AT214586B - Verfahren zum Behandeln von flüssigen Metallen, die sich in einer ruhenden Pfanne befinden, in einer oberhalb der Pfanne angeordneten Vakuumkammer - Google Patents

Description

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   Verfahren zum Behandeln von flüssigen Metallen, die sich in einer ruhenden Pfanne befinden, in einer oberhalb der Pfanne angeordneten Vakuumkammer 
Bei der Behandlung flüssiger Metalle unter vermindertem Druck werden schädliche Gase entfernt und infolgedessen die   Metallqualitäten   verbessert. Es ist bekannt, Metalle in elektrisch beheizten Vakuum- öfen zu schmelzen und im Vakuum zu vergiessen. Dieses Verfahren ist jedoch auf die Erzeugung hochwertiger Qualitäten beschränkt, da solche Öfen in ihrem Fassungsvermögen begrenzt sind und hohe Anlage-und Betriebskosten erfordern. Man entgast daher Massenstähle in der Pfanne oder in der Kokille. Bekannt sind zwei Verfahren, die in den letzten Jahren dafür entwickelt worden sind.

   Bei dem einen Verfahren wird der frei fallende Strahl in einem grossen evakuierten Behälter behandelt, in dem die leere Giesspfanne oder Kokille steht, die aus einer Abstich- oder Zwischenpfanne gefüllt wird. Bei dem andern Verfahren wird der flüssige Stahl durch häufiges   Ab- und Aufwärtsbewegen   der Vakuumapparatur jeweils in Teilmengen durch ein Tauchrohr in eine evakuierte Kammer gesaugt, dort entgast und anschliessend wieder in die gleiche Pfanne entleert. 



   Das neue Verfahren zum Entgasen flüssiger Metalle verwendet zunächst eine bekannte ringförmige Vakuumvorrichtung, die aus einer Vakuumkammer 1 und zwei Tauchrohren 2 besteht. Die Vorrichtung wird oberhalb einer ruhenden Pfanne 4 so angebracht, dass beide Rohre in das Bad eintauchen und die Schmelze beim Evakuieren bis zu einem druckabhängigen Niveau a-a in der Kammer hochsteigt   (s. Zeich-   nung). 



   Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze der Kraftwirkung eines niederfrequenten Magnetfeldes ausgesetzt wird und daher kontinuierlich durch das eine Tauchrohr in die Vakuumkammer einströmt   und von dort durch das andere Tauchrohr in die Pfanne zurückfliesst, wobei die beiden Tauch-   rohre unterschiedliche Länge besitzen und/oder sich in grösserem Abstand voneinander befinden, so dass die aus der Vakuumkammer austretende Schmelze von der einströmenden Schmelze räumlich getrennt ist und sich mit ihr nicht oder nur wenig mischt. 



   Dazu wird aussen an der Vakuumkammer oder/und den Tauchrohren ein geeignetes Magnetsystem 3 angebracht, welches auf die Schmelze wie eine Umlaufpumpe wirkt. Das Bad strömt durch das eine Täuchrohr in das Innere der Vakuumkammer, entgast dort und fliesst aus dem andern Tauchrohr wieder in die gleiche Pfanne zurück. Die physikalischen Gesetzmässigkeiten, die diesem Vorgang zugrunde liegen, sind die gleichen wie bei der Kraftübertragung auf den Läufer eines asynchronen Drehstrom - oder Wechselstrommotors, je nachdem, ob mit drei oder zwei Phasen gearbeitet wird. An die Stelle des Läufers tritt das strömende Metallbad, während die multipolaren Ständerwicklungen, die das Drehfeld erzeugen, in ähnlicher Weise wie beim Ständer eines phasengleichen Motors auszuführen sind.

   Die Zeichnung zeigt schematisch ein Dreiphasenmagnetsystem 3, das sich unterhalb der Vakuumkammer befindet, jedoch   können   die Feldwicklungen auch an den Tauchrohren angebracht oder seitwärts an der Vakuumvorrichtung befestigt werden. 



   Es ist bekannt, dass magnetische Wechselfelder auf flüssige Metalle Kräfte ausüben. Diese äussern sich z. B. beim induktiven Schmelzen in der bekannten Badbewegung. Niederfrequente Drehfelder werden auch mit Absicht zum Rühren und Bewegen von Schmelzen verwendet, z. B. bei niederfrequenten Wirbelstromöfen oder als induktive Rührer bei Lichtbogenöfen. Solche mit niederfrequenten Magnetfeldern be- 

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 triebene Rührer vermögen auf grössere Entfernungen durch austenitische Stahlplatten und   Gefässausmauerun-   gen hindurch flüssige Metalle wirkungsvoll zu bewegen. Rührvorrichtungen dieser Art werden häufig von aussen an den Boden des Ofens herangeführt und besitzen dann eine plane oder nur schwach   gekrümmte   Form.

   Ganz ähnliche Feldwicklungen werden hier zum Antrieb der Schmelze in der Vakuumdurchlaufvorrichtung benötigt. Bei der Konstruktion der Wicklungen   können   demnach die theoretischen Grundlagen und praktischen Erfahrungen, die den induktiven Rührern zugrunde liegen, herangezogen werden. Die Feldwicklungen 3 sind in technisch   üblicher Weise   mit Pressluft oder Wasser zu kühlen und gegen die Wärmestrahlung des Bades zu schützen. Das magnetische Drehfeld sorgt lediglich für die Umwälzung der Schmelze ; die Hubarbeit, die benötigt wird, um das flüssige Metall bis in die Vakuumkammer hinein hochzusaugen, wird vom Unterdruck im Durchlaufgefäss geleistet. 



   Bei dem beschriebenen Verfahren strömt die Schmelze kontinuierlich durch die Vakuumkammer, so dass der gesamte Pfanneninhalt in kurzer Zeit entgast werden kann. Weiter wird ein Teil der Energie des magnetischen Wechselfeldes in Wärme umgesetzt, so dass der Entgasungsprozess mit einem induktiven Aufheizen des Bades gekoppelt ist. Daher können bei sachgerechter Wahl der elektrischen und geometrischen Grössen Temperaturverluste vermieden werden, die bei andern Verfahren vorhanden sind und dort eine Zusatzheizung erfordern. 



   Die beiden Tauchrohre2 des Durchlaufgefässes   müssen. wie   erwähnt, unterschiedlich lang sein und/oder einen grösseren Abstand voneinander besitzen, damit   sich die ausströmende   und bereits behandelte Schmelze nicht mit der frisch einströmenden Schmelze mischt. 



   Da die Kraftwirkung auf das Bad umso grösser ist, je niedriger die Frequenz gewählt wird, kann mit   Netzfrequenz-u.   zw. vorteilhafterweise mit 50 Hz Drehstrom-gearbeitet werden, so dass der Frequenzumformer entfällt und alle drei Phasen des vorhandenen Drehstromnetzes gleichmässig belastet werden. 



   Das Verfahren beeinträchtigt den betrieblichen Arbeitsablauf wenig und zeichnet sich zusammenfassend durch folgende Vorteile aus :
Kontinuierliche Arbeitsweise, daher kurze   Behandbingszeit und geringer Temperaturverlust,   induktive Heizung zum Ausgleich dieses   Temperaturverlustes   ohne zusätzlichen Aufwand, Arbeit bei Netzfrequenz, räumliche Trennung der behandelten von der unbehandelten Schmelze durch verschieden lange   Tauchrussel,   keine voluminösen   Vakuumbehälter,   somit werden nur Pumpen geringer Leistung benötigt, keine andauernden mechanischen   Ab-und Aufwärtsbewegungen   der gesamten Vakuumanlage.

Claims (1)

1. PATENT ANSPRUCH : Verfahren zum Behandeln von flüssigen Metallen, insbesondere Stahlschmelze, die sich in einer ruhenden Pfanne befinden, in einer oberhalb der Pfanne angeordneten Vakuumkammer mit zwei in das Bad eintauchenden Rohren, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze der Kraftwirkung eines niederfrequenten Magnetfeldes ausgesetzt wird und daher kontinuierlich durch das eine Tauchrohr in die Vakuumkam mer einströmt und von dort durch das andere Tauchrohr in die Pfanne zurückfliesst, wobei die beiden Tauchrohre unterschiedliche Länge besitzen und/oder sich in grösserem Abstand voneinander befinden, so dass die aus der Vakuumkammer austretende Schmelze von der einströmenden Schmelze räumlich getrennt ist und sich mit ihr nicht oder nur wenig mischt.