DE1230056B - Vorrichtung zum Einblasen von pulverfoermigen Stoffen mittels eines inerten Gases inSchmelzen waehrend des Vergiessens - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C21c

Deutsche Kl.: 18 b-7/06

Nummer: 1230 056

Aktenzeichen: D 43404 VI a/18 b

Anmeldetag: 21. Januar 1964

Auslegetag: 8. Dezember 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einblasen von pulverförmigen Stoffen in Schmelzen, insbesondere in Stahlschmelzen während des Vergießens. In der Praxis ist es oft wünschenswert, der Stahlschmelze gewisse Stoffe, etwa Desoxydationsmittel, Denitrierungsmittel od. dgl. kurz vor dem Erstarren in möglichst gleichmäßiger Form zuzusetzen. Die Zugabe dieser Mittel in die Gießform, etwa in die Kokille, stellt zwar sicher, daß die Stoffe so kurz wie möglich vor dem Erstarren mit dem Stahl in Berührung kommen, sie gestattet aber nicht, die Zusatzstoffe möglichst gleichmäßig in der Schmelze zu verteilen. Dies wird nur dann sichergestellt, wenn die Zusatzstoffe während des Gießens gleichzeitig mit dem zu gießenden Stoff, etwa dem Stahl, in die Kokille eingeführt werden.

Es ist daher bereits bekannt, Zusatzstoffe, etwa Desoxydationsmittel, Schlacken od. dgl., gleichzeitig mit dem Metallstrahl in die Kokille einfließen zu lassen. Hierbei können die Stoffe entweder unmittelbar in die Kokille geschüttet oder mittels eines inerten Gases, etwa Stickstoff, Argon od. dgl., in die Kokille eingeblasen werden.

Bei einem Verfahren zum Desoxydieren oder Aufkohlen von Stahl oder Gußeisen mit Hilfe reduzierender Gase ist es bekannt, die Gase in den schmelzflüssigen Gießstrahl mittels einer besonderen Vorrichtung einzublasen. Diese bekannte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem am Ausguß der Gießpfanne befestigten Kasten, in den ein Zuführungsrohr für die reduzierenden Gase einmündet. Der Kasten umgibt den verlängerten und mit zur Strahlrichtung geneigten Bohrungen versehenen Ausguß der Gießpfanne. Durch die Bohrungen im Ausguß werden die in den Kasten eingeleiteten Gase in den Gießstrahl eingeblasen. Zum Einbringen pulverförmiger Stoffe in den Gießstrahl, wie es Aufgabe der Erfindung ist, ist die bekannte Vorrichtung nicht geeignet, weil sich beim Einströmen von Pulver statt der Gase bei der bekannten Vorrichtung das Pulver in dem Kasten ablagern würde und die Bohrungen verstopfen würde.

Es hat sich gezeigt, daß für bestimmte Zwecke, etwa zum Impfen von Stahlschmelzen mit keimbildenden oder kornwachstumhemmenden Mitteln, die mit den bekannten Vorrichtungen erreichbare Gleichmäßigkeit der Verteilung noch nicht ausreicht, um eine optimale Wirkung der zugesetzten Mittel zu erzielen. Es wird daher eine neue Vorrichtung vorgeschlagen, mit der eine weitaus gleichmäßigere Verteilung dieser Stoffe möglich ist.

Die neue Vorrichtung zum Einblasen von pulver-

Vorrichtung zum Einblasen von pulverförmigen
Stoffen mittels eines inerten Gases in
Schmelzen während des Vergießens

Anmelder:

Deutsche Edelstahlwerke Aktiengesellschaft,

Krefeld, Oberschlesienstr. 16

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Erich Gerharz,
Dipl.-Ing. Dieter Lembeck,
Dipl.-Ing. Werner Beuthner, Krefeld

förmigen Stoffen mittels eines inerten Gases in Schmelzen während des Vergießens ist durch ein den Gießstrahl umfassendes Rohr gekennzeichnet, welches eine Einblasöffnung, vorzugsweise einen Einblastubus, für die pulverförmigen Stoffe aufweist, sowie mehrere dem Gießstrahl zugewandte Austrittsöffnungen für die in die Schmelze einzublasenden Pulver. Das den Gießstrahl umfassende Rohr kann zu einem in sich geschlossenen Ring geformt sein, in den der Einblastubus tangential einmündet. Auf diese Weise wird erreicht, daß der mit dem inerten Gas eingeblasene pulverförmige Stoff in der Vorrichtung kreist und hierbei in gleichmäßiger Verteilung durch die Austrittsöffnungen auf die Oberfläche des Gießstrahles gelangt. Je nach dem eingestellten Gasdruck ist es möglich, daß die Pulverteilchen mehr oder weniger unter die Oberfläche des Gießstrahles geschössen werden. Vorteilhaft ist außerdem noch, daß das Transportgas den Gießstrahl allseitig umgibt und ihn sowie die eingeblasenen Pulver vor der Einwirkung der umgebenden Luft schützt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Rohr zu einer Spirale gewunden sein, die am Ende verschlossen ist. Hierbei ist es möglich, das Rohr etwa zu einer zweiwindigen Spirale zu verformen und die Austrittsöffnungen für das in die Schmelze einzublasende Pulver auf beiden Windungen anzubringen und gegeneinander zu versetzen.

Die erwähnten Ausführungsformen der neuen Vorrichtung machen es erforderlich, die Vorrichtung vor Gießbeginn unter der Gießpfanne zu befestigen. Wenn der Gießstrahl bereits läuft, ist es bei diesen Ausführungsfonnen nicht mehr möglich, die Vorrichtung anzubringen, da sie in diesem Fall durch den Strahl hindurchbewegt werden müßte. Soll — etwa

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bei der Durchführung von Versuchen — die Vorrichtung erst angebracht werden, wenn der Gießstrahl bereits läuft, so ist es vorteilhaft, eine andere Ausführungsfonn zu verwenden, bei der das Rohr an seinem vorderen Ende in zwei oder mehr zinkenförmige Teilrohre gespalten ist, die an ihren Enden aufeinander zu gebogen und verschlossen sind. Auf diese Weise entsteht eine Gabel, deren Zinken ohne weiteres um den Gießstrahl herumgeschoben werden können. Die beiden zinkenförmig ausgebildeten Teilrohre bilden vorteilhafterweise an ihrem Gabelpunkt einen spitzen Winkel miteinander, damit das eingeblasene Pulver sich an dieser Stelle gleichmäßig in zwei Teilströme teilt.

Zum Ausgleich des Druckverlustes in Strömungsrichtung ist es vorteilhaft, den Durchmesser der Austrittsöffnungen für das in die Schmelze einzublasende Pulver von Öffnung zu Öffnung größer werden zu lassen. Hierdurch wird erreicht, daß die Verteilung des aus den Öffnungen austretenden Pulverstromes um den Umfang des Gießstrahles herum möglichst gleichmäßig ist.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Zuführungsrohr für das einzublasende Pulver in mehrere, etwa vier, Teilrohre aufzuteilen, deren Austrittsenden um den Gießstrahl herum angeordnet auf diesen gerichtet sind. Durch eine derartige Ausgestaltung der neuen Vorrichtung ist es möglich, genau gleich starke Pulverströme zu erhalten und hierdurch eine sehr gleichmäßige Verteilung des einzublasenden Pulvers rings um den Gießstrahl zu erzielen.

Die Austrittsöffnungen für das in die Schmelze einzublasende Pulver sind vorteilhafterweise nach unten gerichtet und bilden mit dem Gießstrahl einen Winkel von 30 bis 60°, vorzugsweise von 45°.

Die Vorrichtung selbst kann mittels Ketten, Seilen, Haltestäben od. dgl. lösbar an der Gießpfanne befestigt sein. Hierbei ist es möglich, die Befestigungsvorrichtungen höhenverstellbar zu machen, so daß nach dem Anlaufen des Gießstrahles die Stelle gewählt werden kann, an der das Pulver zugesetzt wird.

Um die neue Vorrichtung näher zu erläutern, wird auf die Abbildungen verwiesen.

Abb. 1 zeigt eine Draufsicht auf die neue Vorrichtung für den Fall, daß das den Gießstrahl umfassende Rohr zu einem in sich geschlossenen Ring gebogen ist;

Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Abb. 1 entlang der Linie A-B;

A b b. 3 zeigt eine Draufsicht auf die neue Vorrichtung für den Fall, daß das den Gießstrahl um-• fassende Rohr zu einer Spirale gewunden ist;

A b b. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Ab b. 3 entlang der Linie A-B;

A b b. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung für den Fall, daß das Rohr an seinem vorderen Ende in zwei zinkenförmige Teilrohre gespalten ist;

Ab b. 6 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Abb. 5 entlang der Linie A-B;

Abb. 7 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der neuen Vorrichtung, bei der das Zuführungsrohr in vier Teilrohre einmündet, deren Austrittsenden auf den Gießstrahl zugebogen sind;

A b b. 8 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß A b b. 7 entlang der Linie A-B.

In A b b. 1 ist bei 1 zunächst das Rohr zu erkennen, welches den Gießstrahl 2 umfaßt. Das Rohr ist im dargestellten Beispiel zu einem in sich geschlossenen Ring 3 gebogen, in das der Einblastubus 4 tangential einmündet.

Bei 5 sind die Austrittsöffnungen für das in den Gießstrahl einzublasende Pulver zu erkennen. Die neue Vorrichtung wird an ihrem Einblastubus 4 mittels einer Schlauchleitung, einer Rohrleitung od. dgl. an den Pulvervorratsbehälter, der in der Abbildung nicht dargestellt ist, angeschlossen. Aus diesem Vorratsbehälter wird das Pulver auf an sich bekannte

ίο Weise mittels eines inerten Gases ausgeblasen. Solche Blasvorrichtungen gehören zum Stand der Technik und sind daher hier nicht weiter erläutert.

In A b b. 2 ist ein Querschnitt durch die in A bb . 1 dargestellte Vorrichtung wiedergegeben, und zwar entlang der Linie A-B. Es ist zu erkennen, daß die Austrittsöffnungen nach unten weisen und das ausgeblasene Pulver gewissermaßen einen Trichter bildet, in den der Gießstrahl 2 hineinfällt. Wie bereits gesagt, bildet der Gießstrahl 2 mit dem aus den Austrittsöffnungen 5 austretenden Pulverstrom einen Winkel von 30 bis 60°, vorzugsweise 45°. Der Winkel ist in A b b. 2 mit « bezeichnet.

In A b b. 3 ist eine andere Ausführungsform der neuen Vorrichtung, und zwar ebenfalls in einer

as Draufsicht, wiedergegeben. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Rohr 1 zu einer Spirale 6 gewunden und an seinem Ende 7 verschlossen. Der Verschluß kann durch Zuquetschen, Zuschweißen, Zuschrauben usw. hergestellt werden. Auch in dieser Abbildung ist der Einblastubus mit 4 und die Austrittsöffnungen für das in den Gießstrahl 2 einzublasende Pulver mit 5 bezeichnet.

A b b. 4 zeigt einen Querschnintt durch die in A b b. 3 dargestellte Ausführungsform, und zwar entlang der Linie A-B. Es ist zu erkennen, daß die Spirale 6 im dargestellten Beispiel zwei Windungen hat, wobei die Austrittsöffnungen in diesem Fall nur an der untersten Windung angebracht sind.

In Ab b. 5 ist eine Ausfuhrungsform in der Draufsieht gezeigt, bei der das Rohr 1 an seinem vorderen Ende in zwei zinkenförmige Teilrohre 8 und 9 gespalten ist, die an ihren Enden 10 und 11 aufeinander zu gebogen und geschlossen sind. Auf diese Weise bildet sich eine Gabel, die während des Gieß-Vorganges leicht um den Gießstrahl 2 geschoben werden kann. Diese Ausführungsform der neuen Vorrichtung eignet sich insbesondere für Versuchszwecke. Auch in Abb. 5 sind die Austrittsöffnungen für das in den Gießstrahl 2 einzublasende Pulver mit 5 bezeichnet.

Damit sich das in den Einblastubus 4 eintretende Pulver am Gabelpunkt 12 gut und vollständig teilt, bilden die beiden Teilrohre 8 und 9 miteinander einen spitzen Winkel. Dies ist in Abb. 5 zu erkennen; der Winkel ist mit β bezeichnet.

Die A b b. 6 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß A b b. 5 entlang der Linie A-B.

In den A b b. 7 und 8 ist schließlich eine Ausführungsform der neuen Vorrichtung dargestellt, die eine besonders gleichmäßige Verteilung des Pulverstromes rings um den Gießstrahl 2 zu erzielen gestattet. Wie ersichtlich, mündet das Zuführungsrohr 1 an seinem Ende 13 in mehrere Teilrohre 14, 15, 16 und 17. Die Austrittsenden dieser Teilrohre, die in der Abbildung mit 18, 19, 20 und 21 bezeichnet sind, sind um den Gießstrahl 2 herum angeordnet und auf diesen gerichtet. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Oberfläche des Gießstrahles 2 sehr gleichmäßig

vom Pulverstrom getroffen wird. Um diesen Effekt noch zu vergrößern, ist es möglich, an den Austrittsenden der Teilrohre, etwa mittels einer Schraubverbindung, Pulverdüsen anzuordnen, die dem Strom eine flache und breite Form verleihen.

Die neue Vorrichtung findet insbesondere beim Vergießen von Stählen Anwendung. Es ist jedoch auch möglich, sie beim Vergießen anderer Metalle, etwa von Leichtmetallen, Buntmetallen od. dgl., ja sogar beim Vergießen von nichtmetallischen Schmelzen einzusetzen, falls auch bei diesen das Problem auftaucht, pulverförmige Stoffe möglichst kurz vor dem Erstarren dem Gießstrahl zuzusetzen.

Bei Versuchen, die mit den in den A b b. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen der neuen Vorrichtung durchgeführt wurden, hat es sich als günstig erwiesen, den inneren Durchmesser des Ringes 3 bzw. 6 oder der Gabel 8, 9 je nach Durchmesser des Gießstrahles 100 bis 200 mm groß zu machen. An der Innenseite des Ringes bzw. der Gabel sind dann 6 bis 10 Löcher, je nach Durchmesser, angeordnet, die den in den Gießstrahl 2 einzublasenden Staub in einem Winkel von etwa 45° auf den Gießstrahl treffen lassen. Der Lochdurchmesser beträgt in unmittelbarer Nähe des Einblastubus 4 vorteilhafterweise 2 bis 3 mm. Je weiter die Austrittsöffnung von der Mündung des Tubus entfernt ist, je größer sollte der Durchmesser derselben sein. Bei den von dem Erfinder gebauten Vorrichtungen betrug der größte Durchmesser 5 bis 6 mm.

Die Korngröße der mit der neuen Vorrichtung zu verblasenden Stoffe sollte zwischen einigen Mikron und 1,0 mm betragen. Selbstverständlich ist die erforderliche Korngröße abhängig von der Größe der Vorrichtung, insbesondere vom Durchmesser des Rohres 1, vom spezifischen Gewicht der zu verblasenden pulverförmigen Stoffe und auch vom Gasdruck. Die genauen Abmessungen der neuen Vorrichtung hängen daher vom gewünschten Verwendungszweck ab. Die oben angegebenen Zahlen sollen jedoch als Anhaltspunkte dienen. Sie beziehen sich auf das Verblasen von Titanmetallpulver.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einblasen von pulverförmigen Stoffen mittels eines inerten Gases in Schmelzen während des Vergießens, gekennzeichnet durch ein den Gießstrahl(2) umfassendes Rohr (1) mit einer Einblasöffnung, vorzugsweise einem Einblastubus (4), sowie mehrere dem Gießstrahl (2) zugewandte Austrittsöffnungen (5) für das in die Schmelze einzublasende Pulver.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) einen in sich geschlossenen Ring (3) bildet, in den der Einblastubus (4) tangential einmündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr(l) zu einer Spirale (6) gewunden und am Ende (7) verschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) an seinem vorderen Ende in zwei zinkenförmige Teilrohre (8,9) gespalten ist, die an ihren Enden (10, 11) aufeinander zu gebogen und verschlossenn sind und die am Gabelpunkt (12) einen spitzen Winkel miteinander bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) an seinem Ende (13) in mehrere, vorzugsweise vier Teilrohre (14, 15, 16, 17) aufgeteilt ist, deren Austrittsenden (18,19, 20, 21) um den Gießstrahl (2) herum angeordnet und auf diesen gerichtet sind.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (5) nach unten gerichtet sind und mit dem Gießstrahl (2) einen Winkel von 30 bis 60°, vorzugsweise 45°, bilden.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich des Druckverlustes in Strömungsrichtung der Durchmesser der Austrittsöffnungen (5) von Öffnung zu Öffnung größer ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mittels Ketten, Seilen, Haltestäben od. dgl. lösbar an der Gießpfanne zu befestigen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 660 094;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1137 457.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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