DE19962471A1 - Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Gießen einer Metallschmelze, umfassend einen Schmelzebehälter (3), der zwischen einem Vorratsgefäß (6) und einer Gießform (2) einer Kontaktgießanlage bewegbar angeordnet ist und eine Tragkonstruktion (4) zum Tragen des Schmelzebehälters, wobei der Schmelzebehälter (3) gegenüber der Tragkonstruktion (4) einfach gelagert ist. Der Schmelzebehälter ist als eine Gießrinne (3) ausgebildet, die ein verhältnismäßig kleines Volumen aufweist, die leicht ist und leicht bewegbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze umfassend einen Schmelzebehälter, der zwischen einem Vorratsgefäss und einer Giessform einer Kontaktgiessanlage bewegbar angeordnet ist und eine Tragkonstruktion zum Tragen des Schmelzebehälters.

Aus der US 4205721-A ist eine gattungsgemässe Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze in einer Giessform bekannt. Ein Schmelzebehälter mit einem Bodenausguss ist oberhalb von der Giessform angeordnet. Die Giessform befindet sich auf eine Grundplatte, die im Takt des schubweisen Giessvorganges auf einer Rollenbahn vorwärts bewegt wird. Der Schmelzebehälter wird getragen von einer Tragkonstruktion mit Hebezylindern für die senkrechte Bewegung und mit weiteren beweglichen Grundrahmenteilen für die waagrechte Bewegung des Schmelzebehälters. Beim Giessvorgang ist der Bodenausguss an die Giessform angedockt und der Schmelzebehälter ruht, von Federelementen abgefedert, auf der Giessform. Der Schmelzebehälter wird möglichst nahe und möglichst präzise über die Giessform gebracht, sofern das bei den grossen Giessformen und bei den mindestens ebenso grossen Schmelzebehältern möglich ist. Die hier beschriebene Anlage kann als sogenannte Kontaktgiessanlage bezeichnet werden.

Die EP 269660-B1 beschreibt ein Verfahren zum Giessen von Metallschmelze. Auch hier ist ein Schmelzebehälter unmittelbar oberhalb von der Giessform bewegbar angeordnet. Der Schmelzebehälter weist einen Bodenausgussstein mit einer Auslaufbohrung auf, die von einem bewegbaren Stopfen verschliessbar ist. Der Ausgussstein steht über der Bodenfläche des Schmelzebehälters nur wenig vor. Beim Einfüllen der Metallschmelze aus dem Schmelzebehälter in die Giessform ist die Unterseite des Ausgusssteines auf der Oberseite der Giessform angepresst.

Das sogenannte Kontaktgiessverfahren hat mehrere Vorteile. Die Metallschmelze kommt nicht mehr in Kontakt mit der Umgebungsluft und kann somit kein Sauerstoff und keine Verunreinigungen mehr aufnehmen, was zu einer höheren Reinheit des Gussstückes führt. Ausserdem wird Metall eingespart, weil in die Senke der Giessform keine zusätzliche Metallschmelze mehr eingefüllt werden muss. Während dem Giessvorgang wirkt nämlich die Bohrung des Ausgusssteines selbst als Speiser für das Metall, das nachfliessen muss um die Metallschrumpfung beim Abkühlen auszugleichen.

Die Andruckkraft des Ausgusssteines auf der Giessform kann zwar eingestellt und abgefedert werden, jedoch sind für eine genaue Einstellung bei dem erheblichen Gewicht des Schmelzebehälters schwere Tragkonstruktionen erforderlich, wie beispielsweise in US 4205721-A gezeigt. Ausserdem muss im Bereich der Eingussöffnung der Formstoff zusätzlich verdichtet werden um die Andruckkraft des Ausgusssteines aushalten zu können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Einfüllen einer Metallschmelze in einer Giessform anzugeben, die leicht bewegbar ist, mit kleinem Platzbedarf in bestehenden Giessereianlagen eingesetzt werden kann und die keine Anpassung oder Vorbehandlung der vorhandenen Giessformen erfordert.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze umfassend einen Schmelzebehälter, der zwischen einem Vorratsgefäss und einer Giessform einer Kontaktgiessanlage bewegbar angeordnet ist und eine Tragkonstruktion zum Tragen des Schmelzebehälters, wobei der Schmelzebehälter gegenüber der Tragkonstruktion einfach gelagert ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Es ist von Vorteil, dass der Schmelzebehälter einfach und präzise in Bezug auf der jeweiligen Eingussöffnung der Giessform positioniert werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass der Schmelzebehälter im Bereich des Schwerpunktes des Schmelzebehälters einen Auflagepunkt zur Lagerung gegenüber der Tragkonstruktion aufweist. Dies wird auch dadurch erreicht, dass der Schmelzebehälter eine vom Auflagepunkt beabstandete Aufhängung aufweist. Dies wird auch dadurch erreicht, dass der Schmelzebehälter gegenüber der Tragkonstruktion im Auflagepunkt drehbar gelagert ist. Dies wird weiterhin auch dadurch erreicht, dass die Tragkonstruktion kippbar angeordnet ist.

Es ist auch von Vorteil, dass im Bereich der Giessstrecke keine schwere und Raum füllenden Tragkonstruktionen notwendig sind. Dies wird dadurch erreicht, dass die Tragkonstruktion seitlich beabstandet von der Giessform, das heisst neben der Giessstrecke angeordnet ist. Der Schmelzebehälter ist als eine Giessrinne ausgebildet, die im wesentlichen seitlich neben und quer zur Giessstrecke verlaufend angeordnet ist. Die Giessrinne weist ein verhältnismässig kleines Volumen auf, ist leicht und leicht bewegbar. Vor allem bei Giessformen, die in kleiner Zahl oder nur versuchsweise hergestellt werden, ist es vorteilhaft, wenn unter möglichst realistischen und reproduzierbaren Prozessbedingungen auf der bestehenden Giessstrecke einer Giessereianlage ohne zusätzlichen Installationen gearbeitet werden kann.

Es ist weiter auch von Vorteil, dass die Giessrinne einfach bedienbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Giessrinne einen verschliessbaren Bodenausguss aufweist, die mit der Aufhängung verbunden ist. Die Giessrinne ist leicht bedienbar, weil sie leicht ist, weil sie ein kleines Volumen aufweist und weil sie im Schwerpunkt bewegbar gelagert ist.

Es ist auch von Vorteil, dass mit der Giessrinne die im Kontaktgiessverfahren erreichbare hohe Metallreinheit nicht negativ beeinträchtigt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Giessrinne eine gegenüber der Umgebungsluft abschliessbare Abdeckung aufweist.

Es ist auch von Vorteil, dass mit Hilfe der Giessrinne im Kontaktgiessverfahren die Metallverluste möglichst gering gehalten werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass die Giessrinne eine zum Bodenausguss hin zunehmende Tiefe aufweist. Das Volumen der Giessrinne ist möglichst klein und wird entsprechend dem Volumen der Giessform bemessen. Gegen das Ende des Giessvorganges befindet sich die Metallschmelze nur noch im tiefsten Teil der Giessrinne. Somit ist das nicht nutzbare Metallvolumen möglichst klein und muss am Ende des Giessvorganges nur wenig Metall verworfen oder im Metallkreislauf zurückgeführt werden. Die zunehmende Tiefe der Giessrinne hat auch einen günstigen Einfluss auf die Strömungsverhältnisse und auf die Temperatureinstellung der Metallschmelze in der Giessrinne.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Sicht auf eine Giessereianlage mit der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Sicht auf die Giessereianlage von Fig. 1 nach dem Giessvorgang und

Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Anlage von Fig. 1.

In Fig. 1 sind schematisch die für die Erfindung wichtigsten Anlagenteile einer Kontaktgiessanlage dargestellt. Fig. 1 zeigt von links nach rechts einen Schnitt durch eine Giessstrecke 1 mit darauf einer Giessform 2, eine Giessrinne 3 auf einer Tragkonstruktion 4 und einen Giesskopf 5 eines Vorratsgefässes 6. Die Giessstrecke 1 kann als eine Rollenbahn oder als eine andere langgestreckte mechanische Fördereinrichtung ausgebildet sein. Auf der Rollenbahn werden in gleichbleibendem Abstand und im Takt des schubweisen Giessvorganges Formkasten 7, die jeweils mindestens eine Giessform 2 aufnehmen, an dem eigentlichen Giessplatz befördert. Nach dem Giessvorgang und nach dem Erstarren werden die Gussstücke in den Formkasten 7 auf der Giessstrecke 1 abgekühlt und aus den Giessformen 2 ausgepackt. Die Giessform 2 besteht, wie auch der Formkasten 7, aus einem Oberteil 8 und einem Unterteil 9. Die Giessform 2 wird in einer nicht dargestellten Formanlage aus Formstoff hergestellt. Als Formstoff wird in bekannter Art und Weise eine Mischung aus Sand und Bindemittel verwendet. Das Vorratsgefäss 6 enthält eine grössere Menge flüssigem Metall oder Schmelze, die in einem Schmelzverfahren oder in einem anderen metallurgischen Verfahren hergestellt wurde. Das Vorratsgefäss 6 dient auch als Transportbehälter zum Transportieren der Metallschmelze von der hier nicht dargestellten Metallherstellung zur Giessstrecke 1. Das Vorratsgefäss 6 weist einen Giesskopf 5 auf, in dem eine Teilmenge der Schmelze vorgelegt wird. Die Schmelze wird beispielsweise durch einen Druck, der im abschliessbaren Raum über der Schmelze im Vorratsgefäss 6 aufgebaut wird, in den Giesskopf 5 befördert. Der Pegel der Schmelze in dem Giesskopf 5 wird mit einem Schwimmer 10, der wie eine in der Flüssigkeit schwimmende Peilstange ausgebildet ist, beim Füllen und Entleeren angezeigt. Die Schmelze wird über einen Bodenausguss 11, der mit einem stangenförmigen Stopfen 12 geöffnet und wieder verschlossen werden kann, in der Giessrinne 3 zugegeben.

Die Giessrinne 3 ist zwischen dem Vorratsgefäss 6 und der Giessform 2 angeordnet und dient unter anderem als Dosiervorrichtung und als Zuführvorrichtung für die Schmelze zu der jeweiligen Giessform 2. In die Giessrinne 3 können auch noch Zuschlagstoffen und Impfmittel zugegeben werden, was mit einem Stab 13 angedeutet wird. Der Pegel der Schmelze in der Giessrinne 3 wird mit einem Schwimmer, der wie eine in der Flüssigkeit schwimmende Peilstange 10' ausgebildet ist, angezeigt. Die Schmelze wird über einen weiteren Bodenausguss 11', der mit einem stangenförmigen Stopfen 12' geöffnet und wieder verschlossen werden kann, in der Giessform 2 zugegeben.

Die Oberseite der Giessrinne 3 kann mit einer Abdeckung 14 abgedeckt werden. Mit dieser Abdeckung 14 wird erreicht, dass die Abkühlung der Schmelze verlangsamt wird. Die Abdeckung 14 schränkt den Kontakt der Schmelze mit der Umgebungsluft stark ein. Hierdurch wird erreicht, dass die Schmelze, die mit einer hohen Reinheit hergestellt und aus dem Vorratsgefäss 6 in die Giessrinne 3 vorgelegt wurde, aus der Umgebungsluft möglichst wenig Sauerstoff und Verunreinigungen aufnimmt. Die Giessrinne 3 weist einen Notauslauf 15 auf, durch der eine überlaufende Schmelze und auch auf der Schmelzeoberfläche schwimmende Verunreinigungen aus der Giessrinne 3 abgeführt werden können. Hierzu ist unterhalb des Notauslaufes 15 der Giessrinne 3 eine Masselwanne 16 angeordnet.

Die Giessrinne 3 weist eine längliche Form auf und erstreckt sich in der Längsrichtung quer zur Giessstrecke 1. Die Längsachse der Giessrinne 3 verläuft im wesentlichen vom Bereich der Giessstrecke 1 über den Bereich der Tragkonstruktion 4 bis zum Bereich des Giesskopfes 5 des Vorratsgefässes 6. Im Bereich der Giessstrecke 1 weist die Giessrinne 3 einen Bodenausguss 11' auf. Im Bereich der Tragkonstruktion 4 weist die Giessrinne 3 einen Auflagepunkt 17 auf. Die Giessrinne 3 ist entlang der Längsachse um den Auflagepunkt 17 auf der Tragkonstruktion 4 kippbar und drehbar gelagert angeordnet. Die Tragkonstruktion 4 selber kann auch kippbar oder bewegbar ausgebildet sein. Hiermit wird erreicht, dass der Bodenausguss 11' der Giessrinne 3 in einem grossen Bereich der Giessstrecke 1 an jedem gewünschten Punkt der Oberseite der Giessform 2 gebracht werden kann. Die Tragkonstruktion 4 ist in der einfachsten Ausführung einen Doppel-T-Träger mit darauf ein Lager, das für die Bewegung und die Lagerung der Giessrinne 3 ausgebildet ist. Der Auflagepunkt 17 kann an der Giessrinne 3 so angeordnet sein, dass die Giessrinne 3 im Bereich des Schwerpunktes der Giessrinne 3 gegenüber der Tragkonstruktion 4 gelagert wird.

An dem Ende der Giessrinne 3, das sich im Bereich der Giessstrecke 1 befindet, kann die Giessrinne 3 mit einer Aufhängung 18 verbunden sein. Die Aufhängung 18 dient zur genauen Steuerung und zum Ausgleich der Kipp- und Drehbewegungen der Giessrinne 3. Die Bewegung des Stopfens 12', der im wesentlichen als eine Stange ausgebildet ist, kann mit der Aufhängung 18 wirkverbunden sein. Hierdurch wird erreicht, dass die jeweiligen Schliess- und Öffnungsbewegungen des Bodenausgusses 11' an der Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Giessrinne 3 im Bereich der Giessform 2 gekoppelt werden. In einer Kontaktgiessanlage soll der Luftzutritt zum flüssigen Metall und zum Giessstrahl so gut wie möglich verhindert werden. Um den Luftzutritt im Bereich zwischen dem Bodenausguss 11' und der Giessform 2 zum Giessstrahl möglichst auszuschalten, werden die Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Giessrinne 3 verhältnismässig klein, d. h. im Bereich von wenigen Zentimetern, gehalten. Durch die Aufhängung 18 wird erreicht, dass die Giessrinne 3 gerade auf die Giessform 2 aufliegt, jedoch keinen Druck auf die Giessform ausübt. Mit der Aufhängung 18 wird auch ausgeschlossen, dass die Giessrinne 3 vor und während dem Giessvorgang versehentlich mit dem gesamten Gewicht auf die Giessform drückt. Die Aufhängung 18 ist in Fig. 3 besser ersichtlich und beschrieben.

In Fig. 2 ist die Giessereianlage von Fig. 1 nochmals dargestellt. In der Stellung von Fig. 2 ist der Giessvorgang gerade beendet. Der Schmelzeinhalt der Giessrinne 3 wurde grösstenteils in die Giessform 2 entleert. Die Giessrinne 3 wurde mit der Aufhängung 18 um wenige Zentimeter über der Giessform 2 angehoben und der Bodenausguss 11' wurde gleichzeitig verschlossen. In dieser Stellung kann auf der Giessstrecke 1 einen neuen Formkasten 7 an den Giessplatz gebracht werden. In der gleichen Zeit kann die Giessrinne 3 neu mit Schmelze aus dem Vorratsgefäss 6 gefüllt werden. In Fig. 2 ist auch ersichtlich, dass die Giessrinne 3 im Bereich des Bodenausgusses 11' eine maximale Tiefe aufweist. Der Boden auf der Innenseite der Giessrinne 3 verläuft mit einem Gefälle zum Bodenausguss 11' hin. Die Füllhöhe der Metallschmelze in der Giessrinne 3 nimmt gleichmässig oder in Abschnitten zu. Am Ende des Giessvorganges befindet sich nur noch ein kleines Metallvolumen in der Giessrinne. Hiermit wird erreicht, dass nur ein verhältnismässig kleiner Anteil der Metallschmelze nutzlos im Kreislauf geführt wird.

In Fig. 3 ist die Giessstrecke 1 in einer Seitenansicht auf einem Formkasten 2 dargestellt. In Fig. 3 ist auch die Aufhängung 18, die die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Giessrinne 3 steuert, besser ersichtlich. Die Aufhängung 18 besteht im wesentlichen aus einem Rahmen 19, in der auch der stangenförmige Stopfen 12' geführt wird. Ein weiteres Teil der Aufhängung 18 ist mit der gestrichelten Linie 20 dargestellt. Hiermit wird angedeutet, dass die Giessrinne 3 aus Gründen der Sicherheit an zwei unterschiedlichen Punkten aufgehängt werden kann.

Die Giessrinne 3 weist ein verhältnismässig kleines Volumen auf, ist im Bereich des Schwerpunktes kippbar und drehbar auf einer Tragkonstruktion 4 gelagert und ist dadurch leicht manövrierbar. Die Giessrinne 3 kann mit dem Bodenausguss 11' an jedem gewünschten Punkt der Giessformoberseite manövriert werden. Die Giessrinne 3 kann in einer bestehenden Giessstrecke 1 auch für das Abgiessen von einzelnen Formkasten 7, die nur versuchsweise oder in Kleinserien im Giessprozess eingebracht werden, verwendet werden. Die Tragkonstruktion 4 ist einfach und leicht und befindet sich ausserhalb der Giessstrecke 1. In der länglichen Giessrinne 3 kann beim Giessvorgang die Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelze leicht gesteuert werden. Weil der Verschluss des Bodenausgusses 11' in der Aufhängung 18 integriert ist, wird die Bedienung vereinfacht. In einer Kontaktgiessanlage wird verhindert, dass die Reinheit des Metalles nachteilig beeinflusst wird durch Luftzutritt und durch Einwirkung der oft verunreinigten Luft in der Umgebung des Giessplatzes. Durch die Anwendung der Giessrinne 3 wird eine Rinne in der Giessformoberseite überflüssig, was eine Einsparung in der Formherstellung, in der Rohmetallproduktion und in dem Metallrecycling zur Folge hat. Die Giessrinne 3 wird bevorzugt in Kontaktgiessanlagen für Eisen und Eisenlegierungen eingesetzt. Die Giessrinne wird daher aus entsprechend temperaturbeständigen Werkstoffen hergestellt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze umfassend einen Schmelzebehälter (3), der zwischen einem Vorratsgefäss (6) und einer Giessform (2) einer Kontaktgiessanlage bewegbar angeordnet ist und eine Tragkonstruktion (4) zum Tragen des Schmelzebehälters, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzebehälter (3) gegenüber der Tragkonstruktion (4) einfach gelagert ist.

2. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzebehälter (3) im Bereich des Schwerpunktes des Schmelzebehälters (3) einen Auflagepunkt (17) zur Lagerung gegenüber der Tragkonstruktion (4) aufweist.

3. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzebehälter (3) eine vom Auflagepunkt (17) beabstandete Aufhängung (18) aufweist.

4. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzebehälter (3) gegenüber der Tragkonstruktion (4) im Auflagepunkt (17) drehbar gelagert ist.

5. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (4) kippbar angeordnet ist.

6. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (4) seitlich beabstandet von der Giessform (2) angeordnet ist.

7. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzebehälter als eine Giessrinne (3) mit einer Längsachse ausgebildet ist, derart, dass die Giessrinne (3) in Richtung der Längsachse kippbar und drehbar auf der Tragkonstruktion (4) zwischen dem Vorratsgefäss (6) und der Giessform (2) gelagert angeordnet ist.

8. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessrinne (3) einen Bodenausguss (11') aufweist, der mit einem Stopfen (12') verschliessbar ist, der mit der Aufhängung (18) verbunden ist.

9. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessrinne (3) ein Volumen aufweist, das dem Gussvolumen der Giessform (2) entspricht.

10. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessrinne (3) eine gegenüber der Umgebungsluft abschliessbare Abdeckung (14) aufweist.

11. Vorrichtung zum Giessen einer Metallschmelze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessrinne (3) eine zum Bodenausguss (11') hin zunehmende Tiefe aufweist.