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Vorrichtung zum Einführen eines Reaktionsstoffes, insbesondere von
Magnesium, in eine Eisenschmelze Als Reaktionsstoff zur Gütesteig#rung von Eisen,
vorne ' hmlich von Gußeisen, erweist sich Magnesium als besonders geeignet.
Da der Siedepunkt des Magnesiums wesentlich unterhalb der Eisenschmelztemperatur
liegt, besteht die Schwierigkeit, daß das im festen oder flüssigen Zustande eingeführte
Magnesium bei Berührung mit der Eisenschmelze explosionsartig verdampft und dadurch
ein heftiges Aufwallen der Schmelze verursacht.
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In diesem Zusammenhang sind schon zahlreiche Vorschläge gemacht worden,
mit denen eine solche explosionsartige Verdampfung des Magnesiums beim Eintritt
in die Schmel ze und die damit verbundenen sonstigen- Gefahren gebannt werden sollen.
Dabei hat sich als wesentlich herausgestellt, das Magnesiurh möglichst tief unterhalb
des Schmelzbadspiegels einzuführen. je höher nämlich der statische Druck der flüssigen
Eisensäule oberhalb der Magnesiumeintrittsstelle ist, um so mehr wird der Verdampfungsvorgang
des Magnesiums gedämpf t.
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Aus diesem Grunde konnte bisher mit der Behandlung einer Eisenschmelze,
insbesondere bei der in wirtschaftlicher und technologischer Hinsicht erwünschten
Zuführung möglichst reinen oder mindestens hochprozentig legierten Magnesiums, ergt
begonnen werden, wenn die Pfanne vollkommen öder doch weitgehend gefüllt war, so
daß die Mündung eines von-oben her in die Pfanne hineinreichenden Zuführungsrohres
oder einer anderweitigen, im unteren Teil der Pfanne angeordneten Zuführungseinrichtung
für das Magnesium genügend
tief unterhalb des Schmelzbadspiegels
lag. Damit war man auf verhältnismäßig großc Schmelzbadmengen angewiesen. Häufig
fällt aber das Fertigungsprogramm unterschiedlich an, -und es wird die Behandlung
nur geringer Gußeisenmengen in einer Pfanne verlangt, um den jeweiligen kleineren
Bedarf der Gießfo rmen zu decken.
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Hinzu kommt noch, daß im Interesse eines möglichst ununterbrochenen
Betriebes eine fortlaufende Behandlung des unmittelbar aus dem Kupolofen kommenden
Gußeisens erwünscht ist. Bisher sah man sich genötigt, mit der Behandlung so lange
zu warten, bis das unmittelbar aus dem Kupolofen kommende Eisen eine Pfanne gefüllt
hatte. Vornehmlich bei größeren Pfannen erfbrdert jedoch der Füllvorgeng eine längere
Zeitspanne, die nicht nur eine unangenehme Betriebsunterbrechung darstellt, sondern
auch eine " merkbare Abkühlung 'der Eisenschnielze mit sich bringt. Dieser
Abkühlungsvorgang setzt sich dann während der Dauer der anschließenden Behandlung
der Schmelze mit Magnesium fort.. Infolgedessen ist nach Abschluß der'Behandlung
das dann gebildete Gußeisen mit Ausscheidung des Graphits in sphärolithischer Form
vielfach schon zu matt.
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Daraus ergibt sich nun die Aufgabe, um ein zu starkes Abkühlen der
Schmelze bis zum Vergießen zu vermeiden, mit der Magnesiumbehandlung bereits möglichst
gleichzeitig mit dem Füllvorgang der Pfanne zu beginnen und dadurch die zum Füllen
notwendige Zeit sinnvoll gleichzeitig für die Behandlung der Eisenschmelze auszu.nutzen.
Zu diesem Zweck muß dafür gesorgt werden, daß auch im Anfangsstadium des Füllvorganges,
d. h. bei nur kleinem statischein Druck der flüssigen Eisensäule, die Verdampfung
des Magnesiums beim Zutritt zur Schmelze genügend gedämpft- und diese dadurch gegen
zu heftiges Aufwallen geschütz,i wird.
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Zur Lösung der erwähnten Aufgabe geht die Erfindung von der Anordnung
eines kamnierartigen Raumes im unteren Tbil der Pfanne aus, welche die zu behandelnde
Schmelze enthält. Man hat zwar in diesem Zusammenhang schon derartige Kammern vorgesehen,
in denen aber die ganze für den Pfanneninhalt bemessene Reaktionsstoffmenge vorher
untergebracht wird. Zum Durchführen des Reaktionsvorganges wird dabei in einem Fall
ein die Kammer vorher abschließender Deckel zeitweilig angehoben und in einem anderen
Fall die ganze als Konverter ausgebildete Pfanne um ihre waagerechte Längsachse
gedreht. In beiden Fällen läßt sich trotz gesteuerter Bewegungen des Kammerdeckels
bzw. der Pfanne nicht vermeiden, daß die ganze Reaktionsstoffmenge annähernd gleichzeitig
mit der Eisenschmelze in Berührung kommt.
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Im Gegensatz dazu bezieht sich die Erfindung -auf eine Vorrichtung,
bei welcher schon die Zuführung -des Reaktionsstoffes, insbesondere von Magnesium,
in einen kammerartigen Raum im unteren Teil der Pfanne dosiert erfolgt, und zwar
in festem oder flüssigem Zustand durch ein-Rohr mit vergleichsweise kleinerem Querschnitt.
Dabei ist der kammeraxtige Raum erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß er unten
offen und durch eine tiefer als sein Außenmantel hinabreichende Zwischenwand in
zwei am oberen Ende miteinander in Verbindung stehende Räume unterteilt ist. Auf
diese Weise wird der im inneren Raum der Kammer sich bildende und aufsteigende Magnesiumdampf
in den Verbindungsquerschnitten zwischen dem inneren und dem äußeren Raum vor dem
Austritt nach unten umgelenkt.
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Die Ausführung kann verschieden sein, indemdie Kam%iner und die Zwischenwand
entweder am unteren Ende eines in die Pfanne absenkbaren Rohres angeordnet oder
in die Pfanne etwas oberhalb ihres Bodens im Bereich des seitlich einmündenden Einführungsrohres
eingebaut sind.
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.Mit einer solchen Vorrichtung wird zunächst erreicht, daß die.erste
Berührung des Magnesiums mit der Eisenschmelze, die dadurch bewirkte plötzliche
Verdampfung des Mag'nesiums und ein gewisses Aufwallen der Schmelzoberfläche nur
innerhalb der nach oben geschlossenen Kammer stattfinden, wobei diese Vorgänge infolge
der zeitmäßig verteilten Zuführung des Magnesiums ohnehin entsprechend gemäßigt
verlaufen. Außerhalb der Kammer tritt also das Magnesium nur in Dampfform auf, und
zwar wird der Magnesi ' umdampf, wie aus den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
näher ersichtlich ist, so geleitet, daß die weitere Vermischung und Reaktion mit
der Schmelze betriebssicher erfolgen. Die Austrittsstellen der Kammer liegen zunächst
oberhalb des beim Füllen der Pfanne steigenden Schmelzbadspiegels und gestatten
anfänglich ein Abblasen des Magnesiumdampfes aus der Kammer, so daß in dieser der
im Zuge des Verdampfungsvorganges steigende Druck sich nach außen entspannen kann.
Damit ist aber die Ursache für ein Aufwallen der Schmelze weitgehend beseitigt.
Im weiteren Verlauf des Füllvorganges erreicht dann der Schmelzbadspiegel den unteren
Rand dies Außenmantels -der Kammer und s teigt darüber hinaus immer höher,
so daß der zuneh#lende statische Druck der Eisenschmelze seinerseits für die nötige
Dämpfung beim Entstehen und Übertreten des Magnesiumdampfes in die Schmelze ohne
unerwünschte Begleiterscheinungen sorgt.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch zwei Ausführungsbeispiele
'des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt Abb. i eine Dämpfungskammer an einem
von oben in die Pfanne einzusenkenden Einführungsrohr, Abb. 2 eine in die Pfanne
fest eingebaute Dämpfungskammer.
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Nach Abb. i schließt an das untere Ende eines Magnesiumeinführungsrohres
i eine erweiterte Schamottekammer 2 an, die durch eine ringförmige Zwischenwand
3 in einen inneren und einen äußeren Raum unterteilt ist. Beim Absenken des
Rohres taucht zunächst der untere Rand dieser Zwischenwand 3 in die zu behandelnde
Eisenschmelze4 ein. -Am oberen Rand der Zwischenwand
befindet sich
ein die beiden Räume der-Kammer verbindender Spaltquerschnitt5. Der die Kammer nach
außen begrenzende Mante16 reicht nicht ganz so tief wie die Zwischenwand herab;
er taucht deshalb erst später beim weiteren Füllen der Pfanne 7 in die Eisenschmelze
ein.
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Wie die eingezeichneten Pfeile erkennen lassen, wird der aus dem durch
das Rohr i entsprechend der zunehmenden Füllung der Pfanne nach und nach zugeführten
Magnesium sich im inneren Raum der Kammer 2 bildende Dampf in dem Übertrittsquerschnitt
5 aus seiner zunächst aufsteigenden Richtung nach unten umgelenkt. Am unteren
Rand des Mantels 6 kann der Magnesiumdampf dann anfangs noch oberhalb des
Schmelzbadspiegels ungehindert entweichen, während er bald darauf gegen den zunehmenden
statischen Druck der Schmelze durch diese hindurchtreten muß.
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Nach Abb. 2 ist die Kammer 2' in die Pfanne 7
etwas oberhalb
des Pfannenbodens fest eingebaut. Durch den Pfannenmantel mündet das Einführung.3rohr
i` seitlich in die Kammer 2' ein. Im übrigen entspricht die Kammer 2' grundsätzlich
der Kammerausführung nach Abb. i. Sie ist nämlich gleichfalls durch eine Zwischenwand
3' in zwei Räume unterteilt, die durch einen Spaltquerschnitt 5' am
oberen Rand der Zwischenwand miteinander verbunden sind. Auch liegt der untere Rand
des Außenmantels 6' wieder etwas höher als der untere Rand der Zwischenwand
3. Demzufolge vollziehen sich auch die Bildung und der Austritt des Magnesiumdampfes,
wie wieder durch Pfeile veranschaulicht, in der bereits bei der ersten Ausführung
erläuterten Weise.