-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung betrifft allgemein Öfen zum Schmelzen von Metallen. Konkreter betrifft die Erfindung einen Stranggießofen und ein Verfahren zum Eliminieren oder Vermindern von Gasblasen oder -taschen in einem Metallblock (Ingot).
-
HINTERGRUNDINFORMATIONEN
-
Eines der beim Stranggießen von Metallblöcken auftretenden Probleme ist die Bildung oder der Einschluss von Blasen oder Gastaschen im Metallblock. Wie nachfolgend noch ausführlicher erläutert wird, können solche Blasen oder Gastaschen dadurch verursacht werden, dass in das in der Stranggießform befindliche geschmolzene Metall geschmolzenes Material gegossen wird, oder durch ein Auftreffen der Abgasfahne eines Plasmabrenners auf die Oberfläche des in der Form befindlichen geschmolzenen Materials.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
In einer Ausführungsform kann mit der Erfindung ein Verfahren vorgestellt werden, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen einer segmentierten Stranggießform, die alternierend eine Vielzahl elektrisch leitfähiger, nach oben gerichteter Finger und eine Vielzahl elektrisch nicht leitfähiger Hochtemperatur-Isolierelemente umfasst; Zurückziehen eines Metallblocks aus der Form, wobei der Block einen festen Bereich, einen breiigen Bereich auf der Oberseite des festen Bereichs und einen flüssigen Bereich auf der Oberseite des breiigen Bereichs umfasst; Erzeugen von Gasblasen im flüssigen Bereich durch (a) Gießen von geschmolzenem Metall in den flüssigen Bereich und/oder (b) Erhitzen des flüssigen Bereichs mit einer Abgasfahne eines Plasmabrenners; und Erhitzen des flüssigen Bereichs mit einer Induktionsspule, die an die Form angrenzt, wobei der flüssige Bereich einen Flüssigmetallkopf und eine Blasenzone umfasst, so dass sich der Flüssigmetallkopf an der Oberseite des breiigen Bereichs befindet und im Wesentlichen frei von Gasblasen ist, und sich die Blasenzone an der Oberseite des Flüssigmetallkopfs befindet und Gasblasen beinhaltet.
-
In einer anderen Ausführungsform kann mit der Erfindung ein Verfahren vorgestellt werden, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen einer segmentierten Stranggießform, die alternierend eine Vielzahl elektrisch leitfähiger, nach oben gerichteter Finger und eine Vielzahl elektrisch nicht leitfähiger Hochtemperatur-Isolierelemente umfasst; Zurückziehen eines Metallblocks aus der Form; Gießen von geschmolzenem Metall auf den in der Form befindlichen Metallblock; Verhindern, dass das beim Gießen einströmende geschmolzene Metall in Kontakt mit der Oberseite der Finger kommt, mittels eines direkt oberhalb der Finger und angrenzend an diese angeordneten Abdeckelements; und Erhitzen eines Teils des in der Form befindlichen Metallblocks mit einer Induktionsspule, die an die Form angrenzt.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann mit der Erfindung eine Vorrichtung vorgestellt werden, die Folgendes umfasst: eine segmentierte Stranggießform, die alternierend eine Vielzahl elektrisch leitfähiger, nach oben gerichteter Finger mit entsprechenden Oberseiten und eine Vielzahl elektrisch nicht leitfähiger Hochtemperatur-Isolierelemente umfasst; ein Abdeckelement, das direkt oberhalb der Oberseiten der Finger und angrenzend an diese verläuft und das so gestaltet ist, dass ein Kontakt des beim Gießen einströmenden geschmolzenen Metalls mit den Oberseiten der Finger verhindert wird; sowie eine Induktionsspule, die an die Form angrenzt.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN AUF DEN ZEICHNUNGEN
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, welche die nach der Vorstellung des Anmelders beste Art und Weise der Anwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien aufzeigen, werden in der folgenden Beschreibung erläutert und in den Zeichnungen dargestellt und sind in den anhängenden Ansprüchen gesondert und deutlich aufgezeigt und dargelegt.
-
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer dem Stand der Technik entsprechenden Stranggießvorrichtung, die Blasen oder Gastaschen zeigt, welche in einem Metallblock eingeschlossen sind.
-
2 ist eine schematische Darstellung der Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform, wobei verschiedene Komponenten im Querschnitt dargestellt sind.
-
3 ist eine Draufsicht entlang einer Linie 3-3 aus 2, wobei der Betrachter nach unten auf das Abdeckelement und Teile der Stranggießform blickt.
-
4 ist eine Querschnittsdarstellung der Stranggießform entlang einer Linie 4-4 aus 3.
-
5 ist eine Querschnittsdarstellung entlang einer Linie 5-5 aus 4.
-
6 ist eine aus derselben Perspektive wie 2 aufgenommene Darstellung im Betrieb, die die Bildung eines Metallblocks zeigt, im Wesentlichen ohne Einschluss von Gastaschen.
-
In den Zeichnungen verweisen ähnliche Bezugszeichen auf ähnliche Teile.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Das nach dem Stand der Technik bestehende Problem wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 näher beschrieben. Ein dem Stand der Technik entsprechender Stranggießofen kann eine Stranggießform CCM, einen Schmelzherd H und einen über der Form befindlichen Plasmabrenner T umfassen. Während der Bildung des Metallblocks I umfasst der Block eine feste Zone oder einen festen Bereich S, einen über dem festen Bereich S befindlichen breiigen Bereich M und einen über dem breiigen Bereich M befindlichen flüssigen Bereich bzw. ein flüssiges Becken L. Wie nach dem Stand der Technik bekannt, handelt es sich bei dem breiigen Bereich M um einen Übergangsbereich, der teilweise flüssig und teilweise fest ist und der fest wird, wenn der Metallblock I abgesenkt und abgekühlt wird. Wenn geschmolzenes Metall MM vom Herd H auf den in der Form CCM befindlichen flüssigen Bereich L gegossen wird, bringt das beim Gießen einströmende geschmolzene Metall einige Gasblasen BP, bei denen es sich um Blasen eines Inertgases handeln kann, in den flüssigen Bereich L ein. Wenn ein Plasmabrenner verwendet wird, trifft dessen Abgasfahne P auf die Oberfläche des flüssigen Bereichs L auf und kann im flüssigen Bereich L ebenfalls Gasblasen BT entstehen lassen. Wenn der Block I abgekühlt und abgesenkt wird, können auch einige der Blasen BP und BT in den breiigen Bereich M gelangen und schließlich im festen Bereich S eingeschlossen werden, sodass der geformte Block I unter Einschluss von Gasblasen oder Gastaschen BP, BT gebildet wird. Leider können diese Gastaschen oder Porositäten durch eine thermomechanische Bearbeitung des Blocks nicht entfernt werden und wirken sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts aus.
-
Eine beispielhafte Ausführungsform eines solchen dem Stand der Technik entsprechenden Ofens ist in der
2 allgemein mit
1 bezeichnet. Der Ofen
1 kann eine Schmelzkammer
2, eine segmentierte Stranggießform
4, einen Schmelzherd
6, einen Zuführmechanismus
8, eine Wärmequelle für den Herd, beispielsweise einen Herd-Plasmabrenner
10, eine Wärmequelle für die Form, beispielsweise einen Form-Plasmabrenner
12, eine Induktionsspule
14, einen Deckel bzw. ein(e) Abdeckplatte oder Abdeckelement
16, eine Blockhebevorrichtung
18, eine Vakuumpumpe
20 und eine Inertgasquelle
22 umfassen. Die Schmelzkammer
2 beinhaltet eine Kammerwand
24, die eine Innenkammer
26 definiert, in welcher sich die Form
4, der Herd
6, der Zuführmechanismus
8, die Brenner
10 und
12, die Induktionsspule
14 und das Abdeckelement
16 befinden. Die Oberseite der Blockhebevorrichtung
18 kann in die Innenkammer
26 hinein und aus ihr heraus bewegt werden. Konkreter umfasst die Schmelzkammer
2 außerdem eine ringförmige Passagenwand
28, die an der Wand
24 gesichert ist und einen Innenumfang aufweist, der eine Passage
30 definiert, welche mit der Innenkammer
26 und dem atmosphärisch Äußeren der Wand
24 und der Kammer
2 kommuniziert. Die Oberseite der Blockhebevorrichtung
18 kann folglich über die Passage
30 in die Innenkammer
26 und aus ihr heraus bewegt werden. Der Ofen
1 kann im Bereich der Passagenwand
28 mit Dichtungsbaugruppen unterschiedlicher Typen ausgestattet sein, beispielsweise den im
US-Patent 8,196,641 beschriebenen, das durch diese Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Generell bilden diese Dichtungsbaugruppen zusammen mit dem Außenumfang eines Metallblocks eine Dichtung, durch die verhindert wird, dass während des Gießens des Blocks über die Passage
30 Luft in die Kammer
26 gelangt.
-
Der Zuführmechanismus 8 kann jeglichen Typs sein, wie zum Beispiel eine Förderanlage, ein Vibrationsförderer oder ein anderen nach dem Stand der Technik bekannter Zuführmechanismus zum Zuführen von festem Metall in einen Schmelzraum 32 des Herdes 6. Der Herd 6 kann darüber hinaus einen entlang einer Seite verlaufenden Überlauf oder eine Gießlippe 34 enthalten, so dass sich geschmolzenes Metall vom Hohlraum 32 durch den Überlauf oder die Lippe 34 in die Oberseite der Form 4 bewegen kann. Der Herdbrenner 10 ist über dem Schmelzraum 32 positioniert, um Metall im Schmelzraum 32 erhitzen zu können, während der Formbrenner 12 in ähnlicher Weise über der Form 4 positioniert ist, um das Metall in der Form 4 erhitzen zu können. Die Induktionsspule 14 kann die Form 4 umgeben, wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird. Das Abdeckelement 16 ist ein ringförmiges Element, das direkt über der Form 4 und angrenzend an diese positioniert ist.
-
Nunmehr primär Bezug nehmend auf die 3 bis 5 umfasst die Form 4 eine Form-Seitenwand 36 mit einem Innenumfang 38, der einen Schmelzraum oder eine Passage 40 mit einer oberen Eingangsöffnung 42 und einer unteren Eingangsöffnung 44 definiert. Die Passage 40 hat eine mittlere vertikale Achse X, die in der Mitte der Passage 40 verläuft. Der Innenumfang 38 umfasst einen im Wesentlichen vertikalen unteren Teil, der einen schmaleren unteren Hohlraumteil 46 des Schmelzraums oder der Passage 40 definiert, und einen im Wesentlichen vertikalen oberen Teil, der einen breiteren oberen Hohlraumteil 48 des Schmelzraums oder der Passage 40 definiert. Wenn die unteren und oberen Teile 46 und 48 zylinderförmig sind (typischerweise, wenn der Innenumfang 38 konzentrisch um die Achse X verläuft), ist der Innendurchmesser des schmaleren Teils 46 folglich kleiner als der Innendurchmesser des breiteren Teils 48. Der Innenumfang 38 ist an einer Stufe 50 von der Unterseite des oberen Teils 48 bis zur Oberseite des unteren Teils 46 nach innen zurückgesetzt. Die Stufe 50 kann von der Unterseite des oberen Teils 48 bis zur Oberseite des unteren Teils 46 in Richtung der Achse X radial nach innen und abwärts verlaufen. Die Seitenwand 36 kann einen elektrisch leitfähigen oder metallischen Abschnitt 52 mit einem unteren Abschnitt 54 und einem oberen Abschnitt 56 umfassen, die beide ringförmig sind. Der untere Abschnitt 54 definiert einen ringförmigen Hohlraum 58, der den unteren Teil des unteren Hohlraums 46, angrenzend an die untere Eingangsöffnung 44, umgibt oder umschreibt. Der metallische Abschnitt 52, welcher aus Kupfer bestehen kann, umfasst nach oben verlaufende Finger 60, die auskragend von der Oberseite des unteren Abschnittes 54 bis zu Oberseiten oder oberen Enden 62 verlaufen, die die Oberseite der Seitenwand 36 und der Form 4 definieren.
-
Jeder Finger 60 hat folglich eine Unterseite 64, derart dass die Unterseiten 64 als Unterseite des oberen Abschnittes 56 und als Oberseite des unteren Abschnittes 54 dienen. Jeder Finger 64 ist folglich mit seiner Unterseite 64 starr an der Oberseite des unteren Abschnittes 54 befestigt und verläuft von dort aus nach oben oder kragt von dort nach oben aus. Jeder Finger 60 kann im Wesentlichen vertikal verlaufen und eine Innenfläche 66, eine Außenfläche 68 sowie ein Paar einander gegenüberliegender Seitenflächen 70 und 72 umfassen, die ausgehend von der Achse X von der Innenfläche 66 zur Außenfläche 68 radial nach außen verlaufen. Die Innenflächen 66 der Finger 60 bilden den Großteil des breiteren oberen Hohlraumteils 48 und einen oberen Teil des schmaleren unteren Hohlraumteils 46. Für jedes benachbarte Paar Finger 60 gilt, dass die Seitenfläche 70 des einen Fingers des Paares und die Seitenfläche 72 des anderen Fingers des Paares typischerweise vertikal, parallel und dicht aneinander angrenzend verlaufen und zwischen sich einen von der Unterseite 64 bis zur Oberseite 62 und von der Innenfläche 66 bis zur Außenfläche 68verlaufenden Schlitz oder Spalt 74 definieren.
-
Die Seitenwand 36 umfasst außerdem in jedem Spalt 74 ein feuerfestes Isolierteil 76, das von einer Stelle angrenzend an die Unterseite 64 bis zu einer Stelle angrenzend an die Oberseite 62 verläuft, sodass die einander gegenüberliegenden Seiten eines jeden Teils 76 an die Seitenfläche 70 beziehungsweise an die Seitenfläche 72 angrenzen, die einen gegebenen Spalt 74 definieren. Die Innenfläche eines jeden Teils 76 kann im Wesentlichen bündig mit den Innenflächen 66 des angrenzenden Paares von Fingern verlaufen, welche den Spalt definieren, in dem das Teil 76 verläuft. Analog hierzu kann die Außenfläche eines jeden Teils 76 im Wesentlichen bündig mit der Außenfläche 68 des Paares von Fingern 60 verlaufen, welche den Spalt 74 definieren, in dem das Teil 76 verläuft. Jedes Isolationsteil 76 kann aus Glimmer oder einem anderen geeigneten Hochtemperatur-Isoliermaterial bestehen, das elektrisch nicht leitfähig ist. Die Finger 60 und die Teile 76 haben obere Segmente, die den oberen Hohlraumteil 48 definieren, und untere Segmente, die einen oberen Teil des unteren Hohlraumteils 46 definieren. Jedes Paar Oberflächen 70 und 72, die einen gegebenen Spalt definieren, befindet sich nicht in einem direkten elektrischen Kontakt zueinander, obwohl alle Finger 60 durch ihren physischen und elektrischen Kontakt mit dem unteren Abschnitt 54 des metallischen Abschnitts 52 elektrisch miteinander in Verbindung stehen. Folglich beinhaltet die Form 4 alternierend eine Vielzahl elektrisch leitfähiger und aufwärts verlaufender Finger 60 sowie eine Vielzahl elektrisch nicht leitfähiger und aufwärts verlaufender Hochtemperatur-Isolierteile 76. Die Beispielform 4 umfasst sechzehn Finger 60, deren Anzahl jedoch in Abhängigkeit von den konkret gewünschten Eigenschaften variieren kann. Das obere Ende der Induktionsspule 14 kann an die Oberseiten 62 der Finger 60, die Oberseiten der Teile 76 und die Oberseite der Form 4 angrenzen, während das untere Ende der Induktionsspule 14 an die Unterseiten 64 der Finger 60 und die Unterseiten der Teile 76 angrenzen kann.
-
In dem metallischen Abschnitt 52 ist eine Vielzahl im Wesentlichen vertikal verlaufender Fingerpassagen 78 ausgeformt, die alle ein geschlossenes oberes Ende 80 und eine untere Eingangsöffnung 82 aufweisen, die mit dem ringförmigen Hohlraum 58 in Verbindung steht. Jede Fingerpassage 78 verläuft aufwärts in einen gegebenen Finger 60 und erstreckt sich folglich von der Unterseite des gegebenen Fingers 60 nach oben, und zwar bis unterhalb von dessen Oberseite 62 und angrenzend an diese. Ein Hohlring 84 verläuft in dem ringförmigen Hohlraum 58 und umgibt dabei einen unteren Teil des unteren Hohlraumteils 46. Der Ring 84 definiert eine ringförmige Passage 85. Mehrere Fluid-Röhren 86 sind jeweils mit der Oberseite des Rings 84 verbunden und verlaufen ausgehend von dort nach oben und in die Fingerpassagen 78 hinein. Jede Fluid-Röhre 86 kann im Wesentlichen vertikal verlaufen und eine im Wesentlichen vertikale Passage 88 definieren, die eine obere Eingangsöffnung 90 hat, welche sich unterhalb eines geschlossenen oberen Endes 80 angrenzend an diese befindet, und eine untere Eingangsöffnung 92 aufweist, die mit der ringförmigen Passage 85 in Verbindung steht. Der untere Abschnitt 54 definiert einen Fluid- oder Wassereinlass 94, der in einem Fluid-Austausch mit dem ringförmigen Hohlraum 85 steht, und einen Fluid- oder Wasserauslass 96, der in einem Fluid-Austausch mit dem ringförmigen Hohlraum 58 steht. Fluid-Versorgungs- und -rückflussleitungen 98 und 100 sind an ihrem einen Ende mit einem Einlass 94 bzw. einem Auslass 96 und an ihrem anderen Ende mit einer Wasserquelle bzw. einer anderen Kühlfluidquelle 102 verbunden.
-
Das Abdeckelement 16 (2, 3, 6) umfasst eine im Wesentlichen hohle, ringförmige Wand 104, die folglich eine ringförmige Gießpassage 106 definiert. Die Wand 104 hat eine ringförmige, kreisrunde, nach oben weisende, im Wesentlichen horizontale obere Fläche 108 und eine ringförmige, kreisrunde, nach unten weisende, im Wesentlichen horizontale untere Fläche 110, die an die oberen Enden 62 der Finger 60 und die Oberseite der Form 4 angrenzt und von dort nach oben verläuft. Die Wand 104 hat eine kreisrunde, ringförmige Innenfläche oder einen Innenumfang 112, die bzw. der radial nach innen weist und von der oberen Fläche 108 zur unteren Fläche 110 verläuft, und eine kreisrunde, ringförmige Außenfläche oder einen Außenumfang 114, die bzw. der radial nach außen weist und von der oberen Fläche 108 zur unteren Fläche 110 verläuft. Der Innenumfang 112 definiert eine Durchgangspassage 116 mit einer oberen Eingangsöffnung 118 und einer unteren Eingangsöffnung 120, die sich direkt über der oberen Eingangsöffnung 42 befindet, sodass die Passage 116 und die Passage 40 in Fluid-Austauschverbindung miteinander stehen. Der Innenumfang 112 kann direkt über dem oberen Teil des Innenumfangs 38, der den inneren Hohlraumteil 48 definiert, oder radial von diesem nach innen versetzt verlaufen, während der Außenumfang 114 direkt über dem oberen Teil des Außenumfangs der Wand 104/der Außenflächen 68 der Finger 60 oder radial nach außen versetzt verlaufen kann, sodass das Abdeckelement 16 die Oberseiten 62 der Finger 60 vollständig bedeckt, derart dass diese in der Draufsicht nicht sichtbar sind, wie in der 3 gezeigt.
-
Die aus einem elektrisch leitfähigen Material wie Kupfer oder einem anderen Metall bestehende Wand 104 bildet einen nahezu vollständigen Ring, mit Ausnahme seiner aneinander angrenzenden Umfangsenden 122 und 124 (3), die einander gegenüber- und eng beieinanderliegen und zwischen einander einen Spalt 126 definieren, der kontinuierlich von der oberen Fläche 108 bis zur unteren Fläche 110 und vom Innenumfang 112 bis zum Außenumfang 114 verläuft. In der beispielhaften Ausführungsform ist der Spalt 126 mit einem Vergussmörtel 128 oder einem anderen, elektrisch nicht leitfähigen Material gefüllt. Wie in der 3 dargestellt, definiert die Wand 104 entlang dem Außenumfang 114 ein an einen Wasser- oder Flüssigkeitseinlass 130 angrenzendes Ende 122 und ein an einen Wasser- oder Flüssigkeitseinlass 132 angrenzendes Ende 124, sodass der Einlass 130 und der Auslass 132 auf einander gegenüberliegenden Seiten und angrenzend an den Spalt 126 und den Vergussmörtel 128 liegen. Eine Versorgungsleitung 134 ist mit einem Ende mit dem Einlass 130 und mit einem gegenüberliegenden Ende mit der Kühlfluid-Quelle 102 oder einer anderen, ähnlichen Quelle verbunden. Eine Rücklaufleitung 136 ist analog hierzu mit einem Ende mit dem Auslass 132 und mit einem gegenüberliegenden Ende mit der Quelle 102 oder einer anderen, ähnlichen Quelle verbunden. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, ist auch die Induktionsspule 14 wasser- oder flüssigkeitsgekühlt und weist folglich typischerweise eine Versorgungsleitung zwischen einem Einlass der Induktionsspule 14 und einer Quelle, wie beispielsweise der Quelle 102, sowie eine Rücklaufleitung von einem Auslass der Induktionsspule 14 bis zu einer Quelle, wie beispielsweise der Quelle 102, au.
-
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Beispielofens unter primärer Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Wenn in der Kammer 26 eine Inertgasatmosphäre gewünscht wird, wie es beispielsweise bei der Verwendung von Plasmabrennern der Fall ist, wird die Vakuumpumpe 20 zum Evakuieren der Kammer 26 und damit zum Entfernen von im Wesentlichen der gesamten Luft aus dieser Kammer genutzt. Danach wird die Kammer mit einem Inertgas aus der Quelle 22 wiederbefüllt, sodass in der Kammer 26 eine Inertgasatmosphäre entsteht, die vollständig oder im Wesentlichen vollständig aus einem Inertgas wie Argon oder Helium besteht. Über den Zuführmechanismus 8 (2) wird festes Metall in den Hohlraum 32 des Herdes 6 bewegt, und der Herdbrenner 10 wird gezündet, sodass er das feste Metall erhitzt und schmilzt und so im Hohlraum 32 geschmolzenes Material MM zu bilden und um diesem weiter Wärme zuzuführen wird, damit es im geschmolzenen Zustand bleibt. Danach wird das geschmolzene Metall 2 durch die Passage 116 des Abdeckelements 16 in die Passage 40 der Form 4 auf die Oberseite der Hebevorrichtung 18 oder auf einen in der Form 4 befindlichen Anfahrstrang gegossen. Das Abdeckelement 16 ist so konfiguriert, dass es einen Kontakt zwischen dem geschmolzenen Metall, das vom Herd 6 in die Form 4 gegossen wird, und der Oberseite 62 der Finger 60 sowie der Oberseite der Form 4, einschließlich der Oberseite der Isolierteile 76, verhindert. Die Induktionsspule 14 wird elektrisch betrieben, um das in der Form 4 befindliche geschmolzene Metall induktiv zu erhitzen, während Wasser oder eine andere Kühlflüssigkeit von der Quelle 102 durch die Induktionsspule 14, das Wasserkühlsystem der Form 4 und das Abdeckelement 16 geführt wird, um die Induktionsspule 14, die Form 4 und das Abdeckelement 16 zu kühlen. Konkreter sowie Bezug nehmend auf die 4 strömt die Kühlflüssigkeit (verschiedene Pfeile in 4) durch die Versorgungsleitung 98 in den ringförmigen Hohlraum 85 und vom Hohlraum 85 nach oben über die Eingangsöffnungen 92 in die Passagen 88, und von den Passagen 88 über die Ausgangsöffnungen 90 in die Fingerpassagen 78. Die Flüssigkeit strömt dann abwärts, und zwar von der Oberseite der Passagen 78 zur Unterseite der Passagen 78 über die unteren Eingangsöffnungen 82 in den Hohlraum 58, und vom Hohlraum 58 in die Rücklaufleitung 100 und zurück zur Quelle 102. Wie durch die Pfeile in der 3 illustriert, wird analog hierzu Wasser oder eine andere Kühlflüssigkeit durch die Versorgungsleitung 134 von der Quelle 102 über den Einlass 130 in die ringförmige Passage 106 des Abdeckelements 16 gepumpt, durch die Passage 106 zum Auslass 132 geführt und vom Auslass 132 über die Rücklaufleitung 136 zurück zur Quelle 102. Auch der Formbrenner 12 wird gezündet und produziert eine Abgasfahne P, um in der Form 4 das im flüssigen Bereich L befindliche flüssige Metall von oben her zu erhitzen.
-
Wie vorstehend unter Bezugnahme auf den in der 1 dargestellten Stand der Technik beschrieben, entstehen durch das Gießen von geschmolzenem Material MM (6) von oben auf den flüssigen Bereich bzw. die flüssige Zone L im flüssigen Bereich L Blasen BP, wobei diese Blasen typischerweise aus einem Inertgas wie Argon oder Helium bestehen, insbesondere im Zusammenhang des Schmelzens mit Plasmabrennern. Wenn das Schmelzen den Einsatz des Form-Plasmabrenners 12 umfasst, trifft die Abgasfahne P des Brenners auf die Oberfläche des flüssigen Bereichs L auf und bildet während die Abgasfahne den flüssigen Bereich L erhitzt, gleichermaßen Gasblasen BT. Im Unterschied zu den Systemen nach dem Stand der Technik zeigt jedoch durch die beispielhafte Ausführungsform, dass der flüssige Bereich L in eine Blasenzone BZ, die entlang des oberen Bereichs des flüssigen Bereichs L verläuft und Blasen BP und/oder BT beinhaltet, und in einen Flüssigmetallkopf MH, der sich direkt unter der Blasenzone BZ befindet und frei oder im Wesentlichen frei von Blasen BP oder BT ist, unterteilt werden kann. Der Metallkopf MH befindet sich direkt oberhalb der Oberseite des breiigen Bereichs M und in Kontakt mit dieser, der sich wiederum oberhalb der Oberseite des festen Bereichs S des Blocks I und in Kontakt mit jener befindet. Durch den Einsatz der Induktionsspule 14 und der Form 4 kann das Schmelzbad oder der flüssige Bereich L eine größere Tiefe als bisher bekannt aufweisen, sodass die Blasen BP und BT ausreichend Zeit haben, um sich nach oben zur Oberfläche des flüssigen Bereichs L zu bewegen, ehe sie im breiigen Bereich M und im festen Bereich S eingeschlossen werden können, wie dies bei Systemen und Verfahren nach dem Stand der Technik der Fall war. Im Ergebnis sind der breiige Bereich M und der feste Bereich S frei oder im Wesentlichen frei von Blasen oder Gastaschen. Der geschmolzene oder flüssige Bereich L erstreckt sich von oberhalb der Stufe 50 bis unterhalb der Stufe 50 und im Wesentlichen bis zur oder bis unterhalb der Unterseite 64 der Finger 60 und zum unteren Ende der Spule 14. Wenn der Block I über die Hebevorrichtung 18 abgesenkt oder aus der Form 4 gezogen und zusätzliches geschmolzenes Metall MM auf den in der Form 4 befindlichen flüssigen Bereich L gegossen wird, kühlt der untere Teil des flüssigen Bereichs L oder der Metallkopf MH ab und wird ein Teil des breiigen Bereichs M sowie nachfolgend ein Teil des festen Bereichs S des Blocks, während der Metallkopf MH während des Gießprozesses frei von Blasen BP und BT bleibt, sodass der Block I im Wesentlichen frei von Gastaschen gebildet wird.
-
Das beispielhafte Verfahren und die beispielhafte Vorrichtung bieten folglich eine Möglichkeit zur Produktion von Blöcken mit einer Stranggießform, wobei die Blöcke frei oder im Wesentlichen frei von Gastaschen sind, die darin als Ergebnis von Blasen gebildet werden, die beim Gießen von Metall in die Form entstehen, und/oder von Blasen, die beim Auftreffen einer Abgasfahne eines Plasmabrenners auf die Oberfläche von geschmolzenem Metall in der Form entstehen. Das beispielhafte Verfahren und die beispielhafte Vorrichtung bieten folglich die Möglichkeit, wesentlich bessere Blöcke herzustellen.
-
In der vorstehenden Beschreibung wurden im Interesse von Knappheit, Klarheit und eines guten Verständnisses bestimmte Begriffe verwendet. Daraus sind keine unnötigen Einschränkungen abzuleiten, die über die nach dem Stand der Technik bestehenden Anforderungen hinausgehen, denn diese Begriffe dienen beschreibenden Zwecken und sollen breit ausgelegt werden.
-
Darüber hinaus stellen die Beschreibung und Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Beispiel dar, und die Erfindung ist nicht auf die exakt dargestellten oder beschriebenen Details beschränkt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
