AT521190B1

AT521190B1 - Verfahren zum Gießen einer Schmelze eines metallischen Werkstoffes, sowie zum Durchführen des Verfahrens ausgebildete Gießvorrichtung

Info

Publication number: AT521190B1
Application number: ATA50358/2018A
Authority: AT
Original assignee: Fill Gmbh
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2021-08-15
Also published as: WO2019204845A1; EP3787813A1; CN112004623A; AT521190A1; MX2020008957A; US11484940B2; US20210237150A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, sowie eine Vorrichtung zum Gießen einer Schmelze (4) eines metallischen Werkstoffes. Die Schmelze (4) des metallischen Werkstoffes wird mittels einer ersten Elektrode (20) und einer zweiten Elektrode (21), welche den metallischen Werkstoff kontaktieren, mit Strom beaufschlagt. Gleichzeitig wirkt ein Magnetfeld auf den mit Strom beaufschlagten Bereich der Schmelze (4). Die Schmelze (4) wird in einem Strömungsverbindungselement (11) in einen Formhohlraum (10) transportiert, wobei das Magnetfeld derart ausgerichtet ist, dass im Bereich des Strömungsverbindungselementes (11) eine Magnetkraft (22) auf die Schmelze (4) wirkt, wobei die erste Elektrode (20) und die zweite Elektrode (21) an zwei gegenüberliegenden Seiten des Querschnittes des Strömungsverbindungselementes (11) angeordnet sind.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen einer Schmelze eines metallischen Werkstoffes, sowie eine zum Durchführen des Verfahrens ausgebildete Gießvorrichtung.

[0002] Aus der EP1097013B1 ist eine Elektromagnetische Pumpe zum Fördern einer Schmelze zwischen einem Schmelzofen und einer Gussform bekannt.

[0003] Der Aufbau der EP1097013B1 weist den Nachteil auf, dass besonders bei para-magnetischen Werkstoffen, wie etwa Aluminium die elektromagnetische Pumpe eine schlechte Wirksamkeit aufweist.

[0004] Aus der EP 2708839 A1 und der CN 2476374 Y sind weitere elektromagnetische Pumpen bekannt.

[0005] Aus der JPH05318084A ist eine Anlage zum Niederdruckgießen bekannt. [0006] Aus der JP6317658B2 ist eine Anlage zum Vakuumgießen bekannt.

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels derer auch paramagnetische Werkstoffe befördert werden können.

[0008] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst.

[0009] Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Gießen einer Schmelze eines metallischen Werkstoffes vorgesehen. Hierbei ist vorgesehen, dass die Schmelze des metallischen Werkstoffes, mittels einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, welche den metallischen Werkstoff kontaktieren, mit Strom beaufschlagt wird und gleichzeitig ein Magnetfeld auf den mit Strom beaufschlagten Bereich der Schmelze einwirkt.

[0010] Das erfindungsgemäße Verfahren weist 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 überraschender Vorteil hat sich gezeigt, dass eine derart mit einem Magnetfeld bzw. mit Strom beaufschlagte Schmelze nach deren Erstarren einen Festkörper mit verbessertem Gefüge ausbildet. Durch diese Maßnahmen können Fehlstellen im Gefüge des Festkörpers vermindert werden, wodurch die Festigkeit des Festkörpers bzw. die Fehleranfälligkeit des Festkörpers vermindert werden kann.

[0011] Weiters kann es zweckmäßig sein, wenn das Magnetfeld durch einen Elektromagneten erzeugt wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das Magnetfeld selektiv aufgebracht bzw. wieder entfernt werden kann. Darüber hinaus kann mittels einem Elektromagneten die Wirkrichtung des Magnetfeldes beeinflusst werden.

[0012] Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Magnetfeld mittels einem Permanentmagneten erzeugt wird. Ein derartiger Permanentmagnet kann beispielsweise in Form eines Neodym-Magneten ausgebildet sein.

[0013] Weiters kann vorgesehen sein, dass der Elektromagnet mit Gleichstrom beaufschlagt wird.

[0014] Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Elektromagnet mit Wechselstrom beaufschlagt wird.

[0015] Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Schmelze mittels der Elektroden mit Gleichstrom beaufschlagt wird.

[0016] Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Schmelze mittels der Elektroden mit Wechselstrom beaufschlagt wird.

[0017] In einer speziellen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Elektroden und der Elektromagnet mit Wechselstrom beaufschlagt werden, wobei der an den Elektroden anliegende Wechselstrom und der am Elektromagneten anliegende Wechselstrom derart zueinander phasenverschoben sind oder aktiv phasenverschiebbar sind, dass eine Magnetkraft in gewünschter Richtung auf die Schmelze wirkt.

[0018] Ferner kann vorgesehen sein, dass der metallische Werkstoff Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umfasst. Da Aluminium paramagnetisch ist, kann besonders bei diesem Werkstoff 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.

[0019] Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Schmelze in einem Strömungsverbindungselement in einen Formhohlraum transportiert wird, wobei das Magnetfeld derart ausgerichtet 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 Magnetkraft gefördert werden kann bzw. die Förderwirkung mittels der Magnetkraft unterstützt werden kann. Weiters ist es auch denkbar, dass die Magnektkraft 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 Lufteinschlüsse in der Schmelze zu reduzieren.

[0020] Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass das Magnetfeld derart ausgerichtet 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 Lufteinschlüsse in der Schmelze zu reduzieren.

[0021] Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass die Magnetkraft in Förderrichtung im Strömungsverbindungselement auf die Schmelze wirkt.

[0022] Erfindungsgemäß ist eine Gießvorrichtung zum Gießen einer Schmelze eines metallischen Werkstoffes vorgesehen, wobei die Gießvorrichtung ein Strömungsverbindungselement zur Leitung der Schmelze aufweist. Am Strömungsverbindungs-element sind eine erste Elektrode 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 aufzubringen.

[0023] Die erfindungsgemäße Gießvorrichtung bringt den Vorteil mit sich, dass damit die Qualität des Gießprozesses verbessert werden kann.

[0024] 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.

[0025] Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Strömungsverbindungselement als geschlossenes Rohr ausgebildet ist. Das Rohr kann einen kreisrunden oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

[0026] 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 Vorteil, 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 befüllt werden, sodass die in den einzelnen Formhohlräumen eingebracht Schmelze gleichzeitig erstarren kann.

[0027] 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 Strömungsverbindungselementen mit einem recht-eckigen Querschnitt lassen sich die Elektroden einfach an gegenüberliegenden Flächen bzw. Seiten des Querschnittes anordnen.

[0028] Weiters kann vorgesehen sein, dass das Strömungsverbindungselement in einen Anschnitt an der Unterseite des Formhohlraumes einmündet.

[0029] Außerdem ist es denkbar, dass die Gießvorrichtung als Niederdruckgießvorrichtung oder als Gegendruckgießvorrichtung ausgebildet ist, wobei das Strömungsverbindungselement als Steigrohr ausgebildet ist. Insbesondere ist es hierbei denkbar, dass das Magnetelement im Bereich einer Formaufspannplatte angeordnet ist. Die Formaufspannplatte ist zwischen dem Ofen und der Gussform ausgebildet.

[0030] 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.

[0031] 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.

[0032] Weiters kann vorgesehen sein, dass die Spule derart ausgebildet ist, dass der Strömungsquerschnitt des Strömungsverbindungselementes ringförmig umschlossen wird.

[0033] Weiters kann vorgesehen sein, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode und die Magneten derart relativ zueinander angeordnet sind, dass der durch die Elektroden erzeugte elektrische Fluss im rechten Winkel auf das Magnetfeld angeordnet ist.

[0034] Weiters kann vorgesehen sein, dass die Elektroden als Kupferelektroden ausgebildet sind.

[0035] 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.

[0036] Weiters kann vorgesehen sein, dass die Elektroden bezüglich des Strömungs-querschnittes gesehen einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

[0037] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0038] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

[0039] Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gießvorrichtung in Form einer Niederdruck-Kokillengießvorrichtung oder Gegendruck-Kokillengießvorrichtung;

[0040] Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gießvorrichtung in Form einer Niederdruck-Kokillengießvorrichtung oder Gegendruck-Kokillengießvorrichtung;

[0041] Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schwerkraftgießvorrichtung;

[0042] Fig. 4 ein weiters Ausführungsbeispiel einer Schwerkraftgießvorrichtung;

[0043] Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Stranggussgießvorrichtung;

[0044] Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Gießvorrichtung mit mehreren Formhohlräumen;

[0045] Fig. 7 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Strömungsverbindungselementes oder Anschnittes;

[0046] Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Strömungsverbindungselementes oder Anschnittes;

[0047] Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Strömungsverbindungselementes oder Anschnittes;

[0048] Fig 10 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Strömungsverbindungselementes oder Anschnittes;

[0049] Fig. 11 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Strömungsverbindungselementes oder Anschnittes;

[0050] Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel von hintereinander angeordneten Elektroden;

[0051] Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel von hintereinander angeordneten umlaufenden Elektroden.

[0052] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0053] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Gießvorrichtung 1. Die Gießvorrichtung 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Niederdruck-Kokillengießvorrichtung oder als Gegendruck-Kokillengießvorrichtung ausgebildet.

[0054] 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 Temperaturniveau zu halten, sodass sie im geschmolzenen Zustand verbleibt.

[0055] Weiters ist eine Formaufspannplatte 6 ausgebildet, welche den Ofen 2 nach oben hin begrenzt. Die Formaufspannplatte 6 kann entweder als eigener Bauteil oder als integraler Bauteil des Ofens 2 ausgebildet sein. Oberhalb der Formaufspannplatte 6 ist eine Gussform 7 angeordnet, 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.

[0056] Die Gussform 7 kann beispielsweise in Form einer Kokille ausgebildet sein, welche zum Abgießen von mehreren tausend Werkstücken geeignet ist.

[0057] 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 Werkstückes dient.

[0058] Weiters ist ein Strömungsverbindungselement 11 ausgebildet, welches zum Leiten der Schmelze 4 vom Tiegel 5 in den Formhohlraum 10 dient. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Strömungsverbindungselement 11 als Steigrohr 12 ausgebildet, welches in den Aufnahmeraum 3 des Ofens 2 hineinragt und die Form-aufspannplatte 6 durchdringt. Der untere Gussformteil 8 kann direkt an das Steigrohr 12 anschließen und einen Anschnitt 13 aufweisen, in wel-

chen das Steigrohr 12 mündet. Außerdem ist stark vereinfacht eine Tragkonstruktion 14 dargestellt, die mit dem oberen Gussformteil 9 gekoppelt sein kann und zum Bewegen des oberen Gussformteiles 9 relativ zum unteren Gussformteil 8 dienen kann.

[0059] 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 Aufnahmeraums 3 des Ofens 2 mit Druckluft wird die Schmelze 4 im Steigrohr 12 in den Formhohlraum 10 gedrückt.

[0060] Die Oberfläche der Elektroden 20, 21 kann in die Innenmantelfläche 19 des Strömungsverbindungselementes 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.

[0061] 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 Anschnittes 13 nach innen vor.

[0062] 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. Insbesondere 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 vorgesehen sein, dass die Spule 18 in das Steigrohr 12 integriert ist. Natürlich kann anstatt der Spule 18 auch ein Permanentmagnet vorgesehen sein.

[0063] 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.

[0064] Insbesondere ist es denkbar, dass die Magnetkraft 22 als Förderunterstützung zum Fördern der Schmelze 4 vom Tiegel 5 in den Formhohlraum 10 wirkt.

[0065] Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Niederdruck-Kokillengießvorrichtung bzw. Gegendruck-Kokillengießvorrichtung.

[0066] 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.

[0067] Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass das Magnetelement 16 in die Formaufspannplatte 6 integriert ist und in diesem Bereich das Steigrohr 12 umgibt.

[0068] 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 vorangegangenen Figuren 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

[0069] Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass die Gießvorrichtung 1 als Vorrich

tung um Schwerkraftgießen ausgebildet ist, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Gussform 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 einmündet. 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 dienen hierbei zur Entlüftung des Formhohlraumes 11 bzw. als Reservoir beim Erstarren der Schmelze.

[0070] Das Magnetelement 16 bzw. die Elektroden 20, 21 können bei einem derartigen Ausführungsbeispiel direkt in die Gussform 7 integriert sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Magnetelement 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 Elektroden 20, 21 im Bereich des Anschnittes 13 angeordnet sind.

[0071] 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 Elektroden 20, 21 angeordnet sind.

[0072] 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.

[0073] Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schwerkraftgießvorrichtung, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Gussform 7 und das Strömungsverbindungselement 11, insbesondere 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 einem 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.

[0074] 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 vorangegangenen Figuren 1 bis 4 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

[0075] 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 strömungsverbunden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass im Bereich von jedem der Anschnitte 13 ein Magnetelement 16 bzw. eine Elektrode 20, 21 angeordnet ist.

[0076] Mittels der einzelnen Magnetelemente 16 bzw. der Elektroden 20, 21 lässt sich die Befüllung von jedem der Formhohlräume 10 individuell steuern.

[0077] 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 vorangegangenen Figuren 1 bis 5 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

[0078] In diesem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist die Gießvorrichtung 1, als Stranggieß-anlage ausgebildet. 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 ausgebildet 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 Strömungsverbindungselement 11

integriert sind bzw. im Bereich des Strömungsverbindungselements 11 angeordnet sind.

[0079] In den Figuren 7 bis 11 sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Querschnitten von Strömungsverbindungselementen 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 Figuren 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispiele von Gießvorrichtungen 1 anwendbar.

[0080] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 weist das Strömungsverbindungselement 11 einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Elektroden 20, 21 an zwei gegen-überliegenden Seiten angeordnet sind. Um 90° dazu versetzt, sind an den beiden anderen gegenüberliegenden Seiten des Strömungsverbindungselements 11 jeweils ein Magnetelement 16 angeordnet. Der Querschnitt des Strömungsverbindungselementes 11 wird hierbei vom Magnetelement 16 nicht umgeben.

[0081] Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Querschnittes des Strömungsverbindungselementes 11. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass das Strömungsverbindungselement 11 einen rechteckigen Querschnitt aufweist und die Elektroden 20, 21 an einander gegenüberliegenden Seiten des Querschnittes angeordnet sind. Das Strömungsverbindungselement 11 kann hierbei vom Magnetelement 16 umschlossen sein. Das Magnetelement 16 kann hierbei einen ringförmigen Querschnitt aufweisen.

[0082] In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es analog zur Fig. 8 auch denkbar, dass das Magnetelement 16 nicht einen ringförmigen Querschnitt, sondern einen an das Strömungsverbindungselement 11 angepassten rechteckigen Querschnitt aufweist.

[0083] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 weist sowohl das Strömungsverbindungselement 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 Innenmantelfläche 19 des Strömungsverbindungselements 11 angeordnet.

[0084] Im weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist das Strömungsverbindungselement 11 in Form einer Rinne ausgebildet, welche keinen geschlossenen Querschnitt aufweist. Das Magnetelement 16 kann hierbei ebenfalls das Strömungsverbindungselement 11 umgebend ausgebildet sein.

[0085] In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ist das Strömungsverbindungselement 11 ebenfalls als Rinne ausgebildet, weil das Magnetelement 16 das Strömungsverbindungselement 11 nicht umgibt, sondern analog zu Fig. 7 zwei einander gegenüberliegende Magnetelemente 16 ausgebildet sind.

[0086] In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 sind die Elektroden 20 ‚21 im Strömungsverbindungselement 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.

[0087] 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 Förderrichtung 23 gesehen hintereinander bzw. zueinander beabstandet angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 20 ‚21 beispielsweise jeweils in Form von umlaufenden oder zumindest teilweise um-laufenden Elektrodenringen ausgebildet.

[0088] In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar, dass die Elektroden 20 ‚21 beispielsweise in Form von Stäben, beispielsweise aus Kohlenstoff ausgebildet sind, welche durch den Strömungsquerschnitt hindurchgesteckt sind. Derartig ausgebildete Elektroden können beispielsweise ebenfalls axial zueinander beabstandet ausgebildet sein.

[0089] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Elektroden 20, 21 und der Elektro-magnet 17 mit Wechselstrom beaufschlagt werden, wobei der an den Elektroden 20, 21 anliegende

71717

Wechselstrom und der am Elektromagneten 17 anliegende Wechselstrom derart zueinander phasenverschoben sind oder aktiv phasenverschiebbar sind, dass eine Magnetkraft 22 ausschließlich in gewünschter Richtung auf die Schmelze 4 wirkt.

[0090] Natürlich kann in allen beschriebenen Ausführungsbeispielen entweder eine Spule 18 oder auch ein Permanentmagnet verwendet werden.

[0091] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Gießvorrichtung

2 Ofen

3 Aufnahmeraum

4 Schmelze

5 Tiegel

6 Formaufspannplatte 7 Gussform

8 unterer Gussformteil 9 oberer Gussformteil

10 Formhohlraum

11 Strömungsverbindungselement 12 Steigrohr

13 Anschnitt

14 Tragkonstruktion

15 Druckluftzufuhröffnung 16 Magnetelement

17 Elektromagnet

18 Spule

19 Innenmantelfläche

20 erste Elektrode

21 zweite Elektrode

22 Magnetkraft

23 Förderrichtung

24 GieBßlauf 25 Einguss 26 Speiser

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Gießen einer Schmelze (4) eines metallischen Werkstoffes, wobei die Schmelze (4) des metallischen Werkstoffes, mittels einer ersten Elektrode (20) und einer zweiten Elektrode (21), welche den metallischen Werkstoff kontaktieren, mit Strom beaufschlagt wird und gleichzeitig ein Magnetfeld auf den mit Strom beaufschlagten Bereich der Schmelze (4) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (4) in einem Strömungsverbindungselement (11) in einen Formhohlraum (10) transportiert wird, wobei das Magnetfeld derart ausgerichtet ist, dass im Bereich des Strömungsverbindungselementes (11) eine Magnetkraft (22) auf die Schmelze (4) wirkt, wobei die erste Elektrode (20) und die zweite Elektrode (21) an zwei gegenüberliegenden Seiten des Querschnittes des Strömungsverbindungselementes (11) angeordnet sind.

2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld durch einen Elektromagneten (17) erzeugt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umfasst.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsverbindungselement (11) als Steigrohr (12) ausgebildet ist, welches in einen Aufnahmeraum (3) eines Ofens (2) hineinragt und eine Formaufspannplatte (6) durchdringt, wobei ein Magnetelement (16) in die Formaufspannplatte (6) integriert ist und in diesem Bereich das Steigrohr (12) umgibt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkraft (22) in Förderrichtung (23) im Strömungsverbindungselement (11) auf die Schmelze (4) wirkt.

6. Gießvorrichtung (1) zum Gießen einer Schmelze (4) eines metallischen Werkstoffes, wobei die Gießvorrichtung (1) ein Strömungsverbindungselement (11) zur Leitung der Schmelze (4) aufweist, wobei am Strömungsverbindungselement (11) eine erste Elektrode (20) und eine zweite Elektrode (21) derart angeordnet sind, dass sie die Schmelze (4) kontaktieren können und dass am Strömungsverbindungselement (11) ein Magnetelement (16) angeordnet ist, welches dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld auf den mit Strom beaufschlagten Bereich der Schmelze (4) aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsverbindungselement (11) zum Transport der Schmelze (4) in einen Formhohlraum (10) ausgebildet ist, wobei das Magnetelement (16) derart ausgebildet ist, dass das Magnetfeld derart ausrichtbar ist, dass im Bereich des Strömungsverbindungselementes (11) eine Magnetkraft (22) auf die Schmelze (4) wirkt, wobei die erste Elektrode (20) und die zweite Elektrode (21) an zwei gegenüberliegenden Seiten des Querschnittes des Strömungsverbindungselementes (11) angeordnet sind.

7. Gießvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (16) als Elektromagnet (17) ausgebildet ist, welcher eine das Strömungsverbindungselement (11) zumindest bereichsweise umgebende Spule (18) aufweist.

8. Gießvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsverbindungselement (11) als geschlossenes Rohr ausgebildet ist.

9. Gießvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Gussform (7) mehrere Formhohlräume (10) ausgebildet sind, die jeweils mittels einem Anschnitt (13) mit einem Gießlauf (24) gekoppelt sind, wobei in einem oder mehreren der Anschnitte (13) ein Magnetelement (16) angeordnet ist.

10. Gießvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsverbindungselement (11) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

11. Gießvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsverbindungselement (11) als Steigrohr (12) ausgebildet ist, welches in einen Aufnahmeraum (3) eines Ofens (2) hineinragt und eine Formaufspannplatte (6) durchdringt,

wobei ein Magnetelement (16) in die Formaufspannplatte (6) integriert ist und in diesem Bereich das Steigrohr (12) umgibt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen