DE1939140A1

DE1939140A1 - Vorrichtung zum Zugeben von Stoffen zu einem Gefaess mit geschmolzenem Metall

Info

Publication number: DE1939140A1
Application number: DE19691939140
Authority: DE
Inventors: Soykan Ferhun Hasan
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1968-08-14
Filing date: 1969-08-01
Publication date: 1970-02-19
Also published as: GB1264904A; SE352658B; CA925697A; FR2015634A1

Description

PATENTANWÄLTE 1 Q ? Q 1 A fl

dr. w. Schalk · dipl.-ing. p. Wirth · dipl.-ing. g. Dannenberc

DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD DR.D_eGUDEL.

6 FRANKFURT AM MAIN

CSR. ESCHENHEIMER STR. 39

31. Juli 1969

AL-531 Gu/RK

ALLEGHENY LUDLUM STEEL CORPORATION 2000 Oliver Building Pittsburgh, Pa. /USA

Vorrichtung zum Zugeben von Stoffen zu einem Gefäß mit geschmolzenem Metall "

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zugeben von Stoffen zu einem Gefäß mit geschmolzenem Metall. Das Gefäß ist beispielsweise ein Schmelzofen, eine Gießpfanne oder ein Brennofen.

Beim Behandeln und Veredeln von geschmolzenem Metall in Vakuumvorrichtungen muß dem Metall häufig ein Zusatz zugegeben werden· Diese Zusätze bilden mit dem geschmolzenen Metall beispielsweise eine Legierung, wodurch das ohemische Verhalten des Schmelzbades verbessert wird» Es können auch chemische Reagenzien hinzugefügt werden, die daa Reinigen oder die Ausbildung besonderer erwünschter Komponenten erleichtern. Hierbei findet häufig eine exotherme Reaktion statt, die auch verhältnismäßig heftig ablaufen kann<> Dabei kan Gas in beträchtlicher Menge abgegeben werden. Die Flüssigkeit kann auch spritzen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art derart auszugestalten, daß einem geschmolzenen Metall auch unter Vakuum Zusätze zugegeben werden können, wobei ein übermäßiges Spritzen des* geschmolzenen Metalls und eine nicht kontrollierte Turbulenz an der Oberfläche vernieden wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Behälter vorgesehen ist, der wenigstens eine verschließbare öffnung aufweist und der über die öffnung des Gefäßes gehoben werden kann» Für die Öffnung des Behälters ist ein Verschluß vorgesehen, der die im Behälter enthaltenen Stoffe so lange im Behälter zurückhält, bis die öffnung in das geschmolzene Metall eingetaucht ist. Anschließend kann der Verschluß wieder entfernt werden_e

Dieser Verschluß besteht vorzugsweise aus einem dünnen Blech bzw. einer Folie aus Metall oder anderem Material, wobei dieses Material in geeigneter Weise an der Öffnung befestigt istο Das Material schmilzt oder verdampft mittels der Hitze des geschmolzenen Metalls, sobald die Öffnung in das Metallbad eingetaucht wird. Hierdurch gerät der Zusatzstoff, der vorher in den Behälter eingegeben wurde, mit dem geschmolzenen Metall in Berührung und löst sich in ihm, oder es findet eine chemische Reaktion mit dem Metall statt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: „

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Behälters und

Fig. 2 eine ebenfalls geschnittene Seitenansicht, durch die schematisch die Verwendung des in Fig. 1 dargestellten Behälters zusammen mit einem Gefäß für das geschmolzene Metall erläutert wird.

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Die Vorrichtung, mittels derer der oder die Zusatzstoffe A dem Beu| aus geschmolzenem Metall M zugegeben werden sollen, enthalt.einen Behälter 10, der mittels einer Halterung 20 gehalten wirdt Der Behälter 1.0 kann mittels einer Hebevorrichtung 30 gehoben und gesenkt werden·

Der Behälter 10, der vorzugswiese aus vorgeformter Keramik oder aus gießbarem, feuerfestem oder sonst hitzebeständigem Material gefertigt ist, ist so ausgelegt, daß er genügend Zusatzstoffe A aufnehmen kann. Dieser Behälter kann auf eine ^beliebiger geeignete Weise ausgebildet sein. Eine im wesentlichen glockenförmige Gestalt wird jedoch bevorzugte

Der Behälter weist ein offenes unteres Ende auf, mit dem ein Boden 12 auf geeignete W_eiee verbunden ist. Bei der dargestellt·» ^usfülirungsform besteht der Boden 12 aus einer Metallfolie _t die durch Drahtbänder ait dein Behälter verbunden ist· Dieser Behälter besitzt vorzugsweise abdichtbare Öffnungen 14, durch die das Gas entweichen kann, welches während der Bertihrun^ dee Zueateetoffes «it dem lie tall entwickelt werden kann. Sollen Legierungszusätze zugegeben werden, so sind diese öffnungeövorzügsweiae verschlossen oder es wird ein Behälter ohne öffnungen verwendet, fälle chemische Reagenzien zugefügt werdini« wokei Gas entwiclcelt wird, so weist der Behälter 10 vorzugsweise dieee Öffnungen 14

&*t Aue Fig. t ist ersichtlich, daß der Bebälter von einer Halterung ' 20 getragen vfird, die Im beliebiger Weise derart aueg«bildet ^ ist, daß fie diesen Zweck erfüllen kann. Bei dem gewählten AuefÜhruÄgebeispiel ist 4er Behälter 10 mit der Halterung über Stifte 16 verbunden« Ss können jedoch auch andere Verbindungen verwendet werden« Die Halterung 20 schlieft ein oder ist verbunden mit einer geeigneten Hebevorrichtung 50, sö"däi" d&r Behälter 10 in vertikaler Richtung bewegt Werden !canh'Pfiiese 3ev,-egung kann über einen Zahnstangenantrieb oder eine motorbetrietene Winde erfolgen* Zum "Beladen des' Behälters

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BAD ORIGINAL

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können verschiedene Verfahren verwendet werden· Bei einem dieser Verfahren werden die Zusatzstoffe auf dem Metallblech, angeordnet, das aus Aluminium, Eisen oder anderen Stoffen bestehen kann. Anschließend wird der Behälter über das auf der Metallfolie angeordnete Material gestülpt. Das Metallblech wird anschließend mit dem Behälter beispielsweise über Drahtbänder verbunden. Die Vorrichtung ist dann betriebsbereit, so daß mit ihr die Zusatzstoffe einem Gefäß mit geschmolzenem Metall zugegeben werden können· Wahlweise kann der Behälter auch drehbar gehalten werden, so daß er gekippt oder nach oben gedreht werden kann, wodurch er leichter beladen werden kann. Anschließend kann dann der Verschluß festgemacht werden, worauf der Behälter in die Lage gebracht wird, in der er in das Metallbad eingetaucht werden kann·

Aus Fig. 2 ist ein Schmelzofen 40 ersichtlich, der mittels der Induktionsspulen 42 erhitzt werden kann'. Dieser Schmelzofen und das geschmolzene Metall M, das sich in ihm befindet, sind während des Schmelzprozesses in einer nicht dargestellten Vakuumkammer angeordnet. Anschließend wird der Behälter 10 mit seiner Last aus Zusatzstoff A über den Schmelzofen gebracht und anschließend abgesenkt, so daß die überd/eckte. untere Öffnung des Behälters in das geschmolzene Metall eintaucht· Sobald der Verschluß des Behälters geschmolzen ist, gerät der Zusatzstoff in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall, so daß die erwünschte chemische Reaktion oder die Durchmischung stattfinden kann.

Es wurde gefunden, daß zwischen der Querschnittsfläche des offenen Endes des Behälters und der Querschnittsfläche des ^; inneren Teils des Gefäßes ein besonders günstiges Verhältnis besteht. Gelegentlich bildet sich auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls eine Kruste aus, durch die das Behandeln des Metalls erschwert wird· TJm zu vermeiden, daß sich zwischen der Außenseite des Behälters und der Innenwand des Gefäßes eine zu große Brücke dieser Kruste ansammelt, sollte die Quer-

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schnittsfläche des Inneren des iefäßes und der Außendurohmeeser des Behälters in einem Verhältnis von etwa 2,5 bis 3 liegen. Sind beide Teiler - Behälter und Gefäß - kreisförmig ausgebildet, so liegen optimale Bedingungen vor, wenn der Außendurchmesser des Behälters etwa halb so groß ist wie der Innendurchmesser des Gefäßes.

Von den vorstehend beschriebenen Bedingungen kann auf verschiedene Weise abgewichen werden, ohne daß der Gegenstand der Erfindung verlassen wird. So kann die Vorrichtung nach der Erfindung unter verschiedenen Bedingungen verwendet werden, woduroh unterschiedliche Ergebnisse erzielt werden. Beispielsweise ist die Vorrichtung besonders nützlich, wenn su einem Vakuum-Sohmelzofen in einem spaten Abschnitt des Verfahrens lusätze zugegeben werden müssen. Derartige Zusätze können aus Legierungselementen oder chemischen Reagenzien bestehen, die als Katalysator wirken. Der Behälter kann aus beliebigen, ge- ■ eigneten Material, wie Keramik, bestehen, in dem Aluminiumoxyd oder Magnesit gegossen werden kann. Die Legierungszusätze können auch einen hohen Dampfdruck von beispielsweise 25 mm Hg und höher aufweisen. Sie können Titan, Magnesium und Mangan enthalten. Bei der Verwendung der Vorrichtung nach der Erfindung können die chemischen und physikalischen Reaktionen, die beim Zugeben von Zusatzstoffen zu geschmolzenem Material erhalten werden, kontrolliert in einer abgegrenztennZone vonstattengehen, wobei die Gefahr des Spritzens des Metalls aus dem Schmelzofen bzw. aus dem Gefäß sehr verrringert oder ganz ausgeschlossen wird. Auch wird die Ausbildung einer Krustenbrücke auf der Plussigkeitsoberflache wegen der späteren Zu- -satzitoffe verhindert. Bei der Vorrichtung nach den Erfindung ist es fernerhin nöglich, kontrollierte Partialdrücke der Gase anzuwenden, wodurch einem Verlust von Legierungsstoffen vorgebeugt wird. ^e '^

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Claims

1 9 3 91Λ Ο 31. Juli 1969 Gu/RK Allegheny Ludlum Steel Corp, Oase Al-531 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Zugeben von Stoffen zu einem Gefäß, wie einem Schmelzofen, einer Gießpfanne oder einem Brennofen, mit geschmolzenem Metall, gekennzeichnet durch einen Behälter (10) mit wenigstens einer verschließbaren öffnung (bei 12), der über die öffnung des Gefäßes, (40) gehoben werden kann, und durch einen Verschluß (12) fur"die öffnung des Behälters (10), der die Stoffe (A) so lange im Behälter zurückhält, bis die öffnung (bei 12) in das geschmolzene Metall (M) eingetaucht ist, und der dann entfernbar ist. . ■

2. Vorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10) im wesentlichen glockenförmig ausgebildet ist, wobei die öffnung der Glocke der Behälteröffnung entspricht,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10) wenigstens eine weitere abdichtbare öffnung (H) zum Abblasen von Gasen aufweist.

4· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ξ 10) in vertikaler Richtung hebbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (12) von einer Metallfolie gebildet wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geringste horizontale Ausdehnung

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des offenen Endes des Behälters (10) wenigstens gleich der Hälfte der größten horizontalen Ausdehnung des Gefäßes (40) ist.

7» Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende des Behälters (10) und das Gefäß (40) im wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei der Durchmesser des offenen Endes wenigstens gleich der Hälfte des Durchmessers des Gefäßes (40) ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnitts des Inneren des Schmelzofens (40) zum Querschnitt der das Äußere des Behälters (10) am offenen Ende umsohließenden Fläche etwa zwischen 2,5 und 5»0 liegt.

Der Patentanwalt:

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