DE1533902A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von Metallschmelzen - Google Patents

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Dravo Corporation, Dravo Building, Fifth & Liberty Aves.,

Pittsburgh, Pa./USA

betreffend:
"Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von Metallschmelzen"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgasen von geschmolzenem Metall, insbesondere Stahl, im Vakuum. Es handelt sich dabei um eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Vakuumentgasen und zum Weiterleiten des Metalles von einem Gefäß, z.B. von einer Gießpfanne, in ein Aufnahmeelement, wie z.B. einen Gießtrichter, eine Stranggußform, eine Aufeinanderfolge von Standardgießformen oder ein anderes Gießgefäß.

Mit der Forderung nach reinerem Stahl und gründlicheren Qualitätskontrollen, und zwar insbesondere im Zusammenhang mit dem Stranggießverfahren, gewinnt das Entgasen von geschmolzenem Stahl zum Entfernen von Sauerstoff, Wasserstoff und etwa vorhandenem Stickstoff zunehmend an Bedeutung.

Bis in neuere Zeit wurde Sauerstoff durch Zugabe von Aluminium und Silizium zu der Metallschmelze vor dem Abstich entfernt. Auf diese V/eise wurde sogenannter beruhigter Stahl erzeugt. Ein Teil des Aluminiums und des Siliziums ging in Verbindung mit dem Sauerstoff, und die Anwesenheit der Oxyde zerstörte die Reinheit des Stahls. Das verbleibende unoxydierte

Metall 1st ale ein Legierungsbestandteil erwünscht. Durch das Vakuumentgaaen «erden das Silizium und das Aluminium lediglich als Legierungsbestandteile benötigt, und die Bildung von Oxyden dieser Elemente wird vermieden.

Der Ausdruck "kontinuierliches Entgasen" wird verwendet, wenn das Metall kontinuierlich durch die Entgasimgskammer hlndurchstrdmt, bim Unterschied von eines diskontinuierlichen oder intermittierenden Verfahren, wobei das Metall als ein ruhendes Schmelzbad dem Vakuum In einer Entgasungskassjer ausgesetzt und dann aus dieser entfernt wird. Als "Strom-Entgasen" bezeichnet man ein Verfahren, bei dem das Netall unter der Wirkung der Schwerkraft von eines Behalter durch einen evakuierten Raum In ein anderes Aufnanmegefäß fällt. Diese Verfahren sind gegenwärtig In Benutzung, doch haben sie alle bestimmte Grenzen. -

Stranggießen, bei dem das Metall von einer Qleßpfanne durch die Entgasungeeinrichtung su einer Gießform weitergeleitet wird, massen die Legierungsbestandteile vor dem Entgasen In die Gießpfanne hinzugegeben werden mit dem Ergebnis, da» der Stahl beruhigt wii.' und das Entgasen weltgehend ledlglleh for das Entfernen von Wasserstoff wirksam 1st.

Beim kontinuierlichen Entgasen, bei dem sich das Metall In einem Schenkel eines Entgasungsgefftees In eine Entgasungskammer aufwärts bewegt und aus dem anderen Sehenkel unter Aufrechterhaltung eines Vakuums In der Entgasungskammer austritt, wobei das Metall entweder In die Gießpfanne suruekfließt, aus der es entfernt wird, oder zu einer anderen Gießpfanne, Gießform oder su einer Stranggußeinrichtung weltergeleltet wird, 1st bisher die Länge des Schenkels oder Einlaßkanals, durch den das Metall su der Entgasungskammer gehoben wird, durch die Höhe der Metallsäule begrenzt gewesen, die von dem barometrischen Druck gehalten werden kann» der gegen den verringerten Druck In dem Entgasungegefäß wirkt, was eine Schenkel- bsw. Einlaßkanallänge gleich der barometrischen Höhe

abzüglich der Tiefe des Metalles In der EntgsAungskammer

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BADORlGiNAL

bedeutet. Das setst euch der Tiefe äer Gießpfanne eine Grenz·, die dazu dient, das Ketall von der Gießpfanne in ein anders ■ geartetes Aufnahmeelement «i bringen. Eb begrenzt auch die Kontrolle, die fiber die Durchfluftrate und die Vcrwcllzeit in den Entgasungssystemen ausGedbt «erden kann. Bei einem sooenannten Direkt-Entgasuncs-lfeiterleitsystem setzt dieses Fehlen von überwachung und AnpassunRsflhl^eit der gesamten Anwendung der Vorrichtung enge Grenzen. Dieser !lachten kann nicht in zufriedenstellender Heise durch tfelterfordern des Metalle von der Qle&pfanne zu eines Qiefttrlcbter oder eines ähnlichen flachen Qefflft wid dann zu einer ^tgasun^selnrlchtunc vermieden «erden, da der Wlrmeverlust zu f-roB 1st und das !Ictall einer «eiteren Quelle von verunreinicunrendurch die feuerfeste Auskleidunn ausgesetzt 1st.

Der Erfindunn licet die Aufcabc surrunde, eine Ent- ■ gisungsvorrlchtuns und ein Verfahren zu schaffen, tile eine bei weitem cproeere Anpasauncsffihlrkelt und beseere OberKachunssnOgllchkolt ergeben, Insbesondere bei einem direkten Durchsats des zu entgasenden I letalls, wobei dieses vShrcnü des hntgasens von einen Gefnß, wie z.Ii. einer Gießpfanne, au einer anderen Aufnahmeeinrichtunf- befördert wird, obcleich lie Erfindung nicht notwendiesrweise darauf beschränkt 1st. Zu diesem Zweck soll mehr von dem in dem retail enthaltenen rar vlrkun?svoll fur das Anheben des tletalls in die Ent^aeun^alÄBBer Gelrauch -enaeht werden. Dabei sollen auch bestlnmtc ieuerfente "ntcrialicn verwendet worden, die t£hrend des äntf-asene einige Verunroinirunrer. £uo der. geschmolzenen Heta11 entfernen, wobei auch Vorsorge fOr einen Ausgleich von !.~rneverluaten *.r I^ttll wfihrend äee Lnt-aeens getroffen sein soll. Le-ieruni-stcetandteile oder Zusatsastterialien sollen nur in den I.ri'stufen der Entgasens in dae -eechnolscno !.etall eingefflhrt und tcrffi'lti·- nit diesem vermischt rerden. Cic ?:nt- <-asunc8voi*rlehtunr nach der -^rfindun? soll iectiümte nechaniscr.e Vorteile te&en. "eiterhin soll die i-tertachunτ und Steuerung des rietailflueses durch Ale •Ir.tracun-rc-vorri.chtunr verbessert uerden.

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Das Verfahren zum Entgasen von geschmolzenem Metall, insbesondere Stahl, in einer Entgasungsvorrichtung mit einer Vakuumkammer und einem Einlaßkanal gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal mit seinem unteren Ende in ein Metallschmelzbad eingetaucht wird, dass in der Kammer ein Unterdruck gegenüber der Atmosphäre erzeugt wird und daß das geschmolzene Metall unter der Wirkung des barometrischen Druckes in den Kanal bis zu einer Höhe unterhalb des oberen Endes des Kanals und oberhalb des Schmelzbadspiegels hineingezogen wird, und daß dabei weiterhin das geschmolzene Metall durch sich ausdehnende Gase in Teilchenform nach oben in die Kammer geschleudert und dort beim Herabfallen gesammelt und wieder abgezogen wird/, um das obere Ende des Kanals frei von Anhäufungen geschmolzenen Metalls zu halten. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird bei diesem Verfahren das geschmolzene Metall ebenfalls bei Unterdruck aus dem Entgasungsgefäß in ein Aufnahmegefäß gebracht, aus dem es durch eine Auslaßöffnung im Boden abgelassen wird, während der Metallspiegel oberhalb der ' Auslaßöffnung stets auf einer solchen Höhe gehalten wird, daß das Eindringen von Luft in das Aufnahmegefäß ausgeschlossen ist.

^ Die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine mit ihrer Längsachse gegenüber einer vertikalen Ebene geneigt angeordnete langgestreckte Kammer mit einem Herd an ihrem unteren Ende, der von einer höher r-elegenen Seite zu einer Auslaßöffnung an der niedrigeren Seite abfällt, und ist vielter gekennzeichnet durch einen an der höheren Seite des Herdes in die Kammer mündenden rohrförmigen Einlaßkanal für das schmelzflüssige Metall sowie durch einen Anschluß an eine Vakuumpumpe in der Nähe des oberen Endes der Entgasungskammer₃ die gegenüber dem Querschnitt des Einlaßkanals einen mehrfach größeren inneren Querschnitt hat.

Die Erfindung beinhaltet auch die Verwendung einer Entgasungskammer, derer, vertikale Höhe vorzugsweise ihren Durchmesser übersteigt, und von deren unteren Ende ein röhrförmiger Schenkel mit einem Einlaßkanal ausgeht, der

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mit seinem Ende in die Gießpfanne mit dem zu entgasenden Stahl einzutauchen ist. Dieser Schenkel bzw. der darin enthaltene Einlaßkanal ist wesentlich länger als üblich, und zwar über 1,524 m. Dies ist etwa die Höhe, auf die eine Säule von flüssigem Stahl unter einem Vakuum von 0,5 mm HgS durch den barometrischen Druck angehoben wird, wobei auch in Betracht gezogen worden ist, daß der Flüssigkeitsstand beim kontinuierlichen Durchlauf des Metalls nicht bis zu dem oberen Ende des Einlaßkanals angehoben wird, wo dieser in die Entgasungskammer einmündet. Die Ausdehnung von in dem Metall vorhandenem Gas, mit oder ohne in diesem begrenzten Raum eingedüstem Zusatzgas, wirft zusammen mit einem in der Entgasungskammer vorhandenen Vakuum das Metall in Tröpfchen, Nebel und kleinen Partikeln unregelmäßiger Größe bis zu einer Höhe von einem oder mehreren Metern in die Entgasungskammer. Dieser Vorgang kann durch selektives Eindüsen eines Gases in den Einlaßkanal an einer oder mehreren Stellen gesteuert werden. Vorzugsweise sind Einrichtungen vorgesehen zum selektiven Eindüsen eines Hebegases in den Einlaßkanal unterhalb der barometrischen Höhe, um den Metallfluß in die Entgasungskammer zu erhöhen. Eine weitere Einrichtung ist zum selektiven Eindüsen von Gas₇ und zwar von einem sogenannten Sperr- oder Bremsgas, in den Schenkel oder Einlaßkanal oberhalb der barometrischen Höhe vorgesehen, um den Metallfluß in die Entgasungskammer zu bremsen. Die Hebe- und Bremsgase können gleiche oder verschiedene Gase sein, abhängig von verschiedenen weiter unten abgehandelten Gesichtspunkten. Der Ausdruck "barometrische Höhe" oder dergleichen bezeichnet, außer wenn es anders angezeigt ist, die Höhe, bis zu der eine Säule von flüssigem Metall durch den atmosphärischen Druck angehoben wird, wenn die Säule dem in der Entgasungskammer vorherrschenden Unterdruck ausgesetzt ist.

Da der Boden oder Herd der Entgasungskammer zu einer Auslaßüffnung hin geneigt ist, fallen die ziemlich fein verteilten Metalltröpfchen und -partikel auf den Herd und fließen als ein Strom aus der Auslaßöffnung hinaus, so daß sich auf dem Herd kein Metallbad bildet, wie das sonst üblich ist, insbesondere oberhalb des Steigkanals, und durch das Maß der Neigung und den

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Durchmesser des Herdes wird in gewissem Maße die Verweilzelt des Metalles in der Entgasungskammer bestimmt,

Obgleich das entgaste Metall in einen ebenfalls 1,52*1 m langen Auslaftschenkel oder -kanal fließen könnte, ist zu bevorzugen, daß es in ein Zusatzgefäß eigener Konstruktion ausgetragen wird, in dem ebenfalls ein Vakuum aufrechterhalten wii«d. Wünschenswerterwelse ist dieses Gefäß so ausgebildet, daß in ihm Wärme zu dem geschmolzenen Metall zugeführt wird, wenn es erforderlich ist, eine einheitliche und genau überwachte Gießtemperatur sicherzustellen, und um das Metall in Zirkulation zu versetzen zur besseren Durchmischung mit den Legierungsbestandteilen.

Die Erfindung sei im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung vor deren Inbetriebnahme,

Fig. 2 die Vorrichtung in einer ähnlichen Darstellung in Verbindung mit einer Gießpfa^na,

Fig. 3 eine mehr oder weniger schematische Darstellung ähnlich Pig. 2, wobei jedoch auch das Verhältnis der Entgasungseinrichtung zu der Gießpfanne gezeigt ist, wenn diese nahezu leer ist: in dieser Darstellung ist auch die Hilfs- oder Zusatzkammer weggelassen und durch einen zweiten Auslaufkanal bzw. -schenkel ersetzt worden;

Fig. 4 einen mehr oder weniger schematischen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Hilfs- oder Zusatzgefäßes, wobei in dieser ebenfalls senkrecht geschnittenen Darstellung lediglich ein Bruchteil der Entgasungseinrichtung gezeigt ist, und

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Pig. 5 die Leistungskurve einer typischen, für die

Verwendung an einer Begasungseinrichtung nach der Erfindung geeigneten' Dampfstrahlpumpe.

In den verschiedenen Fig. der Zeichnung sind übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Pin· 1 und 2 der Zeichnunn gezeigte Entgasungsvorrichtung nach der Erfindung besteht aus einer langgestreckten, aufrechtstehenden Baueinheit. Für den Betrieb mit einer 200-Tonnen-Gießpfanne würde die gesamte Länge der Vorrichtung z.B. bei etwa 9 m liegen, doch kann sich dieser Wert ändern und soll daher hier nur zur Illustration der Größe einer solchen Einrichtung erwähnt werden. Die Entgasungseinrichtunc umfaßt eine im ganzen mit 2 bezeichnete obere Kammer^in der Form eines aufrechtstehenden, langgestreckten Hohlz-ylinders, der gegenüber üer senkrechten Stellung geneigt ist. Diese Kammer kann im Schnitt kreisförmig, elliptisch oder auch mehr oder weniger rechteck!:; ausgebildet sein, wobei sich jedoch ihre Längsachse in der Ebene der in Fig. 1 gezeigten Darstellung erstreckt. Der Abstand der Kamrcerseitenwände beträgt etwa einen Meter oder mehr und liert beispielsweise in der Größenordnung von 1,5 n. Allgemein tesltst die Kammer einen Metallmantel, der mit einem feuerfesten Material ausrekleidet ist. Die Kammer besitzt einen abnehmbaren Dom 3, in dem sich eine öffnung ¹I mit einen Verschluß befindet, wie weiter unten erläutert. Außerdem besitzt die Kammer einen Boden oder Herd 5, der von der höher gelegenen Kammerseite zu einer Auslaßöffnung' 6 in der Seitenwandunp an der tiefer liegenden Seite der geneirt angeordneten Baueinheit abfällt.

Von der höher -:eler:enen Seite des Merdes erstreckt sich exzentrisch zu der Längsachse der ganzen Baueinheit ein mit feuerfestem Material ausgekleideter Schenkel 7 mit einem Einlaßkanal 8, dessen Innendurchmesser im allgemeinen nicht reringer als etwa 15 cm ist. Dieser Sdenkel nit seinem Einlaßkanal kann aus mehreren Abschnitten zusammengefügt sein, v.^rie in der

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Zeichnung ger,ei31. Der Schenkel hat einen zylindrischen Metallmantel, der Ulli:- feusrfestern Material ausgekleidet ist. Am unteren Ende des Hauptteil es des Schenkels befindet sich ein austauschbarer Endabschnitt 9, md zwischen diesem Endabschnitt 9 und dem Hauptteil c.es Schenkels ist eine flanschartig ausgebildete Platte IG für die selektive Zufuhr von Gas aus einem außerhalb liegenden Vorratsbehälter oder dergleichen durch das Rohr 12 hindurch angeordnet. Das untere Ende des Endstückes 9 verläuft in einem Winkel zu der Längsachse des Schenkels oder Einlaßkanals, und zwar in einer im allgemeinen horizontalen Ebene.

In einem Abstand oberhalb der Platte 10 befindet sich eine zweite flanschartig ausgebildete Platte 10a, die ebenfalls Gaseinlaßöffnungen 11a für die selektive Zufuhr von Gas aus einem außerhalb liegenden Gasvorrat durch das Rohr 12a hindurch besitzt. Die zwei im Abstand voneinander angeordneten Gaseinlaßöffnungen 11 und 11a in dem Schenkel 7 sind so angeordnet, daß MIe entsprechend unterhalb und oberhalb der Oberfläche bzw. des Spiegels des normalerweise in dem Schenkel 7 vorhandenen flüssigen Metalls liegen. Dieser Metallspiegel ist schematisch bei A-A angedeutet und befindet sich normalerweise etwa l'!5 bis 152 cm oberhalb des Ketallspiegels in dem Behälter, beispielsweise der Gießpfanne, in den der Schenkel 7 bzw. der Einlaßkanal 8 eingetaucht ist. Die Gaseinlaßöffnungen 11 sind vorzugsweise nahe dsm unteren Ende der Flüssigmetallsäule in dem Schenkel 7 angeordnet.

Im oberen Teil der V.'andunp der Kammer 2 ist eine . öffnung 13 vorgesehen, von der eine nicht dargestellte Leitung ausgeht, die zu einer Vakuumnumpe. teißr.ielsireise ^zu einer Dampfstrahlpumpe führt, von der Art, wie sie in allgemeinen in der Stahlindustrie in Verbindung mit Ent-anunrseinrichtungen verv.-endet wird. Die Kammer 2 hat in ihrerr. Teil oberhalbÖes Herdes 5 bis zu der Dom 3 zweckmäPdgerweise eine Höhe von et v/a 3 m oder mehr, vri'hrend der Schenkel 7 bzw. der Einlaßkanal 8 von der innenliegenden Oberfläche des Eerc.es bis zu der Plansch-

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platte 10 erwünschtermaßen beträchtlich langer als 152 cm 1st und der senkrechte Abstand von der öffnung am Ende des Endstückes zu der Herdhöhe 152 cm übersteigt und vorzugsweise etwa das zweibis zweieinhalbfache der barometrischen Höhe beträgt. Die Höhe einer Säule von geschmolzenem Stahl, die im Inneren des Schenkels bzw. Einlaßkanals durch den atmosphärischen Druck bei einem in der Kammer 2 herrschenden Vakuum von 0,5 mm Quecksilbersäule aufrechterhalten wird, liegt bei etwa 152 cm, und der Einlaßkanal 8 soll lang genug sein, so daß der Spiegel der barometrischen Metallsäule in einigem Abstand unterhalb des Herdes liegt. Die Gesamtlänge des Einlaßkanals 8 von dem Kammerherd 5 zu seinem unteren Ende muß so sein, daß bei in das flüssige Metall bis zur vollen Tiefe der Gießpfanne eingetauchtem Schenkel 7 der Mantel der Entgasungskammer noch nicht mit dem oberen Rand der Gießpfanne in Berührung kommt, sondern vielmehr noch ein ausreichender Abstand zwischen beiden vorhanden ist. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sollte daher die Gesamtlänge des Schenkels 7 und des darin befindlichen Einlaßkanals 8 die Höhe der barometrischen Säule übersteigen.

Gemäß dem in Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mündet die Auslaßöffnung 6 in das Innere eines abgeschlossenen Hilfs- oder Zusatz-Gefäßes 15. Dieses Gefäß 15 ist an dem Kauptkörper der Entgasungseinrichtung lösbar und abgedichtet befestigt. Es hat eine Bodenauslaßöffnung 16 und eine nur schematisch angedeutete wassergeküli-Zte Hetallabdeckung 17. In dem mit feuerfestem Material ausgekleideten Gefäß 15 ist in axialer Verlängerung der öffnung 16 eine Stopfenstange 18 angeordnet₅ die durch eine Stopfbüchse in der Abdeckung 17 hindurchgeführt ist, und an der Einrichtungen zum Anheben oder Absenken, wie bei 19 schematisch angedeutet, angreifen. In die feuerfesten Wandungen des Gefäßes 15 ist eine luft- oder v;asserp;ekühlte Induktionsspule 20 eingebettet, die die offene Kammer 21 in dem Gefäß umgibt.

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Die Stopfenstange 18 kann aus nichtrostendem Stahlrohr so hergestellt sein, daß durch sie Kühlwasser axial hindurchgeleitet werden kann. Dieses bei 18a angedeutete Rohr ist von einer Isolierhülle und einem Endabschnitt 18b umgeben. In der oberen Abdeckung 17 des Hilfs- oder Zusatzgefäßes ist eine öffnung 22 vorgesehen.

Da ein Zweck der Vorrichtung darin besteht, Metall zu entgasen, während es von einem Gefäß, wie z.B. einer Gießpfanne, zu einem anderen Gefäß oder Aufnahmeelement befördert wird, wie z.B. zu einer Stranggußformeinrichtung, ist in Fig. 1 und 2 das obere Ende einer Stranggußanlage schematisch dargestellt, und die Auslaßöffnung Vo befindet sich zentrisch oberhalb der Stranggußform A.

Bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung ist es zweckmäßig, sie vorzuheizeni/ Während des Vorheizens werden Heizeinrichtungen, wie z.B. eine elektrische Heizeinrichtung oder ein Erenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff (entweder Heizöl oder Gas) in die öffnung 4 im Dom der Entr-asungseinrichtung eingesetzt, und eine andere Heizeinrichtung oder ein Brenner in die öffnung in dem Hilfs- oder Zusatzgefäß 15. Diese Brenner sind in Fig. 1 mit 23 bzw. 24 bezeichnet. V.enn die Anlage auf Betriebstemperatur gebracht worden ist, v/erden diese Brenner entfernt,und in die öffnungen werden Einrichtungen eingesetzt, um den Arbeitsablauf in den betreffenden Gefäßen zu beobachten. In Fig. 2 ist oberhalb der öffnung 4 eine Fernsehkamera 25 zum Abtasten bzw. Aufnehmen des Inneren der Vakuumkammer 2 angedeutet, und über der Öffnung 22 ist ein Beobachtungsglas 26 angebracht.

Beim Betrieb der Anlage wird ein Gefäß mit dem geschmolzenen Metall, das entgast und zu einer Formeinrichtung oder einem anderen Aufnahme ge faß .weitergeleitet v/erden soll, unter die Entgasungsanlage gebracht und so weit angehoben, daß das Endstück 9 lediglich ein geringes Ftück, beispielsweise 10 cm, in das geschmolzene Metall eintaucht. Ein Vakuum in der Größen-

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Ordnung von etwa 0,5 mm Quecksilbersäule wird in der Hauptentgas ungs kammer 2 aufrechterhalten und hebt das Metall aufgrund des äußeren atmosphärischen Druckes in dem Schenkel 7 bzw. Einlaßkanal 8 etwa 152 cm an. Diese I!etal3fräule endet in dem Einlaßkanal 8 unterhalb der Gaszufuhröffnungen 11a und unterhalb des Herdes, wie oben ausgeführt. Unter diesen Bedingungen werdendie in dem flüssigen Metall enthaltenen Gase aus einer beträchtlichen Tiefe freigegeben und mit dem Aufsteigen dieser Gase zu der Metalloberfläche hin dehnen sich die Gasbläschen aus und gewinnen an Geschwindigkeit. Wenn sie die Oberfläche des Ketallspiegels verlassen, treiben sie Tröpfchen oder Kügelchen des reschmolzenen Metalls mit beträchtlicher Geschwindigkeit oben aus dem Einlaßkanal in die Vakuumkammer 2. Diese Tröpfchen können in ihrer Größe praktisch von einer dampfförmigen Verteilung des !ietalls zu Kügelchen reichen, die vereinzelt einen Durchmesser von 2,5 cm haben. Sie werden mit unterschiedlichen Wurfhöhen und Wurfweiten nach oben in die Vakuumkammer geschleudert, im Durchschnitt jedoch bis etwa 120 oder lL>Ocm oberhalb des Herdes. Vorzugsweise erreichen sie nicht die Höhe der Absaugeöffnung 13. -Nachdem sie ihre maximale Höhe erreicht haben, fallen sie auf den Herd hinab, v;o sie gesammelt werden und durch die Auslaßöffnung C abfließen Durch die Neigung der Entgasungsvorrichtung gegenüber der senkrechten Stellung fällt das auf diese Weise von dem Einlaßkanal in die Vakuumkammer 2 geschleuderte Metall nicht in den Einlaßkanal 8 zurück, und seine Wurf linie verläuft abseits von den nachfolgenden Tröpfchen oder Kügelchen, die beständig aus dem oberen Ende des Tiinlaßkanals 8 hervorsprühen.

Um die Stärke und Geschwindigkeit zu steigern, mit der das Metall aus dem Einlaßkanal 8 in die Vakuumkammer 2 herausgeschleudert wird, wird Gas von der Zufuhrleitung 12 in den Plansch 10 eingeleitet, das dann nahe dem unteren Ende der Säule in das Metall eintritt. Bevorzurt uird für diesen Zweck Argongas verwendet, das inert ist und nicht leicht von dem

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geschmolzenen Metall absorbiert wird. Zu bestimmten Zwecken können jedoch Sauerstoff, Methan oder sogar ein flüssiger Kohlenwasserstoff anstatt von Argon oder zusammen mit Argon eingedüst werden.

Wenn z.B. 150 1 Gas pro Minute von der Eindüspumpe geliefert werden, d.h. durch die flanschartig ausgebildete Platte 10 in der oben beschriebenen V/eise eingedüst werden, ist das das Äquivalent zu etwa 6,58 g - Hol Argon pro Minute (0,01^5 pound-mols of Argon per minute). Ein 0,05# Kohlenstoffstahl könnte 500 ppm. Op in Form von CO bei einem Arbeitsdruck von 0,5 mm Quecksilbersäule in dem Entgasungsgefäß verlieren. Das ist äquivalent zu etwa 45,3 g-Mol CO je Minute (0,100 poundmols per minute of CO), wenn der Stahl bei einer Rate von etwa 5 to je Minute durch die Entgasungsvorrichtung hindurchströmt. Das in diesem Beispiel im Stahl enthaltene Gas gibt dabei zehnmal so viel Expansionsenergie wie das zugeführte Hebegas · ab.

Es ist bekannt, daß feinverteilte Stahlpartikelchen für etwa 0,25 bis 7,0 Sekunden bei dem Arbeitsdruck in der Vakuumkammer 2 verbleiben müssen, um ein praktisch brauchbares Gleichgewicht von Sauerstoffgehalt bei einem gegebenen Kohlenstoffgehalt und einem gegebenen Arbeitsdruck zu erreichen. Die genaue Verweilzeit hängt von der zu entgasenden Stahlart ab. In der beschriebenen Vorrichtung verläuft die Bahn der Tröpfchen nach oben in die Ent gas un'js kammer 2 und abwärts zu dem Herd 5 oder der tiefer r;eler;enen Seitenwandung und schließlich in das Aufnahmegefäß 15. Die durchschnittliche Höhe und Plugbahn der Tröpfchen, die erforderlich ist, um die reel»nete Verweilzeit au erreichen, bestimmt sich teils durch die Heizung und Länge der Entgasungskammer und die Kerdfläche als auch durch die Querschnittsfläche der Kilfs- oder Zusatzkammer 15. Deshalb kann auch das Metall sogar dann dem Vakuum genügend ausgesetzt werden, wenn die Verweil ze it des iletalls auf dem Herd kurz ist im Vergleich zu den Verfahren, wo man mit einem Metallbad in den Entgasungs_f(~efäßen arbeitet.

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Das durch die Einlaßöffnung 10 unterhalb der"barometrischen Höhe der Metallsäule in diese eingedüste Hebegas kann unter Umständen nur dann erforderlich sein, wenn das Metall beruhigt oder halbberuhigt ist oder in ähnlichen Fällen, wo das in dem Stahl enthaltene Gas keine ausreichende Energie besitzt, um das Metall Über die restliche Entfernung in die Entgasungsvorrichtung anzuheben. In gewissen Fällen kann das Anhebegas lediglich dazu erforderlich sein, um die Zerstäubung und den Fluß von Metallkugeln oder Partikeln in die Entgasungsvorrichtung anfangs in Gang zu bringen. Durch die Ausdehnung des Hebegases und der in dem Stahl vorhandenen Gase mit Ansteigen des Metalles in dem Einlaßkanal 8 kann der Metallstrom in die Kammer 2 eine Beschleunigung erfahren. Um diese Beschleunigung zu überwachen, ist eine zweite Gaseinlaßöffnung 11a an einer Stelle oberhalb der barometrischen Höhe und vorzugsweise unterhalb der Verbindungsstelle des· Einlaßkanals 8 mit dem Herd 5 vorgesehen, und zwar zum Eindüsen eines Gases in die aufsteigende Säule von Gas- und Stahlteilchen, um den Durchstrom dieser Teilchen zu bremsen. Das eingedüste Gas, das Argon oder dergleichen sein kann, wirkt dahin, daß in dem Einlaßkanal 8 ein Druck erzeugt wird, gegen den die sich durch den Einlaßkanal 8 aufwärts bäewegenden und sich ausdehnenden Gase arbeiten müssen, wodurch die Ausdehnung und somit die Beschleunigung der Hebegase und der in dem Metall bereits vorhandenen Gase gebremst und der Metallstrom überwacht wird. Somit kann durch selektive Regulierung der Zufuhr der Anhebe-und Bremsgase der Iletallfluß oder Durchsatagesteuert werden, üblicherweise ist das Volumen der Bremsgase nicht ausreichend, um die barometrische Metallsäule vollständig niederzuhalten, obgleich die Gesamthöhe der Säule dadurch variierbar ist. Das Bremsgas kann allein oder zusammen mit einem von außen zugeführten Hebeg-as verwendet vrerden, obgleich üblicherweise seine Verwendung nicht erforderlich ist, ausgenommen wenn mit einem Hebegas gearbeitet wird. Andere Einrichtungen zum Regulieren des Metalldurchflusses sind möglich, wie z.B. die Steuerung des Vakuums in der Kammer 2 durch das Strahlpumpensystem, doch ist das beschriebene Verfahren

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wegen seiner besonderen Einfachheit und Wirtschaftlichkeit zu bevorzugen. Die Überwachung und Steuerung des Metalldurchsatzes durch die Entgasungsvorrichtung ist wichtig, sowohl um ein möglichst gleichbleibendes Niveau in der Kilfs- oder Zusatzkammer 15 aufrechtzuerhalten als auch eine Oberfüllung zu * vermeiden, und weiterhin auch deshalb, weil in vielen Fällen der Durchsatz auf die Kapazität einer kontinuierlich arbeitenden Stranggußanlage abgestimmt werden muß.

Fig. 5 der Zeichnung zeigt eine typische Leistungskurve einer vierstufigen Dampfstrahlpumpe, die für die Verwendung an einer Vorrichtung nach der Erfindung geeignet ist. Die Wirkung des Bremsgases auf das Vakuum der Kammer 2 ist an der Kurve der ersten Stufe der Dampfstrahlpumpe aufgezeigt. Sowohl die Abszisse als auch die Ordinate haben eine logarithmische Skaleneinteilung. Punkt A auf der Kurve zeigt einen typischen Betriebszustand, wobei der Arbeitsdruck in der Kammer 2 bei 0,75 mm Quecksilbersäule absolut liegt, während Gas aus dem Stahl und zuzüglich Hebegas in einer Gesamtmenge von 9O₅7 kg/Stunde oder £.00 lbs/hr (entsprechend einer Trocken-Luftteraperatur von £i°€) abgesaugt werden. Wenn ein Bremsgas in deh aufwärts gerichteten Einlaßkanal 8 mit einer Menge von 45,4 kg/Stunde oder 100 lbs/hr (entsprechend einer Troeken-Luflttemperatur von 21°C) eingeführt wird, steigt der Druck oberhalb des Metalls in dem begrenzten Raum des aufwärts führenden Kanals 8 beträchtlich an, doch erhöht sich der Saugkammerdruck wegen des großen Volumens der Saugkaramer 2 nur geringfügig. Der Saugdruck kann außerordentlich schnell auf etwa 0,8 mm Quec-ksilbersäule ansteigen, wie an der Stelle B gezeigt, doch wird sich der.Saugkammerdruck und die Menge an abgeführtem Gas an einem etwas niedriger liegenden Punkt an der Kurve stabilisieren, da weniger Gas aus dem Metall abgezogen wird_s da ja der Metallfluß durch die Zufuhr des Bremsgases verzögert wird. Bei Verwendung des Bremsgases ist es möglich, den Metallfluß zu überwachen und zu steuern, während zugleich ein im wesentlichen gleichbleibender Kammerdruck aufrechterhalten wird, wodurch das ganze Metall eine sehr gleichförmige Entgasung erfährt.

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In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung gelangt das aus der öffnung 6 ausfließende geschmolzene Metall in das Hilfe- oder Zusatzgefäß 15. Zu Beginn des EntgasungsVorganges wird die Auslaßöffnung 16 geschlossen. Dafür kommen verschiedene Möglichkeiten infrage, z.B. die in der Zeichnung gezeigte Anordnung, bei der die Stopfenstange 18 gegen die Innenseite der Auslaßöffnung 16 abgesenkt wird, während eine Aluminiumplatte die Außenseite der Auslaßöffnung abdichtend überdeckt. Die Stopfenstange kann zwar kein Vakuum aufrechterhalten, ist jedoch in der Lage, das heiße Metall am Auslaufen durch die Auslaßöffnung hindurch gegen die Aluminiumplatte zu hindern. Dadurch, daß die Auslaßöffnung 16 gegen das Eindringen von Luft und das Ausfließen von Metall abgedichtet ist, wirkt das in der Entgasungskammer 2 erzeugte Vakuum auch in das Zusatzgefäß, In dem sich das Metall nach seinem Austritt aus der Kammer 2 sammelt. Wenn die Tiefe des Metallbades in der Zusatzkammer die barometrische Höhe oder etwa 152 cm erreicht, kann die Stopfenstange von ihrem Sitz angehoben werden, woraufhin das geschmolzene Metall mit der Aluminlumplatte in berührung kommt, diese durchschmilzt und in die Form fließt. Die Große der Auslaßöffnung l6 sollte so eingestellt und reguliert werden, daß das liiveau in der Zusatzkammer nach dem Anguß nahezu konstant gehalten wird. Solanne das Metall in der Zusatzkammer oberhalb einer Höhe von IL2 cn,vom Auslaßende gemessen, gehalten wird^ fließt es durch die Auslaßöffnung aus, hindert jedoch die umgebende Atmosphäre daran, durch die öffnung 16 in das Metallbad aufzusteigen, v/enn die Tiefe des Metallbades in der Zusatzkammer nicht ausreichend v.'äre, um eine barometrische Säule von flüssigem üetall oberhalb der Eodenauslaßöffnung 16 zu halten, würde selbstverständlich Luft durch das geschmolzene lietall nach oben gesaugt werden.

Mit dem Ablassen von Metall aus der Zusatzkammer wird begonnen, wenn die Hohe des Ketallbades die barometrische Eöhe übersteigt. Vorzugsweise wird damit begonnen, v:enn der Metallspiegel in der Susatzkammer lediglich eine Anzahl von Zentimetern, beispielsweise 10 oder mehr Zentimetern oberhalb der barometrischen Höhe angelangt ist. Somit er^^{iht sich die} wirksame

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BAD OPiIGlNAL

Geschwindigkeitshöhe bzw. der Staudruck des durch die öffnung 16 austretenden Metalls lediglich aus der Differenz zu der barometrischen Druckhöhe, d.h. also aus der Differenz gegenüber einer Höhe von 152 cm, weshalb das Metall mit einer geringen Geschwindigkeit durch die öffnung austritt und in die unterhalb der öffnung befindliche Gießform gelangt. Diese geringe Geschwindigkeit ist erwünscht, da die Erfahrung gezeigt hat, daß als eine Art generelle Regel die Qualität des Gusses desto besser ausfällt, je geringer die Geschwindigkeit ist,und umgekehrt desto schlechter, je höher die auftretende Geschwindigkeit ist. Das zuvor beschriebene Verfahren zur Durchflußüberwachung und Steuerung und die dazu geeignete Vorrichtung ermöglichen es, den wirksamen Metallspiegel in der Zusatzkammer auf dem gewünschten Niveau verhältnismäßig dicht über der barometrischen Höhe zu halten, um so einen ziemlich gleichmäßigen Durchfluß von geringer Geschwindigkeit durch die öffnung 16 zu erzielen.

Für die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung ist es deshalb wesentlich,· daß die Metallsäule in dem Einlaßkanal niedriger gehalten v.'ird, als dieser lang ist, jedoch höher,, als 152 cm, und es ist außerdem wichtig, dafür zu sorgen, daß der kontinuierliche Strom von geschmolzenem Metall aufrechterhalten wird, ohne daß Luft eindringen kann, was dadurch erreicht v.-ird, daß man die Tiefe des Metallbades oberhalb der Ablaßöffnung bei mindestens etwa 152 cm hält.

In der üblichen Entgasungstechnik wird das geschmolzene Metall durch das in der Vakuumkammer herrschende Vakuum in dem Einlaßkanal bis zu einem Niveau angehoben. \:o sich ein Metallbad auf den Herd eines Entgasungsgefäßes über dem oberen Ende des Einlaßkanals befindet, wohingegen die neigung des Herdes bei der erfindungsgeir.äfien Vorrichtung derart ist, daß sich das Metall nicht in einem Bad über dem Herd bis zu einem Niveau sammelt, wo es die aus dem Einlaßkanal des r.ntgasungsgefäßes aufsteigenden Tröpfchen am weiteren Aufsteigen hindern kann.

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So wie sich der Metallspiegel in der Gießpfanne mit der Entnahme des Metalls absenkt, wird eine gegenseitige Verlagerung zwischen der Gießpfanne und dem Endteil des Einlaßkanals der Entgasungsvorrichtung bewirkt, um das Endstück Jederzeit etwa in derselben Höhe in das Metall eingetaucht zu halten. Das kann durch Anheben der Gießpfanne mit einem Kranhaken entsprechend dem Absinken des Metallspiegels . der Pfanne erfolgen oder durch Abstützung der Gießpfanne für eine senkrechte Bewegung in irgendeiner anderen Weise. Um die Änderung des Metallspiegels in der Gießpfanne festzustellen, kann man sich verschiedener Mittel bedienen, wie z.B. der visuellen Beobachtung oder einer Meßeinrichtung für die Gewichtsabnahme.

Das Wärmegleichgewicht in der Schmelze wird durch Strahlung und Wärmeübergangsverluste und verschiedene exotherme und endotherme Reaktionen, die in der Gießpfanne, in der Entgasungseinrichtung und in der Hilfskammer stattfinden, beeinflußt. In einigen Schmelzgängen kann ein Nutzwärmeverlust eintreten, weshalb es erwünscht ist, Einrichtungen zum Zuführen von Wärme zu dem Metall vorzusehen, um dieses auf einer für den Guß geeigneten Temperatur zu halten. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dies durch induktive Aufheizung des MdHlIs in der Zusatzkammer 21 erreicht. Durch die Verwendung eines aus nichtrostendem Stahl bestehenden wassergekühlten Rohres mit'seiner aus feuerfestem Material bestehenden Umhüllung wird, wie oben beschrieben, nur wenig der eingeführten Energie in der Stopfenstange absorbiert. Die Induktionsspule kann auch dazu dienen, das Metall in dem Zusatzgefäß in Bewegung zu halten. Das ist besonders erwünscht, wenn Legierungsmaterialien oder Zusätze kontinuierlich in das entgaste Metall eingeführt werden. In Fig. 1 und 2 ist an der Stelle 27 eine öffnung in der Entgasungskammer 2 gezeigt, durch die Legierungsmaterialien bis auf den Herd eingeführt v/erden Können. Solche Materialien würden dann mit gleichförmiger Rate von einer vakuumdichten Zuführeinrichtung üblicher

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Art eingeführt werden.

Wenn gewünscht, so kann eine Induktionsspule 28 rings um das untere Ende des Einlaßkanals 8 der Entgasungsvorrichtung oberhalb des Endstückes 9 angeordnet sein. Diese Induktionsspule 28 ist wassergekühlt und kann als eine elektromagnetische Spalt-Phasen-Induktlonspumpe arbeiten, die in Verbindung mit dem Argon oder - wenn möglich - anstelle des Argons verwendet wird.

In Fig. 3 ist statt eines Zusatzgefäßes für die Aufnahme des entgasten Metalls aus der Öffnung 6 ein rohrförmiger Schenkel mit einem inneren Kanal von ausreichender Länge gezeigt, um darin eine Metallsäule durch den barometrischen Druck zu halten. Dieses Rohr besitzt eine Ablaßöffnung 31 an seinem unteren Ende, die dazu dient, den Ausfluß des Metalls entsprechend der Zuflußrate zu regulieren, wobei durch die oberhalb der Auslaßöffnung durch den barometrischen Druck gehaltene Metallsäule das Eindringen von Luft in die Entgasungskammer verhindert »Ird. In dieser Fig. bezeichnet 30 den Auslaßschenkel,und 31 ist die Auslaßöffnung an dessen Ende. Der Auslaßschenkel 30 bzw. der el a ⁷In vorgesehene Kanal hat eine Länge, die etwa der Länge des Einlaßkanals 8 vergleichbar und mindestens lang genug ist, um eine Metallsäule von etwas mehr als 152 cm Höhe unterhalb der Auslaßöffnung 6 zu halten. Dieser Schenkel bzw. der Kanal wird natürlich üblicherweise nicht länger als erforderlich sein, da andererseits auch Vorsorge dafür getroffen werden muß, daß genügend Raum für die Stranggußform oder eine andere Form oder ein Gefäß, in das der Auslaßkanal das entgaste Metall abgibt, vorhanden ist.

In Fig. 4 ist mehr oder weniger schematisch eine etwas andere Ausführungsform des Zusatzgefäßes gezeigt. Dieses Zusatzgefäß 35 hat eine wassergekühlte Iletallabdeckung 36. Es Ist mit feuerfesten Materialien ausgekleidet. Zwischen den Enden des Gefäßes ist eine Trennwand!* oder ein Wehr 37 vorgesehen, die bzw. das einen Behälter 38 abtrennt, In den das geschmolzene Metall aus der Entgasungsvorrichtung zuerst abgelassen.wird.

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Eine luftgekühlte Induktionsspule 39 umgibt diesen Behälter, und das Metall fließt von dem Behälter in eine zweite Kammer 3¹J hinüber, die eine oder mehrere Ablaßöffriungen im Boden haben kann, wie hei ¹Il gezeigt. Der Ausfluß des Metalls durch die öffnungen kann durch Stopfenstangen 42 kontrolliert werden, und zwar jeweils eine für jede öffnung. Die Abdichtung kann genauso sein,wie oben im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschrieben, oder auch andere vorübergehende Verschlüsse können für diese öffnungen vorgesehen sein. Die Kammer 40 hat eine solche Tiefe, daß sie geschmolzenes Metall In einer Höhe von mehr als 152 cm enthält. In dieser Fig. gibt jede öffnung geschmolzenes Metall in Formen A ab, wie sie für Mehrfach-Strangguß verwendet werden. Statt das Legierungsmaterial auf den Herd der Entgasungskammer 2, wie vorstehend beschrieben, einzuführen, kann es auch in das Zusatzgefäß in einer der hier zur Anwendung kommenden verschiedenen Ausführungsformen eingebracht werden. Das ist in Fi*r. k gezeigt, wo ^3 eine öffnung für die Zugabe von Legleruncsnaterial in das in dem Behälter 38 enthaltene Hetall zeigt. Hier dient die Induktionsspule wiederum zum Bewegen des Iletalls, um das Legierungsmaterial in dem Metall fein zu verteilen, ebenso wie für die Wärmezufuhr, um während des Entgasens eintretende VJär me Verluste ~anz oder teilweise zu ersetzen.

In Fig. 1 ist eine Düse in dem Boden des Zusatzp.efäßes gezeigt, durch die Argongas zum Bewepen des Ketalls eingeführt werden kann, um so eine einheitlichere Verteilung der Legierungsbestandteile in dem Metall sicherzustellen. Diese Düse ist bei *15 gezeigt, wobei eine ähnliche Anordnung auch in Fir:· *J getroffen werden kann, die dort allerdinrs nicht gezeigt ist.

Jede der in einer der Fip. der Zeichnung ^ Ausführungsfcrraen oder Anordnungen kann in dem Maß , wie es erwünscht oder angebracht ist, austauschweise mit den in anderen Fig. gezeigten Ab\*andlungen verwendet v;erden.

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Da lediglich das untere Ende des Teiles 9 an dem Einlaßrohr unter- c-.ic.· Oberfläche des geschmolzenen Metalls in der Zufuhr-Gießpfanne eingetaucht wird, kann die Hauptlunge des Einlaßschenkels bzw. -kanals von einem Metallmantel umgeben sein, was wichtig ist_A für die Aufrechterhaltung einer barometrischen Säule von geschmolzenem Metall in dem Einlaßkanal, da die feuerfeste Auskleidung des Kanals selbst porös ist. Bisher vmrden keine Vorkehrungen getroffen, um eine barometrische Säule in einem solchen Schenkel aufrechtzuerhalten, sondern der Schenkel bzw. der Kanal wurde tief bis zu dem Boden der Gießpfanne eingetaucht. Geschmolzenes Metall kann aus der Gießpfanne bis dicht an den Boden entfernt werden durch Anheben der Pfanne in der beschriebenen V/eise, während die Höhe des Metallspiegels in dem Schenkel bzw. dem Einlaßkanal gleich gehalten wird.

I-Iit der vorliegenden Erfindung ist es also möglich, in der Zusatzkammer solche speziellen feuerfesten Auskleidungsmaterialien zu verwenden, wie z.B. eine gestampfte feuerfeste Auskleidung aus Kalziumoxyd. Kalziumoxyd reagiert mit dem in dem Stahl enthaltenen Schwefel, und wenn der Sauerstoff- und der Schwefelgehalt roring sind, kann Stickstoff entfernt werden. V/erren des geringen J'aßes an Dissoziierung des Kalziumoxyds (2 Ca 0 -■-2 Ca + O_n) in Stählen mit niedrigem Sauerstoffgehalt und der damit verbundenen geringen Freigabe von Gas in die Schmelze, können wirkungsvollere Entgasungsbedingungen in dem Lntgasungsgefäß aufrechterhalten werden mit dem Ergebnis, daß mehr Stickstoff entfernt v/erden kann als bei Verwendung mehr üblicher feuerfester Auskleidungsmaterialien. Zugleich ist der Verbrauch des Kalziunoxyds durch die reaktion mit Schwefel so gering, daß dadurch seine Lebensdauer nicht ernsthaft gegenüber der von anderen feuerfesten Auskleidungsmaterialien beeinträchtigt wird. Ue-on der Verwendung des Kalziumoxyds an der Innenseite dieses Gefäßes kann es jederzeit auf einer solchen Temperatur gehalten ·.-erden, daß die Auskleidung keine atmosphärischen Verunreinigungen absorbiert und deshalb auch nicht quillt und sich zersetzt. v:ie das bei Kalziunoxyd der Fall ist, das bei der Verwendur.r als feuerfeste Auskleidung vielfältigen

Einflüssen ausgesetzt if:t. _A. - οι -

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BAD OHiGINAL

Das Zusatzgefäß gestattet die Zugabe von Legierungselementen in das Metall, während dieses noch unter Vakuum ist, jedoch in einer Umgebung, wo die meisten der in dem Stahl vorhandenen Gase entfernt worden sind, so daß diese Legierungselemente während des direkten Durchganges des Metalls von einer Gießpfanne zu einer Form, einer Strang,gußanlage oder einer anderen Aufnahmeeinrichtung ohne bemerkenswerte Oxydation der Legierung zugegeben und zugemischt werden.

Die hierin enthaltenen Zahlendaten beziehen sich auf die Behandlung von Stahl als Metall. Für den Fachmann ist es jedoch ersichtlich, daß andere Metalle, wie z.B. Kupfer und Aluminium, etwas andere Ausführungsformen der Entgasungsvorrichtung als die dargestellten erfordern. Dichtere Metalle haben z.B. eine barometrische Höhe, die proportional geringer als die von Stahl ist, und weniger dichte Metalle haben eine proportional größere barometrische Höhe unter denselben Vakuumbedingungen.

Obgleich verschiedene Ausführungsbeispiele gezeigt worden sind, ist klar, daß diese Abwandlungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche

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Claims (13)

Patentansprüche

1) Verfahren sum Entgasen von geschmolzenem Metall, insbesondere Stahl, in einer Entgasungsvorrichtung mit einer Vakuumkammer und einem Einlaßkanal, dadurch gekennzeichnet₃ daß der Einlaßkanal mit seinem unteren Ende in ein Metallschmelzbad eingetaucht wird, dassin der Kammer ein Unterdruck gegenüber der Atmosphäre erzeugt wird und daß das geschmolzene Metall unter der Wirkung des barometrischen Druckes in den Kanal bis zu einer Höhe unterhalb des

oberen Endes des Kanals und

oberhalb des Schmelzbadspiegels hinein

gezogen wird und daß dabei das geschmolzene Metall durch sich ausdehnende Gase in Teilchenform nach oben in die Kammer geschleudert und dort beim Herabfallen gesammelt und wieder abgezogen wird, um das obere Ende des Kanals frei von Anhäufungen geschmolzenen Metalls zu halten.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das geschmolzene Metall ebenfalls bei Unterdruck aus dem Entgasungsgefäß in ein Aufnahmegefäß gebracht wird, aus dem es durch eine Auslaßöffnung im Boden abgelassen wird, während der Metallspiegel oberhalb der Auslaßöffnung stets auf einer solchen Höhe gehalten wird, daß das Eindringen von Luft in das Aufnahmegefäß ausgeschlossen ist.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus dem Aufnahmegefäß nur dann abgelassen wird, wenn der Metallspiegel in ihm oberhalb des durch die barometrische Druckhöhe bestimmten liiveaus liegt, und daß die Menge des beim Entgasen durchgesetzten Metalls so gesteuert wird, daß der Metallspiegel im wesentlichen konstant gehalten wird.

4) Verfahren nach Anspruch 3₉ dadurch gekennzeichent, daß die Steuerung durch kontrollierte Zufuhr eines Gases in den Einlaßkanal der Entgasungsvorrichtung unterhalb des Metallspiegels zur Steigerung der Durchflußrate und durch Zufuhr von Gas in den Einlaßkanal oberhalb des Metallspiep-els zum Abbremsen des Durchflusses bewirkt wird.

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5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit festgestampftem Kalziumoxyd ausgekleidete Afnahmegefäß in seinem Inneren stets auf einer ausreichenden Temperatur gehalten wird, um eine Aufnahme von Wasser oder Feuchtigkeit durch die Auskleidung zu verhindern.

6) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Metall in dem Aufnahmegefäß Wilrme zugeführt wird.

7) Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis C, gekennzeichnet durch eine mit ihrer Längsachse gegenüber einer vertikalen Ebene geneigt angeordnete langgestreckte Kammer (2) π .it einem Herd (5) an ihrem unteren Ende, der von einer höher gelegenen Seite zu einer Auslaßöffnung (6) an der niedrigeren Seite abfüllt, und weiter gekennzeichnet durch einen an der höheren Seite des Herdes (5) in die Kammer (2) mündenden rohrförmigen Linlaßkanal (8) für das schmelzflüssige Iietall sowie durch einen Anschluß an eine Vakuumpumpe in der liilhc des oberen Endes der Entgasungskammer (2), die gegenüber den Querschnitt des Kanals (8) einen mehrfach r;rüßeren Innenquerschnitt hat.

G) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch r-ekcnnzeichnet, daß der rohrförmige Einlaßkanal (8) eine L'ln-re i.at, die <~_rüßcr ist als die Druckhi'he, bis su der das Metall in dem Kanal (8) unter der Wirkung des Atmosphärendruclces ansteigt, wenn der Kanal (8) unter Aufrechterhr-ltunf der Vakuumbedin-un^en in der Kammer (2) in das geschmolzene Metall eingetaucht ist.

9) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförir.ige Einlaßkanal (8) länger als l'i2 cn ist.

10) Vorrichtung nach einen der Ans:rüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Hinlaßkanal (8) eine aus feuerfesten Materialien bestehende Auskleidung nit einem Metallmantel besitzt und ferner ein austauschbares feuerfestes Endstück (9) mit feuerfesten Materialien sowohl an seiner Innen- als auch

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an seiner Außenseite zum Eintauchen in das geschmolzene Metall auf viel st.

11) Vorrichtung nach Anspruch 7 oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Aufnahmeeinrichtung (15j30,35) für das geschmolzene Metall, in die die an der niedrigeren Seite des Herdes (5) angeordnete Auslaßöffnung (6) mündet, und die einen verengten Bodenauslaß (l6,31"»*H) aufweist und eine solche Tiefe hat, daß in ihr durch barometrischen Druck eine Säule geschmolzenen Metalls aufrechterhalten v.^rird. die eine Abdichtung gegen das Eindringen von Luft bei geöffnetem Auslaß (16,31,^1) und bei in der Entgasungskammer (2) aufrechterhaltenem Vakuum bildet.

12) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförnige Einlaßkanal (8) mit einer Luftundurchlässigen feuerfesten Auskleidung versehen ist.

13) Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Festlegen und Steuern der in die Kammer (2) gelangenden Iletallmenne.

1*0 Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gkennzelehnet durch eine Einrichtung zum selektiven einführen eines Eel erases in das in den Einlasskanal (8) befindliche Ijetall in einer HChe unterhalb der tc.rcr.etr:¹ .sehen Höhe der Metallsäule.

H) Vorrichtung nach einem euer r.eLrcren der Ansprüche 7 bis Ik_t gekennzeichnet durch eine .".inrichtunr zum selektiven Einführen einer. Gases in den Linla.i kanal oberhalb der barometrischen Höhe der Ilet2llsc^:.ule.

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