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Verfahren und Vorrichtungen zum Veredeln und Reinigen von im liupol-oder Herdofen erschmolzenen
Metallen oder Legierungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und hiezu dienende Vorrichtungen, um geschmolzene Metalle oder Legierungen, vorzugsweise Eisen, unmittelbar nach dem Erschmelzen in Ofen während des Ausströmens in einen Vorherd oder in ein anderes Sammelgefäss durch von aussen dem Gefäss oder der Zuflussleitung oder diesen beiden erteilte hin und her gehende Bewegungen gründlich zu durchmischen und von schädlichen Beimengungen zu reinigen und während dieses Bewegung-und Reinigungsvorganges gleichzeitig einer weiteren Erhitzung zu unterwerfen, die zur Vergütung derselben beiträgt.
Bekanntlich sind die im Schachtofen erschmolzenen Metalle noch nicht vollkommen durchmischt und müssen von Schwefel, Phosphor und solchen Bestandteilen erst befreit werden, welche die Gasbildung begünstigen und einen unreinen Guss ergeben. Man erhält nun gemäss der Erfindung eine gleichmässige Mischung des flüssigen Metalles oder der Legierung, wenn diese beim Austreten aus dem Schmelzofen zunächst in einer Mischvorrichtung, gegebenenfalls unter Zusatz noch fehlender Mengen an Veredelungsstoffen, z.
B. von Kohlenstoff, Zusatzlegierungen, Zusatzmetallen oder Reinigung-und Desoxydationsmitteln, behandelt und dann nach Durchströmen dieser, vorteilhaft mit einem grösseren Kanalsystem versehenen Vorrichtung in einen Sammelbehälter geleitet werden, in welchem die Reinigung, d. h. die Ausscheidung von Oxyden und Schlackenteilchen, und Entgasung durch Hin-und Herbewegen des Gefässes bzw. der einfliessenden Metallmasse stattfinden. Während des Durchströmens durch die Mischvorrichtung und während der Bewegungen des Metalles im Sammelgefäss findet bei diesem Verfahren noch eine zusätzliche Beheizung des flüssigen Metalles durch beliebige Heizungsmittel, wie Feuergase, Öl, elektrischen Strom oder wärmeerzeugende Zusätze, etwa Thermit, statt.
Die Mischvorrichtung, welche das flüssige Metall zuerst zu durchfliessen hat, kann unabhängig von dem Sammelgefäss oder mit diesem gemeinsam, gegebenenfalls in starrer Verbindung mit demselben ihren Antrieb zwecks Bewegung erhalten. Das Sammelgefäss kann zum Zwecke der Reinigung des Metalles verschiedenartigen Bewegungen unterworfen werden, z. B. einem Hin-und Herschwenken, Hin-und Herdrehen, Hin-und Herschleudern oder einer Kombination dieser Bewegungsarten. Dieselben Bewegungen lassen sich auch der Mischvorrichtung mitteilen, welche getrennt vom Sammelbehälter oder mit diesem verbunden angeordnet sein kann.
Dieses Verfahren unterscheidet sich vorteilhaft von den bereits bekannten Verfahren, bei denen das flüssige Metallbad Erschütterungen durch freien Fall oder sonstige Hub-und Stossbewegungen seines Sammelbehälters ausgesetzt wird, wodurch eine weniger wirksame Reinigung und Veredelung des Matalles herbeigeführt wird und ausserdem der Sammelbehälter weit grösseren, seine Widerstandsfähigkeit beeinträchtigenden Beanspruchungen ausgesetzt ist.
Auf den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele von für die Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendbaren Vorrichtungen dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, wobei die Mischkanäle mit dem Sammelgefäss starr verbunden sind und das Ganze mit einem Antrieb in hin und her schwenkende Bewegungen versetzt werden kann.
Fig. 2 ist ein Schnitt nach A - B durch die Mischvorrichtung in Fig. 1 ; Fig. 3 zeigt die Seitenansicht einer andern Ausführung mit einer Mischtrommel als Sammelgefäss und feststehenden Mischkanälen und Fig. 4 einen senkrechten Querschnitt von Fig. 3 ; Fig. 5 zeigt eine andere
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Ausführungsform der Trommelin Fig. 3 und 4 ; in Fig. 6 ist ein Beispiel für die Beheizung der Vorrichtung nach Fig. 1 dargestellt ; die Fig. 7 bis 14 zeigen weitere Ausführungsformen des einzelnen oder in Verbindung mit der Misch-bzw. Zuleitungsvorrichtung verwendbaren Sammelgefässes und die zugehörigen Einrichtungen, um diesem Gefäss Bewegungen durch Schwenken, Drehen oder Schaukeln zu erteilen.
Die zusammengebaute Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 besteht aus einem Mischkasten 1 und einem darunter befindlichen Sammelbehälter 2. Der Behälter 2 ist an einem Ende mit einem senkrechten Zapfen 54 in einer Lagerpfanne 55 drehbar eingesetzt. In einen Führungsschlitz 56 am andern Ende des Behälterbodens greift ein Kurbelzapfen 57, der an einer beliebig angetriebenen Achse 58 sitzt, und schwenkt den Behälter 2 während des Einlaufens des Metalles in waagrechter Ebene um seinen Zapfen 54 hin und her, wobei der Behälter mit Rollen 59 auf einem bogenförmigen Schienenstück 60 als Unterlage geführt wird.
Das flüssige Metall bzw. die Legierung tritt bei der Öffnung 7 aus dem Schmelzofen in den Mischkasten 1 ein, durchströmt die schrägliegenden Kanäle 8 nacheinander in entgegengesetzten Richtungen und tritt bei 9 in das Sammelgefäss 2 über. Schlacken und sonstige Verunreinigungen können bei 10 aus dem Gefäss 2 abgelassen werden. Bei 11 ist eine Beheizungsvorrichtung bekannter Art angeschlossen. Mit 12 ist die Abstichstelle des Sammelgefässes bezeichnet, wo das Metall beliebig entnommen werden kann. Das geschmolzene Metall wird beim Durchströmen der Kanäle 8 im Kasten 1 infolge seiner Bewegungen in diesen bereits gründlich durchmischt ; auch etwaige Zusatzstoffe kommen hiebei zur vollkommenen Verteilung innerhalb der Metallmassen, bis dieselben in das Sammelgefäss 2 eintreten.
Der mehrfache Rich- tungsweehsel] des Metalles in den Kanälen 8 in Verbindung mit den Hin-und Herbewegungen, welche dem ganzen Kasten erteilt werden, begünstigt die Mischung des Metalles und der Zusätze noch besonders.
Im Sammelgefäss 2 finden schliesslich die Entgasung und die endgültige Reinigung des Metalles statt.
Oxyde, Schlackenteilchen und sonstige Verunreinigungen kommen vollständig zur Ausscheidung ; die festen Ausscheidungen können vom Metallspiegel durch die Öffnung 10 oder eine sonstige Öffnung abgezogen werden.
Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen eine Ausführung, bei welcher der Mischkasten 1 keine Bewegungen ausführt und nur das an seinem unteren Ende aufgestellte, als Trommel ausgebildete Sammelgefäss 2 schwenkbar gelagert ist. In der Trommel 2 sind sehaufelartige Ansätze 15 vorgesehen, durch welche das Metall beim Ein-und Herschwenken der Trommel um die Achse 16 hochgeschöpft wird, um wieder in die untere Hälfte der Trommel zurückzufliessen. Bei der Hin-und Herbewegung der Trommel wird so das Metall in dauernder Wallung erhalten und gründlich gereinigt. Auf der Zeichnung ist die Trommel für Handbetrieb dargestellt, statt dessen auch ein maschineller Antrieb von einem Vorgelege aus durch Riemenübertragung oder in ähnlicher Weise verwendet werden kann.
Eine andere Ausführungsform der Trommel 2 ist in Fig. 5 veranschaulicht, wobei statt der Schaufeln nur ein Einsatzstück 15 im unteren Teil der Mauerung die innere Ringfläche unterbricht. Am oberen Teil des Mischkanals 1 ist ein Eingussgefäss 17 vorgesehen, das in zwei Abteile 18 und 19 geteilt ist, damit das Metall und die etwaigen Zusatzstoffe gesondert zugeführt werden können, um nach Durchfliessen des Gefässes 17 in den ersten Kanälen 8 sich zu mischen. Die Trommel 2 ist mit einer Einströmöffnung 20 versehen, welche gleichzeitig zum Entleeren dient. Dem Mischgefäss 1 in Fig. 3 und 4 kann natürlich auch eine Bewegung durch Drehen oder Schwenken vermittels eines besonderen Antriebes erteilt werden.
Nach Fig. 6 findet die Beheizung der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung in der Weise statt, dass die Ofengase durch die Leitung 62 in das Sammelgefäss 2 eintreten, diesen Raum zum Teil durchströmen und erwärmen und über eine Umleitung 61 am andern Ende in den oberen Teil der Mischvorrichtung gelangen, wo sie durch die Kanäle 8, dem Metall entgegen, bis zum Austritt 27 unter dem feststehenden Abzug 28 strömen. Ein anderer Teil der Gase geht von der Leitung 62 bei der Mündung 9 unmittelbar in die unteren Kanäle 8 und bestreicht die ganze Mischvorrichtung entgegen dem herabfliessenden Metall bis zum Austritt Z7, 28.
In den Fig. 7 bis 10 ist eine Ausbildung des Sammelgefässes 2 in Form eines Vorherdes mit einer Hin-und Herschwenkeinriehtung veranschaulicht. Nach Fig. 7 fliesst das Metall unter der Ofenwand 52 durch einen angemauerten Steig-und Ausflusskanal 25 bei der Öffnung 31 in den kastenförmigen Vorherd 2, stürzt dort nacheinander über die Treppenmauerung 53 herab, um sich zu zerteilen, und sammelt sich unten im Vorherd. Die Bewegung des Vorherdes findet, wie bei dem Beispiel nach Fig. 1, durch Hinund Herschwenken statt. Vom Schmelzofen aus kann durch eine Umleitung 24 und durch das Zuflussrohr 25 die Beheizung des Vorherdes 2 erfolgen.
Mit Hilfe eines Gebläses 26, welches bei 21 unter einem feststehenden Ausströmrohr 28 mündet, wird der Ofenwind durch einen Ejektor od. dgl. durch die Kanäle 24, 25 in den Vorherdraum 2 und bei 21 und 28 nach aussen abgesaugt.
Gemäss den Fig. 8 und 9 ist der Vorherd 2 durch senkrechte Wände 32,33 in drei Räume geteilt ; das Metall fliesst bei 25 in den Raum 34, der mit demHauptraum 2 unten durch eine Öffnung 35 verbunden ist ; die Heizgase strömen durch ein Rohr 36 über den Raum 34 und dessen obere Öffnung 81 in den Hauptraum 2 und verlassen diesen nach erfolgter Beheizung durch die Öffnung 38 und den Gasraum 39.
Ein weiteres Beispiel für eine Trommel als Sammelgefäss ist in Fig. 10 im Längsschnitt und in Fig. 11 in der Vorderansicht dargestellt. Die Trommel 2 ist in Lagern 40 schwenkbar angebracht und ruht mit einem Bügel 41 an beiden Enden auf Rollen 42. An einem Arm 43 kann eine Schubstange od. dgl.
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eine hin und her gehende Bewegung ausüben. Das Einflussrohr 25 und das Gasabführungsrohr 44 fallen mit der Drehachse der Trommel zusammen.
Gemäss Fig. 12 ist das Sammelgefäss 2 wannenförmig gestaltet und mit Schneiden 45 in der Mitte gelagert. Durch Stangen 48, welche bei 47 nahe den Enden der Wanne gelenkig angreifen und durch ein geeignetes Getriebe abwechselnd in eine auf und nieder gehende Bewegung versetzt werden, kann das Gefäss hin und her geschaukelt werden, wobei an seinen Enden ein Hochsteigen und wellenartiges Überschlagen des Inhaltes und damit eine gründliche Entmischung bzw. Ausscheidung der Beimengungen herbeigeführt wird. Die Einströmöffnung für das aus der Mischvorrichtung kommende Metall ist mit 49 bezeichnet.
Ein Sammelgefäss in Form eines mehrseitigen, um eine senkrechte Achse 50 hin und her schwenkbaren Kastens 2 ist in Fig. 13 und 14 in einem senkrechten bzw. waagrechten Schnitt dargestellt. Die Eintrittsöffnung für das Metall, welches aus der Mischvorrichtung kommt, ist auch hier oben angebracht. Bei dem plötzlichen Anhalten bzw. Wiederumkehren der Drehbewegungen des Gefässes 2 üben die Wände wegen der mehrseitigen Grundform auf die Flüssigkeit eine schlagend Bewegung aus, durch welche dasselbe an den Wänden hochsteigt, sich überschlägt und wieder zurückfällt, so dass wiederum als Ergebnis eine Durchmischung aller Teile in der ganzen Schichthöhe der Füllung stattfindet. Der Kasten 2 ruht auf einem Kugellager 51.
Die in den Abbildungen gezeigten Ausführungsbeispiele der Vorrichtung können in Einzelheiten abgeändert werden, nur müssen die Merkmale gemäss der Erfindung gewahrt bleiben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Veredeln und Reinigen von im Kupol-oder Herdofen erschmolzenen Metallen oder Legierungen durch mechanische Erschütterungen im Vorherd oder in einem andern Sammelgefäss, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Metallbad durch Schwenken oder Drehen des Sammelbehälters in hin und her gehende Bewegungen versetzt und gleichzeitig erhitzt wird.