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EP1450974A1 - Aus heizbarem giessgefäss und einem heizstand bestehende vorrichtung - Google Patents

Aus heizbarem giessgefäss und einem heizstand bestehende vorrichtung

Info

Publication number
EP1450974A1
EP1450974A1 EP02794964A EP02794964A EP1450974A1 EP 1450974 A1 EP1450974 A1 EP 1450974A1 EP 02794964 A EP02794964 A EP 02794964A EP 02794964 A EP02794964 A EP 02794964A EP 1450974 A1 EP1450974 A1 EP 1450974A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vessel
casting vessel
casting
slots
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02794964A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1450974B1 (de
EP1450974B8 (de
Inventor
Günter PHILLIPPS
Ralph Koppenhöfer
Carmen Scherer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Induga Industrieofen und Giesserei-Anlagen & Co KG GmbH
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Induga Industrieofen und Giesserei-Anlagen & Co KG GmbH
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Induga Industrieofen und Giesserei-Anlagen & Co KG GmbH, DaimlerChrysler AG filed Critical Induga Industrieofen und Giesserei-Anlagen & Co KG GmbH
Publication of EP1450974A1 publication Critical patent/EP1450974A1/de
Publication of EP1450974B1 publication Critical patent/EP1450974B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1450974B8 publication Critical patent/EP1450974B8/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/22—Furnaces without an endless core
    • H05B6/24—Crucible furnaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/005—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like with heating or cooling means
    • B22D41/01—Heating means
    • B22D41/015—Heating means with external heating, i.e. the heat source not being a part of the ladle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F27B14/061—Induction furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details specially adapted for crucible or pot furnaces
    • F27B2014/0843—Lining or casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details specially adapted for crucible or pot furnaces
    • F27B2014/0862—Flux guides

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • the metals In order to bring a metal or a metal alloy into a castable state, the metals first have to be melted, then optionally subjected to a metallurgical intermediate treatment and finally to the casting process itself.
  • the metallic raw materials are mostly melted in a large-volume melting furnace, from where the melts are transferred to a pan and from there to a casting plant.
  • many metals or metal alloys are sensitive to temperature fluctuations, and tend to be exposed to oxygen and hydrogen or other substances passing through the air or through contact with the vessels used, e.g. Iron to enter into unwanted reactions that lead to unwanted accompanying substances in the melt.
  • Z.T. form dross, also via undesired chemical reactions at the respective molten metal level. Many of the above-mentioned reactions are promoted by decanting the metal melt one or more times.
  • Negative effects also occur if the aluminum melt with moisture, e.g. B. moist air comes into contact. Due to the high temperatures, the water splits into its components hydrogen and oxygen, whereby dissolved hydrogen in the melt separates again in the form of enclosed gas bubbles during the solidification process; the pores formed by hydrogen separation interrupt the structure in the casting.
  • moisture e.g. B. moist air comes into contact. Due to the high temperatures, the water splits into its components hydrogen and oxygen, whereby dissolved hydrogen in the melt separates again in the form of enclosed gas bubbles during the solidification process; the pores formed by hydrogen separation interrupt the structure in the casting.
  • induction conveying troughs which transfer the liquid aluminum or aluminum alloy from a melting furnace into a tiltable treatment and casting furnace.
  • induction conveying troughs By induction of an alternating magnetic field in the liquid metal, eddy currents are generated, which in interaction can exert a mechanical force on the metal that moves the metal.
  • the induced eddy currents also heat the liquid metal, so that temperature losses can be compensated for.
  • induction crucible furnaces in which both a melt bath movement is achieved by means of the existing magnetic coil generated as well as keeping warm is guaranteed.
  • the inner wall it is necessary for the inner wall to consist of non-magnetic, electrically non-conductive, refractory material, so that the magnetic fields are not impaired and the heat development occurs directly in the melting material.
  • Induction troughs for conveying molten metal between two metallurgical vessels are, however, constructional and costly. In addition, these channels require space and do not allow any flexibility.
  • the transport vessels that are still used in foundry technology have the disadvantage that, due to the lack of their own heating system, a not inconsiderable temperature loss of the melt during transport has to be accepted.
  • it would be possible to provide the transport containers with an inductively operating heater but this has the disadvantage that the power supply line, including the cooling devices for the coil, must then be carried along.
  • a heating device installed in the lower region of a transport vessel would considerably increase the weight and volume of this transport vessel and thus make it considerably more difficult to handle.
  • a device for keeping metallic melts warm in a ladle which is lined with refractory material and which has a fixed, designed as an independent structural unit, an electro-inductive heating device and a portable ladle which can be inserted therein, the jacket of which is entirely or at least in the area of action of the heating device made of electrically non-conductive material.
  • the shell of the ladle can consist entirely or at least in the area of the action of the heating device made of a plastic, preferably reinforced by inserts such as glass fibers, or of longitudinally laminated sheets, between each of which a plastic insulating layer is provided.
  • this vessel can be used both as a transport vessel and as a holding, alloying and / or degassing vessel and possibly also as a casting vessel, from which the desired batches are removed using a ladle.
  • the molten metal transferred from a melting vessel into the casting vessel is transferred to a heating station, where the casting vessel is placed or used and the melt is inductively heated and a bath movement is generated.
  • post-treatments such as degassing, grain refinement or even alloy settings can be carried out before the casting vessel is removed from the heating stand and led to the casting plant, which can be a rotary table system for permanent mold casting or a continuous casting plant.
  • the pouring vessels preferably have a filling volume of 1 to 3 tons.
  • the vessel structure is basically known from ladle metallurgy, ie the vessels have a refractory lining and an outer metal jacket, which, however, must not be ferromagnetic in the lower area in order not to impair the desired magnetic field structure and the generation of eddy currents in the melt.
  • the metal jacket has slot-shaped openings in the lower region, which are located at the level of the magnetic coil when the casting vessel is attached.
  • the slots mentioned prevent a large-scale generation of eddy currents in a structurally simple manner, which could lead to overheating and damage to the ladle.
  • the length of the slots is preferably between 120% and 150% of the length of the magnetic coil, ie the slots protrude above and below the magnetic coil in the axial direction.
  • the number of slots, which are preferably arranged equidistantly in the vessel jacket, is essentially determined by the casting vessel diameter. With the filling volumes specified above, there should be 4, 6, 8 or more slots in the metal jacket.
  • the magnetic coil is preferably surrounded by an iron core (yoke).
  • the position of the slots in the casting vessel jacket is approximately congruent in height with the position of the yokes.
  • the width of the slots is between 2 mm and 10 mm. Such a slot width on the one hand effectively prevents the formation of large eddy currents, on the other hand the slot width is so small that the stability of the casting vessel is not impaired.
  • the heating station has a magnetic coil, which preferably contains at least two windings and which is surrounded by an iron core (yokes).
  • the multiple winding of the magnetic coil creates the advantage that the height of the heating stand can be minimized, e.g. to 150 to 300 mm, since the multilayer of the winding enables a correspondingly higher desired performance to be achieved.
  • the magnetic coil and the yokes are preferably arranged in a frame, which then form the heating station.
  • the heating position is adjustable in height, which has the advantage that the vessel placed and centered on existing supports or a frame is then coupled to the heating position by the heating position being raised around the lower area or before the further transport of the Vessel is lowered.
  • the heating station preferably consists of an annular base in which the magnet coil is integrated.
  • the vessel shows its lower area has an outer shape which is adapted to the inner jacket of the annular base, ie that when the vessel is placed or inserted, an air gap which is adapted to the dimensions remains between the magnet coil and the vessel jacket.
  • a frame is used as a support or supports are provided which have a support surface adapted to the vessel.
  • the transition region of the vessel from the lower part into the upper part with a larger cross section can, according to an alternative embodiment, be designed as a collar-shaped contact surface corresponding to the roof surface of the annular base.
  • This type of training is designed for fixed, not height-adjustable heating stations.
  • the vessel described above is used as a transport, holding, alloying, degassing and / or casting vessel for molten metals, in particular made of aluminum or aluminum alloys, preferably in such a way that the casting vessel is used on a rotary table system with several working positions or linear system for permanent mold casting is used.
  • Fig. 1 shows a cross section through a casting vessel, which is coupled to a heating station and
  • FIG. 2 shows a further partially sectioned view of the casting vessel according to FIG. 1.
  • the vessel 1 shown is placed on a heating stand 2.
  • the vessel 1 has an upper region with a diameter Di of 1100 mm, an intermediate area rich, in which the diameter tapers and a lower area with a diameter D 2 of 500 mm, which is adapted to the geometry of the ladle used.
  • the dimensions result in a filling capacity of approx. 2 to (2000 kg) aluminum.
  • the vessel 1 has an insulating refractory lining and an outer metal jacket.
  • the metal jacket 4 in the lower area consists of a non-ferromagnetic material, for example VA steel.
  • a double-layer magnetic coil 5 is arranged at a distance from an air gap 6 and is enclosed by an iron core (yokes 7).
  • the coil 5 and the yokes 7 are installed in a common frame 8 which can be raised and lowered, as is made visible by the double arrow 9.
  • Existing lifting devices not shown, preferably operate hydraulically.
  • three supports 10 serve as supports for the vessel 1, which support the vessel in the conical intermediate region.
  • the collar-shaped area 11 can also serve as a support surface on a corresponding annular bearing surface of the heating station.
  • An essential feature of the present invention is that the vessel 1 is detachably connected to the heating station 2. If the vessel 1 is placed on or in the heating station 2 in the manner shown, a field is induced by means of the magnetic coil 5, which causes a bath movement in the melt and supplies heat to the melt.
  • the heating station 2 can be arranged next to a casting carousel with a plurality of casting molds, so that the desired batch can be removed from the vessel 1 and poured from it by means of a ladle 12.
  • the outer metal jacket of the casting vessel is slotted in the lower region, ie at the level of the magnet coil 5.
  • the slots 13 run longitudinally axially and project above the magnetic coil or their longitudinal axial height at the top and bottom, the length of the slots being at least 1.2 times the longitudinal axial length of the magnetic coil.
  • the magnetic coil is surrounded by yokes 7, which (in height) are approximately congruent with the slots 13.
  • the slots project above and below the yokes, respectively.
  • the vessel shown serves in the present case as a means of transport for the melt volume filled therein as well as an alloy, holding and degassing vessel.
  • the liquid metal or metal alloy removed from a melting furnace remains in one and the same container during transport, any intermediate storage or an intermediate treatment, namely degassing until pouring, so that pouring into other vessels or furnaces is avoided.
  • a further heating station 2 can be installed stationary at an intermediate station, on which the vessel 1 is placed in the manner shown and kept at the desired temperature by appropriate inductive heating , Metallurgical treatments of the melt are possible at this intermediate station.
  • the alloy removed from the melting furnace is transferred to a pan, which is transported to an intermediate station with a heating station, where the pan is placed on existing supports and then the heating station is raised hydraulically until the lower area of the pan is surrounded by the magnetic coil is.
  • the metal melt is degassed in this intermediate station, for example by injecting nitrogen or argon. Any temperature losses are compensated for by the heating energy introduced via the heating station.
  • the molten metal is slagged off as required and the pan is transported to a casting plant, where it is centered in a corresponding manner as described above on an existing heating station and then coupled to it by lifting the heating station ,
  • the ladle can then be successively removed from the metal melt in batches for casting in molds, which are arranged, for example, on a casting carousel, using a ladle become.
  • the lower tapering of the vessel to a diameter adapted to the ladle serves the purpose that the pan can be practically completely emptied.
  • the combination of the vessel and the heating stand according to the invention can be used for any metal or metal alloy melts, in particular if casting processes are to be avoided as far as possible.

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Description

Beschreibung
Aus heizbarem Gießgefäß und einem Heizstand bestehende Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um ein Metall bzw. eine Metalllegierung in einen gießfähigen Zustand zu bringen, müssen die Metalle zunächst erschmolzen, anschließend ggf. einer metallurgischen Zwischenbehandlung und schließlich dem Gießvorgang selbst zugeführt werden. Das Erschmelzen der metallischen Rohstoffe geschieht zumeist in einem großvolu- migen Schmelzofen, von wo aus die Schmelzen in eine Pfanne und von dort aus in eine Gießanlage überführt werden. Viele Metalle bzw. Metalllegierungen sind jedoch empfindlich gegen Temperaturschwankungen, neigen dazu, mit Sauerstoff und Wasserstoff oder anderen über die Luft oder durch Kontaktberührung mit den verwendeten Gefäßen in die Schmelze übertretenden anderen Stoffen, wie z.B. Eisen, unerwünschte Reaktionen einzugehen, die zu ungewollten Begleitstoffen in der Schmelze führen. Z.T. bilden sich, ebenfalls über unerwünschte chemische Reaktionen an dem jeweiligen Metallschmelzespiegel Krätzen aus. Viele der vorgenannten Reaktionen werden durch ein- oder mehrmaliges Umfüllen der Metallschmelze begünstigt.
Dies gilt insbesondere auch für den Werkstoff Aluminium oder seine Legierungen, bei dem eine Oxidation weitestgehend zu verhindern und jegliche Gasaufnahme möglichst vollständig zu unterbinden ist. Die beim Schmelzvorgang vorliegenden Temperaturen bis etwa 770°C begünstigen die Oxidation des Aluminiums, die sich insbesondere deshalb gravierend auswirkt, weil das Aluminiumoxid eine dem Grundwerkstoff Aluminium gleiche Dichte besitzt, so dass sich entstandenes AI2O3 weder in der Schmelze absetzt, noch durch den Auftrieb an die Badoberfläche gespült wird. Die in der Aluminiumschmelze verbleibenden Oxide liegen im Guß als Schaum oder dünne Haut vor und können das Gefüge des fertiggegossenen Teiles im Sinne einer Verminderung der Festigkeit und der Dichtheit der Gußstücke beeinträchtigen. Besonders groß ist die Gefahr einer Aluminiumoxidbildung beim Umfüllen der Aluminiumschmelze in ein nachgeordnetes Transport- oder Behandlungsgefäß oder beim Abgießen in die Formen. Da unter normalen Gießereibedingungen das Oxid nicht weiter reduziert werden kann, sind besondere Vorsorgen zu treffen, um den als Abrand bezeichneten Oxidationsvorgang möglichst zu unterbinden.
Negative Auswirkungen treten ebenso auf, wenn die Aluminiumschmelze mit Feuchtigkeit, z. B. feuchter Luft, in Berührung kommt. Aufgrund der hohen Temperaturen spaltet sich das Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff auf, wobei sich gelöster Wasserstoff in der Schmelze beim Erstarrungsprozeß in Form von eingeschlossenen Gasbläßchen wieder ausscheidet; die durch Wasserstoffausscheidung gebildeten Poren unterbrechen das Gefüge im Gußstück.
In bestehenden Gießereibetrieben ist es häufig nach dem Stand der Technik üblich, dass aus einem großvolumigen Schmelzofen stammende Aluminium oder Aluminiumlegierungen in Pfannen umzufüllen, die als Transportmittel für die Schmelze zu einer Zwischenstation mit einem oder mehreren Warmhalteöfen dienen. Hiernach wird das Aluminium bzw. die Aluminiumlegierung nach Bedarf mittels eines weiteren Transportgefäßes in eine Gießanlage überführt, so dass bis zum eigentlichen Gießprozeß mehrere Umfüllvorgänge stattfinden.
Abhilfe können zwar sogenannte Induktionsförderrinnen liefern, die beispielsweise aus einem Schmelzofen in einen kippbaren Behandlungs- und Gießofen das flüssige Aluminium bzw. die Aluminiumlegierung überführen. Durch Induktion eines magnetischen Wechselfeldes im flüssigen Metall werden Wirbelströme erzeugt, wodurch in Wechselwirkung auf das Metall eine mechanische Kraft ausgeübt werden kann, die das Metall bewegt. Zudem heizen die induzierten Wirbelströme das flüssige Metall auch auf, so dass Temperaturverluste ausgeglichen werden können.
Derselbe induktive Effekt wird auch in sogenannten Induktionstiegelöfen ausgenutzt, bei denen mittels der vorhandenen Magnetspule sowohl eine Schmelzbadbewegung erzeugt als auch eine Warmhaltung gewährleistet ist. Bei den genannten Induktionsrinnen wie auch den Öfen ist es erforderlich, dass die Innenwandung aus unmagnetischem, elektrisch nicht leitendem feuerfestem Material besteht, so dass die Magnetfelder nicht beeinträchtigt und die Wärmeentwicklung direkt im Schmelzgut eintritt.
Induktionsrinnen zum Fördern von Metallschmelzen zwischen zwei metallurgischen Gefäßen sind jedoch konstruktions- und kostenaufwendig. Zudem benötigen diese Rinnen Raum und lassen keinerlei Flexibilisierung zu.
Die in der Gießereitechnik daher nach wie vor verwendeten Transportgefäße haben den Nachteil, dass mangels der eigenen Heizung ein nicht unerheblicher Temperaturverlust der Schmelze während des Transports in Kauf zu nehmen ist. Grundsätzlich wäre es zwar möglich, auch die Transportgefäße mit einer induktiv arbeitenden Heizung zu versehen, jedoch hat dies den Nachteil, dass dann die Stromversorgungsleitung einschließlich der Kühlvorrichtungen für die Spule mitgeführt werden muß. Zudem würde eine im unteren Bereich eines Transportgefäßes installierte Heizvorrichtung das Gewicht und das Volumen dieses Transportgefäßes erheblich vergrößern und damit seine Handhabbarkeit erheblich erschweren.
Aus der DE 20 35 221 B ist eine Einrichtung zum Warmhalten von metallischen Schmelzen in einer Gießpfanne bekannt, die mit feuerfestem Material ausgekleidet ist und die eine ortsfeste, als selbstständige Baueinheit ausgebildete elektroinduktive Heizeinrichtung und eine, in diese einsetzbare transportable Gießpfanne aufweist, deren Mantel ganz oder mindestens im Bereich der Einwirkung der Heizeinrichtung aus elektrisch nicht leitendem Material besteht. Der Mantel der Gießpfanne kann ganz oder mindestens im Bereich der Einwirkung der Heizeinrichtung aus einem vorzugsweise durch Einlagen wie Glasfasern verstärkten Kunststoff oder aus längs- lamellierten Blechen bestehen, zwischen denen jeweils eine Kunststoffisolierschicht vorgesehen ist. Mit dieser Maßnahme soll eine Beschädigung der Pfanne beim elek- troinduktiven Beheizen der in ihr befindlichen Metallschmelze vermieden werden, jedoch ist das Gießgefäß konstruktiv sehr aufwendig. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein induktiv heizbares Gefäß zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und flexibel sowohl als Warmhalte- und/oder Entgasungsofen als auch als Transportgefäß und unter Umständen auch als Gießgefäß einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch das induktiv heizbare Gefäß nach Anspruch 1 gelöst.
Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, dass dieses Gefäß sowohl als Transportgefäß als auch als Warmhalte-, Legierungs- und/oder Entgasungsgefäß und ggf. auch als Gießgefäß verwendet werden kann, aus dem mittels eines Schöpflöffels gewünschte Chargen entnommen werden. Die aus einem Schmelzgefäß in das Gießgefäß überführte Metallschmelze wird zu einem Heizstand überführt, wo das Gießgefäß auf- bzw. eingesetzt wird und die Schmelze induktiv beheizt und eine Badbewegung erzeugt wird. In dieser Station können Nachbehandlungen wie das Entgasen, Kornfeinen oder sogar Legierungseinstellungen vorgenommen werden, bevor das Gießgefäß vom Heizstand entnommen und zu der Gießanlage geführt wird, die eine Rundtischanlage zum Kokillenguß oder eine Stranggießanlage sein kann. Da die Metallschmelze vom Erschmelzen bis zur Gießstation in ein und demselben Gefäß verbleibt, entfallen auch Umfüllvorgänge, so dass der gefürchtete Abbrand (Oxidation) oder die sonstige Gasaufnahme, insbesondere von Wasserstoff insoweit ausgeschlossen wird. Die Gießgefäße haben vorzugsweise ein Füllvolumen von 1 bis 3 Tonnen. Der Gefäßaufbau ist grundsätzlich aus der Pfannenmetallurgie bekannt, d.h. die Gefäße besitzen eine feuerfeste Auskleidung sowie einen äußeren Metallmantel, der jedoch im unteren Bereich nicht ferromagnetisch sein darf, um den gewünschten Magnetfeldaufbau und die Erzeugung von Wirbelströmen in der Schmelze nicht zu beeinträchtigen. Der Metallmantel weist erfindungsgemäß im unteren Bereich schlitzförmige Durchbrechungen auf, die sich bei aufgesetztem Gießgefäß in Höhe der Magnetspule befinden. Die genannten Schlitze verhindern in konstruktiv einfacher Weise eine großflächige Erzeugung von Wirbelströmen, die zu einer Überhitzung und Beschädigung der Gießpfanne führen könnte. Vorzugsweise liegt die Länge der Schlitze zwischen 120 % und 150 % der Länge der Magnetspule, d.h. dass die Schlitze die Magnetspule in längsaxialer Richtung oben und unten überragen. Die Anzahl der Schlitze, die vorzugsweise äquidistant im Gefäßmantel angeordnet sind, wird im wesentlichen durch den Gießgefäßdurchmesser bestimmt. Bei den zuvor angegebenen Füllvolumina sollten 4, 6, 8 oder mehr Schlitze im Metallmantel vorhanden sein.
Wie prinzipiell nach dem Stand der Technik bekannt, ist die Magnetspule vorzugsweise von einem Eisenkern (Joche) umgeben. Die Lage der Schlitze im Gießgefäßmantel ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in der Höhe etwa deckungsgleich mit der Lage der Joche.
Die Breite der Schlitze liegt zwischen 2 mm und 10 mm. Eine solche Schlitzbreite verhindert einerseits wirkungsvoll die Entstehung großflächiger Wirbelströme, andererseits ist die Schlitzbreite so gering, dass die Stabilität des Gießgefäßes nicht beeinträchtigt wird.
Der Heizstand weist eine Magnetspule auf, die vorzugsweise mindestens zwei Wicklungen enthält und die von einem Eisenkern (Joche) umgeben ist. Die Mehrfachwicklung der Magnetspule schafft den Vorteil, dass die Heizstand-Bauhöhe minimiert werden kann, z.B. auf 150 bis 300 mm, da über die Mehrlagigkeit der Wicklung eine entsprechend höhere gewünschte Leistung erbracht werden kann. Die Magnetspule sowie die Joche sind vorzugsweise in einem Rahmen angeordnet, die dann den Heizstand bilden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Heizstand höhenverstellbar, was den Vorteil hat, dass das auf vorhandenen Stützen bzw. einem Gestell abgesetzte und zentrierte Gefäß hiernach an den Heizstand angekoppelt wird, indem der Heizstand den unteren Bereich umgreifend hochgefahren bzw. vor dem Weitertransport des Gefäßes abgesenkt wird. Hierzu besteht der Heizstand vorzugsweise aus einem ringförmigen Sockel, in den die Magnetspule integriert ist. Das Gefäß weist in seinem unteren Bereich eine äußere Form auf, die dem Innenmantel des ringförmigen Sockels angepaßte ist, d.h. dass bei aufgesetztem bzw. eingesetztem Gefäß zwischen der Magnetspule und dem Gefäßmantel ein dimensionsgerecht angepaßter Luftspalt verbleibt. Soll der Rahmen mit Joche und Spule nach Positionierung des induktiven Gefäßes durch hydraulisches Anheben um den unteren Bereich des Gefäßes gelegt werden, dient als Auflage ein Gestell bzw. sind Stützen vorhanden, die entsprechend dem Gefäß angepaßte Auflagefläche besitzen.
Der Übergangsbereich des Gefäßes vom unteren Teil in den querschnittsgrößeren oberen Teil kann nach einer alternativen Ausgestaltung als kragenförmige Auflagefläche korrespondierend zur Dachfläche des ringförmigen Sockels ausgebildet. Diese Ausbildungsform ist für fest montierte, nicht höhenverstellbare Heizstände konzipiert sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das vorbeschriebene Gefäß als Transport-, Warmhalte-, Legierungs-, Entgasungs- und/oder Gießgefäß für Metallschmelzen, insbesondere aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen verwendet, vorzugsweise in der Art, dass das Gießgefäß an einer Rundtischanlage mit mehreren Arbeitspositionen oder Linearanlage zum Kokillenguß verwendet wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie sich hieraus ergebende Vorteile werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Gießgfäß, das an einen Heizstand angekoppelt ist und
Fig. 2 eine weitere teilgeschnittene Ansicht des Gießgefäßes nach Fig. 1.
Das dargestellte Gefäß 1 ist auf einen Heizstand 2 aufgesetzt. Das Gefäß 1 besitzt einen oberen Bereich mit einem Durchmesser Di von 1100 mm, einen Zwischenbe- reich, in dem sich der Durchmesser verjüngt und einen unteren Bereich mit einem Durchmesser D2 von 500 mm, der der Geometrie des verwendeten Schöpflöffels angepaßt ist. Aus den Dimensionen ergibt sich ein Füllvermögen von ca. 2 to (2000 kg) Aluminium. Das Gefäß 1 besitzt eine isolierende feuerfeste Auskleidung sowie einen äußeren Metallmantel. Der Metallmantel 4 im unteren Bereich besteht aus einem nicht ferromagnetischen Material, z.B. VA-Stahl. Um den unteren, beispielsweise zylindrischen Außenmantel aus VA-Stahl ist im Abstand eines Luftspaltes 6 eine doppellagige Magnetspule 5 angeordnet, die über einen Eisenkern (Joche 7) umschlossen wird. Die Spule 5 und die Joche 7 sind in einem gemeinsamen Rahmen 8 installiert, der heb- und senkbar ist, wie dies durch den Doppelpfeil 9 sichtbar gemacht ist. Vorhandene, nicht dargestellte Hubeinrichtungen arbeiten vorzugsweise hydraulisch. Als Auflage für das Gefäß 1 dienen im vorliegenden Fall drei Stützen 10, die das Gefäß im konischen Zwischenbereich unterfassen.
Soll auf eine heb- und senkbare Heizeinrichtung 2 verzichtet werden, kann auch der kragenförmige Bereich 11 als Abstützfläche auf eine entsprechende ringförmige Auflagefläche des Heizstandes dienen. Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist jedoch für beide Ausführungsalternativen, dass das Gefäß 1 lösbar mit dem Heizstand 2 verbunden ist. Ist das Gefäß 1 in der dargestellten Weise auf- bzw. in den Heizstand 2 eingesetzt, wird mittels der Magnetspule 5 ein Feld induziert, das in der Schmelze eine Badbewegung hervorruft sowie der Schmelze Wärme zuführt. Der Heizstand 2 kann neben einem Gießkarussel mit mehreren Gießkokillen angeordnet sein, so dass aus dem mittels eines Schöpflöffels 12 die gewünschte Charge aus dem Gefäß 1 entnommen und vergossen werden kann.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der äußere Metallmantel des Gießgefäßes im unteren Bereich, d.h. in Höhe der Magnetspule 5 geschlitzt. Die Schlitze 13 verlaufen längsaxial und überragen die Magnetspule bzw. deren längsaxiale Höhe jeweils oben und unten, wobei die Länge der Schlitze mindestens das 1 ,2-fache der längsaxialen Länge der Magnetspule beträgt. Die Magnetspule ist von Jochen 7 umgeben, die (in der Höhe) etwa deckungsgleich mit den Schlitzen 13 liegen. Vorzugsweise und wie in Fig. 2 dargestellt, überragen die Schlitze die Joche jeweils oben und unten.
Das dargestellte Gefäß dient im vorliegenden Fall als Transportmittel für das hierin eingefüllte Schmelzvolumen sowie als Legierungs-, Warmhalte- und Entgasungsgefäß. Das aus einem Schmelzofen entnommene flüssige Metall bzw. die Metalllegierung verbleibt während des Transportes, einer etwaigen Zwischenlagerung oder einer Zwischenbehandlung, nämlich dem Entgasen bis zum Vergießen in ein- und demselben Behälter, so dass ein Umgießen in andere Gefäße oder Öfen vermieden wird. Kann aus verfahrenstechnischen oder betriebstechnischen Gründen die Metallschmelze vom Schmelzofen nicht unmittelbar zur Gießanlage überführt werden, kann an einer Zwischenstation ein weiterer Heizstand 2 stationär installiert sein, auf den in der dargestellten Weise das Gefäß 1 aufgesetzt und durch entsprechende induktive Heizung auf der gewünschten Temperatur gehalten wird. An dieser Zwischenstation sind metallurgische Behandlungen der Schmelze möglich.
In einem konkreten Anwendungsfall wird die dem Schmelzofen entnommene Legierung in eine Pfanne umgefüllt, die zu einer Zwischenstation mit einem Heizstand transportiert wird, wo die Pfanne auf vorhandene Stützen abgesetzt und wonach der Heizstand hydraulisch angehoben wird, bis der untere Bereich der Pfanne von der Magnetspule umgeben ist. In dieser Zwischenstation wird die Metallschmelze, z.B. durch Eindüsen von Stickstoff oder Argon, entgast. Auftretende Temperaturverluste werden durch die über den Heizstand eingebrachte Heizenergie kompensiert. Nach hinreichender Entgasung (oder einer anderen gewünschten metallurgischen Behandlung) wird nach Bedarf die Metallschmelze abgeschlackt und die Pfanne zu einer Gießanlage transportiert, wo sie in entsprechender Weise wie zuvor beschrieben auf einen dort vorhandenen Heizstand zunächst zentriert und anschließend durch Heben des Heizstandes an diesen angekoppelt wird. Der Pfanne kann danach mittels eines Schöpflöffels die Metallschmelze chargenweise zum Vergießen in Kokillen, die z.B. auf einem Gießkarussel angeordnet sind, sukzessive entnommen werden. Hierbei dient die untere Verjüngung des Gefäßes auf einen dem Schöpflöffel angepaßten Durchmesser dem Zweck, dass die Pfanne praktisch vollständig entleert werden kann.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Kombination aus dem Gefäß und dem Heizstand für beliebige Metall- oder Metalllegierungsschmelzen einsetzbar, insbesondere dann, wenn Umgießvorgänge möglichst vermieden werden sollen.

Claims

Patentansprüche
1. Aus einem heizbaren, eine feuerfeste Auskleidung und einen äußeren Metallmantel aufweisendes Gießgefäß (1 ) für metallisches Schmelzgut, insbesondere für Aluminiumschmelzen, und einem Heizstand (2) mit einer Magnetspule (5) bestehende Vorrichtung, bei der das Gießgefäß (1 ) auf dem stationären Heizstand (2) lösbar aufgesetzt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Metallmantel des Gießgefäßes (1 ) im unteren Bereich mehrere schlitzförmige Durchbrechungen (13) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Metallmantel des Gießgefäßes (1 ) mehrere, vorzugsweise längsaxial angeordnete Schlitze (13) aufweist, die sich bei aufgesetztem Gießgefäß (1 ) in der Höhe der Magnetspule (5) befinden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Schlitze (13) zwischen 120 % und 150 % der Länge der Magnetspule (5) beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (13) in äquidistantem Abstand angeordnet sind und/oder dass mindestens 4 Schlitze vorhanden sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (5) von einem Eisenkern (Joche) (7) umgeben ist und dass die Lage der Schlitze (13) bei aufgesetztem Gießgefäß (1 ) in der Höhe etwa deckungsgleich mit der Lage der Joche (7) ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schlitze (13) zwischen 2 mm und 10 mm liegt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizstand (2) eine Magnetspule (5) aufweist, die vorzugsweise mindestens zwei Wicklungen enthält, und von einem Eisenkern (7) umgeben ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizstand (2) höhenverstellbar, vorzugsweise hydraulisch höhenverstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizstand aus einem ringförmigen Sockel besteht, in dem die Magnetspule (5) integriert ist und dass das Gefäß (1 ) in seinem unteren Bereich eine äußere Form aufweist, die dem Innenmantel des ringförmigen Sockels (8) angepaßt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang des Gefäßes vom unteren Bereich in den querschnittsgrößeren oberen Bereich des Gefäßes als kragenförmige Auflagefläche korrespondierend zur Dachfläche des ringförmigen Sockels (8) ausgebildet ist.
11. Verwendung des Gefäßes (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 10 als Transport-, Warmhalte-, Legierungs-, Entgasungs- und/oder Gießgefäß für Metallschmelzen, insbesondere aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen.
12. Verwendung des Gießgefäßes nach Anspruch 11 , an einer Rundtischanlage mit mehreren Arbeitspositionen oder an einer Linearlinie mit Metallentnahme-, Pfannenentnahme- und Entgasungsposition.
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