DE2327880C2 - Verfahren und Anlage zur direkten Abgabe einer Metallschmelze an eine Verbraucherstelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige beispielsweise aus der DE-PS 3 11 176 und der Zeitschrift »Gießerei« 55 (1968), 25; Seite 765 bis 768 bekannte Verfahren und auch die entsprechenden Anlagen dienen jeweils zur Versorgung einer einzelnen Verbraucherstelle, indem beispielsweise gemäß der Zeitschrift »Gießerei« der als Direktschmelzanlage ausgebildete Schmelzbehälter direkt an eine Druckgießmaschine angeschlossen ist.

Um geschmolzenes Metall Verbraucherstellen, beispielsweise Gießmaschinen, zuzuführen, wird normalerweise ein verhältnismäßig großer Schmelzbehälter benutzt, dem jeweils bestimmte Mengen an geschmolzenem Metall mittels Gießpfannen oid/dgL entnommen mulden einzelnen yerbrauchersteHen zugeführt werdenJ Das Zuführen der Schmelze bzw. des geschmolzenen Metalles zu den Verbraucherstellen wird von Hand gesteuert, derart, daß die einzelnen yer.braucherstellen im wesentlichen mit der Geschwindigkeit: mit geschmolzenem Metall beschickt werden, wie diese Stellen das Metall verbrauchen. Wenn es sich bei den Verbrauchersteilen um Gießmaschinen handelt, ist es normalerweise üblich, Wärmespeicher- oder Mischöfen zu verwenden, wobei die Konstruktion dieser Öfen u.a. von dem Arbeitsprinzip der jeweiligen Gießmaschinen abhängt

Eine vereinfachte Methode besteht darin, eine Handgießpfanne zu verwenden, um geschmolzenes Metall einem transportablen Behälter zu entnehmen, der seinerseits zur Aufnahme von Schmelze aus einem üblichen Schmelzbehälter geeignet ist, und die jeweils erforderlichen Mengen an geschmolzenein Metall aus der Gießpfanne in die Aufnahmebehälter der einzelnen Gießmaschinen oder Wärmespeicher- bzw. Mischöfen einzugießen. Für die Durchführung einer derartigen Verfahrensweise wird sehr viel Handarbeit benötigt, die, wenn sie auch bei kleineren Gießanlagen akzeptabel sein kann, zu beträchtlichen Nachteilen führt, wenn geschmolzenes Metall großen Gießanlagen zugeführt werden soll.

Gemäß eine·/ anderen Verfahrensweise wird das geschmolzene Metall von eineoi zentralen Schmelzbehälter aus mittels einer transportablen Gießpfanne weitergefördert und aus dieser in die sogenannten Wärmespeicher- oder Mischöfen gegossen, die den Gießmaschinen zugeordnet sind. Hinsichtlich der Einfachheit und der Zuverlässigkeit ist eine derartige Verfahrensweise verhältnismäßig vorteilhaft; dieses wie auch das zuerst beschriebene Verfahren bringt jedoch das Problem mit sich, daß das geförderte Metall einem Oxydationsprozeß unterworfen wird, da die Oberfläche des geschmolzenen Metalles bzw. der Metallschmelze dem Einfluß von Luft ausgeätzt ist Dadurch wird sowohl bei in von Hand betätigten und maschinell betätigten Gießpfannen die Oberflächenschicht der Metallschmelze einem starken Oxydations- und Erstarrungsprozeß als Ergebnis des großen Temperaturunterschiedes zwischen der Temperatur der Schmelze und der Temperatur der Luft ausgesetzt

In der DE-GM 7143 020 ist ein Zwischengefäß in einer Stranggießanlage zum Gießen von weichem Stahl behandelt. Das geschmolzene Metall gelangt über zwischengeschaltete Behälter oder Pfannen an die Verbraucherstelle und fließt hierbei teilweise im freien Fall von einem Behälter in den anderen, wobei es der Umgebungsluft ausgesetzt ist und stark oxidiert wird. Beim Auftreffen des flüssigen Metalls auf die im nachgeschalteten Behälter aufgenommene Schmelze wird die vorhandene Schlackeschicht zerstört, so daß die Schmelze verunreinigt wird. Gemäß diesem bekannten Verfahren werden schnellfließende Metallströme von unten gegen die Schlackeschicht gerichtet, wodurch in der Schmelze vorhandene, nichtmetallische Verunreinigungen von der Schlackeschicht aufgefangen werden sollen.

In der US-PS 32 06 301 ist ein Gießverfahren beschrieben, bei welchem das in einem Ofen geschmolzene Metall ebenfalls über mehrere zwischengeschaltete Behälter oder Pfannen an die Verbraucherstelle überführt wird. Die Schmelze gelangt hierbei mehrmals im freien Fall von einem Behälter in den anderen, wobei sie durch die Umgebungsluft stark oxidiert wird und die

im jeweils nachgeschaiteten Behälter vorhandene Schlackeschicht zerstört und die im Behälter aufgenommene Schmelze verunreinigt wird. Vor dem Eintritt in die Gießform muß die Schmelze daher durch besondere Einrichtungen entoxidiert und durch ein geschlossenes atmosphärisches System zu einer ein Inertgas enthaltenden Kammer geleitet werdeit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, geschmolzenes Metall aus einem Schmelzofen mit eingeschlossener Atmosphäre direkt einer Anzahl im größeren Abstand von Schmelzbehälter angeordneter Verbraucherstellen, z.B. Metallgießformen, zuzuleiten, und zwar ohne Verwendung von dazwischenliegenden Pfannen und Behältern zur Handhabung und Behandlung der .Schmelze, bevor diese in die Gießformen eintritt.

Voraussetzung für die direkte Oberführung der Schmelze vom Schmelzbehälter zu den Verbraucherstellen ist, daß man einerseits die auf dem Badspiegel schwimmende, aus Oxyden und Verunreinigungen bestehende Schlackeschicht möglichst gering hilt, und andererseits dafür sorgt, daß der Transport der Schmelze vom Schmelzofen zu den Verbraucherstellen in der Weise vor sich geht, daß die unvermeidliche Schlackeschicht im wesentlichen unzerstört bleibt, und zwar auch dann, wenn in den Schmelzofen zum Ausgleich der zu den Verbraucherstellen abgehenden Schmelze frisches Metall in fester Form eingeleitet wird. Andernfalls gelangen bei einer Beschädigung oder Zerstörung der Schlackeschicht Oxyde oder andere Verunreinigungen in die Schmelze, was sich nachteilig auf die Qualität der hergestellten Gußstücke auswirkt

Die Zerstörung der Schlackeschicht wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Maßnahme verhindert

Durch die an den Schmelzbehälter angeschlossenen zu einer größeren Anzahl von Verbraucherstellen führenden Schmelzkanäle wird ein beruhigter Schmelzefluß erreicht, wobei insbesondere die Nachteile ausgeschaltet sind, die bisher dann auftreten, wenn der Transport des geschmolzenen Metalles zu den Verbraucherstellen über zwischengeschaltete Behälter und Pfannen erfolgt.

"Eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Anlage ist im Patent- ⁴> ansprach 2 beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematise!'/? Draufsicht auf einer Anlage zum Zuführen von geschmolzenem Metall zu Verbraucherstellen, beispielsweise Spritzgußmaschinen, und

F i g. 2 eine vertikale Schnittansicht eines Schmelzbehälters, der einen Teil des Verteilersystems für das geschmolzene Metrill zu den in Fig. 1 schematisch dargestellten Spritzgußmaschinen bildet.

In F i g. 1 sind zwei voneinander getrennte Metallgießformen, z.B. Spritzgußmaschinen 10 und 11 dargestellt, die von dem Automaten 12 versorgt werden, der die fertigen Gußstücke aus den Maschinen herausnimmt und den Betrieb dieser Maschinen in einer⁵⁰ solchen Weise steuert, daß gewährleistet ist, daß der Gießprozeß solange unterbrochen ist, bis von dem Automaten die fertigen Gußstücke entnommen sind und sichergestellt ist, daß die Formen leer sind. Die mit dem Bezugszeichen 13 versehene Pfeillinie deutet die^6? Hauptbewegungsbahn des Automaten in der Draufsicht an.

Der Automat übergibt die fertigen Gußstücke an Fördereinrichtungen 14 und 15, weiche die Gußstücke zii Abgrat- bzw. Putzstationen 16 bzw. 17 fördern.

Jeder Spritzgußmaschine 10 und 11 ist ein Misch- bzw. Wärmespeicherbehälter 18 bzw. 19 zugeordnet; den öfen wird das geschmolzene Metall von eiinem Schmelzbehälter bzw. Schmelzofen 20 durch ein geschlossenes Leitungssystem 21 zugeführt, welches in geeigneter Weise wärmeisoliert ist. Die Verbindung durch das Leitungssystem 21 ist derart, daß in diesem System und den Speicherofen 18 und 19 im wesentlichen ein konstantes Schmelzenniveau aufrechterhalten wird. Dem Leitungssystem ist ein Herd 22 zugeordnei, um Metall aus Schlacke zurückzugewinnen,- die aus dem Schmelzbehälter 20 abgezogen wird. Dem Schmekbehälter ist ein Vorwärmofen 23 zugeordnet, in dem das feste Metall getrocknet und auf Temperaturen vorerhitzt wird, um das Metall der bereits in dem Schmelzbehälter 20 vorhandenen Schmelze zuführen zu können.

Der Vorwärmofen 23 wird mittels e'-ijer geeigneten Fördereinrichtung 24 beschickt, die dem VorA'ärmofen beispielsweise Metallbrammen oder Metallblöcke 25 od. dgL mit einer solchen Geschwindigkeit zuführt, daß der gesamte Prozeß in Abhängigkeit von der Menge an geschmolzenem Metall durchgeführt wird, welches von den Spritzgußmaschinen 10 und 11 verbraucht wird.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Anlage wird davon ausgegangen, daß der in den Stationen 16 und 17 von den Gußstücken in Form von Angußtrichtern u.dgl. entfernte Schrott wiedergewonnen und dem Schmelzbehälter 20 zugeführt wird. Die Anlage ist zu diesem Zweck mit einer Fördereinrichtung 26 versehen, die den Schrott dem Vorwärmofen 23 über eine Querfördereinrichtung 27 mit einer Geschwindigkeit zuführt, die im wesentlichen durch Änderungen des Schmelzenniveaus in dem Schmelzbehälter 20 bestimmt ist

Der dem Schmelzbehälter 20 vorgeschaltete Vorwärmofen 23 kann auch über die FördereinrirhtuK^ 24 nur mit Brammen bzw. Blöcken oder über die Querfördereinrichtung 27 nur mit Schrott beschickt werde.i, wobei jeweils eine der beiden Fördereinrichtungen 24 bzw. 27 zeitweilig in Betrieb gesetzt wird Die Beschickung mittels der Fördereinrichtungen 24 und 27 kann so koordiniert werden, daß beide Fördereinrichtungen dem Vorwärmofen das notwenige Material zuführen, um einen konstanten Betrieb der Anlage zu gewährleisten.

In der einen Vertikalschnitt wiedergegebenen F i g. 2 sind Einzelheiten des Schmelzbehälters bzw. Schmelzofens 20, des Vorwärmofens 23 und eines Teiles der langgestreckten Schmelzenkanäle 21 dargestellt. F i g. 2 zeigt weiterhin einen Teil der Fördereinrichtung 24 mit einigen darauf geförderten Brammen bzw. Blöcken 25.

Im Vorwärmofen 23 befindet sich eine weitere Fördereinrichtung 23 beispielsweise in Form einer vibrierenden Rutsche oder Schüttelrutsche, die so angeordnet ist, daß das feste Metall, welches aus Brammen 25 oder Schrott oder sowohl Brammen als auch Schrott bestellen kann, schräg nach unten in Richtung auf die sich in dem Schmelzbehälter 20 befindende Schmelze 29 fördert; das feste Schmelzgut wird sorgfältig bzw. sacht auf den aus Schlacke, d. h. Verunreinigungen und Metalloxyden, bestehenden Badspiegel 30 der Schmelze abgelegt. Um diese Schicht abzuziehen, ist in de! Wand des Schmelzbehälters 20 eine Schlackeabzugsöffnung 31 angebracht, durch die in üblicher Weise ein Schöpfer od. dgl. zum Abschlacken in den Behälter eingeführt werden kann. Gemäß Fig. 2 ist

der Schmelzbehälter 20 mit einer Trennwand 32 versehen, die von oben her durch die Schlackenschicht 30 in das geschmolzene Metall ragt. Die Trennwand 32 soll verhindern, daß größere Mengen der sich in dem Schmelzbehälter bildenden Schlacke den Schmelzenkanälen 21 und durch diese Schmelzenkanäle 21 den Speicher- bzw. Mischöfen 18 und 19 zugeführt werden. Der Vorwärmofen 23 ist mit Heizquellen versehen, die aus Gründen einer vereinfachten Darstellungweise in F i g. 2 als elektrische Widerstandsheizelemente 33 und 34 dargestellt sind.

In der Schmelze 29 im Schmelzbehälter befinden sich ebenfalls Heizelemente, die z. B. die Form eines elektrischen Widerstandselementes 35 haben. Die SchmelzenkaniMe 21 können vorzugsweise ebenfalls mit Heizelementen versehen sein, von denen in F i g. 2 das Heizelement 36 dargestellt ist. Die dargestellte Anlage ist mit einem Niveauanzeiger 37 versehen, der ständig ucii Bauipicgei ocf SchiuciZc iffi SCnfficizbcnaiicr und damit auch das Niveau der Schmelze in den Schmelzenkanälen abtastet, obwohl normalerweise eine bestimmte Verzögerung zwischen dem Schmelzbehälter und den Schmelzenkanälen vorhanden sein wird. Der Niveauanzeiger ist so an die Antriebsaggregate der Fördereinrichtungen 24, 26 und 27 angeschlossen, daß diese Fördereinrichtungen allein oder zusammen jeweils die Menge an festem Rohgut dem Vorwärmofen zuführen, die notwendig ist, um einen konstanten Badspiegel der Schmelze bzw. des geschmolzenen Metalles in den Schmelzenkanälen aufrechtzuerhalten, daß die Spritzgußmaschinen sich in betriebsbereitem Zustand befinden.

Zum Einführen der festen Rohstoffe in die Schmelze dient eine vibrierende Fördereinrichtung 28, die so angebracht ist. daß die Rohstoffe verhältnismäßig langsam bzw. sacht durch die Schlackeschicht 30 hintJürehtreten und in die Schmelze eingeführt werden; auf diese Weise wird eine Bramme od. dgU beispielsweise die in F i g. 2 dargestellte Bramme 25a, die auf eine verhältnismäßig hohe, jedoch nicht auf Schmelztemperatur vorerhitzt ist, an einer bestimmten Stelle durch die Schlackeschicht hindurchtreten, wobei praktisch gleich-

zeitig beim Kontakt mit der Schmelze der Schmelzvorgang erfolgt. Auf diese Weise wird die aus Verunreinigungen u. dgl. gebildete Schlackeschicht 30 auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalles 29 im wesentlichen nicht aufgewühlt, und es wird verhindert, daß Teile dieser Schlackeschicht in die Schmelze bzw. das geschmolzene Metall 29 eindringen, wodurch in der Schmelze unerwünschte Einschlüsse entstehen könnten, die das geschmolzene Metall auf dem Weg zu den einzelnen Verbraucherstellen begleiten würden. Bei einer derartigen Verfahrensweise wird außerdem beim Schmelzen der Brammen bzw. Blöcke nur sehr wenig Schlacke gebildet, da das Schmelzen der Brammen im wesentlichen auf dem Niveau oder unterhalb des Niveaus des geschmolzenen Metalles, d. h. in Abwesenheit von Luft, stattfindet. F.s ist vorgesehen, daß das Volumen der Schmelze bzw. Jes geschmolzenen Metalles 29 genau auf das Volumen des der Schmelze je Zeiteinheit zugeführten Rchgtites {Brammen und/oder Schrott) abgestimmt ist, daß die Temperatur der Schmelze sich nicht wesentlich aufgrund der zugeführten Charge verändert. Das geschmolzene Metall fließt aus dem Schmelzbehälter unter dem Einfluß der Schwerkraft durch die Schmelzenkanäle 21, und zwar vorzugsweise mit sehr niedrigen Geschwindigkeiten, wodurch ein optimales Ergebnis hinsichtlich der Qualität des Endproduktes gewährleistet ist. Die gesc-üossene Anordnung des gesamten Verteilungssystems von dem Vorwärmofen und dem Schmelzbehälter jo bis zu den Schmelzenkanäle 21 verhindert in optimaler Weise sowohl Erstarrungs- als auch Oxydationserscheinungen in der Schmelze. Die geschlossene Anordnung verhindert weiterhin, daß durch die Ofenatmosphäre Luft, sogenannte Zugluft, strömt, was zur Folge hat, daß dem System nur eine minimale Wärmemenge zugeführt werden muß. Dadurch können billige und einfache Wärmequellen benutzt werden, wodurch ein sehr wirtschaftlicher Betriebsablauf erreicht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren führt ebenso wie die erfindungsgemäße Anlage zu guten Ergebnissen sowohl hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit als auch der Qualität der fertigen Gußstücke.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur direkten Abgabe' einer Metallschmelze von einem als Schmelzofen mit eingeschlossener Atmosphäre ausgebildeten Behälter an eine Verbraucherstelle, insbesondere Metallgießform, bei dem man die Schmelze innerhalb des Behälters in einer wesentlich unterhalb des Badespiegels liegenden Höhe ungehindert in einen im wesentlichen horizontal verlaufenden, wärmeisolierten, und eine Atmosphäre einschließenden Schmelzenkanal ableitet und dabei in dem Behälterund dem Schmelzenkanal für einen im wesentlichen konstanten Badspiegel sorgt, indem man der im Behälter aufgenommane Schmelze frisches, vorzugsweise ;s vorerwärmtes Metall in fester Form in der Weise zuführt, daß die sowohl im Behälter als auch in dem Schmelzenkanal auf der Schmelze schwimmende Schlackeschicht weitgehend ruhig und unzerstört bleibt wobei die Menge des in die Schmelze eingeleiteten frischen Metal» so bemessen ist, da" "der Abgang an Schmelze an die Verbraucherstelle kompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metallschmelze durch mehrere an den Schmelzbehälter angeschlossene Schmelzenkanäle an eine Anzahl mit größerem Abstand vom Behälter angeordnete Verbräucherstellen leitet

2. Anlage'zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, mit einem als Schmelzbehälter mit eingeschlossener Atmosphäre ausgebildeten Schmelzhehälter, der durch eine wesentlich unterhalb des Badspiegels liegende öffnung mit einem zu einer Verbraucherstelle führenden, im wesentlichen horizontalen und eine. Atmosphäre einschließenden Schmelzenkanal in Verbindung steht, wobei dem Schmelzbehälter eine dicht über dem Badspiegel endende Fördereinrichtung zum Heranführen von frische, vorzugsweise vorerwärmte Metall in.einer solchen Menge zugeordnet ist, daß der Badspiegel in Betrieb der Anlage im wesentlichen konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schmelzbehälter (20) zur gesonderten Versorgung mehrerer Verbraucherstellen (10,11) mehrere langgestreckte Schmelzenkanäle (21) anschließen, und daß der Schmelzbehälter (20) und die Schmelzenkanäle (21) « so dimensioniert sind, daß die Schmelze (29) mit geringer Geschwindigkeit von selbst durch die Schmelzenkanäle fließt und die auf dem Badspiegel (30) schwimmende Schlackenschicht im wesentlichen unzerstört bleibt.