AT396836B - Verfahren zum einschmelzen und entgasen von stückigem einsatzmaterial - Google Patents

Description

AT 396 836 B

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einschmelzen und Entgasen von stückigem Einsatzmaterial, z. B. Stahl, bei unteratmosphärischem Druck in einem Vakuum-Induktionsofen.

Gemäß dem Stand der Technik ist es bekannt, stückiges Einsatzmaterial in einem Vakuum-Induktionsofen einzuschmelzen und nach dem vollständigen Aufschmelzen der Schmelze diese mit Spülgas zu beaufschlagen, um hierdurch die einzelnen Volumenelemente der Schmelze in Richtung auf die Schmelzenoberfläche umzuwälzen und den Gasaustausch zu intensivieren. Eine derartige Verfahrensführung macht es erforderlich, die Leistungszufuhr während der Einschmelzphase zu begrenzen und die Beheizung, wenngleich mit verringerter Leistung, auch noch während der anschließenden Spülgasbehandlung fortzusetzen, um hierdurch eine Abkühlung der Schmelze, welche verhindert werden muß, zu vermeiden. Dennoch läßt sich bei dem bekannten Verfahren nicht verhindern, daß die Schmelze zu Beginn des Einlesens des Spülgases relativ stark zu kochen beginnt, wodurch die Standzeit der Tiegelausmauerung stark verringert wird. Außerdem ist die Dauer eines Verfahrenszyklus sehr groß, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes der verhältnismäßig kostspieligen Anlage für ein solches Verfahren entsprechend gering ist

Der gegenständlichen Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Dauer eines Verfahrenzyklus reduziert wird und die Schmelz- und Entgasungsanlage wirtschaftlicher betrieben werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß während mindestens 50 % der Schmelzdauer bis zum vollständigen Einschmelzen des Einsatzmaterials in den Bodenbereich des Schmelztiegels ein Spül- und/oder Reaktionsgas eingeleitet wird.

Vorzugsweise wird mit der Einleitung von Spül- und/oder Reaktionsgas dann begonnen, sobald der Schmelztiegel, bezogen auf die Menge des gesamten aufzuschmelzenden Einsatzmaterials, zu mindestens 5 % mit Schmelze gefüllt ist.

Eine derartige Verfahrensführung gewährleistet eine Mehrzahl von Vorteilen:

Durch das Einleiten von Spülgas während des Einschmelzens des Gutes wird die Desorption von Gasen an noch kaltem bzw. vorgewärmtem Einsatzmaterial erhöht Die sich anf dem Einsatzgut ausbildende Schmelzenhaut steht von Beginn an mit dem umgebenden Vakuum in Verbindung, wodurch eine wirksame Entgasung erfolgt. Auch die abrinnende bzw. abtropfende Schmelze unterliegt einem weiteren Entgasungseffekt. Durch aufsteigendes Spülgas wird die lokale Ausbildung eines hohen Partialdruckes an fireigesetzten Gasen wirksam verhindert bzw. gemindert

Eine zusätzliche Gasaufnahme der Schmelze, wie sie bei den Verfahren gemäß dem Stand der Technik auftritt, wird verringert bzw. verhindert. Durch ständiges Spülen des sich bildenden und allmählich vergrößernden Sumpfes erfolgt eine direkte, partielle Entgasung des jeweils aufschmelzenden Einsatzmaterials. Der anfänglich nur zentrale Spüleffekt dehnt sich bei steigendem Schmelzenspiegel infolge der Badumwälzung auf das gesamte Volumen aus, wodurch insbesondere nach Beendigung des Aufschmelzens die übliche Entgasung an der Schmelzenoberfläche durch Zirkulation der Schmelze erfolgt

Die sogenannte Auskochreaktion der Schmelze wird über einen langen Zeitraum verteilt und erstreckt sich jeweils nur auf das bereits aufgeschmolzene Einsatzmaterial. Dadurch wird eine sehr starke Kochreaktion weitgehend verhindert wodurch Auswaschungen an der Tiegelausmauerung verringert werden, sodaß die Standzeit des Tiegels stark vergrößert wird.

Die vorstehend beschriebenen Vorgänge haben wiederum zur Folge, daß die maximale EinschmeMeistung gegenüber dem Stand der Technik um etwa 5 % bis 25 % erhöht wird, wodurch sich die Gesamtdauer eines Verfahrenszyklus entsprechend verringert. Auch kann bis zum Ende des Einschmelzvorganges die volle Schmelzleistung aufgebracht werden, da der Verfahrenszyklus mit dem vollständigen Aufschmelzen des Einsatzgutes nahezu beendet ist Durch das Zusammenlegen der beiden Verfahrensschritte des Einschmelzens und der Spülgasbehandlung und durch die höhere Einschmelzleistung wird die gesamte Chargenzeit um 30 % bis 50 % verringert bzw. wird die Entgasungszeit der Schmelze entsprechend reduziert Durch die ständige Spülung wird weiters der Aufschmelzvorgang des festen Einsatzmaterials beschleunigt

Dieser Vorgang kann dadurch noch optimiert werden, daß die Spülgasmenge pro Zeiteinheit mit zunehmender Menge an aufgeschmolzenem Einsatzmaterial erhöht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens näher erläutert Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung, in der sowohl das herkömmliche Verfahren als auch das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden können, und

Fig. 2 ein Diagramm mit einer Gegenüberstellung des herkömmlichen und des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist ein Vakuum-Induktionsofen (1) dargestellt der eine Vakuumkammer (2) mit einem seitlich verfahrbaren Deckel (3), eine Bodenplatte (4) und einen Schmelztiegel (5), welcher von einer Induktionsspule (6) umgeben ist, auf weist Der Schmelztiegel (5) enthält innerhalb einer Ausmauerung einen Hohlraum (7) für die Aufnahme des Einsatzgutes bzw. der Schmelze. In den Hohlraum (7) mündet durch den Boden des Schmelztiegels (5) ein sogenannter Spülstein (8), der aus einem keramischen, gasdurchlässigen Material besteht und der üb» eine Gasleitung (9) mit einer Quelle für ein Spülgas in Verbindung steht Der Schmelztiegel (5) kann zusammen mit der Induktionsspule (6) in die strichliert dargestellte Position (5a) gebracht werden und -2-

Claims (3)

1. AT396836B sein Inhalt kann in eine Pfanne (10) abgegossen werden. Die Vakuumkammer (2) steht über eine Absaugöffnung (11) mit einem Satz von Vakuumpumpen (12) in Verbindung. Der Deckel (3) ist weiters mit einer Chargiereinrichtung (13) versehen, über die er mit Einsatzgut beschickt wird. Die Chargiereinrichtung (13) ist durch einen Vakuumschieber (14) von der Vakuumkammer (2) 5 trennbar. Die gesamte Vorrichtung wird durch eine Meßlanze (15) und eine Beobachtungseinrichtung (16) vervollständigt Der Deckel (3) ist nach links in die strichliert dargestellte Position (3a) verfahrbar, in welch» die Vakuumkammer (2) von oben frei zugänglich ist Nachstehend sind anhand der Fig. 2 die beiden alternativen Betriebsverfahien der Vorrichtung nach Fig. 1 erläutert: 10 Die voll ausgezogene Linie (17) stellt den zeitlichen Verlauf der Schmelzleistung bei dem herkömmlichen Verfahren dar. Hierbei werden am Beginn (t = 0) 100 % der Heizleistung aufgebracht Das erste senkrechte Teilstück (17a) der Linie (17) stellt die Beendigung des Einschmelzvorganges dar, wobei kurz zuvor die Einschmelzleistung allmählich zurückgenommen wird. Mit der Beendigung des Einschmelzens wird die Zufuhr von Spülgas eingeschaltet, wobei die Linie (18) die Dauer der Spülgaszufuhr darstellt Während der 15 gesamten Dauer der Spülgasbehandlung im Bereich der Linien (17b) und (17c) wird die Beheizung mit etwa 20 % bis 30 % der Nennleistung beibehalten. Die Zufuhr des Spülgases kann nur allmählich gesteigert werden, um eine überstarke Kochreaktion zu verhindern. Der strichlierte Linienzug zeigt den Verfahrensablauf beim erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei kann die Schmelzleistung gegenüb» der herkömmlichen Schmelzleistung vergrößert werden, was durch die Linie (19) 20 dargestellt ist Durch die Linie (20) wird dargestellt, daß das Spülgas bereits mit Beginn des Aufschmelzens eingeschaltet wird und bei Beendigung des Aufschmelzens, was durch die senkrechte Linie (19a) dargestellt ist, zusammen mit d» Heizung wieder abgeschaltet wird. 25 PATENTANSPRÜCHE 30 1. Verfahren zum Einschmelzen und Entgasen von stückigem Einsatzmaterial, z. B. Stahl, bei unteratmosphärischem Druck in einem Vakuum-Induktionsofen, dadurch gekennzeichnet, daß während mindestens 50 % der Schmelzdauer bis zum vollständigen Einschmelzen des Einsatzmaterials in den Bodenbereich des 35 Schmelztiegels ein Spül- und/oder Reaktionsgas eingeleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einleitung von Spül- und/oder Reaktionsgas dann begonnen wird, sobald der Induktionsofen, bezogen auf die Menge des gesamten aufzuschmelzenden Einsatzmaterials, zu mindestens 5 % mit Schmelze gefüllt ist. 40
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmenge pro Zeiteinheit mit zunehmender Menge an aufgeschmolzenem Einsatzmaterial erhöht wird. 45 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -3-