DE1109837B

DE1109837B - Vakuumofen mit elektrisch beheiztem Herdraum zum Behandeln fluessiger Metalle, vornehmlich von Eisen und Stahl

Info

Publication number: DE1109837B
Application number: DED24529A
Authority: DE
Original assignee: Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Current assignee: Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Priority date: 1956-12-18
Filing date: 1956-12-18
Publication date: 1961-06-29

Description

Vakuumofen mit elektrisch beheiztem Herdraum zum Behandeln flüssiger Metalle, vornehmlich von Eisen und Stahl Vakuumschmelzöfen und deren Vorteile sind seit langem bekannt. Bisher ist es aber nicht möglich gewesen, derartige Öfen für große Leistungen zu bauen.
Der Fassungsraum von induktiv beheizten Vakuumöfen, in denen gleichzeitig eine das Entgasen des Metalls unterstützende Badbewegung zustande kommt, läßt sich nicht über ein bestimmtes Maß, z. B. über etwa 1500 kg, steigern. Bekannt sind Vorrichtungen zum Gießen von Metallen unter Vakuum mit einer druckfesten gelenkigen Verbindung zwischen Gießform und Schmelzofen sowie beheizte Entgasungskammern, durch die hindurch Metallschmelzen von einem Abgabegefäß in ein Aufnahmegefäß geheben und dabei in der Kammer entgast werden.
Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf einen Vakuumofen zum Behandeln flüssiger Metalle, vornehmlich von Eisen und Stahl, dessen feuerfest zugestellter, von einem dichtenden Metallmantel umgebener, elektrisch beheizter Herdraum an eine Vakuumpumpenanlage angeschlossen ist. Das Besondere an diesem Ofen besteht darin, daß durch seinen Boden in den Herdraum ein offener Rohrstutzen mündet und das freie untere Ende des Stutzens in einen pfannenartigen Behälter und das in diesem befindliche, unter Atmosphärendruck stehende schmelzflüssige Metall hineinragt.
Dabei ist der Abstand zwischen dem Vakuumofen und dem unter ihm befindlichen pfannenartigen Behälter zu verändern, und zwar entweder dadurch, daß der Ofen oder der ihn mit schmelzflüssigem Metall beschickende pfannenartige Behälter oder beide höhenverstellbar sind. In den Herdraum des Ofens münden Auslaufstutzen von mit Schleusen ausgestatteten Gefäßen, die zum Einführen von Stoffen zum metallurgischen Behandeln des schmelzflüssigen Ofeninhalts bestimmt sind.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Vakuumschmelzofens nach der Erfindung. Sie zeigt einen Längsschnitt durch den Ofen.
Der in üblicher Weise mit feuerfestem Mauerwerk 3, 4 ausgekleidete und durch einen Metallmantel luftdicht abgeschlossene Ofen 1 wird durch Elektroden 6 beheizt. In den Boden des Ofens mündet ein im Innern feuerfest ausgekleideter Rohrstutzen 2, der von einem Schutzkörper 2' aus feuerfestem Werkstoff umgeben ist.
Der Rohrstutzen 2 taucht in einen unter dem Ofen angeordneten topfartigen Behälter 8 ein, der zweckmäßig mit einer Einlaufrinne 9 ausgestattet ist. Der Behälter kann kippbar oder in bekannter Weise mit einem Ausgußstopfen versehen sein. Eine in den freien Herdraum des Ofens mündende Leitung 5 stellt die Verbindung mit einer nicht gezeichneten Vakuumpumpenanlage dar. Im Gewölbe des Ofens münden die Auslässe einer oder mehrerer mit Schleusen ausgestatteter Behälter 7 zur Aufnahme und Zufuhr von Behandlungsstoffen.
Der Schmelzofen nach der Erfindung wird folgendermaßen betrieben: Die in dem Ofen 1 zu behandelnde Schmelze wird z. B. von einer Pfanne aus über den Einlauf 9 des topfartigen Behälters 8 laufend in diesen eingeführt. Sobald das untere Ende des in den Herdraum des Ofens mündenden Rohrstutzens 2 durch das Metall luftdicht abgeschlossen ist, wird der freie Raum des Ofens evakuiert und laufend Metall so lange über das Topfgefäß 8 in den Ofen eingeführt, bis die für das jeweilige Metall geltende barometrische Steighöhe erreicht ist.
Bekanntlich ist es für die Vakuumbehandlung von Metallen wesentlich, daß sich das Metall während der Behandlung in möglichst lebhafter Bewegung befindet. Sie wird bei dem Vakuumofen nach der Erfindung in besonders einfacher Weise durch ein periodisches Verändern des Abstandes zwischen dem Ofen 1 und dem Behälter 8 erreicht, und zwar entweder durch eine Höhenverstellung des Ofens oder des Behälters. Das Ausmaß der Badbewegung ist mit der Häufigkeit der Hub- und Senkbewegungen, ihrer Geschwindigkeit und ihrer Höhe zu beeinflussen.
Ein weiteres Mittel, die zu behandelnde Schmelze in lebhafte Bewegung zu bringen, ist die Auslösung eines Kochvorgangs in der Schmelze durch Reaktionen, die in kurzen Zeiten ablaufen und bei denen Gase frei werden. Beim erfindungsgemäßen Betrieb des Vakuumschmelzofens mit flüssigen Eisen- und Stahlschmelzen dient dazu die Kohlenoxydreaktiön, die, sofern das Eisen oder der Stahl die erforderlichen Anteile an Kohlenstoff und Sauerstoff nicht enthält, durch eine entsprechende Zugabe dieser Stoffe in dem jeweils gewünschten Umfang ausgelöst werden kann.
Ein Höchstmaß an Wirkung wird erreicht, wenn zu der tiefgreifenden Rührwirkung durch das periodische Höhenverstellen gleichzeitig die Rührwirkung hinzukommt, die die Kohlenoxydreaktion bei ihrem in dem erfindungsgemäßen Vakuumofen möglichen außerordentlich schnellen Ablauf hervorruft.
In dem Vakuumofen nach der Erfindung kann das Metall jede gewünschte Behandlung erfahren. Man kann es hier z. B. frischen und auch legieren.
Die Entnahme der in dem Ofen befindlichen Schmelze ist durch eine Änderung des Unterdruckes im Ofen oder durch eine Höhenverstellung entweder des Behälters 8 oder des Ofens 1 oder von beiden möglich. Auf vorstehende Weise kann dem Ofen die Schmelze auch ohne weiteres in Teilmengen entnommen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vakuumofen zum Behandeln flüssiger Metalle, vornehmlich von Eisen und Stahl, dessen feuerfest zugestellter, von einem dichtenden Metallmantel umgebener, elektrisch beheizter Herdraum an eine Vakuumpumpenanlage angeschlossen ist. dadurch gekennzeichnet, daß durch den Boden des Vakuumofens (1) in dessen Herdraum ein offener Rohrstutzen (2) mündet und das freie untere Ende des Stutzens in einen pfannenartigen Behälter (8) und das in diesem befindliche, unter Atmosphärendruck stehende, schmelzflüssige Metall hineinragt.
2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in seinen Herdraum solche Auslaufstutzen von mit Schleusen ausgestatteten Gefäßen (7) münden, die zum Einführen von Stoffen zum metallurgischen Behandeln des schmelzflüssigen Ofeninhalts bestimmt sind.
3. Ofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er höhenverstellbar ist.
4. Ofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ihn mit schmelzflüssigem Metall beschickende pfannenartige Behälter (8) höhenverstellbar ist.
5. Ofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Ofen (1) als auch der pfannenartige Beschickungsbehälter (8) höhenverstellbar sind.
6. Verfahren zum Betrieb des Vakuumofens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem der Ofen (1) mit der Schmelze gefüllt worden ist, der pfannenartige Beschickungsbehälter (8) oder der Ofen (1) selbst oder beide Geräte periodisch auf und ab bewegt werden, mit der Maßgabe jedoch, daß das Ende des in den Beschickungsbehälter (8) eintauchenden Rohrstutzens (2) durch das in dem Behälter befindliche Metall luftdicht abgeschlossen bleibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,- daß für den flüssigen Einsatz des Vakuumofens eine Stahl- oder Eisenschmelze Verwendung findet, deren Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalte zur Auslösung einer lebhaften Kohlenoxydreaktion im Vakuum des Ofens ausreichen oder vorab eine entsprechende Einstellung erfahren haben. B.
Verfahren zum Entleeren des Ofens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck im Ofenraum geändert wird.
9. Verfahren zum Entleeren des Ofens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte Abstand zwischen dem Ofen (1) und dem Behälter (8) geändert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ofeninhalt Teilmengen entnommen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 736 603.