DE1433425A1

DE1433425A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von Zuschlaegen in eine Schmelze

Info

Publication number: DE1433425A1
Application number: DE19631433425
Authority: DE
Inventors: Buesing Arthur C; Kaiser Francis T; Brown Jun John W
Original assignee: Brown Fintube Co
Current assignee: Brown Fintube Co
Priority date: 1962-01-31
Filing date: 1963-01-31
Publication date: 1968-11-21
Also published as: US3224051A

Description

Dr, Expl. |

BROWN FINTUBE COMPANY, Elyria, OMo (V.St.A.)

Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von Zuschlagen in eine Schmelze.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einführen von Teilchen eines Zusatzstoffes in Metallschmelze, wobei eine gründliche Verteilung der Teilchen im Metall erzielt werden soll.

Während die Erfindung zum Einführen einer großen Anzahl verschiedener Zusatzstoffe in verschiedenartige Metallschmelzen oder andere Materialien verwendet, werden

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kann, wird, sie im folgenden in erster Linie auf das Einführen von Teilchen aus metallischem Aluminium in Stahlschmelze zur Reduzierung des Stahls, oder zur Schaffung von Restaluminium, zur Steuerung der Kornstruktur bzw. zur Legierung des erhärteten Stahls und zum Abdecken des Stahls in Masselformen beschränkt.

Bei der Herstellung von Stahl, beispielsweise nach dem Siemens-Martin-Verfahren, ist es üblich, metallisches Aluminium in die die Stahlschmelze enthaltende Gießpfanne nach deren Abstich aus dem Ofen zuzufügen, oder metallisches Aluminium sowohl in die Gießpfanne als auch nach Einbringung des Stahls aus der Gießpfanne in die Masselform zuzugeben, um den Stahl zu reduzieren und/oder seine Struktur bzw. andere Eigenschaften zu steuern. Normalerweise wird das Aluminiummetall in die Gießpfanne in Form von Barren oder großen Schrottteilen bzw. Schrot eingeführt, indem die Aluminiumstücke in die Metallschmelze in der Gießpfanne von Hand eingeworfen oder eingeschaufelt werden. Aluminium wird gewöhnlich in die Masselform in Form von Schrot von Hand eingebracht. In beiden Fällen sind die SchröttellGhen im wesentlichen kreisförmige Flachstücke, von etwa 6 - 13 mm Durchmesser und einer Dicke von etwa 3-9 mm. Bei der Herstellung von -unb.eruhigtem Stahl wurde metallisches Aluminium · in Form von Schrot in den Kopf der mit Stahlschmelze gefüllten Masselform geworfen, um den Stahl abzudecken und dadurch, das Abströmen der aus der Schmelze strömenden Gase abzu-

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schneiden und dadurch ein Erstarren des Metalls unter Einschluß der Gase im Stahl zu gewährleisten.

Die beschriebenen, verhältnismäßig primitiven, älteren Verfahren der Aluminiumeinführung brachten wesentliche Schwierigkeiten mit sich. Beispielsweise war es unmöglich, die verhältnismäßig kleine Aluminiummenge genügend gleichmäßig im großen Volumen der Stahlschmelze in der Gießpfanne zu verteilen, um dabei das Aluminium mit dem im Stahl enthaltenen Sauerstoff reagieren oder anderweitig kombinieren zu lassen, die Kornstruktur zu steuern, oder eine Legierung mit dem Stahl zu bewirken, und somit die gewünschte Gleichmäßigkeit der Verbindung oder der Struktur des Stahles herzustellen. Darüberhinaus wurde ein erheblicher Teil des eingebrachten Aluminium durch Verdropfen auf den Boden anstelle in die Gießpfanne oder Masselform verloren. Noch schwerwiegender war der Verlust an Aluminium infolge von Oxydation durch die Umgebungsluft oder durch in der Schlacke enthaltenen Sauerstoff, da bis zu 75$ des der Stahlschmelze in der Gießpfanne zugeführten metallischen Aluminiums verlorengingen anstelle zweckdienlich zur Durchführung der erstrebten Funktion als Reduktionsmittel für den Stahl zugeführt werden zu können.

Ein Ziel der Erfindung liegt darin, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche Teilchen eines oder mehrerer Zusatzstoffe mit geringerer Dichte als der des Materials der Schmelze, wie Aluminium,

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in eine Schmelze, wie in eine Stahlschmelze, eingebracht werden können.

Ein weiteres Ziel liegt in der Schaffung eines Verfahrens, durch welches eine bestimmte Teilchenzahl eines oder mehrerer Zusatzstoffe, beispielsweise Aluminium, in einen Strom einer Metallschmelze eingebracht werden k-ann',--» der aus dem Ofen in eine Gießpfanne unter Bedingungen eingelassen wird, die eine gründliche Verteilung der Teilchen im Metall bewirken, ohne daß dabei ein unerwünschter Kontakt des Zusatzstoffes mit der Umgebungsluft eintritt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung einer verbesserten-, flüssigkeitsgesteuerten Kanone zum Einbringen von Teilchen des Zusatzstoffes in oder auf die Metallschmelze unter Bedingungen und in genau steuerbaren Mengen, die die gleichmäßige Verteilung und Wirkung verbessern. Weiterhin soll mit einer solchen flüssigkeitsgesteuerten Kanone eine genau abgemessene Menge von Zusatzstoffen, und zwar alleine oder im Gemisch mit anderen Zusatzstoffen in einen Gießstrahl der Stahlschmelze während ihres Übergangs vom Ofen in die Gießpfanne und zwar -während einer genau bestimmten Zeitdauer und mit einer für ein weitgehendes Durchsetzen der Schmelze mit den Teilchen ausreichenden Teilchengeschwindigkeit eingebracht werden.~Außerdem soll durch die Erfindung eine Kanone geschaffen werden, die die Einbrigung einer großen Menge an Zusatzstoff innerhalb kurzer Zeit ermöglicht, und in welcher Aluminiumteilchen oder dgl. aus einem leicht füllbaren Trichter oder dgl. unter Atmosphäre

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eingeführt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sieh dadurch aus, daß ein Strom der Pestteilchen des Zusatzstoffes gegen die Oberfläche der Metallschmelze von einem davon entfernten Ort mit einer ausreichenden Geschwindigkeit ausgestoßen wird, um im wesentlichen alle Teilchen unter die Oberfläche der Metallschmelze zu bewegen.

Zweckmäßigerweise verwendet man zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Kanone zum Ausstoßen eines Teilchenstroms von Festkörpern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß dieselbe im wesentlichen aus einem Körper mit einem länglichen Kanal eines gewissen Querschnitts und einer Düse besteht, deren Querschnitt kleiner als der des Kanals ist, die mit dem Kanal in Nähe des einen Kanalendes in Verbindung steht, und daß zwischen der Düse und einer Druckluftquelle eine Verbindung vorgesehen ist, wodurch eine Unterdruckzone im Kanal in Düsennähe gebildet wird, wenn Druckluft von der Düse in den Kanal eingeströmt wird, und daß eine Mündung zur Einspeisung der Teilchen in den Kanal vorgesehen ist, die sich seitlich in die Zone reduzierten Drucks öffnet, und daß die Teilchenzufuhr mit dieser Mündung in Verbindung steht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.

Pig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die zum

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Einführen metalliseher Aluminiumteilchen in den Gießstrom einer Stahlschmelze heim .Ausfließen--aus.--einem Siemens-Martin-Ofen in eine Gießpfanne verwendet wird.- -....-.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht nach der Linie 2-2 in Pig. 1, wobei das obere Ende der Vorrichtung und der aus der Kanone in den Gießstrahl der Stahlschmelze aus^estoßene Teilehenstrom,.der von der Gießrinne in die Gießpfanne rinnt, in größerem Maßstab dargestellt ist.

' Pig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der bei der Anordnung der Pig. 1 .-und 2 verwendeten Vorrichtung.in vergrößertem Maßstab..

Pig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie 4-4 in Pig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Pig. 5 ist ein senkrechter Querschnitt in weiter vergrößertem Maßstab durch den Antriebsteil der Vorrichtung von Pig. 3. ■

Pig. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie 6-6 in Pig. 5 in gleichem Maßstab.

Pig. 7 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt eine weitere. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausströmen von metallischen Aluminiumteilchen auf die Oberfläche einer Stahlschmelze Xn Masselformen*

Pig. 8 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung von Pig. 7 in größerem Maßstab- ' .. .,. . . .

Pig. 9 zeigt einen Querschnitt des Antriebsteileι. der in Pig. 8 gezeigten. Vorrichtung,der im wesentlichen ent lang dem gleichen Schnitt dargestellt ist wie Pig. 5 in Bezug

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auf die Vorriciitung von Pig. 3 sowie im gleichen Maßstab von Pig. 5.

Pig. 10 ist eine perspektivische Ansicht der Mündungsöffnung des Rohrs der in Pig. 8 gezeigten Vorrichtung, wobei insbesondere der Ablenkaufsatz zum Abwärtslenken der Teilchen dargestellt ist.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Diese Vorrichtung 1 ist in den Pig. 1 und 2 auf der Plattform 2 stehend dargestellt und auf der Abstichseite eines Siemens-Martin-Ofens 3 angeordnet. Dieser Ofen ist mit einer normalen Gießrinne 4 versehen, durch welche ein Strom 5 aus geschmolzenem Stahl in bekannter Weise in die Gießpfanne 6 abgelassen wird, um die Schmelze'aus Stahl in der Gießpfanne zu bilden. Me Vorrichtung 1, die im folgenden vielfach als "Kanone" bezeichnet wird, ist in Pig. 1 beim Abschuß bzw. Ausströmen von Teilchen 8 aus metallischem Aluminium in den Gießstrahl 5 aus Stahlschmelze bei dessen Übergang in die Gießpfanne 6 dargestellt.

Wie man autr Pig. 3 erkennt, besteht die Kanone 1 aus einem Einfülltrichter 11, dessen oberes Ende gegen die Atmosphäre offen ist und daher in einfacher Weise zum Pullen und zur Überwachung zugänglich ist. Der Einfülltrichter enthält eine abgewogene Menge fein verteilter Aluminiumteilchen 8. Die Aluminiumteilohejn. können die Form gewöhnlicher Schrotteilchen der oben beschriebenen Art aufweisen. Der Einfülltrichter 11 ist auf dem Rahmen 12 befestigt, dessen Unter-

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teil von zwei Rädern 13 getragen wird. Der Rahmen 12 ist mit zwei Handgriffen 14 zum Führen und zum Instellungbringen der Vorrichtung ausgerüstet. Außerdem sind vorne und hinten an der Vorrichtung Stützen 15 und 16 vorgesehen, die dazu dienen, die Vorrichtung beim stationären Betrieb zu unterstützen. Der Antriebsteil 17 ist am Rahmen unter dem Einfülltrichter 11 befestigt und empfängt die Aluminiumteilchen aus dem unteren Stutzen des Einfülltrichters, der sich vorzugsweise nach unten und einwärts in der gezeigten Weise verjüngt, um die Bewegung der Aluminiumteilchen infolge von Schwerkraft in den Antriebsteil zu vereinfachen. Der An- * triebsteil 17, der im folgenden noch genauer beschrieben wird, ist mittels des Schlauches oder einer anderen geeigneten Leitung 18 mit dem Steuerschieber 19 verbunden, der an einem der beiden Handgriffe 14 der Vorrichtung befestigt ist und mittels des Schiebergriffs 20 betätigt werden kann. Der Steuerschieber besteht aus einem bekannten Ventil zum Durchlaß großer Volumina, das zwischen einer voll offenen und voll geschlossenen Stellung regelbar ist, um den Flüssigkeitsstrom zum Antriebsteil 17 zu regeln. Der Steuerschieber ist mittels des Schlauches 21 mit einer geeigneten Druckmittelquelle, beispielsweise einer Druckluftquelle von etwa 7 atü Überdruck, verbunden, wie dieselbe im allgemeinen in Hochofenanlagen zur Verfügung steht.

Das andere Ende des Antriebsteils 17 der Vorrichtung ist dichtend mit dem einen Ende einer kurzen flexiblen Leitung 22 verbunden, deren anderes Ende mit dem Zuführende

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des langen Laufs 23 verbunden ist. Dieser lauf besteht vorzugsweise aus einem Rohr aus wärmewiderstandsfähigem Material, wie rostfreiem Stahl, und weist eine derartige Länge auf, daß der Einfülltrichter 11 und die um diesen Trichter arbeitenden Menschen nicht der Hitze ausgesetzt sind, falls das Auslaßende 24 des Laufs in seiner Arbeitsstellung ist. Zweckmäßigerweise soll die Lauflänge nicht über 5 m lang sein, um nicht unnötig schwer zu werden und keinen unnötigen Fließwiderstand den durch den Lauf geschossenen Teilchen entgegenzusetzen.

Wie man aus der Detailzeichnung von Pig. 4 erkennt, ist aer Auslaßteil des Laufs 23 mit einem Hitzeisoliermantel versehen, um seine Zerstörung oder seine Beschädigung durch übermäßige Hitzeeinwirkung in seiner Arbeitsstellung zu verhindern. Die dargestellte Hitzeisolierung besteht aus einem aufgesetzten Zylindermantel 25, der zweckmäßigerweise aus einem hitzebeständigen Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl, hergestellt ist und die Auslaßöffnung des Laufs 23 über eine entsprechende Länge in einem bestimmten Abstand umgibt. Der Zylindermantel ist mit einer Stirnwandung 26 am Auslaßende des Laufs 23 und mit einer weiteren Stirnwandung 27 am gegenüberliegenden Ende des Mantels 25 versehen. Verschiedene Bohrungen 28 in der Wandung des vorderen Laufteils 23 verbinden den Innenraum des Laufs mit dem ringförmigen Raum 29 zwischen dem Mantel 25 und dem Lauf. Biese Bohrungen sind in unmittelbarer Nachbarschaft der Stirnwandung 27 angeordnet und klein

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genug, um einen Luftdurchtritt oder den Durchtritt eines anderen Mediums vom lauf in den Ringraum zu gestatten, während der Austritt von Aluminiumteilchen oder anderer Zusatzstoffe aus dem lauf vermieden wird. Verschiedene Auslaßöffnungen 31 erstrecken sich weiterhin durch den Zylindermantel 25 in einer gewissen Entfernung von den Öffnungen 28 und sind vorzugsweise in der Uähe der vorderen Stirnwandung 26 angeordnet. Auf diese Weise gelangt ein Anteil des Antriebsmediums im lauf 23 durch die Öffnungen 28 in den Raum 29 innerhalb des Zylindermantels 25» bewegt sich parallel zum lauf in dem Ringraum und kühlt dabei den anliegenden Laufteil, um anschließend in die Atmosphäre durch die Lauföffnungen 31 am Ende des Laufs auszutreten. Auf diese Weise wird das Auslaßende des Laufs weitgehend vor der Hitze geschützt.

In den Fig. 5 und 6 ist der Antriebsteil 17 der Kanone 1 im größeren Maßstab im Querschnitt dargestellt. Dieser Teil enthält eine abwärts gerichtete rohrförmige Speiseleitung 32 mit einem Innenraum 33» der an seinem oberen Ende mit dem Boden des Einfülltrichters 11 in Verbindung steht und an seinem unteren Ende mit dem sich quer zum Rohr 32 erstreckenden Rohrteil 34» welches gleichfalls einenzylindrischen Innendurchlaß 35 aufweist. In dem Rohrteil 34 ist die Düse 36 mit der zentralen Innenbohrung 37 angeordnet, die mit dem Luftversorgungsschlauch 18 in Verbindung steht. Die Bohrung 37 weist einen geringeren Querschnitt als der Durchlaß 35 im Rohr 34 auf. Vorzugsweise

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ist die Düse 36 axial im Rohrteil 34 verstellbar, so daß das Auslaßende 38 der Düse längs des unteren Endes der Speiseleitung 33 verschoben werden kann, wobei die Mündungsöffnung des Trichters teilweise oder vollständig gegen den Teilchenstrom aus dem Trichter 11 in die Leitung 35 des Rohrs 34 verspErrbar ist. TJm dies zu bewirken, ist die Düse 36 im Rohr 35 hin- und herschiebbar angeordnet, wobei sie dichtend in diesem Rohr geführt wird. Das hintere Ende der Düse ist mit einem sich nach außen erstreckenden Rundflansch 39 und einem entfernbaren Kragen 41 versehen, der in seiner Lage mittels Schrauben 42 gehalten wird. Der einwärts gerichtete Flansch 43 ist am rückwärtigen Ende des Stellgliedes zwischen dem Plansch 39 und dem Kragen 41 angeordnet, Das Stellglied 44 ist mit einer Längsbohrung 45 versehen, die im Vorderteil 46 endet und mit Innengewinde 47 versehen ist. Der Durchmesser der Bohrung 45 ist größer als der Außendurchmesser des Flansches 39 und das Vorderteil 46 ist lösbar mit dem Stellglied 44 verbunden, um den Zusammenbau und die Zerlegung zu ermöglichen. Das Innengewinde wirkt mit dem Außengewinde 48 auf den Rohrteil 34 zusammen. Zweckmäßigerweise ist auf dem Außenmantel des Stellgliedes 44 ein Handrad 49 angeordnet.

Wird das Stellglied 44 mittels des Handrades 49 verdreht, so wird das Auslaßende 38 der Düse 36 von der ausgezogen dargestellten Stellung in Fig. 5» in der die Durchlaßöffnung 33 der Speiseleitung 32 völlig offen ist, in die Stellung, in der die Durchlaßöffnung völlig geschlossen ist - diese Stellung ist in Fig. 5 strichpunktiert einge-

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zeichnet - oder in eine beliebige Zwischenstellung verschoben. Erforderlichenfalls können Einrichtungen zum Anzeigen der Lage der Auslaßöffnung 38 der Düse 36 relativ zum Durchlaß 33 angeordnet werden, beispielsweise ein Zeiger 50 auf der Speiseleitung 32 und Markierungen 51 auf der A_ußenwandung des Stellgliedes 44.

Um eine hohe Auslaßgeschwindigkeit der .Luft aus der Düse 36 zu erzielen, sind die Wandungen der Bohrung 37 an der -Auslaßöffnung 38 der Düse nach innen verjüngt, um bei 52 einen Hals bzw. eine Mündung 53 zu bilden, deren Querschnitt kleiner als der der Bohrung 37 und wesentlich kleiner als der Querschnitt der Leitung 35 ist, in die sie einmündet. Der Zv/eck dieser Vorrichtung liegt darin, daß die Antriebsluft oder ein anderes unter Druck stehendes Medium bei seinem Durchgang durch die Bohrung 37 seine Geschwindigkeit beim Durchgang durch die Mühdung 53 in die wesentlich größere Leitung 35 des Rohres 34'in der unmittelbaren Nachbarschaft der Auslaßöffnung 38 der Düse 36 stark vergrößert. Die aus der Mündung 53 austretende Luft bewegt sich in einem sich nach außen vergrößernden Luftstrom, der schematisch durch die gestrichelten Linien A dargestellt ist und dessen Querschnitt in der unmittelbaren Nachbarschaft der Mündung 53 verhältnismäßig gering ist und etwa mit dem der Mündung 6 verglichen werden kann, wobei die Luft in diesem Teil mit maximaler Geschwindigkeit strömt. Mit zunehmendem Abstand von der Mündung nimmt die Strömungs-

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geschwindigkeit der Luft ab, während sich der Strömungsquerschnitt vergrößert, Ms schließlich der Strom die Innenwandung der Leitung 35 erreicht, wobei die Strahlgeschwindigkeit vermindert wird.

Als Ergebnis dieser verschiedenen Gebiete und Geschwindigkeiten ist der Druck im Bereich der Zone B um den Strom A herum wesentlich geringer als an beliebiger anderer Stelle in der Leitung 35· Vorzugsweise werden die .Einzelteile so gestaltet, daß der Druck in der Zone B niedriger als der Atmosphärendruck ist. Dieser geringe Druck begünstigt den Fluß der Aluminiumteilchen 8 oder anderer Zusatzstoffteilchen aus der Leitung 33 in die Leitung 35 des Rohrteiles 34 sowie das Mitreißen dieser Teilchen in den aus der Düse 36 ausströmenden und durch das Rohr 34 strömenden Luftstrom in und durch den Lauf 23. Diese Bauweise der Teile, insbesondere die verjüngte bzw. verkleinerte Mündungsöffnung 53 erhöht ganz bedeutend das Gewicht der von dem Luftstrom mitreißbaren Teilchen, die von dem Lauf pro Zeiteinheit bei Verwendung des gleichen Luftstroms weitergeführt werden können. Allein durch Verwendung einer derartig verengten Mündungsöffnung der Düse ließen sich Ausströmgeschwindigkeiten von mehr als 200 ?& gegenüber den bisher erzielbaren Geschwindigkeiten bei Verwendung einer derartigen Kanone erzielen, ohne daß andere Änderungen vorgenommen werden mußten.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vor-

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richtung, der die Teilchenmenge ganz erheblich; erhöht,'die in die Kanone eingeführt und von derselben ausgestoßen werden kann, ist die Rückleitung 55» durch welche ein Teil der durch die Leitung 34 strömenden Luftmenge in die Leitung 33 der Teilchenversorgungsleitung 32 strömt, Vorzugsweise an der Stelle, an der die AuslaßÖffiiung des Einfülltrichters in diese Leitung 32 übergeht. Die Bückleitung 55 steht mit der Innenleitung 35 des Querrohrs 34 an einer Stelle in Strömungsrichtung unterhalb der Einmündung der Leitung 33 in die Leitung 35 und von der oben beschriebenen ITiederdruckzone in Verbindung. Die Rückleitung ist mit einer Zweigleitung 55a versehen, die ihrerseits in.die Teilcherileitung 35 in einem bestimmten Abstand von ihrer Einmündung in die Leitung 35 einmündet. Der andere Zweig 55b ist mit einem abwärts gerichteten Mündungsende 56 innerhalb des Einfülltrichters 11. direkt überhalb und in unmittelbarer Nachbarschaft zur Einmündung des Trichters 11 in den Trichterstutzen 33 versehen.

Erstaunlicherweise erhöht die "Verwendung der Rückleitung ganz erheblich die Geschwindigkeit, mit der das Material aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestoßen werden kann. Versuche haben gezeigt, daß diese Leitung den Teilchenstrom um etwa. 100 Gew.-^ über den ohne eine derartige Leitung erzielbaren Strom erhöht. Während die Gründe für dieses Ergebnis noch nicht vollständig verständlich sind, glaubt man jedoch, daß die Kapazität der Kanone gemäß der

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vorliegenden Erfindung in Abwesenheit dieses Merkmals durch, das Gesamtvolumen des Gemischs aus luft und Teilchen begrenzt wird, das durch den Kanonenlauf strömen kann. Die Rückleitung 55 entfernt einen Teil der Luft aus der Leitung 35» nachdem dieselbe zur Mitreißung von Teilchen in den Luftstrom verwendet wurde und dabei eine erhebliche kinetische Energie an die Teilchen abgegeben hat. Die Entfernung der Luft durch die Rückleitung 55 schafft auf diese Weise Raum für ein zusätzliches Teilchenvolumen im Kanonenlauf und verringert darüber hinaus den Luftwiderstand im Lauf. Da die aus der Leitung 35 entfernte und über die Zweigleitungen 55a und 55b in die Leitung 33 geströmte Luft überatmosphärischen Druck hat, wirkt sie weiterhin auf die Teilchen in und um die Mündung der Leitung 33 ein und drängt die Teilchen durch die Leitung 33 in die Leitung 35 in der Kanone. Außerdem werden durch diese Luft die Teilchen in der Speiseleitung 33 genügend aufgerührt, um eine Verstopfung der Leitung 33 zu verhindern. Alle diese Faktoren wirken miteinander zusammen und erhöhen dadurch ganz erheblich die Kapazität der Kanone. Zweckmäßigerweise liegt die Stelle C, an der die Rückleitung 55 mit der Hauptleitung 35 dar Kanone zusammenläuft, in einer Zone in Strömungsrichtung unterhalb der Mündung 53 der Düse 36, wo ein überatmosphärischer Druck an den Wandungen der Leitung 35 herrscht und wo bereits ein erheblicher Anteil der kinetischen Energie der Luft auf die Teilchen übertragen worden

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ist. Bei einer gegebenen Anordnung und Teilchengröße läßt sich die optimale Stelle, für die Einmündung der Rückleitung 55 in die Leitung 35 auf einfache Weise experimenteil bestimmen, ü-anz allgemein gesagt, kann eine zufriedenstellende Anordnung, wie dieselbe in JPig. 5 dargestellt ist, so bemessen sein, daß der Abstand D der Rückleitung 55 in Strömungsrichtung unterhalb der Einmündung der Leitung 33 etwas größer als der maximale Durchmesser der Leitung 33 ist.

Der Ort E, an dem die Zweigleitung 55a in "die Teilchenversorgungsleitung 33 einmündet, soll genügend entfernt von der Auslaßöffnung der Leitung 33 in die Querleitung 35 sein, um ein Ausströmen von Druckluft aus der Leitung 55a in die Leitung 35 ohne eine Einwirkung auf die in der Leitung 33 befindlichen Teilchen und damit praktisch einen Kurzschluß dieser Zweigleitung zu verhindern. Mit anderen Y/orten sollte eine ausreichende Teilchendicke zwischen dem Auslaß der Zweigleitung 55a in die Leitung 33 und dem Auslaß der Leitung 33 in die Leitung 35 bestehen. Die Entfernung I¹ ist gleich oder etwas größer als der maximale ■Durchmesser der Speiseleitung 33· Bei dieser Dimensionierung werden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt; die optimale Entfernung wird zweckmäßigerweise auch durch Versuche festgestellt. Die Höhe der über dem Einmündungspunkt der Zweigleitung 55a in die Leitung 33 liegenden Teilchensäule soll mindestens einige maximale Durchmesser der Durchlaßleitung

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betragen, ausgenommen den Fall, daß die Kanone geleert werden soll. Der Innendurchmesser der beiden Zweigleitungen 55a und 55b kann erheblich variiert werden; vorzugsweise ist er etwa 1/3 des Maximaldurchmessers der Querleitung 35. In der Zweigleitung 55a ist ein Sperrschieber 56a eingebaut; in ähnlicher Weise enthält die Zweigleitung 55b einen Sperrschieber 56b zur Regulierung der Iließgeschwindigkeit der Luft durch jede der beiden Zweigleitungen entsprechend der optimalen Arbeitsbedingungen.

Wie bereits beschrieben, erhöhen sowohl die verengte Mündung als auch die Rückleitung 55 jede für sich ganz erheblich die Leistung der Kanone gegenüber der Leistung einer Kanone ohne diese Merkmale. Erstaunlicherweise hat man jedoch festgestellt, daß die Kombination dieser beiden Merkmale die Leistung der Kanone in Bezug auf die ausechießbaren Teilchen mehr als bei bloßer Addition der beiden Wirkungen erhöht, so daß große Teilchenmengen innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeiten ohne eine Verstopfung der Kanone herausgeschleudert werden können.

Durch Messen der in den Trichter 11 eingefüllten Teilchenmenge und durch Bestimmung der Fließgeschwindigkeit mittels Einstellung des Luftdrucks oder Einstellung der Düse 36 oder beider ist es möglich, die Ausströmgeschwindigkeit bzw. Ausströmmenge pro Zeiteinheit der Kanone genau zu regulieren. Dieser Vorteil ist besonders bei der Zugabe von Stoffen in eine Metallschmelze von Bedeutung.

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Für gewisse Anwendungszwecke ist es wünschenswert, einen Klemmfuß 57 (vgl. die Fig. 1 und 3) für die genaue und feste Halterung des Laufs 23 der Kanone in einer bestimmten Lage zu verwenden, um einen Teilchenausstoß von einem bestimmten Punkt aus in eine "bestimmte Richtung zu gewährleisten. Der in Fig. 3 gezeigte Klemmfuß 57 besteht aus der stationären-senkrechten Säule 58, die auf dem Boden der Grießplattform, beispielsweise durch Verschweißen, befestigt ist. Die Säule 58 ist mit einem oben offenen Rohrstutzen 59 versehen, in dessen Seite eine Klemmutter 61 einschraubbar ist. Dieser Rohrstutzen nimmt das untere Ende eines senkrechten Rohrteiles 62 auf, dessen oberes Ende drehbar ein weiteres Teil 63 trägt, das mittels der Schraube 64 in eine beliebige Winkellage einstellbar ist, die außerhalb der Vertikalen liegt. Auf diese Weise kann der Teil 63 praktisch alle innerhalb der vorgesehenen Bewegung liegenden Einstellungen durchführen. Auf dem oberen Ende des Teils 63 ist eine Uhterplatte 65 befestigt, die eine halbzylindrische Aussparung zur Aufnahme des Kanonenlaufs 23 aufweist. Die Oberplatte 66 ist auf ihrer einen Seite mittels eines Scharniers 67 mit der Unterplatte 65 und auf der anderen Seite mittels Klemmschrauben 68 oder anderer geeigneter schnellwirkender Klemmvorrichtungen befestigt. Die Oberplatte 66 ist gleichfalls mit einer Aus-.sparung zur Aufnahme der oberen Hälfte des Kanonenlaufs versehen.

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Als Beispiel einer zweckmäßigen Anwendung bei der Stahlherstellung wird die Vorrichtung 1, "bevor die Stahlschmelze des Chargengangs aus dem Siemens-Martin-Ofen in die Gießpfanne gegossen wird, in Stellung gebracht und ihr Lauf wird schnell und genau durch den Klemmfuß eingestellt, so daß der aus dem lauf 23 ausgeströmte Teilchenstrom 8 den Gießstrahl 5 der aus dem Ausguß ausströmenden Stahlschmelze durchkreuzt. In der Regel ist das Auslaßende des Laufs 23 vorzugsweise zwischen etwa 15 und 92 cm vom eingegrenztem Bereich des Gießstrahls 5 entfernt, in den der Zusatzstoff eingeschossen werden soll. Die Schlauchleitung 21 ist mit einer Druckluftquelle verbunden, die in einem Stahlwerk gewöhnlich eine Luftzufuhrleitung ist, die Luft von einem Druck von etwa 7 atü zuführt. Der Einfülltrichter 11 wird mit einer bestimmten Menge des gewünschten Zusatzstoffes, wie Aluminium, gefüllt. Diese Menge wird vorzugsweise durch Berechnung der theoretisch erforderlichen Menge bestimmt, um die gewünschte Wirkung im Ohargengang zu erzielen, wobei man die errechnete Menge um einige Prozent erhöht, um eventuell vorkommende kleine Verluste auszugleichen. Aus der bisherigen Erfahrung mit dem Siemens-Martin-Ofen ist die Gießzeit bekannt und die Anzahl der Minuten und Sekunden, während derer die Kanone zur Zufuhr des Aluminiums oder anderer Zusatzstoffe in den Gießstrahl der Metallschmelze betätigt werden kann, ist bestimmt. Auf der Grundlage vorhergegangener Eichung wird die Düse 36 eingestellt, um die Zuflußmenge des Zusatzstoffes so zu

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steuern, daß die erwünschte Menge zugeführt wird, wenn · die Kanone für die bestimmte Zeit betätigt wird. Der Siemens-Martin-Ofen wird dann abgestochen und der Gießstrahl der Stahlschmelze 5 beginnt in dar üblichen senkrechten Bahn in die Gießpfanne 6 zu fallen. Eine bestimmte Zeit nach dem Beginn des Fließens, gewöhnlich die Zeit, die zur Ansammlung einer erwünschten Stahlmenge in der Gießpfanne erforderlich ist, wird der Steuerschieber 19 geöffnet und ein Strom von Zusatzstoffteilchen 8 wird aus dem Ende des Kanonenlaufs 23 mit einer Geschwindigkeit ausgestoßen, die ausreicht, daß der Teilchenstrom durch die Luft befördert wird, daß er auf den Gießstrahl der Stahlschmelze aufprallt und diesen durchdringt. Die Vorrichtung ist so eingestellt, daß aus praktischen Gründen alle Teilchen in den Gießstrahl 5 mit einer Geschwindigkeit eintreten, die ausreicht, daß die Teilehen in den Strahl 5 bis zu einer Tiefe eindringen, die groß genug ist, um eine Oxydation des Materials der Teilchen durch die den Strahl der Metallschmelze umgebende Luft zu verhindern. Die Kanone wird für eine bestimmte, zum Ausströmen der geeigneten Menge von Zusatzstoffen erforderliche Zeit betätigt. Vorzugsweise wird der Teilchenausstoß angehalten, bevor die große Masse an Schlacke aus dem Ofen am Ende des Gießvorgangs abtropft. Eine kleine Schlackenmenge, die entweder aus dem Stahl im Ofen, oder aus der Reaktion des Stahls mit der Auskleidung des Ofens, der Gießrinne oder der Gießpfanne herrührt, ist im Strahl 5 der Metallschmelze unver-

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meidbar. Diese Schlacke, die im Strahl 5 nicht konzentriert ist, neigt dazu, sich in einer dünnen Schicht an der Oberfläche der Metallschmelze in der Gießpfanne anzusammeln. Da jedoch die Teilchen 8 in den Gießstrahl 5 eingeschossen werden, während dieser ausströmt und im wesentlichen aus Metallschmelze besteht, kommen die Teilchen nicht mit der konzentrierten Masse an Schlacke in Berührung und gehen somit nicht durch Reaktion mit der Schlacke verloren, lerner gehen einige der Teilchen durch fallen auf den Boden verloren. Aus praktischen Gründen werden deshalb im wesentlichen alle Teilchen vom fließenden Strahl 5 aufgenommen und wirksam in der Metallschmelze verteilt und verwertet.

Als besonderes Beispiel des obigen Vorgangs stelle man sich vor, daß der Ofen ein 400 Tonnen fassender offener Siemens-Martin-Ofen ist, dessen geschmolzener Inhalt in ungefähr 5 Minuten in eine geeignete Gießpfanne abgelassen werden kann. Aus der Analyse des Metalls wird festgfstellt, daß 2 kg pro Tonne oder 800 kg Aluminiumschrot der vorher beschriebenen Art zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse erforderlich sind. Diese oder eine größere Schrotmenge wird in den Einfüllstutzen der Vorrichtung 1 gegeben. Es ist wünschenswert, eine gewisse Menge Stahl auf den Boden der Gießpfanne einzubringen, bevor der Ausstoß des Aluminiums beginnt. Deshalb wurde festgelegt, daß das Aluminium in einer Zeit von etwa 4 Minuten oder in einer Menge von 200 kg pro Minute zugegeben und die Vorrichtung so eingestellt werden soll, daß sie deselbe Menge an Aluminium pro Minute

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ausstößt. Die Vorrichtung ist so angeordnet, daß deren Auslaßende etwa 60 cm von der Bahn der aus der Gießrinne des Ofens fließenden Metallschmelze entfernt ist. Die Vorrichtung ist außerdem mit einer Luftleitung der Anlage verbunden, die Duft von etwa 7 atü zuführt. Der Ofen wird daraufhin abgestochen; etwa 1 Minute nach dem Abstich wird die Vorrichtung betätigt, um den Ausstoß an Aluminiumschrot in den von der Ofengießrinne in die Gießpfanne frei fallenden Strahl an Stahlschmelze einzuleiten. Die Vorrichtung wird 4 Minuten lang betätigt und stößt Aluminiumschrot in einer Menge von 200 kg pro Minute in den von der Gießrinne in die Gießpfanne frei fallenden Strahl der Metallschmelze aus. Das Einschießen des Aluminiums wird angehalten, bevor die Schlacke vom Ofen auf das Metall in der Gießpfanne abtropft.

In einem derartigen Verfahren werden die eine geringere Dichte als der Stahl aufweisenden Aluminiumteilchen in und unter die unbegrenzte Oberfläche des frei fallenden Strahls 5 der Metallschmelze eingeschossen, und zwar an der Stelle, wo das Metall erheblieh heißer als anschließend in der Gießpfanne ist und wo die Teilchen nicht abgelenkt oder anderweitig bei ihrem Zugang und Ein-, tritt in das Metall gebremst werden können. Das völlige Eindringen der Teilchen in dieses außergewöhnlich heiße Metall bis zu einer weitgehenden Tiefe bewirkt, daß sie schneller schmelzen als in einem anderen Pail, während sie gleichzeitig durch die umgebende Metallschmelze vor der

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Umgebungsluft geschützt sind. Bedingt durch die Materialgröße der Teilchen kann ihr Schmelzen größtenteils oder völlig erreicht werden, bevor das Metall im Gießstrom in die Masse der Metallschmelze in der Gießpfanne eintritt.

Das Aluminium wird gründlich in der Metallschmelze verteilt und zwar sowohl in Teilchenform als auch nach dem Schmelzen. In dem vorher Idesehriebenen Verfahren wurden die Teilchen weitgehend während der Gesamtdauer des Strahlflußes in einer Menge zugegeben, die jedem Anteil des Metalls im Strahl im wesentlichen die für diesen Anteil erforderliche Menge an Aluminium zuführt. Somit werden die Teilchen über das im Strahl fließende Metall verteilt und sogar diese verhältnismäßig kleinen Anteile an Metallschmelze, die untergetauchte Teilchen oder Tröpfchen von Zusatzstoff enthalten, werden in den Strahl getropft und gründlich mit der großen Masse an Metallschmelze in der Gießpfanne gemischt. Während man vorzugsweise Aluminium dem Strahl in einer Menge zugibt, die mit der Strömung der Metallschmelze im Strahl im Verhältnis steht, können in vielen Fällen zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, wenn das Aluminium in einer größeren Menge während einer kürzeren Zeit zugegeben wird. In diesem Fall wird die Vorrichtung kürzer als die Gesamtdauer des Flußes des Metallstroms betätigt. Unter diesen Umständen wird eine gründliche Zerstreuung und Verteilung des Zusatzstoffmaterials durch die Turbulenz der Metallschmelze im Strahl 5 selbst und die beim Eintauchen des Strahls 5 in das Metall durch Aufrühren des Metalls in der

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Gießpfanne entstehende Turbulenz beschleunigt.

Gemäß der Erfindung kann aus den vorstehenden und aus anderen Gründen auf diese Yfelse der Stahlschmelze zugeführtes Aluminium oder andere Zusatzstoffe gründlich über die ganze Masse der in der Gießpfanne befindlichen Stahlschmelze äußerst fein und gleichmäßig verteilt werden. Das fein verteilte Aluminium reagiert mit Eisenoxyd und mit gelöstem oder gebundenem Sauerstoff im Stahl, um den Stahl wirksam und gleichmäßig zu reduzieren. Wenn es in genügender Menge zugegeben wird, bewirkt es auch auf wirksame Weise und mit einem hohen Grad an Gleichmäßigkeit ein Legieren oder eine Steuerung der Korngröße.

Da die Erfindung ein wiederholtes und genaues Einführen einer kontrollierbaren bestimmten Menge von Zusatzstoffen in dem ein kleines Volumen aufweisenden Gießstrahl zu genau regulierbaren Zeiten im Gießprogramm ermöglicht, ist es außerdem möglich, wMerholbare Ergebnisse bei den aufeinanderfolgenden Chargengängen zu erzielen. Folglich kann umfangreiche empirische Arbeit, die bisher bei der Stahlherstellung erforderlich war, völlig ausgeschaltet werden und die Qualität des Stahls kann von Charge zu Charge verbessert und einheitlicher gestaltet werden.

Aus diesen Gründen können die erforderlichen Mengen der Zusatzstoffe erheblich reduziert werden. Dies ist besonders dann wichtig, wenn große Mengen verhältnismäßig teurer Zusatzstoffe erforderlich sind.

In den Pig. 7 mit 10 ist ein weiteres Ausführungs-

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beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, das dazu dient, den Stahl gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren mittels einer Art Kappe abzudecken. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 71 steht dabei auf der Gießplattform 72. Verschiedene Masselformen 73 sind in einer Reihe längs der Plattform in bekannter Weise angeordnet. Aus der Gießpfanne 74 wird aufeinanderfolgend ein Strom 75 der Stahlschmelze gemäß einem bekannten Verfahren zur Füllung der einzelnen Masselformen abgelassen. Die Vorrichtung 71, die in der folgenden Beschreibung gleichfalls mitunter als "Kanone" bezeichnet wird, ist in ihrer Betriebsstellung gezeigt, wobei Teilchen 8 aus metallischem Aluminium in den oberen Bereich der Stahlschmelze 76 in die dritte gefüllte Masselform 73 nach Einfüllung aus der Gießpfanne zur Überdeckung des Stahls aufgebracht werden.

Die in Fig. 8 dargestellte Kanone 71 enthält de.n Fülltrichter 77, der an seinem oberen Ende gegen die Raumluft offen ist und zur Aufnahme der erforderlichen Menge von Aluminiumteilchen 8 dient. Der Fülltrichter wird duroh den Rahmen 78 getragen, der seinerseits auf Rädern 79 gelagert ist und mit Handgriffen 81 zur Führung und zum Instellungbringen der Vorrichtung versehen ist. Der Rahmen trägt weiterhin den Antriebsteil 82, der mit dem unteren Ende des Fülltrichters in Verbindung steht. Das hintere

Ende des Antrie.bsteils 82 ist mit dem Sühlauch 83 verbun-¹ den, der zur Zuführung von Luft unter einem geeigneten Druck von etwa 7 atü dient. Der Luftdruck ist durch den

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Steuerschieber 84 einstellbar. Das andere Ende ist fest mit dem Laufteil 85 verbunden. An seinem Mündungsende trägt der Lauf 85 das Umlenkteil 86, das die Aluminiumteilchen zu ihrem Austritt nach abwärts aus der Kanone in einem fächerförmigen Strom in den oberen Bereich der Masselformen zwingt.

In Fig. 9 ist der Antriebsteil 82 der Kanone in einem Längsschnitt dargestellt. In gewissen Punkten ist er identisch gleich dem Antriebsteil 17 der Kanone 1 des eingangs beschriebenen Ausführungsbeispiels. Identische Teile sind daher mit gleichen Bezugsziffern bei beiden Ausführungsbeispielen versehen. Der Antriebsteil 82 enthält einen rohrförmigen Teil 34.mit einer zylindrischen Innenleitung 35> in der &in- und herverschiebbar die Düse 36 mit der Bohrung 37 gelagert ist. Die Bohrung 37 ist kleiner als der Querschnitt der Leitung 35 und steht mit dem Luftversorgungsschlauch 83 in Verbindung. Zweckmäßigerweise ist die Düse 36 axial bezüglich des Querrohres 34 einstellbar, so daß däa Mündungsende 38 der Düse längs des unteren Endes bzw. Teiles der Speiseleitung 87 bewegt werden kann, die sich nach oben durch die rohr'förmige Speiseleitung 88 in den Boden des Fülltrichters 77 erstreckt, so daß der Durchlaß 87 teilweise oder sogar völlig gegen den Teilchenstrom aus dem Fülltrichter 77 in die Leitung 35 des Querrohres 34 geschlossen werden kann. Wie beim vorausgegangenen Ausführungsbeispiel hat der rückwärtige Teil der Düse 36 einen sich nach außen längs des Umfangs er-

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streckenden Plansch 39 und einen entfernbaren Kragen 41, der mittels der Schrauben 42 an Ort unä Stelle gehalten wird. Weiterhin ist ein drehbares Stellglied 4? vorgesehen, welches den rückwärtigen Teil umgibt und dessen hinteres Ende mit einem einwärts geneigten Flansch 43 versehen ist, der zwischen dem Plansch 39 und dem Kragen 41 der Düse angeordnet ist. Das Stellglied ist mit einer sich längs erstreckenden Bohrung 45 und einem fest aufgesetzten Vorderteil 46 mit Innengewinde 47 versehen, welches in das Außengewinde 48 des Querrohrs 34 eingreift. Das Handrad 49 erlaubt eine manuelle Verdrehung des Stellgliedes 44, wobei dieses Stellglied und die Düse 36 axial bezüglich des Querrohrs 34 durch das Zusammenwirken der Gewinde 47 und 48 verstellt werden» Auf diese Weise kann das Auslaßende 38 der Düse 36 von der völligen Offenstellung, die in Pig. 9 voll ausgezeichnet dargestellt ist, in die in der gleichen Figur in gebrochenen Linien dargestellte, voll geschlossene Stellung verahoben werden. Die Verstellung ist jedoch in jede beliebige Zwischenlage möglich, um den Teilchenstrom aus dem Fülltrichter 73 zu steuern. Wie beim vorausgegangenen Ausführungsbeispiel wiakt ein Zeiger 50 auf der Speiseleitung 87 mit Markierungen 51 auf-a^Sußeren Mantel des Stellgliedes 44 zusammen, um die Stellung der Düse anzuzeigen.

Die Wände der Bohrung 37 verjüngen sich am Mundungsende 38 der Düse 36 bei 52, wobei eine Mündungsöffnung 53 mit einem Querschnitt gebildet wird, der kleiner

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als der der Bohrung 37 vw-^ wesentlich kleiner als der der Leitung 35 ist, in welche die Mündung sich öffnet. Daher erhöht die Äntriehsluft oder ein anderes Druckmedium "beim Durchfluß durch die Leitung 37 in der unmittelbaren Nachbarschaft der Austrittsöffnung 38 beim Durchgang durch die schmale Mündungs öffnung 53 und durch die größere Leitung 35 des Querrohrs 34- ihre Geschwindigkeit und strömt in einem sich erweiternden SJJaa&l mit einem in der Nachbarschaft der Mündungsöffnung 53 zunächst verhältnismäßig geringem Querschnitt, dessen Querschnitt sich mit wachsendem Abstand von der Mündung vergrößert, wobei gleichzeitig die Geschwindigkeit des Stromes abnimmt. Der Druck in der den Strahl umgebenden Zone ist niedriger als an anderen Stellen, so daß der Teilchenstrom 8 der Aluminiumteilchen aus der Leitung 87 in die Leitung 35 beschleunigt wird. Wie beim vorgehend beschriebenen Ausführungsbeispiel läßt sich durch die erfindungsgemäße Anordnung das Gewicht der von dem Luftstrom mitgerissenen Teilchen, die aus dem Lauf 85 herausgeschleudert werden, wesentlich erhöhen.

Gleichfalls läßt sich auch die Teilchenmenge, die in die Kanone eingesaugt und aus derselben ausgestoßen werden kann, ganz erheblich mittels des in äen Lauf einge-

- setzten Zwischenstücks 90 zur Entfernung eines gewissen Luftanteils des Antriebsmediums an einer Stelle zwischen der Speiseleitung 87 und der Mündungsöffnung des Laufs 85 erhöhen. Das dargestellte Zwischenstück 90 besteht aus

'einem rohrförmigen doppelkegeligen Verbindungsstück,

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so dessen Teile an ihren breiteren Enden zusammengesetzt sind, daß das eine Ende des Teils 90 mit dem Lauf 85 verbunden ist und das andere Ende einen Teil des Antriebsteils 82 bildet. In dem konischen Teil,der der Speiseleitung 87 am dichtesten benachbart ist, sind mehrere längliche Luftschlitze 91 angeordnet, die sich quer zur Eichtung des Kanonenlaufs erstrecken. Die Schlitze sind so eng, daß ein Austritt des Aluminiumschrots durch sie unmöglich gemacht ist. Der Gesamtquerschnitt der Schlitze ist jedoch groß genug, um einen Austritt einer erheblichen Luftmenge zu gewährleisten, die durch den Antriebsteil der Kanone strömt, Erstaunlidierweise läßt sieh durch Verwendung dieses Zwischenstücks die Ausströmgeschwindigkeit des Materials erheblich erhöhen. Versuche haben gezeigt, daß die Vorrichtung 90 mxr Entfernung der Luft die 3?ließgeschwindigkeit der Teilchen ua «tua^tOO Gew.-$ über diejenige FließgeschwineLigieit erhöht, die ohne ein derartiges Zwischenstück erzierbar ist.

Olnvohl man die Gründe für dieses Ergebnis bisnoßh

her nicht Töllig versteht, wird angenommen, daß die Kapazität der erfindungsgeiiäßen Kanone in der Abwesenheit dieses Merkmals oder der lebenleitung 55 des vorgehend beschriebenen Aoefuhnangsbeispiels durch das Gesamtvolumen des Liift-Teilehengesiischs begrenzt wird, das durch den Kanonenlanf durehströaen kann. Das Zwischenstück 90 erlaubt eine Entfermmg lazw. Entnahme einer erhebliehen Luftmenge aus der Leitong 35t nachdem dieselbe zur itLtreiBung der Teil-

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chen in den luftstrom gewirkt hat und dabei einen erheblichen Teil ihrer kinetischen Energie an die Teilchen abgegeben hat. Die Entfernung der Luft schafft somit Raum für ein zusätzliches Teilchenvolumen, das durch den Kanonenlauf durchgeströmt werden kann, und vermindert gleichzeitig den Luftwiderstand im Lauf. Die Stelle, an der die Luftschlitze 91 in die Leitung 35 einmünden, liegt zweckmäßigerweise in einem Bereich in Strömungsrichtung unterhalb der Mündung 53 der Düse 36 und unterhalb der Einmündung der Leitung 87, wo ein überatmosphärischer Druck an den Wandungen der Leitung 35 herrscht und wo ein erheblicher Anteil der kinetischen Energie der Luft bereits auf die Teilchen übertragen ist. Bei einer gegebenen Vorrichtung und Größe der Teile läßt sich die optimale Anordnung des Zwischenstücks 90 und der Luftschlitze 91 in einfacher Weise durch das Experiment bestimmen. Während,wie oben beschrieben, die verengte Mündung und die Luftentfernung durch das Zwischenstück 90 jede für sich die Kanonenleistung bedeutend erhöhen, und zwar über das ohne diese Merkmale erzielbare Maß hinaus, hat man erstaunlicherweise festgestellt, daß die Kombination dieser beiden Merkmale die Leistung der aus der Kanone ausgeschleuderten Teilchen wesentlich mehr erhöht, als man bei bloßer additiver Zusammensetzung der beiden Wirkungen erwarten mtifite,. so, daß eine große Teilchenmenge innerhalb verhältnismäßig kurjzer Zeit ausgeschleudert werden kann. Darüber hinaus können die Teilchen sowohl mit großer als auch mit geringer Geschwindigkeit ausgeschleudert .werden, ohne daß

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dabei die Kanone verstopft wird.

Die besondere in Pig. 9 gezeigte Ausbildung des Zwischenstücks 90 zur Luftentfernung ist vorteilhaft, da dadurch ein Raum mit vergrößertem Querschnitt geschaffen wird, in den hinein die luft expandieren kann, wobei gleichzeitig deren Geschwindigkeit verringert wird, bevor sie durch die Schlitze 91 austritt. Daher ist auch die Anordnung der Schlitze 91 in dem Teil der kegelstumpfförmigen Wandung möglich, die sich in Strömungsrichtung erstreckt, so daß die Schlitze nicht direkt der Einwirkung der durch das Zwischenstück 90 hindurchströmenden Teilchen 8 ausgesetzt Sind. Dementsprechend werden auch die Schlitze 91 nicht durch die Teilchen verstopft, noch werden Durchlässe für einen Austritt dieser Teilchen geschaffen. Die Luftexpansion und die Geschwindigkeitsverringerung im Zwischenstück 90 beeinflussen die Entfernung einer erheblichen Luftmenge in günstiger Weise, wobei gleichzeitig der für die Teilchen zur Verfügung stehende Raum erhöht wird.

In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel eines Ablenkaufsatzes 86 dargestellt, welches vorteilhafterweise auf das Ende des Kanonenlaufs aufgesteckt wird, um die Aluminiumteilchen nach abwärts austreten zu lassen und dabei die in Pig. 7 gezeigte Kappenbildung zu bewerkstelligen. Der Ablenkaufsatz 86 enthält ein rückwärtiges Teil 92, das zum Aufsetzen auf die Mündungsöffnung der Kanone dient, und eine Leitung aufweist, die mit der geschlitzten Aus-

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laßöffnung 93 an der vorderen Unterkante des Ablenkaufsatzes 86 in Verbindung steht. Die Öffnung 93 ist so gestaltet, daß sie die Ausbildung eines fächerförmigen Teilchenstroms von Aluminium aus der Kanone gestattet.

Bei Verwendung der Kanone 71 ist es möglich, Aluminiumteilchen rasch und genau in die Oberschicht einer Metallschmelze in der Masselform einzuführen, wobei es genügt, die Mündungsöffnung der Kanone lediglich einmal oder zweimal gegen die Oberfläche der Schmelze abzusenken. Die Teilchen werden gleichförmig verteilt und dringen in die Stahlschmelze ein, so daß sie wirkungsvoll die Gesamtoberfläche der Metallschmelze abdecken und die Ausbildung der erwünschten verfestigten Masseistruktur günstig beeinflussen. Darüber hinaus wird durch das erfindungsgemäße Verfahren weniger Aluminium verbraucht als mit den bisher verwendeten Verfahren, da das Aluminium genau an den erforderlichen Stellen abgegeben wird, wobei kein Vergießen auf · den Boden oder den Raum um die Masselform herum zu befürchten ist. Darüber hinaus ermöglichen die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren eine erhöhte Sicherheit, da es nicht mehr notwendig ist, einen Arbeiter dicht an die Metallschmelze in der Masselform heranzuführen.

Bei einer typischen erfindungsgemäßen Arbeitsweise wird die Vorrichtung zum Abdecken jeder einzelnen Massel einer Reihe von Masselformen verwendet, die in der in Eig. 7 gezeigten Weise aus einer Gießpfanne gefüllt werden. Besonders vorteilhaft verfährt man dabei in der Weise

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daß jeweils die dritte Masselform nach der von der Gieß-

pfanne gefüllten mit einer Schutzkappe versehen ist, da bei dieser Arbeitsaufteilung genügend Zeit für den Beginn und das Fortschreiten der turbulenten Bildung eines "beruhigten Stahls bis zu dem gewünschten Grade besteht, bevor der Stahl abgesetzt und diese Beruhigung durch die Aluminiumzugabe modifiziert wird. Es ist auch möglich, die Metallschmelze in einer bekannten 15 Tonnen fassenden Masselform mit 7,5 kg von über die unbegrenzte Oberfläche der Metallschmelze verteiltem Aluminium am Kopf der Masselform mittels eines einzigen Absenkens der Mündungsöffnung der Kanone 71 während einer Zeitdauer von 6 oder 7 Sekunden abzudecken. Dieses Abdecken ist wirksam und reproduzierbar, um die erwünschten Masselstrukturen unter beträchtlicher Einsparung von Zeit, Arbeit und Aluminium zu erzeugen.

Me obigen Ausführungen lassen erkennen, daß durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, die die erheblichen, bisher bei älteren Verfahren und Vorrichtungen zum Einführen von Zusatzstoffen in oder auf Metallschmelzen bestehenden Probleme beheben. Die Vorrichtung ist einfach und in ihrem Aufbau weitgehend gegen falsche Bedienung gesichert und kann so ausgelegt werden, daß sie den harten Anforderungen widersteht, denen sie in Hochofenanlagen und anderen Metallschmelzen verarbeitenden Anlagen ausgesetzt ist.

Die Erfindung wurde zwar im Zusammenhang mit der Zugabe von Aluminium zu Stahl beschrieben. Es muß jedoch

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darauf hingewiesen werden, daß sie auch für die" Einführung anderer Zusatzstoffe entweder allein oder im Gemisch in Stahl oder andere Schmelzen angewendet werden kann. Als Beispiele für andere Zusatzstoffe seien Kalk, KalziumkarMd, verschiedene Arten fein verteilter Legierungsmetalle und ähnliche genannt.

Patentansprüche

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Claims

~35~ 143342b Patentansprüche

1) Verfahren zum Einführen fester Teilchen eines fein verteilten Zuschlages in eine Metallschmelze mit unbegrenzter Oberfläche, wobei die Dichte des Zuschlags geringer als die des Metalls ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom der Festteilchen des Zuschlags gegen die Oberfläche der Metallschmelze von einem davon entfernten Ort mit einer ausreichenden Geschwindigkeit ausgestoßen wird, um im wesentlichen alle Teilchen unter die Oberfläche der Metallschmelze zu bewegen.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilchenstrom in das Metall während dessen Turbulenz eingebracht wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze während der Einbringung des Teilchenstroms im wesentlichen schlackenfrei ist.

4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in einen Gießstrahl der Metallschmelze eingebracht werden.

5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallzuflußmenge durch den Gießstrahl festgelegt wird, und daß der Zuschlag praktisch während der Gesamtdauer des Gießstrahls diesem in einer Menge zugeführt wird, daß jeder kleinen Metallmenge im Gießstrahl die dieser Menge entsprechende Menge an Zuschlag beigemischt wird.

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6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 'dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze aus Stahl und die Teilchen des Zuschlags aus Aluminium bestehen.

7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlschmelze aus einem Siemens-Martin-Ofen in eine Gießpfanne im freien Fall eingebracht wird, und daß die Aluminiumteilchen in diesen Strom eingeschossen werden.

8) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masselform mit Stahlschmelze angefüllt und anschließend ein Strom von Aluminiumteilchen abwärts von einem Ort über der Oberfläche der Metallschmelze in der Masselform ausgestoßen wird.

9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieBiaöüigujag im Stahl eine gewisse Zeit lang vor der Einbringung der Aluminiumteilchen in .den Stahl erlaubt wird.

10) Kanone zum Ausstoßen eines Stroms von Festkörperteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe im wesentlichen aus einem Körper mit einem länglichen Kanal eines gewissen Querschnitts und einer Düse besteht, deren Querschnitt kleiner als der des Kanals ist, und die mit dem Kanal in Nähe des einen Kanalendes in Verbindung steht, und daß zwischen der Düse und einer Druckluftquelle eine Verbindung vorgesehen ist, wodurch eine Unterdruckzone im Kanal in Düsennähe gebildet wird, wenn Druckluft von der Düse in

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den Kanal eingeströmt wird, und daß eine Mündung zur Einspeisung der Teilchen in den Kanal vorgesehen ist, die sich seitlich in die Zone reduzierten Drucks öffnet, und daß die Teilchenzufuhr mit dieser Mündung in Verbindung steht.

11) Kanone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kanalwandung in Strömungsrichtung unterhalt der Düse und der Mündung für das Ausströmen eines Teils der Druckluft aus dem Kanal eine Öffnung vorgesehen ist.

12) Kanone nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse im Kanal von einer Stellung, in der die Mündung völlig geschlossen ist, in eine Stellung, in der die Mündung völlig offen ist, einstellbar ist.

13) Kanone nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speiseleitung für die Teilchen vorgesehen ist, die ihrerseits in die Mündung einmündet, und in der eine Rückleitung vorgesehen ist, die sich zwischen der Speiseleitung und der Öffnung in der Kanalwandung erstreckt, und daß durch diese Leitung ein Teil der Druckluft vom Kanal entfernt und in die Speiseleitung übergeführt wird.

14) Kanone nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Speiseleitung mit dem einen Teilchen vorrat enthaltenden Fülltrichter in Verbindung steht.

15) Kanone nach Anspruch 13_t dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rückleitungen zwischen dem Kanal und der Speiseleitung vorgesehen sind.

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