DE60016637T2

DE60016637T2 - Verteilervorrichtung zur Verwendung beim Metallgiessen

Info

Publication number: DE60016637T2
Application number: DE60016637T
Authority: DE
Inventors: Sylvain Jonquiere Tremblay; Mark Leighton Buzzard Vincent
Original assignee: Pyrotek Engineering Materials Ltd
Current assignee: Pyrotek Engineering Materials Ltd
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2020-08-05
Also published as: DE60016637D1; CA2479565C; ATE284287T1; ATE313403T1; DK1198314T3; EP1354652A2; RU2220817C2; CA2479558C; EP1591177B1; DE60040421D1; US7036555B1; ATE307695T1; DK1591177T3; DK1354652T3; ATE409535T1; ZA200200255B; CA2479561C; AU6579300A; BR0013027A; EP1504834B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung zur Verwendung in einem Aluminiumgießvorgang.
Während des Prozesses zur Herstellung von Aluminium wird das geschmolzene Aluminium nach der Beendigung der Feinung in Blöcke oder Knüppel gegossen, die darauffolgend in Prozessen zur Herstellung von Aluminiumprodukten, beispielsweise Aluminiumfolie verwendet werden.
Während der Gießarbeiten wird das geschmolzene Aluminium von einem Warmhalteofen in eine wassergekühlte Form oberhalb der Gießgrube übergeben, in der es erstarrt, um einen Aluminiumbarren zu formen.
Es ist wichtig, daß der Aluminumfluß in die Form gleichmäßig und nicht turbulent ist, so daß die Erstarrung und das Temperaturprofil des Metalls sorgfältig kontrolliert werden können. Bei einem turbulenten Fluß können Unreinheiten in das Aluminium gelangen, die schwerwiegende Probleme während der nachfolgenden Herstellungsprozesse hervorrufen können.
Zur Vermeidung von Turbulenzen und zur Optimierung der Verteilung wird das geschmolzene Aluminium in der Regel durch eine Verteilervorrichtung hindurch in die Form gegossen. Normalerweise besteht diese aus einem flexiblen Beutel aus beschichteten, gewebten Glasfasern, bekannt als „Combo Bag", mit einer äußeren Hülle aus stabilem Gewebe mit normalerweise zwei großen Öffnungen, durch die das geschmolzene Aluminium fließt, und aus einem inneren Einsatz aus losem Gewebe. Im Betrieb fließt das geschmolzene Aluminium durch die kleinen Poren des losen Gewebes und danach durch die Öffnungen in der äußeren Hülle, was die Vermeidung von Turbulenzen in dem Aluminiumfluß unterstützt.
Konventionelle Verteilervorrichtungen können lediglich einmal verwendet werden und werden danach weggeworfen. Wie auch immer, da diese Vorrichtungen zu einem Großteil manuell hergestellt werden, sind sie relativ teuer und ihre Verwendung trägt zu einem bedeutenden Teil zu den Kosten des Herstellungsprozesses bei.
Konventionelle Verteilervorrichtungen sind normalerweise recht flexibel oder bestenfalls halbstarr. Dies bedeutet, daß die Positionierung und die Form der Vorrichtung inkonsistent und die Genauigkeit der Abmessungen der Vorrichtung schwer zu bestimmen und innerhalb der normalen Konstruktionstoleranzen zu kontrollieren sind. Weiterhin werden die Beschichtungen der gewebten Glasfasern bei den Temperaturen beim Metallgießen geschwächt, was zu einer reduzierten Steifigkeit des Verteilers führt. Die Kombination dieser Faktoren beschränkt die Verläßlichkeit der Metallverteilung, was zu Inkonsistenz in dem Gießverfahren führt.
Weiterhin kann es gelegentlich vorkommen, daß sich Fasern aus dem Gewebe des Verteilers lösen und von dem geschmolzenen Aluminium mitgerissen werden, wobei Unreinheiten in dem Aluminiumbarren entstehen, die möglicherweise erhebliche Schwierigkeiten in nachfolgenden Herstellungsprozessen hervorrufen.
Weiterhin lassen sich konventionelle Verteiler schlecht nach der Benutzung entleeren und sind gelegentlich mit zusätzlichen Ablaßöffnungen in der Bodenwand der äußeren Hülle versehen, um eine vollständige Entleerung zu gewährleisten. Wie auch immer, das Aluminium kann während des Gießens auch durch diese Öffnungen fließen, wobei es das gewünschte Fließmusters des flüssigen Metalls stört.
Eine andere Verteilervorrichtung wird in US 5207974 als „Beutel-im-Beutel"-Ausführung beschrieben, die einen inneren Beutel aus undurchlässigem Gewebe und einen äußeren Beutel mit Auslaßöffnungen aufweist. Die Vorrichtung wird oberhalb der Form aufgehängt und flüssiges Metall wird in den inneren Beutel gegossen. Wenn das Metall den oberen Rand des inneren Beutels erreicht, fließt es in den äußeren Beutel über und danach durch die Öffnungen in die Form. Der Beutel ist flexibel und unterliegt den oben beschriebenen Nachteilen.
US 5871660 beschreibt zwei verschiedene Verteilervorrichtungen. Eine von diesen ist von der Art her ein flexibler Beutel, der den oben beschriebenen Nachteilen unterliegt. Die andere Vorrichtung weist einen starren Ausgießer auf, der vier gewinkelte Auslaßöffnungen besitzt, um das geschmolzene Metall in Richtung der Wände der Form zu leiten. Der Ausgießer ist geometrisch komplex sowie schwierig und teuer herzustellen.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung eine Verteilervorrichtung herzustellen, die wenigstens einige der Probleme der zuvor beschriebenen Verteilervorrichtungen verringert.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Verteilervorrichtung zur Verwendung in einem Aluminiumgießprozeß vorgesehen, um den Fluß von geschmolzenem Aluminium in eine Form zu leiten, wobei die Verteilervorrichtung ein steifes, im Wesentlichen schalenförmiges Behältnis aus einem feuerfesten Material mit einem Bodenteil und einer umgebenden Wand, die sich von dem Bodenteil nach oben erstreckt, aufweist und das Behältnis eine Einlaßöffnung in dessen oberem Ende und wenigstens eine Auslaßöffnung in dessen Bodenbereich aufweist, wobei die Vorrichtung derart konstruiert und angeordnet ist, daß das im Betrieb durch die Einlaßöffnung in die Verteilervorrichtung fließende, geschmolzene Aluminium durch die Verteilervorrichtung umgeleitet und durch die mindestens eine Auslaßöffnung heraus in die Form fließt.
Die Verteilervorrichtung umfaßt ein poröses Element, das derart konstruiert und angeordnet ist, daß das geschmolzene Aluminium, das in die Verteilervorrichtung gegossen wird, im Betrieb durch dieses poröse Element fließt. Das poröse Element hilft Turbulenzen zu reduzieren. Es wirkt ebenso als Filtervorrichtung, daß Einlagerungen und jegliche großen Teilchen, die in den Verteiler gewaschen wurden, abscheidet. Das poröse Element umfaßt ein im Wesentlichen schalenförmiges Netz aus gewebtem Material, das in das Behältnis paßt, und von diesem unterstützt wird, wobei die Anordnung derart ist, daß das geschmolzene Aluminium, das in die Verteilervorrichtung durch die Einlaßöffnung gegossen wird, durch das Netz aus gewebtem Material fließt, bevor es durch die wenigstens eine Auslaßöffnung herausfließt. Vorzugsweise umfaßt das poröse Element ein Netz aus beschichteten Glasfasern.
Die Verteilervorrichtung dient zum Leiten des Metallflusses während des Gießens. Einer der Vorteile der Verwendung eines steifen Materials ist, daß dadurch weitaus komplexere Geometrien erzeugt werden können, als es mit konventionellen, nicht starren Systemen möglich ist und daß es möglich ist, diese Geometrien beständig zu reproduzieren. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle und Optimierung des aus dem Verteiler heraustretenden Fließmusters sowie die Ermöglichung neuer Wege zur Vorhersage des Fließmusters (da 3-D Computer-Fluß-Modelle besser mit steifen Strukturen arbeiten können).
Weiterhin wird die Vorrichtung nicht von dem flüssigen Aluminium durchnäßt und kann daher einfach gereinigt werden. Möglicherweise ist sie etwas teuerer in der Herstellung als ein Wegwerf-Combo-Bag, sie kann jedoch viele Male wieder verwendet werden, wodurch Abfall vermieden und eine erhebliche Gesamtkosteneinsparung erreicht wird. Das Risiko von losen Fasern, die innerhalb des Aluminiums eingeschlossen sind, wird ebenso vermieden.
Jegliches feuerfestes Material, das für einen anhaltenden Kontakt mit geschmolzenem Aluminium geeignet ist, kann verwendet werden. Diese umfassen Quarzglas, Aluminiumoxid, Mullit, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Silizium-Aluminium-Oxynitrid, Zirkon, Magnesiumoxid, Zirkonoxid, Graphit, Wollastonit, Calciumsilikat, Bornitrid (festes BN), Aluminiumtitanat, Aluminiumnitrid (AIN) und Titandiborid (TiB2) usw. oder jeglichen Verbund aus diesen Materialien. Alternativ kann ein geeignetes Metall verwendet werden, beispielsweise Grauguß oder Titan.
Vorteilhafterweise befindet sich wenigstens eine Auslaßöffnung in der umgebenden Wand, wobei die Vorrichtung derart konstruiert und ausgerichtet ist, daß das geschmolzene Aluminium im Betrieb im Wesentlichen horizontal durch die wenigstens eine Auslaßöffnung herausfließt. Dies erzeugt ein gutes, nicht turbulentes Fließmuster.
Wenigstens eine Auslaßöffnung kann in dem unteren Abschnitt der umgebenden Wand direkt neben dem Bodenelement vorgesehen sein und das Bodenelement kann sich in Richtung auf die oder alle Auslaßöffnungen hin neigen. Dies ermöglicht eine gute Entleerung.
Vorteilhafterweise umfaßt die umgebende Wand zwei Seitenwandteile und zwei Endwandteile. Wenigstens eine Auslaßöffnung kann in jeder der Endwandteile vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise erhöht sich der Abstand zwischen den Seitenwandteilen in Richtung ihrer Enden. Bevorzugterweise sind die Seitenwandteile gebogen. Diese Merkmale unterstützen ebenfalls ein gutes, nicht turbulentes Fließmuster.
Das Bodenelement kann einen erhobenen Flußablenker zum Umlenken des Aluminiumflusses, wenn dieser in die Verteilervorrichtung gegossen wird, aufweisen.
Vorteilhafterweise neigt sich die umgebende Wand nach außen.
Die Verteilervorrichtung kann ein Heizelement zum Vorheizen der Vorrichtung aufweisen, um das Gefrieren des Metalls zu Beginn des Gießens zu verhindern.
Die Verteilervorrichtung kann eine Stützstruktur aufweisen, die dafür ausgelegt ist, ein einfaches Entfernen und Ersetzen der Vorrichtung zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise umfaßt das poröse Element einen Stützrahmen, der im Betrieb in das Behältnis eingreift und von diesem gestützt wird.
Entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Verteilervorrichtung zur Verwendung beim Aluminiumgießen vorgesehen, wobei die Verteilervorrichtung ein steifes, im Wesentlichen schalenförmiges Behältnis aus einem feuerfesten Material und mit einer Einlaßöffnung im oberen Bereich und wenigstens einer Auslaßöffnung im Bereich des Bodens und weiter einen inneren Einsatz mit einem im Wesentlichen schalenförmigen Netz aus gewebten Material, das in das steife Behältnis paßt und von diesem unterstützt wird, aufweist, wobei die Anordnung derart ist, daß das geschmolzene Aluminium durch die Einlaßöffnung in die Verteilervorrichtung gegossen wird und durch das Netz aus gewebtem Material fließt, bevor es durch die wenigstens eine Auslaßöffnung herausfließt.
Das steife Behältnis stützt den inneren Einsatz während des Gießvorgangs und leitet den Fluß von geschmolzenem Aluminium, während der innere Einsatz die Verhinderung von Turbulenzen unterstützt. Das Behältnis kann mehrere Male verwendet werden. Es ist somit lediglich nötig, den relativ billigen inneren Einsatz für jeden Gießvorgang zu ersetzen, wodurch die Prozeßkosten reduziert werden.
Vorteilhafterweise umfaßt das steife Behältnis einen keramischen Mantel. Der keramische Mantel kann den extrem hohen Temperaturen des ge schmolzenen Aluminiums widerstehen und stellt eine steife Auflage für den inneren Einsatz dar. Es ist weiterhin relativ billig. Weiterhin wird die Gefahr, daß lose Fasern von dem geschmolzenen Aluminium mitgerissen werden bedeutend reduziert, da eine gewebte äußere Halterung nicht erforderlich ist.
Vorteilhafterweise umfaßt die Vorrichtung Mittel zum Stützen des steifen Behältnisses, was vorzugsweise ermöglicht, das Behältnis, sofern möglich, relativ schnell und einfach auszuwechseln.
Vorteilhafterweise besitzt der Boden des steifen Behältnisses eine obere Fläche, die konvex ist, um eine gute Entleerung der Vorrichtung am Ende des Gießvorgangs zu gewährleisten.
Vorteilhafterweise umfaßt das steife Behältnis wenigstens ein Heizelement. Dies ermöglicht das Behältnis an Ort und Stelle vor dem Hineingießen des geschmolzenen Aluminiums vorzuheizen.
Vorteilhafterweise umfaßt der innere Einsatz ein Netz aus gewebtem Material, vorzugsweise beschichtetes Glas. Dieses Material kann den sehr hohen Temperaturen des geschmolzenen Aluminiums standhalten.
Vorteilhafterweise umfaßt der innere Einsatz einen Stützrahmen, der im Betrieb in das steife Behältnis eingreift und von diesem gestützt wird. Dies hält den inneren Einsatz in Position und verhindert dessen Schwimmen auf dem geschmolzenen Aluminium.
Entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Aluminiumgießeinrichtung vorgesehen, die eine Gußform, eine Liefervorrichtung zum Liefern von geschmolzenem Aluminium in die Gußform und eine Verteilervorrichtung entsprechend einem der beiliegenden Ansprüche umfaßt, wobei die Verteilervorrichtung unterhalb der Liefervorrichtung und oberhalb der Gußform angeordnet ist und wobei die Einrichtung derart konstruiert und angeordnet ist, daß im Betrieb das geschmolzene Aluminium von der Liefervorrichtung durch die Verteilervorrichtung in die Form gegossen wird.
Vorteilhafterweise ist die Verteilervorrichtung derart positioniert, daß sie während des Gießens teilweise in das flüssige Metall innerhalb der Gußform eingetaucht ist, wobei die wenigstens eine Auslaßöffnung unterhalb der Oberfläche des flüssigen Metalls, ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden als Beispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
1 eine isometrische Ansicht einer ersten Verteilervorrichtung entsprechend der Erfindung ist;
2 eine isometrische Ansicht der ersten Verteilervorrichtung ist, wobei einige verdeckte Details in gestrichelten Linien dargestellt sind;
3 eine Draufsicht der ersten Verteilervorrichtung ist;
4 ein seitlicher Ausschnitt entsprechend des Schnitts A-A in 3 ist;
5 ein Endausschnitt entsprechend des Schnitts B-B aus 3 ist;
6 ein Seitenausschnitt zur Darstellung der über einer Gußform angeordneten ersten Verteilervorrichtung ist;
7a und 7b Flußverteilungsschemata sind, die den Fluß des geschmolzenen Aluminiums durch die Vorrichtung in einer Draufsicht und einer Seitenansicht darstellen;
8 eine isometrische Teilansicht einer zweiten Verteilervorrichtung gemäß der Erfindung ist, und
9 eine isometrische Ansicht eines gewebten Einsatzes, der den inneren Teil der zweiten Verteilervorrichtung darstellt, ist.
Eine Verteilervorrichtung 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist in den 1 bis 5 der Zeichnungen dargestellt. Die Vorrichtung ist zur Verwendung in einem Aluminiumgießvorgang vorgesehen, um den Fluß geschmolzenen Aluminiums in eine Gußform zu leiten, wobei die Vorrichtung im Betrieb direkt oberhalb der Gußform angeordnet ist, so daß diese während des Gießens teilweise unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in der Gußform eingetaucht ist.
Die Verteilervorrichtung 2 umfaßt ein steifes, im Wesentlichen schalenförmiges Behältnis aus einem feuerfesten Material mit einem Bodenteil 4 und einer umgebenden Wand 6, die sich von dem Boden nach oben erstreckt und ein wenig nach außen geneigt ist, wobei sie eine Einlaßöffnung 8 im Bereich des oberen Endes der Vorrichtung bildet. Die umgebende Wand 6 weist 4 Seiten auf und umfaßt zwei Seitenwandteile 10 und zwei Endwandteile 12. Die Seitenwandteile 10 sind nach innen gebogen und verleihen der Vorrichtung eine bikonkave Form, wobei sich der Abstand zwischen den Seitenwandteilen zu ihren Enden hin vergrößert.
Eine Auslaßöffnung 14 ist in dem unteren Teil von jedem der Endwandteile 12 vorgesehen, wobei die untere Kante von jeder Öffnung bündig mit der oberen Fläche des Bodenteils 4 ist. Jede Öffnung 14 erstreckt sich im Wesentlichen horizontal durch die Wände und ist derart konstruiert und ausgelegt, daß das geschmolzene Aluminium im Betrieb im Wesentlichen horizontal durch diese herausfließt.
Das Bodenteil 4 neigt sich in Richtung der Auslaßöffnungen 14 und umfaßt ein erhobenes Ableitelement 16, das den Fluß des in die Vorrichtung gegossenen geschmolzenen Aluminiums umleitet und in Richtung der Auslaßöffnungen 14 leitet. Das Flußableitelement 16 ist im Wesentlichen halbkugelförmig, weist jedoch eine ebene obere Fläche 18 auf.
Die Form und Abmessungen des Verteilers sind zur Sicherstellung eines gleichmäßigen und vorhersagbaren Fließmusters sehr wichtig. Ein spezifisches Beispiel und bevorzugte Bereiche für diese Abmessungen, für die besonders gute Resultate gefunden wurden, werden in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.
Die Verteilervorrichtung 2 kann aus jedem feuerfestem Material hergestellt sein, das für einen andauernden Kontakt mit geschmolzenem Aluminium geeignet ist. Diese umfassen Quarzglas, Aluminiumoxid, Mullit, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Silizium-Aluminium-Oxynitrid, Zirkon, Magnesiumoxid, Zirkonoxid, Graphit, Wollastonit, Calciumsilikat, Bornitrid (festes BN), Alumini umtitanat, Aluminiumnitrid (AIN) und -Titandiborid (TiB2) usw. Weiterhin kann die Vorrichtung aus einem Verbundmaterial hergestellt sein, das aus einer Kombination der oben aufgeführten Materialien oder durch Imprägnieren einer fasrigen Trägermatte mit einer Kombination aus diesen Materialien gebildet wird. Alternativ kann die Verteilervorrichtung aus einem geeigneten Metall gemacht werden, beispielsweise Grauguß oder Titan.
Im Betrieb ist die Verteilervorrichtung 2, wie in 6 dargestellt ist, innerhalb des oberen Teils einer wassergekühlten Gußform 20 angeordnet wobei die Auslauföffnungen 14 direkt unterhalb der Oberfläche 22 des geschmolzenen Aluminiums in der Gußform sind. Die Verteilervorrichtung wird von zwei horizontalen Tragstäben 24 gestützt, die sich durch an den Seiten der Verteilervorrichtung befestigte Tragschlingen 26 erstrecken. Geschmolzenes Aluminium wird von einem Warmhalteofen in einen Einfülltrog 28 gegossen, von dem es durch einen Ausgießer 30 in die obere Öffnung der Verteilervorrichtung 2 fließt. Das flüssige Aluminium wird von dem Ableitelement 16 nach außen umgelenkt und von den gebogenen Seitenwänden 10 in Richtung der Endwände 12 geleitet. Das Aluminium fließt dann durch die Auslaßöffnungen 14 in die Gußform 20, in der es zu einem Aluminiumbarren erstarrt. Der Aluminiumfluß durch die Verteilervorrichtung (dargestellt durch Pfeile 32) wird von der Form der Vorrichtung und der Geometrie der Auslässe bestimmt, die zur Erzeugung eines gleichmäßigen, kontrollierten Fließmusters des Metalls in der Gußform mit einer voraussagbaren Wärmeverteilung ausgelegt sind.
Das Fließmuster ist in den 7a und 7b dargestellt. Wie in der Draufsicht in 7a gezeigt, leitet die Verteilervorrichtung 2 das flüssige Metall in Richtung der kurzen Seiten 33 der Gußform 20 und erzeugt ein divergieren des Fließmusters, bei dem das Metall in Richtung der Ecken und gleichfalls in die Mitte dieser Seiten fließt. Der Fluß des Metalls aus der Verteilervorrichtung ist zu Beginn im Wesentlichen horizontal, wie im Seitenausschnitt der 7b dargestellt, und richtet sich dann nach unten und nach innen, wenn es die Seiten 33 der Gußform erreicht, wodurch ein herzförmiges Muster oberhalb der Erstarrungsfront 34 des Metalls erzeugt wird. Dieses Muster wird generell als ideal betrachtet und resultiert in einem Barren oder Knüppel mit sehr hoher Qualität.
Die Vorrichtung ermöglicht eine Vielzahl von Vorteilen bei deren Verwendung in einem Aluminiumgießprozeß. Es wird von dem flüssigen Aluminium nicht durchnäßt und ist somit einfach zu reinigen. Die Vorrichtung ist wieder verwendbar, wodurch der Abfall reduziert wird. Es ist günstig herzustellen, wodurch Kosten reduziert werden. Es hat einen geneigten Boden, so daß das Metall am Ende des Gießens herausläuft und einfach entleert werden kann. Das Flußableitelement reduziert oder eliminiert Turbulenzen an der Stelle des Richtungswechsels zwischen Ausgießer und Verteiler. Die steifen Wände des Behältnisses sind gebogen, um das gewünschte Flußmuster des Metalls zu erzeugen. Mit einem geeigneten Halterungssystem können die Vorrichtungen bei Bedarf schnell und einfach ausgetauscht werden; dies ermöglicht eine gleichmäßige Bestückung und folglich eine verläßliche Metallverteilung.
Verschiedene Modifikationen der Vorrichtung sind möglich, von denen einige im Folgenden beschrieben werden. Die Vorrichtung kann ein Halterungssystem für dessen Aufstellung innerhalb der Gußform umfassen, beispielsweise durch Festklemmen oder Fixieren eines Metallauslegers an der Oberseite, den Seiten, den Enden oder dem Boden der Vorrichtung, oder durch Integration eines geeigneten Auslegers in die Vorrichtung.
Die Vorrichtung kann ein poröses Element zur weiteren Reduzierung der Turbulenzen und zur Abscheidung von oberflächenbasierenden Oxideinschlüssen, die durch Turbulenzen in dem Metall erzeugt werden, oder zur Abscheidung von jeglichen großen Teilchen, die in den Verteiler gewaschen werden können. Dieses Element kann aus jedem geeigneten porösen Material gebildet werden. Es kann beispielsweise durch Vernähen von beschichtetem Glasfasergewebe und thermisches Formen eines mit Harz beschichteten Glasfasergewebes, durch Einarbeiten eines Stahldrahts in das Glasfasergewebe oder durch Herstellung einer keramischen Replik eines netzartigen Polyurethanschaums, etc. hergestellt werden.
Die Vorrichtung kann ein Heizelement zum Beheizen der Vorrichtung an Ort und Stelle und vor Verwendung umfassen, um ein Gefrieren des Metalls bei dem ersten Kontakt mit der Vorrichtung zu verhindern. Beispielsweise können elektrische Heizelemente in die Wände und in den Boden der Vorrichtung eingearbeitet werden.
Eine zweite Ausführungsform der Verteilervorrichtung ist in 8 und 9 dargestellt. Die Vorrichtung 36 umfaßt ein steifes, schalenförmiges Behältnis 2 und einen gewebten inneren Einsatz 38, der den inneren Teil der Verteilervorrichtung darstellt und in das Behältnis 2 paßt. Das Behältnis 2 ist im Wesentlichen identisch zu der oben beschriebenen ersten Verteilervorrichtung, und wird nicht weiter beschrieben. Die gleichen Bezugsziffern werden zur Bezeichnung von ähnlichen Teilen verwendet.
Ein innerer Einsatz 38 besteht aus beschichtetem, offen gewebtem Glasfasergewebe. Die Beschichtung kann entweder organisch oder anorganisch sein. Eine organische Beschichtung kann beispielsweise ein Derivat eines Polyvinylakohols sein, wohingegen als anorganische Beschichtung gallertartige Silica mit einem geringen Anteil von Stärke zur Erhöhung der Steifigkeit verwendet werden kann.
Der Einsatz 38 ist im Wesentlichen schalenförmig ausgelegt, um in das steife Behältnis 2 zu passen. Wie in 9 gezeigt, weist es eine umgebende Wand 40 mit gebogenen Seiten 41 und ebenen Enden 42 sowie einen im Wesentlichen flachen Boden 43 auf. Der obere Teil der umgebenden Wand 40 ist mit einer zweiten Schicht 44 aus gewebten Glasfasern verstärkt, die ein Drahtgittermodell 45 einkapselt. Der Rahmen 45 ist relativ elastisch und erhöht die Steifigkeit um den Einsatz 38 in dem äußeren Behältnis 2 zu stützen. Im Betrieb wird der innere Einsatz 38 in das äußere keramische Behältnis 2 gesetzt. Der Rahmen 45 stützt den Einsatz an den Wänden 10, 12 des Behältnisses 2 ab und der Einsatz nimmt die innere Form des Behältnisses an, wobei er sich selbst über das Ableitelement 16 formt, wie in 8 gezeigt. Das Netz erstreckt sich über die Auslaßöffnungen 14, so daß flüssiges Metall, das durch den Verteiler fließt, das Netz passiert.
Die Verteilervorrichtung wird oberhalb der Kiesgrube aufgehängt, wie im Wesentlichen in 6 dargestellt. Sobald das geschmolzene Aluminium in den Verteiler gegossen wird, fließt es durch die Poren des gewebten inneren Einsatzes 38 und durch die Öffnungen 14 in das Behältnis 2. Das steife Behältnis 2 leitet den Fluß des geschmolzenen Aluminiums, wobei es die Verteilung und das Temperaturprofil des Metalls in der Form kontrolliert, wäh rend der innere Einsatz 38 Turbulenzen reduziert und oberflächenbasierte Oxideinschlüsse sowie sämtliche großen Teilchen, die möglicherweise in den Verteiler gewaschen werden, abscheidet.
Nach der Verwendung kann der innere Gewebeeinsatz 38 entfernt und entsorgt werden, wobei das keramische Behältnis 2 an Ort und Stelle verbleibt. Das Behältnis 2 kann viele Male verwendet werden, bevor es ausgewechselt werden muß. Es ist somit nicht notwendig den gesamten Verteiler nach jedem Gießvorgang auszutauschen, wodurch der Herstellungsprozeß vereinfacht und die Kosten und der Abfall reduziert werden.
Optional kann das steife Behältnis 2 elektrische Heizelemente (nicht dargestellt) umfassen, die erlauben, dieses an Ort und Stelle vor dem Gießvorgang auf die Temperatur des geschmolzenen Aluminiums vorzuheizen.
Verschiedene Modifikationen der Verteilervorrichtung sind möglich. Beispielsweise muß der Verteiler nicht notwendigerweise exakt die in den Zeichnungen dargestellte Form aufweisen, sondern kann jede Form entsprechend der Abmaße und der Form der Gußform sowie des gewünschten Fließmusters haben. Zusätzliche Fenster und Entleeröffnungen können bei Bedarf ebenfalls vorgesehen sein.
Weiterhin kann der innere Einsatz durch einen Gewebebeutel an der Außenseite des steifen Behältnisses ersetzt werden, so daß dieser die letzte Komponente ist, durch die das geschmolzene Aluminium vor dem Eintritt in die Form hindurchtritt. Alternativ kann es durch ein anderes poröses Element, beispielsweise einen starren, netzartigen, keramischen Schaumblock, der in das Behältnis 2 paßt, oder eine gewebte Socke, die über den Ausgie ßer paßt, ersetzt werden, um das Metall zu filtern während es in die Verteilervorrichtung gegossen wird.

Claims

Verteilervorrichtung zur Verwendung beim Aluminiumgießen um den Fluß des geschmolzenen Aluminiums in eine Gießform zu leiten, wobei die Verteilervorrichtung ein steifes, im Wesentlichen schalenförmiges Behältnis (2) aus feuerfestem Material mit einem Bodenteil (4) und einer umgebenden Wand (6), die sich von dem Bodenteil nach oben erstreckt, aufweist, wobei das Behältnis eine Einlaßöffnung (8) in Richtung ihres oberen Endes, ein poröses Element (38) und zumindest eine Auslaßöffnung (14) im Bereich ihres Bodens aufweist, wobei die Vorrichtung derart konstruiert und angeordnet ist, daß das im Betrieb durch die Einlaßöffnung (8) in die Verteilervorrichtung fließende geschmolzene Aluminium durch die Verteilervorrichtung umgeleitet wird und durch das genannte poröse Element (38) auswärts durch die zumindest eine Auslaßöffnung (14) in die Gießform fließt, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Element (38) ein im Wesentlichen schalenförmiges Gitter aus gewebtem Material ist, das in das Behältnis (2) paßt und von dem Behältnis (2) unterstützt wird.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Auslaßöffnung (14) in der umgebenden Wand (6) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung derart ausgelegt und angeordnet ist, daß das geschmolzene Aluminium im Betrieb im Wesentlichen horizontal durch die wenigstens eine Auslaßöffnung (14) auswärts fließt.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 2, wobei zumindest eine Auslaßöffnung (14) im unteren Teil der umgebenden Wand (6) dem Bodenteil (4) benachbart vorgesehen ist.
Verteilervorrichtung nach Anspruch (3), wobei die obere Oberfläche des Bodenteils (4) in Richtung auf die oder jede Auslaßöffnung (14) geneigt ist.
Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die umgebende Wand (6) zwei Seitenwandteile (10) und zwei Endwandteile (12) aufweist.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 5, wobei zumindest eine Auslaßöffnung (14) in jedem Endwandteil (12) vorgesehen ist.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Abstand zwischen den Seitenwandteilen (10) in Richtung auf ihre Enden zunimmt.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Seitenwandteile (10) gewölbt sind.
Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Bodenteil (4) einen erhöhten Flußablenker (16) enthält.
Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Umgebungswand (6) auswärts geneigt ist.
Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, die ein Heizelement zum Vorheizen der Vorrichtung aufweist.
Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, die eine Unterstützungsstruktur (24,26) enthält.
Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der das poröse Element (38) ein Gitter aus beschichteten Glasfasern enthält.
Verteilervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 12 und 14, bei der das poröse Element (38) einen Unterstützungsrahmen (45) enthält, der im Betrieb das Behältnis (2) berührt und von diesem unterstützt wird.
Eine Aluminiumgießeinrichtung mit einer Gießform (20), einer Abgabevorrichtung (28,30) zur Abgabe flüssigen Aluminiums in die Gießform und einer Verteilervorrichtung (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Verteilervorrichtung (2) unter der Abgabevorrichtung (28,30) und über der Gießform (20) befestigt ist, wobei die Einrichtung derart gebaut und angeordnet ist, daß das geschmolzene Aluminium im Betrieb von der Abgabevorrichtung durch die Verteilervorrichtung in die Gießform gegossen wird.
Aluminiumgießeinrichtung nach Anspruch 15, wobei die Verteilereinrichtung (2) derart positioniert ist, daß sie während des Gießens teilweise in das flüssige Metall in der Gießform (20) eingetaucht ist mit der zumindest einen Auslaßöffnung (14) unterhalb der Oberfläche (22) des flüssigen Metalls.