Metallschmelzengefäss

Abstract

 Der offene und geschlossene Metallbehälter 1a,1b,1c,1d zum Warmhalten und Schmelzen von Metallen und deren Flüssigmetalltransport besitzt einen offenen und geschlossenen Hohlraum 11, der über Wärmeisolationsstoffe 3,3a,3b,3c,3e,3f ausgebildet wird und durch ein einteiliges, austauschbares, ein- und mehrlagiges, textiles Flächengebilde 4 fugenlos ausgekleidet ist. Dieser nimmt das flüssige und feste Metall zum Warmhalten und Schmelzen sowie für den Flüssigmetalltransport auf. Die Beheizung zum Warmhalten und Schmelzen der Metalle erfolgt hierbei durch im Flüssigmetall befindliche Heizelemente 6,7 als auch der unter dem textilen Flächengebilde angeordneten Heizelemente 8 oder durch Induktion 9,10. Dabei ist der geschlossene Metallbehälter 1b mit einem einteiligen, beweglichen Ofensteigrohr 20 auf dem Ofendeckel 16 ausgestattet. So können im Gießbetrieb der offene Metallbehälter 1a,1c als Warmhalte-, Schöpf- und Schmelzofen und der geschlossene Metallbehälter 1b,1d als Warmhalteofen, Niederdruck-Gießofen, Niederdruck-Metallförderofen sowie als Flüssigmetall-Transportbehälter eingesetzt werden, wobei durch Ofendeckelwechsel oder deren Entfernung mit dem offenen und geschlossenen Metallbehälter 1a,1b,1d alle beschriebenen Einsatzkriterien erfüllt werden können.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen offenen und geschlossenen Metallbehälter zum Warmhalten und Schmelzen von Metallen sowie deren Flüssigmetalltransport der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art.

[0002] Zum Warmhalten und Schmelzen von Metallen kommen bewegliche und fest eingeformte Tiegel zum Einsatz.

[0003] Bewegliche Tiegel bestehen beispielsweise aus Tongraphit, Siliciumcarbid, Gusseisen, Stahlguss oder Stahlblech je nach warm zuhaltenden oder zu schmelzenden Gießwerkstoffen. Sie werden in Warmhalte- oder Schmelzöfen eingesetzt. Die Beheizung kann durch elektrischen Widerstand, Induktion oder Gas erfolgen. Hierbei findet die Wärmeübertragung auf das im Tiegel befindliche flüssige oder feste Metall über den Ofenraum bzw. bei Induktion direkt durch die Tiegelwand statt, was zu einem erheblichen Verschleiß durch thermische, mechanische und chemische Beanspruchung der eingesetzten Tiegel führt. Auch ist insbesondere bei elektrischer Widerstands- oder Gasbeheizung ein hoher Energieaufwand für die Aufheizung des Ofenraumes, des Tiegels als auch durch die Wärmeverluste der Ofenfeuerfestauskleidung erforderlich. So zeigt beispielsweise die DE 29 17 577 A1 einen hitzebeständigen Aufrangbehälter für Leckschmelze sowie diese signalisierende Kontakte, die EP 0 895 490 B1 als auch die DE 198 02 342 C1 beschreiben einen Tiegelofen für das Niederdruck-Gießverfahren bzw. zur Druckkammerbefüllung einer waage- und senkrechten Kaltkammer-Druckgießmaschine.

[0004] Festeingeformte Tiegel bilden einen festen Bestandteil des Ofens. Sie bestehen meist aus einem Schamottesteinen-Mauerwerk mit einer gestampften oder gegossenen Feuerfestauskleidung. Wegen der Mauerwerkdicke erfolgt die Flüssigmetallbeheizung im Ofen über eine Induktionsrinne. Von großem Nachteil ist hierbei, dass die Induktionsrinne insbesondere bei AluminiumLegierungen je nach Metalldurchsatz schon nach ca...2 Wochen durch anklebende Oxide und Nitride den Metalldurchfluss verschließen kann. Zum Offnen der Induktionsrinne muss meist der Gießofen ausgetauscht, die Restschmelze entfernt und die Induktionsrinne mittels Presslufthammer wieder geöffnet werden. Auch liegen die Ofenaußenmanteltemperaturen bei 70-100°C und im Induktionsrinnenbereich bei bis zu 120°C. Dieses geschlossene Ofensystem wird hauptsächlich für das Niederdruckgießverfahren eingesetzt.

[0005] Um diese bekannten Nachteile zu vermeiden hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt: Einen offenen und geschlossenen Metallbehälter zum Warmhalten, Schmelzen und dem Flüssigmetalltransport von Metallen aufzuzeigen, der nach den bisherigen Definitionen weder einen beweglichen noch einen festen Tiegel besitzt.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass der offene und geschlossene Metallbehälter durch ein Gehäuse ausgebildet wird, in dessen Innenraum Wärmeisolationsstoffe einen offenen oder geschlossenen Hohlraum ausbilden, der mit einem textilen Flächengebilde ausgekleidet ist und der geschlossene Metallbehälter ein bewegliches Ofensteigrohr aufweist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die Unteranspruche.

[0007] Der erfindungsgemäß gestaltete, offene und geschlossene Metallbehälter kann in der offenen Ausführung als Warmhalte-, Schöpf- und Schmelzofen eingesetzt werden wobei die geschlossene Ausführung als Warmhalteofen, Niederdruck-Gießofen, Niederdruck-Metallförderofen und als Flüssigmetall-Transportbehälter einsetzbar ist.

[0008] Der erfindungsgemäße offene und geschlossene Metallbehälter besitzt ein einteiliges, textiles Flächengebilde, das den offenen und geschlossenen Hohlraum des Metallbehälters zur Aufnahme des flüssigen oder festen Metalls als auch Ausgussrinnen und Deckflächen fugenlos auskleidet und abdeckt. Dies wird erreicht durch die hohe Flexibilität des textilen Flächengebildes sowie deren vielfältigen geometrischen und räumlichen Gestaltungsmöglichkeiten. Dabei kann das einteilige, textile Flächengebilde ein- oder mehrlagig zur Auskleidung und Abdeckung von Hohlräumen und Flächen eingesetzt werden. Über Beschichtungen der ein- oder mehrlagigen Oberflächen des textilen Flächengebildes, je nach den Erfordernissen der zum Einsatz kommenden flüssigen oder festen Metalle, können deren thermischen, chemischen sowie mechanischen Eigenschaften zusätzlich gesteigert. werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist der die Mantel- und Bodenfläche des textilen Flächengebildes umgebende Wärmeisolationsstoff als ein fugenloses nach oben offenes Isolationsgehäuse ausgestaltet.

[0009] Zum Schutz vor chemischen als auch elektrischen Reaktionen sind die im flüssigen Metall eingesetzten Heizelemente mit entsprechenden Schutzstoffen ummantelt. Die unter dem textilen Flächengebilde angeordneten Heizelemente werden vor Flüssigmetall-Leckagen durch eine dünne, auswechselbare Platte geschützt.

[0010] Das auf dem geschlossenen Metallbehälter befestigte, einteilige, bewegliche Ofensteigrohr wird durch eine Buchse geführt und zentriert. Die mit dem Ofensteigrohr lösbar verbundene Betätigungseinrichtung ermöglicht die Offnungs- und Schließvorgänge einer endlos fortlaufenden Flüssigmetall-Befüllung metallischer und nichtmetallischer Gießformen als auch der Befüllung von Druckkammern.

[0011] Zur Gewährleistung höchstmöglicher Sicherheit wird der geschlossene Metallbehälter für den Flüssigmetalltransport zusätzlich von einem verschließbaren Einzel- oder Sammelcontainer aufgenommen.

[0012] Verschleißfeste, flexible Materialien für das textile Flächengebilde nennt Anspruch 5, wobei der Anspruch 7 wirkungsvolle Wärmeisolationsstoffe aufzeigt und der Anspruch 8 Schutzstoffe für die im flüssigen Metall eingesetzten sowie der unter dem textilen Flächengebilde angeordneten Heizelemente benennt. Diese, sowie weitere Vorteile werden auch aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Es zeigt:

Fig.1

einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen offenen Metallbehälter,

Fig.2

einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen geschlossenen Metallbehälter mit einem beweglichen Ofensteigrohr,

Fig.3

einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen offenen Metallbehälter zum Schmelzen von Metallen und

Fig.4

einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen geschlossenen Metallbehälter für den Flüssig-Metalltransport.

[0013] Der offene Metallbehälter 1a in Fig. 1 weist eine durch das textile Flächengebilde 4 ausgebildete Offnung 12 auf, die zur Befüllung des Hohlraumes 11 mit flüssigen und festen Metallen als auch zur Entnahme von Flüssigmetall für den Gießprozess dient. Die Beheizung zum Warmhalten und Schmelzen von flüssigen und festen Metallen kann hierbei durch Heizelemente 6, 7, 8 oder Induktion 9 erfolgen. Somit kann der offene Metallbehälter 1a als Warmhalte- Schöpf- und Schmelzofen im Gießbetrieb eingesetzt werden.

[0014] Einen weiteren offenen Metallbehälter 1c zum Schmelzen von Metallen mit einer Ausgussrinne 13 für das flüssige Metall und einer induktiven Beheizung 10 wird in der Fig.3 aufgezeigt.

[0015] Der geschlossene Metallbehälter 1b in Fig.2 dessen Hohlraum 11 mit Flüssigmetall 18 befüllt ist, weist einen gasdicht verschlossenen Ofendeckel 16 auf, der mit dessen wärmeisolierender Auskleidung 3c und der Flüssigmetalloberfläche einen Begasungsraum 17 ausbildet und das mit der Betätigungseinrichtung 23 verbundene Ofensteigrohr 20 die senkrechten Offnungs- und Schließvorgänge des Ofensteigrohres 20 mit der Gießform 22 gewährleistet. Über die auf dem Ofendeckel 16 befestigte Buchse 21 wird das bewegliche Ofensteigrohr 20 geführt und zentriert. Diese vorteilhafte Ausbildung ermöglicht einen schnellen und einfachen Wechsel der im Gießbetrieb eingesetzten Ofen. Die Beheizung des Flüssigmetalls kann hierbei durch Heizelemente 6,7,8 oder Induktion 9 erfolgen. Somit kann der geschlossene Metallbehälter 1b als Niederdruck-Gießofen oder Niederdruck-Metallförderofen zur Befüllung von Gießformen bzw. Druckkammern für den Druckgießprozess sowie zum Warmhalten von Metallen im Gießbetrieb eingesetzt werden.

[0016] Ein weiterer geschlossener Metallbehälter 1d für den Flüssigmetalltransport in einem verschließbaren Einzel- oder Sammelcontainer 28 zeigt Fig.4. Um das Schwappen des Flüssigmetalls bei dessen Transport auszuschließen, ist der den Innenraum auskleidende Wärmeisolationsstoff 3f des Transportbehälterdeckels 25 mit einem in das Flüssigmetall eintauchenden Kegel ausgeführt. Der geschlossene Metallbehälter 1d kann direkt als Warmhalteofen zur Metallpufferung in den Gießbetrieben als auch durch Ofendeckelwechsel oder deren Entfernung als Warmhalte-, Schöpf-, Schmelzofen, Niederdruck-Gießofen und als Niederdruck-Metallförderofen eingesetzt werden, wobei die Beheizung des Flüssigmetalls durch einbringbare Heizelemente 6,7 oder durch vorher schon stationär installierte Heizelemente 8 bzw. Induktion 9 erfolgen kann.

[0017] Der erfindungsgemäße offene und geschlossene Metallbehälter 1a,1b,1c,1d ist in allen räumlichen Formen herstellbar, dabei bildet der Außenmantel 2 den Innenraum aus, der über Wärmeisolationsstoffe 3,3a,3b,3c,3e,3f sowie dem textilen Flächengebilde 4 einen offenen und geschlossenen Hohlraum 11 ausbildet, der das flüssige oder feste Metall zum Warmhalten bzw. Schmelzen und zum Flüssigmetalltransport aufnimmt.

[0018] Die hohe Flexibilität und Reisfestigkeit des textilen Flächengebildes 4 ermöglicht die fugenlose Auskleidung des Hohlraumes 11, der Ausgussrinne 13 sowie der Deckflächen 2',3',3a', wobei Steckstifte 14 oder feste Stifte 15 das textile Flächengebilde 4 in seiner Lage fixieren. Da das flüssige Metall aus dem offenen Metallbehälter 1a,1c oder den zu öffnenden Metallbehälter 1b,1d entleert werden kann, ist der Wechsel des textilen Flächengebildes 4 kurzfristig durchführbar. Ein weiterer Vorteil des textilen Flächengebildes 4 ist dessen Zusammenlegbarkeit und sein geringes Gewicht das für deren Lagerhaltung und Transport erhebliche Vorteile bedeutet. Durch die hohe thermische Stabilität des textilen Flachengebildes 4 sind Vorwärmzeiten oder langsame Aufheizzeiten der offenen und geschlossenen Metallbehälter 1a,1b,1c,1d nicht erforderlich.

[0019] Zu einer zusätzlichen Reduzierung der Wärmeverluste durch Konvektion führt das aus den Wärmeisolationsstoffen 3,3b fugenlos ausgestaltete nach oben offene Isolationsgehäuse, wobei der Wärmeisolationsstoff 3 aus einem gießbaren Glasschaum besteht und der Wärmeisolationsstoff 3b aus einem mit hohen Gewichten belastbaren faserkeramischen Material. Dies und die optimale Wärmedämmung des offenen und geschlossenen Metallbehälters 1a,1b,1c,1d ermöglichen die Anordnung der Heizelemente 6,7,8 direkt im oder unmittelbar am Hohlraum 11, wobei die Heizelemente 8 durch eine dünne auswechselbare Platte 3d vor Flüssigmetall-Leckage geschützt sind. Durch diese direkte als auch indirekte Übertragung der Wärmeenergie zum Warmhalten und Schmelzen von Metallen können Metallüberhitzungen mit deren nachteiligen chemischen Reaktionen als auch einer erhöhten Gasaufnahme ausgeschlossen werden.

[0020] Um das Schwap pen des flüssigen Metalls bei dessen Transport auszuschließen, ist der Innenraum des Deckels 25 des geschlossenen Metallbehälters 1d mit einem kegelförmigen in das Flüssigmetall eintauchenden Wärmeisolationsstoff 3f ausgekleidet. Darauf hingewiesen werden soll noch, dass konstruktive Details durchaus abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Ansprüche

1. Offener und geschlossener Metallbehälter zum Warmhalten und Schmelzen von Metallen sowie deren Flüssigmetalltransport mit Heizelementen (6,7,8) oder induktiver Beheizung (9,10), dadurch gekennzeichnet, dass der offene und geschlossene Metallbehälter (1a,1b,1c,1d) in dessen Innenraum Wärmeisolationsstoffe (3,3a,3b,3c,3e,3f ) einen offenen oder geschlossenen Hohlraum (11) ausbilden der mit einem textilen Flächengebilde (4) ausgekleidet ist, und dass der geschlossene Metallbehälter (1b) ein bewegliches Ofensteigrohr (20) aufweist.

2. Offener und geschlossener Metallbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der offene Metallbehälter (1a,1c) als Warmhalte-, Schöpf- und Schmelzofen und der geschlossene Metallbehälter (1b,1d) als Warmhalteofen, Niederdruck-Gießofen, Niederdruck-Metallförderofen sowie als Flüssigmetall-Transportbehälter eingesetzt werden kann.

3. Offener und geschlossener Metallbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das einteilige, textile Flächengebilde (4) den Hohlraum (11), Ausgussrinnen (13) sowie Abdeckflächen (2',3',3a'), ein- oder mehrlagig, fugenlos auskleidet.

4. Offener und geschlossener Metallbehälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen des ein- oder mehrlagigen textilen Flächengebildes (4) eine Beschichtung je nach Metallerfordernissen aufweist.

5. Offener und geschlossener Metallbehälter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde (4) aus Glas- oder Keramikfasern besteht.

6. Offener und geschlossener Metallbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Metallbehälterinnenraum ausbildende Wärmeisolationsstoff 3,3b ein fugenloses, nach oben offenes Isolationsgehäuse ausgestaltet.

7. Offener und geschlossener Metallbehälter nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolationsstoffe (3,3a,3b,3c,3e,3f) aus Glasschaum, Glasfaser, keramischen oder faserkeramischen Materialien bestehen können.

8. Offener und geschlossener Metallbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzstoffe der im Metallbehälter (1a,1b,1d) angeordneten Heizelemente (6,7,8) aus Glas-, Glasfaser-, keramischen- oder faserkeramischen Materialien ausführbar sind.

9. Offener und geschlossener Metallbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einteilige, bewegliche Ofensteigrohr (20) auf dem Ofendeckel (16) durch eine Buchse (21) zentriert sowie geführt ist und durch eine Betätigungseinrichtung (23) bewegt wird.

10. Offener und geschlossener Metallbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Metallbehälter (1d) von einem zusätzlichen, verschließbaren Einzel- oder Sammelcontainer (28) aufgenommen wird.

Zeichnung