DE68904163T2

DE68904163T2 - Vorrichtung zum verteilen von fluessigem metall und verfahren dazu.

Info

Publication number: DE68904163T2
Application number: DE8989310461T
Authority: DE
Inventors: Colin Forster Wilford; Norman Barrie Williams
Original assignee: Chamberlin & Hill PLC; Electricity Association Services Ltd
Current assignee: EA Technology Ltd
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1989-10-12
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2009-10-13
Also published as: JPH0366469A; EP0366310B1; US5056692A; DK510589D0; AU615111B2; EP0366310A1; DK510589A; KR900006046A; ES2038414T3; DE68904163D1; GB8923039D0; AU4278489A; GB2223969A

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung für geschmolzenes Metall oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zum Gießen von geschmolzenem Metall.
Es ist bekannt, bei einem Metallgießprozeß vor dem Gießen in beispielsweise einzelne Formen ein Steiggießgefäß zum Aufnehmen des geschmolzenen Metalls zu verwenden. Derartige Gefäße haben das Problem, daß die Zeitspanne, für die das Metall zurückgehalten werden kann, durch die Abkühlgeschwindigkeit des Gefäßes begrenzt ist und daß auch die Gießgeschwindigkeit, mit der aus dem Gefäß gegossen werden kann, dazu neigt zu sinken, wenn der Flüssigkeitspegel im Gefäß wegen der verringerten Flüssigkeitssäule über der Übergangsdüse gesunken ist. Es sind verschiedene Zusatzeinrichtungen für Gefäße geschaffen worden, um die enthaltene Flüssigkeit zu erhitzen, aber diese erfordern im allgemeinen eine komplexe Anpassung des Gefäßes selbst und neigen dazu, teuer und im Gebrauch ineffektiv zu sein. Ähnliche Einrichtungen sind geschaffen worden, um den Flüssigkeitspegel während des Gießvorgangs im Gefäß konstant zu halten, indem das Gefäß aus einem unter Druck stehenden und erhitzten Behälter über eine Leitung, die sich nach oben erstreckt, und mit dem Gefäß in Verbindung steht, mit einem Ausgleichflüssigkeitsstrom versorgt wird.
Aus der DE-A-1960283 ist es weiterhin bekannt, eine Unterdruckkammer vorzusehen, in welcher die Flüssigkeit durch Saugen angehoben wird, um das geschmolzene Metall unter Anwesenheit eines Plasmabogens zu entgasen. Diese Vorrichtung ist für fortlaufendes Gießen mit einer durch ein Ventil bestimmten Geschwindigkeit geeignet, das eine variable Düsenöffnung bildet, durch welche das geschmolzene Metall gegossen wird.
Aus der GB-A-2197604 ist es weiterhin bekannt, geschmolzenes Metall zu gießen, indem es mittels einer elektromagnetischen Pumpe von einem Gefäß zugeführt wird, in welchem der Flüssigkeitspegel während des Gießens der Flüssigkeit mittels einer Druckkammer konstant gehalten wird, wobei die Flüssigkeit durch Gasdruck ausgestossen wird. Der Gasdruck wird durch eine Reglereinrichtung gesteuert, die operativ an die Flüssigkeitspegel-Sensoreinrichtung im Gefäß anschlossen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Gießvorrichtung für geschmolzenes Metall oder dergleichen vorgeschlagen, mit einem Gefäß, das im Betrieb eine Hauptmasse von Flüssigkeit aufnimmt und eine verschließbare Abgabeöffnung zur Abgabe eines Flüssigkeitsstroms aufweist, einem eine Kammer definierenden Behälter, Mitteln zum Abstützen des Behälters derart, daß seine offene Mündung in die Hauptmasse der Flüssigkeit eingetaucht ist und ein Leerraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer definiert wird, und mit dem Behälter verbundenen Saugmitteln, mit denen der Druck in dem Leerraum reduzierbar ist, um Flüssigkeit aus dem Gefäß in die Kammer zu ziehen, die gekennzeichnet ist durch eine Induktionsheizspule zum Erhitzen von Flüssigkeit in der Kammer oberhalb des Spiegels der Hauptflüssigkeitsmasse, Reguliermitteln zum Regulieren des Drucks in dem Leerraum während der Zeiten, in denen die Gießöffnung verschlossen ist, um die Flüssigkeit in der Kammer zu heben und zu senken, um ein Heizen der Flüssigkeit vor der Abgabe zu ermöglichen, und Fühler zum Erfassen des Flüssigkeitsspiegels der Hauptflüssigkeitsmasse, wobei die Reguliermittel von den Fühlern steuerbar sind während der Zeiten, in denen die Gießöffnung offen ist, derartig betrieben sind, daß sie den Druck in dem Leerraum fortschreitend erhöhen, um Flüssigkeit aus der Kammer in das Gefäß zurückzuführen, derart, daß während der Abgabe von Flüssigkeit der Flüssigkeitsspiegel der Hauptflüssigkeitsmasse im wesentlichen konstant gehalten wird.
Ein Vorteil einer derartigen Vorrichtung ist, daß im Gefäß während des Betriebs des Abgabeventils eine konstante Flüssigkeitssäule aufrechterhalten werden kann, indem von der Kammer ein Flüssigkeitsausgleichsstrom zum Gefäß zurückkehrt. Der am Gefäß abgegebene Flüssigkeitsstrom wird dadurch auf einer konstanten Geschwindigkeit gehalten.
Ein weiterer Vorteil ist, daß wenn für eine ausgedehnte Zeit vor dem Betrieb des Abgabeventils die Flüssigkeit in dem Gefäß gehalten werden muß, die Flüssigkeit erhitzt werden kann, ohne daß am Gefäß selbst irgendeine Anpassung erforderlich ist.
Die abgezogene Flüssigkeit wird durch eine Induktionsspule erhitzt, die oberhalb des Gefässes angeordnet ist und außerhalb des Behälters liegen kann, so daß im Falle eines Bruches des Behälters die abgezogene Flüssigkeit durch Luftdruckausgleich im Kopfraum automatisch in das Gefäß zurückkehrt, wobei ein minimales Risiko besteht, daß die erhitzte Flüssigkeit die Induktionsspule berührt. Dies ist insbesondere dort wichtig, wo die Induktionsspule ein wassergekühltes Rohr ist, weil dort eine potentielle Explosionsgefahr besteht, wenn das Rohr vom geschmolzenen Metall oder dergleichen berührt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Gießen von geschmolzenem Metall oder dergleichen aus der vorstehend offenbarten Gießvorrichtung vorgeschlagen, bei dem eine Flüssigkeitsmenge in die Kammer abgezogen wird, die Gießöffnung geöffnet wird, um einen Flüssigkeitsstrom aus dem Gefäß freizugeben, und der Druck in dem Kopfraum durch Betätigen der Reguliermittel so reguliert wird, daß Flüssigkeit zu der Hauptflüssigkeitsmasse zurückgeführt wird, bei der der Flüssigkeitsspiegel der Hauptflüssigkeitsmasse im wesentlichen konstant gehalten wird.
Im folgenden werden besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als Beispiel und mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 die Gießvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Seitenansicht;
Figur 2 eine andere Gießvorrichtung in schematischer Seitenansicht;
Figur 3 die Vorrichtung gemäß Figur 2 in schematischer Draufsicht;
Figur 4 eine weitere alternative Gießvorrichtung in schematischer Seitenansicht;
und Figur 5 eine weitere, alternative Gießvorrichtung in schematischer Seitenansicht.
In der Figur 1 besteht eine Gießvorrichtung 1 aus einem Gefäß 2, das eine Hauptmasse 3 einer Flüssigkeit in Form von geschmolzenen Eisen, welches dem Gefäß aus einem Ofen über einen Einlass 4 zugeführt wird, aufnimmt.
Das Gefäß 2 hat einen flachen Boden 5 mit einer Ausgabeventil-Einrichtung, bestehend aus einer Abgabeöffnung 6, die mittels eines Ventilelementes 7 geöffnet und geschlossen werden kann. Das Gefäß 2 hat eine entfernbare Abdeckung 8 und ist aus einem elektrisch isolierenden, feuerfesten Material gebildet.
Ein Behälter 9 hat ein feuerfestes Rohr 10, das sich vertikal nach oben, ausgehend vom Gefäß 2, erstreckt und auf Halterungen 24 ruht, die am Boden 5 montiert sind. Das Rohr 10 ist an seinem oberen Ende durch eine Verschlußplatte 11 geschlossen, die mit dem Rohr eine luftdichte Abdichtung bildet. Durch die Verschlußplatte 11 erstreckt sich eine Leitung 12, die über ein erstes, durch eine Magnetspule betätigtes Steuerventil 14 mit einer Saugpumpe 13 verbunden ist. Die Leitung 12 steht auch an einem Einlaß 27 über ein zweites, durch eine Magnetspule betätigtes Steuerventil 28 mit der Atmosphäre in Verbindung, wobei das zweite Ventil mit einem Nadelventil 26 in Reihe geschaltet ist, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit genau gesteuert werden kann.
Der Behälter 9 definiert eine Kammer 15. Das Rohr 10 hat einen offenen, unteren Endteil 33, der eine offene Mündung 16 des Behälters 9 definiert, die unter den Spiegel 17 der Hauptflüssigkeitshauptmasse 3 gesenkt ist. Die Kammer 15 ist teilweise von der Flüssigkeit 18 besetzt, so daß der Rest der Kammer durch einen Kopfraum 19 besetzt ist, der mit Luft gefüllt ist, welche durch Betätigten der Hauptpumpe 13 und das Steuerventil 14 evakuiert werden kann.
Ein Flüssigkeitspiegelsensor 20 erstreckt sich von der Abdeckung 8 nach unten und berührt die Flüssigkeitsoberfläche 17 im Gefäß 2, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches angibt, ob der Flüssigkeitsspiegel eine vorbestimmte Höhe 25 oberhalb des Bodens 5 erreicht.
Der Sensor 20 ist elektrisch mit einer Steuerungseinheit 43 verbunden, die ihrerseits für die Steuerung der ersten und zweiten Steuerungsventile 14, 28 und der Pumpe 13 elektrisch geschaltet ist. Die Ventile 14, 28 und die Steuerungseinheit 43 bilden Mittel zum Regulieren des Druckes innerhalb der Kammer 15 während der Abgabe wie untenstehend beschrieben ist. Die Steuerungseinheit 43 ist mit einem Zeitschalter 29 versehen, um den Betriebszyklus der Vorrichtung zu regeln, wenn die Flüssigkeit vor dem Abgeben, wie im folgenden beschrieben, erhitzt wird.
Koaxial um das Rohr 10 erstreckt sich an einem Ort oberhalb des Gefässes 2 eine Induktionsspule 21 und ist von dem Rohr durch einen ringförmigen Luftspalt 22 getrennt. Die Spule 21 ist an eine elektrische Stromversorgung (nicht dargestellt) angeschlossen und flüssigkeitsgekühlt.
Im Betrieb wird das Gefäß 2 mit Flüssigkeit 3 über den Einlaß 4 aus einem Ofen oder dergleichen (nicht dargestellt) bis zu einem Spiegel gefüllt, der den vorbestimmten Spiegel 25 überschreitet, welcher durch den Sensor 20 angegeben wird. Dann wird an den Kopfraum 19 eine Saugwirkung durch Betätigen der Pumpe 13 und Öffnen des Steuerventils 14 dergestalt, daß Luft mittels der Pumpe 13 evakuiert wird, angelegt. Dann wird Flüssigkeit 18 solange in das Rohr 10 gezogen, bis der Spiegel 17 der Hauptmasse der Flüssigkeit 3 mit dem vorbestimmten Spiegel 25 übereinstimmt, wie dies durch den Sensor 20 ermittelt wird. Das Ventil 14 wird dann unter Steuerung der Steuerungseinheit 43 geschlossen. In dieser statischen Position, wie in der Figur 1 dargestellt, ist der Spiegel 23 der Flüssigkeit 18 innerhalb des Behälters 9 oberhalb des Spiegels 17 im Gefäß 2, und die abgezogene Flüssigkeit 18 erstreckt sich durch die Induktionsspule 21.
Um aus dem Gefäß Flüssigkeit abzugeben, wird das Ventilelement 7 angehoben, um die Öffnung 6 zu öffnen, so daß ein Flüssigkeitsstrom abgegeben wird.
Während des Abgebens ist die Steuerungseinheit 43 so eingestellt, daß sie in einem Abgabemodus arbeitet, in welchem das erste Steuerventil 14 geschlossen bleibt und das zweite Steuerventil 28 auf eine kontrollierte Art geöffnet und geschlossen wird, um in einer gesteuerten Art und Weise durch ein Nadelventil 26 Luft in die Kammer 15 mit einer begrenzten Geschwindigkeit einzulassen. Wenn der Spiegel 17 der Hauptmasse der Flüssigkeit den Sensor 20 berührt, reagiert die Steuerungseinheit 43 mit Schließen des zweiten Steuerventils 28. Wenn der Spiegel 17 aus dem Kontaktbereich mit dem Sensor 20 fällt, reagiert die Steuerungseinheit 43 durch den Befehl, das zweite Steuerungsventil 28 zu öffnen, wodurch ein Luftstrom, der durch das Nadelventil 26 reguliert ist, in die Kammer 15 so strömen kann, daß die Flüssigkeit 18 teilweise zur Hauptmasse 3 der Flüssigkeit zurückkehrt. Wenn der Spiegel 17 wieder mit dem Sensor 20 kontaktiert, wird das zweite Steuerventil 28 wieder geschlossen. Auf diese Weise wird der Spiegel 17 im wesentlichen auf dem vorbestimmten Spiegel 25 gehalten.
Die Vorrichtung erzeugt dadurch im Gefäß 2 eine konstante Flüssigkeitssäule. Da die Strömungsgeschwindigkeit der abgegebenen Flüssigkeit durch die Flüssigkeitssäule 3 oberhalb der Abgabeöffnung 6 bestimmt ist, ist es dadurch möglich, eine im wesentlichen konstante Abgabe-Strömungsgeschwindigkeit zu erhalten. Der Vorteil einer konstanten Abgabe-Strömungsgeschwindigkeit beim Gießen von Flüssigkeit in eine Form liegt darin, daß die Menge der abgegebenen Flüssigkeit proportional zur Strömungsdauer ist. Daher kann in aufeinanderfolgenden Abgabevorgängen ein gleichmäßiges Abgabegewicht abgegeben werden, indem jeder Abgabevorgang durch Zeitschaltung die gleiche Dauer erhält.
Während ausgedehnten Zeitspannen zwischen den Abgabeoperationen ist es notwendig, die Wärmeverluste am Gefäß 2 zu kompensieren, indem der Flüssigkeit 3 Wärme zugeführt wird.
Die Abgabevorrichtung 1 kann ein derartiges Erhitzen durch eine Induktionsspule 21 erzeugen. Die Induktionsspule 21 wird betätigt, um die abgezogene Flüssigkeit 18 mittels Induktionsströmen in der Flüssigkeit selbst zu erhitzen, während innerhalb der Induktionsspule eine Kühlflüssigkeit fließt, um zu verhindern, daß die Spule überhitzt wird. Da die Spule oberhalb des Gefäßes 3 liegt, wird die Heizwirkung der Spule im wesentlichen auf die abgezogene Flüssigkeit 18 beschränkt.
Das Ventil 28 wird dann geöffnet, um Luft in den Kopfraum 19 zu lassen, wodurch die abgezogene Flüssigkeit 18 in das Gefäß 2 zurückkehrt. Die zurückgekehrte Flüssigkeit vermischt sich schnell mit der Hauptmasse 3 der Flüssigkeit, wodurch die Temperatur der Gesamtflüssigkeit steigt.
Während ausgedehnter Zeitspannen zwischen den Abgabevorgängen ist die Steuerungseinheit 43 so eingestellt, daß sie im Bereitschaftszustand arbeitet, in welchem die Flüssigkeit 18 wiederholt abgezogen, erhitzt und dann in die Hauptmasse der Flüssigkeit zurückgeführt wird, wobei dies in zyklischer Art und Weise unter Steuerung eines Zeitschalters 29 erfolgt, der für eine Zwei-Minuten-Zeitspanne vorgesehen ist, während der Flüssigkeit 18 abgezogen wird, gefolgt von einer Zwei-Minuten-Zeitspanne, in der die Flüssigkeit 18 in die Hauptmasse 3 der Flüssigkeit zurückgeführt wird. Die Induktionsspule 21 bleibt über jeden Zyklus hinweg mit ihrer Stromversorgung verbunden, die Menge der beim induktiven Heizen abgezogenen Energie ist von der Menge abgezogenen Metalls abhängig, das zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt innerhalb der Spule liegt.
Die Gießvorrichtung 1 hat die ausfallsichere Eigenschaft, daß wenn das feuerfeste Rohr 10 brechen sollte, während Flüssigkeit 18 abgezogen wird, Luft in das Rohr 10 eintreten würde, wodurch der Druck in dem Kopfraum 19 entsprechend dem atmosphärischen Druck wieder hergestellt würde und dadurch die abgezogene Flüssigkeit 18 schnell wieder in die Hauptmasse der Flüssigkeit 3 zurückgeführt würde. Dabei wird eine Situation vermieden, bei der geschmolzenes Metall aus dem Behälter 9 entweichen kann und mit der Induktionsspule 21 in Berührung kommen kann. Die potentielle gefährliche Situation, bei der geschmolzenes Metall mit der Kühlflüssigkeit innerhalb der Induktionsspule 21 in Berührung kommt, wird dadurch vermieden.
Das Rohr 10 kann zum Reinigen, Reparieren oder Auswechseln durch vertikales Anheben des Rohres aus dem Gefäß 2 entfernt werden, wobei zweckmäßigerweise die Induktionsspule 21 an ihrem Ort verbleiben kann. Auf ähnliche Art und Weise kann die Induktionsspule 21 ohne Störung des Rohres 10 ausgewechselt werden.
Die Abdeckung 8 des Gefäßes 2 kann entfernt werden, um die Reinigung des Gefäßes zu erleichtern. Die Vorrichtung 1 ist daher einfach zu warten und bietet einen leichten Zugang für die Inspektion, Reinigung und Wartung ihrer Bauteile.
Die Vorrichtung 1 kann für das Erhitzen und Abgeben von Zink, Aluminium, Eisen und anderen Metallen inklusive magnesiumbehandelten Eisen für Kugelgraphit verwendet werden. Der einfache Aufbau ermöglicht es, daß ein bestehendes Gefäß durch Hinzufügen des Behälters und der Induktionsspule mit minimalen Kosten modifiziert werden kann. Darüberhinaus ist die Gießvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ideal für Situationen geeignet, bei denen das gleiche Gefäß für eine Anzahl von unterschiedlichen Metallsorten verwendet wird, da das Gefäß 2 eine einfache Form hat und falls erforderlich schnell geleert und gereinigt werden kann.
In den Figuren 2 und 3 ist eine andere Gießvorrichtung 30 dargestellt, wobei zweckmäßigerweise für entsprechende Bauteile die gleichen Bezugsziffern wie in der Figur 1 verwendet wurden.
Die Vorrichtung 30 hat ein modifiziertes feuerfestes Rohr 31 mit einem einstückig ausgebildeten oberen Endverschluß 32, der für die Aufnahme einer Leitung 12 mit einer Bohrung versehen ist. Die Leitung 12 ist am Endverschluß 32 abgedichtet und mit einer Saugpumpe 13 über ein erstes Steuerventil 14 verbunden und außerdem mit der Atmosphäre an einem Einlaß 27 über ein zweites Steuerventil 28 mit einem Nadelventil 26 verbunden.
Das Rohr 31 hat einen unteren Endbereich 33, der in eine Aussparung 34 dicht eingesetzt ist, welche in einer Halterung bestehend aus einem geformten Block 35 aus feuerfestem Material ausgebildet ist. Die Halterung 35 ruht auf dem Boden 5 des Gefäßes 2 und trägt das Rohr 31 in einer aufrechten Position, in welcher das Rohr sich nach oben aus dem Gefäß 2 erstreckt. Das Gefäß 2 hat einen rechteckigen Querschnitt, wie dies aus der Draufsicht in der Figur 3 zu ersehen ist, und die Halterung 35 liegt mittig im Gefäß und erstreckt sich über die volle Breite des Gefäßes, um das Gefäß jeweils in einen ersten und zweiten Teil 36 und 37 zu unterteilen.
Die Halterung 35 ist mit einem sich horizontal erstreckenden Tunnel 38 versehen, der zwischen den ersten und zweiten Teilen 36 und 37 auf einer Höhe eine Verbindung schafft, die deutlich unterhalb des Normalspiegels 17 der Hauptmasse der Flüssigkeit 3 liegt.
Die Halterung 35 hat auch eine vertikale Bohrung 39, die zwischen der Aussparung 34 und dem Tunnel 38 eine Verbindung schafft.
Die Halterung 35 und das Rohr 31 bilden zusammen einen Behälter 40, der eine Kammer 42 definiert, welche eine Mündung 16 aufweist, die an dem Übergang von der Bohrung 39 zum Tunnel 38 definiert ist. Die Mündung 16 liegt unterhalb der Spiegels 17 der Hauptmasse der Flüssigkeit 3 bei deren Normalposition, bei der ein vorbestimmter Spiegel 25 aufrechterhalten wird.
Der Endbereich 33 des Rohres 31 liegt auf einer Höhe oberhalb des vorbestimmten Spiegels 25.
Geschmolzenes Metall wird in den ersten Teil des Gefäßes 2 über einen Einlaß 4 gegossen und jegliche Schlacke 41, die sich an der Flüssigkeitsoberfläche ansammeln mag, und jede Turbulenz, die vom Eingießen der Flüssigkeit herrührt, ist durch die Anwesenheit der Halterung 35 auf den ersten Teil 36 beschränkt. Die Flüssigkeitsoberfläche innerhalb des zweiten Teils 37 wird dadurch im wesentlichen frei von Schlacke und Turbulenz gehalten.
Mit den Steuerventilen 14 und 28 und der Saugpumpe 13 ist eine automatische Steuereinheit 43 verbunden, die auch von dem Flüssigkeitsspiegel-Sensor 20 Signale empfängt. Die Steuerungseinheit 43 ist in ihrem Abgabemodus so ausgebildet, daß sie das zweite Steuerventil 28 während des Abgebens der Flüssigkeit durch die Abgabeöffnung 6 ein- und ausschaltet, um in dem Gefäß 2 eine im wesentlichen konstante Flüssigkeitssäule aufrechtzuerhalten.
Im Betrieb wird das Gefäß 2 über den Einlaß 4 mit Flüssigkeit geladen und die Flüssigkeit strömt aus dem ersten Teil 36 durch den Tunnel 28 in den zweiten Teil 37. Durch Einschalten der Saugpumpe 13 bei offenem ersten Steuerventil 14 wird Flüssigkeit so in die Kammer 42 abgezogen, daß der Flüssigkeitsspiegel 23 innerhalb der Kammer über dem Spiegel 17 der Hauptmasse 3 der Flüssigkeit im Gefäß ansteigt.
Vor dem Abgeben der Flüssigkeit am Gefäß kann die Flüssigkeit falls erforderlich erhitzt werden. Die Flüssigkeit 18, die teilweise die Kammer 42 ausfüllt, kann durch Speisen der wassergekühlten Induktionsspule 21 erhitzt werden und die erhitzte Flüssigkeit kann dann in die Hauptmasse der Flüssigkeit 3 durch Öffnen des zweiten Steuerventils 28 bei ausgeschaltetem ersten Steuerventil 14 zurückgeführt werden. Die zurückgeführte Flüssigkeit vermischt sich schnell mit der Hauptmasse der Flüssigkeit 3, wobei die Temperatur der Gesamtflüssigkeit ansteigt, um einen Temperaturverlust infolge von Abkühlung durch das Gefäß 2 zu kompensieren.
Während ausgedehnter Zeitspannen zwischen den Abgabevorgängen kann die Vorrichtung 30 im Bereitschaftszustand wie vorstehend anhand der Figur 1 und bei der Vorrichtung 1 beschrieben, betrieben werden.
Vor des Abgebens von Flüssigkeit aus dem Gefäß 2 wird eine Menge Flüssigkeit gleich oder größer als die abzugebende Menge in die Kammer abgezogen und der Druck in dem Kopfraum 19 wird so lange einjustiert, bis der Spiegel 17 der Hauptmasse 3 der Flüssigkeit dem vorbestimmten Spiegel 25 entspricht.
Während dem Abgeben der Flüssigkeit aus der Öffnung 6 durch Anheben des Ventilelementes 7 wird die abgezogene Flüssigkeit 18 in die Hauptmasse der Flüssigkeit 3 durch gesteuertes Einlassen von Luft durch das Ventil 14 in den Kopfraum 19, gesteuert durch die Steuereinheit 43, zurückgeführt. Die zurückgeführte Flüssigkeit strömt durch die vertikale Bohrung 39 in den Tunnel 38, um die aus der Hauptmasse der Flüssigkeit 3 abgezogene Flüssigkeit nachzufüllen.
Auf diese Art und Weise kann im Gefäß 2 eine konstante Flüssigkeitssäule aufrechterhalten werden, wobei der Spiegel auf einem vorbestimmten Spiegel 25 gehalten wird, der durch den Flüssigkeitsspiegel-Sensor 20 gemessen wird.
Der Luftstrom durch das Ventil 14 kann alternativ manuell gesteuert werden.
Bei dieser Anordnung ist der untere Endbereich 33 des Rohres 31 einem geringeren Wärmeschock ausgesetzt, als dies bei der Ausführung schon gemäß der Figur 1 der Fall ist, und ist auch durch den Kontakt mit dem geschmolzenen Metall weniger abnutzungsempfindlich, da nur die Innenflächen des Rohres mit der Flüssigkeit in Berührung stehen.
Die Verwendung eines einstückig angeformten oberen Endabschlusses des Rohres 31 ist einfacher, billiger und zuverlässiger als die Anordnung gemäß Figur 1. Die Menge des flüssigen Metalles, die innerhalb der Kammer 42 angehoben werden kann, ist durch die zur Verfügung stehenden Lagergrößen des feuerfesten Rohres 31 begrenzt und in der Praxis beträgt diese Grenze ungefähr 250 Kg, was einem Rohr mit 200 mm Durchmesser entspricht. Die weitere Ausführungsform gemäß Figur 4 ist dafür gedacht, eine größere Menge Flüssigkeit innerhalb der Kammer anheben zu können, so daß eine größere Menge Flüssigkeit bei einer einzigen Betätigung der Abgabeöffnung 6,7 abgegeben werden kann. In der Figur 4 ist eine alternative Gießvorrichtung 50 dargestellt, wobei zweckmäßigerweise für entsprechende Bauteile die gleichen Bezugsziffern wie bei den vorherigen Figuren verwendet wurden.
Die Vorrichtung 50 hat einen Behälter 51 mit einem Ofenabschnitt 52, an welchen ein nach unten hängender Rohrabschnitt 53 angeschlossen ist. Der Behälter 51 definiert eine Kammer 54 und hat eine Mündung 16, welche durch den unteren Endbereich 33 des Rohrabschnittes 53 definiert ist, der in einem Gefäß 2 liegt, so daß er normalerweise in eine Hauptmasse 3 einer Flüssigkeit, die in dem Gefäß enthalten ist, eingetaucht ist.
Der Ofenabschnitt 52 ist oberhalb des Gefäßes 2 durch eine Ringhalterung 55 gehaltert, die eine Öffnung 56 bildet, durch welche der Rohrabschnitt 53 nach unten hängt.
Der Rohrabschnitt 53 ist aus einem Rohr aus feuerfestem Material gebildet und hat einen oberen Endabschnitt 57, der mit einer Basisplatte 58 des Ofenabschnittes dicht verbunden ist.
Der Ofenabschnitt 52 hat einen größeren Durchmesser als der Rohrabschnitt 53, wobei der Durchmesser durch das erforderliche Kammervolumen bestimmt ist, welches für das Anheben der erforderlichen Menge Flüssigkeit notwendig ist, die in einem einzigen Vorgang dem Gefäß 2 zugeführt wird.
Während der Rohrabschnitt 53 aus einem geeigneten Rohr aus feuerfesten Material gebildet ist, hat der Ofenabschnitt 52 bei diesem Beispiel einen Durchmesser von 0,5 m und wird wie untenstehend beschrieben an Ort und Stelle hergestellt.
Auf dem Halter 55 ist eine wendelförmige Induktionsspule 21 aufgenommen und feuerfestes Material wird in Form einer Aluminiumoxydpaste auf die Spule aufgebracht, um innerhalb der Spule eine zylindrische Auskleidung 59 zu bilden. Die Auskleidung 59 darf sich durch Lufttrocknen verfestigen und innerhalb der Auskleidung 59 wird eine weitere Auflageschicht 60 aus keramischen Fasern eingesetzt. Zum Schluß wird eine innenliegende zylindrische Schicht 61 in Form eines trockenen Siliziumsdioxypulvers zugefügt, die in Position gepresst und durch graduelles Erwärmen von Metall im Ofen durch Zuführung von Wärme unter Verwendung der Spule 21 gesintert wird.
Eine Schließplatte 11 wird mit dem oberen Endbereich des Ofenabschnittes 52 dicht verbunden und mit einer Bohrung versehen, um eine Leitung 12 aufnehmen zu können, die die Kammer 54 mit einer Saugpumpe 13 über ein Steuerventil 14 verbindet.
Der Betrieb der Vorrichtung 50 ist ähnlich wie der Betrieb der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen 1 und 30. Bei der alternativen Vorrichtung 50 ist jedoch zwischen dem Ofenabschnitt 52 und der Spule 21 kein Luftspalt, da das feuerfeste Material wenigstens die innerste Fläche der Spule 21 berührt. Der Ofenabschnitt 52 kann durch Erneuern der Innenschicht 61 unter Verwendung von eingepresstem feuerfestem Pulver, das wie vorstehend beschrieben gesintert wird, erneuert werden.
Nun wird eine weitere alternative Vorrichtung 70, die in der Figur 5 gezeigt ist, beschrieben, wobei die Bezugsziffern jenen entsprechen, die bei den vorstehenden Figuren für die entsprechenden Bauteile verwendet worden sind.
Die Vorrichtung 70 hat einen Behälter 71, der an einer Seite des Gefäßes 2 angeordnet ist und eine Kammer 72 definiert, die mit dem Gefäß mittels eines sich horizontal erstreckenden Rohres 73, welches eine Leitung 74 definiert, in Verbindung steht. Der Behälter 71 hat einen Ofen 75, der auf ähnliche Art und Weise wie der Ofenabschnitt 52 der Vorrichtung 50 konstruiert ist, und hat eine Spule 21, eine zylindrische Auskleidung 59, eine Auskleidungsschicht 60 und eine Innenschicht 61. Der Behälter 71 ist an seinem oberen Ende durch eine Verschlußplatte 11 verschlossen, durch die eine Leitung 12 mit einer Saugpumpe 13 über ein Steuerventil 14 in Verbindung steht.
Die Kammer 72 hat eine Mündung 16, die durch die Leitung 74 definiert ist und so angeordnet ist, daß der Spiegel 17 der Hauptmasse 3 der Flüssigkeit innerhalb des Gefäßes 2 normalerweise auf dem vorbestimmten Spiegel 25 liegt, der oberhalb der Mündung 16 liegt.
Der Ofen 75 kann auf der gleichen Haltefläche 76 montiert sein, wie die, welche für das Gefäß 2 vorgesehen ist, wodurch die Gesamthöhe der Vorrichtung verringert wird.
Die Gießvorrichtung gemäß irgendeiner der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann zusätzlich mit einem Temperatursensor versehen sein, um die Temperatur der Flüssigkeit zu messen und das Ausgangssignal des Temperatursensors kann dazu verwendet werden, das Heizen der Flüssigkeit im Bereitschaftsbetrieb der Vorrichtung zu steuern. Das Ausmaß, bis zu welchem die Flüssigkeit erhitzt wird, kann durch Variieren des Stromeinganges an der Heizspule oder alternativ durch Regeln der Länge der Zeitspanne für jeden Zyklus, währenddessen Flüssigkeit in die Kammer abgezogen wird, um durch die Induktionsheizspule erhitzt zu werden, gesteuert werden.

Claims

1. Gießvorrichtung (1) für geschmolzenes Metall oder dergleichen, mit einem Gefäß (2), das im Betrieb eine Hauptmasse (3) von Flüssigkeit aufnimmt und eine verschließbare Abgabeöffnung (6, 7) zur Abgabe eines Flüssigkeitsstroms aufweist, einem eine Kammer (15) definierenden Behälter (9), Mitteln (24) zum Abstützen des Behälters derart, daß seine offene Mündung (16) in die Hauptmasse der Flüssigkeit eingetaucht ist und ein Leerraum (19) oberhalb des Flüssigkeitsspiegel in der Kammer definiert wird, und mit dem Behälter verbundenen Saugmitteln (13), mit denen der Druck in dem Leerraum reduzierbar ist, um Flüssigkeit aus dem Gefäß in die Kammer zu ziehen, gekennzeichnet, durch eine Induktionsheizspule (21) zum Erhitzen von Flüssigkeit in der Kammer oberhalb des Spiegels (17) der Hauptflüssigkeitsmasse, Reguliermittel (43, 14, 28) zum Regulieren des Drucks in dem Leerraum während der Zeiten, in denen die Gießöffnung verschlossen ist, um die Flüssigkeit in der Kammer zu heben und zu senken, um ein Heizen der Flüssigkeit vor der Abgabe zu ermöglichen, und Fühler (20) zum Erfassen des Flüssigkeitsspiegels (17) der Hauptflüssigkeitsmasse, wobei die Reguliermittel von den Fühlern steuerbar sind und während der Zeiten, in denen die Gießöffnung offen ist, derart betrieben sind, daß sie den Druck in dem Leerraum fortschreitend erhöhen, um Flüssigkeit aus der Kammer in das Gefäß zurückzuführen, derart daß während der Abgabe von Flüssigkeit der Flüssigkeitsspiegel der Hauptflüssigkeitsmasse im wesentlichen konstant gehalten wird.

2. Gießvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Behälter ein feuerfestes Rohr (10) umfaßt, welches im wesentlichen vertikal gehalten ist, so daß es sich aus dem Gefäß nach oben erstreckt.

3. Gießvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das feuerfeste Rohr einen unteren Endbereich (33) hat, der die Mündung des Behälters bildet.

4. Gießvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Haltemittel eine mit dem unteren Endbereich (33) des Rohres verbundene Halterung (35) umfassen, die die Mündung des Behälters bildet.

5. Gießvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Halterung das Gefäß in einen ersten Teil (36) mit einem Einlaß (4) und einen zweiten Teil (37), aus dem die Flüssigkeit durch die Gießöffnung ausgießbar ist, unterteilt und ferner einen Tunnel (38) umfaßt, der einen Strömungsweg zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt unterhalb des normalen Spiegels (17) der Hauptflüssigkeitsmasse bildet.

6. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem das Rohr einen oberen Endabschnitt (57) aufweist, der mit einem Ofenabschnitt (52) des Behälters verbunden ist, wobei der Ofenabschnitt einen größeren Querschnitt als das Rohr aufweist.

7. Gießvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Behälter einen Ofenteil (57) aufweist, der auf einer Seite des Gefäßes angeordnet und mit dem Gefäß durch Verbindungsmittel (73) verbunden ist, die die Mündung (74) des Behälters bilden.

8. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der die Induktionsheizspule oberhalb des Gefäßes angeordnet ist und das Rohr sich durch die Spule erstreckt, und wobei die Spule von dem Rohr durch einen ringförmigen Luftspalt (22) getrennt ist.

9. Gießvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Reguliermittel ein erstes Ventil (14) zwischen der Saugvorrichtung und der Kammer und ein zweites Ventil (28) zwischen der Kammer und der Atmosphäre (27) umfassen.

10. Gießvorrichtung nach Anspruch 9, bei der das zweite Ventil ein Gassteuerventil (26, 28) ist, durch welches Gas mit kontrollierter Strömungsgeschwindigkeit dem Kopfraum zuführbar ist.

11. Gießvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Zeitsteuerung (29) mit der die Reguliermittel bei geschlossener Gießöffnung derart steuerbar sind, daß die Flüssigkeit in der Kammer zyklisch gehoben und gesenkt wird, um die Flüssigkeit vor dem Ausgießen zu erhitzen.

12. Verfahren zum Gießen von geschmolzenen Metall oder dergleichen aus einer Gießvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei dem eine Flüssigkeitsmenge in die Kammer abgezogen wird, die Gießöffnung geöffnet wird, um einen Fiüssigkeitsstrom aus dem Gefäß freizugeben, und der Druck in dem Kopfraum durch Betätigen der Reguliermittel so reguliert wird, daß Flüssigkeit zu der Hauptflüssigkeitsmasse mit einer Geschwindigkeit zurückgeführt wird, bei der der Flüssigkeitsspiegel der Hauptflüssigkeitsmasse im wesentlichen konstant gehalten wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Flüssigkeit während der Zeiten, in denen die Gießöffnung geschlossen ist, dadurch erhitzt wird, daß eine Flüssigkeitsmenge aus der Hauptflüssigkeitsmasse in die Kammer abgezogen wird, die abgezogene Flüssigkeit erhitzt und mindestens ein Teil der abgezogenen Flüssigkeit in die Hauptflüssigkeitsmasse zurückgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Flüssigkeit in den Zeiten, in denen die Gießöffnung geschlossen ist, zyklisch abgezogen, erhitzt und zur Hauptflüssigskeitsmasse zurückgeführt wird mittels einer Zeitsteuerung (29), die die Reguliermittel steuert.