Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen einer Schmelze eines metallischen Werk stoffes, sowie eine zum Durchführen des Verfahrens ausgebildete Gieß Vorrichtung.

Aus der EP1097013B 1 ist eine Elektromagnetische Pumpe zum Fördern einer Schmelze zwi schen einem Schmelzofen und einer Gussform bekannt.

Der Aufbau der EP1097013B 1 weist den Nachteil auf, dass besonders bei paramagnetischen Werkstoffen, wie etwa Aluminium die Elektromagnetische Pumpe eine schlechte Wirksam keit aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu über winden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels derer auch paramagnetische Werkstoffe befördert werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Gießen einer Schmelze eines metallischen Werkstof fes mittels eines Ofens einer Niederdruckgieß Vorrichtung oder Gegendruckgießvorrichtung vorgesehen. Hierbei ist vorgesehen, dass durch Beaufschlagen des Aufnahmeraums mit Druckluft, die Schmelze im Steigrohr des Ofens in einen Formhohlraum einer Gussform ge drückt wird, wobei gleichzeitig mittels eines im Bereich des Steigrohres angeordneten Mag netelementes ein gegen die Förderrichtung der Schmelze wirkendes Magnetfeld auf die Schmelze des metallischen Werkstoffes aufgebracht wird. Bei dem Ofen handelt es sich ins besondere um einen Niederdruckofen.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass die Schmelze, welche durch das Steigrohr in den Formhohlraum gedrückt wird, gleichzeitig mittels des Magnetfeldes des Magnetelementes gebremst werden kann. Somit ist es möglich, die Strömgeschwindigkeit der Schmelze zu beeinflussen. Insbesondere kann durch die Bremswirkung die Schmelze homo genisiert werden. Weiters kann durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht werden, dass beim aufeinander folgenden Gießen von einzelnen Werkstücken mit nur einer Füllung des Ofens die Füllgeschwindigkeit für die einzelnen Werkstücke so geregelt werden kann, dass der Geschwindigkeits verlauf der Füllgeschwindigkeit für alle Werkstücke gleich ist.

Weiters ist es auch denkbar, dass der Druck im Aufnahmeraum des Ofens entsprechend einer vorbestimmten Drucksteigerungskurve gesteuert wird und dass die Strömgeschwindigkeit der Schmelze mittels des Magnetelements geregelt wird.

Weiters kann vorgesehen sein, dass das Magnetelement in jenem Bereich des Steigrohres an geordnet ist, welcher die geringste durchströmte Querschnittfläche aufweist. In diesem Be reich mit der geringsten durchströmten Querschnittfläche treten die höchsten Strömungsge schwindigkeiten auf. In Versuchen hat sich gezeigt, dass genau in diesem Bereich mit der höchsten Strömungsgeschwindigkeit die beste Wirkung des Magnetfeldes auf die Schmelze erzielt werden kann.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Schmelze des metallischen Werkstoffes, mittels einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, welche den metallischen Werkstoff kontaktie ren, mit Strom beaufschlagt wird und gleichzeitig ein Magnetfeld auf den mit Strom beauf schlagten Bereich der Schmelze einwirkt.

Die Elektroden weisen den überraschenden Vorteil auf, dass die Wirkung einer Magnetkraft auf die Schmelze erhöht wird, wenn Strom mittels der Elektroden in die Schmelze geleitet wird und dadurch insbesondere ein Elektrisches Feld in der Schmelze erzeugt wird. Dieses überraschende Ergebnis konnte besonders bei Aluminium festgestellt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass durch Einwirkung der Magnetkraft die Schmelze in eine vorbestimmbare Richtung gedrängt wird, um die Strömung der Schmelze zu beeinflussen. Als weiterer überra schender Vorteil hat sich gezeigt, dass eine derart mit einem Magnetfeld bzw. mit Strom be aufschlagte Schmelze nach deren Erstarren einen Festkörper mit verbessertem Gefüge ausbil det. Durch diese Maßnahmen können Fehlstellen im Gefüge des Festkörpers vermindert wer den, wodurch die Festigkeit des Festkörpers bzw. die Fehleranfälligkeit des Festkörpers ver mindert werden kann. Weiters kann es zweckmäßig sein, wenn das Magnetfeld durch einen Elektromagneten er zeugt wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das Magnetfeld selektiv aufgebracht bzw. wieder entfernt werden kann. Darüber hinaus kann mittels eines Elektromagneten die Wir krichtung des Magnetfeldes beeinflusst werden. Weiters ist es denkbar, dass durch Variation der Bestromung des Elektromagneten die Feldstärke des Magnetfeldes und somit die Brems wirkung auf die Schmelze im Steigrohr beeinflusst werden kann.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Magnetfeld mittels eines Permanentmagneten erzeugt wird. Ein derartiger Permanentmagnet kann beispielsweise in Form eines Neodym- Magneten ausgebildet sein.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der Elektromagnet mit Gleichstrom beaufschlagt wird.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Elektromagnet mit Wechselstrom beaufschlagt wird.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Schmelze mittels der Elektroden mit Gleich strom beaufschlagt wird.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Schmelze mittels der Elektroden mit Wechsel strom beaufschlagt wird.

In einer speziellen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Elektroden und der Elektromagnet mit Wechselstrom beaufschlagt werden, wobei der an den Elektroden anlie gende Wechselstrom und der am Elektromagneten anliegende Wechselstrom derart zueinan der phasenverschoben sind oder aktiv phasenverschiebbar sind, dass eine Magnetkraft in ge wünschter Richtung auf die Schmelze wirkt.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der metallische Werkstoff Aluminium oder eine Alumini umlegierung umfasst. Da Aluminium paramagnetisch ist, kann besonders bei diesem Werk stoff eine überraschend gute magnetische Wirkung durch zusätzliche Stromaufbringung auf die Schmelze festgestellt werden. Dadurch kann die Kraftwirkung des mittels des Magneten auf die Schmelze wirkenden Magnetfeldes erhöht werden. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Schmelze in einem Strömungsverbindungsele ment in einen Formhohlraum transportiert wird, wobei das Magnetfeld derart ausgereichtet ist, dass im Bereich des Strömungsverbindungselementes eine Magnetkraft auf die Schmelze wirkt. Durch diese Maßnahme kann im Strömungsverbindungselement eine Magnetkraft auf die Schmelze ausgewirkt werden, wodurch die Schmelze beispielsweise mittels der Magnet kraft gefördert werden kann bzw. die Förderwirkung mittels der Magnetkraft unterstützt wer den kann. Weiters ist es auch denkbar, dass die Magnetkraft derart orientiert ist, dass sie den Förderfluss der Schmelze bremst bzw. diesem entgegenwirkt. Hierbei kann das Magnetfeld beispielsweise zum Stoppen oder zum Bremsen des Flusses der Schmelze dienen, um bei spielsweise Verwirbelungen und Lufteinschlüsse in der Schmelze zu reduzieren.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass das Magnetfeld derart ausgereich tet ist, dass im Bereich des Anschnittes eine Magnetkraft auf die Schmelze wirkt. Durch diese Maßnahme kann im Anschnitt eine Magnetkraft auf die Schmelze ausgewirkt werden, wodurch die Schmelze beispielsweise mittels der Magnetkraft gefördert werden kann bzw. die Förderwirkung mittels der Magnetkraft unterstützt werden kann. Weiters ist es auch denkbar, dass die Magnetkraft derart orientiert ist, dass sie den Förderfluss der Schmelze bremst bzw. diesem entgegenwirkt. Hierbei kann das Magnetfeld beispielsweise zum Stoppen oder zum Bremsen des Flusses der Schmelze dienen, um beispielsweise Verwirbelungen und Luftein schlüsse in der Schmelze zu reduzieren.

Weiters kann vorgesehen sein, dass im Steigrohr eine erste Elektrode und eine zweite Elekt rode an zwei gegenüberliegenden Seiten des Querschnittes angeordnet sind.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode mittels einer Strombrücke miteinander kurzgeschlossen sind. Durch diese Maßnahme kann die Induk tionswirkung in der Schmelze verbessert werden, wodurch auch die Magnetkraftwirkung auf die Schmelze verbessert werden kann. Dies kann dadurch erreicht werden, da der Stromkreis nicht über die Schmelze geschlossen werden muss, sondern dass der Stromkreis über die Strombrücke geschlossen werden kann. Weiters kann vorgesehen sein, dass die Strombrücke aus einem Werkstoff gebildet ist, wel cher eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist, als das Material der Schmelze. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass die induzierten Kurzschlussströme einen Strom kreis über die Strombrücke bilden können und somit die Induktionswirkung in der Schmelze verbessert werden kann.

Weiters ist es auch denkbar, dass das Magnetfeld im Magnetelement und/oder die Ströme in der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode impulsartig aufgebracht werden. Insbesondere ist es hierbei denkbar, dass die Ströme in der Spule des Magnetelementes zur Erzeugung des Magnetfeldes impulsartig aufgebracht werden. Weiters ist es auch denkbar, dass die an eine Stromquelle angeschlossenen Elektroden mit einem impulsartigen Strom beaufschlagt wer den.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist es auch denkbar, dass ein Stromspeicher, wie etwa ein Kondensator ausgebildet ist, welcher im Bereich der Strombrücke zwischen die kurzge schlossenen Elektroden angeordnet ist und über den in die Schmelze induzierten Kurzschluss strom geladen wird. Die Stromladung kann anschließend impulsartig abgegeben werden.

Das impulsartige Aufbringen des Magnetfeldes, oder der Ströme bewirkt eine impulsartige Magnetkraftwirkung auf die Schmelze. Dies bringt den überraschenden Vorteil mit sich, dass mehrere Kristallisationskerne gleichzeitig gebildet werden, wodurch ein homogenes Gefüge im erstarrten Werkstück erreicht werden kann. Insbesondere kann durch diese Maßnahmen eine Kornfeinung und somit eine Erhöhung der Festigkeit erreicht werden.

Weiters kann vorgesehen sein, dass mittels der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode im Steigrohr eine in der Schmelze auftretende Induktionsspannung und/oder ein auftretender In duktionsstrom gemessen wird, wobei auf Basis der gemessenen Induktionsspannung und/oder des gemessenen Induktionsstromes die Fließgeschwindigkeit der Schmelze berechnet wird. Somit können durch die erfindungsgemäße Anordnung auch gleichzeitig die Strömungspara meter der Schmelze bestimmt werden. Insbesondere ist es denkbar, dass die Druckbeaufschlagung im Aufnahmeraum des Ofens auf Basis der gemessenen Induktionsspannung und/oder auf Basis des gemessenen Induktions stroms und somit auf Basis der ermittelten Fließgeschwindigkeit der Schmelze geregelt wird. Somit kann ein gewünschtes Einströmverhalten der Schmelze in den Formholraum einer Gießform erreicht werden. Insbesondere kann die Fließgeschwindigkeit somit durch die Druckbeaufschlagung direkt beeinflusst und dementsprechend genau geregelt werden. Dar über hinaus ist es denkbar, dass zusätzlich zur verbesserten Druckbeaufschlagung die Feld sterke des Magnetelementes zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit variiert wird.

Erfindungsgemäß ist eine Gießvorrichtung zum Gießen einer Schmelze eines metallischen Werkstoffes vorgesehen, wobei die Gießvorrichtung einen Ofen einer Niederdruckgieß Vor richtung umfasst, welcher dazu ausgebildet ist mit Druckluft beaufschlagt zu werden, wobei der Ofen ein Steigrohr zum Verbringen der Schmelze in einen Formhohlraum einer Gussform aufweist. Im Bereich des Steigrohres ist ein Magnetelement angeordnet, welches dazu ausge bildet ist, gegen die Förderrichtung der Schmelze, ein auf die Schmelze wirkendes Magnet feld aufzubringen.

Weiters kann eine Gießvorrichtung zum Gießen einer Schmelze eines metallischen Werkstof fes vorgesehen sein, wobei die Gießvorrichtung ein Strömungsverbindungselement zur Lei tung der Schmelze aufweisen kann. Am Strömungsverbindungselement sind eine erste Elekt rode und eine zweite Elektrode derart angeordnet, dass sie die Schmelze kontaktieren können. Weiters ist am Strömungsverbindungselement ein Magnetelement angeordnet, welches dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld auf den mit Strom beaufschlagten Bereich der Schmelze auf zubringen.

Die erfindungsgemäße Gießvorrichtung bringt den Vorteil mit sich, dass damit die Qualität des Gießprozesses verbessert werden kann.

Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn das Magnetelement als Elektromagnet ausgebildet ist, welcher eine das Strömungsverbindungselement zumindest bereichsweise umgebende Spule aufweist. Insbesondere eine um das Strömungsverbindungselement herum angeordnete Spule kann eine ausreichende Magnetkraft auf die Schmelze aufbringen. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Strömungsverbindungselement als geschlosse nes Rohr ausgebildet ist. Das Rohr kann einen kreisrunden oder einen rechteckigen Quer schnitt aufweisen.

Weiters kann vorgesehen sein, dass in einer Gussform mehrere Formhohlräume ausgebildet sind, die jeweils mittels einem Anschnitt mit einem Gießlauf gekoppelt sind, wobei in einem oder mehreren der Anschnitte ein Magnetelement angeordnet ist. Insbesondere ist es von Vor teil, wenn jeder der Anschnitte ein Magnetelement aufweist. Dadurch kann die Zuströmung der Schmelze zu den einzelnen Formhohlräumen selektiv beschleunigt bzw. gebremst werden kann. Durch diese Maßnahme ist es möglich, dass die einzelnen, verschieden weit von einem zentralen Gießlauf entfernten, Formhohlräume gleichmäßig und gleichzeitig mit Schmelze be- füllt werden, sodass die in den einzelnen Formhohlräumen eingebracht Schmelze gleichzeitig erstarren kann.

Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass das Strömungsverbindungselement einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode an zwei gegenüberliegenden Seiten des Querschnittes angeordnet sind. Besonders an Strö mungsverbindungselementen mit einem rechteckigen Querschnitt lassen sich die Elektroden einfach an gegenüberliegenden Flächen bzw. Seiten des Querschnittes anordnen.

Weiters kann vorgesehen sein, dass das Strömungsverbindungselement in einen Anschnitt an der Unterseite des Formhohlraumes einmündet.

Außerdem ist es denkbar, dass die Gießvorrichtung als Niederdruckgieß Vorrichtung oder als Gegendruckgießvorrichtung ausgebildet ist, wobei das Strömungs Verbindungselement als Steigrohr ausgebildet ist. Insbesondere ist es hierbei denkbar, dass das Magnetelement im Be reich einer Formaufspannplatte angeordnet ist. Die Formaufspannplatte ist zwischen dem Ofen und der Gussform ausgebildet.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Gießvorrichtung als Stranggieß Vorrichtung ausgebildet ist, wobei das Magnetelement im Bereich der Kokille oder im Bereich des Gießrohres angeordnet ist. Weiters kann vorgesehen sein, dass in einer Gießform mehrere Formhohlräume ausgebildet sind, die jeweils mittels einem Anschnitt mit einem Gießlauf gekoppelt sind. Hierbei kann vorgesehen sein, dass in einem oder mehreren der Anschnitte ein Magnetelement angeordnet ist.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Spule derart ausgebildet ist, dass der Strömungsquer schnitt des Strömungsverbindungselementes ringförmig umschlossen wird.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode und die Mag neten derart relativ zueinander angeordnet sind, dass der durch die Elektroden erzeugte elekt rische Fluss im rechten Winkel auf das Magnetfeld angeordnet ist.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Elektroden als Kupferelektroden ausgebildet sind.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Elektroden aus einem Kohlenstoff gebildet sind. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass Verunreinigungen geringer ausfallen und darüber hinaus der Widerstand verringert wird.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Elektroden bezüglich des Strömungsquerschnittes ge sehen einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der Ofen zumindest zwei Steigrohre zum Verbringen der Schmelze in einen Formhohlraum einer gemeinsamen Gussform oder jeweils einer dem je weiligen Steigrohr zugeordneten Gussform aufweist. Im ersten Ausführungsbeispiel münden somit mehrere Steigrohre in unterschiedliche Stellen einer gemeinsamen Gussform. Im zwei ten Ausführungsbeispiel münden die Steigrohre jeweils in unterschiedliche Gussformen.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jedes der zumindest zwei Steigrohre ein eigenes Magnetelement aufweist. Somit kann der Fluss der Schmelze in den beiden Steigrohren mit tels dem jeweils zugeordneten Magnetelement eigenständig und unabhängig voneinander be einflusst werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass bei einem gleichen Innendruck im Ofen ein unterschiedliches Strömungs verhalten an den beiden Steigrohren erreicht werden kann. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gießvorrichtung in Form einer Niederdruck- Kokillengießvorrichtung oder Gegendruck-Kokillengießvorrichtung;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gießvorrichtung in Form einer Nieder druck- Kokillengießvorrichtung oder Gegendruck- Kokillengieß Vorrichtung;

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schwerkraftgieß Vorrichtung;

Fig. 4 ein weiters Ausführungsbeispiel einer Schwerkraftgießvorrichtung;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Stranggussgießvorrichtung;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Gießvorrichtung mit mehreren Formhohlräumen;

Fig. 7 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Strömungsverbindungs elementes oder Anschnittes;

Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Strömungsverbin dungselementes oder Anschnittes;

Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Strömungsverbindungs elementes oder Anschnittes;

Fig. 10 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Strömungsverbindungs elementes oder Anschnittes; Fig. 11 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Strömungsverbindungs elementes oder Anschnittes;

Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel von hintereinander angeordneten Elektroden;

Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel von hintereinander angeordneten umlaufenden Elektro den;

Fig. 14 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gießvorrichtung in Form einer Nieder druck- Kokillengießvorrichtung oder Gegendruck- Kokillengieß Vorrichtung.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Gießvor richtung 1. Die Gießvorrichtung 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Niederdruck- Kokil lengießvorrichtung oder als Gegendruck-Kokillengießvorrichtung ausgebildet.

Die Gießvorrichtung 1 umfasst einen Ofen 2 in dem ein Aufnahmeraum 3 zur Aufnahme von Schmelze 4 ausgebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im Ofen 2 ein Tiegel 5 angeordnet ist, in welchem die Schmelze 4 aufgenommen wird. Der Tiegel 5 kann aus einem keramischen Werkstoff gebildet sein, welcher eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist. Der Ofen 2 kann insbesondere dazu dienen, um die Schmelze 4 auf einem hohen Tempera- tumiveau zu halten, sodass sie im geschmolzenen Zustand verbleibt.

Weiters ist eine Formaufspannplatte 6 ausgebildet, welche den Ofen 2 nach oben hin be grenzt. Die Formaufspannplatte 6 kann entweder als eigener Bauteil oder als integraler Bau- teil des Ofens 2 ausgebildet sein. Oberhalb der Formaufspannplatte 6 ist eine Gussform 7 an geordnet, welche einen unteren Gussformteil 8 und einen oberen Gussformteil 9 aufweist. Die beiden Gussformteile 8, 9 bilden einen Formhohlraum 10 aus, welcher zur Aufnahme der Schmelze 4 und zur Formgebung des Gusswerkstückes dient.

Die Gussform 7 kann beispielsweise in Form einer Kokille ausgebildet sein, welche zum Ab gießen von mehreren tausend Werkstücken geeignet ist.

Alternativ dazu ist es auch denkbar, dass die Gussform 7 als verlorene Gussform ausgebildet ist, wie etwa aus einem Sandmaterial, und somit nur zum Abguss eines einzelnen Werkstü ckes dient.

Weiters ist ein Strömungsverbindungselement 11 ausgebildet, welches zum Leiten der Schmelze 4 vom Tiegel 5 in den Formhohlraum 10 dient. Im vorliegenden Ausführungsbei spiel ist das Strömungsverbindungselement 11 als Steigrohr 12 ausgebildet, welches in den Aufnahmeraum 3 des Ofens 2 hineinragt und die Formaufspannplatte 6 durchdringt. Der un tere Gussformteil 8 kann direkt an das Steigrohr 12 anschließen und einen Anschnitt 13 auf weisen, in welchen das Steigrohr 12 mündet. Außerdem ist stark vereinfacht eine Tragkon struktion 14 dargestellt, die mit dem oberen Gussformteil 9 gekoppelt sein kann und zum Be wegen des oberen Gussformteiles 9 relativ zum unteren Gussformteil 8 dienen kann.

Der Ofen 2 weist darüber hinaus eine Druckluftzufuhröffnung 15 auf, durch welche Druckluft in den Aufnahmeraum 3 des Ofens 2 eingebracht werden kann. Durch beaufschlagen des Auf nahmeraums 3 des Ofens 2 mit Druckluft wird die Schmelze 4 im Steigrohr 12 in den Form hohlraum 10 gedrückt.

Die Oberfläche der Elektroden 20, 21 kann in die Innenmantelfläche 19 des Strömungsverbin- dungselementes 11 oder des Anschnittes 13 integriert sein. Somit können die Elektroden 20, 21 bündig mit der Innenmantelfläche 19 des Strömungsverbindungselementes 11 oder des Anschnittes 13 abschließen.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass die Elektroden 20, 21 auf die Innenmantelfläche 19 des Strömungsverbindungselementes 11 oder des Anschnittes 13 aufgesetzt sind. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel stehen die Elektroden 20, 21 gegenüber der Innenmantelfläche 19 des Strömungsverbindungselementes 11 oder des An schnittes 13 nach innen vor.

Weiters ist ein Magnetelement 16 ausgebildet, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Bereich des Strömungsverbindungselementes 11 angeordnet ist. Das Magnetelement 16 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Elektromagnet 17 ausgebildet, welcher eine Spule 18 aufweist. Die Spule 18 ist hierbei derart ausgebildet, dass der Strömungsquerschnitt des Strömungsverbindungselementes 11 von der Spule 18 ringförmig umschlossen wird. Insbe sondere kann hierbei, wie aus Fig. 1 ersichtlich, vorgesehen sein, dass die Spule 18 innerhalb des Ofens 2 angeordnet ist und das Steigrohr 12 umgibt. Alternativ dazu kann auch vorgese hen sein, dass die Spule 18 in das Steigrohr 12 integriert ist. Natürlich kann anstatt der Spule 18 auch ein Permanentmagnet vorgesehen sein.

Aus der Schnittansicht I-I ist ersichtlich, dass im Bereich des Magnetelementes 16 an einer Innenmantelfläche 19 des Steigrohres 12 eine erste Elektrode 20 und eine zweite Elektrode 21 angeordnet sind, welche dazu ausgebildet sind, um die Schmelze 4, welche im Steigrohr 12 transportiert wird, mit Strom zu beaufschlagen. Mittels dem Magnetelement 16 kann eine Magnetkraft 22 auf die im Strömungsverbindungselement 11 geführte Schmelze 4 ausgeübt werden. Die Magnetkraft 22 kann hierbei in einer Förderrichtung 23 wirken oder aber auch entgegen der Förderrichtung 23 wirken.

Insbesondere ist es denkbar, dass die Magnetkraft 22 als Förderunterstützung zum Fördern der Schmelze 4 vom Tiegel 5 in den Formhohlraum 10 wirkt.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Niederdruck- Kokillengieß Vorrichtung bzw . Gegendruck-Kokillengieß Vorrichtung .

In der Fig. 2 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Niederdruck-Kokillengießvorrichtung bzw. Gegendruck-Kokillengießvorrichtung gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in der vorangegangenen Fig. 1 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in der vorangegangenen Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass das Magnetelement 16 in die Form- aufspannplatte 6 integriert ist und in diesem Bereich das Steigrohr 12 umgibt.

In der Fig. 3 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Gießvorrichtung 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren 1 und 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den voran gegangenen Figuren 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass die Gießvorrichtung 1 als Vorrichtung um Schwerkraftgießen ausgebildet ist, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Guss form 7 als verlorene Form in Sand ausgebildet ist. Der Formhohlraum 10 ist hierbei über den Anschnitt 13 mit einem Gießlauf 24 strömungsverbunden, in welchem ein Einguss 25 ein mündet. Die Schmelze 4 wird hierbei mittels dem Tiegel 5 in den Einguss 25 eingegossen und gelangt über den Gießlauf 24 und den Anschnitt 13 in den Formhohlraum 10. Speiser 26 die nen hierbei zur Entlüftung des Formhohlraumes 11 bzw. als Reservoir beim Erstarren der Schmelze.

Das Magnetelement 16 bzw. die Elektroden 20, 21 können bei einem derartigen Ausführungs beispiel direkt in die Gussform 7 integriert sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Mag netelement 16 die Elektroden 20, 21 im Bereich des Gießlaufes 24 angeordnet sind. Wie aus Fig. 3 ebenfalls ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass das Magnetelement 16 und die Elekt roden 20, 21 im Bereich des Anschnittes 13 angeordnet sind.

Die oben beschriebene Anordnung des Magnetelements 16 bzw. der Elektroden 20, 21 kann als Alternativvariante gesehen werden. Weiters ist es auch denkbar, dass sowohl im Bereich des Gießlaufes 24 als auch im Bereich des Anschnittes 13 ein Magnetelement 16 und Elektro den 20, 21 angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das Magnetelement 16 bzw. die Elektroden 20, 21 derart in den Sand der Gussform 7 eingebettet sind, dass sie nach dem Zertrümmern der Gussform 7 von dieser Entfernt werden können und zur Verwendung in weiteren Gussformen 7 zur Verfügung stehen.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schwerkraftgießvorrichtung, wobei in die sem Ausführungsbeispiel die Gussform 7 und das Strömungsverbindungselement 11, insbe sondere der Gießlauf 24, als getrennte Bauteile ausgebildet sind. Das Magnetelement 16 bzw. die Elektroden 20, 21 können hierbei im Bereich des Gießlaufes 24 angeordnet sein. Bei ei nem derartigen Ausführungsbeispiel kann ein- und derselbe Gießlauf 24 für verschiedene Gussformen 7 verwendet werden, wobei das Magnetelement 16 bzw. die Elektroden 20, 21 nicht gesondert in jede Gussform 7 integriert werden müssen.

In der Fig. 5 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Gießvorrichtung 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren 1 bis 4 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den voran gegangenen Figuren 1 bis 4 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

In diesem Ausführungsbeispiel weist die Gießvorrichtung 1 mehrere Formhohlräume 10 auf. Die einzelnen Formhohlräume 10 sind hierbei jeweils mittels dem Anschnitt 13 mit dem Gießlauf 24 Strömung s verbunden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass im Bereich von jedem der Anschnitte 13 ein Magnetelement 16 bzw. eine Elektrode 20, 21 angeordnet ist.

Mittels der einzelnen Magnetelemente 16 bzw. der Elektroden 20, 21 lässt sich die Befüllung von jedem der Formhohlräume 10 individuell steuern.

In der Fig. 6 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Gießvorrichtung 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren 1 bis 5 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den voran gegangenen Figuren 1 bis 5 hingewiesen bzw. Bezug genommen. In diesem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist die Gießvorrichtung 1, als Stranggießanlage aus gebildet. Hierbei wird die Schmelze 4 mittels dem Strömungsverbindungselement 11, welches in diesem Fall als Gießrohr ausgebildet ist, in die Gussform 7 geleitet, welche als Kokille aus gebildet ist. Die Schmelze 4 erstarrt in der Gussform 7 zumindest in einem Randbereich und kann so kontinuierlich durch die Gussform 7 geführt werden. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass das Magnetelement 16 bzw. die Elektroden 20, 21 in die Gussform 7, insbesondere in die Kokille integriert sind. Weiters ist es alternativ oder zusätzlich dazu auch denkbar, dass das Magnetelement 16 und die Elektroden 20, 21 in das Strömungs Verbin dungselement 11 integriert sind bzw. im Bereich des Strömungsverbindungselements 11 an geordnet sind.

In den Figuren 7 bis 11 sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Querschnitten von Strö mungsverbindungselementen 11 bzw. von Anordnungen der Magnetelemente 16 und der Elektroden 20, 21 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den jeweils vorangegangenen verwendet werden. Jedes dieser Ausführungsbeispiele eines möglichen Strömungsquerschnittes ist auf jedes der in den Figu ren 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispiele von Gießvorrichtungen 1 anwendbar.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 weist das Strömungsverbindungselement 11 einen recht eckigen Querschnitt auf, wobei die Elektroden 20, 21 an zwei gegenüberliegenden Seiten an geordnet sind. Um 90° dazu versetzt, sind an den beiden anderen gegenüberliegenden Seiten des Strömungsverbindungselements 11 jeweils ein Magnetelement 16 angeordnet. Der Quer schnitt des Strömungsverbindungselementes 11 wird hierbei vom Magnetelement 16 nicht umgeben.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Querschnittes des Strömungs Verbindung s- elementes 11. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass das Strömungs Verbin dungselement 11 einen rechteckigen Querschnitt aufweist und die Elektroden 20, 21 an einan der gegenüberliegenden Seiten des Querschnittes angeordnet sind. Das Strömungs Verbin dungselement 11 kann hierbei vom Magnetelement 16 umschlossen sein. Das Magnetelement 16 kann hierbei einen ringförmigen Querschnitt aufweisen. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es analog zur Fig. 8 auch denk bar, dass das Magnetelement 16 nicht einen ringförmigen Querschnitt, sondern einen an das Strömungsverbindungselement 11 angepassten rechteckigen Querschnitt aufweist.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 weist sowohl das Strömungs Verbindungselement 11 als auch das Magnetelement 16 einen kreisrunden Querschnitt auf. Das Magnetelement 16 ist hierbei um das Strömungsverbindungselement 11 herum angeordnet. Die beiden Elektroden 20, 21 sind bei diesem Ausführungsbeispiel einander diametral gegenüberliegend an der In- nenmantelfläche 19 des Strömungs Verbindungselements 11 angeordnet.

Im weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist das Strömungsverbindungselement 11 in Form einer Rinne ausgebildet, welche keinen geschlossenen Querschnitt aufweist. Das Mag netelement 16 kann hierbei ebenfalls das Strömungsverbindungselement 11 umgebend ausge bildet sein.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ist das Strömungs Verbindungselement 11 ebenfalls als Rinne ausgebildet, weil das Magnetelement 16 das Strömungsverbindungsele- ment 11 nicht umgibt, sondern analog zu Fig. 7 zwei einander gegenüberliegende Magnetele mente 16 ausgebildet sind.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 sind die Elektroden 20 ,21 im Strö mungsverbindungselement 11 nicht einander gegenüberliegend angeordnet, sondern sind in Förderrichtung 23 gesehen hintereinander angeordnet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Elektroden 20 ,21 an einer Seite des Strömungsverbindungselementes 11 angeordnet sind.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung der Elektroden 20 ,21, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Elektroden 20 ,21 analog zu Fig. 12 ebenfalls in Förder richtung 23 gesehen hintereinander bzw. zueinander beabstandet angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 20 ,21 beispielsweise jeweils in Form von umlaufen den oder zumindest teilweise umlaufenden Elektrodenringen ausgebildet.

In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar, dass die Elektroden 20 ,21 beispielsweise in Form von Stäben, beispielsweise aus Kohlenstoff ausge- bildet sind, welche durch den Strömungsquerschnitt hindurchgesteckt sind. Derartig ausgebil dete Elektroden können beispielsweise ebenfalls axial zueinander beabstandet ausgebildet sein.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Elektroden 20, 21 und der Elektromagnet 17 mit Wechselstrom beaufschlagt werden, wobei der an den Elektroden 20, 21 anliegende Wechsel strom und der am Elektromagneten 17 anliegende Wechselstrom derart zueinander phasenver schoben sind oder aktiv phasenverschiebbar sind, dass eine Magnetkraft 22 ausschließlich in gewünschter Richtung auf die Schmelze 4 wirkt.

In der Fig. 14 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Niederdruck-Kokillengießvorrichtung bzw. Gegendruck-Kokillengießvorrichtung gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in der vorangegangenen Fig. 1 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in der vorangegangenen Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

Wie aus Fig. 14 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass die erste Elektrode 20 und die zweite Elektrode 21 mittels einer Strombrücke 27 miteinander kurzgeschlossen sind. Eine derartige Strombrücke kann natürlich in allen beschriebenen Ausführungsformen der Elektroden 20, 21 zur Anwendung kommen.

Natürlich kann in allen beschriebenen Ausführungsbeispielen entweder eine Spule 18 oder auch ein Permanentmagnet verwendet werden.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle be merkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten dersel ben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausfüh rungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmals kombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispie len können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen wer den.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verste hen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert darge stellt wurden.

Bezugszeichenaufstellung Gießvorrichtung

Ofen

Aufnahmeraum

Schmelze

Tiegel

Formauf spannplatte

Gussform

unterer Gussformteil

oberer Gussformteil

Formhohlraum

Strömungsverbindungselement

Steigrohr

Anschnitt

Tragkonstruktion

Druckluftzufuhröffnung

Magnetelement

Elektromagnet

Spule

Innenmantelfläche

erste Elektrode

zweite Elektrode

Magnetkraft

Förderrichtung

Gießlauf

Einguss

Speiser

Strombrücke