DE3508845C1

DE3508845C1 - Einrichtung zum Vakuum-Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere einer Aluminiumschmelze

Info

Publication number: DE3508845C1
Application number: DE3508845A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. 5760 Arnsberg Büch; Thomas Dipl.-Ing. 5780 Bestwig Steinhäuser
Original assignee: HONSEL-WERKE AG 5778 MESCHEDE DE; Honsel Werke AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1984-10-11
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1986-04-30
Also published as: US4521001A

Description

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aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (13) teilweise über den oberen Ofenrand ragt und zwischen diesem und dem Zwischenring ein Abstand ^belassen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (15) einen größeren Durchmesser als der Schmelzebehälter (1) hat.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Deckel (15) und dem Zwischenring (13) angeordnete Ringdichtung (16) bei 150 bis 300° C wärmebeständig ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (13) mit dem oberen Ofenrand (Ringrippe 27) durch Spannmittel (28) verbindbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, mit einem schwenkbaren Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzebehälter (1) in dem kippbaren Ofen verankert oder gegen die Innenwände des Ofens durch Abstandsmittel gehalten ist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Vakuum-Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere einer Aluminiumschmelze, nach dem Oberbegriff des Hauptanges Entgasen der Schmelze nicht zu. Kleinste Undichtigkeiten des Zwischenraumes zwischen Schmelzespiegel und Deckel lassen bereits eine starke Veränderung des Vakuums in den genannten Raum entstehen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß der Schmelzebehälter oder Tiegel im allgemeinen aus keramischem Werkstoff besteht, dessen Außenflächen uneben sind, so daß eine absolute oder annähernd absolute Dichtigkeit nicht oder nur unter Aufwand hoher Kosten erreichbar ist.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine weitgehend sichere und über einen langen Zeitraum eine Konstanz des Unterdruckes gewährleistende Abdichtung des Raumes zwischen dem Deckel und dem Schmelzespiegel des Behälters oder Tiegels zu schaffen. Bei dem erforderlichen Unterdruck im allgemeinen in der Größenordnung von 0,05—0,50 bar soll keine Nebenluft unmittelbar von außen in den genannten Zwischenraum zwischen Schmelzespiegel und Deckel eindringen können und damit das Durchdringen der Schmelze mit Gas oder Luft, sei es bei Anwendung einer Lanze oder auf Grund eines porösen Schmelzebehälters verhindern. Die hierbei anzuwendenden Mittel sollen konstruktiv einfach und leicht handhabbar sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

In den Unteransprüchen 2 — 10 sind Weiterbildungen der Einrichtung nach Anspruch 1 angegeben.

Es ist unmöglich, oder nur unter Aufwand hoher Kosten möglich, den unebenen oberen Stirnrand des keramischen Schmelzebehälters oder Tiegels so dicht gegenüber dem Deckelrand abzudichten, daß sowohl der Abbau des geringen Vakuums zwischen Schmelzespie-

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gel und Deckel vermieden wird, wie auch Schwankun- dieser nach unten hin an der unebenen Stirnfläche 11

gen des Vakuums in dem genannten Zwischenraum ver- des Behälters 1 und nach oben hin vorzugsweise an der

hindert werden. Das Ansetzen einer höheren Sauglei- ebenen Fläche 18 des Zwischenringes 13 anliegt. Eine

stung an der Saugleitung des Behälterdeckels erzeugt verschlechterte Ausführungsform würde es darstellen, einen größeren Zustrom von »Nebenluft«, jedoch nicht 5 wenn die Unterseite des Zwischenringes 13 auf Höhe

das erwünschte Durchsaugen von Gas oder Luft durch des Stirnrandes 11 des Behälters 1 weitgehend roh oder

die Schmelze. Die in einer bestimmten Zeiteinheit durch unbearbeitet bleibt.

eine bestimmte Schmelzemenge hindurchperlende Luft- Der Dichtungsring 12 besitzt eine bestimmte Kom-

oder Gasmenge läßt sich nur bei absoluter oder annä- pressibilität, um die Unebenheit des Stirnrandes 11 des

hemd absoluter Dichtigkeit des Zwischenraumes zwi- 10 Behälters 1 derart auszugleichen, daß die Dichtung 12

sehen Schmelzespiegel und Deckel steuern und kon- zwischen dem Stirnrand 11 und dem Zwischenring 13

stant halten. eine absolute oder weitgehend absolute Dichtigkeit des

Die Erfindung geht hierzu davon aus, die Dichtung Raumes 9 erreichen läßt. Unter Berücksichtigung des zwischen Deckelrand und Behälterstirnrand in zwei Gewichtes des Deckels 15 sollte der Dichtungsring 12 Dichtungen zu unterteilen, die jede für sich im wesentli- 15 bei einer Flächenpressung > 15 kp/cm² eine Kompressichen den Gegebenheiten ihrer benachbarten Anlagef la- bilität von mindestens 10% seines Querschnittes aufweichen und den Verhältnissen ihrer unmittelbaren Umge- sen. Mit anderen Worten, bei Auflage des Deckels 15 bung Rechnung trägt. Hierbei ist zu berücksichtigen, und des Zwischenringes 13 auf dem Dichtungsring 12 daß der Behälter- oder Tiegelrand eine relativ hohe sollte dieser so deformierbar sein, daß er die Unebenhei-Temperatur besitzt, weitgehend uneben ist und unter 20 ten des Stirnrandes 11 des Behälters 1 vollständig auszudiesen Verhältnissen bei häufigem Entfernen und An- gleichen vermag. — Hierbei ist zu berücksichtigen, daß drücken des Deckelrandes keine gute Dichtung auf die der Dichtungsring 12 mindestens bei 500⁰C wärmebe-Dauer erzielbar ist. Wählt man dagegen, wie die Erfin- ständig ist. Hierzu besteht der Zwischenring 13 vollständung vorschlägt, eine Dichtung zwischen dem Behälter dig oder teilweise aus hochhitzebeständigem Faserma- oder Tiegel und dem Zwischenring, so kann sich diese 25 terial mit dem erforderlichen Bindemittel. Der Dich-Dichtung der Unebenheit des keramischen Stirnrandes tungsring 12 verbleibt mit dem Zwischenring 13 ständig ein für alle mal anpassen und in ihrer Form verharren. auf dem Behälterstirnrand 11, so daß er seine einmal Die Dichtung zwischen den fein- oder feinstbearbeite- eingenommene Lage und Form beibehält und nur einten Flächen des Zwischenringes und des Deckels stellt mal, nämlich bei Auflegen des Zwischenringes 13 auf dann nur noch ein für den Fachmann untergeordnetes 30 den Behälter 1 eine erste und einmalige Deformation Problem bei fein- oder feinstbearbeiteten Anlagef la- zum Ausgleich der Unebenheiten des Stirnrandes 11 des chen und verminderter Temperatur dar. Behälters 1 erhält. Hierdurch wird die erstrebte hohe

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiel der er- Dichtfähigkeit des Ringes 12 gegenüber dem unebenen findungsgemäßen Einrichtung bzw. deren Teile darge- Stirnrand 11 des Behälters 1 für lange Zeit gewährleisteilt, und zwar zeigt 35 stet.

F i g. 1 eine Einrichtung nach der Erfindung im Verti- Der Deckel 15 hingegen muß bekanntermaßen viele

kaischnitt Male von dem Behälter entfernt und auf diesen wieder

F i g. 2 und 3 weitere Ausführungsformen des oberen aufgesetzt werden. Um hier gleichfalls eine sehr gute

Randes des Zwischenringes und die Verbindung dessel- Dichtung zu erreichen, die den gewünschten geringen

ben mit dem oberen Bereich eines kippbaren Ofens. 40 Unterdruck in dem Zwischenraum 9 zwischen dem

Der bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur An- Schmelzespiegel 10 und dem Deckel 15 garantiert, ist Wendung gelangende Schmelzebehälter 1 besteht aus die dem Deckelrand 14 gegenüberliegende Auflagefläkeramischem porösem Werkstoff und ist in den Ofen 2 ehe 20 des Ringes 13 mindestens feinbearbeitet, vorderart eingesetzt, daß er allseitig von der Ofenwand 3 zugsweise jedoch feinstbearbeitet, wie auch der Rand 14 und dem Ofenboden 4 umgeben wird. Der Schmelzebe- 45 des Deckels 15 vorzugsweise eine Feinstbearbeitung erhälter 1 ruht auf einer Auflage 5, so daß Luft oder ein halten hat. Der Dichtungsring 16, der bei 150-300⁰C Gas aus dem Zwischenraum 6 zwischen dem Schmelze- wärmebeständig sein muß, liegt somit jeweils zwischen behälter 1 und der Wand 3 bzw. dem Boden 4 des Ofens zwei vollständig ebenen Flächen bei verminderter Temdurch die poröse Wand des Behälters 1 hindurchgelan- peratur, da der Zwischenring 13 eine abkühlende Wirgen und in Richtung der Pfeile 7 durch die Schmelze 8 in 50 kung besitzt, insbesondere, wenn er die nachstehend dem Behälter 1 hindurchperlen kann, um in den Raum 9 beschriebene Ausbildung hat.

oberhalb des Schmelzespiegels 10 zu gelangen. Die Auf- Der Zwischenring 13 weist einen Umfang auf, der

lage 5 kann hierzu entsprechend ausgebildet sein. unter Bildung des radialen Außenabschnitts 21 größer

Der obere Stirnrand 11 des keramischen Behälters 1 ist als der Außenumfang des Schmelzebehälters 1. —

weist naturgemäß eine unebene Fläche auf. Auf ihr liegt 55 Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, die

ein noch näher beschriebener Dichtungsring 12 auf, auf in F i g. 2 dargestellt ist, weist der Zwischenring 13 auf

dem ein Zwischenring 13 zwischen der Behälterstirn- Höhe des radialen Außenabschnittes 21 Radialrippen 22

wand 11 und dem Rand 14 des Deckels 15 angeordnet mit entsprechenden Zwischenräumen zwischen diesen

ist. Zwischen dem Zwischenring 13 und dem Deckelrand Rippen auf. Der Zwischenring bildet hierdurch ein

14 ist eine weitere Dichtung 16 angeordnet. — In den 60 Kühlelement, so daß der Dichtungsring 16 auf einem

Deckel mündet eine Saugleitung 17, die für die Erzeu- gekühlten Teil, nämlich dem Zwischenring 13 Auflage

gung eines Unterdrucks in der Größenordnung von findet. — Statt der Radialrippen 22 können Ringrippen

0,05—0,50 bar in dem Zwischenraum 9 zwischen dem an dem Abschnitt 21 vorgesehen werden.

Schmelzespiegel 10 und dem Deckel 15 sorgt. Die Auflagefläche 20 des Deckelrandes 14 ist in einem

Vorzugsweise weist der Zwischenring 13 mindestens 65 größeren Abstand von der Mittelachse M des Schmelauf Höhe des Stirnrandes 11 des Schmelzebehälters 1 an zebehälters 1 als der Außenumfang dieses Behälters von seiner Unterseite eine fein- oder feinstbearbeitete Flä- dessen Mittelachse M gelegen. — Durch die die Auflache 18 auf, an der der Dichtungsring 12 anliegt, so daß gefläche 20 bildende Ringrippe 23 des Zwischenringes

13 ist die Leitung 24 für einen in die Schmelze eintauchenden Wärmemesser 25 geführt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist der Behälter 1 in einem Ofen 2a angeordnet, der oberhalb einer ringartigen Einschnürung 26 eine Ringrippe 27 aufweist, durch die Schraubenbolzen 28 geführt sind, die Spannmittel bilden und deren Kopf 29 auf einem Abschnitt 30 des Zwischenringes 13 aufliegt, während gegen die Unterseite der Rippe 27 die entsprechende Mutter 31 des Bolzens 28 Anlage findet. Hierdurch ist der Zwischenring 13 mit dem Ofen fest verbunden. Beim Kippen oder Schwenken des Ofens 2a wird hierdurch der Ring 13 festgehalten. Der Behälter seinerseits ist innerhalb eines kippbaren Ofens durch geeignete Abstandsmittel 32 in seiner Lage gesichert, so daß wiederum gewährleistet ist, daß der Dichtungsring 12 zwischen dem Stirnrand 11 des Schmelzebehälters 1 und dem Zwischenring 13 stets seine ihm ursprünglich beim Auflegen des Zwischenringes 13 auf dem Behälter gegebene Lage unverrückbar beibehält und die einmal gewonnene Deformation auf dem unebenen Stirnrand 11 nicht aufgibt. Im übrigen besitzen die Teile die in F i g. 1 dargestellte Ausbildung. — Mit Hilfe der Schraubenbolzen 28 kann der Auflagedruck des Zwischenringes 13 auf den Dichtungsring 12 und dessen Anlagedruck auf den Stirnrand 11 eingestellt werden. —

Zwischen dem Zwischenring 13 und der Oberseite des Ofens 2 ist ein genügender Abstand a vorgesehen, damit ein Aufliegen des Zwischenringes 13 auf dem Ofen 2 beim Schrumpfen des Behälters 1 vermieden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Vakuum-Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere einer Aluminiumschmelze, aus einem in einem Ofen vorgesehenen keramischen Schmelzbehälter, der über eine Dichtung durch einen lösbaren Deckel, der eine Saugleitung aufweist, verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oberen Stirnkante (It) des aus keramischem Material bestehenden Schmelzbehälters (1) und dem Deckel (15) ein den Deckel (15) tragender Zwischenring (13) angeordnet ist, zwischen dem und der Behälterstirnkante (11) ein Dichtungsring (12) aus oder teilweise aus wärmebeständigem Fasermaterial vorgesehen ist, der bei einer Flächenpressung von mehr als 15 kp/cm² mindestens eine Kompressibilität von 10% seines Querschnittes besitzt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (12) aus einem Material hergestellt ist, das mindestens bei 500⁰C wärmebeständig ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch

Spruches.

Abgesehen von der Entgasung, insbesondere von Aluminiumschmelzen, durch Chlorieren oder Spülen mit chlorabspaltenden Mitteln oder Gasen, dem Spülen mit Edelgasen, der Abstichentgasung, der Pfannenentgasung bzw. Pfannendurchlaufentgasung und der Einzelblockentgasung sowie der Umlaufentgasung sind für die Entgasung von Aluminiumgußlegierungen in der Formgießerei im wesentlichen die Behälter- und die Pfannenentgasung bekannt. Das letztgenannte Entgasungsverfahren sieht einen durch einen Deckel verschließbaren Schmelzebehälter oder Tiegel vor, wobei eine Blaslanze angewendet wird, die den Deckel durchsetzt und bis auf den Behälter- oder Tiegelboden reicht. In dem Zwischenraum zwischen dem Behälter- oder Tiegeldeckel und dem Schmelzespiegel wird ein Vakuum gebildet, das < 130 mbar ist, so daß sich Blasen bilden können, die in der Schmelze in dem genannten Zwischenraum aufsteigen (Gießerei 66 [1979] Nr. 6, Seite 56-62). - Durch die DE-PS 32 47 457 ist ein Verfahren zum Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere einer Aluminiumschmelze, in einem Schmelzebehälter mit Deckel ebenfalls unter Anwendung eines Unterdrucks zwischen dem Behälterdeckel und dem Schmel-

gekennzeichnet, daß der Zwischenring (13) aus Me- 25 zespiegel bekannt, bei dem jedoch unter Fortlassen eitall besteht und seine dem Deckelrand (14) züge- ner Blaslanze ein Schmelzebehälter mit poröser Wand kehrte Oberfläche (20) und seine Auflagefläche (18) Anwendung findet, durch die den Behälter umgebende

Gase in die Schmelze eintreten und diese durchperlen.

Hier wird zwischen dem Deckel und dem Schmelzespie-

mindestens feinbearbeitet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und einem der

Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß 30 gel ein Absolutdruck von 50-500 mbar erzeugt,
der Zwischenring (13) mit einem über den Deckel- Bei Einrichtungen, bei denen zwischen dem Schmel-

umfang und/oder den Umfang des Schmelzebehälters hinausragenden Abschnitt (21) versehen ist.

zespiegel und dem Deckel des Schmelzebehälters oder Tiegels ein relativ geringer Unterdruck erzeugt wird, kommt es entscheidend auf die Dichtigkeit zwischen

zeichnet, daß der über den Umfang des Schmelzebe- 35 dem Deckel und dem Schmelzebehälter oder Tiegel an.

hälters hinausragende Abschnitt (21) Rippen (22) Schwankungen des Unterdrucks lassen ein zuverlässi-

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn-