DE1508166C2

DE1508166C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Fördern von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen

Info

Publication number: DE1508166C2
Application number: DE1508166A
Authority: DE
Inventors: Frank F. Raleigh N.C. Erdelyi (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-04-02
Filing date: 1966-04-01
Publication date: 1973-01-04
Also published as: GB1113827A; CH436362A; US3508743A; DE1508166B1; DE1783113A1; US3606293A

Description

Die Erfindung betrifft in erster Linie ein Verfahre η zum Fördern von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen in ein Entgasungsgefäß, von dessen Boden aus sich ein Rohrstutzen in einen unter oder neben dem Entgasungsgefäß befindlichen Schmelzenaufnahmebehälter erstreckt, durch Einstellung eines Unterdruckes in dem Entgasungsgefäß und Einleiten eines Fördergases in den Rohrstutzen, und zum anderen eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einer Unterdruckkammer, in deren Boden ein Rohrstutzen mit schräg aufwärts gerichteten Kanälen zur Zuführung des Fördergases angeordnet ist, der sich in einen Schmelzenaufnahmebehälter erstreckt.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind in großer Zahl bekannt. Bei dem obenerwähnten Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, wird die im Aufnahmebehälter befindliche Schmelze durch Einstellung eines Unterdruckes im Entgasungsgefäß und durch Einleitung eines unter Überdruck stehenden Fördergases in dem den Schmelzenaufnahmebehälter und das Entgasungsgefäß verbindenden Rohrstutzen, der über dem Boden des Entgasungsgefäßes ausmündet, im Entgasungsgefäß zum Überlaufen an den Rohrstutzen gebracht und Förder- und Spülgas durch den Unterdruck entfernt, wobei die Schmelze unmittelbar durch einen in den Boden des Entgasungsgefäßes einmündenden Rohrstutzen in ein Aufnahmegefäß für die so gereinigte Schmelze abgeführt wird. Da bei diesem Verfahren praktisch keine Verweilzeit für die Schmelze\,im Entgasungsgefäß vorgesehen ist. kann die Reinigung nur sehr ungenügend sein.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird die Schmelze aus dem Schmelzenaufnahmebehälter durch Einstellung eines Unterdruckes im Entgasungsgefäß i'.nd Einleitung eines Fördergases durch einen Ansaugstutzen in das Entgasungsgefäß gefördert und durch einen Rücklaufstutzen wieder in den Schmelzenaufnahmebeliälter zurückgefördert. Hierbei muß die Schmelze im Kreislauf bewegt werden, bis eine ausreichende Reinigung erzielt ist. Auch in diesem Fail muß, trotzdem darüber nichts ausgesagt ist. ein Wärmeausgleich stattfinden.

Um zu brauchbaren Resultaten zu kommen, müßte der Vorgang, wie ebenfalls bekannt, und an anderer Stelle beschrieben, mehrmals wiederholt werden, und zwar üblicherweise durch 25 bis 30 Hub- und Senkbcwegungen der Schmelze zwischen dem Aufniihme- und dem Entgasungsgefäß, was natürlich mit

hohen Wärmeverlusten, die wieder ausgeglichen werden müßten, verbunden sein würde.

Eine bekannte Einrichtung zum Entgasen von Stahlschmelzen, die aus einer Vakuumkammer besteht, von deren Boden sich ein sowohl als Ein- als auch als Auslaßrohr dienender Rohrstutzen in das in einer unter der Vakuumkammer stehende Pfanne befindliche Metall erstreckt, und bei der der Abstand zwischen der Vakuumkammer und der das Metall enthaltenden Pfanne entweder durch eine Höhenverstellung der Vakuumkammer oder der das Metall enthaltenden Pfanne zu verändern ist, die nach diesem Verfahren der häufig wiederholten Hub- und Senkbewegungen der Schmelze arbeitet, sieht einen Wärmeausgleich vor und zeichnet sich dadurch aus, daß die feuerfest zugestellte Vakuumkammer birnenförmig ausgebildet ist, indem sie aus einem flachgekrümmten Herd, eiriem sich an den Herd anschließenden, sich geradlinig verengenden Mittelteil, einem auf letzterem ruhenden zylindrischen Oberteil für den Einbau einer sich in horizontaler Richtung erstreckenden elektrischen Beheizung und einem Gewölbe besteht mit Öffnungen für den Anschluß an die Vakuumpumpenanlage und die Zufuhr von Behandlungsstoffen.

Bei diesen bekannten Verfahren, bei denen die Reinigung der Schmelze durch häufig wiederholte Hub- und Senkbewegungen zwischen dem Entgasungsgefäß und dem Schmelzenaufnahmebehälter durchgeführt wird, tritt noch ein weiterer Mangel auf, der darin zu sehen ist, daß der Unterdruck im Entgasungsgefäß zur Erzielung der Hub- und Senkbewegung ständig geändert werden muß. Um diesen Mangel zu beheben, sieht eine weiterhin bekannte Stahlentgasungsanlage, bestehend aus einem Unterdruckbehälter, der über einer die Stahlschmelze aufnehmenden Gießpfanne angeordnet ist, in vertikaler und horizontaler Richtung beweglich und um mindestens eine horizontale Achse schwenkbar ist und mit mindestens einem unteren Rohrstutzen in die mit der Schmelze gefüllte Gießpfanne eingetaucht werden kann, vor, daß der Unterdruckbehälter um eine oder zwei einander parallele horizontale Drehachsen derart beweglich angeordnet ist, daß er um eine horizontale Achse geschwenkt und zusätzlich beim Entgasen mit in die Schmelze eingetauchtem Stutzen in seiner Höhenlage verstellt werden kann. In diesem Falle wird, wohl der eine Mangel, nämlich die ständige Änderung des Unterdruckes im Entgasungsgefäß, behoben, es verbleibt jedoch der Nachteil des Wärmeverlustes, der in diesem Fall nicht ersetzt wird.

Bei allen diesen bekannten Verfahren, gleichgültig, ob die Entgasung bzw. Reinigung mit ständigem Umlauf oder durch häufiges Heben und Senken der Schmelze erreicht werden soll, kann wohl die Entgasungszeit beliebig verlängert werden, jedoch ist nur im oberen Teil der Schmelze eine wirksame Entgasung sichergestellt, da das Austreten des Fördergases im unteren Teil der Schmelze infolge des ferrostatischen Druckes erschwert wird. Hierbei stellt die geringe Schmelzenmenge, die im Entgasungsgefäß aufgenommen werden kann, ein weiteres schwerwiegendes Problem dar, das einer wirksamen Entgasung in einer angemessenen Zeit entgegensteht.

Bei Atmosphärendruck beträgt die Schmelzensäule etwa 1,35 m. Bei einer Montagehöhe der glockonartigen Unterdruckkammer von 0,8 iii und einer Saughöhe von 0.3 m ist bei einer Füllhöhe von 25 cm bereits die Maximalhölle von 1,35 m erreicht.

Schon bei niedrigeren Torr-Werten entsprechend einer Saughöhe von 0,8 bis 1,35 m würde zur wirksamen Entgasung je Tonne Schmelze eine Schmelzenoberfläche von etwa 0,5 m² erforderlich sein. Zur Entgasung eines Abstiches von etwa 30 t Schmelze in einem Entgasungsdurchgang würde somit eine Oberfläche von etwa 15 m² benötigt, was bei den vornehmlich mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildeten Entgasungsgefäßen einen Durchmesser von etwa 4,5 ·:λ · erforderlich machen würde. Die gassichere Abdichtung'eines Entgasungsgefäßes mit einem derartigen Durchmesser ist praktisch undurchführbar. Zudem würde ein derartiges etwa 30 t Schmelze aufnehmendes Entgasungsgefäß deckelseitig durch einen atmosphärischen Druck von etwa 200 t belastet. Ein solches Entgasungsgefäß müßte somit einen bei Jedem Entgasungsvorgang wechselnden Belastungszustand von 0 bis 200 t ertragen. Es ist einleuchtend, daß diese hohe Beanspruchung sich sehr nachteilig auf die Ausmauerung des Entgasungsgefäßes auswirken würde.

Mit der Erfindung soll ein Verfahren geschaffen werden, mit dessen Hilfe es möglich ist, bei Aufrechterhaltung des üblichen Unterdruckes im Entgasungsgefäß Schmelze in dasselbe bis zu einer Füllhöhe zu fördern, die weit über dem durch die Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Unterdruck im Entgasungsgefäß und die Einführung eines Fördergases bestimmten Spiegel liegt, um so, ohne den Querschnitt des Entgasungsgefäßes zu vergrößern, eine weitaus größere Schmeizenmenge im Entgasungsgefäß aufzunehmen und eine hoch wirksame Reinigung und Entgasung der großen Schmelzenmenge in wesentlich kürzerer Zeit zu erreichen, als dies bisher möglich war. Das Verfahren soll sowohl ein absatzweises als auch ein kontinuierliches Arbeiten gestatten. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens soll einfach im Aufbau sein, und es sollen auch keine über das übliche Maß hinausgehenden Anforderungen an die Festigkeit des Entgasungsgefäßes gestellt werden. '

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung zeichnet sich das Verfahren nach der Erfindung dadurch aus, daß durch Einleiten eines Gases in den gegen die Außenatmosphäre abgeschlossenen Schmelzenaufnahmebehälter oder durch den atmosphärischen Druck in dem kommunizierenden Rohrstutzen ein Überdruck erzeugt wird. .

Auf diese Weise kann im wesentlichen die ganze im Schmelzenaufnahmebehälter befindliche Schmelze in das Entgasungsgefäß befördert werdendes können aber auch, falls sich dies als erwünscht ergeben sollte, Teilmengen der Schmelze aus dem Aufnahmebehälter in das Entgasungsgefäß gefördert und dieser Vorgang einige Male wiederholt werden, bis der gewünschte Zustand der Schmelze erreicht ist, wobei dieses letztere Verfahren jedoch höchstens zwei- bis dreimal durchgeführt zu werden braucht, also gegenüber den bekannten Verfahren, die nicht mit Überdruck arbeiten und eine 25- bis 3()malige Hub- und Senkbewegung der Schmelze erforderlich machen, einen ganz erheblichen Fortschritt darstellt.

Zweckmäßig wird beim Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung des Überdruckes in den Schmelzenaufnahmebehälter ein Gas eingeleitet, das in seiner chemischen Zusammensetzung der-des Fördergases entspricht.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zum

kontinuierlichen Fördern von Metallschmelzen in einem Vakuumgefäß Anwendung finden, wobei die Schmelze aus einem unter Überdruck stehenden Bereich abläuft.

Bei dieser Anwendung des Verfahrens wird der Abzug der entgasten Schmelze aus dem Entgasungsgefäß an einer Stelle, wo die Schmelze unter Überdruck steht, mit der Wirkung vorgenommen, daß neue Schmelze aus dem Aufnahmebehälter in dem Maße zufließt, wie entgaste Schmelze abgeführt wird. Durch Abführen einer gewissen Menge von entgaster Schmelze ist der Unterdruck in dem Entgasungsgefäß bestrebt, sich zu verringern, was sich also in einer Erhöhung des Torr-Wertes im Entgasungsgefäß auswirken würde. Da dieser Unterdruck im Entgasungsgefäß aber konstant gehalten wird, muß eine entsprechende Menge neuer ungereinigter Schmelze nachströmen.

Weiterhin ist es gemäß der Erfindung zweckmäßig, daß die in dem Entgasungsgefäß befindliche Schmelze in an sich bekannter Weise beheizt wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäß vorgesehene Entgasung der Schmelze in andere Verfahren eingeschaltet werden kann und diese anderen Verfahren eine Unterbrechung der Entgasung der Schmelze erforderlich machen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des absatzweisen Verfahrens der Erfindung besteht in einem Entgasungsgefäß, in dessen Boden ein Rohrstutzen mit schräg aufwärts gerichteten Kanälen zur Zuführung des Fördergases angeordnet ist, der sich in einen Schmelzenaufnahmebehälter erstreckt, und zeichnet sich dadurch aus, daß der Schmelzenaufnahmebehälter gasdicht mit dem Entgasungsgefäß· durch eine Haube verbunden ist, in die eine mit einer Überdruckquelle verbundene Rohrleitung einmündet, und,daß die Kanäle den Innenraum des Schmelzenaufnahmebehälters unmittelbar mit dem Innenraum des Rohrstutzens verbinden. Hierbei ist es zweckmäßig, daß eine Hebebühne vorgesehen ist, mit welcher der Schmelzenaufnahmebehälter relativ zum Entgasungsgefäß senkrecht bewegbar ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die in den Schmelzenaufnahmebehälter weisenden Öffnungen der Kanäle zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Stand des Schmelzenspiegels in dem Schmelzenaufnahmebehälter liegen, da^v bei dieser Anordnung das Spülgas erst dann in die Schmelze eintritt, wenn die Füllhöhe in dem Entgasungsgefäß schon ein gewisses Maß erreicht hat, bei dem eine wirksame Reinigung möglich ist. ,' '

Bei der Anwendung der kontinuierlichen Arbeitsweise des Verfahrens gemäß der Erfindung zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, daß das Entgasungsgefäß einen durch ein Absperrorgan verschließbaren Auslaufstutzen'aufweist, dessen Mün-⁵⁵ dung in dem Entgasungsgefäß tiefer liegt als die Mündung des in den Schmelzenaufnahmebehälter führenden Rohrstutzens. .

In vorteilhafter Ausgestaltung dieser Vorrichtung sieht die Erfindung vor, daß der Boden des Schmelzcnaufnahmcbehälters durch einen U-förmigen, gegebenenfalls beheizbaren Rohrstutzen mit dem Boden des Hntgasungsgcfäßcs verbunden ist, daß dieser Rohrstutzen "außerhalb des Schmelzenaufnahmcbehälters Fm Bereich unterhalb des IZntgasungs- ^c>5 geliißes schräg aufwärts gerichtete Kanäle zur Zuführung eines Fördergases aufweist und daß die im Boden des Schmelzenaufnahmebehälters befindliche Eintrittsöffnung verschließbar ist.

Um den U-förmigen Rohrstutzen entleeren zu können, besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung darin, daß der horizontal verlaufende Teil des U-förmigen Rohrstutzens einen durch ein Absperrorgan verschließbaren Auslaßstutzen aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens sollen nunmehr an Hand der Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung einer absatzweisen Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens; , . .

F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung einer kontinuierlichen Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die gereinigte und nach Bedarf legierte Schmelze in Kokillen und/oder eine Gießpfanne abgegossen werden kann.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem mit einem Blechmantel 1 und einer Ausmauerung 2 versehenen Entgasungsgefäß 3 und einem unter dem Entgasungsgefäß angeordneten Schmelzenaufnahmebehälter 4. Das Entgasungsgefäß 3 ist in seinem unteren Bereich mit einer gasdichten Haube 5, z. B. aus Blech, ausgerüstet, welche eine ringsherumlaufende Randabdichtung 6 aufweist und den oberen Rand des Schmelzenaufnahmebehälters 4 übergreift. Der Schmelzenaufnahmebehälter 4 ist auf einer Hebebühne? abgesetzt und kann durch diese mit einer an ihr vorgesehenen Randverstärkung 8 gegen die Randabdichtung 6 der Haube 5 gedrückt werden, wodurch eine gasdichte Verbindung zwischen dem Entgasungsgefäß 3 und dem Schmelzenaufnahmebehälter 4 entsteht. Das Entgasungsgefäß 3 besitzt im Bereich seines Bodenteiles 9 einen sich bis dicht über den Boden 10 des Aufnahmebehälters erstreckenden Rohrstutzen 11, der eine Ausmauerung 12 aufweist und einen Kanal 13 bildet. Im unteren Bereich des Rohrstutzens 11 sind zwischen dem Boden 10 des Aufnahmebehälters 4 und dem oberen Spiegel 0-0 der Schmelze Kanäle 14 angeordnet, die sich von außen schräg aufwärts in den Kanal 13 erstrecken.

Der Aufnahmebehälter 4 ist mit einer Ausmauerung 15 versehen, und an ihrem Blechmantel 16 sind Zapfen 17-17 angeordnet, an denen nicht gezeigte Transport- und Kippeinrichtungen angreifen können.

In die die gasdichte Verbindung zwischen dem Ehtgasungsgefäß 3 und dem Aufnahmebehälter 4 herstellende Haube 5 mündet ein Kanal 18, der mit einem Verdichter 19 "zur Zuführung von Spülgas unter erhöhtem Druck in Verbindung steht und ein Ventil 20 zur Spülgasdruckregelung aufweist. In den Deckel 21 des Entgasungsgefäßes 3 mündet ein mit einer Unterdruckquelle 22, z. B. einer Vakuumpumpe oder einem Strahl-Ejektor, in Verbindung stehender Kanal 23, in dem eine Absperrvorrichtung 24 vorgesehen ist.

Der mit Schmelze 25 normalerweise bis zur Linie 0-0 gefüllte Aufnahmebehälter 4 wird vermittels der Hebebühne 7 mit ihrer Randverstärkung 8 gegen die der Randverstärkung angepaßte Dichtung 6 gedrückt, wodurch eine gasdichte Verbindung und somit ein Druckraum 26 zwischen der im Aufnahmebehälter 4 befindlichen Schmelze 25 und dem Boden 9 des Entgasungsgefäßes 3 bzw. der radial auskragenden Haube 5 entstellt.

7 . 8

Nunmehr wird bei geschlossenem Ventil 20 durch behälter in das Entgasungsgefäß 3 gedrängt ist, der Inbetriebsetzung der über den Kanal 23 mit der Druck im Druckraum 26 reduziert, wodurch die Unterdruckkammer in Verbindung stehenden Unter- Schmelze aus dem Entgasungsbehälter 3 durch den druckquelle 22 und durch Öffnen der Absperrvor- Kanal 13 des Rohrstutzens in den Aufnahmebehälrichtung 24 der Innenraum des Entgasungsgefäßes 3 .5 ter 4 zurückfließt. Durch Aufhebung des Vakuums evakuiert, z. B. aus 0,01 Torr. Der im Druckraum 26 in dem Entgasungsgefäß wird der Rückfluß der eingeschlossene atmosphärische Druck bewirkt einen Schmelze aus dem Entgasungsgefäß und damit das Druckausgleich der Art, daß durch die untere Öffnung erfindungsgemäße Entgasungs- und Reinigungsver-27 des Kanals 13 im Rohrstutzen 11 und die Öffnung fahren beendet. Die Vorratspfanne kann nunmehr 27 im Boden9 des Entgasungsgefäßes Schmelze aus ¹⁰ mittels der Hebebühne? mit der entgasten,und gedem Aufnahmebehälter in den Innenraum des Ent- reinigten Schmelze abgesenkt werden,
gasungsgefäßes einströmt,, bis vollständiger Druck- Die Kanäle 14 für die Einführung des Spülgases

ausgleich zwischen der sich einstellenden Schmelzen- in die Schmelze liegen also in einem Bereich, wo die säule H einschließlich des Unterdruckes in dem Ent- Schmelze unter Überdruck steht. Die Unterdruckgasungsgefäß und dem im Druckraum 26 vorhande- 15 erzeugung in dem Entgasungsgefäß 3 und die Übernen Druck eintritt. Der neue Spiegel der Schmelze druckerzeugung im Druckraum 26 werden mittels der im Aufnahmebehälter ist mit 29 bezeichnet, während Ventile 20,24 der Unterdruckquelle 22 und des Verder neue sich gleichzeitig in dem Entgasungsgefäß dichters 19 derart geregelt, daß sich im Kanal 13 eine einstellende Spiegel das Bezugszeichen 30 trägt. Hier- im Hinblick auf die Ausmauerung nicht zu hohe bei scheidet sich bereits infolge der Evakuierung des 20 Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze ergibt. Der über der Schmelze befindlichen Innenraumes des Querschnitt des Entgasungsgefäßes 3 ist in an sich Entgasungsgefäßes Gas aus der Schmelze aus. Nun- bekannter Weise wesentlich größer als der des Kanals mehr wird nach öffnen eines Ventils 20 über den 13 gehalten. Da der Druck im Druckraum 26 und Kanal 18 mittels eines Verdichters 19 unter erhöhtem damit die Schmelzenhöhe H₁ beliebig hoch gewählt Druck stehendes Spülgas in den Druckraum 26 ge- 25 werden können, ergeben sich sehr kleine Querschnitte fördert. Entsprechend dem Druckaufbau im Druck- sowohl für den Aufnahmebehälter 4 als auch für das raum 26 wird weitere Schmelze durch den Kanal 13 Entgasungsgefäß 3, was in konstruktiver Hinsicht von des Rohrstutzens 11 in das Entgasungsgefäß 3 ge- wesentlicher Bedeutung ist.

drängt. Infolge der damit verbundenen Absenkung Unter den zahlreichen Abwandlungsmöglichkeiten

des Schmelzenspiegels im Aufnahmebehälter werden 30 sei besonders die eine Möglichkeit erwähnt, daß das die in der unteren Hälfte des Rohrstutzens 11 ange- Entgasungsgefäß fest und gasdicht mit dem Aufordneten Kanäle 14 frei. Aus dem Druckraum 26 . nahmebehälter verbunden ist. Dann braucht nur der strömt dann durch die Kanäle 14 Spülgas in die im Aufnahmebehälter mit absperrbaren Einrichtungen Kanal 13 des Rohrstutzens 11 befindliche Schmelze für die Zuleitung der ungereinigten Schmelze und die und bringt diese zum »Kochen«. Die Kanäle 14 ₃₅ Ableitung_der gereinigten Schmelze versehen zu sein, haben nur begrenzten Querschnitt. Die in die Die beschriebene Ausführungsform ermöglicht ein Schmelze eintretende Spülgasmenge wird durch die besonders einfaches und schnelles Füllen und Entmit dem Kanal 23 verbundene Unterdruckquelle 22 leeren des Aufnahmebehälters, wobei unter Umstänim wesentlichen unter Aufrechterhaltung des Unter- den mehrere Aufnahmebehälter nacheinander mit druckes in dem Entgasungsgefäß fortlaufend abge- ₄₀ einem Entgasungsgefäß zusammenarbeiten können, saugt. Durch weitere Druckerhöhung im Druckraum Die Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 2

26 wird nahezu die gesamte Schmelze in das Ent- dient zur kontinuierlichen Durchführung des erfingasungsgefäß gefördert und von .dem fortgesetzt dungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung besteht durch die Kanäle 14 einströmenden Spülgas durch- . im wesentlichen aus einem Entgasungsgefäß 32, einem strömt und daher wirksam entgast und gereinigt. Der ₄₅ Rohrstutzen 33, der das Entgasungsgefäß 32 mit-Spülgasdruck im Druckraum 26 muß in dieser Ver- einem Schmelzenaufnahmebehälter 35 verbindet, und fahrensphase einer Säulenhöhe entsprechend H₁ pro- einer Auslaufeinrichtung 34. Das Entgasungsgefäß 32 portional sein, wobei mit 31 der Spiegel der Schmelze ist im wesentlichen ähnlich wie das Entgasungsin dem Entgasungsgefäß bezeichnet ist. In der End- gefäß 3 nach F i g. 1 ausgeführt. Der Rohrstutzen 33 phase des Verfahrens strömt Spülgas auch durch die _5o ist nach Art eines kommunizierenden Rohres U-förmig Eingangsöffnung 27 des Kanals 13 des Rohrstutzens ausgebildet und besteht aus den beiden sich nach ein und führt so zu einer Verringerung des Unter- oben.öffnenden Schenkeln 33 a, 33 c und einem im druckes in dem mit Schmelze nicht angefüllten Teil wesentlichen horizontal verlaufenden Teil 33 ft. Der des Innenraumes des Entgasungsgefäßes 3, wodurch Schenkel 33 c mündet mit einer öffnung 33 d im uneine begrenzte Rückströmung der Schmelze bis zum ^ teren Drittel des Entgasungsgefäßes 32 etwa in Höhe Verschließen der Eingangsöffnung 27 des Kanals 13 . des unteren Schmelzspiegels 0-0 im Aufnahmebehäleintritt. Die durch die Vakuumpumpe erneut herbei- ter 35. Der Rohrstutzen 33 ist im Bereich eines geführte Evakuierung des Entgasungsgefäßes führt zu waagerecht verlaufenden Teiles 33 b mit einem Auseinem wiederholten Fördern der Schmelze in das laß 36 versehen, der durch ein Absperrorgan 37, 37 a Entgasung'sgefäß, wodurch eine wirksame Bewegung _6o verschließbar ist. Zur Unterbrechung der kontinuierder Schmelze entsteht, und der vorbeschriebene Vor- liehen Schmelzezuführung ist im Bereich des Aufgang verstärkt sich: Dieser Vorgang könnte beliebig . nahmebehältcrs 35 ein Absperrorgan 38, 39' angelange aufrechterhalten werdend Es hat sich jedoch ordnet.

gezeigt, daß bereits die durch die Kanäle 14 in die Die Auslaufeinrichtung 34 besteht im wesentlichen

Schmelze einströmende Spülgasnicngc zu einer wirk- aus einer Ablauföffnung 43 unterhalb dos Bodens 40 samen Entgasung und Reinigung der Schmelze aus- ⁵ des iintgasungsgcfäßes 32, die in einen Auslaufkanal reicht. Demzufolge wird vorzugsweise unmittelbar, 34« und einen im wesentlichen horizontal verlaufennachdem die gesamte Schmelze aus dem Aufnahme- den Auslaufstutzen 34 b übergeht,- dessen durch ein

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Absperrorgan 41 verschließbare Auslauföffnung 34 c Sperrventils 55 absperrbare Leitung 56 in Verbindung

in einen Abgußstutzen 42 mündet. Eine im Boden stehen.

des Entgasungsgefäßes 32 vorgesehene Öffnung 43 ist Das mit der Vorrichtung nach F i g. 2 durchzufühin diesem Zusammenhang über einen nach unten rende Entgasungs- und Reinigungsverfahren läuft abfallenden Auslauf kanal 34 d mit der Auslauföffnung ⁵ zweckmäßigerweise kontinuierlich ab. Der Aufnahme-44 verbunden, die mittels eines Absperrorgans 45 zur behälter 35 kann von mehreren Bessemer-, .Martin-, Unterbrechung der normalerweise kontinuierlich aus usw. -öfen versorgt werden. Das Verfahren läßt sich dem Entgasungsgefäß abfließenden Schmelze absperr- so einrichten, daß die Entgasung eines Ofenabstichs bar ist. Der sich von der Öffnung 43 bis zu der mit in der Intervallzeit zwischen zwei Abstichen durchdem Absperrorgan 45 versehenen Auslauföffnung er- ¹⁰ geführt wird. Mittels der Absperrorgane 39 und 45 streckende Auslaufkanal 34 d ist unterhalb der Mün- sind Unterbrechungen des kontinuierlichen Ablaufes dung 33 d des Rohrstutzens 33 angeordnet, der als möglich. Bei der Durchführung des Verfahrens strömt kommunizierendes Rohr den Schmelzenaufnahme- die über den Rohrstutzen 33 dem Entgasungsgefäß 32 behälter 35 mit dem Entgasungsgefäß 32 verbindet, zugeführte Rohschmelze zunächst in dem Entgasungsund verläuft von seiner Einlaßöffnung 43 bis zu der *5 gefäß aufwärts, wird in der Nähe der Schmelzenober-Auslaßöffnung 44 schräg abwärts. Die Abgußstutzen fläche 52 umgelenkt und strömt abwärts, worauf ihr

42 am Auslauf stutzen 34 b sind gleichfalls mit Ab- noch nicht entgaster Teil umgelenkt und wieder von sperrorganen ausgerüstet (nicht dargestellt) und kön- der aus der Öffnung 33 d austretenden Schmelze mit nen mit durch Hebebühnen 46 bewegbaren Kokillen nach oben genommen wird. Der entgaste Teil der 47 gasdicht verbunden sein. An den Kokillen 47 ²⁰ Schmelze strömt über die Öffnung 43 und den Auskönnen Kanäle 48 angeordnet sein, welche mit nicht lauf 34 zu der mehr oder minder mittels des Absperrgezeigten Unterdruckquellen in absperrbarer Verbin- organs 45 geöffneten Auslauföffnung 44. Der entgaste dung stehen. Der Auslaufstutzen 34 b ist an seinem Teil der Schmelze ist spezifisch schwerer als der nicht Auslaß 34 c mit einem Absperrorgan 41 ausgerüstet. entgaste, wodurch die beschriebene Strömung unter-Unterhalb der Auslaßöffnung 34 c befindet sich eine ²5 stützt wird. Die gesamte Schmelze wird somit in den Gießpfanne 49. oberen, der Oberfläche zugewandten Bereich geführt

Wird 'in den Schmelzenaufnahmebehälter 35 und ständig bewegt. Daher tritt eine wirksame EntSchmelze eingeführt, so gelangt diese bei geöffnetem gasung und Reinigung der gesamten Schmelze ein, Absperrorgan 38, 39 durch den Rohrstutzen 33 bis in und es ergibt sich keine Behinderung der Entgasung den unteren Bereich des Entgasungsgefäßes 32. Es 3° infolge nennenswerten ferrostatischen Druckes hrder wird sich eine Gleichgewichtslage in dem U-förmig Schmelze. Die Zuführung von Spülgas verbessert die ausgebildeten Rohrstutzen 33 etwa entsprechend der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Linie 0-0 einstellen. Wird nun in gleicher Weise wie beschleunigt seinen Ablauf.

in F i g. 1 der Innenraum des Entgasungsgefäßes 32 Die an Hand der F i g. 2 beschriebene Anlage wird

durch eine mit einer Unterdruckquelle 50 verbundene 35 in der Weise in Betrieb genommen, daß bei noch

Leitung 51. evakuiert, so entsteht zwischen dem nicht unter Unterdruck stehendem Entgasungsgefäß

Innenraum des Entgasungsgefäßes 32 und dem Auf- die Schmelze in den Aufnahmebehälter eingefüllt

nahmebehälter 35, der unter atmosphärischem Druck wird. Wenn man das Absperrorgan 39 öffnet, steht

steht, eine Druckdifferenz, wodurch weitere Schmelze dann die Schmelze in den Schenkeln des Rohrstutzens

aus dem Aufnahmebehälter 35 in das Entgasungs- 40 auf der HöheH₂ der Fig. 2, also auf der Höhe 0.

gefäß bis zum Spiegel 52 gefördert wird. Bei einer Jetzt wird die Vakuumpumpe 50 eingeschaltet, durch

Evakuierung des Entgasungsgefäßes auf z. B. etwa die die Schmelze im Entgasungsgefäß auf die Höhe

0,01 Torr beträgt die Säulenhöhe H₂ größer oder Η_Ά steigt. Etwa gleichzeitig mit dem Einschalten der

gleich etwa 1,5 m über dem horizontal verlaufenden Vakuumpumpe wird das Spülgas zugeführt. Dann

Teil 33 δ des Rohrstutzens 33. Das Absperrorgan 45 45 wird diese vorerst in dem Entgasungsgefäß stationär

des Auslaufkanals 34 d und auch schon die Öffnung befindliche Menge entgast und durchgespült. Die

43 im Boden 40 des Entgasungsgefäßes 32 sind tiefer Unterdruckpumpe 50 (der Unterdruckstrahler), saugt als die Gleichgewichtslinie 0-0 angeordnet. Wird das die jeweils zugeführte Spülgasmenge unter Koristantum die Säulenhöhe H₁ tiefer als die Gleichgewichts- haltung des Unterdruckes ab. Nachdem auf diese linie 0-0 liegende Absperrorgan 43 geöffnet, so strömt 50 Weise die in dem Entgasungsgefäß befindliche die gereinigte und entgaste Schmelze entsprechend Schmelze genügend entgast worden ist,- wird das der in ;F i g. 2 angedeuteten und mit Richtungspfeilen Auslaufventil derart geöffnet, daß sich wiederum in versehenen Linie aus dem Entgasungsgefäß durch dem aufsteigenden Schenkel des Rohrstutzens Sie den Auslaufkanal 34 d über die Auslaßöffnung 44 in jeweils für zweckmäßig angesehene Strömungsden Auslaufkanal 34 α und in den Auslaufstutzen 34 b 55 geschwindigkeit von beispielsweise 3m/sec einstellt, und wird entweder über die Abgußstutzen 42 in die Nun strömt fortlaufend die Sqhmelze durch die EinKokillen 47 oder über die Auslauf öffnung 34 c in die richtung mit der genannten Geschwindigkeit hin-Gießpfanne 49 befördert! Zur Beschleunigung der durch, indem sie kontinuierlich gespült und entgast Durchströmungsgeschwindigkeit können bei Kokillen- wird.

abguß die Kokillen über die Unterdruckleitung 48 60 Die Säulenhöhe H₃ der Schmelze, vermehrt um die

evakuiert werden. geringe Druckhöhe, die dem Druck in dem Ent-

Der von dem Schmelzenaufnahmebehälter 35 zu gasungsgefäß 32 entspricht, ist also gleich dem Gas-

dem Entgasungsgefäß 32 strömenden Schmelze wird druck, der auf dem Spiegel der in dem Aufnahme-

im aufsteigenden Schenkel 33 c des Rohrstutzens 33 behälter befindlichen Schmelze ruht.. Wenn dieser

und im Bereich der Säulenhöhe H₂, in dem die 65 Gasdruck gleich dem atmosphärischen Druck ist, ist

Schmelze unter Überdruck steht, ein Spülgas über Η_Λ etwa 1,35 m bei einer Stahlschmelze. Es ist aber

Kanäle 53 beschränkten Querschnittes zugeführt, die auch erfindungsgemäß möglich, die in dem Auf-

mit einem Verdichter 54 über eine mittels eines Ab- nahmebehälter 35 befindliche Schmelze mittels eines

Gases unter Überdruck zu setzen. Dann ist die Säulenhöhe Η_Ά entsprechend höher.

Unterhalb der Linie 0-0 steht die Schmelze unter einem Druck, der ' entsprechend der Säulenhöhe größer ist als der Druck, den die Schmelze auf der Linie 0-0 hat. Wenn also die Schmelze auf dieser Linie unter atmosphärischem Druck steht, steht sie unter der Linie 0-0 unter Überdruck. Bei einer Stahlschmelze von H₂ = etwa 1,4 m herrscht also in dem waagerechten Teil 33 ft des Rohrstutzens ein Überdruck von etwas über 1 kg/cm².

In dem Überdruckbereich der Säulenhöhe H müssen sowohl die Auslaßöffnung 44 mit dem Auslauf 34 des Entgasungsgefäßes 32 als auch die Kanäle 53 für die Einführung des Spülgases angeordnet sein. Die Höhe H₂ = etwa 1,5 m (für eine. Stahlschmelze) ist aus Sicherheitsgründen so hoch gewählt worden; sie könnte auch kleiner, muß aber immer positiv sein.

In dem horizontalen Teil 33 b des Rohrstutzens 33, also an seiner tiefsten Stelle, ist eine Auslaßöffnung 37 vorgesehen, die mittels eines Absperrorgans 37 α absperrbar ist und in eine Auslaßrinne 36 mündet. Die Auslaßöffnung 37 ist vorgesehen, um die in dem Aufnahmebehälter 35 und dem Rohrstutzen 33 befindliche Schmelze in eine unter die Auslaßrinne 36 gestellte Pfanne 57 abzulassen, wenn das Entgasungsverfahren unterbrochen werden solf. Statt dessen kann auch die im Rohrstutzen 33 und im Aufnahmebehälter 35 befindliche Schmelze mittels eines auf die Schmelze in dem Aufnahmebehälter 35 wirkenden Gasüberdruckes zu der Auslaßöffnung 44 gedrückt werden.

Unter der Voraussetzung, daß auf dem Spiegel der im Aufnahmebehälter 35 befindlichen Schmelze atmosphärischer Druck lastet, daß also die Linie 0-0 den atmosphärischen Druck darstellt, steht die Schmelze an der Auslaßöffnung 44 unter dem Überdruck der Säulenhöhe H₄. Wenn demgemäß die Schmelze an dieser Stelle — in Abweichung von der j Darstellung der F i g. 2 — ins Freie strömte, würde ! ihre Ausströmgeschwindigkeit durch den Überdruck entsprechend der Säulenhöhe H₄ unter Berücksichti-, gung der Strömungsverluste insbesondere in der Aus-

Iaßöffnung44 bestimmt, die vor allem von der jeweiligen Stellung des Absperrorgans 45 abhängt.

Wenn entsprechend der Darstellung der F i g. 2 die entgaste Schmelze erst über die Auslaßöffnung 44, 34 c abgenommen wird, ergibt sich ein höherer Überdruck der Schmelze an dieser Stelle entsprechend dem Abstand, den die Auslaßöffnung 44, 34 c von der Gleichgewichtslinie 0-0 hat.

Bei der Ausströmgeschwindigkeit der Schmelze aus . der Öffnung sind vor allem die Widerstände in den Kanälen 33, 34 und 42 und in den Ventilen 39 und 45 zu berücksichtigen, und zwar derart, daß sich in dem Rohrstutzen 33 nicht eine Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze ergibt, die höher liegt als die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit von beispielsweise 3 m/sec.

Falls die Schmelze nach dem Durchtritt durch das Ventil 45 in die Kokillen 47 abgefüllt wird, die mit Hilfe des Kanals 48 unter Unterdruck gesetzt worden sind, erhöht dieser Unterdruck die Ausströmgeschwindigkeit der Schmelze, was ebenfalls für die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Rohrstutzens 33 berücksichtigt werden muß.

Wie bereits in der Beschreibung betont, zeichnet sich die Erfindung nicht nur durch eine besonders hochwertige Entgasung aus, sondern auch dadurch, daß die zur Ausführung der Erfindung erforderlichen Vorrichtungen, insbesondere die Entgasungsgefäße, äußerst klein gehalten werden können. Mit Hilfe der Erfindung ist es ohne weiteres möglich, als Reaktions-

ίο zeit für die Entgasung mehrere Minuten zur Verfugung zu stellen. Es sei beispielsweise bei einer _ kontinuierlich arbeitenden Anlage, wie sie an Hand der F i g. 2 beschrieben worden ist, angenommen, daß zur vollständigen Entgasung einer Schmelze ein Zeitraum von 1 Minute erforderlich ist. Der Unterdruck im Entgasungsgefäß 32 sei 0,1 Torr. Es sei eine Durchlaufmenge von 100 kg/min angenommen. Die Höhe H₄, mit der die Auslauföffnung unterhalb der Gleichgewichtslinie 0-0 liegt, sei 0,2 m. Dann hat die Schmelze in dem Entgasungsgefäß eine Höhe von etwa 1,6 m. Diese Menge an Schmelze, ist durch Zufluß von noch nicht entgaster Schmelze binnen einer Minute voll auszutauschen. Zur Erfüllung dieser Forderung ist es notwendig, daß der Inhalt des Entgasungsgefäßes 32 bei einer Füllhöhe von 1,6 m = 100 kg beträgt. Der Innendurchmesser des Entgasungsgefäßes 32 beträgt unter diesen Umständen nur etwa 0,33 m. Wenn man die Stärke der Außenmauerung mit 0,15 m ansetzt, ergibt sich also ein Außendurchmesser von 0,65 m für das Entgasungsgefäß. Die Abdichtung eines Entgasungsgefäßes von derartig kleinem Durchmesser und die Befestigung des Mauerwerkes in einem derart kleinen Entgasungsgefäß, sind äußerst einfach. Diese ήπ sich

sehr hohe Leistung kann durch Erhöhung des Füllvolumens des Entgasungsgefäßes, also durch Vergrößerung seines Durchmessers, oder auch durch Beschleunigung des Durchflusses, noch weiter erhöht werden, indem zu diesem Zweck die Höhe H₄ unter

entsprechender Vergrößerung des Querschnittes des U-förmigen Rohrstutzens 33 erhöht wird.

Ähnlich günstige Verhältnisse ergeben sich für die Ausführungsform nach F i g. 1.
. Die in der F i g. 2 dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen, kontinuierlich ablaufenden Entgasungsund Reinigungsverfahrens können Sämtlich zur Entgasung und Reinigung der Schmelze von mehreren Öfen verwendet werden. Mittels dieser Vorrichtungen

j₀ ist der weitestgehend lunkerfreie Abguß selbst schwerer Gußteile aus entgastem Stahl möglich. Als Spülgas wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in an sich bekannter Weise Aktiv- oder Neutralgas verwendet.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht neben der besseren und schnelleren Entgasung und Reinigung der Schmelze in der Möglichkeit, das Verfahren kontinuierlich ablaufen zu lassen, und in der beträchtlichen Verkleinerung und Verbilligung der Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Auf diese Art und Weise können auch nichtmetallische Rohstoffe engast bzw. reduziert und legiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Fördern von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, in ein Entgasungsgefäß, von dessen Boden aus sich ein Rohrstutzen in einen unter oder neben dem Entgasungsgefäß befindlichen Schmelzenaufnahmebehälter erstreckt, durch Einstellung eines Unterdruckes in dem Entgasungsgefäß und Einleiten eines Fördergases in den Rohrstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einleiten eines Gases in den gegen die Außenatmosphäre abgeschlossenen Schmelzenaufnahmebehälter oder durch den atmosphärischen Druck in dem kornmunizierenden Rohrstutzen ein überdruck erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-, kennzeichnet, daß in den Schmelzenaufnahmebehälter ein Gas eingeleitet wird, das in seiner chemischen Zusammensetzung der des Fördergases entspricht.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zum kontinuierlichen Fördern von Metallschmelzen in einem Vakuumgefäß, wobei die *⁵ Schmelze aus einem unter Überdruck stehenden Bereich abläuft.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Entgasungsgefäß befindliche Schmelze in an sich bekannter Weise beheizt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 mit einem Entgasungsgefäß, in dessen Boden ein Rohrstutzen mit schräg aufwärts gerichteten Kanälen zur Zuführung des Fördergases angeordnet ist, der sich in einen Schmelzenaufnahmebehälter erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzenaufnahmebehälter (4) gasdicht mit dem Entgasungsgefäß (3) durch eine Haube (5) verbunden ist, in die eine mit einer Überdruckquelle (19) verbundene Rohrleitung (18) einmündet, und daß die Kanäle (14) den Innenraum des Schmelzenaufnahmebehälters (4) unmittelbar mit dem Innenraum des Rohrstutzens (11) verbinden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hebebühne (7) vorgesehen ist; mit welcher der Schmelzenaufnahmebehälter (4) relativ zum Entgasungsgefäß (3) senkrecht bewegbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Schmelzenaufnahmebehälter (4) weisenden Öffnungen der Kanäle (14) zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Stand des Schmelzenspiegels in dem Schmelzenaufnahmebehälter (4) liegen.

8. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 oder zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entgasungsgefäß (32) einen durch ein Absperrorgan (45) verschließbaren Auslaufstutzen (34 b) aufweist, dessen Mündung in dem Entgasungsgefäß (32) tiefer liegt als die Mündung (33J) des in den Schmelzenaufnahmebehälter (35) führenden Rohrstutzens (33).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Schmelzenaufnahmebehälters (35) durch einen U-förmigen, gegebenenfalls beheizbaren Rohrstutzen (33) mit dem Boden des Entgasungsgefäßes (32) verbunden ist, daß dieser Rohrstutzen (33) außerhalb des Schmelzenaufnahmebehälters (35) im Bereich ; unterhalb des Entgasungsgefäßes (32) schräg aufwärts gerichtete Kanäle (53) zur Zuführung eines Fördergases aufweist und daß die im Boden des Schmelzenaufnahmebehälters (35) befindliche Eintrittsöffnung (38) verschließbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontal verlaufende Teil (33 b) des U-förmigen Rohrstutzens (33) einen durch ein Absperrorgan (37 a) verschließbaren Auslaßstutzen (36) aufweist.