DE1222091B

DE1222091B - Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von schmelzfluessigen Metallen, insbesondere von Stahl

Info

Publication number: DE1222091B
Application number: DEL34970A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Reulecke; Dr Rer Nat Georg-Wilhel Oetjen
Original assignee: Leybold Hochvakuum Anlagen GmbH
Current assignee: Leybold Hochvakuum Anlagen GmbH
Priority date: 1959-12-18
Filing date: 1959-12-18
Publication date: 1966-08-04
Also published as: GB964734A; FR1275103A; BE597069A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C21c

Deutsche Kl.: 18 b-7/08

Nummer: 1222 091

Aktenzeichen: L 34970 VI a/18 b

Anmeldetag: 18. Dezember 1959

Auslegetag: 4. August 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgasen von schmelzflüssigen Metallen, insbesondere von Stahl, bei dem das schmelzflüssige Metall in nacheinanderfolgenden Entgasungsräumen einer Vakuumeinwirkung mit in Gießrichtung abnehmenden Druckwerten ausgesetzt ist, sowie eine Vorrichtung hierzu.

Bei einem bekannten Stahlentgasungsverfahren wird das flüssige Metall aus einem Vorratsbehälter strahlförmig in eine Vakuumkammer geleitet und in einem dort aufgestellten Auffangbehälter oder in einer Gießform aufgefangen. Unter dem Einfluß des umgebenden Vakuums divergiert der Gießstrahl wegen der eingeschlossenen Gase, und man erreicht auf diesem Weg eine wirkungsvolle Stahlentgasung, wie sie zur Erzeugung von hochwertigen Stahlqualitäten notwendig ist.

Die beschriebene einstufige Entgasung besitzt den Nachteil, daß der Gießstrahl bei Verwendung eines relativ hohen Vakuums, wie es zur Erreichung einer weitgehenden Entgasung notwendig ist, sehr stark divergiert, so daß ein Teil des schmelzflüssigen Metalls an 'die Wände des Vakuumbehälters gesprüht wird und ein einwandfreies Füllen des Auffangbehälters, besonders bei kleiner Eingießöffnung, nicht mehr erreicht werden kann. Es sind daher bereits mehrstufige Entgasungsanlagen vorgeschlagen worden, bei denen das schmelzflüssige Metall in nacheinanderfolgenden Entgasungsräumen einer Vakuumwirkung mit in Gießrichtung abnehmenden absoluten Druckwerten ausgesetzt wird.

Es ist weiter vorgeschlagen worden, Metalle durch verschiedene Entgasungskammern zu führen, wobei das schmelzflüssige Metall sich in den einzelnen Kammern sammelt und beispielsweise über einen zweiten Auffangbehälter geführt wird, der den nachsten Entgasungsschritt durch gewichts- oder füllzustandsabhängige Faktoren einleitet. Alle vorbekannten Anlagen erfordern jedoch einen hohen apparativen Aufwand, da mehrere, zumeist mit entsprechend gesteuerten Öffnungen versehene Auffangbehälter und entsprechende Abdichtmittel vorgesehen sein müssen. U.

Es stellte sich somit die technische Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei welchen die vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden. Das Kennzeichnende der Erfindung wird darin gesehen, daß der Gießstrahl des schmelzflüssigen Metalls im freien Fall durch ein Vakuumgefäß mit mehreren, getrennt evakuierten Entgasungsräumen unterschiedlichen Druckes geführt und schließlich in ein Auffanggefäß geleitet wird, wobei der Gießstrahl in der ersten Druckzone einem solchen Unterdruckwert Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von
schmelzflüssigen Metallen, insbesondere
von Stahl

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,

Köm-Marienburg

ausgesetzt wird, daß er auf einen für die Entgasung ausreichenden Durchmesser divergiert. Bei dem neuen Verfahren wird demnach zunächst durch eine geeignete Wahl des Druckes im ersten Entgasungsraum ein ausreichendes Divergieren des Gießstrahles erreicht, so daß diese zur Vakuumeinwirkung eine genügend große Oberfläche darbietet. Bei praktischen Versuchen hat sich ein divergierter Gießstrahldurchmesser von 500 mm als vorteilhaft erwiesen. Durch die Verwendung des frei fallenden Gießstrahles ergibt sich eine außerordentliche Vereinfachung bei der Entgasungsvorrichtung. Diese kann gemäß der Erfindung so ausgebildet sein, daß zwischen den einzelnen Entgasungsräumen Trennwände mit lochblendenartigen Öffnungen zum Durchtritt des Gießstrahles vorgesehen sind und daß die Durchmesser dieser Öffnungen sowie die Saugleistungswerte der mit den einzelnen Entgasungsräumen in Verbindung stehenden Vakuumpumpen derart dimensioniert sind, daß die jeweils zwischen dem Gießstrahl und dem Umfang der Öffnung auftretende freie Querschnittsfläche eine ausreichende Drosselwirkung für die einen Druckausgleich zwischen den Entgasungsräumen anstrebende Gasströmung aufweist, so daß das vorgegebene Druckgefälle zwischen den Entgasungsräumen mindestens während des Hindurchtretens des Gießstrahles

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durch die Entgasungsräume aufrechterhalten werden kann. Bei einer solchen Vorrichtung sind somit alle thermisch hochbelasteten Absperr- und Abdichtmittel in den Entgasungsräumen vermieden, und es ergibt sich außerdem eine wesentliche Vereinfachung hinsichtlich der bei Durchführung des Verfahrens erforderlichen Bedienungsvorgänge.

Da die verwendeten Trennwände während der Entgasung des schmelzflüssigen Metalls relativ stark erhitzt werden, können diese, vorzugsweise durch ein gasförmiges Kühlmedium, gekühlt sein, das in bekannter Weise aus einem Kühlmittelkreislauf in entsprechende Kühlschlangen geleitet wird. Grundsätzlich ist auch die Durchführung einer Flüssigkeitskühlung möglich, jedoch bestehen wegen der damit verbundenen Explosionsgefahr beim Auftreten von Kühlrohrbrüchen praktische Bedenken.

Es hat sich gezeigt, daß eine sehr weitgehende und für die meisten Zwecke völlig ausreichende Entgasung erzielt werden kann, wenn die Zahl der hintereinandergeschalteten Entgasungsräume zwischen fünf und acht hegt. Im Einzelfall kann man aber sowohl mit einer geringeren als auch mit einer größeren Zahl von Entgasungsräumen arbeiten.

Zur Erhöhung der Drosselwirkung für die auftretende Gasströmung durch die lochblendenartigen Öffnungen, welche einen Druckausgleich zwischen den Entgasungsräumen herbeiführen will, können diese Öffnungen vorteilhaft scharfkantig zylindermantelförmig ausgebildet werden, wodurch sich die gewünschte Beeinflussung der Gasströmung verstärkt.

Bei der Durchführung des Verfahrens muß man den Druckwert in der ersten Entgasungskammer 14 zunächst genügend niedrig wählen, damit eine ausreichende Divergenz des Gießstrahles eintritt. Als Richtwerte kann man annehmen, daß der Druck in der ersten Entgasungskammer 14 etwa 30 Torr betragen soll und daß sich dieser Druckwert in den nachfolgenden Entgasungskammern 15,16,17 und 18 jeweils um die Hälfte, d. h. auf 15 Torr in der Entgasungskammer 15, 7,5 Torr in der Entgasungskammer 16, 3,6 Torr in der Entgasungskammer 17 und 1,8 Torr in der Entgasungskammer 18, vermindert. Diese Verfahrensvorschrift gibt jedoch nur einen ungefähren Anhalt; im einzelnen können auch hiervon abweichende Druckverhältnisse vorteilhaft sein.

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

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Entgasungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Entgasungsvorrichtung nach F i g. 1 längs der Linie 2-2 in F i g. 1.

Man erkennt in Fig. 1 einen zylinderförmigen Entgasungsbehälter 1 mit aufgesetztem Deckel 2, auf dem ein Vorratsgefäß 3 zur Aufnahme des schmelzflüssigen Metalls abgestellt ist. Am Vorratsgefäß 3 ist eine Ausgußöffnung 4 vorgesehen, die durch eine mit Hilfe eines Gestänges 5 bewegbare Stopfenstange 6 geöffnet und verschlossen werden kann.

Das Vorratsgefäß 3 weist im Bereich seines Bodens einen Dichtrand 7 auf, der in entsprechend ringförmig ausgebildete Dichtungsmittel 8 am Deckel 2 beim Aufsetzen des Vorratsbehälters 3 eingreift. Im Dekkel 2 befindet sich ein trichterförmiges Eingußstück9, durch das das schmelzflüssige Metall in den Innenraum des zylinderförmigen Entgasungsbehälters 1 eingeleitet werden kann.

Der zylinderförmige Entgasungsbehälter 1 ist durch Trennwände 10,11,12,13 in fünf Entgasungsräume 14,15,16,17,18 unterteilt. In den Trennwänden 10, 11, 12, 13 befinden sich jeweils lochblendenartige Durchtrittsöffnungen 19, 20, 21, 22 durch die der Gießstrahl frei herabfällt und schließlich in einem Auffanggefäß 23 aufgefangen wird. An die Entgasungskammer 14 ist über eine Zuleitung 24 eine erste Vakuumpumpe 25 angeschlossen, während die

ίο zweite Entgasungskammer 15 über eine zweite Zuleitung 26 mit einer zweiten Vakuumpumpe 27 in Verbindung steht. Ebenso ist die dritte Entgasungskammer 16 über eine dritte Zuleitung 28 mit einer dritten Vakuumpumpe 29 verbunden. Die vierte und fünfte Entgasungskammer 17, 18 stehen über eine vierte bzw. fünfte Zuleitung 30, 31 mit einer vierten bzw. fünften Vakuumpumpe 32, 33 in Verbindung. In den Zuleitungen sind selbstverständlich die üblichen Absperrorgane eingebaut, die jedoch zur Ver-

ao einfachung der zeichnerischen Darstellung nicht ausführlich eingesetzt worden sind. Die Größe der einzelnen Vakuumpumpen 25, 27, 29, 32, 33 ist so bemessen, daß in den Entgasungsräumen beim Durchtritt des Gießstrahles ein entsprechendes Druckgefälle aufrechterhalten werden kann, wobei die absoluten Druckwerte in Richtung des Gießstrahles abnehmen.

In dem Querschnitt nach F i g. 2 ist besonders die

Kontur der lochblendenartigen Durchtrittsöffnungen sowie der Verlauf der eingebetteten Kühlmittelleitungen, Durchtrittsöffnungen 19, 20, 21, 22, Kühlmittelleitungen 34 erkennbar.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entgasen von schmelzflüssigen Metallen, insbesondere von Stahl, bei dem das schmelzflüssige Metall in nacheinanderfolgenden Entgasungsräumen einer Vakuumeinwirkung mit in Gießrichtung abnehmenden Druckwerten ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießstrahl des schmelzflüssigen Metalls im freien Fall durch ein Vakuumgefäß mit mehreren, getrennten evakuierten Entgasungsräumen unterschiedlichen Druckes geführt und schließlich in ein Auffanggefäß geleitet wird, wobei der Gießstrahl der ersten Druckzone einem solchen Unterdruckwert ausgesetzt wird, daß er auf einen für die Entgasung ausreichenden Durchmesser divergiert.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Entgasungsräume durch Zwischenwände mit zentrisch angeordneten blendenartigen Fallöchern abgegrenzt sind, wobei die Durchmesser dieser Fallöcher im Verhältnis zu den an die einzelnen Teilkammern angeschlossenen Vakuumpumpenleistungen so gemessen sind, daß die Aufrech'terhaltung des vorgegebenen Druckgefälles in den einzelnen Entgasungsräumen während des Hindurchtretens des Gießstrahles gewährleistet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände durch ein vorzugsweise gasförmiges Kühlmedium gekühlt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der hintereinandergeschalteten Entgasungsräume zwischen fünf und acht liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die blendenartigen Durchtrittsöffnungen in den Trennwänden in an sich bekannter Weise scharfkantig zylindermantelförmig ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 201093; französische Patentschriften Nr. 1149 814, 413,1193 944;
belgische Patentschrift Nr. 555 775.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen