DE1433407B1 - Arrangement of an electromagnetic stirrer for crucibles or pans set in a vacuum chamber with steel melts to be degassed - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines elektromagnetischen Umrührers für in eine Vakuumkammer eingestellte Tiegel oder Pfannen mit Stahlschmelzen zwecks Umrührens und Entgasens der Schmelze, wobei der Umrührer mit einem zwei- oder mehrphasigen Strom mit einer Frequenz von 0,2 bis 10 Hz gespeist wird.The invention relates to an arrangement of an electromagnetic agitator for in a vacuum chamber set crucibles or pans with steel melts for the purpose of stirring and degassing the Melt, the agitator with a two- or more-phase current with a frequency of 0.2 to 10 Hz is fed.

Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß zur Aufnahme der Schmelze während der Vakuumbehandlung und gleichzeitiger Umrührung gewöhnliehe Tiegel oder Pfannen verwendet werden können, also nicht Tiegel oder Pfannen, die vakuumdicht verschließbar sind. Vakuumkammern haben aber den Nachteil, daß auch die elektromagnetischen Umrührer unter einem sehr niedrigen Druck, d. h. unter 50 Torr, arbeiten müssen und daß bei diesen niedrigen Drücken an den spannungsführenden Teilen der Umrührer Glimmentladungen auftreten. Derartige Entladungen gefährden aber die Isolation der Wicklungen und verursachen zudem Energie-Verluste. The arrangement described has the advantage that it is used to receive the melt during the vacuum treatment and stirring at the same time, ordinary crucibles or pans can be used, So not crucibles or pans that can be closed vacuum-tight. But vacuum chambers have that Disadvantage that the electromagnetic stirrer under a very low pressure, i. H. under 50 Torr, and that at these low pressures on the live Parts of the agitator glow discharges occur. Such discharges endanger the insulation of the windings and also cause energy losses.

Um das Glimmen an den Spulen des Umrührers zu vermeiden, ist erfindungsgemäß der Umrührer für sich in einem innerhalb der Vakuumkammer liegenden luftdichten und druckfesten Gehäuse aus unmagnetischem Material eingeschlossen und das Gehäuse mit der Atmosphäre oder auch mit einem Raum schlechteren Unterdruckes verbunden. Das Gehäuse besteht dabei vorzugsweise aus unmagnetischem Stahl, z. B. aus rostfreiem Stahl des 18-8-Typs. Dank der niedrigen Frequenz des Umrührers treten im Gehäuse keine nennenswerten Verluste auf. Das Gehäuse kann fugenlos gemacht werden, da der Kurzschlußstrom in der Gehäusewand gering bleibt. Der Umrührer kann unter einem Druck arbeiten, der hoch genug ist, daß Glimmentladungen nicht entstehen. Andererseits kann dieser Druck so niedrig gehalten werden, daß das Gehäuse dünnwandig ausgeführt werden kann, d. h., der Materialaufwand ist gering, und der elektrische Widerstand des Gehäuses wird hoch. Es ist auch nicht schwierig, das Gehäuse vakuumdicht zu machen.In order to avoid the smoldering on the coils of the agitator, according to the invention the agitator is for in an airtight and pressure-resistant housing made of non-magnetic inside the vacuum chamber Enclosed material and connected the housing to the atmosphere or to a room with poor negative pressure. That The housing is preferably made of non-magnetic steel, e.g. B. stainless steel des 18-8 type. Thanks to the low frequency of the agitator, there are no significant losses in the housing on. The housing can be made seamless because the short-circuit current in the housing wall remains low. The agitator can operate under a pressure high enough to cause glow discharges do not arise. On the other hand, this pressure can be kept so low that the housing is thin-walled can be performed, d. That is, the cost of materials is low, and the electrical resistance the case becomes high. It is also not difficult to make the housing vacuum-tight.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind am Umrührergehäuse ein oder mehrere Kühlluftgebläse angeschlossen, so daikder Umrührer wirksam gekühlt werden kann.According to a preferred embodiment of the invention, there are one or more on the agitator housing Cooling air fan connected so that the agitator can be effectively cooled.

Bei Erwärmung von Schmelzen unter Vakuum durch Hochfrequenz hat man bereits die Hochfrequenzspule in einer nichtmetallischen Hülle eingeschlossen, aber eine solche Hülle läßt sich nur schwer vakuumdicht und druckdicht machen. Bei Pfannen oder Tiegeln mit einem vakuumdichten Gehäuse können die Umrührer außerhalb des Gehäuses angebracht werden, aber eine solche Anordnung ist nicht bei gewöhnlichen Tiegeln oder Pfannen anwendbar, die zur Evakuierung eine besondere Vakuumkammer erfordern.If melts are heated in a vacuum by high frequency, you already have the high frequency coil enclosed in a non-metallic shell, but such a shell can only be difficult to make vacuum-tight and pressure-tight. For pans or crucibles with a vacuum-tight housing The agitator can be mounted outside the housing, but such an arrangement is not applicable to ordinary crucibles or pans that have a special evacuation function Require vacuum chamber.

Ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die eine Gießpfanne 11 mit geschmolzenem Stahl 12 zeigt. Die Pfanne steht in einer Kammer 16, die bei 13 gasdicht verschließbar ist und bis auf einen Druck von vorzugsweise etwa 0,1 Torr, auf alle Fälle niedriger als 50 Torr, mit einer oder mehreren nicht gezeigten Evakuierungspumpen evakuiert werden kann. Die Evakuierung erfolgt über ein oder mehrere Rohre 14 in Richtung des gezeigten Pfeils. Die Gießpfanne steht auf einem Wagen 15 oder einer anderen beweglichen Unterlage, die nach Öffnen der Kammer 16 zusammen mit der Gießpfanne zu einer geeigneten Abzapfstelle transportiert wird. Die Gießpfanne 11 kann auch in anderer Weise transportiert werden, z. B. mittels eines Lasthakens oder Laufkrans.An embodiment of an arrangement according to the invention is shown in the drawing, which a ladle 11 with molten steel 12 shows. The pan is in a chamber 16, the 13 can be closed gas-tight and up to a pressure of preferably about 0.1 Torr, in all cases lower than 50 Torr, evacuated with one or more evacuation pumps, not shown can. The evacuation takes place via one or more tubes 14 in the direction of the arrow shown. The ladle stands on a trolley 15 or some other movable base that, after opening the chamber 16 is transported together with the ladle to a suitable tapping point. The ladle 11 can also be transported in other ways, e.g. B. by means of a load hook or overhead crane.

Neben der Gießpfanne 11 und/oder unter derselben sind ein oder mehrere Umrührer 17 angeordnet, zweckmäßig luft- oder wassergekühlter Art. Der Umrührer 17 sitzt in einem druckfesten GehäuseOne or more agitators 17 are arranged next to the pouring ladle 11 and / or below the same, expediently air- or water-cooled type. The agitator 17 sits in a pressure-resistant housing

18 aus unmagnetischem rostfreiem Stahl, z. B. des 18-8-Typs, der Raum im Gehäuse ist durch ein Rohr18 made of non-magnetic stainless steel, e.g. B. of the 18-8 type, the space in the housing is through a pipe

19 mit der freien Luft verbunden und mit der Kammer 16 über ein sich bei einem gewissen Druck, z. B. 50 Torr, öffnendes bzw. schließendes Ventil 28 oder mit einer Evakuierungspumpe (nicht gezeigt) zum Erreichen eines Unterdruckes von etwa 50 Torr oder höher, d. h. eines Druckes, bei dem noch keine Glimmtendenzen vorkommen. Unter oder am Umrührer 17 ist ein Kühlluftgebläse 20 angeordnet, das Kühlluft durch den Umrührer bläst. Die Leitungen zum Umrührer 19 bzw. zum Kühlluftgebläse 21 können mit Deckeln 22, 23 versehen sein, beispielsweise um innerhalb des Gehäuses 18 einen gewissen Unterdruck aufrechtzuerhalten und/oder um eine geschlossene Kühlluftzirkulation während des Entgasungsvorganges zu erhalten.19 connected to the open air and with the Chamber 16 over a itself at a certain pressure, z. B. 50 Torr, opening or closing valve 28 or with an evacuation pump (not shown) to achieve a negative pressure of about 50 Torr or higher, d. H. a pressure at which no glowing tendencies occur. Under or on the agitator 17, a cooling air fan 20 is arranged, which blows cooling air through the agitator. The lines for the agitator 19 or for the cooling air fan 21 can be provided with covers 22, 23, for example to maintain a certain negative pressure within the housing 18 and / or to a closed one To maintain cooling air circulation during the degassing process.

Der Umrührer 17, der in üblicher Weise aus einer Spule 24 und einem Kern 25 besteht, hat sich längs erstreckende Kühlluftkanäle. Die elektrische Energie für den Umrührer wird über Kabel 26 zugeführt, die durch vakuumdichte Durchführungen 27 gezogen sind. Zwischen dem Raum innerhalb des Gehäuses 18 und der Kammer 16 ist, wie erwähnt, das Ventil 28 angeordnet, das beispielsweise bei 50 Torr geöffnet bzw. geschlossen wird.The agitator 17, which consists in the usual way of a coil 24 and a core 25, is longitudinal extending cooling air ducts. The electrical energy for the agitator is supplied via cable 26, which are drawn through vacuum-tight bushings 27. Between the space inside the housing 18 and the chamber 16, as mentioned, the valve 28 is arranged, which opens for example at 50 Torr or is closed.

Die Anordnung wirkt in folgender Weise: Die Gießpfanne 11 mit eingefüllter Schmelze 12 wird in die Kammer 16 geschoben, die dann verschlossen und bis auf einen Druck von etwa 0,1 Torr evakuiert wird, was einige Minuten in Anspruch nimmt. Die Umrührung beginnt mit dem Einschalten des mehrphasigen, niederfrequenten (0,2 bis 10 Hz) Umrührers 17, der vor dem Einschieben der Gießpfanne mit dem Kühlluftgebläse 20 (der Deckel 23 ist entfernt) gekühlt wird. Mit Hilfe des Ventils 28, das bis zu 50 Torr offen war, wird bei der Evakuierung der Kammer 16 der Raum im Gehäuse 18 bis auf diesen Druck evakuiert, wobei die Deckel 22 und 23 aufgesetzt sind. Der Druck im Raum des Umrührers wird während der Entgasung auf diesem Wert gehalten. Wenn der Druck auf Grund von Leckage im Umrührerraum steigt, wird das Ventil 28 geöffnet, und die Evakuierung des Raumes bis zu 50 Torr wird wieder aufgenommen. Wenn erwünscht, kann das Ventil 28 geschlossen und der Deckel 22 entfernt werden, wobei der Umrührer unter atmosphärischem Druck arbeitet.The arrangement works in the following way: the pouring ladle 11 with the melt 12 poured in is in the chamber 16 is pushed, which is then closed and evacuated to a pressure of about 0.1 torr which will take a few minutes. Stirring begins when the multi-phase, low-frequency (0.2 to 10 Hz) agitator 17, which is before inserting the ladle with the cooling air fan 20 (the cover 23 is removed) is cooled. With the help of the valve 28, which is up was open to 50 Torr, when the chamber 16 is evacuated, the space in the housing 18 is up to this Pressure evacuated, with the covers 22 and 23 in place. The pressure in the stirrer space is kept at this value during degassing. If the pressure due to leakage in the Stirrer room increases, the valve 28 is opened, and the evacuation of the room up to 50 Torr will be resumed. If desired, the valve 28 can be closed and the lid 22 removed with the agitator operating under atmospheric pressure.

Die Kühlung in einem geschlossenen Kreis kann jedoch auch während der Entgasung ausgeführt werden.However, the cooling in a closed circuit can also be carried out during the degassing will.

Nachdem die Entgasung der Schmelze abgeschlossen ist, sie dauert beispielsweise 15 Minuten, wird die Kammer 16 bei 13 geöffnet, der Wagen 15 mit der Schmelze rollt zu einer Abzapfstelle, und die Kühlung des Umrührers beginnt, nachdem die Deckel 22 und 23 entfernt worden sind. Nach vollendeter Abzapfung wird neue Schmelze eingefüllt, der Transport, das Abzapfen und das Füllen dauernAfter the melt has been degassed, it takes 15 minutes, for example, the chamber 16 is opened at 13, the carriage 15 with the melt rolls to a tap, and the Cooling of the agitator begins after the covers 22 and 23 have been removed. After finished Draw-off, new melt is poured in, and transport, draw-off and filling take place

etwa 30 Minuten, und die Gießpfanne 11 oder eine andere Gießpfanne wird in die Kammer 16 befördert. Die Kammer wird geschlossen, und die Deckel 22 und 23 werden aufgesetzt. Der Transport und das Schließen dauern etwa 15 Minuten, die totale Kühlzeit des Umrührers beträgt also etwa 45 Minuten, bis eine neue Entgasung stattfindet.about 30 minutes and the ladle 11 or other ladle is moved into the chamber 16. The chamber is closed and the lids 22 and 23 are put on. The transport and that Closing takes about 15 minutes, so the total cooling time of the agitator is about 45 minutes, until a new degassing takes place.

Die Anordnung nach der Erfindung kann auch bei öfen mit Erwärmungsorganen, wie z. B. Elektroden, oder bei kippbaren Vakuumöfen verwendet werden.The arrangement according to the invention can also be used in ovens with heating elements, such as. B. electrodes, or used with tiltable vacuum furnaces.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung eines elektromagnetischen Umrührers für in eine Vakuumkammer eingestellte Tiegel oder Pfannen mit zu entgasenden Stahl- - schmelzen zur Vermeidung von Glimmerscheinungen in den Umrührerwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Umrührer (17) für sich in einem innerhalb der Vakuumkammer liegenden luftdichten und druckfesten Gehäuse (18) in an sich bekannter Weise aus unmagnetischem Material eingeschlossen und das Gehäuse mit der Atmosphäre oder auch mit einem Raum schlechteren Unterdruckes verbunden ist.1. Arrangement of an electromagnetic agitator for set in a vacuum chamber Crucibles or pans with steel melts to be degassed - to avoid glowing phenomena in the agitator windings, thereby characterized in that the agitator (17) for itself in one inside the vacuum chamber lying airtight and pressure-resistant housing (18) in a manner known per se made of non-magnetic Enclosed material and the housing with the atmosphere or with a room worse negative pressure is connected. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Umrührer (17) aufnehmende Gehäuse (18) mit der Atmosphäre oder über mindestens ein bei einem gewissen Druck im Raum öffnendes bzw. schließendes Ventil mit der Vakuumkammer (16) oder mit einer Evakuierungspumpe verbunden ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the agitator (17) receiving Housing (18) with the atmosphere or at least one at a certain level Pressure in the room opening or closing valve with the vacuum chamber (16) or with a Evacuation pump is connected. 3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Umrührer (17) mindestens ein Kühlluftgebläse (20) angeordnet ist.3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the agitator (17) at least one cooling air fan (20) is arranged. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießpfanne (11) auf einem Wagen angeordnet ist.4. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that the pouring ladle (11) is arranged on a carriage. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings