DE1276063B - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung metallurgischer Reaktionen in einem laengs einer geschlossenen exzentrischen Bahn bewegten Reaktionsgefaess - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C21c

Deutsche KL: 18 b-1/08

Nummer: 1276 063

Aktenzeichen: P 12 76 063.3-24 (A 41621)

Anmeldetag: 14. November 1962

Auslegetag: 29. August 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung metallurgischer Reaktionen zwischen geschmolzenen Metallen und gegebenenfalls Zuschlägen in einem Reaktionsgefäß, wie einer Transportpfanne, durch Bewegung des Gefäßes ohne Drehung um seine eigene Achse längs einer geschlossenen exzentrischen Bahn.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird ein geschmolzenes Metall enthaltendes zylindrisches Gefäß, wie z. B. eine Transportpfanne, längs einer Kreisbahn bewegt, um das geschmolzene Metall durchzurühren. Bei niedriger Drehzahl bildet sich eine wellige Badoberfläche; es wird jedoch keine Durchmischung des Metalls erzielt. Mit steigender Drehzahl nimmt die Höhe der gebildeten Welle zu, verringert sich jedoch wieder, sobald die Drehzahl ein bestimmtes Maß, nämlich die »kritische Drehzahl« übersteigt. In der Nähe der kritischen Drehzahl bildet sich ein Wellenkamm, der sich wie eine Brandungswelle des Meeres bricht, und es wird bis zu einem gewissen Grad ein Mischungseffekt erreicht. Dieser macht sich jedoch praktisch nur im Oberflächenbereich des Metallbades bemerkbar, da im unteren Badbereich nichts weiter als ein langsamer Umlauf des geschmolzenen Metalls stattfindet. Die Praxis hat gezeigt, daß die im oberen Bereich des Metallbades befindlichen geschmolzenen Metallpartikeln nicht in den unteren Badbereich gefördert werden. Infolgedessen wird keine genügende Durchmischung erzielt, insbesondere wenn dem Metall Zuschlage mit einem geringen spezifischen Gewicht zugesetzt werden, so daß diese Zuschläge ihre Wirksamkeit nicht voll entfalten können. Selbst wenn das Gefäß mit der kritischen Drehzahl bewegt wird, ist es erforderlich, die Drehbewegung über eine längere Zeitspanne durchzuführen, um eine ausreichende Durchmischung des Metalls mit den Zuschlägen zu erzielen. Ganz abgesehen von dem hierzu notwendigen Energieaufwand wird vor allem der hohe Zeitaufwand für die Behandlung einer Gefäßcharge als nachteilig empfunden.

Eine ganz erhebliche Verringerung des Zeitbedarfs für die Behandlung einer Charge wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Erzielung einer innigeren Mischung das Gefäß abwechselnd in einer Richtung und in der Gegenrichtung schwingend bewegt wird. Auf diese Weise läßt sich nämlich eine starke strudelähnliche Badbewegung erreichen, so daß im Oberflächenbereich befindliche Metall- bzw. Zuschlagpartikeln in den unteren Bereich getrieben werden. Die metallurgischen Reaktionen, insbesondere bei Einsatz von Zuschlägen mit einem ver-Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung
metallurgischer Reaktionen in einem längs einer
geschlossenen exzentrischen Bahn bewegten
Reaktionsgefäß

Anmelder:

Amagasaki Iron & Steel Mfg. Co Ltd.,

Osaka (Japan)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Leinweber

und Dipl.-Ing. H. Zimmermann, Patentanwälte,

8000 München 2, Rosental 7

Als Erfinder benannt:
Kohei Wakamatsu, Amagasaki-shi;
Tomiichi Sumi, Nishinomiya-shi;
Seiji Ban, Kobe (Japan)

gleichsweise geringen spezifischen Gewicht, spielen sich wesentlich schneller und wirksamer ab.

In besonders vorteilhafter Weise wird die Umkehrung der Drehrichtung nach Erreichen einer stetigen Bewegung des geschmolzenen Metalls bewirkt. Im Augenblick der Drehrichtungsumkehr hat nämlich das geschmolzene Metall auf Grund seiner Trägheit das Bestreben, seiner ursprünglichen Bahn zu folgen. Innerhalb kürzester Frist findet nun eine Drehrichtungsumkehr des Metalls statt, jedoch nicht gleichzeitig, sondern kontinuierlich von den der Gefäßwand benachbarten äußeren Badschichten ausgehend zum Gefäßzentram hin. Die Grenzzone, in der sich Metallteilchen unterschiedlichen Drehsinns berühren, wandert, wie leicht vorstellbar ist, vom äußeren Badbereich zum Badzentrum hin. Hierbei findet eine innige Durchwirbelung und Durchmischung des Metallbades über die gesamte Gefäßhöhe statt. Sobald die fragliche Grenzzone das Zentrum erreicht hat, bewegen sich sämtliche Metallteile in gleicher Richtung, und die Durchmischungsneigung nimmt infolge der nunmehr wieder eingetretenen relativ stetigen Badbewegung wieder ab. Zweckmäßigerweise wird zu diesem Zeitpunkt die Drehrichtung erneut umgekehrt.

Im folgenden werden die Einzelheiten der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schwingvorrichtung, teilweise im Schnitt,

809 598/355

Fig.2 eine Seitenansicht eines abgewandelten Teils der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, in vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 und 4 eine Seitenansicht sowie eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Schnitt,

F i g. 5 eine Einzelheit der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Vorrichtung,

F i g. 6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 7eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß F i g. 6 nach Entfernung der Transportpfanne,

Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Teils der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Vorrichtung,

F i g. 9 und 10 eine Seitenansicht sowie eine Draufsicht auf eine Transportpfanne, teilweise im Schnitt bzw. in vergrößertem Maßstab, und

F i g. 11 eine Seitenansicht einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Schnitt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Durchführung metallurgischer Reaktionen in einem geschmolzenen Metallbad, das in einem Gefäß, beispielsweise einer Transportpfanne, enthalten ist, wird das Gefäß in eine Umlauf- oder exzentrisch schwingende Drehbewegung versetzt, und zwar abwechselnd in der einen und dann in der anderen Richtung in Zyklen, die beispielsweise abwechselnd je eine Umdrehung in beiden Richtungen, zwei Umdrehungen in einer Richtung und eine in der anderen oder drei Umdrehungen in einer Richtung und eine in der anderen umfassen. Dadurch werden im Metallbad verschiedene Bewegungen erzeugt, beispielsweise Einschließ- und Umkehrwellenbewegungen.

Die erfindungsgemäße Gefäßbewegung kann zur Entfernung von Begleitelementen, wie Schwefel, Phosphor und Silizium, aus einer Metallschmelze benutzt werden. Zur Entschwefelung einer Guß- oder Roheisenschmelze wird dem die Schmelze enthaltenden Gefäß, beispielsweise einer Transportpfanne, das Entschwefelungsmittel von oben zugegeben. Solange die Schmelze ruhig steht, schwimmt das Entschwefelungsmittel einfach auf der Oberfläche, da es spezifisch leichter ist. Zwischen der Schmelze und dem zugesetzten Entschwefelungsmittel findet folglich nur eine sehr geringe Berührungsreaktion statt.

Die Berührungsreaktion bleibt auch dann noch unbefriedigend, wenn die Pfanne einfach in einer Richtung in eine exzentrisch schwingende Drehbewegung versetzt wird. Dadurch wird infolge der Vergrößerung der Oberfläche des Schmelzbades und der Bildung von Wellen unter dem Einfluß der Seitenwand des Gefäßes nämlich nur die Berührungsreaktion verstärkt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das auf der Oberfläche der Schmelze schwimmende Entschwefelungsmittel beschleunigt eingeschlossen, in das Innere des Bades gewirbelt und mit diesem kräftig gemischt. Dadurch wird eine Kontaktreaktion bewirkt, die im Vergleich zu der in irgendeinem üblichen Drehofen erhältlichen wesentlich wirksamer ist. Infolgedessen wird die Schmelze rascher und in stärkerem Umfang entschwefelt.

Zur Entsilizierung einer Schmelze ist es üblich, Sauerstoffgas durch ein Strahlrohr auf die Oberfläche der Guß- oder Roheisenschmelze aufzublasen. Wenn die Schmelze ruhig steht, wird der Siliziumgehalt in

ίο der Oberflächenschicht im Vergleich zu demjenigen im Inneren des Bades merklich herabgesetzt. Andererseits wird die Oberflächentemperatur der Schmelze auf Grund der Verbrennung von Kohlenstoff erheblich erhöht. Wenn man nun nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Badbewegung durchführt, werden die fraglichen Schwankungen im Siliziumgehalt der Schmelze in wirksamer Weise ausgeschaltet. Außerdem ist es möglich, den Temperaturanstieg der Schmelze und den Anteil anderer Elemente, bei-

ao spielsweise den Kohlenstoffgehalt der Schmelze, durch Änderung der Blasbedingung des Sauerstoffgases und der Bedingungen, unter denen das Metallbad bewegt wird, zu regulieren.
Bei Entphosphorung einer Schmelze bei erfin-

a5 dungsgemäßer Badbewegung wird zuerst P zu P₂O₅ oder (FeO)₃-P₂O₅ oxydiert und weiterhin mit CaO zu einer stabilen Verbindung (CaO) · P₂O₅(CaO)₃ · P₂O₅ oder (CaO)₄-P₂O₅ umgesetzt, die anschließend abgezogen wird." Dabei wird gleichzeitig mit der Schwingbewegung Sauerstoff zur Raffination des geschmolzenen Metalbades zugeführt. Der Temperaturanstieg wird im Vergleich zu den Verhältnissen bei Behandlung einer ruhenden Schmelze begrenzt. Außerdem wird die Bildung von FeO verhindert.

Weiterhin wird durch das besonders wirksame Rühren die gleichmäßigere Bildung von P₂O₅ oder (FeO)₃-P₂O₅ gefördert. Die Umsetzung mit CaO wird durch die gründliche Badbewegung vorgesehener Art ebenfalls beschleunigt. Die erwähnte gleichzeitige Begrenzung des Temperaturanstieges verbessert die Wirksamkeit der Raffination, und die Entphosphorung kann demnach rascher als bei herkömmlichen Verfahren unter Erhaltung des hohen Kohlenstoffgehalts beendet werden.

Nachstehend sei die Entschwefelung einer Gußeisenschmelze mit gepulvertem Calciumcarbid an Hand der Tabelle 1 beispielsweise näher dargelegt. Aus dieser Tabelle ist die Zusammensetzung einer Gußeisenschmelze ersichtlich, die 6 Minuten lang mit gepulvertem Calciumcarbid entschwefelt wurde, das oben auf die Schmelze in einer Menge von 5 bis 25 kg pro Tonne Schmelzgut eingebracht wurde. Die folgende Tabelle 2 erläutert die Beziehung zwischen Arbeitszeit und Schwefelgehalt, Entschwefelungsverhältnis und Temperatur bei der Raffination von 1150 kg Gußeisenschmelze durch Zugabe von 15 kg gepulvertem Calciumcarbid auf die Oberfläche der Schmelze.

Tabelle

Menge des Calciumcarbidzusatzes

20 kg I 25 kg

5 kg	10 kg	15 kg
0,098	0,089	0,097
0,023	0,006	0,010
76,5	93,2	89,7
1473	1468	1450
1412	1408	1378

Anfangsschwefelgehalt %

S-Gehalt 6 Minuten nach Beginn der Zugabe %

Entschwefelungsverhältnis %

Anfangstemperatur ⁰C

Temperatur nach 6 Minuten ⁰C

0,084
0,006
92,8

1458

1408

0,093 0,010 89,3

1453

1406

5
Tabelle 2

Schwefelgehalt

»/ο

Bei Beginn 0,111 — 1468

2 Minuten danach.... 0,022 80,2 1443

4 Minuten 34 Sekunden danach 0,013 88,3 1423

7 Minuten 8 Sekunden
danach 0,010 90,9 1400

9 Minuten danach.... 0,007 93,7 1390

11 Minuten 37 Sekunden danach 0,007 93,9 1370

Bemerkung:

Die Bewegung des Gefäßes wurde zur Probenahme für einen Augenblick unterbrochen.

(Anfangsschwefelgehalt) - - , -.., · - (Endschwefelgehalt)

Entschwefelungsverhaltnis =-yr—, r—-τί—ϊπϊΓ ' ¹⁰° ·

(Anfangsschwefelgehalt)

Entschwefe-

lungsverhältnis

Temperatur

Auch das Herstellen von Legierungen geschmolzener Metalle wird bei Anordnung des erfindungsgemäßen Schwingverfahrens beschleunigt, insbesondere wenn die Legierungsbestandteile unterschiedliche spezifische Gewichte besitzen. Infolge der vorgesehenen schwingenden Badbewegung sind die leichten, oben schwimmenden Bestandteile in geringerem Maß der Gefahr von Oxydationen und anderen Beeinträchtigungen infolge des Temperaturanstiegs ausgesetzt. Ebenso ist die Gefahr des Absinkens von schwereren Bestandteilen verringert.

Nachstehend sind in den Tabellen 3 und 4 beispielsweise die Ergebnisse des Zusatzes von Ferrosilizium zu einer Gußeisenschmelze aufgeführt. Im Beispiel nach Tabelle 3 wurde Ferrosilizium mit einer Teilchengröße von ungefähr 5 mm in einer Menge von 13,5 kg pro Tonne Schmelzgut zugegeben. Gemäß Tabelle 4 wurde eine gleiche Menge des gleichen Materials, jedoch mit einer Teilchengröße von ungefähr 25 mm zugegeben.

Tabelle 3 Tabelle 4

5	Silizium gehalt %	Aus nutzungs grad °/o	Bad tempe ratur 0C
Vor der Zugabe 2 Minuten 40 Sekunden ίο nach Zugabe 4 Minuten 40 Sekunden nach Zugabe 6 Minuten 58 Sekunden 15 nach Zugabe	1,45 2,39 2,35 2,40	89,5 86,7 90,4	1432 1358 1359 1329

Vor der Zugabe

2 Minuten 30 Sekunden
nach Zugabe

5 Minuten nach Zugabe
Bemerkung:
Silizium-Ausnutzungsgrad =

1,58

2,61 2,60

Ausnutzungs grad

«/ο

98,4 97,2

Badtempe ratur

°C

1429

1344 1336

tatsächlicher Anstieg des Si-Gehalts

theoretischer Anstieg des Si-Gehalts

100.

Wie ersichtlich, sind bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein sehr hoher Ausnutzungsgrad und eine gleichmäßige Verteilung der Zu-

ao satzstoffe erzielbar.

Das erfindungsgemäße Schwingverfahren kann in analoger Weise auch bei Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit durch Zusatz eines Kugelgraphit erzeugenden Mittels zu einer in einer Pfanne befindliehen Schmelze benutzt werden.

Im folgenden sei ein praktisches Beispiel der Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben. Die einzelnen an sich bekannten metallurgischen und nacheinander durchgeführten Schritte waren 1. Entschwefelung, 2. Schlackenabzug, 3. Zugabe eines Mittels auf Calciumbasis zur Ausscheidung von Graphit in Kugelform und eines Flußmittels und 4. Impfen. Als Entschwefelungsmittel wurde gepulvertes Calciumcarbid in einer Menge von 15 kg pro Tonne Schmelzgut zugegeben. Die erfindungsgemäße exzentrische abwechselnde Drehbewegung wurde dem Gefäß 3 Minuten 36 Sekunden lang erteilt, und die gebildete Schlacke wurde abgezogen. Dann wurde eine Mischung von 20 kg Ca-Si mittlerer Teilchengröße und 6,5 kg Flußspat zugegeben und das Gefäß wiederum in gleicher Weise 3 Minuten 15 Sekunden gedreht. Schließlich wurden 3,0 kg Ca-Si als Impf mittel zugesetzt, und das Gefäß wurde in ähnlicher Weise IV2 Minuten in Schwingbewegungen versetzt.

Nachstehend sind eine Anzahl bevorzugter Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Schwingverfahrens beschrieben.

In F i g. 1 ist eine Schwingvorrichtung gezeigt, die einen beweglichen Rahmen 2 aufweist, auf dem ein Gefäß 1 über ein Stützgestell 3 gehalten wird. Das Stützgestell 3 weist Handräder 4 zum Einspannen des Bodenteils des Gefäßes 1 auf. Ein ortsfester Rahmen 5 ist mit einer Anzahl von Stützen 6 versehen, die in Abständen voneinander angeordnet sind. Der Halterahmen 2 ruht über Speziallager 7 auf den Stützen. In der Mitte des Rahmens 2 ist ein Ansatzstück 8 angebracht, in das eine Exzenterscheibe 9 eingepaßt ist, die an ihrem unteren Ende mit einem Ringflansch 10 versehen ist. Über am Ringflansch 10 befestigte Speziallager 11 ruht die Exzenterscheibe 9 auf dem ortsfesten Rahmen 5. Zwischen dem Ansatzstück 8 und der Scheibe 9 sind Kugellager 12 angeordnet, um eine Drehung der Teile relativ zueinander zu ermöglichen.

In der Mitte des Rahmens 5 ist ein Hohlzylinder 13 befestigt, in dem eine Exzenterwelle 17 mittels

einer Lagerhülse 14 drehbar gelagert ist. Die Exzen- Eine weitere Ausführungsform der erfindungsge-

terwelle 17 ist am unteren Ende mit Längsnuten 15 mäßen Vorrichtung, bei der das Gefäß in einer be-

versehen und am oberen Ende als schräggeneigter liebigen senkrechten, durch die Achse der Vorrich-

Arm oder Kurbel 16 ausgebildet, die in die erwähnte rung gehenden Ebene gekippt werden kann, ist in

Scheibe 9 paßt. Über den mit den Längsnuten 15 ver- 5 den F i g. 3 und 4 gezeigt. Diese Vorrichtung weist

sehenen Teil der Exzenterwelle 17 ist ein Kegelrad einen oberen beweglichen Rahmen 102 und einen

18 gezogen, das in ein Kegelritzel 22 eingreift. Die- unteren ortsfesten Rahmen 101 auf, der auf Stützen ses ist über eine Antriebswelle 21 und ein zwischen- 103 ruht. Der bewegliche Rahmen 102 ist auf einer geschaltetes Mehrganggetriebe 20 mit einem An- Anzahl Kugeln 104 an der Oberseite des ortsfesten triebsmotor 19 verbunden. Das unterste Ende der io Rahmens gelagert.

Exzenterwelle 17 ist als zylindrischer Kolben 23 aus- Unterhalb der Mitte des beweglichen Rahmens 102

gebildet, der in einem Hydraulikzylinder 24 gleitet, ist eine Antriebsvorrichtung 105 angeordnet, die der über eine Leitung 25 und eine Zahnradpumpe 26 über eine Exzenterwelle 109, welche wie im Fall der mit einem Vorratsbehälter 27 für das Druckmittel ersten Ausführungsform einen schrägen Ansatz 106 verbunden ist. 15 aufweist, eine Scheibe 107 in eine exzentrische Um-

Eine Abwandlung der vorbeschriebenen Vorrich- laufbewegung versetzt, die im Zentrum des bewegtung ist in Fig. 2 gezeigt. Bei dieser weist der Rah- liehen Rahmens 102 drehbar gelagert ist und somit men 2 eine längs semes Umfangs in gleichen Winkel- den beweglichen Rahmen mitführt. Letzterer nimmt abständen verteilte Anzahl von Ansätzen 28 auf. Der ein Gefäß 108 auf, das beispielsweise durch Klemmortsfeste Rahmen 5 ist mit einer Anzahl von Stüt- 20 vorrichtungen 109' festgelegt werden kann,
zen 6 versehen. Zwischen den Ansätzen 28 und den Zwischen dem ortsfesten Rahmen 101 und dem beStützen 6 sind Zugfedern 29 ringförmig angeordnet. weglichen Rahmen 102 sind um den Umfang in einem Die vorstehend erwähnten Speziallager 7 und 11 sind Abstand voneinander verteilt eine Mehrzahl von Fehier nicht im einzelnen gezeigt, bestehen jedoch aus dem 110 angeordnet, die zwar eine Kreiselbewegung jeweils einer relativ großen Kugel und drei Druck- 25 des Rahmens 102 zulassen, jedoch dafür sorgen, daß laufringen, die die Kugel drehbar halten. Der untere sich derSchwingbewegung eine zusätzliche, dieBadbe-Teil der in Fig.2 gezeigten Vorrichtung weist An- wegung begünstigende Schwingbewegung überlagert, triebsvorrichtungen auf und ist ähnlich dem in Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung sind

F i g. 1 gezeigten ausgebildet. die Federn 110 nicht so angeordnet, daß sie den be-

Beim Betrieb der in den F i g. 1 und 2 gezeigten 30 weglichen Rahmen direkt mit dem ortsfesten Rah-Vorrichtungen wird die Exzenterwelle 17 vom Motor men verbinden. Der bewegliche Rahmen 102 weist

19 angetrieben, der das an der Exzenterwelle be- vielmehr eine kreisförmige Außenwand 111 auf, festigte Kegelrad 18 über das Mehrganggetriebe 20 deren Außenseite zur Aufnahme eines Rings 112 in Umdrehung versetzt. Die Exzenterwelle 17 ver- ausgebildet ist. Die gegenüberliegenden Enden des setzt den über ihrem oberen Ende befindlichen An- 35 Rings sind radial nach außen gebogen und bilden satz 8 in exzentrische Bewegung und teilt diese da- Ansätze 113, wie in Fig. 4 gezeigt. Zwischen diese her dem beweglichen Rahmen 2 mit. Das Gefäß 1 Ansätze 113 wird ein Keil 115 eingeschoben. Dabei kann also eine hin- und hergehende Schwingbewe- ist zwischen ihn und jeden der Ansätze 113 eine abgung mit einer gegebenenfalls durch Höhenverstel- geschrägte Zwischenlegplatte 114 eingefügt. Ein BoI-lung der Exzenterwelle 17 stufenlos regelbaren Ex- 40 zen 116 erstreckt sich waagerecht durch die Teile zentrizität durchführen. 113 bis 115 und verspannt diese über Federn 117.

Beim Betrieb der in F i g. 2 gezeigten abgewandel- Durch Verschwenken des Keils 115 um den Bolzen

ten Vorrichtung ist die Drehung des Rahmens 2 116 läßt sich der Abstand zwischen den Ansätzen

gegenüber dem ortsfesten Rahmen 5 durch die Zug- 113 innerhalb bestimmter Grenzen verändern und so

federn 29 elastisch begrenzt. Es ist zu bemerken, daß 45 der Ring 112 um den beweglichen Rahmen enger

die in den Federn 29 bei der Streckung aufgespei- anziehen oder lockern. Bei Lockerung des Rings 112

cherte elastische Energie bei Freisetzung dem Rah- kann der von ihm erfaßte bewegliche Rahmen 102

men 2 zusätzlich zu der ihm durch die Exzenterwelle zusammen mit dem Gefäß 108 in einer waagerechten

erteilten Drehbewegung eine sekundäre Schwingbe- Ebene gedreht und somit die Winkelstellung der

wegung erteilt und so die Relativbewegung zwischen 50 senkrechten Ebene, in der das Gefäß kippbar ist,

den Teilchen der Schmelze steigert. eingestellt werden. Am Umfang des Rings 112 bzw.

Anfangs wird die Exzenterwelle 17 zweckmäßiger- des ortsfesten Rahmens 101 sind in gleichmäßigen

weise in ihrer untersten Stellung gehalten und damit Winkelabständen und miteinander abwechselnd An-

die geringste Exzentrizität eingestellt. Dadurch wird, sätze 118 und 119 befestigt. Zwischen benachbarten

wie leicht ersichtlich, anfangs sichergestellt, daß 55 Ansätzen 118, 119 sind Federn 110 angeordnet. Bei

keine heftigen Schwingungen eintreten können, bei dieser Federanordnung ist sichergestellt, daß die

denen die Schmelze aus dem Gefäß herausspritzen Winkeleinstellung des beweglichen Rahmens 102

würde. Die Exzenterwelle 17 kann anschließend durch die Federn nicht beeinträchtigt ist.

durch eine an sich bekannte hydraulische Hubvor- An Stelle des Rings 112 kann, wie F i g. 5 zeigt,

richtung allmählich gehoben werden, um die Exzen- 60 zu dem gleichen Zweck auch ein Ring 120 verwen-

trizität der Drehbewegung des Gefäßes und damit die det werden, an dem ein Ritzel 122 befestigt ist, das

Badbewegung zu steigern. Um bestimmte Strömun- in einen Zahnkranz 121 am Umfang des beweglichen

gen des Schmelzguts im Gefäß abzulenken, kann Rahmens 102 eingreift. Bei Drehung des Ritzels 122

man mit dieser Hubvorrichtung durch plötzliche wird der Rahmen 102 ebenfalls gedreht. Bei dieser

senkrechte Hin- und Herbewegung außerdem zusatz- 65 Ausführungsform sind die Federn ebenfalls nicht

lieh Strudelbildungen und damit zusammenhängende direkt mit dem beweglichen Rahmen verbunden, son-

Steig- und Fallbewegungen der Schmelzflüssigkeit dem greifen an dem am Umfang des beweglichen

erzeugen. Rahmens vorgesehenen Ring an.

9 10

In den F i g. 6 bis 8 ist eine weitere Ausführungs- Bei Anordnung des vorstehend beschriebenen Geform der Schwingvorrichtung gezeigt, bei der die fäßes301 auf einen beweglichen Rahmen 306, der Exzentrizität der Schwingbewegung unveränderlich mittels einer Exzenterwelle 305 exzentrisch in einer ist. waagerechten Ebene in Umlaufbewegungen versetzt Diese Vorrichtung umfaßt ebenfalls einen orts- 5 werden kann, steigt die Schmelze bei der kreisenden festen Rahmen 202, auf dem über zwischengeschal- Gefäßdrehung ausgehend von dem Schmelzspiegel tete Kugeln 203 ein beweglicher Rahmen 205 zur 307 längs des inneren Umfangs des Gefäßes, wie Aufnahme eines Gefäßes 204 in einer waagerechten durch die strichpunktierten Linien 308 und 309 ge-Ebene bewegbar angeordnet ist. zeigt, bis sie den Deckel 303 mit den Führungsplat-In der Mitte des ortsfesten Rahmens 202 ist eine io ten 304 erreicht. Durch letztere wird die auftreffende senkrechte Exzenterwelle 206 angeordnet, die am Schmelze so abgelenkt, daß auseinanderstrebende, oberen Ende einen exzentrischen Bolzen 207 trägt, nach unten zur Achse des Gefäßes fließende Ströme der seinerseits in der Mitte des beweglichen Rahmens gebildet werden. Hierdurch wird die Schmelze be-205 mittels eines Lagers 208 drehbar gelagert ist. sonders gleichmäßig, schnell und wirksam gemischt. Aus F i g. 7 sind Ansätze 209 und 210 ersichtlich, 15 So kann bei Verwendung des vorstehend beschriedie miteinander abwechselnd am Umfang des orts- benen Gefäßes selbst ein Zusatzstoff von geringem festen Rahmens 202 bzw. des beweglichen Rahmens spezifischem Gewicht schnell und gleichmäßig in die 205 befestigt sind. Zwischen den Enden benach- Schmelze eingemischt werden. Außerdem spritzt die barter Ansätze 209 und 210 sind Federn 211 Schmelze selbst bei hoher Drehgeschwindigkeit nicht gespannt. ao aus dem Gefäß heraus. Infolgedessen läßt sich die So lange die Federn 211 gleichmäßig verteilt am Radbewegung stark erhöhen, wenn man die Schwing-Umfang des ortsfesten und des beweglichen Rahmens vorrichtung mit dem beschriebenen Gefäß mit höheangeordnet sind, nehmen die Rahmen unter der rer Geschwindigkeit betreibt.

Federwirkung eine normale übereinstimmende Lage Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgeein. Daher wird der bewegliche Rahmen 205 bei Um- 25 mäßen Vorrichtung wird nachstehend unter Bezuglauf in der waagerechten Ebene durch eine anwach- nähme auf Fig. 11 beschrieben, sende Federkraft beaufschlagt. Die bei der Streckung Im Gegensatz zu der in F i g. 1 gezeigten Ausfühder Federn in ihnen aufgespeicherte Energie wird rungsform, bei der die Exzentrizität durch Heben anschließend freigesetzt und erteilt dem beweglichen und Senken der Exzenterwelle durch eine hydrau-Rahmen 205 eine sich der ihm durch die Exzenter- 30 lische Hubvorrichtung erzielt wird, wird bei der in welle 206 vermittelten Kreiselbewegung überlagernde Fig. 11 gezeigten Vorrichtung die Exzenterwelle Sekundärschwingung. Die resultierende Bewegung durch rein mechanische Mittel gehoben und gesenkt, des beweglichen Rahmens205 und des darauf be- Auch bei der in Fig. 11 veranschaulichten Ausfindlichen Gefäßes 204 führt zur Entwicklung von führung ist ein Gefäß 401 mit Hilfe von auf einem Umfangskräften, die eine Strudelbewegung der 35 beweglichen Rahmen 402 angebrachter Stützhalter Schmelze im Gefäß bewirken. Wenn die Drehrich- 403 in bezug auf den beweglichen Rahmen festgelegt, tung der Kurbelwelle 206 beim Gipfel einer solchen wobei zur Verspannung ihres unteren Teils ein Handstrudelnden Flüssigkeitsbewegung umgekehrt wird, rad 404 vorgesehen ist. Der bewegliche Rahmen 402 tritt etwas Turbulenz und eine damit im Zusammen- liegt über Kugeln 407 auf einem ortsfesten Rahmen hang stehende Einschließbewegung auf, da die rest- 40 405 auf, der auf Stützen 406 ruht. In der Mitte des liehen Strudel mit der sich neu in entgegengesetzter beweglichen Rahmens 402 ist ein Einsatzring 408 be-Richtung entwickelnden Kreiselbewegung der flüssi- festigt, in dem eine Scheibe 409 über ein Kugelgen Schmelze zusammenwirken. Im vorstehenden lager 412 drehbar gelagert ist. Diese weist an ihrer Beispiel ist feste Exzentrizität vorgesehen, jedoch ist Unterseite einen radial nach außen gerichteten Ringauch eine veränderliche Exzentrizität denkbar. In 45 flansch 410 auf, der sich über eine Anzahl frei dreh-F i g. 8 ist eine derartige Abwandlung veranschau- barer Kugeln 411 auf dem Rahmen 405 abstützt. In licht. Hier ist durch Betätigung einer Stellschraube der Mitte des feststehenden Rahmens 405 ist ein 212 die Exzentrizität im Bedarfsfall frei wählbar. Hohlzylinder 413 befestigt. Über eine Lagerhülse In den Fig. 9 und 10 ist ein im Zusammenhang 414 ist in diesem Zylinder 413 eine Exzenterwelle mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwend- 50 417 gelagert, die am unteren Ende, wie bei 415 darbares Gefäß dargestellt. Dieses Gefäß 301 ist so ge- gestellt, mit Längsnuten versehen ist. Ihr oberer Teil staltet, daß es eine gesteigerte Badbewegung ergibt, weist einen schrägen Ansatz 416 auf, der in die indem die Schmelze, die unter dem Einfluß der bei Scheibe 409 hineinragt. Auf dem mit Längsnuten der Drehung des Gefäßes entwickelten Zentrifugal- versehenen Teil 415 der Kurbelwelle 417 ist ein kraft längs der inneren Umfangswandfläche des Ge- 55 Kegelrad 418 unverdrehbar, jedoch axial verschiebfäßes nach oben steigt, gegen die Achse des Gefäßes bar gelagert. Mit dem Kegelrad 418 steht ein mit abgelenkt wird, wodurch in der Schmelze eine Art einer Antriebswelle 421 verbundenes Kegelritzel 422 von Konvektion kreisender Bewegung in senkrechter im Eingriff. Die Welle 421 wird über ein Mehrgang-Richtung erzwungen wird. Zu diesem Zweck ist das getriebe von einem Antriebsmotor 420 angetrieben. Gefäß zylindrisch oder nach oben erweitert ausge- 60 Es ist ein wichtiges Kennzeichen dieser Vorrichbildet und an seiner Innenseite in der Nähe des obe- tung, daß die im Zylinder 413 sitzende Lagerhülse ren Endes mit einem im wesentlichen ringförmigen 414 senkrecht beweglich ist und eine seitlich heraus-Deckel 303 versehen. Dieser Deckel 303, der eine ragende Stange 423 trägt, die sich durch einen in der nach innen und unten geneigte Form besitzt, weist benachbarten Wand des Zylinders 413 ausgebildeten eine Mittelöffnung 302 von geeignetem Durchmesser 65 länglichen Schlitz zur Außenseite des Zylinders 413 auf. An der Unterseite des Deckels 303 sind eine An- erstreckt. Am äußeren Ende dieser Stange 423 ist ein zahl Führungsplatten 304 in einem geeigneten Win- rohrförmiger Druckstempel 424 befestigt. Der rohrkel Θ zur radialen Richtung befestigt. förmige Druckstempel 424 ist in einem zylindrischen

Führungsrohr 425 gelagert, das an der benachbarten Seite des Zylinders 413 befestigt ist. Zwischen dem Druckstempel 424 und dem Führungsrohr 425 ist eine Schraubenfeder 426 angeordnet. Am unteren Ende des Druckstempels 424 befindet sich eine Laufrolle oder andere Kurvenrolle 427, auf die eine darunter angeordnete Nockenscheibe 428 einwirkt. Die Nockenscheibe 428 ist mit einer auf einer geeigneten Stütze 429 gelagerten Antriebswelle befestigt.

Im Betrieb wird bei kontinuierlicher Drehung der iq Nockenscheibe 428 der Druckstempel 424 entgegen der Wirkung der Feder 426 senkrecht hin- und hergeschoben, um über den schrägen Ansatz 416 der Exzenterwelle 417 die Exzentrizität periodisch zu verändern. Der bewegliche Rahmen 402 wird folglieh unter Veränderung der Amplitude einer schwingenden Drehbewegung unterworfen. Mit anderen Worten, die kreisende Bewegung des Gefäßes hat eine innerhalb bestimmter, durch die Hebung der Nockenscheibe 428 bestimmter Grenzen schwan- ao kende Exzentrizität. Dadurch wird der in dem Gefäß enthaltenen Schmelze wiederholt eine heftige Strudel- sowie Einschließbewegung erteilt. Nach Beginn einer Strudelbewegung der Schmelze hat eine Veränderung der Amplitude oder eine Steigerung der as Geschwindigkeit der kreisenden Bewegung des Gefäßes keinen Sinn mehr. Mit einer solchen Nockenvorrichtung können die Strudelbewegung der Schmelze und die eine solche Bewegung begleitenden Wellen selbst dann wirksam erhalten werden, wenn die Exzentrizität der Schwingbewegung des Gefäßes rasch auf ein Minimum verringert wird, wenn die Exzentrizität einmal einen bestimmten Wert erreicht hat und solange eine solche Veränderung der Exzentrizität periodisch wiederholt wird. Selbst nach Verringerung der Exzentrizität auf ihr Minimum und entsprechende Unterbrechung der Nockenscheibenbewegung wie auch der kreisenden Bewegung des Gefäßes dauert die Strudelbewegung der Schmelze infolge der Trägheit des Schmelzguts je nach den 4<j physikalischen Eigenschaften der Schmelze und der zugesetzten Stoffe noch einige Zeit an. Wenn die exzentrische Bewegung anschließend und diesmal in entgegengesetzter Richtung wieder in Gang gesetzt wird, während die Nockenscheibe in der gleichen Richtung wie zuvor angetrieben wird, wird die zuvor aufrechterhaltene Strudelbewegung der Flüssigkeit in eine Wirbelströmung einer mitbegleitenden Einschließbewegung umgewandelt. Infolgedessen läßt sich ein Schwingarbeitsgang in einer vergleichsweise — in bezug auf das herkömmliche Schwingen ohne Drehrichtungsumkehr — wesentlich kürzeren Zeitspanne durchführen.

Claims (13)

Patentansprüche: 55

1. Verfahren zur Durchführung metallurgischer Reaktionen zwischen geschmolzenen. Metallen und gegebenenfalls Zuschlagen in einem Reaktionsgefäß, wie einer Transportpfanne, durch Bewegung des Gefäßes ohne Drehung um seine eigene Achse längs einer geschlossenen exzentrischenBahn, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß abwechselnd in einer Richtung und in der Gegenrichtung bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrung der Drehrichtung nach Erreichen einer stetigen Bewegung des geschmolzenen Metalls bewirkt wird,

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine unterschiedlich große Anzahl von Umläufen in den beiden Drehrichtungen zwischen der jeweiligen Drehrichtungsumkehr.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem geschmolzenen Metall vor dem Schwingen ein Entschwefelungsmittel, ein Entphosphorungsmittel, ein EntsilizierungsmJttel und/oder ein oder mehrere ähnliche Zuschläge zugesetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußeisenschmelze vor dem Schwingen ein Zuschlag zur Umwandlung des Graphits, in Kugelform zugesetzt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, mit einem der Halterung des Reaktionsgefäßes dienenden beweglichen Rahmen, einem diesen über zwischengeschaltete reibungsvermindernde Kugeln od- dgl. abstützenden ortsfesten Rahmen und einem Antrieb zur Erzeugung einer horizontalen Relativbewegung zwischen den beiden Rahmen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ortsfesten Rahmen (5, 6) und dem beweglichen Rahmen (2, 28) über den Umfang gleichmäßig verteilte Federn (29) angeordnet sind,

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang eines der beiden Rahmen (101 bzw. 102) ein in bezug auf den Rahmen verstellbarer Ring (112) vorgesehen ist, an dem die einen Enden der zwischen die Rahmen eingeschalteten Federn (110) angreifen.

8. Vorrichtung nach Anspruch^ oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine vertikal gelagerte Exzenterwelle (17, 417) mit einem exzentrischen schrägen Ansatz (16, 416) umfaßt, dessen Achse einen spitzen Winkel mit der Achse der Exzenterwelle einschließt, und der in eine entsprechend geneigte Bohrung einer in einer horizontalen Ebene drehbar am bewegliehen Rahmen (Z, 402) gelagerten Scheibe (9, 409) eingreift, sowie eine Hubvorrichtung (23 bis 27, 423 bis 428), mit deren Hilfe die Exzenterwelle zur kontinuierlichen Veränderung der Exzentrizität der Bahn des beweglichen Rahmens und damit des Gefäßes (1 bzw. 401) während des Schwingens anhebbar bzw, absenkbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterwelle (17) ein die Heb- und Senkbewegung steuernder, mit einer Dructanitteteufuhranlage (25, 26, 27) in Verbindung stehender Hydraulikzylinder (24) zugeordnet ist,

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Kurbelwelle (17) als in dem Hydraulikzylinder (24) geführter Kolben (23) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung eine in einer vertikalen Ebene kontinuierlich umlaufende Nockenscheibe (428) umfaßt, auf der sich ein vertikal geführter, mit der Kurbelwelle (417) in Verbindung stehender Druckstempel (424) unter der Wirkung einer Feder (426) abstützt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß (301) mit einem ringförmigen Deckel (303) versehen ist, der etwa in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet und derart in bezug auf das Gefäß angeordnet ist, daß die zentrale Deckelöfinung (302) tiefer liegt als der mit dem Gefäßrand verbundene Deckelrand.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (303) an seiner Unterseite mehrere jeweils einen Winkel mit der Radialrichtung einschließende Führungsplatten (304) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Gießerei«, 1961, S. 488 bis 492.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen