DE10062742A1

DE10062742A1 - Vorrichtung zum Verschliessen eines Giessgefässes

Info

Publication number: DE10062742A1
Application number: DE2000162742
Authority: DE
Inventors: Dirk Richarz
Original assignee: Georg Fischer Automobilguss GmbH Germany
Current assignee: Georg Fischer Automobilguss GmbH Germany
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-20

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Verschließen eines Schmelzegefäßes vorgeschlagen, umfassend einen Stopfenstein (4) mit einer Ausgussöffnung im Boden des Schmelzegefäßes und einen stangenförmigen Stopfen (5), der in das Schmelzegefäß in waagrechter Richtung bewegbar in Bezug auf den Stopfenstein (4) angeordnet ist, wobei der Stopfen (5) eine durchgehende zentrale Bohrung (16) aufweist und wobei in die zentrale Bohrung eine Durchstoßstange (10) zum Durchstoßen der zentralen Bohrung (16) und der Ausgussöffnung verschiebbar aufnehmbar angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschliessen eines Schmelzegefässes umfassend einen Stopfenstein mit einer Ausgussöffnung im Boden des Schmelzegefässes und einen stangenförmigen Stopfen, der in das Schmelzegefäss in senkrechter Richtung bewegbar in Bezug auf dem Stopfenstein angeordnet ist, wobei der Stopfen eine durchgehende zentrale Bohrung aufweist.

In der Giesserei wird die Metallschmelze aus einem Schmelzegefäss in die Giessform eingegossen. Die Schmelzemenge wird auf die Giessformen aufgeteilt und in Portionen zugegeben, die dem Volumen der Gussstücke entsprechen. Das Schmelzegefäss muss also nach jeder Portion abgeschlossen werden. Zum Verschliessen des Schmelzegefässes wird oft eine sogenannte Stopfenstange, d. h. einen stangenförmigen Stopfen verwendet, der in die Ausgussöffnung am Boden des Schmelzegefässes passt. Die Stopfenstange füllt jedoch in den meisten Fällen die Ausgussöffnung nicht vollständig aus. Unterhalb der Stopfenstange kann in der Ausgussöffnung im Bodenbereich des Schmelzegefässes einen Schmelzetropfen zurück bleiben und erstarren. Um diesen Schmelzetropfen zu verhindern oder zu entfernen, werden verschiedene Methoden angewendet.

Aus der JP 09052155 A ist eine Lanze bekannt, die in eine zentrale Bohrung in die Stopfenstange eingelassen werden kann und durch die Heizgas zum Aufheizen der Stopfenstange und der Ausgussöffnung zugeführt werden kann. Die zentrale Bohrung wird oft auch verwendet, um durch die Stopfenstange unmittelbar vor dem Ausgiessen ein Impfmittel an die Schmelze zuzuführen. Das Impfmittel kann in Form eines Drahtes, einer Stange oder als pulverförmiges oder körniges Material zugegeben werden. Beim Abkühlen der Stopfenstange besteht immer die Gefahr der Verstopfung der zentralen Bohrung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Verschliessen eines Schmelzegefässes anzugeben, wobei Legierungszusatzstoffen, darunter auch das pulverförmige Impfmittel, zugegeben werden können und wobei die allfällige Verstopfung einfach beseitigt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Verschliessen eines Schmelzegefässes umfassend einen Stopfenstein mit einer Ausgussöffnung im Boden des Schmelzegefässes und einen stangenförmigen Stopfen, der in das Schmelzegefäss in waagrechter Richtung bewegbar in Bezug auf dem Stopfenstein angeordnet ist, wobei der Stopfen eine durchgehende zentrale Bohrung aufweist, wobei in die zentrale Bohrung eine Durchstossstange zum Durchstossen der zentralen Bohrung und der Ausgussöffnung verschiebbar aufnehmbar angeordnet ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Es ist von Vorteil, dass pulverförmige Legierungszusatzstoffen wie z. B. Impfmittel zugegeben werden können, ohne dass die Durchstossstange aus der zentralen Bohrung entfernt werden muss. Dies wird dadurch erreicht, dass der stangenförmige Stopfen eine weitere Verbindungsbohrung zur Verbindung der zentralen Bohrung mit der Umgebung ausserhalb des Giessgefässes aufweist. Die weitere Verbindungsbohrung kann mit einem geschlossenen System verbunden werden. Hiermit wird erreicht, dass eine genau dosierbare Menge der pulverförmigen Legierungszusatzstoffen wirkungsvoll am Giessstrahl zugeführt werden können. Hiermit wird auch erreicht, dass die pulverförmige Stoffen ohne Verluste und ohne Belastung für die Umwelt oder die Giessereiarbeiter zugegeben werden können. Im Gegensatz zur sonst üblichen Giessstrahlimpfung, wobei viel Impfmittel im Übermass eingesetzt wird und nicht wirkungsvoll am Giessstrahl zugeführt werden kann, wird das Impfmittel kostensparend eingebracht.

Es ist auch von Vorteil, dass die Zusatzstoffen oder Impfmittel möglichst einfach zugegeben werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass die Verbindungsbohrung radial und unter einem Winkel zur Achse der zentralen Bohrung verlaufend angeordnet ist. Die Verbindungsbohrung ist vorzugsweise unter einem Winkel von weniger als 45° zur Achse der zentralen Bohrung angeordnet.

Das zentrale Thema der Erfindung ist die Zuführung von pulverförmigen Legierungszusatzstoffen durch die Stopfenstange während des Giessvorganges. Durch die hier beschriebene Zugabeart wird das Ausbringen gegenüber einer herkömmlichen Giessstrahlimpfung erheblich verbessert.

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

Fig. 1 eine Sicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Verschliessen eines Schmelzegefässes,

Fig. 2 eine weitere Sicht auf ein Teil der Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung von Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäss Fig. 3.

In Fig. 1 ist schematisch ein sogenannter Stopfenhubapparat 1 dargestellt. Der Stopfenhubapparat 1 befindet sich an der Giessstelle einer Giessereianlage und wird benachbart zum Schmelzegefäss angeordnet. Der linke Teil der Fig. 1 stellt schematisch eine Bedienungseinheit 2 dar, die notwendig ist um eine Vorrichtung 3 zum Verschliessen des Schmelzegefässes zu bedienen. Vom Schmelzegefäss ist schematisch der Stopfenstein 4, der im Boden des Schmelzegefäss angeordnet ist, dargestellt. In Fig. 1 ist der Stopfenstein 4 abgeschlossen dargestellt. Zum Verschliessen des Stopfensteins 4 wird einen Stopfen 5 senkrecht durch die Schmelze hindurch von oben auf den Stopfenstein 3 bewegt. Die Bedienungseinheit sorgt u. a. für die senkrechte und Bewegung auf- und abwärts des Stopfens 5. Der Stopfen 5 ist im wesentlichen ein stangenförmiges Rohr aus einem Material, das beständig ist gegen der Schmelzezusammensetzung und der Schmelzetemperatur. Der Stopfen 5 kann beispielsweise aus hitzebeständiger Keramik hergestellt sein.

Der Stopfen 5 erstreckt sich von einem eingespannten Ende 8, das in einer Stopfenbefestigung 9 eingespannt und lösbar befestigt ist, bis zu einem freien Ende 7. Der Stopfen 5 weist eine zentrale Bohrung 6 auf, die vom freien Ende 7 des Stopfens 5 im Bereich des Stopfensteins 3 bis zum eingespannten Ende 8 im Bereich der Stopfenbefestigung durch den Stopfen 5 hindurch führt. Oberhalb der Stopfenbefestigung 9 ist eine Stopfenreinigungsstange oder eine Durchstossstange 10 dargestellt. Die Stopfenreinigungsstange 10 ist ebenfalls auf und abwärts senkrecht bewegbar angeordnet. Mit der Stopfenreinigungsstange 10 kann die zentrale Bohrung 6 gereinigt und gegebenenfalls durchstossen werden.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung 3 zum Verschliessen des Schmelzegefässes für sich alleine dargestellt. Die Bedienungseinheit 2 des Stopfenhubapparates 1 von Fig. 1 wurden weggelassen. Die Vorrichtung 3 von Fig. 2 kann sich über mehr als 1 Meter Höhe erstrecken. von oben nach unten sind in Figur ersichtlich: einen Stopfenarm 11 zur Verbindung des Stopfens 5 mit dem Stopfenhubapparat 1, eine Stopfenführung 12 zum Führen des Stopfens 5 durch das freie Ende des Stopfenarmes 11 hindurch, ein Stopfenrohr 13 zur Aufnahme des Stopfens 5 während der senkrechten Bewegung des Stopfens 5 auf und abwärts in Bezug auf der Ausgussöffnung, einen Stopfenrohrhalter 14 zum Halten des Stopfenrohres 13 und eine Stopfenhülse 15. Die Stopfenhülse 15 und das Stopfenrohr 13 sind derart zueinander ausgerichtet und befestigt, dass die senkrechte Bewegung des Stopfens 5 durch die Schmelze hindurch das Öffnen und vor allem das vollständige Schliessen des Stopfensteines gewährleistet.

In Fig. 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 3 zum Verschliessen des Schmelzegefässes geschnitten dargestellt. In Fig. 3 sind das eingespannte Ende 8 des Stopfens 5, die Stopfenhülse 15 und der untere Teil des Stopfenrohres 13 geschnitten dargestellt. Der Stopfen 5 weist eine zentrale Bohrung 16 auf. In der Verlängerung der zentralen Bohrung 16 in der Richtung des Stopfenrohres 13 ist die Stopfenreinigungsstange oder die Durchstossstange 10 geschnitten dargestellt. Oberhalb der Stopfenhülse 15, in dem Bereich, wo das Stopfenrohr 13 an die Stopfenhülse 15 befestigt ist, ist eine Verbindungsbohrung 17 radial und unter einem Winkel zur Achse der zentralen Bohrung 16 verlaufend angeordnet.

Die Verbindungsbohrung 17 dient zur Verbindung der zentralen Bohrung 16 mit der Umgebung ausserhalb des Giessgefässes. Die Verbindungsbohrung 17 ist vorzugsweise unter einem Winkel von weniger als 45° zur Achse der zentralen Bohrung 16 angeordnet. In die Verbindungsbohrung 17 ist ein Stahlrohr 18 eingesetzt. Durch dieses Stahlrohr 18 kann, wenn die Durchstossstange 10 in dem Stopfenrohr 13 nach oben angehoben wird, Impfmittel an die zentrale Bohrung 16 zugeführt werden, ohne dass die Durchstossstange 10 vollständig entfernt werden muss. Das Impfmittel kann ohne Druck, das heisst nur durch Wirkung der Schwerkraft an die zentrale Bohrung 16 zugeführt werden. Wenn der Stopfen 5 von dem Stopfenstein 4 angehoben wird, gelangt das Impfmittel in die Mitte des Giessstrahles. Das Impfmittel kann als pulverförmigen oder grobkörnigen Material zugegeben werden. Die Zugabe unter Anwendung von Druckluft ist ebenfalls möglich, sowohl bei einer entsprechend druckdichten Ausführung, wie auch bei einer herkömmlichen Ausführung.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 3 zum Verschliessen des Schmelzegefässes geschnitten dargestellt. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist hier die Verbindungsbohrung 17 grösstenteils im Bereich des eingespannten Endes 8 des Stopfen 5 ausgebildet. Die Durchstossstange 10 ist, im Gegensatz zu Fig. 3, in Fig. 4 in der angehobenen Stellung dargestellt. In dieser Stellung wird auch die Sicht auf eine Zutrittsöffnung 19 freigegeben, die in Fig. 3 von der Durchstossstange 10 verdeckt wurde. Die Zutrittsöffnung 19 bildet den Übergang vom Stahlrohr 18 mit der Verbindungsbohrung 17 zum Stopfenrohr 13 mit der zentralen Bohrung 16. In Fig. 4 ist auch gut ersichtlich, wie der Durchmesser der Verbindungsbohrung 17 wesentlich kleiner ist als die zentrale Bohrung 16 des Stopfen 5. Die Ausführungsbeispiele von Fig. 3 und 4 sind im Übrigen identisch. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ist zwar etwas aufwendiger in der Herstellung. Dieser Aufwand wird aber mehr als wettgemacht durch die bessere Temperaturverhältnisse weiter unten im Schmelzegefäss. Bei einer höheren und bei einer besser ausgeglichen Temperatur wird die Verstopfungsgefahr durch Schmelzen und wieder Einfrieren des Impfmittels erheblich geringer. Durch den kürzeren Zufuhrweg wird die Gefahr des Schmelzens und wieder Einfrierens weiter eingeschränkt.

Claims

1. Vorrichtung zum Verschliessen eines Schmelzegefässes umfassend einen Stopfenstein (4) mit einer Ausgussöffnung im Boden des Schmelzegefässes und einen stangenförmigen Stopfen (5), der in das Schmelzegefäss in waagrechter Richtung bewegbar in Bezug auf dem Stopfenstein angeordnet ist, wobei der Stopfen eine durchgehende zentrale Bohrung (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in die zentrale Bohrung eine Durchstossstange (10) zum Durchstossen der zentralen Bohrung und der Ausgussöffnung verschiebbar aufnehmbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung zum Verschliessen eines Giessgefässes nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stangenförmige Stopfen eine weitere Verbindungsbohrung (17) zur Verbindung der zentralen Bohrung (16) mit der Umgebung ausserhalb des Giessgefässes aufweist.

3. Vorrichtung zum Verschliessen eines Giessgefässes nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbohrung (17) radial und unter einem Winkel zur Achse der zentralen Bohrung (16) verlaufend angeordnet ist.

4. Vorrichtung zum Verschliessen eines Giessgefässes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbohrung (17) unter einem Winkel von weniger als 45° zur Achse der zentralen Bohrung (16) angeordnet ist.

5. Vorrichtung zum Verschliessen eines Giessgefässes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbohrung (17) einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweist als die zentrale Bohrung (16).

6. Vorrichtung zum Verschliessen eines Giessgefässes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbohrung (17) im Bereich des eingespannten Endes (8) des Stopfens (5) angeordnet ist.

7. Vorrichtung zum Verschliessen eines Giessgefässes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbohrung (17) oberhalb des Stopfens (5) angeordnet ist.

8. Vorrichtung zum Verschliessen eines Giessgefässes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der stangenförmigen Stopfen (5) einstückig ausgebildet ist.