Vorrichtung zur Herstellung von Gusseisen mit Kugeigraphit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit durch Einführung von Magnesium in eine Eisen-Kohlenstoffschmelze, mit welcher die Verdampfung durch eine Kippbewegung des Behandlungsgefässes, wobei das Magnesium unter die Schmelzoberfläche getaucht wird, eingeleitet und die Verdampfungsgeschwindigkeit durch mindestens eine mit in das Innere des Behandlungsgefässes gerichteten öffnungen versehene Aufnahmekammer, verzögert wird.
Neben bekannten Vorrichtungen, Magnesium durch Übergiessen, Tauchen oder Einführen mit einem Rohr oder ähnlicher Vorrichtung der Schmelze beizufügen, ist auch schon vorgeschlagen worden, die Zugabe in der Weise zu bewerkstelligen, dass Magnesium in einem kippbaren Gefäss in eine besonders dafür vorgesehene Tasche eingebracht und nach dem Füllen des Eisens durch eine Kippbewegung um etwa 90 unter die Badoberfläche gebracht wird. Weiterhin ist auch eine Vorrichtung bekannt geworden, wonach für die Aufnahme des Magnesiums eine von aussen beschickbare Kammer ausgebildet ist, die nach innen eine Öffnung aufweist, deren Grösse für die durch Konvektion dem Magnesium durch die Schmelze zugeführte Wärme und damit für die Verdampfungsgeschwindigkeit massgeblich ist.
Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin. dass die erhebliche Dampfmenge den stetigen Zufluss von wärmezuführender Schmelze behindert und so einerseits einen ungleichmässigen, mit heftigen Eruptionen verbundenen Reaktionsablauf bewirkt, andererseits aber der D;imen- sionierung der öffnung nach unten eine Grenze setzt und so eine Reaktionsverzögerung im gewünschten Ausmass verunmöglicht.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, den durch die Magnesiumzugabe gebildeten Dampf mit einer solchen Dampfblasengrösse und in einer solchen Anzahl von Dampfblasen durch die Schmelze aufsteigen zu lassen, dass mindestens ein Teil der gebildeten Dampfblasen mit einer so grossen Geschwindigkeit aus der Badoberfläche austreten, dass die aufsteigenden Dampf blasen eine Spülwirkung auf die Schmelze ausüben, die sich in einer Verminderung der Reaktionsprodukte und übriger unerwünschter Beimengungen in der Schmelze auswirkt.
Andererseits wird die Dampfblasengrösse so gewählt, dass sich eine ausreichend grosse Reaktionsfläche der in der Schmelze aufsteigenden Dampfblasen ergibt, und so eine günstige Ausbeute der in die Schmelze einzuführenden Zusätze, z.B. eine Magnesiumausbeute in Eisenkohlenstoffschmelzen bei den üblichen Behandlungstemperaturen von mindestens 30%, vorzugsweise von über 40%, erreicht wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmekammer in einem Teilbereich der Grundfläche des Behandlungsgefässes angeordnet ist und mehrere in das Innere des Behandlungsgefässes gerichtete Öffnungen aufweist, welche derart bemessen und angeordnet sind, dass die Schmelze in der Vertikalstellung des Behandlungsgefässes in den unteren Bereich der Aufnahmekammer eintreten und im oberen Bereich derselben mit den Magnesiumdampfblasen austreten kann.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemässen kippbaren Behandlungsgefässes in horizontaler Stellung, und
Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte kippbare Gefäss in vertikaler Stellung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird das mit feuerfestem Material ausgekleidete Behandlungsgefäss 1 in seiner horizontalen Stellung so weit mit Schmelze 2 gefüllt, dass die von aussen beschickbare Aufnahmekammer 3 frei bleibt, d.h. nicht in Verbindung mit der Eisenschmelze 2 gelangt. Nach Öffnen des Stopfens 4 wird die Aufnahmekammer 3 mit dem verdampfbaren Zusatz 5 unter Beifügung von eventuellen weiteren Zugaben beschickt.
Mit dem Stopfenverschluss wird die Beschickungsöffnung der Aufnahmekammer 3 und mit einem geeigneten Deckel 6 die Beschickungsöffnung des Gefässes 1 verschlossen. Darauf kann mit einem ferngesteuerten Antrieb das ganze Behandlungsgefäss 1 in die in Fig. 2 dargestellte vertikale Richtung gekippt werden. In vertikaler Stellung des Behandlungsgefässes 1 befindet sich die Aufnahmekammer 3 unterhalb der Schmelzoberfläche, und die Schmelze 2 gelangt durch die öffnungen 7 und 8 in das Innere der Aufnahmekammer 3 und in Berührung mit dem Zusatz 5, worauf die Verdampfung desselben einsetzt.
Der gebildete Dampf entweicht gemäss dem Auftrieb durch die oben in der Aufnahmekammer 3 angeordneten Öffnungen 8, während nun durch die im unteren Bereich der Aufnahmekammer 3 angeordneten Öffnungen 7 laufend Schmelze nachfliesst und die damit verbundene Wärmezufuhr die Verdampfung. die mit einer erheblichen Wärmeaufnahme verbunden ist, unterhält. Durch entsprechende Bemessung der Querschnitte der Öffnungen 7 und 8 ist es möglich, die Reaktionsgeschwindigkeit des sich in der Aufnahmekammer 3 befindenden Reinmagnesiums 5 im voraus festzulegen, ohne dass unerwünschte Zusatzstoffe benötigt werden. Im Verschlussdeckel 6 ist eine Druckentla stungsöffnung 9 vorgesehen, durch welche der aus der Schmelze austretende Magnesiumdampf ins Freie gelangen kann.
Durch die in der Zeichnung dargestellte Anordnung der Öffnungen 7 und 8 der Aufnahmekammer 3 stehen die Eintrittsöffnungen 7 unter einem höheren hydrostatischen Druck (HFI ) als die Austrittsöffnungen 8 (Hpi )
1 Gusseisens und es ensteht ein Durchlauf des flüssigen Gusseisens durch die Aufnahmekammer 3, so dass eine gleichmässige Reaktion des Magnesiums stattfindet.
Die aus den Öffnungen 8 austretenden Dampf blasen bewegen sich durch die Schmelze 2 nach oben und werden dabei in beabsichtigter Weise zum Teil von der Schmelze aufgenommen. Die auf diese Weise behandelte Schmelze wird durch Kippen des Behandlungsgefässes 1 durch die Einfüllöffnung wieder entleert. Zur Dämpfung der Reaktion des sich in der Aufnahmekammer 3 befinden Reinmagnesiums kann zusätzlich auch Kühlschrott oder ein anderes Kühlmittel in die letztere eingebracht werden. Zur Erzielung eines Überdrucks im Behandlungsgefäss 1 kann der Deckel 6 entsprechend ausgebildet werden.
Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung wird bei einer vorzüglichen Ausbeute von Magnesium gleichzeitig eine solche Spülwirkung erzielt, dass die zwischen Dampf und Schmelze gebildeten Reaktionsprodukte z.B. Mg Sulfid, das nach dem bisher bekannten Verfahren mit Magnesium behandelten Schmelzen bei höheren Ausgangsschwefelgehalten durch die Bildung von unerwünschten Einschlüssen zu Ausschuss führt, aus der Schmelze ausgeschieden werden und so die an sich bekannte Behandlung von schwefelreichen Eisenschmelzen, beispielsweise von Gusseisen- oder Tempergussschmelzen aus dem sauren Kupolofen ohne vorhergehende Entschwefelung und ohne Verbleiben von schädlichen Reaktionsprodukten in der Schmelze ermöglicht.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung behandelte schwefelreiche Ausgangs-Schmelzen zeichnen sich beispielsweise durch einen geringeren Gehalt an in der Schmelze verbleibendem Schwefel aus.
Device for the production of cast iron with Kugeigraphite
The invention relates to a device for the production of spheroidal graphite cast iron by introducing magnesium into an iron-carbon melt, with which the evaporation is initiated by a tilting movement of the treatment vessel, the magnesium being immersed under the surface of the melt, and the evaporation rate by at least one in the Inside of the treatment vessel directed openings provided receiving chamber, is delayed.
In addition to known devices for adding magnesium to the melt by pouring, dipping or introducing it with a pipe or similar device, it has also already been proposed to accomplish the addition in such a way that magnesium is introduced in a tiltable vessel into a specially provided pocket and after after the iron is filled, it is brought under the bath surface by a tilting movement by about 90 degrees. Furthermore, a device has also become known, according to which an externally chargeable chamber is formed which has an opening on the inside, the size of which is decisive for the heat supplied to the magnesium by the melt by convection and thus for the evaporation rate.
The disadvantage of this device is that. that the considerable amount of steam hinders the steady flow of heat-supplying melt and thus on the one hand causes an uneven reaction process associated with violent eruptions, on the other hand, however, the diminution of the opening sets a limit and thus makes a reaction delay to the desired extent impossible.
The purpose of the present invention is to allow the vapor formed by the addition of magnesium to rise through the melt with such a vapor bubble size and in such a number of vapor bubbles that at least some of the vapor bubbles formed emerge from the bath surface at such a high speed that the rising vapor bubbles exert a flushing effect on the melt, which results in a reduction in the reaction products and other undesirable additions in the melt.
On the other hand, the vapor bubble size is chosen so that there is a sufficiently large reaction surface of the vapor bubbles rising in the melt, and thus a favorable yield of the additives to be introduced into the melt, e.g. a magnesium yield in iron-carbon melts at the usual treatment temperatures of at least 30%, preferably of over 40%, is achieved.
The device according to the invention is characterized in that the receiving chamber is arranged in a partial area of the base area of the treatment vessel and has several openings directed into the interior of the treatment vessel, which are dimensioned and arranged such that the melt in the vertical position of the treatment vessel in the lower area of the Enter the receiving chamber and exit in the upper area of the same with the magnesium vapor bubbles.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
1 shows an exemplary embodiment of a tiltable treatment vessel according to the invention in a horizontal position, and
FIG. 2 shows the tiltable vessel shown in FIG. 1 in a vertical position.
As can be seen from Fig. 1, the treatment vessel 1, which is lined with refractory material, is filled with melt 2 in its horizontal position to such an extent that the receiving chamber 3, which can be charged from the outside, remains free, i.e. does not come into contact with molten iron 2. After opening the stopper 4, the receiving chamber 3 is charged with the vaporizable additive 5 with the addition of any other additions.
The loading opening of the receiving chamber 3 is closed with the stopper and the loading opening of the vessel 1 is closed with a suitable cover 6. The entire treatment vessel 1 can then be tilted in the vertical direction shown in FIG. 2 with a remote-controlled drive. In the vertical position of the treatment vessel 1, the receiving chamber 3 is below the melt surface, and the melt 2 passes through the openings 7 and 8 into the interior of the receiving chamber 3 and comes into contact with the additive 5, whereupon it begins to evaporate.
The vapor formed escapes according to the buoyancy through the openings 8 arranged at the top of the receiving chamber 3, while now melt flows continuously through the openings 7 arranged in the lower region of the receiving chamber 3 and the associated heat supply causes evaporation. which is associated with considerable heat absorption, maintains. By appropriately dimensioning the cross-sections of the openings 7 and 8, it is possible to set the reaction speed of the pure magnesium 5 located in the receiving chamber 3 in advance without the need for undesired additives. In the cover 6 a pressure relief opening 9 is provided through which the magnesium vapor emerging from the melt can get into the open.
Due to the arrangement of the openings 7 and 8 of the receiving chamber 3 shown in the drawing, the inlet openings 7 are under a higher hydrostatic pressure (HFI) than the outlet openings 8 (Hpi)
1 cast iron and the liquid cast iron flows through the receiving chamber 3, so that a uniform reaction of the magnesium takes place.
The steam emerging from the openings 8 move upwards through the melt 2 and are in the process partially absorbed by the melt in an intended manner. The melt treated in this way is emptied again by tilting the treatment vessel 1 through the filling opening. In order to dampen the reaction of the pure magnesium located in the receiving chamber 3, cooling scrap or another coolant can also be introduced into the latter. In order to achieve an overpressure in the treatment vessel 1, the cover 6 can be designed accordingly.
With the device according to the invention, with an excellent yield of magnesium, a flushing effect is achieved at the same time that the reaction products formed between steam and melt e.g. Mg sulfide, which according to the previously known process with magnesium-treated melts at higher initial sulfur contents leads to rejects due to the formation of undesired inclusions, is eliminated from the melt and thus the known treatment of sulfur-rich iron melts, for example cast iron or malleable cast iron from the acid cupola without previous desulfurization and without remaining harmful reaction products in the melt.
Sulfur-rich starting melts treated with the device according to the invention are distinguished, for example, by a lower content of sulfur remaining in the melt.