WO2002055235A1 - Verfahren zum bereitstellen einer teilerstarrten legierungssuspension und vorrichtungen - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Bereitstellen einer teilerstarrten Legierungs-Suspension, bei dem die Legierung zuerst in flüssiger Form vorliegt und anschließend abgekühlt wird, um einer Formungseinrichtung (6-8) zugeführt zu werden, wird wenigstens eine der folgenden Merkmalskombinationen durchgeführt: a) die Verweilzeit auf der Suspendierstrecke (9) wird derart gewählt, daß der gewünschte Phasenanteil wenigstens annähernd innerhalb der Zykluszeit der Formungsmaschine auf der Suspendierstrecke (9) erreicht wird; b) der flüssigen Legierung wird auf der Suspendierstrecke (9) mindestens 20% der Schmelzwärme, angegeben in Enthalpiewerten in kJ/Mol, entzogen; und/oder c) die flüssige Legierung zunächst unter Verteilung einer ersten Anzahl von Keimen in einem Schmelzevolumen fortlaufend einem zweiten Schritt als zusätzlichen Keimbildungsschritt in einer turbulenten Strömung unter Wärmeentzug zugeführt und die so gewonnene teilerstarrte Legierungs-Suspension in einem dritten Schritt zur Formungseinrichtung (6-8) gebracht. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist vorteilhaft einen Vorratsraum (9') für flüssige Legierung und eine nachgeschaltete, von einem Eingang zu einem Ausgang reichenden Suspendierstrecke (9) auf.

Description

  



   VERFAHREN ZUM BEREITSTELLEN EINER TEILERSTARRTEN LEGIERUNGS
SUSPENSION UND VORRICHTUNGEN [0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie auf die Vorrichtungen mit den Oberbegriffsmerkmalen des Anspruches 6.



  [0002] Ein Verfahren der genannten Art ist aus der EP-A-0 745 694 bekannt. Dabei wird eine offene Giesspfanne zum Ausgiessen der Schmelze über eine offene Rinne benutzt, wobei sich auf der Rinne erste Keime für die Bildung globulitischer Kristalle bilden sollen.



  Damit diese Keime sich vermehren und wachsen, wird am Ausgang der Rinne eine Anzahl isolierter Tiegel vorbeigeführt und in einzelnen Chargen befüllt, wobei die Zeit der Wanderung dieser Tiegel über einen Weg bzw. an einem Karussell zur Ausbildung der Globuliten benützt wird, bevor der letzte Tiegel dann zur Erleichterung des Ausgiessens beheizt und dann in eine Formungsmaschine, wie eine Druckgiessmaschine, entleert wird.



     [0003]    Dieses bekannte Verfahren ist relativ aufwendig und nachteilig. Zum einen deshalb, weil eine grosse Anzahl isolierter Tiegel vorgesehen und dann über einen Weg bewegt werden müssen. Dies ist schon für sich ein grosser konstruktiver Aufwand. Tritt aber an der Formungsmaschine eine Arbeitsunterbrechung auf, so ergibt sich in der grossen Anzahl von Tiegeln eine andere Temperatur als die gewünschte, damit ein anderer Feststoffanteil, und gegebenenfalls lässt sich das in den Tiegeln erstarrte Material gar nicht mehr entleeren. Dies führt dann zu einem entsprechenden Materialverlust.



  [0004] Aus der US-A-3,902,544 ist ein anderes Verfahren bekannt geworden, bei dem ein Ofenbehälter durch Induktionsspulen an seinem Umfang erhitzt und das flüssige Metall drei, an die Bodenwandung anschliessenden Austragrohren zugeführt wird, in welchen es bis zu einem thixotropen Zustand unter Bildung degenerierter Dendriten gerührt wird.



  Dies ist relativ aufwendig und im Endeffekt-wie sich gezeigt hat-wenig wirksam. Dazu gehört, dass das Rühren sowohl konstruktiv als auch energetisch aufwendig ist und Anlass zu   Betriebsstillständen    sein kann. Die Anordnung der Austragrohre im Bodenbereich führt auch deshalb zu erhöhter Dendritenbildung, weil die Bodenwandung des Ofengefässes bereits einer gewissen Abkühlung unterworfen ist und sich so eine   Art"Sumpf'aus    den dritischen Primärkristallen bildete, der unmittelbar dem jeweiligen Austragsrohr zugeführt wurde, wo das Dendritenwachstum dann durch die fortschreitende Abkühlung begünstigt wurde.



  [0005] Es ist auch aus den verschiedensten Dokumenten bekannt, bei   Stranggussanlagen    elektromagnetisch umzurühren. Dies erfolgte stets mit hohen Scherkräften, weil es darauf ankam, die sich am Rande bildenden Dendriten abzuscheren und zu"degenerieren", d. h. zu zerkleinern und abzurunden. Jeder, der einmal in seinem Kaffee umgerührt hat, weiss aber, dass sich beim Umrühren im Zentrum des Rührkreises eine tote Zone bildet, in der keine Vermischung erfolgt. Dies aber führt zu Temperatur-und Konzentrationsgradienten.



  [0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art effizienter auszubilden. Dies gelingt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.



     [0007]    Im Gegensatz zum zuletzt genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass diese bisherigen Verfahren hauptsächlich von der Aufgabe der Zerstörung sich bildender Dendriten ausgegangen sind, eine solche Zerstörung aber weitgehend unterbleiben könnte, wenn man eine   Dendritenbildung    von vornherein in hohem Masse   unterbände.    Daher können bewegbare Rührer oder Teile oder andere Rührvorrichtungen entfallen.



  [0008] Dazu muss man sich die"Mechanik"der Erstarrung von Metall vor Augen führen.



  Nach dem Buch von Prof.   Dr.-Ing.    K. Schwerdtfeger"Metallurgie des Stranggiessens", Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, 1992, S. 59, ergibt sich beim Abkühlen einer Schmelze
1. zunächst die Bildung von Zellen,
2. die sich in dendritische Zellen umwandeln
3. und dann zu deutlichen Dendriten werden, bevor es
4. überhaupt zu einer breiigen Erstarrung unter zusätzlicher Bildung von    Globuliten    kommt.



  [0009] Will man also ein globulitisches Gefüge, so käme man nach dieser Aussage an der Bildung von Dendriten gar nicht vorbei. Die spätere Erläuterung wird zeigen, wie dies doch gelingen kann. 



  [0010] Nun wurde analysiert, warum sich aus dem an sich flüssig vorliegenden Metall überhaupt so viele Dendriten bilden. Diese wachsen aus der kälteren Zone gegen die wärmere, wobei sich deutliche Konzentrationsverschiebungen ergeben. Im Kurzen waren die Überlegungen der ErFinder nun die folgenden : Der Verlauf der Konzentration vor einer solchen Erstarrungsfront lässt sich durch die Diffusionsgleichung bzw. das 2. Ficksche Gesetz bestimmen. Vor der Erstarrungsfront aber baut sich eine Grenzschicht auf, deren Dicke AN von verschiedenen Faktoren, darunter von der Vermischung abhängt und die ebenfalls einen Konzentrationsunterschied zur Schmelze aufweist.

   Dies führte bei den bekannten Verfahren dazu, dass man eine starke Vermischung, etwa durch elektromagnetisches Rühren, in Gang setzte, um einerseits diesen Seigerungsbereich zu stören, anderseits die bereits gebildeten Dendriten abzuscheren.



     [0011]    Auf der anderen Seite ergibt sich ein Bereich   sogenannter"Konstitutioneller    Unterkühlung"in einer Schmelze erst dann, wenn der Gradient der tatsächlichen Temperatur grösser oder gleich gross dem durch Konzentrationsunterschiede an der Erstarrungsfront induzierten Gradienten der (für eine bestimmte Legierung vorgegebenen) Liquidustemperatur ist. Was aber anzustreben ist, wenn ein halbfestes Material gewünscht wird, ist eine Erstarrungfront einer Dicke von praktisch Null. Die Frage stellt sich also, wie man dies erreicht ?   [0012]    Diese Fragestellung führte dann jeweils zu der im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Lösung, welche in der einen oder anderen Form, vorzugsweise jedoch in Kombination ausgeführt wird.

   Die genannten drei Charakterisierungen sind ja eigentlich nur drei verschiedene Gesichtspunkte ein und derselben Lösung, wie sich später an Hand der Zeichnungsbeschreibung noch ergeben wird. Im Falle des Merkmales a) geht es darum, dass die Verweilzeit so eingestellt wird, dass sie der Zykluszeit der nachgeschalteten Formungsmaschine entspricht. Die Formungsmaschine kann wahlweise eine Schmiedemaschine, ein Extruder, ein   Blechwalzwerk,    eine Thixo-Formmaschine (mit Extruder), eine Strangpressmaschine, bevorzugt aber eine Druckgiessmaschine oder eine mit (mehr oder minder langen) Zyklen arbeitende Stranggiessvorrichtung sein.

   In jedem Falle vermeidet man durch diese Einstellung der Verweilzeit so die Nachschaltung einer Vielzahl von Tiegeln, in denen der Vorgang des Kristallwachstums nach dem Stand der Technik ablaufen soll, mit all den Unannehmlichkeiten, welche oben geschildert wurden, indem man am Ende der Suspendierstrecke bereits die gewünschte Suspension erhält. Auch kann eine Thixo-Formmaschine gegebenenfalls durch die Erfindung einfacher gestaltet werden, weil der dabei im allgemeinen vorgesehene Extruder nicht mehr Dendriten zu zerstören braucht, sondern hauptsächlich dem Einbringen der Legierungs-Suspension in eine Form dient.



  [0013] Nach Merkmal b) wird das Mass der Kühlung angegeben, mit dem die gewünschte Suspension erreicht wird. Die Kühlung lässt sich durch Wahl des Kühlmittels oder-bei Verwendung eines strömenden Kühlmittels, z. B.   Öl,    durch dessen Strömungsmenge pro Zeiteinheit einstellen. Eine derart starke Kühlung hat man offensichtlich bisher nicht gewagt und sich daher lieber mit einer grossen Anzahl von einer   Kühlrinne    nachgeschalteten Tiegeln abgefunden. Die Erfindung hat aber gezeigt, dass dieses Vorurteil der Fachwelt unberechtigt war.



  [0014] Nach Merkmal c) werden die bisher vorgenommenen Verfahrensschritte mit Keimbildung und Keimvermehrung bzw. Wachstum um eine Station vorverlegt, nämlich die erste Keimbildung in das Vorratsgefäss, wobei dem die Erkenntnis zugrundelag, dass eben solche ersten Keime, d. i. Atomanordnungen wie im späteren Kristall, bereits in einem solchen Vorratsgefäss (das bevorzugt ein Ofen ist) vorliegt. Durch das Verteilen und Zuführen wird aber eine Strömung erzeugt, die es gestattet, solche an sich vorhandenen Keime in die gewünschte Richtung zu führen und auf die Suspendierstrecke zu bringen, auf der dann eine so grosse Anzahl von Kristallisationskeimen durch eine turbulente Strömung, die gegebenenfalls durch statisches Mischen erzeugt wird, gebildet werden, dass für ein Dendritenwachstum gar kein Platz bleibt.

   D. h. die Grundidee der Erfindung liegt in jedem Falle darin, von Anfang an erst gar keine Dendriten aufkommen zu lassen, die dann zerstört werden müssten.



     [00151    Gegenüber dem nächstkommenden Stand der Technik ergibt sich durch die oben erläuterten kennzeichnenden Merkmale der Vorteil, statt eines Chargenverfahrens mit einer Unzahl kleiner Chargen (Tiegel) ein praktisch kontinuierliches Verfahren ohne Tie  gelbewegungseinrichtungen    und ohne die Gefahr so hoher Materialverluste zu haben. Es ist aber auch gar keine Formstabilität der so gebildeten Legierungs-Suspension erforderlich, wie sie nach dem Stande der Technik angestrebt wurde. Es versteht sich auch, dass es bevorzugt ist, wenn mindestens zwei der oben erläuterten kennzeichnenden Merk  malsgruppen    in Kombination miteinander verwendet werden.

   Denn vorzugsweise sind die Merkmale der Ansprüche 26 und/oder 27 vorgesehen, durch welche eine der Zykluszeit angepasste Dosierung der Schmelze besonders leicht möglich ist. Das bedeutet in jedem Fall, dass die Legierungs-Suspension praktisch gleichzeitig mit dem Zuführen zur For mungseinrichtung (welcher Art sie auch immer sei, wie Schmiedemaschine, Druckgiessmaschine usw.) nach Bedarf hergestellt wird.



     [00161    An sich genügt die sich an der Suspendierstrecke durch Viskositätseffekte einstellende Turbulenz der Strömung, doch können auch die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen werden. Durch das statische Mischen werden auf einfache Art und Weise die an der Kühlfläche gebildeten Keime homogen in die Schmelze suspendiert. Mit diesem Suspendierungsschritt wird gleichzeitig die Ausbildung einer Diffusionszone an der Grenzschicht zwischen Keim und Schmelze unterbunden und damit die Voraussetzung für ein Dendritenwachstum vermieden. Es ergibt sich also keine Konstitutionelle Unterkühlung.



  Hier sei nochmals darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff"Keim"hier eine dem Kri  stallgitter    entsprechende vorgebildete Atomanordnung zu verstehen ist.



  [0017] Ein wesentlicher Nachteil des Standes der Technik lag auch in den grossen der Oxydation preisgegebenen Flächen der Legierungs-Suspension. Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind deshalb das Merkmal E) des Anspruches 3 und/oder die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen.



  [0018] Eine erfindungsgemässe Vorrichtung weist vorzugsweise die Merkmale des Anspruches 6 bzw. eines der zugehörigen Unteransprüche auf. Es ist allerdings bei der bevorzugt vorgesehen aktiven Kühlung mittels eines Kühlsystems ein mögliches Problem (das allerdings auch ohne die Herstellung einer teilerstarrten Legierungs-Suspension auftreten kann), dass dann das Metall zum"Anbacken"an den gekühlten Wandungen neigt.



  Zu dessen Vermeidung sind vorzugsweise die Merkmale des Anspruches 10 vorgesehen.



     [0019]    Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen : Fig. 1A eine erfindungsgemäss ausgebildete Vorrichtung zum Bereitstellen einer teiler starrten Legierungs-Suspension zur detaillierten Erläuterung des erfindungsge mässen Verfahrens ; Fig. 1 B eine Variante der in Fig.   1A    veranschaulichten Vorrichtung zusammen mit einer
Stranggiessvorrichtung als Formungsmaschine ;  Fig. 2 ein in erfindungsgemässer Weise nach einem zweiten Ausführungsbeispiel aus gebildetes Ausgiessrohr eines Schmeizofens vor einer Druckgiessmaschine mit zentral angegossener Druckgiessform ;

   Fig. 3 ein in erfindungsgemässer Weise nach einem dritten Ausführungsbeispiel aus gebildetes Ausgiessrohr eines Schmelzofens vor einem Teil einer Strangpressan lage ; die Fig. 4 und 5 weitere alternative Ausführungsformen ; Fig. 6 eine Variante zu Fig. 4 in einem Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 4, wozu Fig. 7 ein Schnitt nach der Linie   VII-VII    der Fig. 6 ist ; Fig. 8 ein aus einzelnen separat temperierbaren Abschnitten zusammengesetzte Vor richtung, zu der die Fig. 8A ein vergrösserter Ausschnitt eines Details A aus Fig. 8 ist ; und Fig. 9 ein Schnitt nach der Linie   fX-IX    der Fig. 8.



     [0020]    Fig. 1A stellt schematisch einen Teil der   Füllbüchse    6 einer Druckgiessmaschine 1 mit einem Giesskolben 7 dar. Die Füllbüchse 6 besitzt auch in üblicher Weise eine   Einfül-    öffnung 8, durch die hindurch zu vergiessendes Metall vor den Kolben 7 einfüllbar ist. Das Einfüllen einer Legierung erfolgt über einen   Überführungsbehälter    10 d, der hier an das Ausgiessrohr 9 eines Dosierofens 9'angeschlossen ist. Der Vorteil eines solchen Behälters 10d ist, dass mit seinem Volumen leicht dasjenige Volumen an Metall bestimmt werden kann, welches für einen Schuss in das Einfülloch 8 einzufüllen ist. So kann gegebenenfalls einer Druckgiesszelle (die eine oder mehrere Druckgiessmaschinen in unmittelbarer Nähe, z.

   B. sternförmig angeordnet, umfassen kann) ein einziger Schmelzofen 9'zugeordnet werden, der-wie sich nachstehend noch ergibt, vorteilhaft als Dosierofen 9' ausgebildet ist.



  [0021] Vorzugsweise besitzt der   Überführungsbehälter    10d eine Auspresseinrichtung, bevorzugt in Form eines Kolbens 28 (obwohl im Prinzip auch eine Extrusionsschnecke ver wendet werden könnte, doch ist ein Kolben 28 einfacher), so dass das darin gesammelte Metall zwangsweise und unter Druck in die Füllbüchse 6 gepresst werden kann. Da das Metall im teilerstarrten Zustand ist, bewirkt der so ausgeübte Druck gegebenenfalls einen Abfall seiner Viskosität, was das Einfüllen in die Füllbüchse erleichtert. Ausserdem kann das einzufüllende Volumen durch das Volumen des   Überführungsbehälters    10d leicht bestimmt werden.

   Ist eine Änderung des Volumens erwünscht, so kann der   Überfüh-    rungsbehälter   1 yod    vorteilhaft mittels einer lösbaren, hier nicht im einzelnen dargestellten Verbindungseinrichtung vom Ausgiessrohr 9c getrennt und durch einen Überführungsbehälter grösseren oder kleineren Volumens ersetzt werden.



  [0022] Der   Überführungsbehälter      10d    kann entweder einfach entsprechend isoliert sein, um einen isothermen Zustand des in ihm enthaltenen Metalls nach Erhalt eines gewünschten   teilerstarrten    Zustandes auf der Suspendierstrecke 9 zu sichern. Zweckmässig wird es jedoch mindestens mit einer Kühleinrichtung mit einem, beispielsweise unten angeordneten, Zulauf 12 und einem Auslauf 13 sowie Kühlrohren O aufweisen. Das Mundstück des   Überführungsbehälters      10d    kann mit einem in einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Richtung aus der gezeigten Offenstellung in eine Geschlossenstellung verschiebbaren bzw. um ein Scharnier H schwenkbaren Verschluss 10"versehen sein, wie das bei einem Tundish bekannt ist.

   Ein besonderer Zweck des   Überführungsbehälters      10d    ist auch die Anpassung der Verweilzeit an die Zykluszeit der nachgeschalteten Formungsmaschine 1.



  [0023] Nun kann es aber vorkommen, dass Betriebsstörungen auftreten, welche eine sofortige Entleerung des   Überführungsbehälters    10d verhindern. In diesem Falle bestünde die Gefahr, dass der   Überführungsbehälter      10d    am Ende nur mehr voll erstarrtes Metall beinhaltet. Um dies zu verhindern, ist es bevorzugt, wenn der   Oberführungsbehälter      10d    auch mit   Heizwicklungen    X versehen ist.

   Diesen Heizwicklungen X kann ein Thermosensor (oder ein, beispielsweise induktiver Sensor für den Aggregatzustand des Metalles in ihm, wie er in der Literatur bereits beschrieben worden ist) zugeordnet sein, um die   Heizwicklungen,    gegebenenfalls auch nur abschnittsweise, einzuschalten, wenn das zum gewünschten teilerstarrten Zustand gekühlte Metall in diesem Zustand zu bewahren. Ja, solche Heizwicklungen X können auch dazu gebraucht werden, das teilweise erstarrte Material durch Verflüssigung seiner Randzonen leichter aus dem   Überführungsbehälter    10d herauszubringen. 



   [0024] Der Dosierofen 9'weist eine zwangsweise fördernde Pumpe 17 auf. Mit dieser Pumpe werden beim erfindungsgemässen Verfahren mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllt : Zum einen wird Schmelze, wenigstens periodisch kontinuierlich in das eine Suspendierstrecke für die herabfliessende Schmelze bildende Ausgiessrohr 9 gefüllt. Hier sei erwähnt, dass es an sich auch möglich wäre, an Stelle des Ausgiessrohres 9 eine offene Rinne vorzusehen, doch bietet ein geschlossenes Rohr einen besseren Schutz gegen Oxydation und erlaubt es auch, eine Schutzgasatmosphäre darin aufzubauen. Da das Metall im Schmelzofen im flüssigen Zustand, also oberhalb der Liquidus-Temperatur, gehalten wird, bedarf es eines kühlenden Zwischenschrittes, wenn man die Füllbüchse 6 mit teilerstarrtem Metall beschicken will.

   Es versteht sich daher, dass es bevorzugt ist, wenn das Metall im Schmelzofen mit dem Ausgiessrohr 9 erst auf eine nicht höhere als   30 C,    vorzugsweise nicht höher als   20 C,    z. B. auf eine etwa   10 C,    über der Liquidustemperatur gelegene Temperatur gebracht wird, um so einerseits Energie zu sparen, anderseits den Vorgang der Abkühlung auf den   teilerstarrten    Zustand zu beschleunigen. Der Ofen 9'ist vorzugsweise mit einer durch eine Zwischenwand 22 bis auf eine Verbindungsöffnung 23 abgeteilten Dosierkammer 24 versehen, über die Verbindungsöffnung 23 mit einer davor gelegenen Kammer, beispielsweise mit höherer Temperatur, verbunden und ausgangsseitig unmittelbar an das Ausgiessrohr 9 angeschlossen ist.



     [0025]    Eine weitere Funktion der Pumpe 17 liegt darin, dass durch sie in der Schmelze des Ofens 9'eine Strömung erzeugt wird, die ungeschmolzene   Kristallisationskeime,    sei es Fremdkeime oder an den Ofenwandungen gebildete kleine Dendriten, in das Pumpenrohr 17"bringt. Dabei wirkt ein Propeller 17' (oder eine Schraube) als Verteiler (Mischer) und Zerteiler, so dass daraus weitere Keime gebildet werden. Hier sei auf Friedrich Ostermann,"Anwendungstechnologie Aluminium", Springer-Verlag, 1998, S. 306, verwiesen, wo der Vorteil von Rührvorgängen mit Kornverfeinerungswirkung beschrieben ist.



  Eine weitere Funktion der Pumpe 17 liegt darin, dass mit ihr eine Feindosierung (Legierungs-Suspension"auf Wunsch") dann durchführbar ist, wenn ihr wenigstens ein zur Förderung über die Zykluszeit der Druckgiessmaschine (1 in Fig. 1 B) mittels eines von Hand oder durch eine Programmsteuerung betätigbaren Schalters S ein-und abschaltbarer Antrieb, sei es als Getriebe oder als Motor M, zugeordnet ist. Bevorzugt oder alternativ ist der Schrauben-oder   Propellerpumpe    17 ein Antrieb M variierbarer Geschwindigkeit zugeordnet, zu welchem Zweck eine Motorsteuerstufe C vorgesehen sein kann.



     [0026]    Um zusätzliche Primärkeime zu erhalten, kann es zweckmässig sein, mindestens Teile der Pumpe 17 zu kühlen. Beispielsweise kann das Rohr 17"mit einem Kühlmantel versehen werden. Bevorzugt ist es allerdings, wenn bewegte Teile der Pumpe 17 mit einer solchen Kühleinrichtung versehen werden. Zu diesem Zweck ist die Welle 17a der Pumpe 17 als Hohlwelle ausgebildet, wie dies etwa bei Rührwerksmühlen für   Kühlzwecke    bekannt ist, so dass die Einzelheiten einer solchen Kühlanordnung nicht beschrieben werden müssen. Dementsprechend läuft Kühlmittel im Sinne eines Pfeiles P durch den zentralen   Hohlteil    der Welle 17a (ein in die Welle 17a eingesetztes, mitdrehendes und, z.

   B. nicht ganz bis zum unteren Ende des Hohlraumes der Welle   17a    reichendes, Rohr) ein, strömt an dessen unteren Ende in einen radial auswärts in einen Ringkanal und verlässt die Hohlwelle 17a durch einen stationären, bei Rührwerksmühlen an sich bekannten Dre  hauslass    17b mit einem Auslassstutzen 17c. Gewünschtenfalls kann aber auch der Propeller 17'bzw. die Pumpenschraube in an sich bekannter Weise gekühlt werden.



     [0027]    Die Drehung der Welle   17a    bringt es mit sich, dass etwaige sich daran bildende Primärdendriten in die Schmelze radial abgeschleudert werden und in der Schmelze so degenieren, wie es im oben genannten Stand der Technik beschrieben ist. Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber der   EP-A-0    745 694 liegt in der zeitlichen und örtlichen Vorverlegung des   Keimbildungsprozesses,    die das   Nachschalten    einer Vielzahl bewegter Tiegel für die Nachkühlung und das Keimwachstum und deren Bewegungsapparatur unnötig macht.

   In einem zweiten Schritt wird dann das so vorgebildete   Keimvolu-    men derart erhöht, dass auch unabhängig von den Effekten des statischen Mischens auch die geometrischen Randbedingungen kein Dendritenwachstum mehr zulassen.



  [0028] Daher fördert die Pumpe 17 die Schmelze in einen vom Pumpenrohr 17"abzweigenden Rohrstutzen 26, an den das Ausgiessrohr 9 anschliesst. Das Ausgiessrohr 9 ist innen glatt ausgebildet, weist aber, ähnlich dem   Überführungsbehälter    10d, Kühlschlangen O und   Heizwicklungen    X zum selben Zweck auf, wie er oben für den Behälter 1 Od beschrieben wurde. Die mit Vorkeimen versehene Schmelze wird also von der Pumpe 17, vorzugsweise in einer dünnen Schicht, über den Boden des Ausgiessrohres 9 gefördert.



  Die Kühleinrichtung O bewirkt dabei, dass die dem Boden zunächst liegende Schicht der Schmelze viskoser wird und langsamer zu fliessen beginnt, während eine heissere Schicht schneller darüber rinnt. Die heissere Schicht aber schmilzt die darunterliegende dünne Schicht wieder auf, so dass im Endeffekt eine Turbulenz der Strömung entsteht, die einen Mischeffekt ergibt. Dieser Mischeffekt seinerseits bewirkt eine Homogenisierung der sich so bildenden Legierungs-Suspension, d. h. Temperatur-und Konzentrationsunterschiede über das Volumen der Legierung quer zur Strömungsrichtung werden vermieden und damit die Tendenz zur Dendritenbildung. Vielmehr bilden sich weitere Keime, lassen ei nem Dendritenwachstum gar keinen Raum mehr und vergrössern sich daher in globulitischer Form, was natürlich erwünscht ist.

   Am Ausgang der vom Ausgiessrohr 9 gebildeten Suspendierstrecke ist daher bereits die gewünschte Legierungs-Suspension im wesentlichen fertig vorhanden und bedarf daher keiner weiteren Tiegel mehr.



  [0029] Falls nun stets ein und dieselbe Legierung und immer mit im wesentlichen demselben Feststoffanteil verarbeitet werden soll, ist die bisher beschriebene Ausbildung der Anordnung nach Fig.   1A    ausreichend. Falls aber Änderungen der Legierung bzw. des Feststoffanteiles ermöglicht werden sollen, so ist dabei zu bedenken, dass bei gleichbleibender Neigung   a    der Suspendierstrecke 9 zu einer horizontalen, strich-punktiert gezeigten Ebene, die Viskosität der jeweiligen Legierung unterschiedlich sein wird, was dann die Kühlzeit im Ausgiessrohr beeinflussen würde. Um eine unabhängig wählbare Verweilzeit der Schmelze in der Suspendierstrecke 9 zu erhalten und so den Anteil der aus der Schmelze extrahierten Schmelzwärme zu steuern, ist dessen Neigungswinkel   a    vorzugsweise einstellbar.

   Damit kann die Verweilzeit so gesteuert werden, dass sie einerseits an die Zykluszeit der nachgeschalteten Formungsmaschine, etwa der an Hand der Teile 6-8 in Fig. 1A angedeuteten Druckgiessmaschine, angepasst wird, anderseits die Extraktion der Schmelzwärme gegebenenfalls auf diese Weise eingestellt werden kann, wogegen eine weitere Methode zur Einstellung dieser Extraktion in der Wahl des durch die Rohre O fliessenden Kühlmittels und dessen Durchsatz pro Zeiteinheit liegt. So kann der über die Suspendierstrecke 9 laufenden Schmelze die Schmelzwärme mit einem Anteil von 20% bis 60%, vorzugsweise 30% bis 50%, derart entzogen werden, dass am unteren Ende der Suspendierstrecke die gewünschte Legierungs-Suspension fertig vorliegt.

   Es versteht sich, dass der Neigungswinkel   a    von   90 ,    d. h. also von der Vertikalen, abweichen wird und kleiner als 90  sein wird.



     [0030]    Zum Zwecke des Einstellens des Neigungswinkels a mag eine Verstellvorrichtung in Form eines um eine ortsfeste Achse 53 oder Welle drehbaren Exzenters 54 in einem mit dem Ausgiessrohr 9 verbundenen Rahmen 55 vorgesehen sein, womit das Rohr 9 mehr oder weniger geneigt werden kann. Am anderen Ende ist das Rohr um eine, vorzugsweise nahe einer Wand des Ofens 9'bzw. nahe dem Rohrstutzen 26 gelegene, Achse 56 schwenkbar.

   Es versteht sich, dass die gezeigte Ausbildung nur ein Beispiel darstellt, und dass es sogar bevorzugt sein kann, ein fluidisches Verstellsystem, ein Zahnstangensystem oder ein Hebelgetriebe zu verwenden, um grössere Verstellhübe zu erzielen, beispielsweise die Suspendierstrecke 9 über die strich-punktiert gezeigte Horizonta lebene hinaus anzuheben und so ein Zurückfliessen der Legierung in den Ofen 9'zu erreichen, wenn Störungen an der Formungsmaschine auftreten sollten.



  [0031] Um eine Schiefstellung des   Überführungsbehälters    10d möglichst zu vermeiden, steht der Ofen 9'vorzugsweise auf einem, lediglich schematisch angedeuteten, Hubgestell, das in herkömmlicher Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise als hydraulisch oder mechanisch heb-und senkbares Gestell. Vorzugsweise ist die Verstellung der Verstelleinrichtung 53-55 bzw. die Drehung der Welle 53 mit der Bewegung des Hubgestelles 57 synchronisiert. Theoretisch wäre es natürlich auch möglich, den Ofen 9'auf einem so hohen Niveau vorzusehen, dass der Behälter   10d    in jedem Falle über der (entsprechend gross bemessenen) Einfüllöffnung 8 liegt, auch wenn die Neigung des Rohres 9 unterschiedlich ist.



     [0032]    Es wurde oben die Kühleinrichtung O erwähnt. Eine Kühlung kann jedoch zusätzlich oder alternativ auch so erfolgen, dass in das Ausgiessrohr 9 über einen Zulauf 58 Schutzgas, z. B. Stickstoff, zugeführt und am Ende über einen Auslauf 59 abgeführt wird.



  In einem solchen Falle erübrigt sich ein Aufwärmen des Gases, und es kann dieses bei Raumtemperatur, also etwa   20 C    oder auch flüssig, zugeführt werden. Dies ist besonders bei der Verarbeitung von Magnesium von Vorteil, bei dem wohl auch das Innere des Ofens 9'von einer solchen Inertatmosphäre erfüllt sein wird. Natürlich ist eine solche Massnahme auch für Aluminium oder jedes andere Metall von Vorteil, weil dadurch eine Oxydation stark reduziert bzw. praktisch verhindert wird.



     [0033]    Nach Fig.   1B    kommt das zu vergiessende Metall vom Dosierofen 9' (Fig.   1A),    von dem in Fig. 1 B nur das Ausgiessrohr 9 gezeigt ist. Der Schritt des Befüllens einer Formungsmaschine 1 a wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1 B mit einem vom Ausgiessrohr gesonderten   Überführungsbehälter    10 durchgeführt. Der Vorteil eines gesonderten Überführungsbehälters 10 liegt unter anderem darin, dass es gar nicht erforderlich ist, jeder Formungsmaschine einen eigenen Schmelzofen mit Ausgiessrohr 9 zuzuordnen, vielmehr ein einziger Schmelzofen an einem zentralen Ort aufgestellt und von dort aus die einzelnen Formungsmaschinen über solche Behälter 10 beliefert werden können.



     [00341    Als Formungsmaschine ist unterhalb des   Überführungsbehälters    10, nach einem   Sammelbehälter oder Tundish 10e,    bevorzugt eine Stranggiesseinrichtung 1a an sich bekannter Bauart nachgeschaltet. Es handelt sich dabei um eine ähnliche Stranggiesseinrichtung, wie sie etwa aus der DE-A-1 783 060 bekannt geworden ist, nur mit dem Unter schied, dass bei dieser Stranggiessmaschine eine elektromagnetische Rühreinrichtung vorgesehen werden musste, um Dendriten zu zerstören. Diese Einrichtung kann nun durch die Erfindung erspart werden, so dass die Stranggiessvorrichtung 1a einfacher und kostengünstiger aufgebaut sein kann. Es sei erwähnt, dass eine solche Stranggiessmaschine 1 a entweder zyklisch-zur Erzeugung mehr oder weniger langer Bolzen-oder kontinuierlich betrieben werden kann.

   Es soll erwähnt werden, dass die Kombination einer Stranggiessvorrichtung 1a mit einem eine Pumpe 17 aufweisenden Dosierofen 9', wie sie unten an Hand der Fig. 4 im einzelnen beschrieben werden, deshalb von besonderem Vorteil ist, weil eine Stranggiessanlage und die von ihr erzeugte Qualität nicht zuletzt auch von einem möglichst gleichmässigen statischen Flüssigkeitsdruck abhängig sind. Es ist beispielsweise aus der US-A-4,358,416 oder der   EP-A-0    095 596 bekannt, eine Regeleinrichtung für das Niveau im Tundish vorzusehen. Kombiniert man aber die Dosierpumpe 17 mit der Stranggiesseinrichtung, so erhält man automatisch einen konstanten statischen Flüssigkeitsdruck, kann unter Umständen sogar auf den Tundish   10e    verzichten und die Dosierpumpe 17 unmittelbar die Stranggiessvorrichtung 1a beliefern lassen.



  [0035] Um den oben beschriebenen Mischeffekt zu intensivieren, besitzt nun der Behälter 10 eine statische Mischeinrichtung, vorzugsweise in Form von ineinandergreifenden, das Metall jedenfalls von einer zur anderen Seite wendenden und damit mischenden Wandungsvorsprüngen 11. Diese Wandungsvorsprünge mischen also das Metall während seines Einfüllens und Ausfliessens. Im Gegensatz zum bekannten Chargenverfahren, bei dem einzelne Chargen in eine grosse Anzahl von, z. B. über ein Karussell, bewegten Tiegeln gefüllt werden, wird hier also ein   Durchflussverfahren    angewendet bzw. im Durchfluss das teilerstarrte Metall gewonnen, wobei der Verschluss10"stets geöffnet oder überhaupt weggelassen ist.

   Gleichzeitig kann der Behälter 10, ähnlich wie der an Hand der Fig.   1A    beschriebene Behälter 10d, entweder einfach entsprechend isoliert sein, um die eingefüllte Legierungs-Suspension isotherm zu halten. Zweckmässig wird es jedoch wie der Behälter   10d    mindestens eine Kühleinrichtung mit einem, beispielsweise unten angeordneten, Zulauf 12 und einem Auslauf 13 sowie Kühlrohren O im Inneren der Vorsprünge 11 aufweisen. Damit wird die Umwandlung vom (noch) flüssigen Zustand, wie er beim Ausflie ssen aus dem Rohr 9 herrscht, in einen abgekühlten Zustand gesichert, wobei das Mundstück 10'des Behälters 10 wiederum mit einem verschiebbaren Verschluss 10"versehen sein kann, im vorliegenden Fall aber, wie oben erwähnt, nicht sein wird.

   Es versteht sich, dass bei Verwendung eines solchen transportablen   Überführungsbehälters    10 die Kühlleitung des Ausgiessrohres allenfalls herabzusetzen ist, beispielsweise auf die Kühleinrichtung O verzichtet und nur mit Schutzgas gekühlt wird. Aus demselben Grund, wie oben an Hand des Behälters   10d    beschrieben, ist auch vorzugsweise eine wahlweise einschaltbare Heizeinrichtung X vorgesehen, die auch zum Aufschmelzen erstarrten Materials verwendet werden kann, so dass keine gesonderte Schockheizung 16a erforderlich ist.



  [0036] An Hand der Fig. 8 wird später erläutert, wie eine zonenweise Überwachung der Temperatur mit entsprechender Regelung realisiert werden kann. Es mag aber bei der in Fig. 1 B gezeigten Ausführungsform zweckmässig sein, wenn der Behälter 10 (oder auch der Behälter   10d),    etwa entlang seiner Längsachse 14, geteilt und auseinandemehmbar ist, um diesen nötigenfalls reinigen zu können. In einem solchen Falle wird es zweckmässig sein, wenn jeder Hälfte eine eigene Zu-und Abfuhr für das jeweilige Temperiermittel (Kühl-oder Heizmittel) zugeordnet wird, wie es im Falle der vier Anschlüsse 15 (je ein Paar für jede Gefässhälfte) für die elektrischen Anschlüsse der   Heizwicklungen    X gezeigt ist.



     [0037]    Fig. 2 zeigt schematisch die Druckgiessmaschine 1 mit mehreren Formteilen 2, einer ortsfesten Aufspannplatte 3 für einen stationären Formteil 4, sowie ein stationäres Schild 5. Zwischen der Platte 3 und dem Schild 5 ist die Füllbüchse 6 eingespannt, in der der   Giesskolben    7 der Länge nach verschiebbar ist. Die Füllbüches 6 kann mit einer Heizeinrichtung 16 versehen sein. Es versteht sich, dass statt der Druckgiessmaschine 1 auch jede andere Formungsmaschine, beispielsweise ein Extruder für sich oder als Thixo Formmaschine verwendet werden kann, beispielsweise entsprechend der WO 97/21509.



  Während der Extruder aber dort unter anderem die Funktion besitzt, allfällige Dendriten durch seine Scherkräfte zu zerstören (und damit auch einen entsprechenden Energiebedarf aufweist), ist dies bei der vorliegenden Erfindung nicht der Fall, weil sich hier ja gar keine Dendriten bilden.



     [0038]    Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Mischvorsprünge 11 a eines Schwerkraftmischers bzw. statischen Mischers in das Ausgiessrohr 9a des Schmelzofens 9'integriert, welch letzterer nur teilweise gezeigt ist. Hier sei angemerkt, dass es zwar bevorzugt ist, das Mischen unter Schwerkraft durchzuführen, dass es aber ebenso denkbar wäre, die Mischvorsprünge, z. B. 11   a,    in einem aufsteigenden   Kühlrohr    unterzubringen, durch welches das Metall beispielsweise mittels Gasdruck gefördert wird. Der Schmelzofen 9'kann gegebenenfalls verfahrbar sein, um zu jeder zu beliefernden Formungsmaschine zu gelangen, braucht dieser also nicht stationär zugeordnet zu sein.

   Die Bezugsziffern sind hier, wie in den folgenden Ausführungsbeispielen gleich wie in Fig. 1 B, aber gegebenenfalls mit einem Zusatz versehen. 



  [0039] Wenn also flüssiges Metall, vorzugsweise knapp über der Liquidustemperatur, aus dem Ofen 9'mit Hilfe einer Dosierpumpe 17 in das Ausgiessrohr 9a gefördert wird, rinnt es über die von den Vorsprüngen 11 a gebildete Treppe abwärts, wobei das Ausgiessrohr 9a entweder so lang bemessen ist, dass sich eine natürliche, nicht erzwungene, Abkühlung ergibt, oder es sind-wie dargestellt-wieder Kühlrohre O in den Vorsprüngen   11 a    vorgesehen, was bevorzugt ist. Durch das immer wieder erfolgende, kaskadenartige Ergiessen auf die jeweils darunter befindliche Treppe   11 a    ergibt sich der gewünschte Mischeffekt.



     [0040]    Sollte das Ausgiessrohr so dünn bemessen sein, dass das fliessende Metall seinen ganzen Innendurchmesser erfüllt, können solche Mischvorsprünge   11a    auch an der oberen bzw. an Seitenwandungen des Ausgiessrohres vorgesehen sein, wobei die Form der Vorsprünge gleich oder verschieden sein mag, wobei allenfalls unterschiedliche Formen, etwa der später noch gezeigten Art, gemischt vorliegen können. Beispielsweise wäre es denkbar, am oberen Beginn des Ausgiessrohres 9a zur Erzielung eines statischen Mischeffektes eine mit Öffnungen versehene Scheibe quer über den Durchmesser des Rohres vorzusehen, so dass der Strom flüssigen Metalles in mehrere sich hinter der Scheibe wieder vereinigende und somit mischende Teilströme geteilt wird.

   Eine solche Scheibe stellt allerdings einen gewissen Strömungswiderstand dar, weshalb ihre Anordnung auf den oberen Bereich des Ausgiessrohres 9a beschränkt bleiben sollte.



  [0041] Wie beim Gefäss 10 in Fig. 1 B mag es auch hier vorteilhaft sein,   Heizwicklungen    X einzubauen, um ein"Anbacken"von Metall an den Wandungen des Ausgiessrohres 9a zu verhindern, falls sich etwa durch Betriebsstörung eine längere Verweildauer des Metalls im Ausgiessrohr ergeben sollte. Die Verwendung nicht-benetzender Werkstoffe für den statischen Mischer bzw. das Ausgiessrohr 9,9a des Ofens ist deshalb von besonderem Vorteil. Als Beispiel seien etwa keramisch beschichtetes Metall oder ganze keramische Bauteile genannt. Wobei eine solche Metallplatte 19 hier strichliert bei 19 angedeutet ist.



  Die Mischvorsprünge   11a    können dann auf der aus dem Rohr 9a zu Reparatur-oder Reinigungszwecken herausziehbaren, in Fig. 2 Platte 19 angeordnet sein. Zusätzliche starke Heizwicklungen X'mögen für eine schockartige Erwärmung dann von Vorteil sein, wenn die Suspension beispielsweise auf Grund einer Störung voll erstarrt ist und erneut zum Fliessen gebracht werden soll.



  [0042] Ferner mag es vorteilhaft sein, eine Hochfrequenz-, bevorzugt eine Ultraschallfre  quenzeinrichtung    16a an der Suspendierstrecke 9a anzubringen, um ein Eindringen von  Schmelze in die Poren des die Vorsprünge   11a    bildenden Keramikmaterials zu verhindern. Es hat sich besonders bei aufgeprägten Ultraschallschwingungen erwiesen, dass diese das Metall aus den Poren austreiben und damit die Lebensdauer der Keramikteile verlängern.



  [0043] Das untere Ende des Ausgiessrohres 9a kann gegebenenfalls auch mit einem ähnlichen Verschluss versehen werden, wie er in Fig. 1A oder B für den   Überführungsbehälter    bei 10"angedeutet ist. Dazu kann ein Schiebergehäuse 18 vorgesehen werden. Damit kann das   Herabfliessen    von Legierungs-Suspension bei Störungen der Formungsmaschine (und damit einer Änderung der Zykluszeit) vermieden werden. Gegebenenfalls ist aber das Ausgiessrohr 9 um die Achse 56 (Fig. 1A) derart verschwenkbar, dass es in einem solchen Falle über die in Fig. 1A strich-punktiert gezeigte Horizontalebene aufwärts verschwenkt wird und so die Legierungs-Suspension wieder in den Ofen 9' (oder ein anderes Vorratsgefäss) zurückfliesst.

   Natürlich wäre es ebenfalls denkbar, das Ausgiessrohr 9a, wie im Falle des Gefässes 10 der Fig.   1B,    aus zwei   auseinandernehmbaren Hälften    zusammenzusetzen, etwa entlang seiner Längsachse L, um es so leichter warten zu können.



     [0044]    Wenn oben von der Anordnung einer Ultraschall-Einrichtung die Rede war, so sei hier erwähnt, dass die Anwendung von Ultraschall, beispielsweise in einem Gefäss 10, nach den   Feststellungen    der Erfinder auch einen günstigen Effekt auf das Metallgefüge hat : Es wird feiner, die Kristalle werden runder. Dabei kann ein solcher Ultraschalleffekt auch etwa auf die Formmaschine, wie eine Druckgiessmaschine angewendet werden, weil es dort eine Art"Rüttler-Effekt"-nach der Art der Verdichtungswirkung von Betonrüttlernausübt.

   Da sich eine solche Ultraschallschwingung im allgemeinen nach allen Seiten ausbreitet, mag es genug sein, eine einzige Ultraschalleinrichtung an einem Ort so anzubringen und mit einer derartigen Energie zu betreiben, dass sich ein günstiger Effekt sowohl auf die Keramikauskleidung der Suspendierstrecke als auch auf die Formmaschine ergibt.



  Beispielsweise könnte die Ultraschalleinrichtung an einer-zweckmässig ebenfalls mit Keramik ausgekleideten Giessbüchse einer Druckgiessmaschine angeordnet sein, wobei sich der Schall sowohl bis zur davor gelegenen Suspendierstrecke als auch zum Gefäss 10, in der einen Richtung, als auch bis in die Kavität der Giessform auswirkt. Dies bedeutet jedoch eine ziemlich hohe benötigte Energie, weshalb es bevorzugt sein wird, mehrere solcher Ultraschalleinrichtungen vorzusehen. Obwohl eine Ultraschalleinrichtung bevorzugt ist, ist es denkbar, auch andere hochfrequente Schwingungserreger zu verwenden, wie etwa ein elektromagnetisches Wechselfeld, das zwar auch mit niedrigeren Frequenzen wirksam sein mag, vorzugsweise aber hochfrequent betrieben wird.

   Es versteht sich, dass diese Anwendung von Schwingungsenergie auch für sich, und unabhängig von den ande ren Merkmalen eine selbständige Erfindung darstellt.



   [0045] Fig. 3 zeigt eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, aber eines modifizierten Ausführungsbeispieles. Als Formungsmaschine kann in diesem Falle eine Extrusionspresse mit einem   Extrusionskolben    7b vorgesehen sein, es kann sich aber auch um eine Füllbüchse 6a, ähnlich der Füllbüchse 6 der Fig. 1A für eine Druckgiessmaschine handeln. Die Ausbildung dieser Füllbüchse 6a entspricht nun einer solchen nach der deutschen Offenegungsschrift 100 47 735, deren Inhalt hier durch Bezugnahme als geoffenbart gelten soll.



  Es ist nämlich sinnvoll, die   Füllbüchse    6a, z. B. mittels Heizwicklungen 16 zu heizen, um keine Veränderung der Legierungs-Suspension zu erhalten. Dazu kann es vorteilhaft sein, den Vorderteil der Füllbüchse 6a gewissermassen als"Überführungsbehälter"aus zubilden und diesen mit einem, z. B. ebenfalls beheizten,   Schiebeverschluss    10"zu versehen.



     [0046]    Wie in Fig. 2 ist auch im Falle der Fig. 3 das Ausgiessrohr 9b selbst mit einem statischen Schwerkraftmischer entlang einer schlangenartig gewundenen Mittellinie L'zwischen einander-ähnlich wie beim Mischer nach Fig.   1 B-überlappenden    Vorsprüngen 11 b versehen, die eine besonders gute Durchmischung und Homogenisierung erlauben.



  Obwohl der statische Mischer, im Prinzip auch von der bei Schüttgütern verwendeten Art mit mit Öffnungen versehenen Einbauten ausgebildet sein kann, so dass ein Teil des Stromes durch die Öffnungen nach aussen oder nach innen fliesst, während ein anderer Teilstrom daran vorbei geht, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung einander überappende Vorsprünge aus mehreren Gründen besonders bevorzugt. Einerseits neigen mit Öffnungen versehene Einbauten, etwa wie die oben erwähnte quer eingesetzte Scheibe dazu, sich eher zu verstopfen, sobald nämlich die Temperatur des Metalls entsprechend gesunken und das Metall viskoser geworden ist.

   Anderseits bedeutet eine Überlappung, dass ein Teil des Metalles die Wand entlang fliesst, ein anderer Teil aber auf den nächsten überlappenden Vorsprung   11 b    tropft und von dort nach unten abgegeben wird, wo er sich mit dem der Wand entlang, und somit über eine unterschiedliche Strecke geströmten Metall unter Mischen vereinigt.



  [0047] Es ist oben bereits erwähnt worden, dass es vorteilhaft sein kann, sowohl Kühl-als auch Heizeinrichtungen vorzusehen. Da das Metall aus dem Ofen 9'mit höherer Temperatur austritt, mag es sein, dass ein Nachheizen im Falle eines Stillstandes bzw. einer Unterbrechung des Betriebes im oberen Teil des   Schwerkraftmischers    weniger nötig ist. 



  Diesen Fall zeigt die Fig. 3, bei der im oberen Teil des Ausgiessrohres 9b nur   Kühischian-    gen O vorgesehen sind, jedoch zonenweise um so mehr elektrische Heizeinheiten X angebracht sind, je mehr sich der Mischerraum 21 entlang der Linie L'dem Mundstück   10'b    bzw. dem Schiebergehäuse 18 des Ausgiessrohres nähert. Die an Hand der Fig. 2 erläuterte Schockheizung   16a    für Notfälle kann ebenfalls vorgesehen werden.



  [0048] Die Kühleinrichtung bzw.   Wärmeleitrohre    könnten zwar an sich verschiedenartig ausgebildet sein, beispielsweise auch mit verdampfbarem Kühlmittel arbeiten, doch besteht bei so starker Kühlung die Gefahr einer örtlichen Unterkühlung, die dann zu der in der Literatur beschriebenen"Konstitutionellen Unterkühlung"und zu einer Dendritenbildung führen kann. Deshalb ist die Kühlung mittels eines fliessenden Kühlmediums bevorzugt, wobei zwar in der an Hand der Fig. 1 B gezeigten Art im Gegenstrom zum Fluss des Metalles gekühlt werden kann, eine Umkehrung der in Fig. 1 B gezeigten Anordnung mit dem   Kühlzulauf    12 oben und dem Auslauf 13 unten, d. h. im Gleichstrom, bevorzugt ist, weil so der obere Bereich, wo das flüssige Metall eintritt, stärker gekühlt wird, als der untere Bereich.

   Dies führt zwar dennoch insgesamt zu einem annähernd linearen Absenken der Metalltemperatur über die Länge des Weges, z. B. entlang der Linie L', doch in der Praxis eher doch zu einer mehr oder weniger leichten Degression der Kühlleistung.



  [0049] Es wurde oben erwähnt, dass das aus dem Mundstück 10' (bzw.   10'a    oder   10'b)    austretende Metall gegebenenfalls auch   halbflüssig    sein, d. h. einen Festanteil unter 50% aufweisen kann. Dies erleichtert natürlich das Abfliessen des gekühlten Metalles, obwohl in gewissen Fällen gerade für Formungsmaschinen, wie 1 oder   1a, Metall    mit einem Feststoffanteil von    > 50    Gew-% bevorzugt ist. In diesem Falle ist es aber unter Umständen schwieriger, es in die Formungsmaschine zu bringen. Fig. 4 zeigt hier einen Ausweg.



     [0050]    Fig. 4 veranschaulicht wieder den Ofen 9'mit der durch die Zwischenwand 22 bis auf eine Verbindungsöffnung 23 abgeteilten Dosierkammer 24, die unmittelbar mit dem Ausgiessrohr 9c verbunden ist. Dazu taucht das Rohr 17"der Pumpe 17 unter ein, z. B. durch einen Sensor 25 bestimmtes, Flüssigkeitsniveau des Schmelzofens 9'ein und fördert die Schmelze über den in das Ausgiessrohr 9c ragenden Rohrstutzen 26 in dasselbe hinein. An Stelle eines die Pumpe 17 regelnden Sensors 25 kann auch eine   Überlaufkan-    te vorgesehen sein, welche das Flüssigkeitsniveau ohne Regelaufwand bestimmt. Beispielsweise kann die innere, untere Kante des Stutzens 26 als Überlaufkante dienen.. 



  [0051] Innerhalb des Ausgiessrohres 9c ist hier der statische Mischer als ortsfeste Schneckenwendel 11 c ausgebildet, die gegebenenfalls zur Verbesserung der Mischwirkung mit einzelnen Zapfen 27 über ihren Umfang bzw. ihre Länge versehen sein kann.



  Das untere Ende des Ausgiessrohres 9c mündet aber nun in einen die Legierungs-Suspension sammelnden   Überführungsbehälter      10c,    der in der angedeuteten Weise an das Einfülloch 8 andockbar oder auch fest angedockt ist. Der   Überführungsbehälter      1 Oc    ist vorteilhaft wieder mit einer Auspresseinrichtung bzw. dem Kolben 28 versehen. Wie ersichtlich und angedeutet, ist es wiederum von Vorteil, den Behälter   10c    mit Heizeinrichtungen X, gegebenenfalls auch mit einer Kühleinrichtung O zu versehen.



     [0052]    Die Ausführungsform nach Fig. 5 ist der der Fig. 4 insofern ähnlich, als auch hier eine statische Schneckenwendel 11 c eingebaut ist. Die Ausführung veranschaulicht lediglich, dass es denkbar wäre, das Ausgiessrohr 9d drehbar in Lagern 29 auf einer Unterlage 29'zu halten und beispielsweise über einen aussen angebrachten Zahnkranz 30 und ein Motorritzel 30 eines Motors M1 anzutreiben. Die Drehrichtung kann, je nach den gewählten Dimensionen, insbesondere der Länge des Ausgiessrohres 9d, entweder in Förderrichtung des unter Schwerkraft   herabfliessenden    Metalles oder, vorteilhaft, in Gegenrichtung erfolgen. Im Falle der Gegenrichtung zu der durch die Wendel   11c    bestimmten Förderrichtung bleibt das Metall länger im Bereich der Temperiereinrichtungen X bzw.

   O des Ausgiessrohres 9d, d. h. dieses Rohr 9d kann dann gegebenenfalls kürzer bemessen werden. Zusätzlich ergibt sich durch die Schwerkraftförderung in Abwärtsrichtung des Ausgiessrohres 9d und die gleichzeitige Drehung dieses Rohres im Gegensinne eine bessere Durchmischung. Dennoch ist diese Ausführungform wegen des zusätzlich vorzusehenden Antriebes nicht in allen Fällen bevorzugt.



  [0053] Fig. 6 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform in einer Schnittansicht von oben, etwa im Sinne der Linie VI-VI der Fig. 4. Darin enthält ein an das isotherme Sam  melgefäss      10c    angeschlossenes Ausgiessrohr 9e als Suspendierstrecke eine Reihe von Kühlrippen 31, die allenfalls, aber nicht unbedingt, zum Erzielen einer Mischwirkung mit Umlenkungen, wie bei 32, und/oder mit Unterbrechungen 33 bzw. Umlenkverdickungen 34 versehen sein können.

   Auch könnte in der Rinne zwischen zwei solchen Rippen 31 im Bereich einer Unterbrechung ein Umlenkzapfen, etwa ähnlich den Zapfen 27 der Fig. 4 oder in der Art der später beschriebenen Fig. 9, vorgesehen sein, so dass jedenfalls die durch die Kühlrippen geteilten   Metallströme      ineinanderfliessen,    oder aufgestaut werden und sich mit nachkommendem Metall vermengen. 



  [0054] Fig. 7 zeigt einen Schnitt etwa im Sinne der Linie VII-VII der Fig. 6, bei dem gegeneinander versetzte Rippen 31 und   31 a    vorgesehen sind. Deutlich sind auch die Rippen   31 a    mit Kühlkanälen 0 versehen. Hier sei erwähnt, dass zueinander parallele Rippen (wie sie in dem Schnitt der Fig. 7 ersichtlich werden), die also für sich keinen statischen Mischeffekt ergeben (ausser durch die an Hand der Fig. 1A beschriebenen Turbulenz der Schichten) zu einer Verbesserung der Kühlleistung beizutragen vermögen, weshalb derartige Einbauten 31,31 a zur Vergrösserung der Kühlflächen vorteilhaft sind. Es ist daher denkbar, dass man unterschiedliche Kühlanforderungen bei unterschiedlichen Legierungen und/oder Feststoffanteilen durch den Ersatz durch unterschiedliche Grösse der Kühlfläche berücksichtigt.

   Dazu ist wiederum die oben an Hand der auswechselbaren Platte 19 beschriebene Ausbildung von Vorteil. Gewünschtenfalls könnte aber statt einer auswechselbaren Platte 19 ein auswechselbares Innenrohr vorgesehen werden.



  [0055] An Hand der Fig. 8,8A und 9 soll eine besondere Ausführungsform gezeigt werden, bei der zunächst ersichtlich ist, dass das Ausgiessrohr 9f von oben nach unten immer steiler, d. h. unter einem steileren Winkel zur Horizontalen verläuft. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass das Metall mit zunehmender Abkühlung immer viskoser wird und daher gegebenenfalls langsamer fliesst. Der dargestellte Verlauf der Mittellinie L'entspricht dabei vorzugsweise annähernd einer Brachystochrone (Zykloide), doch sind andere Verläufe, beispielsweise mit unter jeweils einem Winkel aneinander anschliessenden geraden Abschnitten, denkbar, die beispielsweise einem   Zykloidenverlauf    angeglichen sein mögen.



  [0056] Ferner ist hier etwas stärker ausgeprägt, was sich bereits bei der Ausführung nach Fig. 3 andeutete, nämlich eine bereichsweise unterschiedliche Temperierung. Dies ist im Falle der Fig. 8 so weit getrieben, dass das Ausgiessrohr 9f in einzelne, zusammengesteckte Ringe 9.1 bis 9.5 unterteilt ist, die jeweils gesonderte   Temperierungskreisläufe    (nur die Kühlkreisläufe sind dargestellt) aufweisen.



  [0057] So ist ein Zufuhrsammelrohr 35 und ein   Abflusssammelrohr    36 entlang des Ausgiessrohres 9f vorgesehen, die beide über einen zugehörigen Stutzen 37 bzw. 38 an entsprechende Zufuhrleitungen bzw. Abflussleitungen anschliessbar sind. Von diesen Sam  melrohren    35,36 reichen zu jedem der Ringe 9.1 bis 9.5 jeweils ein Zufuhrzweig 39 am oberen Ende jedes Ringes und ein Abflusszweig 40 mit einem Regelventil V am unteren Ende jedes Ringes 9.1 bis 9.5. Das Regelventil V könnte statt im Abflusszweig 40 auch im jeweiligen Zufuhrzweig 39 vorgesehen sein. Jedem Ring 9.1 bis 9.5 ist ein Temperatur sensor 41 zugeordnet, der hier an der Oberseite eingezeichnet ist, vorzugsweise aber eher im Bereiche des Abflusszweiges liegt.



  [0058] Die Sensoren 41 können beispielsweise-wie von   Sensorkabeln    bekannt-an einem Bus 42 gelegen sein und werden von einem Prozessor 43 laufend nach der von ihnen gemessenen Temperatur abgefragt. Beispielsweise besitzt jeder Sensor 41 einen Adressierteil mit einer ihm eigenen Adresse und gibt nach dem Aufrufen dieser Adresse durch den Prozessor 43 seine Temperaturdaten an diesen ab. Der Prozessor 43 kann dann, nach einem Vergleich mit einem SOLL-Wert, ein entsprechendes Regelsignal an das jeweils zugehörige Regelventil V abgeben, mit dem er über einen weiteren Bus 44 (oder über Einzelleitungen) verbunden ist. Im Falle eines Busses 44 muss natürlich jedes Regelventil V ebenfalls adressierbar sein. Die SOLL-Werte werden-entsprechend der oben bereits getroffenen Feststellung-im wesentlichen von 9.5 bis 9.1 entweder linear oder leicht degressiv abnehmen.

   Das heisst dass bei einem degressiven Temperaturgradientenverlauf von oben nach unten die Temperatur am Mundstück bzw. an der Unterseite des Ausgiessrohres 9f höher sein wird, als sie es wäre, wenn man die Temperatur von Ring zu Ring linear absenkte. Um eine optimale Kühlung zu sichern, kann es zweckmässig sein, wenn in jedem Ring 9.1 bis 9.5 in einem Mantelraum 45 (vgl. Fig. 8A) jeweils schneckenartige und vom   Zulaufzweig    39 zum   Abflusszweig    40 führende Wendeln 46 eingebaut sind.



     [0059]    Als statischer Mischer sind hier gegeneinander versetzte Zapfen 27a vorgesehen, die gegebenenfalls mit einer der bereits beschriebenen Ausbildungsformen gemischt vorhanden und entweder nur-wie dargestellt-am Grunde des Ausgiessrohres 9f oder auch über den Umfang verteilt angeordnet sein können.



     [00601    Fig. 8A zeigt, wie die einzelnen Ringe 9.1,9.2 ineinandergesteckt werden können.



  Um ein Eindringen von Metall in den Spalt zwischen zwei Ringen zu verhindern, weist der jeweils obere Ring 9.2 einen inneren, abwärts gerichteten und den Trennspalt 46 überdeckenden Schürzenteil 47 auf. In der so in Axialrichtung statt quer dazu weisenden Trennfuge 46 selbst kann dann eine Dichtung 48, z. B. aus imprägnierten Keramikfasern, in jeweiligen Nuten der beiden Ringe 9.1,9.2 vorgesehen werden, was bereits auch zu einem festen Halt der beiden Ringe beiträgt. Eine ähnliche Anordnung kann an der Au ssenseite mit einem nach oben gerichteten Schürzenteil 49 des jeweils unteren Ringes 9.1 und einer Dichtung 50) vorgesehen sein. Selbstverständlich ist diese Art der Dichtung nur ein Beispiel, das im Rahmen des Fachwissens auf dem Gebiet der Dichtungen und  Isolierungen beliebig abgewandelt werden kann.

   Vorteilhaft ist eine solche Isolierung, dass zwischen den einzelnen Ringen eine thermische   Entkoppelung    entsteht. Zur Sicherung des Zusammenhaltes kann jeder Ring 9.1,9.2 Befestigungsohren 51 (vorzugsweise-wie Fig. 9 zeigt an einander gegenüberliegenden Seiten der Ringe) zum Durchstecken einer Befestigungsschraube 52 haben. Da es vorteilhaft sein wird, das Ausgiessrohr bzw. die Ringe aus Keramik auszubilden, ist es günstig, wenn die Befestigungsohren 51 in der in Fig. 8A gezeigten Weise flach aneinanderliegen, um Biegemomente zu vermeiden, wobei die Steckverbindung mit den Dichtungen 48,50 die Schraubverbindung 51,52 sowieso von Zugkräften weitgehend entlastet ist.



     [0061]    Nachstehend sollen einige Beispiele das Wesen der Erfindung besser erläutern.



  Beispiel 1 : [0062] In einer ersten Versuchsreihe sollte untersucht werden, wie sich bei gegebener Einstellung eines bestimmten Dosiergewichtes die Neigung der Rinne auf die Temperatur einer Suspension aus der Mg-Legierung AZ 91 nach der Rinne auswirkt. Es wurde ein Dosiergewicht von 1260 g (konstante Pumpenleistung von ca. 50   cm3/s    und Pumpdauer von ca. 15 s) eingestellt und eine Suspendierstrecke der Bauart ähnlich Fig. 4 verwendet.



  Statt der Formungsmaschine war ein der   Füllbüchse    einer Druckgiessmaschine nachempfundenes dickwandiges   Stahlgefäss    (Auffangbehälter) als   Überführungsbehälter    10 eingesetzt, aus dessen Mitte die noch zu beschreibende Probenentnahme erfolgte. Statt des   Auspresskolbens    26 war ein Deckel auf dem   Überführungsbehälter    10 aufgebracht, durch den zwei Thermoelemente zur Aufzeichnung der Suspensionstemperaturen hindurchgeführt worden waren. Die gesamte Mg-Oberfläche war mit Schutzgas abgedeckt. Aus Vorversuchen war bekannt, dass der   Überführungsbehälter    10 auf etwa   585  C    einzustellen ist, um praktisch die anzustrebenden isothermen Verhältnisse zu bieten.

   Die Entnahme der Suspension aus dem   Überführungsbehälter    10 erfolgte 35 s nach dem Einschalten der Dosierpumpe 17, was einer der Dosiermenge durchaus adäquaten Zykluszeit einer Druckgiessmaschine entspricht. Die dabei festgestellten Werte sind in Tabelle 1 festgehalten. 



  Tabelle 1
EMI22.1     


<tb> Versuch <SEP> Schmeize-Neigung <SEP>   <SEP> Entnahmetemperaturl C <SEP> Max. <SEP> Temp-Diff. <SEP> [K]
<tb> Nr. <SEP> Temp. <SEP> [ C] <SEP> im] <SEP> zwischen
<tb> Ofen <SEP> (9) <SEP> nach <SEP> 40 <SEP> s <SEP> Mitte <SEP> und <SEP> Rand
<tb> 1 <SEP> 630 <SEP> 15 <SEP> 585 <SEP> 4
<tb> 2 <SEP> 632 <SEP> 15 <SEP> 586 <SEP> 4
<tb> 3 <SEP> 630 <SEP> 10 <SEP> 584 <SEP> 3
<tb> 4 <SEP> 631 <SEP> 10 <SEP> 584 <SEP> 3
<tb> 5 <SEP> 630 <SEP> 10 <SEP> 583 <SEP> 3
<tb>  [0063] Der Einfluss der durch die in gewissen Grenzen variierten Neigung der Suspendierstrecke 9 auf die Temperaturverteilung in der Suspension ist also gering. Dementsprechend gering sind die Schwankungen des Temperaturgradienten im Zwischenbehälter 10 (rechte Spalte.



  [0064] Zur Untersuchung des nach einer Verformung zu erwartenden Gefüges wurde nach jedem Versuch unmittelbar nach dem Befüllen des Auffangbehälters eine zylindrische Probe ausgestochen, entnommen und abgeschreckt. Die anschliessend angefertigten Schliffbilder zeigten keinerlei Dendriten. Die mittlere Korngrösse des überwiegend globulitischen Gefüges lag bei   100um.   



  Beispiel 2 :   [0065)    In einer zweiten Versuchsreihe sollte untersucht werden, wie sich die Temperaturverhältnisse im Zwischenbehälter 10 ändern, wenn die Wärmeabfuhr in der Suspendierstrecke über unterschiedliche Ausbildung der Fliessweg erfolgt. Damit sollte nachgewiesen werden, dass die Wärmeabfuhr erhöht werden kann, um die Zykluszeit einer nachge  schalteten    Druckgussmaschine trotz steigendem Dosiergewicht nicht über Gebühr zu verlängern.



     [0066]    Dazu wurde bei jedem Versuch die gleiche Dosiermenge von etwa 2200 g der Mg Legierung AZ91 verwendet. Zum einen erfolgte bei zwei Versuchen die Abkühlung auf der Suspendierstrecke 9 wie bei Beispiel 1 (15  Neigung, gleiche Kühlmitteltemperatur) auf die   Zieltemperatur    durch Erhöhung der Pumpzeit (von 15s auf 30 s : Wärmeentzug 1) ; Zum anderen erfolgte bei zwei weiteren Versuchen die Abkühlung auf der Suspendier strecke durch Erhöhung der Wärmeabfuhr bei der ursprünglichen Pumpzeit von   15 s    (Wärmeentzug 2). Die erhöhte Wärmeabfuhr wurde im Wesentlichen durch Verbreitern der Suspendierstrecke und Erhöhung des Kühlmitteldurchsatzes erreicht.

   Die Ergebnisse der insgesamt zwei mal zwei Versuche sind in Tabelle 2 festgehalten :
Tabelle 2
EMI23.1     

 Versuch <SEP> Schmelze-Art <SEP> des <SEP> Wärme-Pumpzeit <SEP> Entnahme-Max. <SEP> Temp-Diff.
<tb>



  Nr. <SEP> Temp. <SEP> [ C] <SEP> entzuges <SEP> (siehe <SEP> [s] <SEP> temperatur <SEP> [K] <SEP> zw.
<tb> im <SEP> Ofen <SEP> (9) <SEP> Text) <SEP> [ C] <SEP> nach <SEP> Mitte <SEP> und <SEP> Rand
<tb> 40s
<tb> 6 <SEP> 635 <SEP> 30 <SEP> 589 <SEP> 4
<tb> 7 <SEP> 635 <SEP> 30 <SEP> 590 <SEP> 4
<tb> 8 <SEP> 634 <SEP> 2 <SEP> 15 <SEP> 588 <SEP> 4
<tb> 9 <SEP> 634 <SEP> 2 <SEP> 15 <SEP> 589 <SEP> 4
<tb>    [0067)    Die in der letzen Spalte angeführten Temperatur-Abweichungen im Zwischenbehälter sind einheitlich. Die Ursache für die geringfügige Erhöhung gegenüber Beispiel 1 dürfte daran liegen, dass der Zwischenbehälter nach wie vor auf   585 C    gehalten worden war. Diese Versuche wurden auch mit Aluminium-Legierungen wiederholt, es zeigte sich ein analoges Bild.



     [0068]    Das Beispiel veranschaulicht, dass durch die Wahl einer entsprechenden Suspendierstrecke 9 eine weitgehende Anpassung an die Zykluszeit einer Druckgiessmaschine (oder einer anderen Formungsvorrichtung) und an die erforderlichen Dosiergewichte möglich ist.



     [0069]    Wie bei Beispiel 1 wurden Proben gefertigt. Die anschliessend angefertigten   Schliffbilder    zeigten wieder keinerlei Dendriten. Die mittlere Korngrösse des überwiegend globulitischen Gefüges lag ebenfalls bei   100um.   



  Beispiel 3 :   [0070]    Hier sollte der Einfluss der Verweilzeit im Zwischenbehälter und der Einfluss der Temperatur des Zwischenbehälters auf das Gefüge untersucht werden. Die Versuche wurden mit einer Mg-Legieung durchgeführt, die nur 6 % Aluminium aufwies und dement sprechend gegenüber der Legierung von Beispiel 2 und 3 ein geringeres Erstarrungsin  tervall    hatte. Der Zwischenbehälter 10 wurde auf   570 C    vortemperiert und die Legierung wie bei Versuch 8 und 9 über die Suspendierstrecke gekühlt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 festgehalten.



   Tabelle 3
EMI24.1     


<tb> Ver-Schmelze-Zeitraum <SEP> [s] <SEP> zw. <SEP> Entnahme-Max. <SEP> Temp-Temp-Diff. <SEP> [K]
<tb> such <SEP> Temp. <SEP> [ C] <SEP> im <SEP> Dosierbeginn <SEP> temperatur <SEP> Diff. <SEP> [K] <SEP> zw. <SEP> zwischen
<tb> Nr. <SEP> Ofen <SEP> (9) <SEP> und <SEP> Entnahme <SEP> [ C] <SEP> Mitte <SEP> und <SEP> Mitte <SEP> und <SEP> Rand
<tb> aus <SEP> dem <SEP> Zwi-Rand <SEP> zum <SEP> Zeitpunkt
<tb> schenbehälter <SEP> der <SEP> Entnahme
<tb> 10 <SEP> 635 <SEP> 60 <SEP> 580 <SEP> 8 <SEP> 3
<tb> 11 <SEP> 635 <SEP> 100 <SEP> 576 <SEP> 8 <SEP> 2
<tb> 12 <SEP> 634 <SEP> 140 <SEP> 575 <SEP> 7 <SEP> 1
<tb> 13 <SEP> 634 <SEP> 180 <SEP> 573 <SEP> 7 <SEP> 1
<tb>  [0071] Nach der Entnahme der Suspension wurde diese an zwei Stellen (Rand und Mitte) untersucht.

   Obwohl keine Dendriten festgestellt wurden, zeigte sich deutlich, dass vor allem in den Randzonen eutektische Einschlüsse feststellbar waren. Mit zunehmender Verweilzeit im Zwischenbehälter zeigte sich auch eine Tendenz zu grösseren Kristallen.



  Aus diesem Beispiel lässt sich aber trotzdem schliessen, dass die Einhaltung isothermer Bedingungen im Zwischenbehälter 10 wohl anzustreben aber nicht besonders kritisch ist : Geringfügige Temperaturverluste im Behälter bewirken noch keine nennenswerten Gefügeänderungen. Allerdings sollte es vermieden werden, längere Einwirkungen eines grö sseren Temperaturgradienten zuzulassen, da dadurch eine merkliche Konstitutionelle Unterkühlung auftreten kann.



     [0072]    Bei allen Versuchen (Mg und Al) zeigte sich das typische thixotrope Verhalten, nämlich dass eine gewisse Kontiguität (Skelettierung zwischen den Globuliten) die Formfestigkeit der aus dem Auffangbehälter ausgeworfenen Legierung, z. B. in Form eines Metallbolzens, sicherstellte, das Material konnte aber unter Schereinwirkung leicht verformt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Bereitstellen einer teilerstarrten Legierungs-Suspension mit einem gewünschten festen und flüssigen Phasenanteil, bei dem die Legierung zuerst in flüssiger Form vorliegt und anschliessend, z. B. auf einer Suspendierstrecke (9), während einer Verweilzeit abgekühlt wird, um einer, insbesondere zyklisch arbeitenden, Formungseinrichtung zugeführt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigungsparameter von Verweilzeit, Wärmeentzug und Keimbildung entsprechend wenigstens einer der folgenden Bedingungen genügen : a) die Verweilzeit auf der, bevorzugt abweichend von 90 geneigten, Suspendierstrecke (9) wird derart gewählt, dass der gewünschte Phasenanteil wenigstens annähernd innerhalb der Zykluszeit der Formungsmaschine auf der Suspendierstrecke (9) erreicht wird ;

b) der flüssigen Legierung wird auf der, bevorzugt abweichend von 90 geneigten, Suspendierstrecke (9) mindestens 20% der Schmelzwärme, angegeben in Enthalpiewerten in kJ/Mol, entzogen ; c) die flüssige Legierung wird-zunächst unter Verteilung einer ersten Anzahl von Keimen in einem Schmelzevolumen-fortlaufend einem zweiten Schritt als zusätzlichen Keimbildungsschritt in einer turbulenten Strömung unter Wärmeentzug zugeführt und die so gewonnene teilerstarrte Legierungs-Suspension in einem dritten Schritt zur Formungseinrichtung (1,16,20) gebracht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der folgenden Merkmale durchgeführt wird : A) der flüssigen Legierung werden auf der Suspendierstrecke (9) maximal 60% der Schmelzwärme, angegeben in Enthalpiewerten in kJ/Mol, vorzugsweise 30% bis 50% der Schmelzwärme, entzogen ; B) die Suspendierstrecke (9) wird mit Öl als Kühlmittel gekühlt ; C) die Schmelze wird zunächst auf eine nicht höhere als 30 C, vorzugsweise nicht höher als 20 C, z. B. auf eine etwa 10 C, über der Liquidustemperatur gelegene Temperatur gebracht ; D) die Schmelze wird im ersten Schritt erst auf eine höhere Temperatur, z.

B. um wenigstens 50 C oder mehr, als die Liquidustemperatur und dann auf eine niedrigere, aber noch immer über der Liquidustemperatur, gebracht ; E) der dritte Schritt zur Formungseinrichtung (1,16,20) wird über einen von der Suspendierstrecke unmittelbar befüllten Überführungsbehälter (10) vorgenommen ; F) die gewonnene teilerstarrte Legierungs-Suspension wird einer zyklisch oder kontinuierlich arbeitenden Stranggiesseinrichtung zugeführt ; G) das Metall ist ein Nicht-Eisenmetall, insbesondere ein Leichtmetall ; H) während des Verarbeitens der Schmelze wird eine Schwingungsenergie, insbesondere Ultraschallenergie, aufgebracht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Merkmal a) und/oder b) zusätzlich noch folgendes aufweist : Das flüssige Metall durchläuft in der Suspendierstrecke einen statischen Mischer (11), in dem vorzugsweise durch Kühlen und Homogenisierung der Temperatur über das Metallvolumen durch statisches Mischen im wesentlichen derart viele Kristallisationskeime gebildet werden, dass ein Dendritenwachstum verhindert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Merkmal c) unter wenigstens einer der folgenden Bedingungen durchgeführt wird : A) der erste Verteilschritt wird nach in einer wenigstens periodisch kontinuierlich arbeitenden Fördereinrichtung (17) für die flüssige und mit einer ersten Anzahl von Keimen versehene Schmelze durchgeführt ; B) eine turbulente Strömung wird mit dem weiteren Keimbildungsschritt in einer Suspendierstrecke (9) für die Legierungs-Suspension erzeugt und dabei mittels Schwerkraft gefördert ; C) eine turbulente Strömung wird mit dem weiteren Keimbildungsschritt in einer Suspendierstrecke (9) für die Legierungs-Suspension erzeugt, wobei der Wärmeentzug und die Keimbildung an Einbauteilen (11,17a) während des Förderschrittes vor der Suspendierstrecke (9) und/oder auf ihr erfolgt ;

D) der Wärmeentzug erfolgt an einem Bestandteil (17A) einer Fördereinrichtung (17) für die Schmelze zum zweiten Schritt, wobei vorzugsweise der Wärmeentzug an einer Förderwelle (17A) der Fördereinrichtung (17) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Vorganges unter Oxydationsschutz erfolgt, wobei vorzugsweise der Oxydationsschutz mit einem Schutzgas erfolgt, welche insbesondere als Kühlmittel von einer entsprechend niedrigeren Temperatur als die Legierungs-Suspension ist, bei spielsweise flüssig, zugeführt wird, und dass bevorzugt für den Oxydationsschutz die Schmelze bzw. die Legierungs-Suspension in im wesentlichen geschlossenen Räumen geführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Vorratsraum (9') für flüssige Legierung und einer nachgeschalteten, von einem Eingang zu einem Ausgang reichenden Suspendierstrecke (9), dadurch gekennzeichnet, dass im Vorratsraum (9') eine Verteil-und Fördereinrichtung (17) zum wenigstens periodenweisen kontinuierlichen Fördern eines Schmeizevolumens über die Suspendierstrecke (9) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsraum (9') wenigstens einer der folgenden Bedingungen genügt : A) er ist als beheizbarer Ofenraum ausgebildet, der vorzugsweise mindestens zwei Abteile aufweist, in denen unterschiedliche Temperaturen erzielbar sind ; B) er ist mittels einer Hubeinrichtung (57) auf unterschiedliche Niveaus bringbar.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteil-und Fördereinrichtung als Schrauben-oder Propellerpumpe (17) ausgebildet ist, welche vorzugsweise mit wenigstens einem der folgenden Merkmale ausgestattet ist : A) es ist ihr ein zur Förderung über die Zykluszeit ein-und abschaltbarer Antrieb (M) zugeordnet ; B) es ist ihr ein Antrieb (M, C) variierbarer Geschwindigkeit zugeordnet ; C) die Schrauben-oder Propellerpumpe (17) weist eine von einem Kühlmedium gekühlte Hohlwelle (17a) auf ; D) die Schrauben-oder Propellerpumpe (17) reicht von oben in den Vorratsraum (9') und fördert die Schmelze zu einer oben liegenden Ausgiessanordnung (26,9) ; E) die Schrauben-oder Propellerpumpe (17) ragt in den Vorratsraum (9') und hat ihren Einlass oberhalb von dessen Boden ; 9.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspendierstrecke wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist : A) der Suspendierstrecke (9) ist mindestens eine Kühleinrichtung (O) zugeordnet, wobei die Kühleinrichtung (O) vorzugsweise in mindestens zwei aufeinanderfolgende, unabhängig voneinander kühlbare Abschnitte unterteilt ist (Fig. 3,8) ; B) der Suspendierstrecke (9 ;

10) ist mindestens eine Heizeinrichtung (X) zugeordnet, die vorzugsweise in mindestens zwei, insbesondere aufeinanderfolgende, unabhängig voneinander heizbare Abschnitte unterteilt ist (Fig. 1,3,8) und/oder der mindestens eine Temperaturregeleinrichtung zugeordnet ist ; C) die Suspendierstrecke (9) ist von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang abwärts geneigt, wobei vorzugsweise die Neigung (a) der Suspendierstrecke (9) verstellbar ist ; D) die Neigung der Suspendierstrecke (9 wird dem Ausgang zu steiler ; E) sie ist in einem geschlossenen Rohr untergebracht ; F) sie weist mindestens eine lösbar befestigte Bodenwand (19) auf ; G) sie weist an ihrer Strömungsfläche über die Länge erhöhende Einbauten (11) auf, die vorzugsweise mindestens zum Teil als statischer Mischer ausgebildet sind ;

H) sie ist zwischen dem Einlass und dem Auslass einer Ausgiesseinrichtung eines Vorratsbehälter (9') für die flüssige Legierung angeordnet, wobei vorzugsweise die Ausgiesseinrichtung (9) das Ausgiessrohr eines Schmelzofens (9') ist ; I) sie ist an ihrem Ausgang mit einer Verschliesseinrichtung (18) versehen ; J) sie ist einer Formungsmaschine (1 ; 16 ;

20), beispielsweise einer Druckgiessmaschine (1) oder einer Stranggiessvorrichtung, vorgeschaltet ; K) ihr ist ein Überführungsbehälter (10) nachgeschaltet, der bevorzugt mit einer Heizeinrichtung (X) und/oder einer Kühleinrichtung (0) versehen ist ; L) an der Suspendierstrecke oder in einem angeschlossenen Teil (10) ist ein Schwingungserzeuger, bevorzugt ein hochfrequenter, angeschlossen, insbesondere eine Ultraschalleinrichtung.

10. Vorrichtung mit einem Vorratsraum für flüssige Legierung und einem nachgeschalteten Suspendierstrecke (9), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspendierstrecke (9) wenigstens eine Schmelze führende Fläche, zumindest aber einen sich der Länge nach erstreckenden Boden (19) aufweist und diese Fläche bzw. dieser Boden (19) mindestens zum Teil aus einem für die Legierungs-Suspension nicht benetzbaren Material gefertigt ist, und dass vorzugsweise wenigstens eines der folgenden Merkmale vorgesehen ist : A) das nicht benetzbare Material weist ein Keramikmaterial auf, bevorzugt Siliziumnitrid und/oder Titanborid ; B) die Fläche (19) mit dem nicht benetzbaren Material ist auswechselbar mit einem tragenden Teil der Suspendierstrecke (9) verbunden.

11. Stranggiessvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ihr eine Dosierpumpe (17) vorgeschaltet ist, welche zum Dosieren eine Einstellanordnung (25,26) für ein vorbestimmtes Niveau besitzt, welche Dosierpumpe (17) vorzugsweise in einer Kammer eines Dosierofens (9') angeordnet ist und zweckmässig ein Pumpenrohr (17") besitzt, welches bis zu einem Niveau in die Schmelze hinabreicht, das zwischen dem Bodenbereich und dem vorbestimmten Niveau gelegen ist.