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DE4232006A1 - Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Bodenabgußöffnung in einem Vakuum-Induktionsschmelz- und -gießofen - Google Patents

Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Bodenabgußöffnung in einem Vakuum-Induktionsschmelz- und -gießofen

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DE4232006A1
DE4232006A1 DE4232006A DE4232006A DE4232006A1 DE 4232006 A1 DE4232006 A1 DE 4232006A1 DE 4232006 A DE4232006 A DE 4232006A DE 4232006 A DE4232006 A DE 4232006A DE 4232006 A1 DE4232006 A1 DE 4232006A1
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DE
Germany
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rod
closing
opening
adjustable
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE4232006A
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English (en)
Inventor
Alfred Henn
Michael Schaefer
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ALD Vacuum Technologies GmbH
Original Assignee
Leybold AG
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Publication date
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Priority to US08/110,572 priority patent/US5372355A/en
Priority to JP23601593A priority patent/JP3857326B2/ja
Priority to FR9311333A priority patent/FR2695847B1/fr
Publication of DE4232006A1 publication Critical patent/DE4232006A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/16—Closures stopper-rod type, i.e. a stopper-rod being positioned downwardly through the vessel and the metal therein, for selective registry with the pouring opening
    • B22D41/20—Stopper-rod operating equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment
    • F27D3/1536—Devices for plugging tap holes, e.g. plugs stoppers
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Bodenabgußöffnung in einem Vakuum-In­ duktionsschmelz- und -gießofen mit einem beweglichen Schließkörper, beispielsweise einer Stopfenstange, sowie einer Antriebseinheit zum Verstellen des Schließkörpers.
Für Schmelz- und Gießöfen existieren die verschieden­ artigsten Auslaßeinrichtungen zur Steuerung des Flusses geschmolzener Metalle aus einem metallurgischen Gefäß. So beschreibt zum Beispiel die EP 0 433 226 eine Auslaßein­ richtung mit beweglichem Verschlußstopfen zur Steuerung des Flusses geschmolzener Metalle aus einem metallur­ gischen Gefäß, mit einem in eine Bohrung eingreifenden Regelkolben am unteren Ende einer Stopfenstange und mit einem mit dem oberen Endbereich der Stopfenstange in Verbindung stehenden Joch. Dabei ist zwischen dem Joch und der Stopfenstange eine von der Stopfenstange radial abragende Koppelstange vorhanden und zur Verbindung zwi­ schen Joch und Koppelstange ist mindestens eine lösbare, Winkel- und Längenänderungen zulassende, Klemmeinrichtung vorgesehen.
Es ist weiterhin (EP 0 198 070) eine Verschlußeinrichtung für eine Abstichöffnung im Boden eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere eines Metall-Schmelzofens bekannt, mit einem Absperrorgan, durch das die Abstichöffnung von unten verschließbar ist und das durch ein in die Abstich­ öffnung eingebrachtes Füllmaterial vor einer unmittel­ baren Berührung mit der Metallschmelze geschützt ist. Ein Rohr ist aus einer abgesenkten Sperrposition in einer die Abstichöffnung freigebende, angehobene Freigabeposition verschiebbar und weist wenigstens im Berührungsbereich mit der Schmelze eine Schutzschicht aus feuerfestem Ma­ terial auf.
Diese bislang bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie ein zuverlässiges Öffnen und Schließen der Boden­ abgußöffnung nicht ermöglichen. Dies ist insbesondere erforderlich beim Abgießen von kleinen Mengen hochreiner Metalle. Beim Einsatz der oben erwähnten, meist aus Me­ tall bestehenden, Stopfenstangen in induktiv beheizten Schmelz- und Gießöfen kommt es außerdem durch Einkopplung des metallischen Teils der Stange im Induktionsfeld des Ofens zu einer unerwünschten Erwärmung der Stopfenstange.
Der Antrieb der Stopfenstangen erfolgt üblicherweise mittels Hydraulikzylindern, die innerhalb der Vakuum­ kammer angeordnet sind. Der durch die Kolbenstange des Hydraulikzylinders verursachte Ölnebel innerhalb der Vakuumkammer spielt in den meisten Anwendungsfällen eine untergeordnete Rolle. Für das Schmelzen und Gießen von hochreinen Metall-Legierungen jedoch ist der Ölnebel innerhalb der Vakuumkammer von großem Nachteil und kann zu Verunreinigungen der Schmelze führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die oben genannten Nachteile beim zuverlässigen Öffnen und Schlie­ ßen der Bodenabgußöffnung sowie die unerwünschte Erwär­ mung der Stopfenstange zu vermeiden, sowie innerhalb des Ofens jegliche Verunreinigung durch die Einbauten, wie zum Beispiel den Ölnebel zu verhindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum einen die Stopfenstange aus keramischem Werkstoff hergestellt und zum anderen über Hebel mit einem Kupp­ lungselement verbunden ist, welches zur Begrenzung einer maximalen Schließkraft des Schließkörpers eine Druckfeder aufweist, sowie durch einen elektromotorischen Antrieb verstellbar ist. Mit Vorteil wird somit ein zuverlässiges Öffnen und Schließen der Bodenabgußöffnung ermöglicht, ein Erwärmen der Stopfenstange vermieden und das Erschmel­ zen von hochreinen Metall-Legierungen nicht durch Ölnebel innerhalb der Vakuumkammer beeinträchtigt.
Weitere Ausführungsmöglichkeiten und Merkmale sind in den Unteransprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.
Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög­ lichkeiten zu; zwei davon sind in den anhängenden Zeich­ nungen näher dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 einen Schmelz- und Gießtiegel mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, im wesent­ lichen bestehend aus einer Stopfenstange, einem Kragarm sowie einem Spindeltrieb mit elektromotorischem Antrieb in Schnittdar­ stellung und
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Stopfenstangenbefestigung mit Fluchtungs­ ausgleich.
Wie Fig. 1 zeigt, befindet sich auf dem Boden einer Vaku­ umofenkammer 1 ein Traggestell 2 auf dem wiederum der Schmelz- und Gießtiegel 3 aufgesetzt ist. Der Tiegel 3 ist mit einer Induktionsspule 4 umgeben und weist eine Bodenabgußöffnung 5 auf, durch welche die im Tiegel be­ findliche Schmelze 6 abgegossen wird. Die Öffnung 5 ist durch eine zylindrische Stopfenstange 7 verschließbar, welche an ihrem oberen aus der Schmelze 6 herausragenden Ende mit einem Kragarm 8 fest verbunden ist. Der Kragarm 8 ist an seinem vertikalen Teil in der Führung 9 gehalten und an einem horizontalen Träger 10 ist die Tragbuchse 11 befestigt. In die Buchse 11 ist eine zylindrische Druck­ feder 12 eingesetzt. Auf das obere Ende der Druckfeder 12 ist die Spindelbuchse 13 auf gelegt und mit den Schrauben 14, 14′, . . . in der Buchse 11 befestigt. Die Buchse 11, die Feder 12 sowie die Spindelbuchse 13 besitzen eine gemeinsame Rotationsachse, auf der auch die Spindel 15 angeordnet ist. Das untere Ende der Spindel 15 ist über eine Kupplung 16 mit dem Elektromotor 17 verbunden.
An der Kammerwand 18 der Vakuumofenkammer 1 befindet sich ein Bügel 19 mit einer vertikalen Schiene, auf der die beiden Endschalter 20, 21 befestigt sind. Diese Schalter 20, 21 werden über die beiden Schrägen an der Spindel­ buchse 13 betätigt. Alle oberhalb des Motors 17 montier­ ten Teile werden auch gemeinschaftlich als Antriebsein­ heit 22 bezeichnet.
An einem Kragarm 30 (Fig. 2) ist mittels der Schraube 31 ein kalottenförmiges Gelenkoberteil 32 befestigt. Ein zu diesem korrespondierendes Gelenkunterteil 33 ist mit einer zylindrischen Hülse 34 verschraubt. Auf der Hülse 34 befindet sich ein scheibenförmiger Deckel 35, welcher über einen Druckring 36 auf den ringförmigen Teil des Kragarms 30 aufgelegt ist. In einer radial innenliegenden Nut im Gelenkoberteil 32 ist ein Quadring 37 eingelegt, welcher wiederum die Hülse 34 radial außen umschließt.
In einer zentrischen Bohrung des Deckels 35 und der Hülse 34 befindet sich eine Zugstange 38 in vertikaler Rich­ tung. Diese ist mittels eines Mutternpaares 39 auf der Oberseite des Deckels 35 befestigt. Auf der Zugstange 38 befindet sich weiterhin eine Buchse 40, die zwischen ihrer Oberseite und einem Bund der Hülse 34 eine Druck­ feder 41 einschließt. An die Buchse 40 schließt sich nach unten eine Scheibe 42 an, welche über die Schraube 43 mit dem kalottenförmigen Gelenkunterteil 33 verschraubt ist. Die Zugstange 38 ist unterhalb der Scheibe 42 mit einem hohlzylindrischen Keramikmantel 44 umgeben. Dieser Mantel 44 ist an seinem unteren Ende durch ein, dem Mutternpaar 39 vergleichbares, weiteres nicht dargestelltes Muttern­ paar sowie mit einem weiteren, dem Deckel 35 vergleich­ baren Bauteil mit der Zugstange 38 verspannt.
Bezugszeichenliste
 1 Vakuumofenkammer
 2 Traggestell
 3 Schmelz- und Gießtiegel
 4 Induktionsspule
 5 Bodenabgußöffnung
 6 Schmelze
 7 Stopfenstange
 8 Kragarm, Hebel
 9 Führung
10 Träger, Hebel
11 Tragbuchse
12 Druckfeder
13 Spindelbuchse
14, 14′ . . . Schraube
15 Spindel
16 Kupplung
17 Elektro-Motor
18 Kammerwand
19 Bügel
20 Endschalter unten
21 Endschalter oben
22 Antriebseinheit
30 Kragarm
31 Schraube
32 Gelenkoberteil
33 Gelenkunterteil
34 Hülse
35 Deckel
36 Druckring
37 Quadring
38 Zugstange
39 Mutternpaar
40 Buchse
41 Druckfeder
42 Scheibe
43 Schraube
44 Keramikmantel

Claims (20)

1. Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Boden­ abgußöffnung (5) in einem Vakuum-Induktionsschmelz- und -gießofen mit einem beweglichen Schließkörper, beispielsweise einer Stopfenstange (7), sowie einer Antriebseinheit zum Verstellen des Schließkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper aus keramischem Werkstoff hergestellt und über Hebel (8, 10) mit einem Kupplungselement verbunden ist, wel­ ches zur Begrenzung einer maximalen Schließkraft des Schließkörpers eine Druckfeder aufweist, sowie durch einen elektromotorischen Antrieb (17) verstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper im wesentlichen im Innenraum eines Schmelztiegels (3) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Teil des Schließkörpers den Tiegel (3) überragt und durch einen Kragarm (8) außerhalb des Tiegels (3) gehalten und geführt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkörper vertikal verstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkörper als zylindrische Stop­ fenstange (7) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (7) einstückig ausgeführt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (7) mehrstückig ausgeführt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (7) aus einer Zugstange (38), sowie einem, die Stange (38) umgebenden hohlzylin­ drischen Mantel (44) aus Keramik besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Zugstange (38) ein Deckel (35) befestigt ist und zwischen diesem Deckel (35) und der oberen Stirnseite des Keramikmantels (44) eine Druckfeder (41) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (38) aus Graphit hergestellt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (38) aus Edelstahl hergestellt und mit Kühlkanälen versehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromotorische Antrieb (17) innerhalb der Vakuumofenkammer (1) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Elektromotor (17) und der Stopfen­ stange (7) ein Spindeltrieb vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Spindelmutter (13) des Spindeltriebs eine Druckfeder (12) vorgesehen ist, die die Spindel (15) radial umgibt und mit dem Träger (10) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Bewegung der Spindelmutter (13) durch einen oberen und einen unteren Endschalter (20, 21) einstellbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft der Stopfenstange über den unteren Endschalter einstellbar ist.
17. Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Bodenab­ gußöffnung (5) in einem Vakuum-Induktionsschmelz- und -gießofen mit einem in vertikaler Richtung an­ geordneten, beweglichen Schließkörper, beispiels­ weise einer Stopfenstange (7), sowie einer Antriebs­ einheit zum Verstellen des Schließkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Schließkör­ pers ein erstes kalottenförmiges Teil eines Kugel­ gelenks (33) befestigt ist und zu diesem ersten ein korrespondierendes zweites Teil des Kugelgelenks (32) mit einem Kragarm (30) verbunden ist, welcher mittels einer Antriebseinheit (22) in vertikaler Richtung verstellbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß die kalottenförmigen Teile (32, 33) zen­ trische Bohrungen aufweisen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkörper durch die Bohrungen in den kalottenförmigen Teilen (32, 33) hindurchgeführt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Schließkörper, respektive der Stopfenstange und dem kalottenförmigen Teil (32) ein elastischer Ring (37) vorgesehen ist.
DE4232006A 1992-09-24 1992-09-24 Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Bodenabgußöffnung in einem Vakuum-Induktionsschmelz- und -gießofen Withdrawn DE4232006A1 (de)

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