DE1583211A1 - Verfahren zum Austreiben von Gas aus geschmolzenem Metall und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Associated Electrical Industries Limited, London S.W. 1/England

Verfahren zum Austreiben von Gas aus geschmolzenem Metall und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Austreiben von Gas aus geschmolzenem Metall und auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In Metallschmelzöfen der sogenannten Kanal-Induktionsausführung bildet eine eingeschlossene Leitung oder ein Kanal, der an beiden Enden mit dem Innenraum der Ofenkammer an Stellen unterhalb des normalen Pegels des geschmolzenen Metalls in Verbindung steht, eine Schleife rund um einen Schenkel eines magnetischen Kerns, der auch von einer Induktionsspule umfaßt wird. Gewöhnlich befindet sich die Spule auf dem gleichen Schenkel des Kerns, um den auch die Schleife herumverläuft, wobei die Spule diesen Schenkel zwischen dem Schenkel und der Schleife umgibt. Im Betrieb bildet das die Leitung oder den Kanal der Schleife ausfüllende geschmolzene Metall eine Sekundärwicklung eines Transformers, die durch den Hauptkörper des geschmolzenen Metalls in der Ofenkammer kurzgeschlossen ist, wobei die Primärwicklung dee Transformators durch die Induktionsspule gebildet ist. Eine an die primäre Induktionsspule angelegte Wechselspannung induziert in der kurzgeschlossenen Sekundärwicklung aus dem geschmolzenen Metall einen Starkstrom. Dadurch wird in dem Metall Wärme erzeugt und gleichzeitig werden elektromagnetische Rührkräfte hervorgebracht. Die die Leitung oder den Kanal der Schleife

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begrenzende Anordnung, die aus einer feuerfesten Anordnung besteht, welche gewöhnlich wenigstens außen und manchmal auch innen in Metall gekapselt ist, kann mit der Ofenkammeranordnung ein Teil bilden, oder sie kann, wie im Falle der in der schwebenden Patentanmeldung A 52 895 VIa/31a beschriebenen Anordnung, von dieser lösbar sein.

In diesem letzteren Pail kann die komplette Induktionseinheit, bestehend aus Schleifenanordnung, Kern und Spule, lösbar angeordnet sein, oder die Schleifenanordnung, die als eine Anordnung mit offenem Ende, z.B. U-förmig oder C-förmig ausgebildet ist, kann getrennt bzw. für sich lösbar angeordnet sein, wobei der Kern und die Spule an der Kammeranordnung befestigt belassen werden können. Eine lösbare oder abmontierbare Schleifenanordnung kann, wie in der schwebenden Patentanmeldung der Anmelderin, durch eine Anzahl von einzelnen trennbaren Teilen gebildet sein,

Speicheröfen und Gerinne (launders) können in gleicher Weise mit Induktioneschleifen versehen sein, um die Temperatur des geschmolzenen Metalls in diesen aufrechtzuerhalten oder zu regeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die zum Entgasen von geschmolzenem Metall in einer Weise verwendet werden kann, die noch beschrieben wird. Gemäß der Erfindung wird eine Sohmelzeinrichtung für Metall vorgesehen, die eine im wesentlichen luftdichte Anordnung eines feuerfesten Schmelztiegels oder einer Gießpfanne aufweist, der bzw. die mit einer feuerfesten Induktionsechleifenanordnung verahen iat.

GemäB einem ersten Merkmal der Erfindung ist der feuerfeste Schmelztiegel oder die Gießpfanne mit einem ziemlich luft-

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dichten Deckel, versehen, und sowohl der Schmelztiegel oder die Gießpfanne als auoh die InduktionsSchleifenanordnung sind nicht nur für sich ziemlich luftdicht ausgefthrt, sondern auch an allen dazwischenliegenden Verbindungen. Wenn die Schleifenanordnung aus zahlreichen getrennten Teilen aufgebaut ist, werden in dieser Beziehung auch im wesentlichen luftdichte Verbindungen zwischen diesen Teilen hergestellt, um die geforderte Luftdichtheit der Schleifenanordnung zu gewährleisten·

Das feuerfeste Material der Schmelztiegel- oder Gießpfannenanordnung und der InduktionsSchleifenanordnung ist gewöhnlich luftdurchlässig. Um diese Anordnungen in sich im wesentlichen luftdicht zu machen, wird daher vorgeschlagen, daß jede von ihnen ein äußeres Metallgehäuse und/oder, wenn zweckmäßig, eine innere Metallauskleidung enthaltnn kann. Verbindungsstellen zwischen diesen Gehäusen oder Auskleidungen der zwei Anordnungen können mittels DiBchtungsscheiben oder 0-Ringdichtungen luftdicht gemacht werden, wobei diese entweder aus wärmebeständigem Material bestehen oder die Verbindungsstellen wassergekühlt werden.

Wenn eine Einrichtung gemäß diesem ersten Merkmal der Erfindung zum Vakuumentgasen verwendet wird, können die Induktionsspule und somit· die zugeordnete elektrische Vorrichtung außerhalb des Vakuumsystems vorgesehen werden, wodurch die bekannten Probleme der elektrischen Isolierung im Bereich eines Unterdrücke vermieden werden.

Statt den Schmelztiegel oder die Gießpfanne und die InduktionsSchleifenanordnung in sich luftdicht herzustellen, können sie gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung in einem im wesentlichen luftdichten Behälter, z.B. in einer Vakuumglocke oder einen -behälter eingeschlossen werden. Bei dieser

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AIt emativ-Ausführung braucht ein Deckel für den Schmelztiegel oder die Gießpfanne nicht luftdicht sein und er kann tatsächlich weggelassen werden. Eine größere Vakuumpumpe wird benötigt, und wenn die Induktionsspule ebenfalls in dem Gehäuse enthalten ist, so daß sie im Vakuum arbeiten muß, wird besondere Sorgfalt bezüglich ihrer Isolation gefordert.

Mit "im wesentlichen luftdicht" soll zum Ausdruck gebracht werden, daß in normalen Anwendungsfällen oder Zuständen mit Bezug auf die Gasdruckdifferenz zwischen der Innenseite und Außenseite, und im FaIl des ersten Merkmals der Erfindung mit Bezug auf den Druck, der durch das in dem Schmelztiegel oder die Gießpfanne und der Schleife enthaltene geschmolzene Metall erzeugt wird, ein Lufteintritt in das geschmolzene Metall verhindert oder zumindest auf einen vernachlässigbaren sehr kleinen Wert verrringert wird.

Die InduktionsSchleifenanordnung kann in jeder zweckmäßigen lage und Höhe relativ zum Schmelztiegel oder zur Gießpfanne vorgesehen werden, vorausgesetzt natürlich, daß die Leitung oder der Kanal in der Schleifenanordnung an beiden Enden in Verbindung mit dem Innanraum des Schmelztiegels oder der Gießpfanne unterhalb des normalen Pegels des geschmolzenen Metalls in diesem steht. Zum Entgasen wird die Anordnung der Schleife in einer vertikalen Ebene gegenüber der einen Seite des Schmelztiegels oder der Gießpfanne (entsprechend der gewöhnlichen Lage des Handgriffes an einer Kanne) bevorzugt. Diese Anordnung der Induktionsschleife iat in den zwei Ausführungebeispielen der Erfindung vorgesehen.

Die Erfindung wird nun auch anhand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den

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Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur ■ Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. Es zeigen:

Fig. 1 im Teilquerschnitt eine im wesentlichen luftdichte transportierbare Gießpfanne mit Induktionsschleife,

Pig. 2 eine ähnliche Gießpfannen- und Schleifanordnung, die jedoch in sich nicht luftdicht ausgeführt ist, sondern vielmehr vollkommen in einem im wesentlichen lufftdichten Behälter eingeschlossen ist.

In beiden Figuren weist die Gießpfanne einen !Tiegel 1 auf, der innerhalb eines äußeren tragenden Metallgehäuses 3 eine feuerfeste Auskleidung 2 enthält. Die Gießpfanne besitzt ein Tragjoch oder einen Tragbügel 4, das bzw. der an Stummelwellen 5 Bn entgegengesetzten Seiten des äußeren Gehäuses 3 befestigt ist. Eine feuerfeste Induktionsschleifenanordnung 6 bildet eine C-fSrmige Leitung 7, deren zwei Enden mit der Innenseite des Tiegels 1 an zwei vertikal in Abstand voneinander gelegenen Stellen verbunden sind. Die Schleifenanordnung 6 ist durch drei getrennte Teile 8, 9 und 10 gebildet, von denen ein jedes einen äußeren Mantel aus einem nicht-magnetischen Metallrohr 11 und eine feuerfeste Auskleidung 12 aufweist. Die benachbarten zusammenarbeitenden Enden der Teile 8, 9 und sind auf Gehrung gearbeitet, so daß die Stirnseiten ihrer Auskleidungen 12 und ihrer Mantelrohre 11 fest bzw. dicht aufeinander stoßen, um zu gewährleisten, daß kein Leoken oder Ausfließen des geschmolzenen Metalle aus der Leitung 7 an den Verbindungsstellen zwischen den Teilen auftreten kann. Die Enden der Mantelrohre weisen nach außen ragende Flansche 13 auf, durch die die Teile 8, 9 und 10 miteinander und mit dem

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Tiegel 1 verbunden werden können, vorzugsweise mittels schnell lösbarer Klammern H. Ein mit einem Fenster versehener Kern 15 umgibt den unteren Sehenkel der Leitung 7_f der durch das Teil 10 gebildet wird, und er trägt eine Wicklung 16, die von der Schleifenanordnung 6 umfaßt und an einer passenden Weohselstromquelle anschließbar ist. Der Kern 15 kann in einer Ebene parallel zur Ebene der Zeichnung geteilt sein, wobei ein Teil des Kerns 15 auf einem mtt Rädern versehenen Wagen 17 befestigt ist, damit er an der Trennstelle von dem restlichen Teil des Kerns gelöst werden kann, und zwar in einer Richtung normal zur Ebene der Zeichnung. Der demzufolge an der Trenn- oder Teilungsstelle erzeugte Spalt gestattet es, daß die Gießpfanne und Schleifenanordnung vertikal von dem Kern durch den Spalt hindurch entfernt werden können. Die gleiche oder eine andere Gießpfanne kann anschließend in Einstellage gesenkt werden, und der Kern kann wieder rund um den unteren Schenkel der Schleifenanordnung geschlossen werden.

Wenn der Tiegel 1 geschmolzenes Metall biB zu einem Stand enthält, der höher als der obere Schenkel 8 der Induktionsschleife 6 liegt, so erzeugt die Erregung der Wfcklung 16 durch eine geeignete Weohselstromquelle Wärme in dem Metall, das die Leitung 7 ausfüllt, und sie ruft ferner eine elektromagnetische Rührwirkung hervor, die in dem gesamten geschmolzenen Metall in der erwärmten Gießpfanne auftritt.

Bei der Anordnung gemäß Pig. 1 sind die Flanschverbindungen zwisohen den zahlreichen Teilen der Induktionsschleife 6 und zwischen dieser und dem Tiegel 1 im wesentlichen durch die Anordnung von wärmebeständigen Dichtungssoheiben 18 luftdioht gemacht. Der Tiegel 1 und die Sohleife 6 sind für

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sich ziemlich luftdicht, und zwar infolge ihres Metallgehäuses 3 oder ihrer Ummantelung 11. Ein Deckel.19, der einen Heb-Portsatz 20 und einen Abziehanschluß 21 aufweist, verschlieft den Tiegel 1 ziemlich luftdicht, wobei für diesen Zweck eine Dichtungsscheibe 22 zwischen einem TJmfangsflansch 23 des Deckels und einem Plansch 24 vorgesehen ist, der rund um die Oberseite des Tiegels 1 angeordnet und luftdicht befestigt ist, z.B. durch Verschweißen mit dessen äußerem Gehäuse 3.

Statt den Tiegel 1 mit einem Deckel und luftdichten Abdichtungen zu versehen, sind bei der Anordnung gemäß Pig. 2 die komplette Gießpfanne oder der Tiegel und die Schleifenanordnung 1, 6 zusammen mit dem Kern 15 und der WicELung 16 in einem im wesentlichen luftdichten Behälter 25 enthalten, der einen Abzuganschluß 26 aufweist. Der Deckel 27 dieses Behälters ist mit einer zwischengeschalteten Dichtungsscheibe 28 lösbar am Behälter befestigt.

Ein Weg zur Verwendung der luftdichten Einrichtung gemäß der Erfindung zum Entgasen von geschmolzenem Metall, -'etwa flüssigem Stahl, besteht darin, über dem flüssigen Stahl in dem Tiegel 1 ein Vakuum zi ziehen bzw. zu erzeugen (je nach dem Pail über einen Abzuganachluß 21 oder 26). Das Vakuum-Entgasen bereitet an sich Schwierigkeiten wegen des sehr starken Temperaturverluste^s während des Verfahrens, das zwangsläufig lange dauert, und zwar aufgrund der langsamen Aufwärtswanderung des Gases durch das flüssige Metall Hindurch in den Unterdruckbereich über dem Metall. Durch Erregung der Induktionsspule 16 auf einem magnetischen Kern 15, der mit der Schleifenanordnung 6 verbunden ist, wird Jedoch nicht nur der Wärmeverlust kompensiert, sondern auch die Zirkulation im flüssigen Stahl gefördert, was eine verbesserte Wanderung des eingeschlossenen Gases bewirkt.

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Es ist somit möglich, eine leistungsfähige, jedoch kompakte und verhältnismäßig preiswerte Vakuumentgasungseinheit zu schaffen, verbunden mit der Möglichkeit, solche Einheiten auch mit kleinerer Kapazität als bisher praktisch möglich herzustellen.

Ein weiterer Weg zur Verwendung der Einrichtung gemäß der Erfindung zum Entgasen besteht darin, Blasen aus neutralem Gas durch den flüssigen Stahl (oder ein anderes geschmolzenes Metall) nach oben zu leiten, und zwar entweder im Tiegel 1 oder in der Schleifenanordnung 6 oder in beiden Teilen.
Zweckmäßig kann das neutrale Gas durch die Schleifenanordnung selbst eingeführt werden, und zu diesem Zweck ist die
Schleifenanordnung 6 in Pig. 1 mit einem Gaseinlaßanschluß 29 gezeigt. Zusätzlich zur Ausbildung einer Decke aus
neutralem Gas über dem geschmolzenen Metall reissen die
Blasen aus dem neutralen Gas unerwünschte Gase in der
Schmelze während ihres Durchgangs nach oben durch die Schmelze mit, und zwar aufgrund des niedrigen Teildruckes der unerwünschten Gase in den Blasen.

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Claims (10)

Pa t entansprüche

1. Einrichtung zur Behandlung von geschmolzenem Metall mit einem feuerfesten Schmelztiegel oder einer Gießpfanne mit einer feuerfesten InduktionsSchleifenanordnung, dad u r c h gekennzeichnet, daß der Schmelztiegel oder die Gießpfanne (1) und die Schleifenanordnung (6) in einer im wesentlichen luftdichten Anordnung ausgebildet sind, in der das geschmolzene Metall entgast werden kann, während es gleichzeitig auch elektromagnetisch umgerührt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztiegel oder die Gießpfanne (1) mit einem im wesentlichen luftdichten Deckel (19) versehen ist und der Schmelztiegel oder die Gießpfanne (1) und die Induktionsschleifenanordnung (6) nicht nur in sich im wesentlichen luftdicht (3,11) ausgeführt sind, sondern auch an allen dazwischenliegenden Verbindungen (18).

3. Einrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztiegel oder die Gießpfanne (1) und die Induktionsschleifenanordnung (6), die aus luftdurchlässigem feuerfestem Material (2) bestehen, mittels eines äußeren Metallgehäuses (3) in sich im wesentlichen luftdioht gemacht sind.

4. Einrichtung nach Anepruch Z oder 3, dadurch gekennze ich net, daß eine Induktionsspule

(16) auf äem magnetischen Kern (15), der mit der Sonleifeaanordnung (6) gekoppelt let, außerhalb des VaWxumsysteme angeordnet ist«

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5. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztiegel oder die Gießpfanne (1) und die Induktionsschleifenanordnung (6) in einem im wesentlichen luftdichten Behälter (25) enthalten sind, um diese Anordnung zu bilden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztiegel oder die Grießpfanne (1) mit einem Deckel (19) versehen ist.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleifenanordnung (6) gegenüber der einen Seite <fes Schmelztiegels oder der Gießpfanne (1) angeordnet ist, wobei die Schleife (6) im wesentlichen in einer vertikalen Ebene gleich einem Handgriff an einer Kanne verläuft.

8. a.,:Verfahrenj zum Austreiben von Gas aus geschmolzenem Metall unter Verwendung der Hnrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über dem geschmolzenem Metall in dem Schmelztiegel oder der Gießpfanne der Einrichtung ein Vakuum erzeugt wird und daß eine Induktionsspule auf einem magnetischen Kern, der mit der Induktionsschleifenanordnung der Einrichtung gekeppelt iet, an Spannung gelegt wird, damit der Wärmeverlust des geschmolzenen Metalls kompensiert u?id dessen Zirkulation gefördert wird.

9. Verfahren Hum Austreiben von Gas aus geschmolzenem Metall unter Verwendung der Einrichtung nach den Ansprüchen t bis 71 daduroh gekennzeichnet, daß Blasen aus

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neutralem Gas durch das geschmolzene Metall in dem Schmelztiegel oder der Gießpfanne und/oder in der Induktionsschleifenanordnung der Einrichtung nach oben geleitet
werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9»dadurch gekennzeichnet, daß die Blasen aus dem neutralen Gas durch die.Schleifenanordnung selbst eingeführt werden.

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