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Title:
POURING DEVICE FOR POURING A METAL MELT AND METHOD FOR OPERATING SUCH A POURING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/128481
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for pouring a metal melt (7), in particular liquid iron, into individual molds, comprising a casting ladle (1). Said casting ladle has a cover (2), an inlet (3), and an outlet and is arranged in a stationary manner. The molds (F) are fed to the casting ladle along a casting route by means of a conveyor (C). The outlet of the casting ladle (1) has at least two pouring spouts (5). In order to achieve a high pouring rate and to ensure universal usability to the extent possible, at least one pouring spout (5) according to the invention is arranged so as to be pivotable about a substantially vertical axis (A) in such a way that the distance of the pouring points can be varied. A method for operating such a pouring device preferably occurs in an automated manner.

Inventors:
KRINGS, Holger (Kirchbruch 26b, Monschau, 52156, DE)
Application Number:
EP2016/052850
Publication Date:
August 18, 2016
Filing Date:
February 10, 2016
Export Citation:
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Assignee:
OTTO JUNKER GMBH (Jägerhausstraße 22, Simmerath/Lammersdorf, 52152, DE)
International Classes:
B22D35/04; B22D39/06; B22D41/00; B22D47/00
Domestic Patent References:
WO2004110673A22004-12-23
Foreign References:
US3058180A1962-10-16
US4279290A1981-07-21
DE19821946A11999-11-18
GB626795A1949-07-21
JP2001121255A2001-05-08
US3631915A1972-01-04
DE7246692U
DE2548750A11976-05-13
US6896032B12005-05-24
US5465777A1995-11-14
Attorney, Agent or Firm:
COHAUSZ & FLORACK (Bleichstraße 14, Düsseldorf, 40211, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Abgießen einzelner Formen mit einer metallischen Schmelze (7), insbesondere flüssigem Eisen, mit einer einen Deckel (2, 2'), einen Einguss (3, 3') und einen Ausguss aufweisenden stationär angeordneten Gießpfanne (1, 1'], der die Formen (F) über einen Förderer (C) entlang einer Gießstrecke zugeführt werden, wobei der Ausguss der Gießpfanne (1, 1') wenigstens zwei

Gießschnauzen (5, 5'] aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

wenigstens eine Gießschnauze (5, 5') um eine im Wesentlichen vertikale Achse (A] derart verschwenkbar angeordnet ist, dass der Abstand der Gießpunkte variierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die wenigstens eine verschwenkbare Gießschnauze (5, 5'} mittels eines fest verbundenen Steigrohres (6, 6') drehbar an der Gießpfanne (1, 1') angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

jedes Steigrohr (6, 6') aus keramischen Material besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Gießpfanne (1) einen Vorherd (4) aufweist und dass die Gießschnauzen (5) am Vorherd (4] montiert sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die wenigstens eine verschwenkbare Gießschnauze (5') im Deckel (2'] der Gießpfanne ( ) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Gießpfanne (1, 1') zwei verschwenkbare Gießschnauzen (5, 5') aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

jede Gießschnauze (5, 5'} oberhalb der Gießstrecke eine mittels eines Stopfens (9) verschließbare Gießöffnung (10) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Gießpfanne (5, 5') zum Warmhalten und gegebenenfalls Zirkulieren der Schmelze einen Induktor aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

jedes drehbare Steigrohr (6, 6') für die Abdichtung zum feststehenden Deckel (2, 2') des Vorherdes (4) oder der Gießpfanne ( ) eine Dichtung (13) aufweist, die eine Mehrzahl übereinander und/oder konzentrisch angeordneter O-Ringe umfasst.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Mehrzahl übereinander angeordneter O-Ringe (14) vorhanden ist und dass zwischen wenigstens zwei O-Ringen (14) ein Ringkanal (16) ausgebildet ist, der über wenigstens eine Leitung (17, 18) mit Druckluft beaufschlagbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen Steigrohr (6) und O-Ringen (14) wenigstens ein Ringraum (19) zum Kühlen der Dichtung (13) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Ringraum (19) mit dem Ringkanal (16) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

alle oder einige der O-Ringe als thermische Dichtungen ausgeführt sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

die übereinander angeordneten O-Ringe (14) mittels einer mechanischen Spanneinrichtung (20) aufeinander pressbar sind.

15. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass

das Abgießen automatisiert erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Abgießen mittels Druckbeaufschlagung der Schmelze (7) in der Gießpfanne (1, 1') erfolgt.

17. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Ringkanal (16) und/oder der Ringraum (19) aktiv kühlbar sind/ist.

Description:
Gießvorrichtung zum Abgießen einer metallischen Schmelze sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Gießvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abgießen einzelner Formen mit einer metallischen Schmelze, insbesondere flüssigem Eisen, mit einer einen Deckel, einen Einguss und einen Ausguss aufweisenden stationär angeordneten Gießpfanne, der die Formen über einen Förderer entlang einer Gießstrecke zugeführt werden, wobei der Ausguss der Gießpfanne wenigstens zwei Gießschnauzen aufweist sowie ein

Verfahren zum Betreiben einer solchen Gießvorrichtung. Gießvorrichtungen sind seit langem in unterschiedlichsten Ausführungen aus der Praxis bekannt. In der einfachsten Form wird eine Gießpfanne, welche mit einer metallischen Schmelze gefüllt ist, die beim Gießen gekippt oder geschwenkt wird, so dass die Schmelze über eine Gießschnauze in eine zu vergießende Form gegossen wird. Aufgrund der großen Massen werden nur kleinere und mittlere Pfannen beim Gießen gekippt oder geschwenkt. Große Pfannen dagegen werden meist durch Stopfenzug entleert.

Insbesondere bei verschwenkbaren Gießpfannen ergibt sich dabei die Problematik der unterschiedlichen Gießhöhe während des Gießvorgangs. Daher sind bereits Gießmaschinen mit einer Bewegungssteuerung entwickelt worden, welche eine Verfahrbarkeit der Gießpfanne ermöglichen, um diese anzuheben, zu kippen und abzusenken, um beim eigentlichen Gießvorgang eine konstante Gießhöhe zu erreichen (WO 2004/110673 A2). Auch sind bereits Gießpfannen mit mehreren Gießöffnungen - meist in Form einer Doppelgießschnauze - entwickelt worden, um ein gleichzeitiges Abgießen mehrerer Formen zu erreichen. Auch sind Ausführungen mit nachgeschalteten

Überführungsrinnen bekannt. Es ist darüber hinaus bekannt, den Kopfraum einer Gießpfanne mit Druck zu beaufschlagen, um die Schmelze über eine Steigleitung einer Gießschnauze

zuzuführen. Der Vorteil dieser druckbetätigten Gießpfannen liegt darin, dass die Gießpfannen selbst nicht mehr gekippt werden müssen. Dies geht allerdings mit dem Nachteil einher, dass eine vorgesetzte Form ihre Füllöffnung immer exakt unter dem Gießstrahl [Gießpunkt) der Gießschnauze haben muss, um ein sauberes Abgießen zu gewährleisten. Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung zum Abgießen einzelner Formen mit einer metallischen Schmelze so auszugestalten und weiterzubilden, dass zum Erzielen einer hohen Gießleistung eine möglichst universelle Einsetzbarkeit gewährleistet ist. Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von

Patentanspruch 1 dadurch, dass wenigstens eine Gießschnauze um eine im

Wesentlichen vertikale Achse derart verschwenkbar angeordnet ist, dass der Abstand der Gießpunkte variierbar ist. Erfindungsgemäß kann durch die„Verstellbarkeit" des Abstandes der Gießpunkte trotz feststehender Gießpfanne optimal auf die

vorgesetzten Formen und dort ggf. herrschenden Besonderheiten mit Bezug auf den Abstand der Gießpunkte reagiert werden.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist die wenigstens eine verschwenkbare Gießschnauze mittels eines fest verbundenen Steigrohres drehbar an der Gießpfanne angeordnet. Das Steigrohr kann dazu stumpf an die Gießschnauze angeflanscht sein, es ist jedoch auch möglich ein Teil des Steigrohres in einer entsprechenden Öffnung der Gießschnauze vorzusehen. Eine solche Öffnung und entsprechende Form des Gießrohres kann zylinderförmig oder konisch ausgestaltet sein. Bevorzugt besteht jedes Steigrohr aus keramischem Material, um die Temperaturen der flüssigen Schmelze im Inneren der Gießpfanne zu beherrschen. Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Gießpfanne einen Vorherd auf, an dem die Gießschnauzen montiert sind. Auf diese Weise bleibt der Deckel der Gießpfanne frei zugänglich.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die wenigstens eine verschwenkbare Gießschnauze im Deckel der Gießpfanne selbst angeordnet ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Lehre der Erfindung weist die Gießpfanne zwei verschwenkbare Gießschnauzen auf. Dies ist besonders zweckmäßig, da bei einer Verstellung des Abstandes beider Gießpunkte beide Gießschnauzen zeitgleich aufeinander zu oder voneinander weg geschwenkt werden können, um den

Schwenkvorgang in der kürzesten Zeit durchführen zu können. Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede

Gießschnauze oberhalb der Gießstrecke eine mittels eines Stopfens verschließbare Gießöffnung (sog. Düsenstein] aufweist. Damit lässt sich eine sehr genaue Dosierung beim Abgießen realisieren. Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Gießpfanne zum

Warmhalten und ggf. Zirkulieren der Schmelze einen Induktor auf, welcher bevorzugt am Boden der Gießpfanne angeordnet ist.

Problematisch ist die Abdichtung des keramischen Steigrohres im Deckel des

Vorherdes bzw. der Gießpfanne. Dazu sieht eine weitere Lehre der Erfindung vor, dass jedes drehbare Steigrohr für die Abdichtung zum feststehenden Deckel des Vorherdes bzw. der Gießpfanne eine Dichtung aufweist, die eine Mehrzahl übereinander und/oder konzentrisch angeordneter O-Ringe umfasst.

Bevorzugt ist eine Mehrzahl übereinander angeordneter O-Ringe vorhanden und es ist zwischen wenigstens zwei O-Ringen ein Ringkanal ausgebildet, welcher wenigstens über eine Leitung mit Druckluft beaufschlagbar ist. Auf diese Weise können„Pakete" von O-Ringen durch die Druckbeaufschlagung so stark verdichtet werden, dass eine optimale Dichtung der Nahtstelle Deckel/Steigrohr gewährleistet ist. Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Mehrzahl übereinander angeordneter O-Ringe vorhanden ist und dass zwischen wenigstens zwei O-Ringen ein Ringkanal ausgebildet ist, der über wenigstens eine Leitung mit Druckluft

beaufschlagbar ist. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen

Steigrohr und O-Ringen wenigstens ein Ringraum zum Kühlen der Dichtung vorgesehen. Durch Beaufschlagen mit und gleichzeitiger Abfuhr von kalter Druckluft od. dgl. mittels getrennter Zu- und Abfuhrleitungen kann eine negative Beeinflussung der Dichtungen durch die im Steigrohr herrschenden Temperaturen verhindert werden, der Ringraum also aktiv gekühlt werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Ringraum mit dem zuvor erwähnten

Ringkanal verbunden ist, da dann die verwendete Druckluft gleichzeitig zum

Abdichten und zum Kühlen verwendet werden kann.

Zweckmäßigerweise sind alle oder wenigsten einige der eingesetzten O-Ringe als thermische Dichtungen ausgeführt, um den Belastungen durch die hohen

Umgebungstemperaturen standzuhalten. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die übereinander angeordneten 0- Ringe mittels einer mechanischen Spanneinrichtung , wie beispielsweise einem Spannring, aufeinander pressbar sind. Eine solche Ausgestaltung kann

gewissermaßen als .Widerlager' auf der einen Seite der übereinander angeordneten O-Ringe dienen, wenn die Dichtungen von der andren Seite durch die Druckluft des Ringkanals zusammengepresst werden. Die mechanische Spanneinrichtung übt dabei einen gleichmäßigen Druck auf die oberste und/oder unterste Dichtfläche der verwendeten O-Ringe aus, so dass eine optimale Abdichtung zuverlässig gewährleistet ist.

Ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 löst die bereits genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung dadurch, dass das Abgießen automatisiert erfolgt.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn das Abgießen mittels Druckbeaufschlagung der Schmelze in der Gießpfanne erfolgt. Hier spricht man von ,druckbetätigten

Gießanlagen'. Wie bereits erwähnt, müssen die Ausgießpunkte der Gießschnauzen dann nicht mehr zum Abgießen gekippt werden, so dass eine stets gleichmäßige Gießhöhe garantiert ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 so durchgeführt, dass der Ringkanal und/oder der Ringraum aktiv kühlbar sind/ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich bevorzugte

Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vertikalschnitt, Fig. 2 den Gegenstand aus Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Dichtung zwischen Steigrohr und

Deckel im Bereich des Bereichs III in Fig. 1, Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung im Vertikalschnitt und Fig. 5 den Gegenstand aus Fig. 4 in Draufsicht.

In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im

Vertikalschnitt und in Draufsicht dargestellt. Eine Gießpfanne 1 mit einem

geschlossenen Deckel 2 weist zunächst einen Einguss 3 und anstelle eines Ausgusses im bevorzugten Fall einen Vorherd 4 auf, an dem - im dargestellten Fall - zwei Gießschnauzen 5 schwenkbar um eine vertikale Achse A (nur in Fig. 2 eingezeichnet) befestigt sind und jeweils über ein angeflanschtes Steigrohr 6 mit einer im Inneren der Gießpfanne 1 befindlichen Schmelze 7 in Kontakt stehen.

Die Schmelze 7 darf beim Druckbeaufschlagen des Kopfraums der Gießpfanne 1 höchstens bis zu einer Sumpflinie 8 geleert werden, damit kein Gas ins Steigrohr 6 gelangen kann. Dies kann zum einen durch eine genaue Überwachung des Ofendrucks gewährleistet werden. Alternativ oder zusätzlich kann dies durch eine Überwachung des Ofengewichts samt Inhalt gewährleistet werden.

Im in Fig. 1 dargestellten Fall ist die Gießpfanne 1 fast bis zu der Oberkante des Vorherdes 4 gefüllt und der jeweilige Schmelzspiegel 9 sowohl im Innern der Gießpfanne 1 als auch in der Gießschnauze 5 entsprechend eingezeichnet.

Zum Füllen von über einen Förderer C zugeführten Formen F werden diese bis unter die Gießschnauzen 5 verfahren und so positioniert, dass ihre Öffnungen 0 unterhalb von jeweils mit einem Stopfen 10 verschlossenen Ausgießöffnungen 11 jeder

Gießschnauze 5 in einem Ausgussstein angeordnet sind. Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Volumina der Formen F in Bezug auf die Gießschnauzen 5 relativ klein und so wird im dargestellten Beispiel mit einem

Gießvorgang nur jede zweite Form F gleichzeitig befüllt, was auch gießtechnische Vorteile mit sich bringt. Bei Abweichungen der Abstände der Öffnungen 0 oder beim Formenwechsel lassen sich erfindungsgemäß die Gießschnauzen 5 aufeinander zu bzw. voneinander weg schwenken, so dass sich der Abstand der beiden Gießpunkte von einem - konstruktiv vorgegebenen - minimalen Wert bis zu einem maximalen Wert verstellen lässt. In einem automatisierten Betrieb kann auf diese Weise bereits beim Vorschub der Formen F eine Verstellung oder Nachjustierung der Stellung der Gießschnauzen 5 erfolgen. Dazu muss nur der Abstand der beiden jeweils zu befüllenden Öffnungen 0 detektiert werden, was bereits auf der Gießstrecke vor dem Erreichen der Gießstation erfolgen kann.

Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Gießpfanne 1 auf ihrer Unterseite auch noch einen Induktor 12 auf, damit die in ihr enthaltene

Schmelze 7 auf der gewünschten Temperatur gehalten werden kann. Bevorzugt wird hierzu ein Rinneninduktor verwendet, damit auf diese Weise auch eine Zirkulation der Schmelze möglich ist.

Es ist schnell ersichtlich, dass für eine zuverlässige Abdichtung an die jeweiligen Dichtungen 13 der im Vorherd 4 montierten und bevorzugt aus keramischem Material bestehenden Steigrohre 6 der Gießschnauzen 5 besondere Anforderungen hinsichtlich ihrer Konstruktion gestellt werden. Daher ist der in Fig. 1 strichpunktiert dargestellte und mit III gekennzeichnete Bereich in Fig. 3 vergrößert wiedergegeben. Man erkennt zunächst eine der um die Achse A verschwenkbaren Gießschnauzen 5, deren Steigrohr 6 am Deckel 4a des Vorherds 4 drehbar befestigt ist. Die eigentliche Abdichtung erfolgt dabei über als thermische Dichtungen ausgeführte O-Ringe 14 und 15, von denen pro Dichtung 13 fünf Dichtungen 14 mit identischen Dimensionen übereinander und die beiden untersten O-Ringe 15 konzentrisch ineinander angeordnet sind. Aufgrund der Druckbeaufschlagung des Innenraums der Gießpfanne 1 muss die Dichtung 13 druckdicht ausgeführt sein. Dazu muss auf die Dichtungen 14, 15 ein Gegendruck aufgebaut werden. Man erkennt, dass dazu zwischen den unteren drei O-Ringen 14 und den darüber angeordneten beiden 0- Ringen 14 ein Ringkanal 16 verläuft. Dieser kann über Leitungen 17 und 18 mit einer Druckluftquelle oder einem anderen unter Druck stehenden Gas verbunden werden. Obwohl eine einzige Druckleitung zur Beaufschlagung des Ringkanals 16 ausreichen würde, hat die dargestellte Ausführung den Vorteil, dass gleichzeitig Druckluft od. dgl. zu- und abgeführt werden kann. Dies kann durch den Einsatz geeigneter Drossel- Organe quantifiziert erfolgen.

Um den Kühleffekt noch weiter zu verbesssern, ist im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel zwischen jedem Steigrohr 6 und den O-Ringen 14 ein Ringraum 19 zum Kühlen der Dichtung 13 vorgesehen, welcher (mit entsprechenden nicht näher bezeichneten Wandungen) nach innen vom Steigrohr 6 und nach außen von den 0- Ring-Paketen 14 bzw. dem Ringkanal 16 begrenzt wird. Durch eine Verbindung des Ringraums 19 mit dem Ringkanal 16 ist eine aktive und sehr effektive Kühlung jeder Dichtung 13 erreichbar. Darüber hinaus lassen dich die O-Ring-Pakete 14 von oben mittels eines verstellbaren Spannringes 20 noch weiter komprimieren, um deren Dichtwirkung zu verbessern.

Schließlich zeigen die Figuren 4 und 5 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In einer zu den Figuren 1 und 2 analogen Darstellung erkennt man eine Gießpfanne 1' mit einem Deckel 2' und einem Einguss 3', wobei die beiden

Gießschnauzen 5' schwenkbar um eine vertikale Achse A (nur in Fig. 5 gezeigt) am Deckel 2' der Gießpfanne drehbar befestigt sind und jeweils über ein angeflanschtes Steigrohr 6' mit einer im Inneren der Gießpfanne 1 befindlichen Schmelze 7 wie zuvor zu Fig. 1 beschrieben in Kontakt stehen.

Auch wenn dieses nicht näher gezeigt ist, ist die Dichtung zwischen dem keramischen Steigrohr 6' und dem Deckel 2' der Gießpfanne wieder so konstruiert wie in Fig. 3 dargestellt und bereits weiter oben beschrieben.