DE1458804C - Vorrichtung zur Entgasung von Schmelzen unter Vakuum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine 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.

Bekannte Vorrichtungen zum Entgasen der Schmelze verwenden Umrührvorrichtungen elektromagnetischer Art, die mit Niederfrequenz betrieben werden und gleichzeitig das Warmhalten der Schmelze bewirken. Ein Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß die für das Umrühren notwendigen Induktionsspulen den Schmelzbehälter umgeben und damit innerhalb des evakuierten Behälters der Entgasungsvorrichtung liegen. Es bestehen dann Schwierigkeiten bei der Isolation der Wicklung. Es kann bei dem sehr niedrigen Vakuum zu Glimmerscheinungen an der Wicklung kommen. Außerdem begrenzen die Induktionsspulen die möglichen geometrischen Formen der Schmelzbehälter.

Bekannt ist ein Rinneninduktionsofen (deutsche Patentschrift 374 378) mit einem oder mehreren abnehmbaren Rinneninduktionseinheiten. Dieser Ofen arbeitet jedoch unter Atmosphärendruck, so daß sich die Dichtungsprobleme bei einer Vakuumentgasung und die der Vermeidung von Glimmerscheinungen bei den bekannten Anordnungen der Induktionsspule nicht stellen.

Auch ist ein Induktionsofen zum Väkuumentgasen von Schmelzen im Durchlauf bekannt (britische Patentschrift 702 225), bei dem die Schmelze selbst an der Einlauf- und der Auslaufseite die Abdichtung gegen die Atmosphäre bewirkt. Die Schmelze wird auf Grund eines im Ofenraum erzeugten Unterdrukkes in diesem über das Niveau der Ein- und Auslauföffnungen angehoben und entgast. Zur Warmhaltung üer Schmelze dient ein verjüngter, unterhalb der Ein- und Auslauföffnung gelegener Teil des Ofens, der mit einer Induktionswicklung versehen ist. Auch bei dieser Anordnung wird weder das Problem der Erfindung aufgeworfen noch gelöst.

Es ist weiter eine Vorrichtung zur Entgasung einer kontinuierlich durch die Vorrichtung fließenden Schmelze bekannt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem U-förmigen, nach Art eines Barometerrohres geformten Schacht, in dessen Schenkeln sich die Schmelze entsprechend dem Vakuum verschieden hoch einstellen kann. Die Schmelze wird dem einen Schenkel zugeführt und fließt aus dem anderen unter Vakuum stehenden Schenkelende im freien Fall einer Kokille zu und wird hierbei entgast. Bei einer solchen Vorrichtung ist es bereits bekannt, die durch den U-förmigen Schacht fließende Schmelze mit Hilfe eines Rinnenofens zu erwärmen. Eine dabei gleichzeitig auftretende Umrührwirkung bleibt aber auf einen Teil des Schachtes beschränkt. Eine Umrührung im Sinne der Erfindung tritt nicht ein, sie ist auch entbehrlich, da die Entgasung an späterer Stelle vorgenommen wird und dank des kontinuierlichen Betriebes sowieso die gesamte Schmelze erfaßt.

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum Entgasen von Metallschmelzen, vorzugsweise von Stahlschmelzen, aus, 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 mit einem feuerfesten, die Schmelzrinne und eine Anschlußfläche für das Ofenfutter bildenden und von einem Metallgehäuse umgebenden Körper, wobei das Metallgehäuse, das an der dem Ofenfutter zugekehrten Seite des Rinnenofens offen ist und einen Flansch trägt, der in Verbindung mit

ίο einem Dichtungsring einen lösbaren Anschluß des Rinnenofens am Schmelzbehälter gestattet. Eine solche Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende und senkrecht zum Eisenkern des Rinnentransformators stehende Seitenwände des vakuumdicht ausgebildeten Gehäuses durch ein Rohr aus magnetisch nicht leitendem Material miteinander verbunden sind, das den Eisenkern des Transformators umschließt, daß das Gehäuse in einer das Rohr schneidenden Ebene unterteilt ist, so daß jede Gehäusehälfte zwei offene und durch eine Rohrhälfte verbundene Enden bildet, und daß jedes Ende beider Gehäusehälften von einem Flansch umgeben ist und die gegenüberliegenden Flansche beider Gehäusehälften unter Zwischenschaltung einer elektrisch isolierten Dichtung miteinander verbunden sind.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß mit dem Rinnenofen neben der Erwärmung der Schmelze eine intensive Umrührwirkung erreicht werden kann. In der Rinne wird auf die hierin befindliche Schmelze eine magnetische Druckwirkung (»pinch«-Wirkung) ausgeübt, die die Umrührung der Schmelze bewirkt. Die am Boden befindlichen Teile der Schmelze werden also durch die genannte Kraft ständig zur Oberfläche geführt, so daß nach und nach die gesamte Schmelze die Oberfläche passiert und hierbei wirksam entgast wird. Der Vorteil des Rinnenofens ist, daß seine Wicklung nebst Eisenkern nicht in den Vakuumtank der Entgasungsvorrichtung eingeschlossen zu werden braucht. Die Wicklung kann also unter atmosphärischem Druck arbeiten. Weiter kann dem Schmelzbehälter jede gewünschte geometrische Form und Größe gegeben werden. Ein weiterer Vorteil ist die leichte Austauschbarkeit des Rinnenofens, wobei der Schmelzbehälter der Entgasungsvorrichtung nicht von der Schmelze entleert werden muß. Es genügt, den Vakuumbehälter so zu kippen, daß die Rinne des Rinnenofens leerläuft. Am Vakuumtank können mehrere Rinnenöfen angeschlossen sein, so daß während des Auswechselns eines Rinnenofens die Schmelze durch die übrigen warmgehalten werden kann.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung besteht, um das Ausstampfen der Rinne zu erleichtern, die dem Schmelzbehälter abgewandte Gehäusehälfte aus zwei Teilen, die beide durch Flansche unter Zwi- " schenschaltung eines Dichtungsringes miteinander verbunden sind. Der Anschluß des Gehäuses am Vakuumtank der Entgasungsvorrichtung geschieht dabei unter Zwischenschaltung einer vakuumfesten Pakkung. Sie besteht aus einem Material, das auch bei hohen Temperaturen nicht sintert. Da solche Packungen gewöhnlich in elektrischer Hinsicht nicht isolieren, ist weiter zwischen den Gehäusehälften eine elektrische Isolation angebracht. Erfindungsgemäß ist jeder Dichtungsring zwischen zwei Metallringen angeordnet, die an einer Gehäusehälfte befestigt 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,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Rinnenofen winkelrecht zur Spulenachse,

F i g. 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 Fig. 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 Wanne 11 ist von einem vakuumdichten Metallmantel umgeben, von dem nur ein Teil 12 dargestellt ist. Mit 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 Flansche mit 33 bezeichnet. Der Gehäuseteil hat zwei umlaufende Flansche 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 a 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 17 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 F i g. 3 zeigt, können am Gehäuse des Rinnenofens Kiihlmittelleitungen 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 Rinnenofeneinheiten (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)

Patentansprüche:

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 mit einem feuerfesten, die Schmelzrinne und eine Anschlußfläche für das Ofenfutter bildenden und von einem Metallgehäuse umgebenen· Körper, wobei das Metallgehäuse, das an der dem Ofenfutter zugekehrten Seite des Rinnenofens offen ist und einen Flansch trägt, der in Verbindung mit einem Dichtungsring einen lösbaren Anschluß des Rinnenofens am Schmelzbehälter 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, daß das Gehäuse (16) in einer das Rohr (30, 32) schneidenden Ebene unterteilt ist, so daß jede Gehäusehälfte (16«, 16b) 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 Flansche beider Gehäusehälflen 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, 16c) besteht und beide Teile durch Flansche (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