DE1144009B - Vorrichtung und Verfahren zum Entgasen einer Metallschmelze - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Entgasen einer MetallschmelzeInfo
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- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entgasen einer Metallschmelze.
Bekanntlich werden geschmolzene Metalle in der Weise entgast, daß in eine unter Vakuumwirkung
stehende Metallschmelze inertes Gas gedrückt wird, das beim Aufsteigen in der Schmelze die darin befindlichen
Gase in sich aufnimmt und abführt. Die in der Schmelze aufsteigenden Gasblasen erzeugen gleichzeitig
eine Strömung in der Schmelze, durch welche gasreiches Metall vom Boden des Metallbades zu
dessen Oberseite gelangt, wo es auf Grund der Vakuumwirkung ebenfalls in der Schmelze enthaltenes
Gas abgibt.
Eine bekannte Vorrichtung, die zum Einleiten von Gasen in Metallschmelzen benutzt worden ist, besteht
aus einem durch die Wand einer Vakuumkammer gehenden Rohr, das in die zu behandelnde Metallschmelze
eintaucht. Es hat sich jedoch als vorteilhafter erwiesen, die Entgasung des flüssigen Metalls
in der Gießpfanne vorzunehmen, die zu diesem Zweck in eine Vakuumkammer gebracht wird, in der gleichzeitig
Gas durch die Schmelze geleitet wird. Auf diese Weise entfällt ein mehrfaches Umfüllen des flüssigen
Metalls mit den hierbei unvermeidlichen Temperatur- und Zeitverlusten.
Es ist für die Durchführung derartiger Verfahren bereits vorgeschlagen worden, das Gas durch eine
hohle und mit einem Poröskörper versehene Stopfenstange in die in einer Gießpfanne befindliche Metallschmelze
einzuleiten, anstatt ein besonderes Gaseinleitrohr vorzusehen. Bei dieser bekannten Vorrichtung
jedoch ist der Poröskörper, durch den das Gas aus der Stange nach außen in die Schmelze übertritt und
der gleichzeitig ein Eindringen des flüssigen Metalls in das Innere der Stopfenstange verhindert, am
unteren Ende der Stopfenstange angeordnet und so ausgebildet, daß er die Bodenöffnung der Gießpfanne
verschließt. Hierdurch ergibt sich jedoch der Nachteil, daß das durch die Stopfenstange eingeleitete und
durch den Poröskörper austretende Gas den Weg des geringeren Widerstandes wählt und durch die Bodenöffnung
zum großen Teil abströmt, ohne den Weg durch die Schmelze zu nehmen. Bei der bekannten
Vorrichtung ergibt sich fernerhin der Nachteil, daß im Falle eines Schadens an der Gaszufuhr Metall aus
der Bodenöffnung der Gießpfanne herausfließen kann, wobei als weiterer Nachteil noch hinzukommt, daß
das Ende der bekannten Stopfenstange auf Grund seiner Porosität in seiner Festigkeit vermindert ist und
verhältnismäßig leicht beschädigt werden kann.
Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der genannten Art vorzuschlagen, welche die Nachteile
Vorrichtung und Verfahren
zum Entgasen einer Metallschmelze
zum Entgasen einer Metallschmelze
Anmelder:
A. Finkl & Sons Company,
Chicago, 111. (V. St. A.)
Chicago, 111. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. K. A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2
Charles W. Finkl, Chicago, IU. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
der bekannten Vorrichtungen vermeidet, einfach gebaut ist und bei jeder Art von Gießpfannen zum Einleiten
von Gas Verwendung rinden kann. Zur Lösung dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß die Stopfenstange aus einer Anzahl von rohrförmigen Abschnitten aus feuerfestem Material besteht,
zwischen denen ein oder mehrere scheibenförmige Poröskörper angeordnet sind, die ebenso wie
die rohrförmigen Abschnitte aus feuerfestem Material bestehen und auf einem Metallrohr befestigt sind, das
im Bereich der Poröskörper mit Öffnungen versehen ist. Auf diese Weise wird eine Stopfenstange geschaffen,
die einen sicheren und zuverlässigen Abschluß der Bodenöffnung der Gießpfanne gewährleistet,
der auch bei einem unter Umständen auftretenden Ausfall der Gasversorgung erhalten
bleibt und bei welcher dafür gesorgt ist, daß das eingeleitete Gas in seiner ganzen Menge die Schmelze
durchfließt.
In vorteilhafterweise kann bei der vorgeschlagenen Vorrichtung zwischen dem Metallrohr und den Abschnitten
aus feuerfestem Material eine feuerfeste, gasundurchlässige Packung angeordnet sein, die im
Bereich der Poröskörper unterbrochen ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Entgasen
einer Metallschmelze unter Verwendung einer
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Vorrichtung der vorstehend genannten Art, welches Öffnung versehenes Schild 28 ist mittels Konsolen 30
darin besteht, daß ein gegenüber der Schmelze inertes am Deckel befestigt.
Gas so in die Schmelze eingeleitet wird, daß es im Eine Gießpfanne 31, die mit feuerfestem Material
Bereich der Stopfenstange nach oben aufsteigt und in 32 ausgekleidet ist, weist an ihrem Außenumfang
der Schmelze in an sich bekannter Weise eine Strö- 5 einen Tragring 33 auf, der mit dem Stützring 15 übermung
erzeugt wird. Hierdurch wird zusätzlich der einstimmt. Führungsstifte 34 und 35 sorgen für die
Vorteil erzielt, daß die auf der Oberfläche der richtige Stellung der Pfanne auf dem Tragring.
Schmelze schwimmende Schlacke, die das Material Eine kombinierte Stopfenstange und Gaseinleitrohr
der Stopfenstange angreift, von der Stange fortgespült sind in Fig. 1 und 2 mit 36 bezeichnet. Die Einrichwird,
so daß auf diese Weise die Stange selbst eine io tung besteht aus feuerfesten Abschnitten oder Hülsen
höhere Lebensdauer aufweist. 37, an denen die aneinanderstoßenden Flächen als
Obwohl das Verfahren zum Entgasen einer Metall- Verbindungen 38 ausgebildet sind. Die einzelnen
schmelze unter Normaldruck durchgeführt werden Hülsen können aus irgendeinem geeigneten feuerkann,
ist es zur Erzielung möglichst weitgehend ent- festen Material bestehen. Die unterste Hülse 39 ruht
gaster Schmelzen vorteilhaft, das Verfahren in einer 15 auf dem eigentlichen Stopfen 40, der in die Ausgußunter
Vakuum befindlichen Gießpfanne durchzu- öffnung 41 paßt. In jeder der Hülsen ist eine axiale
führen. Öffnung 42 ausgebildet, welche die gemeinsame Längs-
Weitere vorteilhafte Einzelheiten werden an Hand öffnung in der Stange ergeben.
der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung Dje Hülsen werden von einem rohrförmigen Teil
beispielhaft näher erläutert. ao 43 getragen, das in seinem oberen Ende in das End-Die
Erfindung ist in den Zeichnungen mehr oder stück 45 eines waagerechten Arms 46 eingeschraubt
weniger schematisch dargestellt. Es zeigt ist. An seinem unteren Ende ist ein Zapfen 47 aus-Fig.
1 einen Querschnitt durch eine erfindungs- gebildet. In diesem Zapfen ist der Stopfen 48 begemäße
Vorrichtung zum Entgasen einer in einer festigt. Der die Ausgußöffnung verschließende Stopf en
Gießpfanne befindlichen Metallschmelze mit Hilfe as 40 umgibt das untere Ende des Zapfens 48 und bildet
einer aus einer Anzahl von Abschnitten bestehenden <üe untere Abstützung für die Hülsen.
Stopfenstange, Das Endstück des Anns 46 ist koaxial zur Längs-Fig.
2 einen Schnitt durch einen Teil der in Fig. 1 öffnung 44 in dem rohrförmigen Teil 43 durchbohrt
dargestellten Stange, un(j mit einem Anschluß 50 für eine Gaszuleitung
Fig. 3 einen Schnitt durch einen durchlässigen 30 versehen. Die Gasleitung geht zur Tankwand und ist
Wandteil der Stopfenstange, . an einen biegsamen Schlauch 52 angeschlossen, der
Fig. 4 einen Schnitt durch das untere Ende einer seinerseits zu einer Druckgasquelle, vorzugsweise
mit durchlässiger Wandung versehenen erfindungs- inertem Gas, 53 geht. Der Regler 54 kann auf irgendgemäßen
Stopfenstange und einen gewünschten Druck eingestellt werden, der am
Fig. 5 eine Ansicht einer in Betrieb befindlichen 35 Meßinstrument 55 abgelesen werden kann.
Stange nach der Erfindung. Der waagerechte Arm 46 ist an dem im Zylinder 57
In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeich- verschiebbaren Kolben 56 angeschlossen, der über
nungen sind gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugs- eme Konsole 58 an der Gießpfanne befestigt ist.
ziffern gekennzeichnet. Eine Darstellung des unteren Teils der Stange 36 Nach Fig. 1 wird auf einer durch eine Anzahl von 40 ist in Fig. 2 gezeigt. Die Unterseite der Hülse 37 ist
Trägern 11 abgestützten Plattform 12 ein Metall- mit einer stampfen Nase 60 versehen, die in eine Ausbehälter
13 gehalten. Auf einem an der Plattform 12 nehmung 61 in der untersten Hülse 39 paßt. Eine
befestigten Lagerbock 14 ist eine Lagerschale 15 be- Scheibe 62 aus porösem, keramischem Material zwifestigt.
Eine Lage aus Isoliermaterial 16 schützt die sehen den Hülsen bildet eme durchlässige VerPlattform
vor übermäßiger Erhitzung und gegen ver- 45 bindung. Die Scheibe kann aus irgendeinem geeigschüttetes
oder auslaufendes Metall. Der obere Rand neten Werkstoff, wie z. B. Siliziumkarbid oder Ton,
des Tanks 13 ist mit einem Flansch 17 versehen, in bestehen. Die Packung 63 verhindert, daß Gas nach
welchem ein Dichtungsring 18 liegt. unten aus der Stange austritt. Die Durchtrittsöffmm-Auf
dem genuteten Flansch 17 ruht ein Deckel 20, gen 64 für das Gas sind auf Öffnungen 65 in der
der an seinem Außenrand mit einem Halteflansch 21 5° Packung und in der Keramikscheibe 62 ausgerichtet,
versehen ist. Führungszapfen 22, die am Flansch 21 Wie Fig. 3 zeigt, liegt die unterste Hülse 37 unbefestigt
sind, sorgen für eine Zentrierung des mittelbar an der am Boden befindlichen Hülse 39 an.
Deckels 23. Wenn das Gewicht des Deckels allein In gleichmäßigen Abständen angeordnete Öffnungen
nicht ausreicht, um einen gasdichten Abschluß zu 70 in dem Einleitrohr 71 stehen unmittelbar mit dem
bilden, können zusätzliche Klemmeinrichtungen vor- 55 Inneren der Hülse 39 in Verbindung, wobei ein freier
gesehen werden. Ringraum 72 zwischen dem Rohr und der Hülse als Eine Beobachtungseinrichtung 24, welche aus Diffusionskammer wirkt. Bei diesem Ausführungsbeieinem
Schauglas 25 und einem Schutzschild 26 gegen spiel besitzt die Hülse aus feuerfestem Werkstoff eine
Hitze besteht, ermöglicht es, durch den Deckel hin- ausreichend große Porosität, um Gas nach außen
durch die Oberfläche der Schmelze zu beobachten. 6° durchtreten zu lassen, wobei sie gleichzeitig ein Ein-Eine
weite Öffnung 27 im unteren Teil des Außen- dringen des Metalls nach innen verhindert. Eine nicht
behälters führt zu einer nicht gezeigten Pumpe. Zum gezeigte Dichtung kann die Kammer 72 über der
Heben und Senken des Deckels kann irgendeine ge- Hülse 39 abdichten. Der Gaseintritt kann an irgendeignete
Vorrichtung verwendet werden. Da weder die einer beliebigen Hülse angeordnet sein, jedoch wird
Hebevorrichtung noch die Vakuumeinrichtung einen 65 der beste Effekt dann erzielt, wenn die am Boden
wesentlichen Teil der vorliegenden "Erfindung bilden, befindliche Hülse benutzt wird. Wenn nicht genügend
sind sie in den Zeichnungen nicht dargestellt worden. Gas ausströmt, kann zusätzlich eine weitere Hülse
Ein bei 29 mit einer mit dem Fenster sich deckenden eingebaut werden.
Eine Anordnung, die zur Einwirkung auf die Metallschmelzen an einer möglichst tief gelegenen
Stelle des Behälters geeignet ist, -wird in Fig. 4 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der untere, aus
feuerfestem Material bestehende Abschnitt 39 durch ein Halteteil 81 mit dem eigentlichen Stopfen 80 verbunden,
wobei das Halteteil bei 82 mit der Spitze verschraubt ist. Das Halteteil nimmt das zum Einleiten
des Gases dienende Rohrendstück 83 auf, das zwischen dem Stopfen 80 und der Unterseite des Halteteils
mit einem Flansch 83 α versehen ist. Das Endstück ist an das Einleitrohr 43 bei 84 angeschweißt
und hat eine Mittelöffnung 85 sowie hiervon abzweigende öffnungen 86, die mit der Mittelöffnung 44
in Verbindung stehen. Die Auslaßöffnungen 86 decken sich mit Öffnungen 87 im Halteteil, hinter dem
wiederum eine durchlässige Scheibe 88 aus feuerfestem Material angeordnet ist. Wenn die Stopfenstange
die Ausflußöffnung 89 verschließt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, befindet sich die Austrittsstelle für das Gas
praktisch auf einer Höhe mit dem Boden 90 der Gießpfanne.
Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgendermaßen:
Die Erfindung wird zur Reinigung von Metallschmelzen, die entweder unter Vakuum oder Normaldruck
stehen, verwendet.
Bei den gebräuchlichen Verfahren, bei denen für den genannten Zweck Gas eingeleitet wird, verwendet
man gesonderte Einleitrohre, die in das Metallbad eingetaucht und mit einer Druckgasquelle verbunden
werden. Dieses Verfahren ist jedoch umständlich und zeitraubend, weil der Vakuumbehälter so ausgebildet
sein muß, daß das Gasrohr untergebracht werden kann. Nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag hingegen
kann das Einleiten von Gas schnell und bequem und praktisch unmittelbar nachdem ein dichter Abschluß
zwischen dem Behälter und dem Deckel besteht, vorgenommen werden, da die Stopfenstange ein
von vornherein richtig angeordnetes Rohr darstellt.
Beim Betrieb wird das Gasrohr 51 an den Schlauch 52 angeschlossen und die Vakuumeinrichtung in
Gang gesetzt. Sobald der Flansch 21 auf dem Dichtungsring 18 aufsitzt, werden die entweichenden Gase
durch die Absaugleitung 27 aus dem Behälter abgeführt. Sodann wird Druckgas in den Behälter 53 bzw.
in die Schmelze durch die Stopfenstange 36 eingeleitet.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 ist die Stange selbst im wesentlichen gasundurchlässig
bzw. verhindern das feste Rohr 43 und die Dichtung 63 den Durchtritt von Gas, selbst wenn
Gas die Stange durchdringen sollte. Die sich einander deckenden öffnungen 64 und 65 im Rohr und der
Dichtung bilden einen Kanal für das radial nach außen zur Scheibe 62 und in den Behälter strömende
Gas.
Die durch die aufsteigenden Blasen verursachte Strömung verläuft in der durch die Pfeile dargestellten
Richtung. Da sich das Metall in der Schmelze in der Nähe der Oberfläche von der Stange entfernt, nimmt
es die an der Oberfläche schwimmende Schlacke mit und transportiert sie zur gegenüberliegenden Wand.
Diese Bewegung der Schlacke verringert wesentlich den Verschleiß, der durch die Korrosionswirkung der
Schlacke an der Stange auftreten würde, so daß sich die Lebensdauer der Stange entsprechend erhöht. In
manchen Fällen kann es vorkommen, daß die Blasenbildung zu schwach ist, um die gesamte Schlacke
fortzuführen bis zur gegenüberliegenden Wand. Auf jeden Fall wird jedoch auch hierbei die Stange ständig
von Schlacke frei gehalten.
Bisweilen kann es vorteilhaft sein, die Stopfenstange etwa in der Mitte der Gießpfanne anzuordnen.
Die auftretende Strömung verläuft dann von der Stange nach außen, und die Schlacke sammelt sich in
einem Ring entlang der Innenwand der Gießpfanne.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Reinigungsgas nach außen gerichtet
durch eine Hülse in der Stange tritt. Die Stange ist, wie zuvor beschrieben, an einem Tragarm 46 befestigt,
wobei ihr Druckgas vom Behälter 53 zugeführt und der Gasdruck am Regelventil 54 eingestellt
wird. Sobald das Gas in das Injektionsrohr 71 gelangt, geht es durch die Öffnungen 70 und füllt die
ringförmige Diffusionskammer 72, von der es nach außen durch die Wand in die Schmelze fließt. Die
Menge des diffundierenden Gases kann durch Regelung des Gasdrucks und der Gasgeschwindigkeit gesteuert
werden.
Nach dem in den Fig. 4 und 5 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Reinigungsgas
an dem tiefstliegenden Punkt, der erreichbar ist, in die Gießpfanne eingeleitet. Die keramische Scheibe
88 ist unmittelbar über der Stopfennase 80 angeordnet, und das Gas tritt gerade auf gleicher Höhe mit
dem Behälterboden in die Schmelze ein. Wenn eine kürzere Stopfennase verwendet wird, kann das Gas
innerhalb der Ausnehmung 91, welche die Ausflußöffnung umgibt, in die Schmelze eingeleitet werden.
Das Verhalten der Schlacke ist hierbei im wesentlichen das gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1.
Alle Ausführungsbeispiele der Erfindung können sowohl zur Behandlung der Schmelze unter Vakuum
wie auch unter Normaldruck angewendet werden. Wenn die Schmelze unter Vakuum behandelt wird,
ist weniger Gas erforderlich, während jedoch der Vorgang im wesentlichen in gleicher Weise abläuft
und auch die in der Schmelze erzeugte Strömung im wesentlichen die gleiche ist.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Einleiten von Gas durch die hohle und mit einem Poröskörper versehene
Stopfenstange in eine in einer Gießpfanne befindliche Metallschmelze, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stopfenstange aus einer Anzahl von rohrförmigen Abschnitten aus feuerfestem Material
besteht, zwischen denen ein oder mehrere scheibenförmige Poröskörper angeordnet sind, die
ebenso wie die rohrförmigen Abschnitte aus feuerfestem Material bestehen und auf einem Metallrohr
befestigt sind, das im Bereich der Poröskörper mit öffnungen versehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Metallrohr und
den Abschnitten aus feuerfestem Material eine feuerfeste, gasundurchlässige Packung angeordnet
ist, die im Bereich der Poröskörper unterbrochen ist.
3. Verfahren zum Entgasen einer Metallschmelze unter Verwendung einer Vorrichtung
nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegenüber der Schmelze inertes
Gas so in die Schmelze eingeleitet wird, das es im Bereich der Stopfenstange nach oben aufsteigt
und in der Schmelze in an sich bekannter Weise eine Strömung erzeugt wird.
4, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß es in einer unter Vakuum befindlichen Gießpfanne durchgeführt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 341 849.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
ι 30? 510/326 2.63
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEF31429A DE1144009B (de) | 1960-06-11 | 1960-06-11 | Vorrichtung und Verfahren zum Entgasen einer Metallschmelze |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEF31429A DE1144009B (de) | 1960-06-11 | 1960-06-11 | Vorrichtung und Verfahren zum Entgasen einer Metallschmelze |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1144009B true DE1144009B (de) | 1963-02-21 |
Family
ID=7094191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEF31429A Pending DE1144009B (de) | 1960-06-11 | 1960-06-11 | Vorrichtung und Verfahren zum Entgasen einer Metallschmelze |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1144009B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1282662B (de) * | 1960-05-09 | 1968-11-14 | Finkl & Sons Co | Behaelter zur Aufnahme und Zugabe von Zusaetzen zu im Vakuum zu behandelnden oder im Vakuum behandelten Metallschmelzen |
DE1508263B1 (de) * | 1966-02-21 | 1970-10-22 | Reisholz Stahl & Roehrenwerk | Vorrichtung zur Spuelgasbehandlung von Metall-,vorzugsweise von Stahlschmelzen |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH341849A (fr) * | 1954-04-27 | 1959-10-31 | P & M Co | Organe d'ancrage pour rail de chemin de fer |
-
1960
- 1960-06-11 DE DEF31429A patent/DE1144009B/de active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH341849A (fr) * | 1954-04-27 | 1959-10-31 | P & M Co | Organe d'ancrage pour rail de chemin de fer |
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DE1508263B1 (de) * | 1966-02-21 | 1970-10-22 | Reisholz Stahl & Roehrenwerk | Vorrichtung zur Spuelgasbehandlung von Metall-,vorzugsweise von Stahlschmelzen |
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