DD202454A5

DD202454A5 - Tauch-verdampfungskammer und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DD202454A5
Application number: DD82239638A
Authority: DD
Inventors: Hans Lustenberger
Original assignee: Fischer Ag Georg
Priority date: 1981-05-08
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1983-09-14
Also published as: YU89182A; PH19358A; AR228491A1; PT74800B; BR8207694A; AU551528B2; NO830038L; RO88051A; HUT38401A; RO88051B; DK4883A; JPS58500667A; AU8393982A; US4496393A; CH656399A5; DK4883D0; PT74800A; IL65587A0; IT1151385B; PL236323A1

Abstract

Bei dieser Tauch-Verdampfungskammer fuer Giessereizwecke ist - in Betriebslage - im behandlungsgefaessbodenseitigen unteren Drittel und in den oberen zwei Dritteln der inneren Kammerwandung mindestens je eine Oeffnung vorgesehen. Anzahl, Groesse und Gesamtquerschnitt der Oeffnungen sind so gewaehlt, dass eine optimale Durchmischung des erzeugten Dampfes, z. B. Magnesiumdampfes, mit der zu behandelnden Schmelze erzielt wird. Die Anwendung dieser Tauch-Verdampfungskammer besteht in der Einbringung verdampfbarer Zusaetze in eine Schmelze, insbesondere von Reinmagnesium in eine in einem Behandlungsgefaess befindliche Roheisen-, Gusseisen- oder Stahlschmelze. Das Verfahren eignet sich zur Entschwefelung und/oder Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit oder Vermiculargraphit oder von magnesiumbehandeltem Temperguss.

Description

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AP G 21 G/239 638/1 60 765 26

Tauch-Verdampfungskammer und Verfahren zur Herstellung derselben

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist in Gießereien anwendbar und bezieht sich auf eine Tauch-Verdampfungskammer zum Einbringen verdampfbarer Zusätze in eine Schmelze, insbesondere von Reinmagne sium in eine in einem Behandlungsgefäß befindliche Roheisen-, Gußeisen- oder Stahlschmelze zur Entschwefelung und/oder zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, oder Yermiculargrap.hit oder von magnesiumbehandeltem Temperguß. Die Erfindung umfaßt ferner ein Yerfahren zur Herstellung einer Tauch-Yerdampfungskammer,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die Entschwefelung von Roheisen, Stahl- oder Gußeisen sowie zur Herstellung von Gußeisen mit Kugel- bzw· Vermiculargraphit oder von magnesiumbehandeltem Temperguß ist es bekannt, Reinmagnesium zu verwenden. Das Einbringen des Magnesiums geschieht nach bekannten Verfahren mittels verschiedenartiger ' Tanchvorrichirungen aus keramischen 7/erkstoffen ohne und mit Metallarmierung.

Die meisten der bisher vorgeschlagenen Tauchvorrichtungen sind entweder betrieblich schwer einsetzbar,zu teuer oder besitzen einen zu geringen und schlecht reproduzierbaren Wirkungsgrad oder weisen andere Nachteile auf.

Die durch die DE-AS 2 208 960 bekannt gewordene Tauchbirne zur Einführung von Magnesium in eine Schmelze ist konstruktiv kompliziert und aufwendig. Zudem ist durch die gezeigte

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Anordnung nur eine geringe Ausnutzung des durch, die kinetische Energie des aus dieser Tauchbirne austretenden Dampfes erzeugten Rühreffektes, verbunden mit einer intensiven Spülwirkung in der Schmelze, möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Tauch-Verdampfungskammer der gattungsgemäßen Art sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben so auszubilden, daß eine · optimale Durchinischung des erzeugten Dampfes mit der Schmelze und damit ein höchstmöglicher und reproduzierbarer T/irkungsgrad der Schmelzbehandlung erzielt wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Tauch-Verdampfungskammer zum Einbringen von .verdampfbaren Zusätzen wie Reinmagnesium in eine Schmelze zu schaffen, mit der die durch das dosiert geregelte Verdampfen erzeugten Druckänderungen (Regelschwingungen) in der Kammer und damit auch des austretenden Dampfes weitgehend reduziert werden, dabei soll die Tauch-Verdampfungskammer einfach in der Konstruktion, Herstellung und in der Handhabung sein und je nach Bedarf als mehrfach verwendbare. Kammer oder'nur als "Einwegkammer" ausgebildet sein. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Tauch-Verdampfungskammer angegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gesamtquerschnitt Q der Öffnung bzw. Öffnungen im unteren Drittel gleich oder kleiner als der Gesamtquerschnitt Q der Öffnung bzw. Öffnungen in den oberen Zwej Dritteln der inneren Kammerwandung ist.

239638 1 .3.

Als optimal hat sich ein Verhältnis der Gesamtquerschnitte der oberen -und unteren Öffnung bzw. Öffnungen ^o > _o erwiesen» ^u

Besonders günstig ist es, wenn die Kammer mit einem aus der Schmelze nach oben herausragenden Halte- und Einfüllrohr verbunden ist'.und mit einem einsetzbaren Dichtkörper am Kammereingang einen druckdichten Abschluß bildet.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Vergrößerung des Verdampfungskammervolumens der Dichtkörper vom Kammereingang entfernt in Richtung des aus der Schmelze nach oben herausragenden Endes des Einfüllrohres angeordnet wird.

Ein weiteres Merkmal der Tauch-Verdampfungskammer besteht darin, daß das Halte- oder Einflüllrohr auf einem Teil oder der Gesamtheit der aus der Kammer herausragenden Länge außen aus keramischer Masse mit innerer Armierung besteht oder innen oder beidseitig rslx einer feuerfesten Schicht belegt ist. Vorteilhafterweise ist die Tauch-Verdampfungskammer aus zwei oder mehreren Teilen nach dem Einfüllen des Magnesiums zusammensetzbar. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß sie als Einwegkammer ausgebildet ist und sich nach beendigter Verdampfung ganz oder teilweise von der Halterung löst und aus der Schmelze als Einheit oder desintegriert ausscheidet. Vorzugsweise ist der Horizontal- und/oder Vertikalschnitt ellipsenförmig.

lach einer weiteren Ausgestaltung sind deren Öffnungen an der Kammerwandung in unregelmäßiger Weise, bzw. bei rotationssymmetrischer Kammerform einseitig, angeordnet. Die Querschnittsfläche der einzelnen Öffnungen beträgt 1 bis

100 cm und der Gesamtquerschnitt der Offnungen C) -κ Q

ο OU

liegt zwischen 2 und 300 cm .

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Weiterhin besteht ein Merkmal darin, daß die Kammer mit einem Halte- und Einfiillorgan verbunden ist, bezüglich deren Vertikalachsen eine rotierende und/oder pulsierende Bewegung ausführbar ist. Die Tertikaiachsen des Halte- und Einfüllorgans sind vorzugsweise zueinander versetzt angeordnet.

Die Tauch-Verdampfungskammer zeichnet sich auch dadurch aus, daß bezüglich der Vertikalachsen des Halte- und Einfüllorgans unter gleichzeitigem Rotieren eine pulsierende Bewegung ausführbar ist.

Das Verfahren zur Herstellung einer Tauch-Verdampfungskammer ist dadurch charakterisiert, daß man die Kammer durch die Öffnungen mit flüssigem Magnesium füllt und . dieses anschließend erstarren läßt*

Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels ' näher erläutert:

Ein herkömmliches Behandlungsgefäß, z. B. eine Transportpfanne für die Schmelze, das mit feuerfestem Material ausgekleidet ist, ist mit Schmelze gefüllt. Dabei kann es sich um Gußeisen-, Roheisen- oder Stahlschmelze handeln. Eine Tauch-Verdampfungskammer gemäß der Erfindung wird in die Schmelze mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit eingetaucht. Diese Kammer ist mit einem Einfüll- und Halterohr verbunden. Die Kammer wird entweder durch eine Öffnung im leicht wegnehmbaren Deckel des Behandlungsgefäßes, wobei das Einfüll- und Halterohr mit einem Anschlag versehen sein kann, der in einer Halterung am Deckel aufsitzt, oder aber mit am Halterohr leicht lösbar befestigtem Deckel in die Schmelze eingetaucht.

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Der KraftSchluß der an der Kammer wirkenden Auftriebs-, Yerdampfungs- und Reaktionskräfte kann über die Tauchvorrichtung und den Deckel des Behandlungsgefaßea oder nur über die Tauchvorrichtung oder über den Deckel erreicht werden*

Das Innere der Kammer ist beispielsweise mit Reinmagnesium gefüllt· Das Reinmagnesium kann in stückiger oder in flüssiger Form in die Kammer eingebracht werden.'

Die innere und äußere Form der Kammer wird nach strömungstechnischen Kriterien bezüglich Dampf- und Badströmung gewählt und dimensioniert.

Die Kammer wird wegen der eben erwähnten Kriterien und zwecks optimaler Ausnutzung des bei der Durchmischung der Magnesiumdämpfe mit der Schmelze entstehenden Rühreffektes vorzugsweise in exzentrischer Stellung bezüglich vertikaler Mittelachse des Behandlungsgefäßes in die Schmelze eingetaucht. Die exzentrische lage der Kammer im Behandlungsgefäß und/oder die an der Kammer exzentrisch angeordneten Öffnungen unterstützen und verstärken bei geeigneter Geometrie die Badrotation und damit die Spülwirkung und Ausscheidung der Reaktionsprodukte, wie z. B. Schlacke, Die in der Kammerwandung vorgesehenen Öffnungen sind bezüglich Einbaulage - auf mindestens zwei Ebenen angeordnet und können sich in ihrer Anzahl sowie in ihrer ^ esamt-Querschnittsflache unterscheiden. Die Anzahl, Größe und Anordnung der Öffnungen in der Kammerwand sind so gewählt, daß ein optimaler Verlauf der Verdampfung des Reinmagnesiums in der Kammer und der Reaktion des Dampfes mit der Schmelze gewährleistet wird. Auf diese Weise wird eine geregelte, dosierte Verdampfung des Reinmagnesiums und damit ein in engen Grenzen gesteuerter Reaktionsverlauf erzielt.

38 1 -s-

Im unteren Drittel der Kammer ist der Gesamtquerschnitt Q^ der Öffnung bzw. Öffnungen vorzugsweise kleiner als der Qe samt querschnitt Q der Öffnung bzw. Öffnungen in den oberen Zwei-Dritteln der Kammerwandung. Die Anzahl und Größe der Öffnungen und der Abstand der Öffnungsebenen hängen von verschiedenen Paktoren ab, wie z. B. von der Menge, vom Schwefelgehalt und von der Be.handlungstemperatur der zu behandelnden Schmelze.

Die Kammer ist mit einem Einfüll- und Halterohr verbunden, das durch den Schutzdeckel des Behandlungsgefäßes nach außen ragt· Dieses Rohr kann auf einem Teil oder der Gesamtheit der aus der Reaktionskammer herausragenden Länge mit einer feuerfesten Schicht, vorzugsweise aus keramischem Material, außen oder innen oder beidseitig belegt sein.

Die Vertikalachsen des Halte- bzw. Einfüllrohres,können zusammenfallen oder versetzt angeordnet sein. Durch eine entsprechende Antriebsanordnung kann das Halte- und/oder Einfüllrohr eine rotierende und/oder pulsierende Bewegung ausfüllen, wobei 3 Rotationsbewegungen und/oder ein Vertikalpulsieren kombinierbar sind.

Durch die Rotations- und/oder Pulsierbewegung(en) der Tauch-Verdampfungskammer kann eine optimale Durchmischung des aus der Kammer austretenden Dampfes mit der Schmelze und damit ein höchstmöglicher Wirkungsgrad mit bestmöglicher Reproduzierbarkeit der Schmelzbehandlung erzielt * werden.

Der Schutzdeckel weist einen außen entlang der Behandlungsgefäßwand nach unten ragenden kragenförmigen Mantel auf, der als Spritzschutz dient. Im Schutzdeckel selber können

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eine oder mehrere Austrittsoffnungen für Dämpfe vorgesehen sein, die nicht von der Schmelze aufgenommen bzw, die von dieser abgegeben werden. Zur optimalen Sicherheit des Bedienungspersonals muß die Länge des Mantels so gewählt werden, daß die Mantelunterkante die Oberkante des Behandlungsgefäßes überdeckt, bevor die Kammer in die Schmelze eintaucht. Der haubenförmige Deckel kann auch direkt zum Absaugen der oben erwähnten Dämpfe und deren Reaktionsprodukte mit der Luft, z. B. MgO verwendet werden, indem die oben erwähnte(n) Austrittsöffnung(en) direkt mit einer oder mehreren Absaugleitung(en), z. B. über ein oder mehrere flexible Metallrohre verbunden werden.

Es ist möglich, das Einfüllrohr direkt an der Kammerwand mittels eines Dichtungskörpers druckdicht abzuschließen oder zur Vergrößerung des Kammerinnenraum—To lumens den Dichtkörper weiter vom Kämmereingang entfernt in Richtung des aus dem Behandlungsgefäß herauaragenden Endes anzubringen. Das ermöglicht Druckänderungen, die in der Verdampfungskammer durch das dosiert geregelte Verdampfen des Reinmagnesiums entstehen können, und damit auch Druekänderungen des aus der hammer austretenden Dampfes, weitgehend zu reduzieren und dadurch die in und an der Verdampfungskammer wirkenden Kräfte weiter zu verkleinern.

Die Kammer kann auch als Einwegkammer ausgebildet sein derart, daß sich die Kammer nach beendigter Verdampfung ganz oder teilweise von der Halterung löst und aus der Schmelze als Einheit oder desintegriert ausscheidet.

Die Kammer kann auch zwei- oder mehrteilig ausgebildet _vsein, wobei nach zweiteiliger Ausführung ein unterer Behälterteil nach erfolgter Füllung mit Magnesium an einem Deckelteil, das mit einem Stiel verbunden ist, z. B. mittels einfachem Schraubverschluß befestigt wird. Ein Ein-

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füllrohr der oben beschriebenen Art erübrigt sich und kann durch einen einfachen Haltestiel ersetzt werden.

Es ist auch möglich, die Kammer am Boden des Behandlungsgefäßes zu befestigen bzw, festzuhalten z, B, mit Bolzen durch den Boden des Behandlungsgefäßes bzw, mit Einfüll- und Halterohr oder mit Haltestiel und mit der Schmelze, vorzugsweise in exzentrisch eingetauchter Lage zu überschütten. Damit wird auch ohne Rotations- und/oder Pulsierbewegung(en) der Kammer der von der Verdampfungskammer erzeugte Riihreffekt durch die kinetische Energie des Einfüllstrahles beim "Überschütten" im Schmelzband verstärkt, wodurch ein höchstmöglicher und reproduzierbarer Wirkungsgrad der Sc.hmelzbe.handlung erzielt wird.

Im Fall» daß die Kammer mit flüssigem Magnesium gefüllt wird,- z, B. durch eine oder mehrere Öffnungen in der Kammerwandung und nach Erstarrung des Magnesiums in die Schmelze eingetaucht wird, kann man wegen des günstigeren Yolumen—Oberflächenverhältnisses des in der Kammer erstarrten Magnesiumstückes als bei stückigem Magnesium einen ruhigeren Reaktionsverlauf beobachten. Zudem ist damit eine feinere Dosierung des Einfüllgewichtes des Magnesiums möglich und das Einfüllrohr im Haltestiel, der, Kammer ist nicht' mehr erforderlich.

Die Wandungen der Kammer können aus üblichen oder hochfesten Feuerfestmaterialien oder Materialkombinationen und mit oder ohne Armierung aus Metall oder einem anderen Material oder Materialkombinationen als Stützskelett vorgesehen sein, wobei diese Armierung fest mit der Armierung eines eventuell vorhandenen Einfüll- und Halterohrs bzw. Haltestiels verbunden ist.

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Durch die Verwendung der beschriebenen Kammer läßt sich z. B. nicht nur ein treffsicheres Entschwefeln und Einstellen des Restmagnesiumgehaltes sowie ein hohes und reproduzierbares Magnesiumausbringen erzielen, sondern die Behandlungssequenz läßt sich beachtlich erhöhen, da die Behandlungseinrichtung bezüglich der bisher bekannten Tauchvorrichtungen besser den betrieblichen Gegebenheiten angepaßt und deren Handhabung vereinfacht ist,

Claims

: βθ 765 26 239638 1 Erfindungsanspruch

1. Tauch-Verdampfungskammer zum.Einbringen verdampfbarer Zusätze in eine Schmelze·, insbesondere von Reinmagnesium in eine in einem Behandlungsgefäß befindliche Roheisen-, Gußeisen- oder Stahlschmelze zur Entschwefelung und/oder zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit oder Vermiculargraphit oder von magnesiumbehandeltem Temperguß, wobei - in Betriebslage - im behandlungsgefäßbodenseitigen unteren Drittel und in den oberen Zwei-Dritteln der inneren Kammerwandung mindestens je eine Öffnung vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Gesamtquerschnitt Q der Öffnung bzw. Öffnungen im unteren Drittel gleich oder kleiner ist als der Gesamtquerschnitt Q der Öffnung bzw, Öffnungen in den oberen Zwei-Dritteln der inneren Kammerwandung,.

2 nungen Q⁺Q₁₁ zwischen 2 und 300 cm liegt.

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zelnen Offnungen 1 bis 100 cm beträgt,

2. Tauch-Verdampfungskammer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der Gesamtquerschnitte der oberen und un

gleich 2 ist.

oberen und unteren Öffnung bzw. Öffnungen j£ mindestens

3. Tauch-Verdampfungskammer nach Punkt 1 oder 2, gekenn- ' zeichnet dadurch, daß die Kammer mit einem aus der ^; Schmelze nach oben herausragenden Halte- und Einfüllrohr verbunden ist, welches mit einem einsetzbaren Dichtkörper am Kammereingang einen druckdichten Abschluß des Innenraumes der Tauch-Verdampfungskammer bildet,

4. Tauch-Verdampfungskammer nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Dichtkörper vom Kammereingang entfernt in Richtung des aus der Schmelze herausragenden Rohrendes angeordnet ist zwecks Vergrößerung des Kammerinnenraum-Volumens·

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5. Tauch-Verdampfungskanmer nach Punkt 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Halte- oder Einfiillro.hr auf einem Teil oder der Gesamtheit der aus der Kammer herausragenden Länge außen aus keramischer Masse mit innerer Armierung besteht oder innen oder beidseitig mit einer feuerfesten Schicht belegt ist,

6. Tauch-Yerdampfungskammer nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß sie aus zwei oder mehreren Teilen nach dem Einfüllen dea Magnesiums zusammensetzbar ist,

7» Tauch-Yerdampfungskammer nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß sie als Einwegkamraer ausgebildet ist und sich nach beendigter Verdampfung ganz oder teilweise von der Halterung löst und aus der Schmelze als Einheit oder desintegriert ausscheidet.

8. Tauch-TTerdampf ungskammer nach Punkt 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß deren Horizontal- und/oder Yertikalschnitt ellipsenförmig ist,

9. Tauch-Yerdampfungskammer nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß deren Öffnungen an der Kammerwandung in unregelmäßiger Weise, bzw, bei rotations— symmetrischer Kammerform einseitig, angeordnet sind«

10, Tauch—Verdampfungskammer nach Punkt 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Querschnittsfläche der ein-

11. Tauch-Verdampfungskammer nach Punkt 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß der Gesamtquerschnitt der Öff-

12. !auch-Verdampfungskammer nach Punkt 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Kammer mit einem Halte« und Einfüllorgan verbunden ist, bezüglich deren Vertikalachsen eine rotierende und/oder pulsierende Bewegung.; ausführbar ist,

13. Tauch-'verdampf ungskairaner nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Vertikalachsen des Halte— und des Einfüllorgans zueinander versetzt angeordnet sind.

14. Tauch-Verdampfungskammer nach Punkt 12 oder 13» gekennzeichnet dadurch, daß bezüglich der Vertikalachsen des Halte- und Einfüllorgans unter gleichzeitigem Rotieren eine pulsierende Bewegung ausführbar ist.

15. Verfahren zur Herstellung einer Tauch-Verdampfungskammer nach Punkt 1.bis H, gekennzeichnet dadurch, daß man die Kammer durch die Öffnungen mit flüssigem Magnesium füllt und dieses anschließend erstarren läßt.