wellrohres befestigt sind, und ein mit dem Gießofen fest verbundener Grundflansch mit dem anderen Ende des elastischen Wellrohres verbunden ist. Wird eine Gießform auf das Steigrohr abgesenkt, so kann dieses Wellrohr Höhen- und Winkelfehler der Anschlußebene der Gießform ausgleichen.
Im Zusammenhang mit einer verschiebbaren unteren Platte des Schieberverschlusses wird vorgeschlagen, daß das Steigrohr am oberen Ende einen Anschlußflansch trägt, auf dem eine keramische Anschlußplatte gehalten ist, die unmittelbar die Mündungsδffnung des Steigrohrs bildet. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß die Mündungsöffnung ein Langloch ist und daß sich die Mündungsöffnung innerhalb der Anschlußplatte mit geringen Öffnungswinkeln (α3, α4) nach unten erweitert. Das Zurückfließen der Schmelze aus dem Schieberverschluß nach dem Absperren wird dadurch begünstigt, daß sich die Durchtrittsöffnung in der unteren Platte mit geringem Öffnungswinkel (α2) nach unten erweitert. Um das Entformen des erstarrten Gußteils aus dem Schieberverschluß zu erleichtern, ist vorgesehen, daß sich die Durchtrittsöffnung in der oberen Platte mit geringem Öffnungswinkel (σ,) nach oben erweitert.
Die Gießform kann eine Dauergießform oder insbesondere ein in einem Formrahmen eingespanntes Kernpaket sein. An dieser Dauergießform oder diesem Formrahmen kann ein Schieberverschluß fest angeordnet sein, während eine Betätigungsvorrichtung für den Schieberverschluß ortsfest am Gießtisch, auf den die Gießform abgesetzt werden kann, angebracht sein kann. Natürlich kann auch jeder Schieberverschluß eine integrierte Betätigungsvorrichtung aufweisen. Bezüglich weiterer Einzelheiten der Schieberplatten und des Steigrohres wird auf die Patentansprüche verwiesen, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Soweit vorstehend vom steigenden Gießen/Niederdruckgießen gemäß der Erfindung die Rede ist, bezieht sich die zunächst auf Verfahren und Vorrichtungen, bei denen auf den Schmelzespiegel im abgedichteten Gießofen ein regelbarer Gasdruck aufgegeben wird, der die Schmelze im Steigrohr aufsteigen bzw. zurückfallen läßt. Es sind jedoch daneben auch andere Verfahren und Vorrichtungen eingeschlossen, die die Schmelze im Steigrohr regelbar fördern können, z.B. Magnetpumpenanordnungen am unteren Ende des Steigrohres im Gießofen.
Das steigende Gießen/Niederdruckgießen ist vorstehend auf einen senkrechten Einguß der Gießformen bezogen, woraus sich die entsprechenden Bezeichnungen obere Platte/obere Durchtrittsöffnung, untere Platte/untere Durchtrittsδffnung ergeben. Der Gegenstand der Erfindung wird jedoch nicht verlassen, wenn Gießformen mit horizontalem Einguß verwendet werden, wobei dann der Begriff "oberer" sinngemäß durch "formseitig" und der Begriff "unterer" sinngemäß durch "steigrohrseitig" zu ersetzen ist, bei horizontal ausgerichteter Durchflußrichtung, jedoch im übrigen unveränderter Geometrie und Kinematik.
Einzelheiten eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindunggemäßen Vorrichtung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.
Figur 1 zeigt ein Schieberorgan zur Befestigung an einer Gießform a) in Unteransicht b) im Längsschnitt c) im Querschnitt; Figur 2 zeigt ein Schieberorgan ähnlich Figur 1 in Anordnung an einem Formrahmen, der auf einen Gießtisch aufgesetzt ist, aus dem ein Steigrohr austritt a) in einem Längsschnitt entsprechend Figur 1b b) in einem Querschnitt entsprechend Figur 1c;
Figur 3 zeigt ein Steigrohr mit einem Gießtisch, auf den ein Formrahmen mit einem Schieberorgan aufgesetzt ist, in vereinfachter Darstellung a) in einem ersten Vertikalschnitt b) in einem zweiten Vertikalschnitt c) in Draufsicht auf den Formrahmen.
In Figur 1 ist ein Schieberverschluß 11 gezeigt, der einen Grundrahmen 24 umfaßt, der von unten an eine Dauergießform/einen Formrahmen für ein Kernpaket angeschraubt werden kann. Der Grundrahmen 24 hält über einen Keilelement 29 eine Grundplatte 12 in abdichtender Anlage an einer Befestigunsfläche der Dauergießform/des Formrahmens (hier nicht dargestellt) . Die Grundplatte 12 weist eine Durchtrittsöffnung 13 auf, die mit einer Eingußöffnung des Formrahmens in Überdeckung gebracht werden kann. Auf der Grundplatte 12 liegt eine erste feststehende Schieberplatte 14 mit einer oberen Durchtrittsöffnung 15 auf; die erste Schieberplatte 14 ist teilweise in die Grundplatte 12 eingelassen und in einem Rahmen 27 gehalten. Der Rahmen 27 dient zum spannungsarmen Festsetzen der aus Feuerfestmaterial bestehenden ersten Schieberplatte 14. Die Durchtrittsδffnung 15 der festangeordneten ersten Schieberplatte 14 liegt mit der Durchtrittsöffnung 13 in der Grundplatte 12 in Überdeckung. Die Öffnungen 13, 15 sind in Richtung auf die oben anzunehmende Gießform hinterschnittfrei. Unter der ersten Schieberplatte 14 ist eine zweite Schieberplatte 16 angeordnet, die eine untere Durchtrittsδffnung 17 hat. Die Schieberplatte 16 ist in flächiger abdichtender Anlage mit der ersten Schieberplatte 14 und in einem Rahmen 28 eingespannt. Der Rahmen 28 dient zum spannungsarmen Einspannen der aus Feurfestmaterial bestehenden zweiten Schieberplatte 16. Die beiden Schieberplatten 14, 16 werden durch federnde Haltemittel gegeneinander und gemeinsam gegen die Grundplatte 12 gedrückt. Die Haltemittel sind unmittelbar auf der Grundplatte 12 aufgebaut und umfassen zwei Halteschienen 18, 19, die in an der Grundplatte 12 befestigten Laschenpaaren 20, 21, 22, 23 in Drehzapfen 30, 31, 32, 33 schwenkbar gehalten sind. Die zweite Schieberplatte 16 ist durch eine Stange 26 manipulierbar, die am Rahmen 28 angreift und in einem auf den Grundrahmen 24 aufgesetzten Führungsstück 25 gleitet. Die= genannten Halteschienen 18, 19 stützen sich über jeweils drei Druckfedern 34, 35, 36, 37, 38, 39 an der Grundplatte 12 ab und drücken als zweiarmige Hebel wirkend unmittelbar auf die zweite Schieberplatte 16. Die genannten Durchtrittsδffnungen 13, 15, 17 in der Grundplatte 12 und in den Schieberplatten 14, 16 sind jeweils kreisrund. In der in Figur 1a durchgezogen dargestellten Position ist die untere Schieberplatte 16 gegenüber der oberen Schieberplatte 15 so verschoben, daß die Durchtrittsöffnungen 15, 17 vollständig gegeneinander versetzt sind, d.h. der Schieberverschluß befindet sich in seiner Schließstellung. Durch die angesprochene hinterschnittsfreie Formgebung der Durchtrittsöffnungen 13, 15 kann ein erstarrter Zapfenansatz an einem Gußstück aus diesen Durchtrittsöffnungen ohne weiteres nach oben entformt werden. In der in Figur 1a strichpunktiert dargestellten Position der unteren Schieberplatte 16 ist die untere Durchtrittsöffnung 17 mit der oberen Durchtrittsöffnung 15 und der Durchtrittsöffnung 13 in der Grundplatte in Überdeckung, d.h. der Schieberverschluß befindet sich in seiner Öffnungsstellung, in der ein steigendes Gießen möglich ist.
In Figur 2 ist der obere Abschluß eines Gießofens 81 (nur Figur 2a) sowie weiterhin ein darüberliegender Gießtisch 51 und ein auf den Gießtisch aufgesetzter Formrahmen 61 in ihrer gegenseitigen Zuordnung für einen Gießvorgang dargestellt. Der Gießofen 81 hat eine obere Öffnung 82, in die ein Steigrohr 83 unter Zwischenschaltung eines elastischen Wellrohres 84 eingesetzt ist. Das Wellrohr 84 weist zur Anbindung am Gießofen 81 und am Steigrohr 83 zwei Anschlußflansche 85, 86 auf, die über Dichtungen 87, 88 gegenüber dem Gießofen 81 und einem oben an das Steigrohr angesetzten Steigrohrflansch 89 abgedichtet sind. Der untere Anschlußflansch 85 ist mittels Halteklemmen 90, 91, durch Schrauben 92, 93 mit dem Gießofen 81 verspannt. Der obere Anschußflansch 86 ist mittels Schrauben 94, 95 direkt mit dem Steigrohrflansch 89 verschraubt. Weitere Schraubverbindungen werden nicht im einzelnen beziffert. Auf den Steigrohrflansch 89 ist ein Haltering 96 aufgesetzt, der seinerseits einen Klemmring 97 trägt. Der Klemmring hält eine Anlageplatte 98 mit einer Mündungsöffnung 99. Wie im Vergleich der Figuren 2a und 2b deutlich wird, ist die Mündungδffnung 99 länglich und von etwa doppelter Länge wie Breite. Die letztgenannten das obere Ende des Steigrohres bildenden Teile durchsetzen den Gießtisch 51 in einer Kreisöffnung 52. In den Gießtisch 51 sind Fangzapfen 53, 54 eingesetzt, auf denen sich Fangmäuler 57, 58 des Formrahmens 61 fangen. Der Formrahmen 61 hat eine Grundplatte 62 mit einer Eingußöffnung 79, in die eine Hülse 80 aus Feuerfestmaterial eingesetzt ist. Unten ist an die Grundplatte 62 ein Schieberverschluß 11 gemäß Figur 1 eingeschraubt, wobei die Hülse 80 zugleich in die Durchtrittsδffnung 13 der Grundplatte 12 eingepaßt ist. An die Eingußöffnung 79 schließt sich passend die konische Durchtrittsöffnung 15 der oberen Schieberplatte 14 an, die einen Konuswinkel σ, hat, der sich, wie bereits erwähnt, nach oben öffnet. An die Durchtrittsöffnung 15 schließt sich nach unten die Durchtrittsöffnung 17 der unteren Schieberplatte 16 mit einem Öffnungswinkel a2 an, der sich nach unten öffnet, sowie daran die Mündungsöffnung 99 in der Anschlußplatte 98, die entsprechende Innenschrägungswinkel σ3, α4 aufweist.
Zwischen dem Steigrohr 83 und der Öffnung 82 im Gießofen 81 ist ein Ringspalt erkennbar, der aufgrund der Elastizität des Wellrohres 84 einen Abgleich der Anlageplatte 98 gegenüber dem Schieberverschluß 11 bei relativen Höhen- und Winkelfehlern ermöglicht. Beim Andocken der Anlageplatte 98 an den Schieberverschluß 11 wird in jedem Fall das Wellrohr 84 geringfügig komprimiert, so daß ein positiver Anlagedruck zwischen der Anlageplatte 98 und dem Schieberverschluß 11 währens des Gießens vorliegt.
Während in Figur 2a die beiden Durchtrittsöffnungen 15, 17 gegeneinander versetzt sind und der Schieberverschluß 11 somit in seiner Schließstellung dargestellt ist, liegen in Figur 2b die Durchtrittsδffnungen 15, 17 fluchtend zueinander, so daß hier die Öffnungsstellung sichtbar wird. Die Einzelheiten des Schieberverschlusses 11 sind hier nur teilweise und in Übereinstimmung mit der Figur 1 bezeichnet.
In Figur 3 ist der Formrahmen 61 als ganzes erkennbar; jedoch sind der Gießofen 81 und das obere Ende des Steigrohres 83 vereinfacht gegenüber Figur 2 dargestellt. Insbesondere ist das Wellrohr 84 mit den Anschluß lanschen nur symbolhaft _wiederge- geben. Der Formrahmen 61 besteht aus der Grundplatte 62, einer Deckplatte 67 und Spannstäben 63, 64, 65, 66. Über der Deckplatte 67 liegt eine Tragplatte 68, an der zwei Ösen 69, 70 angeschraubt sind, die über Bolzen 71, 72, 73, 74 und Hülsen 75, 76, 77, 78 an der Deckplatte 63 angeschraubt sind. Die unteren Verschraubungen der Spannstäbe 64, 65, 66 sind durch nicht näher bezeichneten Buchsen geschützt. Auch hier sind wieder am Gießtisch 51 Fangzapfen 53, 54, 55 erkennbar, auf denen sich die Fangmäuler 57, 58, 59, 60 des Formrahmens 61 gefangen haben. Der Formrahmen 61 umfaßt eine Grundplatte 62, an der unten der Schieberverschluß 11 gemäß Figur 1 angeschraubt ist. Beim Absenken des Formrahmens 61 auf die Anschlußplatte 98 am Steigrohr 83 kann das Wellrohr 84 elastisch nachgeben, um eine völlig plane Anlage der Anlageplatte 98 an der unteren Schieberplatte 16 des Schieberverschlusses 11 sicherzustellen. Die Größenverhältnisse der Mündungsöffnung 99 in der Anschlußplatte 98 und der Durchtrittsöffnung 17 in der unteren Schieberplatte 16 sind so, daß sowohl in Öffnungsstellung als auch in Schließstellung des Schieberverschlusses die Durchtrittsöffnung 17 der Schieberplatte 16 offen mit der Mündungsöffnung 99 der Anschlußplatte 98 des Steigrohres 83 verbunden bleibt. Hiermit bleibt ein Zurückfließen von Schmelze aus der Durchtrittsöffnung 17 in das Steigrohr nach dem Schließen des Schieberverschlusses 11 möglich.
Bezugszeichenliste
11 Schieberverschluß
12 Grundplatte
13 Durchtrittsöffnung
14 erste (obere) Schieberplatte
15 obere Durchtrittsöffnung
16 zweite (untere) Schieberplatte
17 untere Durchtrittsöffnung
18 Halteschiene
19 Halteschiene
20 Lasche
21 Lasche
22 Lasche
23 Lasche
24 Grundrahmen
25 Führungsstück
26 Stange
27 Rahmen
28 Rahmen
29 Keilelement
30 Drehzapfen
31 Drehzapfen
32 Drehzapfen
33 Drehzapfen
34 Druckfeder
35 Druckfeder Druckfeder Druckfeder Druckfeder Druckfeder
Gießtisch
Kreisöffnung
Fangzapfen
Fangzapfen
Fangzapfen
Fangmaul
Fangmaul
Fangmaul
Fangmaul
Formrahmen
Grundplatte
Spannstab
Spannstab
Spannstab
Spannstab
Deckplatte
Tragplatte
Öse
Öse
Schraube
Schraube
Schraube
Schraube
Hülse
Hülse
Hülse
Eingußöffnung
Hülse
Gießofen 82 Öffnung
83 Steigrohr
84 Wellrohr
85 Anschlußflansch
86 Anschlußflansch
87 Dichtung
88 Dichtung
89 Steigrohrflansch
90 Klemme
91 Klemme
92 Schraube
93 Schraube
94 Schraube
95 Schraube
96 Haltering
97 Klemmring
98 Anlageplatte
99 Mündungsöffnung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum steigenden Gießen/Niederdruckgießen - insbesondere von Leichtmetalllegierungen - mit einem unter einem Gießtisch liegenden Gießofen mit einem Steigrohr und einer Mündungsδffnung des Steigrohres und mit einer Gießform mit untenliegender Eingußöffnung und mit einem Schieberverschluß, der einen Durchtrittskanal bildet, der zum Gießen einen im wesentlichen geraden Längsverlauf annimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Absperren im Schieberverschluß zwei unmittelbar aneinander anschließende Öffnungsabschnitte des Durchtrittskanals unmittelbar nach dem Gießen bei noch flüssiger Schmelze in der Eingußöffnung quer zum Längsverlauf des Durchtrittskanals so gegeneinander verschoben werden, daß ein obenliegender Öffnungsabschnitt mit der Eingußδffnung hinterschnittfrei offen verbunden bleibt und ein untenliegender Öffnungsabschnitt mit der Mündungsöffnung des Steigrohres offen verbunden bleibt, wobei die Öffnungsabschnitte gegeneinander vollständig versetzt liegen, und daß danach die Schmelze im Steigrohr bis unter die Mündungsδffnung des Steigrohrs abgesenkt wird, wobei sich der untere Öffnungsabschnitt des Durchtrittskanals von Schmelze entleert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelze im Steigrohr nach dem Verschieben der Öffnungsabschnitte des Durchtrittskanals des Schieberverschlusses gegeneinander nur geringfügig unter die Mündungsöffnung des Steigrohres abgesenkt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steigrohr beim Absenken der Schmelze nach dem Verschieben der Öffnungsabschnitte des Durchtrittskanals gegeneinander an der Mündungsδffnung mit Schutzgas beaufschlagt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Absenken der Schmelze im Steigrohr die Gießform mit dem Schieberverschluß, dessen unterer Öffnungsabschnitt des Durchtrittskanals von Schmelze entleert ist, von der Mündungsöffnung des Steigrohres abgehoben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gießform so auf das Steigrohr aufgesetzt wird, daß sich ein definierter Auflagedruck zwischen dem Schieberverschluß und dem die Mündungsöffnung bildenden Teil des Steigrohres einstellt.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich beim Aufsetzen der Gießform auf das Steigrohr dieses an dem die Mündungsöffnung bildenden Teil elastisch nachgiebig verhält .
7. Vorrichtung zum steigenden Gießen/Niederdruckgießen - ..insbesondere von Leichtmetalllegierungen - mit einem unter einem Gießtisch (51) liegenden Gießofen (81) mit einem Steigrohr (83) und einer Mündungsöffnung (99) des Steigrohres (83) und mit einer Gießform mit untenliegender Eingußöffnung (79) und einem an die Gießform angesetzten Schieberverschluß (11) für die Eingußöffnung (79), der einen Durchtrittskanal bildet, der zum Gießen einen im wesentlichen geraden Längsverlauf annimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schieberverschluß (11) zwei gegeneinander verschiebbare Platten (14, 16) umfaßt, die jeweils eine Durchtrittsöffnung (15, 17) aufweisen, wobei die Platten (14, 16) zum Gießen mit ihren Durchtrittsöffnungen (15, 17) in Überdeckung bringbar sind und die Platten (14, 16) zum Absperren so gegeneinander verschiebbar sind, daß die Durchtrittsöffnung (15) in der oberen Platte (14) mit der Eingußöffnung (79) hinterschnittfrei offen verbunden ist und die Durchtrittsöffnung (17) in der unteren Platte (16) mit der MündungsÖffnung (99) des Steigrohres (83) offen verbunden ist, während die Durchtrittsδffnungen (15, 17) vollständig gegeneinander versetzt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die obere Platte (14) verschiebbar und die untere Platte (16) feststehend ist, wobei die Eingußöffnung (79) der Gießform größer ist, als die Durchtrittsöffnung (15) in der oberen Platte (14), so daß sie die Durchtrittsöffnung (15) in der oberen Platte (14) in deren beiden Stellungen überdeckt .
9. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Platte (14) feststehend und die untere Platte
(16) verschiebbar ist und die Mündungöffnung ( 99) des Steigrohres (83) größer ist, als die Durchtrittsδffnung
(17) in der unteren Platte (16), so daß sie die Durchtrittsδffnung (17) in der unteren Platte (16) in deren beiden Stellungen überdeckt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das obere Ende des Steigrohrs (83) über ein dieses koaxial umgebendes Wellrohr (84) mit einer Austrittsöffnung (82) für das Steigrohr (83) im Gießofen (81) elastisch verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wellrohr (84) an beiden Enden Anschlußflansche (85, 86) trägt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steigrohr (83) am oberen Ende einen Anschlußflansch (96) trägt, auf dem eine keramische Anschlußplatte (98) gehalten ist, die unmittelbar die Mündungsδffnung (99) des Steigrohrs (83) bildet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsöffnung (99) ein Langloch ist und daß sich die MündungsÖffnung (99) innerhalb der Anschlußplatte (98) mit geringen Öffnungswinkeln ( 3, a4 ) nach unten erweitert.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Durchtrittsöffnung (17) in der unteren Platte (16) mit geringem Öffnungswinkel (α2) nach unten erweitert.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Durchtrittsöffnung (15) in der oberen Platte (14) mit geringem Öffnungswinkel (α nach oben erweitert.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
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