DE4204262A1 - Niederdruck-giessanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Gießanlage mit einem Schmelzofen und einem die Schmelze zum Anguß einer Gießform hin ansteigend führenden Steigrohr, wobei der Gießform-Anguß oberhalb der Gießform-Unterkante liegt.

Beim Niederdruck-Gießverfahren wird durch einen relativ geringen, auf die Oberfläche der Schmelze im Schmelzofen einwirkenden Gasdruck die flüssige Schmelze, beispiels­ weise Flüssigaluminium, über das sogenannte Steigrohr in den Hohlraum der geodätisch oberhalb der Schmelze liegen­ den Gießform gedrückt. Nach Abschluß der Erstarrungsphase des zu produzierenden Gußteiles wird der Schmelzofen be­ lüftet, wodurch das im Steigrohr befindliche Gußmaterial in den Schmelzofen zurückfließt.

Aus Stabilitätsgründen sowie unter gießtechnischen Aspek­ ten, d. h. unter Berücksichtigung einer optimalen Schmel­ zeverteilung in der Gießform, sind übliche Gießformen derart gestaltet, daß der Gießform-Anguß oberhalb der Gießform-Unterkante liegt. Somit erstreckt sich die Gieß­ form auch in einen Bereich unterhalb des Angusses, woraus sich eine zwischen dem Anguß sowie der unterhalb der Gießform-Unterkante liegenden Schmelzofen-Deckplatte er­ streckende Distanz ergibt. Auch diese Distanz muß mittels des Steigrohres überbrückt werden. Um nun die Wärmever­ luste des flüssigen Gußmaterials während der Befüllung der Gießform sowie während der Erstarrungsphase des Guß­ teiles insbesondere in diesem außerhalb des Schmelzofens liegenden Bereich des Steigrohres auszugleichen, wird bei bekannten Niederdruck-Gießanlagen dieser Steigrohrbereich kontinuierlich beheizt. Diese Beheizung kann mittels Gas­ brennern oder induktiv erfolgen, wie dies beispielsweise in der DE-AS 12 85 682 gezeigt ist.

Eine derartige Beheizung des Steigrohres ist jedoch auf­ wendig und kostenintensiv und stellt eine zu vermeidende Ressourcenverschwendung dar. Aufgabe der Erfindung ist es daher, an einer Niederdruck-Gießanlage nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer keine intensive Steigrohrbeheizung erforderlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß sich der Innenraum des Schmelzofens über die Gießform-Unterkante hinaus im wesentlichen bis zum Gießform-Anguß hin er­ streckt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfin­ dung beschreiben die Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird die Abwärme der sich im Schmelzofen befindenden Schmelze genutzt, um das Steigrohr bis zu seinem Mündungsbereich hin, d. h. nahezu bis zum Gieß­ form-Anguß hin zu beheizen bzw. warmzuhalten. Das Steig­ rohr befindet sich somit im wesentlichen vollständig in­ nerhalb des gegenüber dem bekannten Stand der Technik er­ weiterten Schmelzofens. Zwar ist aus der DE-AS 15 83 572 bereits eine Niederdruck-Gießvorrichtung bekannt, bei der sich das Steigrohr ebenfalls im wesentlichen innerhalb des Schmelzofens befindet, jedoch liegt bei dieser be­ kannten Vorrichtung der Gießform-Anguß an der tiefsten Stelle der Gießform. Abweichend von den Merkmalen der vorliegenden Erfindung erstreckt sich somit dort der In­ nenraum des Schmelzofens nicht über die Gießform-Unter­ kante hinaus.

Den individuell vorliegenden geometrischen Verhältnissen optimal anpassen läßt sich der Schmelzofen mit seinem ge­ genüber dem bekannten Stand der Technik erweiterten In­ nenraum durch einen Aufsatz, der im wesentlichen eine in der Schmelzofen-Deckplatte vorgesehene, relativ große Öffnung umgibt und der sich nahezu bis zum Anguß hin er­ streckt und dabei das Steigrohr aufnimmt. Vorteilhafter­ weise kann dieser Aufsatz die Funktion des ansonsten er­ forderlichen Axialkompensators zum Ausgleich von Län­ genänderungen, die sich während des Gießprozesses erge­ ben, übernehmen. Im Falle eines einflutigen Steigrohres ist diese Öffnung dabei wesentlich größer als der Steig­ rohrquerschnitt, darüber hinaus kann diese Öffnung auch ein mehrflutiges Steigrohr, d. h. ein sogenanntes Hosen­ rohr, welches sich zu mehreren Angüssen hin verzweigt, aufnehmen.

Ggf. kann es erforderlich sein, die Temperatur im Mün­ dungsbereich des Steigrohres, insbesondere nahe des Gieß­ form-Angusses, zu beeinflussen. In Frage kommt dabei sowohl eine Temperaturerhöhung als auch eine Temperaturerniedrigung gegenüber dem von der Abwärme der Schmelze bestimmten Temperaturniveau. Daher kann nahe des Gießform-Angusses eine Zufuhröffnung in den Schmelzofen- Innenraum vorgesehen sein. Über diese Zufuhröffnung kön­ nen reaktive oder inhibitorische Medien eingeleitet wer­ den, die durch ihre Eigenschaften eine Temperaturänderung herbeiführen. Die Art oder der Aggregatzustand dieser Medien ist beliebig. Man könnte beispielsweise für die Erhöhung der Temperatur ein gasförmiges Medium wie Luft, Sauerstoff, Heizgas etc. verwenden; für das Reduzieren der Temperatur können Schutz- oder Stickgase, aber auch Medien in Pulverform geeignet sein. Zur gezielten Tempe­ ratursteuerung können dabei geeignet installierte Tempe­ raturfühler vorgesehen sein.

Die beigefügte Prinzipskizze dient als bevorzugtes Aus­ führungsbeispiel der näheren Erläuterung der Erfindung. Linksseitig sowie rechtsseitig der Mittellinie 20 sind verschiedene Ausführungsformen dargestellt.

Gezeigt ist ein Schmelzofen 6, in dem Flüssigmetall als sogenannte Schmelze 8 warmgehalten wird. Mit dieser Schmelze 8 soll ein Gußstück geformt werden. Dieses Guß­ stück wird durch den Formhohlraum 3 einer Gießform be­ stimmt, die aus einem Gießform-Oberteil 1, einem Gieß­ form-Unterteil 2 sowie einem Gießform-Seitenteil 21 be­ steht. In den Formhohlraum 3 gelangt die Schmelze über einen oder mehrere Gießform-Angüsse 4. Die Verbindung zwischen den Gießform-Angüssen 4 mit dem Schmelz-Bad 8 stellt ein Steigrohr 9 - für die linke Bildhälfte, wo le­ diglich ein einziger Anguß 4 vorgesehen ist - bzw. ein Steigrohr 9a mit einem sich daran anschließenden verzwei­ genden Hosenrohr 9b - für die rechte Bildhälfte, wo meh­ rere Angüsse 4 versorgt werden - her. Vom Schmelze-Bad 8 aus geodätisch zum Formhohlraum ansteigend gefördert wird die Schmelze durch Druckerhöhung im Innenraum 10 des Schmelzofens 6. Über im Innenraum 10 mündende Zufuhröff­ nungen 12 kann dazu Druckluft in den Schmelzofen 6 einge­ leitet werden.

Aus gießtechnischen Gegebenheiten, sowie um den Gießform- Unterteil 2 eine ausreichende Steifigkeit zu geben, ist es erforderlich, die gesamte Gießform so zu gestalten, daß die Gießform-Unterkante 22 unterhalb des Gießform-An­ gusses 4 bzw. der Gießform-Angüsse 4 liegt. Daher besteht auch zwischen der den Schmelzofen im wesentlichen ab­ deckenden Deckplatte 7 sowie dem Gießform-Anguß 4 ein ge­ wisser Höhenversatz, der ebenfalls durch das Steigrohr 9 bzw. das Hosenrohr 9b überbrückt werden muß. Es gilt, diesen Bereich des Steigrohres 9 bzw. des Hosenrohres 9b auch während des Erstarrungsprozesses der im Formhohlraum 3 befindlichen Schmelze flüssig zu halten, um mit Ab­ schluß der Erstarrung im Formhohlraum 3 den Schmelzofen 6 belüften zu können und dadurch die im Steigrohr 9 bzw. im Hosenrohr 9b befindliche Schmelze im flüssigen Zustand in das Schmelze-Bad 8 zurückzuleiten.

Um somit eine Abkühlung der Schmelze innerhalb des Steig­ rohres 9 bzw. des Hosenrohres 9b im Bereich nahe der Gießform-Angüsse sowohl während der Erstarrungsphase als auch während des Gießvorganges selbst zu verhindern, er­ streckt sich der Innenraum 10 des Schmelzofens 6 über die Gießform-Unterkante 22 hinaus im wesentlichen bis zum Gießform-Anguß 4. Warmgehalten wird das Steigrohr 9 bzw. das Hosenrohr 9b zusammen mit der darin befindlichen Schmelze somit über die Strahlungs-Abwärme des Schmelze- Bades 8. Hierzu ist vorgesehen, daß die den Schmelzofen 6 teilweise abdeckende Deckplatte 7 eine gegenüber dem Querschnitt des Steigrohres 9 bzw. 9a wesentlich größere Öffnung 23 aufweist, über welche die Abwärme des Schmelze-Bades 8 zum angußnahen Bereich des Steigrohres 9 bzw. des Hosenrohres 9b gelangen kann. Gegenüber der Um­ gebung abgeschlossen wird der Innenraum 10 des Schmelz­ ofens 6 mittels eines die Öffnung 23 im wesentlichen um­ gebenden Aufsatzes 11, der zugleich das Steigrohr 9 bzw. das Hosenrohr 9b aufnimmt. Wie ersichtlich, ist das Steigrohr 9 bzw. das Hosenrohr 9b mit seinem Absatz 24 zwischen dem Aufsatz 11 sowie dem Gießform-Unterteil 2 unter Zwischenlage einer Dichtung 13 eingeklemmt. Um da­ bei temperaturbedingte Längenänderungen auszugleichen, ist der Aufsatz 11 als im Zusammenhang mit Niederdruck- Gießanlagen an sich bekannter Axialkompensator ausgebil­ det. Dargestellt ist dies durch die angedeutete Schlan­ genlinie in der rechten Wand des Aufsatzes 11. Aufge­ bracht wird die besagte Spannkraft zwischen dem Aufsatz 11, dem Absatz 24, sowie dem Gießform-Unterteil 2 über eine lediglich abstrakt dargestellte Spannvorrichtung 14.

In den meisten Fällen ist es ausreichend, die gewünschte Temperatur des Steigrohres 9 bzw. des Hosenrohres 9b im angußnahen Bereich allein dadurch sicherzustellen, daß das Steigrohr 9 bzw. das Hosenrohr 9b im wesentlichen vollständig innerhalb des Innenraumes 10 des Schmelzofens 6 liegt. In Sonderfällen kann es jedoch erwünscht sein, zusätzlich die Temperatur im angußnahen Bereich zu beein­ flussen. Hierzu können über Zufuhröffnungen 12 im Aufsatz 11 reaktive oder inhibitorische Medien eingeführt werden, die durch ihre Eigenschaften eine Temperaturänderung her­ beiführen. Die Art oder der Aggregatzustand dieser Medien ist beliebig. Man könnte z. B. für die Erhöhung der Tem­ peratur ein gasförmiges Medium wie Luft, Sauerstoff, Heizgas etc. verwenden; für das Reduzieren der Temperatur Schutz- oder Stickgase. Oder aber Medien in Pulverform etc. Über die Verwendung von Temperaturfühlern 15 an be­ liebiger Stelle - hier im Absatz 24 des Aufsatzes 11 - können die Temperaturen durch Regelung und Beschaffenheit der zugeführten Medien reguliert werden.

Neben den bereits eingangs erläuterten Vorteilen, nämlich daß eine separate Beheizung der angußnahen Bereiche des Steigrohres 9 nicht mehr erforderlich ist und somit zu­ sätzliche Heizkosten und Heizkörper ebenso wie eine zu­ sätzliche Heizungssteuerung entfallen können, zeichnet sich eine erfindungsgemäße Niederdruck-Gießanlage auch dadurch aus, daß bei Vorhandensein mehrerer oder ver­ zweigter Steigrohre 9 bzw. sogenannter Hosenrohre 9b in den verschiedenen Steigrohren eine einheitliche Tempera­ tur herrscht, wodurch das gleichmäßige Höhenniveau der Liquidus-Solidus-Grenze der Schmelze bei allen Steigroh­ ren garantiert ist. Zusätzlich werden die Steigrohre durch die Einbindung in den Ofen-Innenraum 10 geringer belastet und besitzen somit eine erheblich verlängerte Lebensdauer. Wie ersichtlich, können die Steig- bzw. Ho­ senrohre 9, 9b, die im übrigen auch aus nichtmetallischen Materialien gefertigt sein können, durch entsprechende Gestaltung des Aufsatzes 11 von oben montiert werden. Dies sowie weitere Details - beispielsweise könnte der Schmelzofen 6 auch als Tiegelofen ausgebildet sein (vgl. Bezugsziffer 6a) - können jedoch auch durchaus auch an­ derweitig gestaltet werden, ohne den Inhalt der Pa­ tentansprüche zu verlassen.

Claims (6)

1. Niederdruck-Gießanlage mit einem Schmelzofen (6) und einem die Schmelze zum Anguß (4) einer Gießform (1, 2, 21) hin ansteigend führenden Steigrohr (9, 9a, 9b), wobei der Gießform-Anguß (4) oberhalb der Gieß­ form-Unterkante (22) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Innenraum (10) des Schmelzofens (6) über die Gießform-Unterkante (22) hinaus im wesentlichen bis zum Gießform-Anguß (4) hin erstreckt.

2. Niederdruck-Gießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Schmelzofen (6) teilweise abdeckende Deckplatte (7) eine gegenüber dem Querschnitt des Steigrohres (9, 9a) wesentlich größere Öffnung (23) aufweist und daß ein diese Öffnung (23) im wesentlichen umgebender Aufsatz (11) vorgesehen ist, der sich nahezu bis zum Anguß (4) hin erstreckt und der das Steigrohr (9, 9b) auf­ nimmt.

3. Niederdruck-Gießanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsatz (11) als Axialkompensator ausgebildet ist.

4. Niederdruck-Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr als ein sich zu mehreren Angüssen (4) verzweigendes Hosen­ rohr (9b) ausgebildet ist.

5. Niederdruck-Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nahe des Angusses (4) zumindest eine Zufuhröffnung (12) für den Eintritt eines eine Temperaturänderung herbeiführenden Medi­ ums in den Innenraum (10) des Schmelzofens (6) vor­ gesehen ist.

6. Niederdruck-Gießanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Zufuhröffnung ein Temperaturfühler (15) vorgesehen ist.