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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Eintragen körniger
Stoffe, insbesondere von Legierungsmitteln, in den Gießstrahl metallischer Schmelzen,
bei der der über eine Dosiervorrichtung, beispielsweise über einen Zellenradzuteiler
abgemessene Stoff in einem Beschleunigungsrohr pneumatisch beschleunigt und das
Trägergas vor dem Eintritt in den Gießstrahl entfernt wird.
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Das Einbringen von Legierungs- oder Behandlungsmitteln in Metallschmelzen
bietet im allgemeinen keine Schwierigkeiten, wenn die Metalle bei der Temperatur
der Schmelze einen niedrigen Dampfdruck besitzen und sich gleichmäßig in der Schmelze
verteilen. Es gibt jedoch eine Reihe von Legierungs- und Behandlungsmitteln, die
diese Voraussetzungen nicht erfüllen. So ist die Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit
wegen des außerordentlich hohen Dampfdruckes des Magnesiums bei der Temperatur des
schmelzflüssigen Eisens mit großen Schwierigkeiten verbunden. Um diese Schwierigkeiten
zu überwinden, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, wie beispielsweise die
Verwendung einer Nickel-Magnesium-Vorlegierung oder besonderer Druckpfannen, Tauchglocken
usw. Schwierig und aufwendig ist auch das Eintragen des für einen Endgehalt von
etwa 0,15 bis 0,30 % erforderlichen Bleis in die Stahlschmelze beim Herstellen von
Automatenstahl. Die Schwierigkeiten resultieren daraus, daß das Blei eine sehr geringe
Löslichkeit im Eisen besitzt und die Zugabe des Bleis vor oder während des Entleerens
in die Pfanne daher zu keiner gleichmäßigen Verteilung des Bleis im Stahl führt.
Hinzu kommt, daß Blei und seine Oxyde ebenso wie Magnesium bei ,der Temperatur der
Stahlschmelze einen erheblichen Dampfdruck besitzen und demzufolge bei der Zugabe
gesundheitsschädliche Bleioxyddämpfe entstehen. Diese Dämpfe müssen wegen ihrer
Gesundheitsschädlichkeit bei der Entstehung sofort abgesaugt und ins Freie geleitet
werden.
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Um die Schwierigkeiten beim Legieren von Stahl mit Blei zu überwinden,
ist es bekannt, feinkörniges Blei in den Gießstrahl einzutragen und die dabei entstehenden
Dämpfe mit einer Auffanghaube aufzufangen und abzusaugen. Das körnige Blei gelangt
dabei aus einem Vorratsbehälter über eine Dosiervorrichtung in konstanter Menge
in ein schräg nach unten geführtes und auf den Gießtrichter gerichtetes Zuführrohr.
Das aus der Mündung des Zuführrohrs austretende Blei wird vom Gießstrahl beim Eintreten
in den Grießtrichter erfaßt und mitgerissen.
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Da bei der bekannten Vorrichtung das Blei ausschließlich unter dem
Einfluß der Schwerkraft beschleunigt wird, ist für eine ausreichende Beschleunigung
eine Höhendifferenz von etwa 2 m zwischen dem Gießtrichter und dem Vorratsbehälter
sowie ein entsprechend langes Zuführrohr erforderlich. Hinzu kommt, daß die Mündung
des Zuführrohrs in unmittelbarer Nähe des Gießtrichters angeordnet sein muß und
daher der Gefahr des Zusetzens durch Stahl- und Schlackenspritzer unterliegt. Ein
weiterer Nachteil besteht darin, daß die aus dem Zuführrohr austretenden Bleikörner
zum Teil auf den heißen Gießtrichter prallen, dort festbacken und schließlich in
Gestalt gröberer Klumpen in den Gießstrahl gelangen, so daß sich neben zu groben
Bleieinschlüssen ein unkontrollierbarei Abbrand und damit zum Teil große Mengen
schädlicher Bleioxyddämpfe ergeben. Außerdem läßt sich die bekannte Vorrichtung
nur bei Gespannguß anwenden, da sie vom Vorhandensein eines Gießtrichters abhängig
ist.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Eintragen von Blei in
Stahlschmelzen wird ein auf die Gießgeschwindigkeit abgestellter Strom körnigen
Bleis in den Gießstrahl geschleudert. Die Bleikörner gelangen dabei aus einem Vorratsbehälter
über einen Zellenradzuteiler in ein Beschleunigungsrohr, in dem sie durch Einleiten
eines Trägergases so beschleunigt werden, daß sie auch bei hoher Gießgeschwindigkeit
in den Gießstrahl eindringen. Bei dieser bekannten Vorrichtung ergibt sich zwar
eine gleichmäßige Verteilung des Bleis im Stahl sowie ein verhältnismäßig geringer
Anfall an schädlichen Bleidämpfen bei hohem Bleiausbringen, doch muß das Trägergas
zur Vermeidung einer Beeinflussung des Stahls vor dem Auftreffen auf den Gießstrahl
entfernt werden. Aus diesem Grunde wird bei der bekannten Vorrichtung das Trägergas
vor der Mündung aus dem Beschleunigungsrohr mit Hilfe einer Pumpe abgesaugt, während
die Bleikörner, nachdem sie vom Trägergas auf Maximalgeschwindigkeit beschleunigt
worden sind, in einen schlanken, auf den Gießstrahl gerichteten Auffangtrichter
gelangen.
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Obgleich sich die pneumatische Beschleunigung körnigen Bleis beim
Eintragen in den Gießstrahl an sich bewährt hat, besteht noch ein Nachteil darin,
daß der aus dem Beschleunigungsrohr austretende Bleistrahl eine verhältnismäßig
große Streuung besitzt und die Mündung des Austrittsrohrs daher in unmittelbarer
Nähe des Gießstrahls angeordnet sein muß, weswegen sie durch auftreffende Stahl-
und Schlackenspritzer in starkem Maße gefährdet ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die
vorerwähnten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Vorrichtung zu schaffen,
die das Eintragen von körnigen Stoffen in einem scharf gebündelten Strahl ohne Verwendung
eines Auffangtrichters gestattet. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen,
bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß an der Mündung
eines Beschleunigungsrohres großer Länge die Austrittsöffnung einer mit einer Druckgasquelle
verbundenen Gasdüse anzuordnen. Vorzugsweise liegt eine über ein Ablenkrohr an die
Trägergasleitung des Beschleunigungsrohres angeschlossene Gasdüse vor der Mündung
des Beschleunigungsrohres, so daß das den körnigen Stoff beschleunigende Trägergas
im Nebenstrom dazu benutzt wird, das Trägergas aus -dem das Beschleunigungsrohr
verlassenden Bleistrahl herauszublasen. Erfindungsgemäß kann die Austrittsöffnung
der Gasdüse einen in Richtung des Bleistrahls schmalen, rechteckigen Querschnitt
besitzen und quer zur Achse des Beschleunigungsrohres liegen, so daß das Trägergas
im wesentlichen rechtwinklig aus dem das Beschleunigungsrohr verlassenden Strahl
herausgeblasen wird. Um eine ausreichende Bündelung des körnigen Feststoffes zu
erreichen, betragen die Länge .des Beschleunigungsrohres vorzugsweise etwa 2 m und
die Trägergasgeschwindigkeit 50 m/s bei einer Höchstgeschwindigkeit des körnigen
Stoffes von etwa 20 m/s. Dabei ergibt sich eine ausreichende Trennung des Trägergases
vom Feststoff, wenn die Austrittsgeschwindigkeit des Trägergases aus der Gasdüse
200 m/s beträgt.
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Unter diesen Bedingungen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Eintragen von Blei vorzugsweise
mit einer Körnung zwischen 0,3
und 1 mm in den Gießstrahl einer Automatenstahlschmelze benutzt werden.
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In der 'Zeichnung ist eine Gießpfanne sowie als Ausführungsbeispiel
eine Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Die Gießpfanne 1 enthält die zu
behandelnde Automatenstahlschmelze, die aus dem Bodenstein 3 als im wesentlichen
geschlossener Gießstrahl 4 austritt. .Seitlich von der Pfanne 1 ist eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Eintragen von beispielsweise körnigem Blei dargestellt; diese besteht
aus einem das körnige Blei enthaltenden Vorratsbehälter 5 mit konischem Boden, an
dessen Bodenöffnung ein Zellenradzuteiler 6 angeordnet ist. Dieser befindet sich
in einem Trichter 7 und dient der Dosierung des den Vorratsbehälter 5 verlassenden
körnigen Bleis B. Das körnige Blei 8 gelangt aus dem Trichter 7 über einen Krümmer
9 in das Beschleunigungsrohr 11, in dem es von dem über die Leitung 12 eintretenden
Trägergas beschleunigt wird. In der Leitung 12 liegt ein Regelventil 13 zum Einstellen
der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases. Zwischen dem Regelventil 13 und dem
Beschleunigungsrohr 11 zweigt aus der Leitung 12 ein Ablenkrohr 14 ab, dessen vorderer
Teil als Gasdüse 15 ausgebildet ist und sich rechtwinklig zu dem das Beschleunigungsrohr
11 verlassenden Bleistrahl 16 erstreckt.
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Der Ablenkstrahl besitzt Rechteckquerschnitt und ist gegenüber dem
Bleistrahl in axialer Richtung verhältnismäßig schmal ausgebildet, senkrecht dazu
aber von gleicher Größe wie der Durchmesser des Beschleunigungsrohres. Er tritt
mit hoher Energie aus der Gasdüse 15 aus, so daß das Trägergas aus dem das Beschleunigungsrohr
11 verlassenden Bleistrahl 16 seitlich herausgeblasen wird, während die Bleiteilchen
den Ablenkstrahl im wesentlichen ohne Änderung ihrer Bahn durchlaufen, da die Wegstrecke,
innerhalb der sich die Förderluft nahezu senkrecht zur Flugbahn der Teilchen bewegt,
nur wenige Millimeter beträgt. Die hohe Energie des Bleistrahls 16 und die scharfe
Bündelung auf Grund des etwa 2 m langen Beschleunigungsrohres 11 ermöglichen es,
die Austrittsöffnung des Beschleunigungsrohres in verhältnismäßig großem Abstand
vom Gießstrahl 4 zu halten, so daß keine Gefahr einer Beschädigung der Vorrichtung
durch Stahl- und Schlackenspritzer besteht.
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Die für die Bündelung des Bleistrahls entscheidende Austrittsgeschwindigkeit
kann jedoch nicht beliebig gesteigert werden, da der Gießstrahl bei zu hoher Aufprallgeschwindigkeit
der Bleiteilchen zerrissen wird und sich dann nicht mehr die gewünschte gleichmäßige
Bleiverteilung im Stahl ergibt. Die Höchstgeschwindigkeit der Bleiteilchen beträgt
bei einem etwa 2 m langen Rohr etwa 20 m/s. wobei Rohrlänge und Austrittsgeschwindigkeit
umgekehrt proportional variiert werden können. Versuche haben ergeben, daß sich
eine scharfe Bündelung des Bleistrahls dann ergibt, wenn das Beschleunigungsrohr
verhältnismäßig lang und die TräL-er2eschwindigkeit dementsprechend niedrig ist.
Darüber hinaus werden die Ergebnisse auch von der Körnung des Feststoffes beeinflußt,
wobei Versuche mit Blei ergeben haben, daß eine gewisse Streuung der Körnung besser
ist als ein einheitliches Korn von etwa 0,5 bis 0,6 mm Durchmesser.