DE2148091A1 - Vakuumbehandlungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Feinung von Schmelze unter Erwärmung und evtl. unter Umrührung.

Bei der Vakuumbehandlung von geschmolzenem Metall oder -legierungen, z.B. Stahl, findet eine Temperaturabsenkung im Metallbad statt. Bei den bisher bekannten Methoden hat man diese Temperaturabsenkung durch Zuführung von Wärme vor oder nach der Vakuumbehandlung ausgeglichen. Ein Nachteil der dabei verwendeten Erwärmungsmethoden war der mit diesen verbundene Lärm und Rauch.

Man hat z.B. eine Lichtbogenerwärmung angewandt mit Elektroden, die durch einen die Pfanne abdeckenden Deckel gezogen sind oder an einen vakuumdicht an die Pfanne angeschlossenen Deckel befestigt sind. Ein Nachteil dieser Erwärmungsmethoden ist u.a., daß die Schmelze hierbei leicht Kohlenstoff aufnimmt. Dies ist besonders bei Stahllegierungen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt der Fall. Ein anderes Problem bei der Erwärmung einer

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Schmelze unter Vakuum ist bei diesen Methoden die Schwierigkeit, die Elektrodendichtungen so wirksam zu machen, daß das Vakuum ausreichend niedrig gehalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für die Erwärmung und Feinung einer in einer Pfanne oder einem Behälter befindlichen Schmelze unter Vakuum vorzuschlagen, bei der eine Aufkohlung der Schmelze vermieden, ein ausreichend niedriges Vakuum gewährleistet ist und Belästigungen durch Rauch oder Lärm nicht mehr auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einer Pfanne oder einem anderen Behälter für Schmelze ein vakuumdichter Deckel angeordnet ist, durch den mindestens ein Brenner für gasförmigen oder flüssigen Brennstoff sowie Sauerstoff geführt ist und daß an der Pfanne Umrührungsorgane angeordnet sind.

Man erhält so eine schnelle Erwärmung und kann durch Bemessung der Sauerstoffmenge (Brennstoff-Sauerstoffverhältnis) Abgase mit bis zu 100 % CO₂ erhalten, so daß durch die Flamme der Kohlenstoffgehalt der Schmelze nicht nennenswert geändert wird. Man benötigt keine Elektroden oder aufwendige induktive Erwärmungsorgane und braucht nicht eine oder mehrere Spulen in dem Blechgehäuse der Pfanne anzuordnen, was zu einer teuren Anordnung führt, oder die Spulen außerhalb des Gehäuses anzu-

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bringen, was einen schlechten elektrischen Wirkungsgrad zur Folge hat.

Man kann die Schmelze, ohne daß sich deren Zusammensetzung ändert, gegebenenfalls unter Umrührung, für die Zeit warmhalten, die benötigt wird, um eine Analyse der Schmelze vorzunehmen. Man kann weiter bei abgestelltem Brenner die Schmelze nur umrühren und so eine reine Vakuumbehandlung durchführen (Entfernen von schädlichen Bestandteilen und Einschlüssen), wie z.B. am Schluß der Behandlung oder zu einem anderen Zeitpunkt.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 das Beschicken einer Pfanne,

Fig. 2 eine Anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 das Entleeren der Pfanne und

Fig. 4 eine Entgasungs-ZErwärmungsanlage gemäß der Erfindung.

In Fig. 2 ist eine Pfanne 12 üblicher Art alt keramischem Futter 11 gezeigt, die mit metallischer Schmelze, z.B. hoch-

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legiertem 1Ö-8 Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (weniger als 0,05 %) gefüllt wird.

Die Pfanne 12 ist mit einem oder mehreren elektromagnetischen, vorzugsweise mehrphasigen, niederfrequenten Umrührern 13 versehen, die zweckmäßigerweise zylindrisch über- oder nebeneinander an der Pfanne angebracht sind. Auen ist eine Umrührungsanordnung in Form einer im Pfannenboden angebrachten porösen Düse 14 oder einer Eintauchlanze (nicht gezeigt) denkbar» durch die inertes Gas (Argon etc.) oder trockene Luft in die Schmelze eingeblasen wird. Die Pfanne ist mit einem Vakuumdeckel 15* verschließbar, der gas- und vakuumdicht mit einer Dichtung 16 auf die Pfanne aufsetzbar ist. Im Deckel 15 sind ein oder mehrere Brenner 17 mit Einblasronren 1ö für brennbares Gas und Rohren 19 für Sauerstoff angeordnet. Da der Wärmebedarf stark schwanken kann, sind die Brennstoff- und Sauerstoffmengen je für sicn regelbar, wodurch das Mischungsverhältnis den Prozeßforderungen angepaßt und ca. 100 % COp in den Abgasen erhalten werden kann. Von dem Vakuumdeckel 15 gehen eine oder mehrere Abgasleitungen ab, die zu einer Evakuierungspumpe (Pfeil 20) führen.

Fig. 4 zeigt eine vollständige Anlage für die Entgasung der Schmelze unter Flammenerwärmung. Das Umrühren der Schmelze erfolgt hier durch Einblasen von Argon durc-h eine Düse 14. Über der Badoberfläche herrscht ein ±ür den Prozeß geeignetes Vakuum, z.B. 0,2 Torr. Wie erwännt, wird die Sauerstoffmenge

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oder das Mischungsverhältnis von Brennstoff zu Sauerstoff so geregelt, daß die Abgase zu ca. 100 % aus CU₂ bestehen. Der brennbare durch das Rohr 18 eingeblasene Stoff kann ein Gas sein, z.B» Propan oder Butan etc., oder eine Flüssigkeit, z.B. Petroleum oder schwefelarmes Öl.

Die Abgase passieren einen Staubabscheider 21, z.B. vom ZykTontyp, der ein Entfernen von bis zu 70 % des in den Abgasen vorhandenen Staubes ermöglicht. Die Abgase passieren danach eine mehrstufige Dampfejektorpumpe 22, die ein Vakuum bis herunter zu ca. 0,2 Torr ermöglicht. Der Staub wird hier mit dem Dampf vermischt und passiert mehrere Wasserschleier, durch die er gewaschen wird. Das Kühlwasser, der Pumpe wird wieder zurückgeleitet. Die ganze Anlage ist sehr umgebungsfreundlich, da kein Staub in das Ablaufwasser gerät.

Die Anordnung arbeitet wie folgt.

Hochlegierte Stahlschmelze mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wird in die Pfanne 12 (Fig. 1) eingefüllt, wonach der Deckel 15 aufgesetzt und die Pfanne evakuiert wird. Die Schmelze wird in gewünschtem Maß durch den Brenner 17 unter gleichzeitiger Umrührung erwärmt. Der Brenner kann dann abgestellt werden, während das Umrühren fortgesetzt wird. Zu geeignetem Zeitpunkt während des Wannhaltens wird eine Analysenprobe entnommen und eine Korrektur der Schmelzzusammensetzung kann bei Bedarf vorgenommen werden, z.B. über ein geeignetes vakuumdichtes Chargierventil.

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Mit einer kontinuierlichen Gasanalyse kann die Op-Menge so eingestellt werden, daß die Abgase ca. 100 % CO₂ enthalten.

Nach abgeschlossener Behandlung wird das Vakuum aufgehoben und die Schmelze in Kokillen umgegossen (Fig. 3)·

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Claims (4)

_7_ 2U8Ü91 Patentansprüche;

1. Anordnung zur Feinung von Schmelze unter .erwärmung und evtl. unter Umrührung, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Planne oder einem anderen Behälter (12) für Schmelze ein vakuumdichter Deckel (ii?) angeordnet ist, durch den mindestens ein Brenner (17) für gasförmigen oder flüssigen Brennstoff sowie Sauerstoff geführt ist und daß an der Pfanne Umrührungsorgane (13, 14) angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffmenge und evtl. die Brennstoffmenge regulierbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrührungsorgane (13» 14) aus einer Gaseinblasvorrichtung (14) im Boden der Pfanne oder des Behälters oder aus einer Lanze oder aus mindestens einem elektromagnetischen, mehrphasigen Umrührer (13) bestehen.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Vakuumdeckel (15) der Pfanne (12) eine Evakuierungsleitung angeschlossen ist und daß in die Evakuierungsleitung vor der Vakuumpumpe ein Staubäscheider eingeschaltet

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