DE1184785B - Vorrichtung zum mehrstufigen Entgasen von schmelzfluessigen Metallen, insbesondere Stahlschmelzen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 21c

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 18b-7/Ö8

1184785
L 34969 VI a/18 b
18. Dezember 1959
7. Januar 1965

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mehrstufigen Entgasen von schmelzflüssigen Metallen, insbesondere von Stahl, wobei diese Metalle aus einem unter Atmosphärendruck stehenden Behälter durch trichterförmige Ein- und Auslaufstutzen in Auffanggeräte gegossen werden, die in den einzelnen nacheinanderfolgenden Entgasungskammern angeordnet sind, wobei die Totaldruckwerte in Gießrichtung abnehmen. Es ist bereits bekannt, Metalle, insbesondere Stahl, in schmelzflüssigem Zustand dadurch zu ent- ίο gasen, daß der Gießstrahl durch eine Entgasungskammer mit niedrigerem Totaldruck geführt wird, wobei der im Innenraum der Entgasungskammer herrschende Druckunterschied mehr oder weniger divergiert. Erwartungsgemäß ist die Divergenz des Gießstrahles größer, je höher das Vakuum in der Entgasungskammer gewählt wird. Andererseits ist man bestrebt, zur Erreichung einer möglichst vollkommenen Entgasung ein relativ hohes Vakuum in der Entgasungskammer anzuwenden. Der hierbei stark divergierende Gießstrahl ist jedoch für das Gießen des entgasten Metalles in Gießformen mit relativ geringem Eingußdurchmesser bzw. Kokillendurchmesser ungeeignet, da ein großer Anteil des Metalls über die Düsengießform versprüht und teilweise sogar an den Innenwänden der Entgasungskammer niedergeschlagen wird. So sind beispielsweise Auffanggefäße in getrennten Entgasungsräumen, deren Verbindungsleitungen durch körperliche Dichtungselemente abgesperrt sind, oder trichterförmige Ein- und Ausgießstutzen, die jeweils von einem Flüssigkeitsstand des Metalls überlagert bleiben, vorgeschlagen worden.

Diese bei einer wirksamen Durchlaufentgasung auftretende Störung kann durch die Verwehdung von mehreren nacheinanderfolgenden Entgasungsstufen vermindert werden, wobei der Totaldruck in den einzelnen Stufen in Gießrichtung abnimmt. Durch dieses Verfahren gelingt es, den Gießstrahl des schmelzflüssigen Metalls relativ hoher Vakuumwirkung auszusetzen, so daß in gewünschter Weise eine weitgehende Entgasung eintritt.

Es stellte sich daher die technische Aufgabe, eine Vorrichtung anzugeben, welche vorteilhaft und einfach das Entgasen von Metall in mehreren Stufen ohne aufwendige Bau- und Abdichtungselemente ermöglicht. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß die Auslauföffnungen mit den trichterförmigen Auslaufstutzen derart bemessen sind, daß bei gegebener Vakuumpumpenleistung und gießstrahlfreier Querschnittsfläche der Auslauf Öffnung ein nahezu konstantes Druckverhältnis zwischen den einzelnen Entgasungskammern besteht, und daß die als Puffer-Vorrichtung zum mehrstufigen Entgasen von
schmelzflüssigen Metallen, insbesondere Stahlschmelzen

Anmelder:

Leybold Hochvakuum-Anlagen G. m. b. H.,

Köln-Bayental, Bonner Str. 504

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Wilhelm Reulecke, Köln-Bayental;

Dr. rer. nat. Georg-Wilhelm Oetjen,

Köln-Marienburg

behälter ausgebildeten offenen Auffanggefäße eine an sich bekannte Kühlvorrichtung zur Verwendung eines gasförmigen Kühlmittels und einer an sich bekannten Heizvorrichtung zur Zwischenbeheizung des Einsatzgutes aufweisen. Eine solche Artordnung hat den wesentlichen Vorteil, daß sämtliche thermisch hoch beanspruchten Dichtungselemente im Bereich der Ausgießöffnungen überflüssig werden.

Es ist bisher allgemein vorherrschende Auffasung gewesen, daß in durch Öffnungen miteinander verbundenen Kammern kontinuierlich wesentlich unterschiedliche Vakua nicht aufrechterhalten werden können.

Will man eine solche Anordnung zum kontinuierlichen Gießen in eingeschleuste oder in anderer Weise fortgesetzt in den Bereich des Gießstrahles gebrachte Gießformen, insbesondere Kokillen, verwenden, so ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß mindestens eines der nacheinanderfolgenden Auffanggefäße als Pufferbehälter wannenförmig ausgebildet ist, wobei der Kippunkt dieses wannenförmigen Pufferbehälters im Bereich des Ausgusses liegt. Der Inhalt des Pufferbehälters wird dabei so groß gewählt, daß auch in den Beschickungspausen stets eine für den fortgesetzten Formguß ausreichende Menge des schmelzflüssigen Metalls zur Verfügung steht. Ein solcher Pufferbehälter nach der Erfindung kann die verschiedensten Formen aufweisen. Er muß lediglich hinsichtlich der aufnehmbaren Menge des schmelzflüssigen Metalls so dimensioniert sein, daß der Inhalt des Beschickungsbehälters ohne weiteres aufgenommen werden kann, während die aus dem Pufferbehäl-

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ter ausgegossene Metallmenge nur so groß sein darf, daß sein Inhalt bis zur nachfolgenden Entleerung des Beschickungsbehälters nicht vollständig erschöpft wird. Zur Bewegung des Pufferbehälters können hydraulische Hebewerke im Inneren der Entgasungskammer vorgesehen sein, wobei die jeweils ausgegossene Metallmenge von der Neigung des Pufferbehälters zur Ausgußöffnung hin abhängt.

Da ein solcher Behälter bei relativ geringer Wandstärke einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist, wird zweckmäßigerweise seine Wandung unter Verwendung eines gasförmigen Mediums als Wärmeträger gekühlt. An sich wäre eine Wasserkühlung mit geringerem Aufwand wirkungsvoller, jedoch besteht hierbei die Gefahr einer Explosion, wenn aus der Kühlvorrichtung infolge Beschädigung Wasser in das schmelzflüssige Metall eintritt. Während des Verweilens im Pufferbehälter tritt trotz der relativ guten Wärmeisolation durch das umgebende Vakuum eine langsame Abkühlung des schmelzflüssigen Metalls ein, so daß eine Heizvorrichtung zur Zwischenbeheizung vorgesehen wird. Die Zwischenbeheizung eines Behälters ist bei der Durchlauf entgasung von schmelzflüssigen Metallen an sich bekannt, und es sind dafür bereits Widerstandsheizwicklungen und Induktionsspulen vorgeschlagen worden. Da ein Pufferbehälter nach der Erfindung gegenüber den vorbekannten Beschickungsbehältern in atmosphärischer Umgebung ein wesentlich größeres Fassungsvolumen aufweist, ist eine Zwischenbeheizung in Form einer Lichtbogenheizung besonders günstig. Dabei können auch mehrere Lichtbogenstrecken längs des wannenförmigen Pufferbehälters angewendet werden. Legt man diese Lichtbogenstrecken in den Bereich des Drehpunktes der Wanne, so treten auch beim Kippen keine großen Abstandsänderungen gegenüber feststehenden Elektroden auf, und man kann die Halterung und Stromzuführung dieser Lichtbogenelektroden besonders einfach ausbilden.

Da die aus dem Pufferbehälter pro Zeiteinheit ausgegossene Metallmenge bei ausreichender Füllung von seiner Kippstellung abhängt, wird diese vorteilhaft einstellbar gestaltet. Dies kann durch eine an sich bekannte Ausbildung der hydraulischen Hebelwerke erreicht werden.

Selbstverständlich kann eine derartige Entgasungsvorrichtung mit zwei oder mehreren nacheinanderfolgenden Entgasungsstufen aufgebaut werden. Die zweistufige Anordnung, bei der auf eine Vorvakuumentgasungskammer ein unter Atmosphärendruck stehender Beschickungsbehälter aufgesetzt wird, hat sich für viele Zwecke als ausreichend erwiesen. Im Inneren dieser Vorvakuumentgasungskammer ist der kippbare Pufferbehälter angeordnet, und der Ausguß des schmelzflüssigen Metalls erfolgt über einen als Drosselstelle ausgebildeten Auslaufstutzen in eine Hochvakuumentgasungskammer, in der die Gießkokillen nacheinander durch eine Wechselvorrichtung oder mit Hilfe von Schleusen in den Bereich des Gießstrahles gebracht werden. Der Gießstrahl wird während des Wechsels der Gießform abgesperrt, und dies geschieht in einfachster Weise durch das Absenken des kippbaren Pufferbehälters.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.

Man erkennt in der Zeichnung einen unter Atmosphärendruck stehenden Beschickungsbehälter 1, in den in unregelmäßigen Zeitabständen schmelzflüssiges Metall eingefüllt werden kann. Beim Öffnen des Ausgusses 2 durch Abheben einer Ausgußstange 3 über ein Betätigungsgestänge 4 strömt das schmelzflüssige Metall durch den Eingußstutzen 5 in den Innenraum einer Vorvakuumentgasungskammer 6, in der ein Pufferbehälter? mit Kühlrohren 71 kippbar angeordnet ist. Die Kippbewegung erfolgt durch Verschiebung einer Steuerstange 8 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 9, wobei der Pufferbehälter? um seine Lagerung 10 gekippt wird.

Über der Oberfläche des im Pufferbehälter 7 befindlichen schmelzflüssigen Metalls ist eine Lichtbogenelektrode 12 angeordnet, wobei sich zwischen ihrem Ende und der Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls unter der Einwirkung der aus einem Stromversorgungsnetz 13 entnommenen elektrischen Spannung ein Lichtbogen ausbildet. Die Stromzuführung zur Lichtbogenelektrode 12 erfolgt über eine Isolierdurchführung 14 im Deckel 15 der Vorvakuumentgasungskammer 6. Die Vorvakuumentgasungskammer 6 steht ihrerseits mit einer nachfolgenden Gieß- und Feinentgasungskammer 17 in Verbindung. In dieser Gieß- und Feinentgasungskammer 17 wird über eine Vakuumpumpe 18, die mit Hilfe einer Zuleitung 19 angeschlossen ist, ein relativ niedriger Totaldruck aufrechterhalten. An den unteren Rand 20 der Feinentgasungskammer 17 können Kokillengießformen 21 angesetzt werden, wobei die erforderliche Abdichtung zwischen den Teilen der Kokille und dem Anschluß der Gieß- und Feinentgasungskammer 17 über Metalldichtungen 22 erfolgt, die durch eine hydraulische Anpreßvorrichtung 23 zusammengepreßt werden. Die Kokillen 21 sind auf fahrbaren Untersätzen 24 aufgestellt, so daß das rasche Auswechseln keine Schwierigkeiten bereitet. Die Vorevakuierungskammer 6 ist über eineZuleitung25 mit einer Grobvakuumpumpe 26 verbunden.

Zum Einlaß des schmelzflüssigen Metalls in die Gieß- und Feinevakuierungskammer 17 ist ein weiterer Eingußstutzen 27 vorgesehen, dessen Querschnittsfläche ebenso wie beim Eingußstutzen 5 derart bemessen ist, daß beim Aussetzen des Gießstrahles eine hinreichende Drosselwirkung entsteht, welche einen unerwünschten Druckausgleich zwischen der Gieß- und Feinevakuierungskammer 17 und der Vorvakuumentgasungskammer 6 verhindert. Die Zuleitungen zu den Vakuumpumpen können mit Hilfe von Absperrventilen 30,31 abgesperrt werden.

Beim Kippen des Pufferbehälters wird die Elektrode 12 vorteilhaft durch eine bekannte Verschiebevorrichtung zurückgezogen. In der Abbildung ist die Kipplage des Pufferbehälters gestrichelt gezeichnet.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entgasen von Metall- insbesondere Stahlschmelzen mittels nacheinandergeschalteter Entgasungskammem, in die die Schmelze zunächst aus einer unter Atmosphärendruck stehenden Pfanne und dann von Entgasungskammer zu Entgasungskammer durch trichterförmige Ein- und Auslaufstutzen in kipp- und heizbare Auffanggefäße gegossen wird, die in den einzelnen Entgasungskammem angeordnet sind, deren Totaldruckwerte in Gießrichtung abnehmen, gekennzeichnet durch einen so geringen gießstrahlfreien Auslaufquerschnitt des zwischen den einzelnen Entgasungskammem (6)

und (17) angeordneten Auslaufstutzen (27), daß in der nachfolgenden Entgasungskammer (17) ein niedrigerer Druck aufrechterhalten werden kann als in der vorhergehenden Entgasungskammer (6).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippunkt (10) deswannenförmigen Pufferbehälters (7) im Bereich des Auslaufstutzens (27) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Kühlrohre (71) in der Wand des Pufferbehälters (7) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung eine an sich bekannte Lichtbogenheizung (12) ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 638 931; österreichische Patentschriften Nr. 180126, 635, 201093, 204714;

französische Patentschriften Nr. 1173 413, 1192368;

britische Patentschrift Nr. 812523; USA.-Patentschrift Nr. 2734240.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 767/243 12.64 Q Bundesdruckerei Berlin