DE1170590B - Vorrichtung zum Behandeln von geschmolzenen Metallen oder Metallegierungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 22 d

Deutsche Kl.: 31c-33/02

*'■»'. BI. VS 2 9.12.66

Nummer: 1 170 590

Aktenzeichen: F 23000 VI a / 31 c

Anmeldetag: 9. Mai 1957

Auslegetag: 21. Mai 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln von geschmolzenen Metallen oder Metallegierungen durch Zerstäubung mittels Schleuderteller in einer vorbestimmten Atmosphäre.

Es ist eine in der Technik häufig gestellte Aufgabe, Schmelzen zu behandeln, z. B. zu entgasen, zu desoxydieren, mit bestimmten Zuschlagstoffen zu mischen u. a.

Die Schnelligkeit, mit der diese Reaktionen ablaufen, ebenso wie die Wirkung hängt weitgehend von der Möglichkeit ab, eine möglichst innige Durchmischung und eine möglichst große Berührungsoberfläche der beiden Stoffe zu erreichen. Dies wird z. B. bei den bekannten Windfrisch-Verfahren bei der Stahlherstellung durch Einblasen eines feinverteilten Gasstromes in eine Metallschmelze erreicht. Dieses Verfahren ist dann mit Erfolg anwendbar, wenn durch die eintretende Reaktion an den Grenzflächen der beiden Stoffe eine erhebliche Änderung und damit ein steiles Gefalle des Lösungsdruckes in der Flüssigkeit von der Berührungsfläche weg erreicht wird, so daß durch den natürlichen Ausgleich des Lösungsdruckes innerhalb der Flüssigkeit bei ausreichender Einwirkzeit eine gleichmäßige Behandlung der gesamten Flüssigkeitsmenge erreicht wird.

Wenn aber z. B. Vorgänge stattfinden, die nur sehr geringe Änderungen des Lösungsdruckes in der Flüssigkeit bewirken, z. B. beim Entgasen von flüssigen Metallen oder beim Anreichern von Flüssigkeiten mit Gasen, tritt in wirtschaftlich vertretbaren Zeiten keine ausreichende Wirkung ein.

Es ist eine Vorrichtung zum Entgasen von Flußeisen bekanntgeworden, bei welcher das Flußeisen über einen in der Verfahrenstechnik allgemein bekannten Tellerzerstäuber in einem geschlossenen Raum unter Vakuum zerstäubt und dabei entgast wird. Durch die Feinstverteilung des flüssigen Eisens bei der Zerstäubung tritt eine sehr rasche Entgasung ein. Dies ist insbesondere bei geschmolzenen Metallen von besonderer Bedeutung, um den Temperaturabfall der Schmelze während der Behandlung möglichst gering zu halten.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch der Weg, den die Teilchen des zerstäubten Eisens in der Atmosphäre zurücklegen, bis sie in einen Sammelbehälter gelangen und damit der Einwirkung der Atmosphäre im wesentlichen entzogen werden, sehr gering.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Flüssigkeit in feinstverteiltem Zustand in der zur

Vorrichtung zum Behändem von geschmolzenen Metallen oder Metallegierungen

Anmelder:

Max Fessler, Newark, N. J.,

Patrick F. Mc. Devitt, Jersey City, N. J., Edwin W. Phillips, Millburn, N. J., James J. Gustat, East Orange, N. J., Charles W. Hutchinson, Chatham, N. J., Arthur E. Blake, Jersey City, N. J., Raymond J. Lamp, Ridgewood, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dr.-Ing. R. Poschenrieder, Patentanwalt, München 8, Lucile-Grahn-Str. 38

Als Erfinder benannt:

Frank Fessler f, Newark, N. J.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 14. Mai 1956

Behandlung notwendigen Atmosphäre einen sehr langen Weg zurücklegt.

Es ist bekannt, daß nichteutektische Legierungen das Bestreben haben, während der Erstarrung auszuseigern, und daß es außerordentlich schwierig ist, Abgüsse aus Legierungen herzustellen, die aus nicht oder nur sehr schwer mischbaren Metallen bestehen.

Obwohl femer Verfahren sowie Vorrichtungen zur Entgasung von Schmelzen sowie zum Einführen von Gasen in Schmelzen und zur Bildung homogener fester Legierungen aus schwer mischbaren Metallen bereits bekannt sind, haben diese bisher nicht befriedigt.

Es besteht daher ein lebhaftes Bedürfnis nach einer Vorrichtung zum Behändem von geschmolzenen Metallen oder Metallegierungen durch Zerstäubung in feinste Teilchen, die eine innige Mischung der Bestandteile einer Schmelze sowie die innige Mischung einer Schmelze mit einem zuzuführenden Gas ermöglicht," andererseits aber auch das wirkungsvolle Entgasen von Schmelzen gestattet. Dies wird nach der Erfindung dadurch erzielt, daß der Schleuderteller einer Vorrichtung der bezeichneten Art aus

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einem entsprechend den Behandlungsbedingungen Die Figur zeigt einen Axialschnitt durch die Vorkorrosions- und temperaturbeständigen Werkstoff richtung gemäß der Erfindung,
einen nach außen abwärts geneigten Rand aufweist Die Vorrichtung 11 weist eine geschlossene Kam- und in einer geschlossenen Kammer rotiert, deren mer 12 auf, in die eine mit einem Ventil 14 und Wandflächen wenigstens vom Rand des Schleuder- 5 einem Druckanzeiger 15 ausgestattete Leitung 13 sotellers in einem Abstand derart verlaufen, daß die wie eine Ausgießöffnung 17 mündet, die die Kammer aus dem Teller abgesprühte Schmelze zwischen mit einer Beschickungsmulde 16 verbindet. Die Kameiner Wandfläche und dem Tellerrand hin- und mer 12 steht ferner über eine Leitung 18 und ein zurückprallt. Diese Maßnahmen ermöglichen die Ventil 19 mit einer Saugpumpe in Verbindung, durch Zerstäubung von Schmelzen von Metallen und io die beim Entgasen das Gas aus der Kammer 12 beMetallegierungen in feinste Teilchen. seitigt werden kann.

Bei einem Außendurchmesser der oberen Fläche Die Vorrichtung kann längs der Linie A-B ge-

des Schleudertellers von etwa 68,5 cm und einem teilt sein, so daß der obere Teil abhebbar ist, wo-

äußeren Durchmesser des Randes desselben von durch das Reinigen der Vorrichtung sowie etwaige

2,10 m ergeben sich mit dem Umfang der oberen 15 Instandhaltungsarbeiten ermöglicht werden. Die bei-

Fläche von 2,16 m und des Randes von etwa 6,7 m den Teile der Vorrichtung 11 sind durch eingebaute

bei einer Drehzahl des Schleudertellers von 300 U/m Heizrohre 20 beheizbar.

Umfangsgeschwindigkeiten von 10,78 m/s bzw. von Ein Elektromotor 21 treibt über ein Wechsel-

33,53 m/s für den Umfang der oberen Fläche bzw. getriebe 22 und ein Kegelradgetriebe 23, 24 eine

den Rand. 20 Antriebswelle 25, die in Lagern 26 und 27 gelagert

Die beschriebene Ausbildung hat den Vorteil, daß ist und eine Tragscheibe 28 antreibt, auf die der

die Fliehkraft von der Kante der oberen Fläche des Schleuderteller 29 aufgesetzt ist.

Schleudertellers bis zum Rand entsprechend dem Entlang des Umfangs der Kammer 12 verläuft eine

Querschnitt der Umfangsgeschwindigkeit zunimmt, Rinne 30, die über die Abstichöffnung 31 entleer-

so daß bei jedem Rückprall die zerstäubende Wir- 25 bar ist.

kung des Schleudertellers fortschreitend steigt und Der Schleuderteller 29 weist in seinem mittleren

dementsprechend die Größe der Partikelchen der Teil eine Mulde 33 mit kegelstumpfförmig nach oben

Schmelze entsprechend abnimmt. Diese Wirkung ist zu erweiterter Begrenzungswand 34 auf. Der Rand

in hohem Maße bei allen genannten Anwendungs- 32 des Schleudertellers 29 sowie die Wandfläche 35

fällen der Vorrichtung gemäß der Erfindung, nämlich 30 der Kammer 12, die dem Rand 32 des Schleuder-

beim Entgasen, beim Mischen schwer mischbarer tellers 29 zugewandt ist, sind mit etwa gleicher Nei-

Legierungsbestandteile und beim Durchsetzen einer gung, vorzugsweise 30°, gegen die Horizontale

Schmelze mit Gasen sowie beim Homogenisieren kegelstumpfförmig nach unten zu verbreitert,

von Schmelzen, von hohem Nutzen. Das Gehäuse der Vorrichtung 11 sowie der

Ein weiterer Vorteil der Ausbildung gemäß der 35 Schleuderteller 29 sind aus einem entsprechend den

Erfindung besteht darin, daß mit der zunehmenden Behandlungsbedingungen korrosions- und tempe-

Fliehkraft die gegen die Wandfläche bzw. gegen den raturbeständigen Werkstoff hergestellt.

Schleuderteller geschleuderten Partikeln gegen den Im Betrieb wird die Vorratsmulde 16 mit der

Rand hin kleiner werden, so daß die auf den Schleu- Schmelze und gegebenenfalls den Zuschlagstoffen

derteller bzw. die Wandfläche wirkenden Einzel- 40 gefüllt und ein in der Ausgießöffnung 17 vorge-

impulse über die ganze Fläche des Schleudertellers sehener Stopfen nach Anheizen der Vorrichtung

bzw. der Wandfläche ungefähr gleich sind. mittels der Rohre 20 beseitigt, so daß die zu be-

Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung handelnde Schmelze in die Mulde 33 des Schleuderkann der Rand des Schleudertellers stufenförmig tellers 29 eintritt. Der Schleuderteller rotiert in der ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, daß die 45 Kammer 12, und die in der Mulde enthaltene Fliehkraft der einzelnen von dem Rand des Schleu- Schmelze wird gegen die obere Begrenzung des dertellers abgeschleuderten Partikeln von einem Schleudertellers verdrängt, von der sie unter der Rückprall zum nächsten mit größerer Genauigkeit Wirkung der Zentrifugalkraft gegen die Wandfläche festgelegt und eingehalten werden kann. 35 der Kammer 12 geschleudert wird. Nach Zurück-

Je nach dem beabsichtigten Verwendungszweck 50 prallen von dieser Wandfläche erreichen die Teilchen der Vorrichtung kann diese eine Leitung zum Ein- der Schmelze den Rand 32 des Schleudertellers 29 führen einer regelbaren Gasmenge in die Kammer an einem Punkt, dessen Abstand von der Drehachse und bzw. oder eine Saugleitung zum Absaugen von größer ist als der der Oberkante des Schleuder-Gas aus der Kammer aufweisen. Diese Leitungen tellers. Die Fliehkraft wächst mit dem Quadrat des können- außer mit einem Ventil mit einem Druck- 55 Abstandes eines Punktes von der Achse, und inmeßgerät ausgestattet sein. folgedessen werden die Teilchen der Schmelze nun-

Die Neigung des Randes des Schleudertellers so- mehr mit höherer Geschwindigkeit vom Schleuder-

wie der Wandfläche der Kammer kann vorteilhafter- teller gegen die Wandfläche 35 geschleudert. Dieser

weise etwa 30° gegen die Horizontale betragen. Vorgang wiederholt sich, bis die einzelnen Teilchen

Die Wandfläche der Kammer kann ferner zur 60 die Unterkante des Randes 32 des Schleudertellers

Aufrechterhaltung der Temperatur im Inneren der 29 erreichen, und schließlich sammelt sich die

Kammer beheizt sein. behandelte Schmelze in der Rinne 30, von wo sie

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann durch die Abstichöffnung 31 entnommen werden

die Drehgeschwindigkeit des Schleudertellers mittels kann.

eines Wechselgetriebes veränderbar sein. 65 Während dieses Vorganges kann je nach der bein der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausfüh- absichtigten Behandlung der Schmelze durch die rungsbeispiel der Erfindung beispielsweise darge- Leitung 13 Gas zugeführt oder durch die Leitung 18 stellt. Gas abgesaugt werden.

Durch das wiederholte Aufprallen von Schmelzeteilchen an der Wandfläche 35 bzw. an dem Rand 32 des Schleudertellers 29 mit fortschreitend größerer Geschwindigkeit werden die Teilchen wiederholt zerkleinert und schließlich, je nach der Drehgeschwindigkeit des Schleudertellers, zu feinsten Teilchen zerstäubt. Dieser Vorgang begünstigt in bisher nicht erreichtem Maße die Vermengung der Bestandteile einer Schmelze untereinander sowie mit gegebenenfalls zugeführten Gasen bzw. auch die Beseitigung von Gasen aus einer Schmelze.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Behändem von geschmolzenen Metallen oder Metallegierungen durch Zerstäubung mittels Schleuderteller in einer vorbestimmten Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleuderteller (29) aus einem entsprechend den Behandlungsbedingungen korrosions- und temperaturbeständigen Werkstoff einen nach außen abwärts geneigten Rand (32) aufweist und in einer geschlossenen Kammer (12) rotiert, deren Wandflächen (35) wenigstens vom Rand (32) des Schleudertellers (29) in einem Abstand derart verlaufen, daß die aus dem Teller abgesprühte Schmelze zwischen den Wandflächen (35) und dem Tellerrand (32) hin- und'zurückprallt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (32) des Schleudertellers (29) stufenförmig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Gasleitung (13) zum Einführen einer regelbaren Gasmenge in die Kammer (12) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Leitung (18) zur Absaugung von Gas aus der Kammer (12) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Wandfläche (35) der Kammer (12) etwa 30° gegen die Horizontale beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandfläche (35) der Kammer (12) durch eingebaute Rohre (20) beheizbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Schleudertellers (29) mittels eines Wechselgetriebes (22) veränderbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 27 320.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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