DE1533902A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von Metallschmelzen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von MetallschmelzenInfo
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- DE1533902A1 DE1533902A1 DE19671533902 DE1533902A DE1533902A1 DE 1533902 A1 DE1533902 A1 DE 1533902A1 DE 19671533902 DE19671533902 DE 19671533902 DE 1533902 A DE1533902 A DE 1533902A DE 1533902 A1 DE1533902 A1 DE 1533902A1
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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Description
Beschreibung zum Patentgesuch
der Dravo Corporation, Dravo Building, Fifth & Liberty Aves.,
Pittsburgh, Pa./USA
betreffend:
"Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von Metallschmelzen"
"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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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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bad u
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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- 7 - - O;";at:-]AL INSPECTED .
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 Entgasungsf(~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 wirds 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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- 15 -
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.
BAD CR)GiMAL - 17 -
009808/0537
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
- 18 -
ORiUiNAL ii^-z
009808/0537
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.
- 20 -
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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 istA 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 + On) 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 -
009808/0537
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)
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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BAD QiTiGi^AL.
- 23 - 1533302
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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BAD ORIGINAL
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 Ikt
gekennzeichnet durch eine .".inrichtunr zum selektiven Einführen einer.
Gases in den Linla.i kanal oberhalb der barometrischen Höhe der
Ilet2llsc:.ule.
BAD 009808/0537
Leerseite
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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