DE1458804B1 - Vorrichtung zur Entgasung von Schmelzen unter Vakuum - Google Patents
Vorrichtung zur Entgasung von Schmelzen unter VakuumInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ent- einem diesen umgebenden vakuumdichten Mantel
gasen von Metallschmelzen, vorzugsweise von Stahl- mit Anschlüssen für die Vakuümleitung und aus
schmelzen, bei der die Oberfläche der Schmelze einem Rinnenofen zum Erwärmen und Umrühren der
einem Vakuum ausgesetzt wird, bestehend aus einem Schmelze und aus einem feuerfesten, die Schmelz-Behälter
zur Aufnahme der Schmelze und einem die- 5 rinne und eine Anschlußfläche für das Ofenfutter
sen umgebenden vakuumdichten Mantel mit An- bildenden und von einem Metallgehäuse umgebenen
Schlüssen für die Vakuumleitung und aus einem Körper, wobei das Metallgehäuse, das an der dem
Rinnenofen zum Erwärmen und Umrühren der Ofenfutter zugekehrten Seite des Rinnenofens offen
Schmelze. ist und einen Flansch trägt, der in Verbindung mit
Bekannte Vorrichtungen zum Entgasen der io einem Dichtungsring einen lösbaren Anschluß des
Schmelze verwenden Umrührvorrichtungen elektro- Rinnenofens am Schmelzbehälter gestattet. Eine
magnetischer Art, die mit Niederfrequenz betrieben solche Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gewerden
und gleichzeitig das Warmhalten der Schmelze kennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende und senkbewirken.
Ein Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß recht zum Eisenkern des Rinnentransformators
die für das Umrühren notwendigen Induktionsspulen 15 stehende Seitenwände des vakuumdicht ausgebildeten
den Schmelzbehälter umgeben und damit innerhalb Gehäuses durch ein Rohr aus magnetisch nicht leitendes
evakuierten Behälters der Entgasungsvorrichtung dem Material miteinander verbunden sind, das den
liegen. Es bestehen dann Schwierigkeiten bei der Eisenkern des Transformators umschließt, daß das
Isolation der Wicklung. Es kann bei dem sehr nied- Gehäuse in einer das Rohr schneidenden Ebene unrigen
Vakuum zu Glimmerscheinungen an der Wick- 20 terteilt ist, so daß jede Gehäusehälfte zwei offene und
lung kommen. Außerdem begrenzen die Induktions- durch eine Rohrhälfte verbundene Enden bildet, und
spulen die möglichen geometrischen Formen der daß jedes Ende beider Gehäusehälften von einem
Schmelzbehälter. Flansch umgeben ist und die gegenüberliegenden
Bekannt ist ein Rinneninduktionsofen (deutsche Flanschen beider Gehäusehälften unter Zwischen-
Patentschrift 374 378) mit einem oder mehreren ab- 25 schaltung einer elektrisch isolierten Dichtung mitein-
nehmbaren Rinneninduktionseinheiten. Dieser Ofen ander verbunden sind.
arbeitet jedoch unter Atmosphärendruck, so daß sich Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung hat den
die Dichtungsprobleme bei einer Vakuumentgasung Vorteil, daß mit dem Rinnenofen neben der Erwär-
und die der Vermeidung von Glimmerscheinungen mung der Schmelze eine intensive Umrührwirkung
bei den bekannten Anordnungen der Induktionsspule 30 erreicht werden kann. In der Rinne wird auf die
nicht stellen. hierin befindliche Schmelze eine magnetische Druck-
Auch ist ein Induktionsofen zum Vakuumentgasen wirkung (»pinch«-Wirkung) ausgeübt, die die Um-
von Schmelzen im Durchlauf bekannt (britische Pa- rührung der Schmelze bewirkt. Die am Boden befind-
tentschrift 702 225), bei dem die Schmelze selbst an liehen Teile der Schmelze werden also durch die ge-
der Einlauf- und der Auslaufseite die Abdichtung 35 nannte Kraft ständig zur Oberfläche geführt, so daß
gegen die Atmosphäre bewirkt. Die Schmelze wird nach und nach die gesamte Schmelze die Oberfläche
auf Grund eines im Ofenraum erzeugten Unterdruk- passiert und hierbei wirksam entgast wird. Der Vor-
kes in diesem über das Niveau der Ein- und Auslauf- teil des Rinnenofens ist, daß seine Wicklung nebst
Öffnungen angehoben und entgast. Zur Warmhaltung Eisenkern nicht in den Vakuumtank der Entgasungs-
uer Schmelze dient ein verjüngter, unterhalb der Ein- 4° vorrichtung eingeschlossen zu werden braucht. Die
und Auslauföffnung gelegener Teil des Ofens, der mit Wicklung kann also unter atmosphärischem Druck
einer Induktionswicklung versehen ist. Auch bei die- arbeiten. Weiter kann dem Schmelzbehälter jede ge-
ser Anordnung wird weder das Problem der Erfin- wünschte geometrische Form und Größe gegeben
dung aufgeworfen noch gelöst. werden. Ein weiterer Vorteil ist die leichte Austausch-
Es ist weiter eine Vorrichtung zur Entgasung einer 45 barkeit des Rinnenofens, wobei der Schmelzbehälter
kontinuierlich durch die Vorrichtung fließenden der Entgasungsvorrichtung nicht von der Schmelze
Schmelze bekannt. Die Vorrichtung besteht im we- entleert werden muß. Es genügt, den Vakuumbehälter
sentlichen aus einem U-förmigen, nach Art eines Baro- so zu kippen, daß die Rinne des Rinnenofens leer-
meterrohres geformten Schacht, in dessen Schenkeln läuft. Am Vakuumtank können mehrere Rinnenöfen
sich die Schmelze entsprechend dem Vakuum ver- 5° angeschlossen sein, so daß während des Auswechselns
schieden hoch einstellen kann. Die Schmelze wird eines Rinnenofens die Schmelze durch die übrigen
dem einen Schenkel zugeführt und fließt aus dem an- warmgehalten werden kann.
deren unter Vakuum stehenden Schenkelende im Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung befreien
Fall einer Kokille zu und wird hierbei entgast. steht, um das Ausstampfen der Rinne zu erleichtern,
Bei einer solchen Vorrichtung ist es bereits bekannt, 55 die dem Schmelzbehälter abgewandte Gehäusehälfte
die durch den U-förmigen Schacht fließende Schmelze aus zwei Teilen, die beide durch Flansche unter Zwimit
Hilfe eines Rinnenofens zu erwärmen. Eine dabei schenschaltung eines Dichtungsringes miteinander
gleichzeitig auftretende Umrührwirkung bleibt aber verbunden sind. Der Anschluß des Gehäuses am Vaauf
einen Teil des Schachtes beschränkt. Eine Um- kuumtank der Entgasungsvorrichtung geschieht dabei
rührung im Sinne der Erfindung tritt nicht ein, sie ist 60 unter Zwischenschaltung einer vakuumfesten Pakauch
entbehrlich, da die Entgasung an späterer Stelle kung. Sie besteht aus einem Material, das auch bei
vorgenommen wird und dank des kontinuierlichen hohen Temperaturen nicht sintert. Da solche Packun-Betriebes
sowieso die gesamte Schmelze erfaßt. gen gewöhnlich in elektrischer Hinsicht nicht isolie-
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum ren, ist weiter zwischen den Gehäusehälften eine
Entgasen von Metallschmelzen, vorzugsweise von 6S elektrische Isolation angebracht. Erfindungsgemäß ist
Stahlschmelzen, aus, bei der die Oberfläche der jeder Dichtungsring zwischen zwei Metallringen an-
Schmelze einem Vakuum ausgesetzt wird, bestehend geordnet, die an einer Gehäusehälfte befestigt und
aus einem Behälter zur Aufnahme der Schmelze und gegenüber der anderen Gehäusehälfte durch eine
elektrisch isolierende ringförmige Scheibe getrennt sind.
Die Erfindung und weitere Merkmale der Erfindung sind im folgenden an Hand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben, in dieser zeigt
Fig. 1 perspektivisch einen Rinnenofen für austauschbare
Anordnung an einer Vakuumvorrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Rinnenofen winkelrecht
zur Spulenachse, Fig. 3 eine Seitenansicht des Rinnenofens und
Fig. 4 einen Schnitt durch eine vakuumdichte
elektrisch isolierende Dichtung.
Von der Vorrichtung zur Entgasung der Metallschmelze ist in F i g. 2 nur ein Teil des die Schmelze
aufnehmenden Behälters 11, beispielsweise also einer Schmelzwanne, mit der Öffnung 28 für den Anschluß
eines Rinnenofens gezeigt. Das feuerfeste Futter der Wanneil ist von einem vakuumdichten Metallmantel
umgeben, von dem nur ein Teil 12 dargestellt ist. Mit zo 13 ist ein ringförmiger Kühlkanal bezeichnet, der zur
Kühlung des feuerfesten Materials 29 dient, das den Einlauftrichter der öffnung 28 bildet. Der erwähnte
Mantel 12 besteht vorzugsweise aus rostfreiem, nichtmagnetischem Material. An einem nicht dargestellten
Teil des Mantels sind die üblichen Evakuierungsleitungen angeschlossen.
Der im ganzen mit 10 bezeichnete Rinnenofen hat eine übliche annähernd kreisförmige Rinne 18, die im
Futter 27 des Rinnenofens ausgebildet ist. Dieses Futter ist in Fig. 2 von einem dreigeteilten metallischen
Gehäuse 16 umschlossen, dessen einzelne Teile mit 16 a, 16 b und 16 c bezeichnet sind. Der Gehäuseteil
16 a hat einen länglich rechteckigen Querschnitt und zwei Flanschen 15. Die beiden gegenüberliegenden
Längsseiten des Gehäuses 16 α sind durch einen halbkreisförmigen Steg 30 mit Flanschen 31
miteinander verbunden.
Der Gehäuseteil 16 b ist in ähnlicher Weise wie der Gehäuseteil 16 α ausgebildet, der entsprechende Steg
ist mit 32, die zugehörigen Flanschen mit 33 bezeichnet. Der Gehäuseteil hat zwei umlaufende Flanschen
34. Die Schmalseiten des Gehäuseteiles 16 b bilden Zylindersegmente, die sich der Kreisform der Rinne
18 anpassen. Das gleiche gilt für die Gehäusehälfte 16 c, bei der die Schmalseiten zugleich den Boden
des Gehäuses 16 bilden.
Die beschriebene Unterteilung des im ganzen mit 16 bezeichneten Gehäuses des Rinnenofens soll einmal
das Ausstampfen des Gehäuses erleichtern, wobei die Schablone für die Rinne 18 aus einem erstarrten
Metallstück entsprechend der Rinnenform besteht, und zum anderen der elektrischen Unterteilung
des Gehäuses. Es muß verhindert werden, daß sich ein Kurzschlußstrom durch das Gehäuse und den
Mantel 12 der Vorrichtung ausbilden kann.
Zur Befestigung des Gehäuses 16 mit seinem Ofenfutter dient der obere Flansch 15 des Gehäuseteiles
16 a. Dieser Flansch wird mit dem Mantel 12 durch nicht dargestellte Schrauben verbunden, und zwar
unter Zwischenschaltung einer vakuumfesten Pakkung 14. Im gleichen Sinne wie die Schrauben wirkt
das Vakuum im Ofen. Für die Packung wird vorzugsweise ein elektrisch nicht isolierendes Material verwendet,
da bei isolierenden Materialien die Gefahr besteht, daß sie trotz der Flüssigkeitskühlung durch
den Ring 16 am Mantel 12 festsintern. Zur elektrischen Isolierung dienen vielmehr die in F i g. 2 mit 19
bezeichneten Dichtungsringe, die zugleich vakuumdicht sind. Ihre Ausbildung ist im einzelnen in F i g. 4
gezeigt. Zwischen den Flanschen 15 und 34 und den gegenüberliegenden Flanschen 31 und 33 der Stege
30 bzw. 32 liegt ein Dichtungsring 21. Jeder Dichtungsring 21 umgibt einen Schenkel der Rinne 18 und
liegt zwischen zwei Metallringen 23, die durch Schrauben 35 am Flansch 34 befestigt sind. Zwischen
den Ringen 23 und dem Flansch 15 liegt eine elektrisch isolierende Platte 25, die zur elektrischen Trennung
der Gehäusehälften 16 α und 16 b dient. Die Vakuumdichtung geschieht durch den Ring 21, der
sich an der Platte 25 und am Flansch 34 anlegt.
Zwischen dem unteren Flansch 34 des Gehäuseteiles 15 b und dem Flansch 36 des Gehäuseteiles
16 c liegt eine vakuumdichte Packung 20. Die Dreiteilung des Gehäuses ist in erster Linie deshalb vorteilhaft,
um das Einstampfen des Futters 27 zu erleichtern.
Der nicht dargestellte Eisenkern mit Wicklung wird in die von den Stegen 30 und 32 gebildete öffnung
gesetzt. Die Wicklung liegt also außerhalb des Vakuums, d. h. sie arbeitet unter atmosphärischen Bedingungen,
so daß Schwierigkeiten hinsichtlich der Isolation der Wicklung nicht bestehen. Wie Fig. 3
zeigt, können am Gehäuse des Rinnenofens Kühlmittelleitungen angebracht werden, um eine Überhitzung
und Sinterung der Packungen und Dichtungen zu verhindern. In Fig. 3 sind diese Kühlleitungen
mit 24 bezeichnet. Diese Kühlleitungen liegen außerhalb des Gehäuses, so daß bei ihrem Undichtwerden
das Kühlwasser nicht in den evakuierten Teil der Vorrichtung eintreten kann.
Am Mantel 12 der Entgasungsvorrichtung können vorzugsweise mehrere Rinnenof eneinheiten (Induktoreinheiten)
angeschlossen werden. Das hat den Vorteil, daß bei Ausfall einer Einheit der Betrieb mit
den übrigen fortgesetzt und zumindest beim Auswechseln einer beschädigten Induktoreinheit die
Schmelze mit den übrigen Öfen warmgehalten werden kann. Beim Auswechseln einer Induktoreinheit wird
die zusammen mit seinem Mantel kippbar gelagerte Vorrichtung in eine solche Stellung, z. B. in die Ausgußstellung
geschwenkt, daß die Rinne der betreffenden Einheit leerläuft. Diese kann dann in dieser Stellung
abgenommen und durch eine neue ersetzt werden. Es ist dann nur erforderlich, das Futter der
Induktoreinheit neu zu stampfen, um sie wieder verwenden zu können.
Induktoreinheiten können gemäß der Erfindung entweder am Boden der Wanne 11 oder auch seitlich
zur Wanne angebracht werden, auf alle Fälle aber so, daß die Strömung durch die Rinne eine Umwälzung
der Schmelze in der Wanne bewirkt, d. h. eine Umrührung, die die gesamte Schmelze nacheinander an
die Oberfläche der Schmelze bringt, wo sie dem Vakuum ausgesetzt ist.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Entgasen von Metallschmelzen, vorzugsweise von Stahlschmelzen, bei
der die Oberfläche der Schmelze einem Vakuum ausgesetzt wird, bestehend aus einem Behälter
zur Aufnahme der Schmelze und einem diesen umgebenden vakuumdichten Mantel mit Anschlüssen
für die Vakuumleitung und aus einem Rinnenofen zum Erwärmen und Umrühren der Schmelze und aus einem feuerfesten, die Schmelz-
rinne (18) und eine Anschlußfläche für das Ofenfutter (29) bildenden und von einem Metallgehäuse
(16 a, b, c) umgebenen Körper, wobei das Metallgehäuse, das an der dem Ofenfutter (29)
zugekehrten Seite des Rinnenofens offen ist und einen Flansch (15) trägt, der in Verbindung mit
einem Dichtungsring (14) einen lösbaren Anschluß des Rinnenofens am Schmelzbehälter (12)
gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende und senkrecht zum Eisenkern
des Rinnentransformators stehende Seitenwände des vakuumdicht ausgebildeten Gehäuses
durch ein Rohr (30, 32) aus magnetisch nicht leitendem Material miteinander verbunden sind, das
den Eisenkern des Transformators umschließt, das das Gehäuse (16) in einer das Rohr (30, 32)
schneidenden Ebene unterteilt ist, so daß jede Gehäusehälfte 16 a, 16 b) zwei offene und durch
eine Rohrhälfte (30 bzw. 32) verbundene Enden bildet, und daß jedes Ende beider Gehäusehälften
von einem Flansch (15, 34, 31, 33) umgeben ist und die gegenüberliegenden Flanschen beider Gehäusehälften
unter Zwischenschaltung einer elektrisch isolierten Dichtung (19) miteinander verbunden
sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schmelzbehälter abgewandte
Gehäusehälfte aus zwei Teilen (16 b, 16 c) besteht und beide Teile durch Flanschen
(34, 36) unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes (20) miteinander verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dichtungsring (21) zwischen
zwei Metallringen (23) angeordnet ist, die an einer Gehäusehälfte (16 b) befestigt und gegenüber
der anderen Gehäusehälfte (16 d) durch eine elektrisch isolierende ringförmige Scheibe (25) getrennt
sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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