DE1802197A1

DE1802197A1 - Rinnenofen zur Behandlung von Metallschmelzen

Info

Publication number: DE1802197A1
Application number: DE19681802197
Authority: DE
Inventors: Kare Folgeroe; Hengt Fredriksson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1967-10-13
Filing date: 1968-10-10
Publication date: 1971-01-21
Also published as: SE327053B; GB1240272A; US3529069A; DE1802197B2; FR1586247A

Description

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PATENTANWÄLTE ^S/^S]1 9721

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget Västeras /Schweden

Rinnenofen zur Behandlung von Metallschmelzen

Die Erfindung betrifft einen Rinnenofen zur Behandlung von Metallschmelzen, der um eine Achse kippbar und mit einem Deckel zum vakuum- und/oder druckdichten Verschluß und mit einem Ofentiegel in !Form eines stehenden Zylinders versehen ist.

Rinnenofen, auch solche, die unter Vakuum arbeiten, sind bekannt. Bei einigen dieser bekannten Öfen hat der Ofentiegel die Form eines liegenden Zylinders. Bei diesen öfen muß die Schmelzenmenge so begrenzt werden, daß über der Schmelze ein Raum freibleibt. Bei Vakuum ist der Spiegel des Schmelzbades oft unruhig, da das Bad "kocht", wobei sich an der Tiegelwand über dem Schmelzenspiegel Schlackenbeläge und Metallreste ansetzen. Diese Beläge müssen gelegentlich entfernt werden, was oft schwierig ist.

Bekannt sind auch unter Vakuum arbeitende Rinnenöfen, die mit einem Herd in Jona eines stehenden Zylinders ausgerüstet sind, wobei in der Seitenwand des Ofens ein Einffcllteil und auf der

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entgegengesetzten Seite des Ofentiegels ein Abzapfteil angeordnet sind. Die Öfen sind kippbar und ihr Oberteil ist mit einem vakuumdicht schließenden Deckel verschlossen, von welchem zu Pumporganen führende Evakuierungsleitungen ausgehen.

Ein Nachteil dieser öfen ist die Schwächung der Ofenwand im Bereich des Einfüllteils, die u.a. auf dem eben beschriebenen Schlackenansatz, der jedoch hier geringer ist als bei liegenden Ofentiegeln, auf Erosion an der Wand etc. beruht. Ein anderer Nachteil ist, dass es wegen Undichtheiten der die Wand bildenden Stampfmasse schwer ist, ein wirksames Vakuum aufrechtzuerhalten. Ferner entstehen Abdichtungsprobleme' an der Einfüllöffnung, wo es schwierig ist, das keramische Material gegenüber der Ofenwand zu dichten. Es ist auch erwünscht in einfacher Weise Schlacke vom Schmelzenspiegel und Schlaekenreste von der Ofenwand entfernen zu können, so daß es nicht nötig ist, diese Schlacke oder Schlackenreste durch, die Abgießöffnung (oder Einfüllöffnung) zu entfernen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rinnenofen der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die Nachteile bekannter Hinnenöfen mit stehendem Ofentiegel vermieden werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ofen mit Beschickungsorganen ausgerüstet ist, die eine im oder am Deckel angebrachte luftdicht schließende Schleuse aufweisen.

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Ein solcher Ofen kann mit völlig vakuum- und druckdichten Seitenwänden und einer entsprechenden Bodenpartie ausgeführt sein, z.B. mit einem metallisch dichten Mantel um die keramischen Teile, der gegen die Induktoren dichtet. Nach Entfernen des Deckels oder des Oberteils des Ofens mit den Beschickungsteilen kann Schlacke entfernt werden. Auch können Reparaturen der Ofenwand, z.B. Bespritzen der Wand mit Stampfmasse an entstandenen Hohlräumen oder ein ganz neues Ausfüttern vorgenommen werden. Nach Kippen des ^ Ofens kann Schlacke von der Schmelze und auch von den Ofenwänden und der Öffnung am Deckel, abgestrichen werden, was bei üblichen Vakuumöfen schwierig war. Die Schlacke braucht also nicht durch Abgieß- o'der Eingießöffnungen entleert zu werden, die somit verhältnismäßig rein von Schlacke gehalten werden können.

Der erfindungsgemäße Ofen hat auch den Vorteil, daß nach Kippen des Ofens (nach Beseitigung des Vakuums oder des Überdruckes) eine Induktoreinheit ohne Abzapfen der Schmelze ausgetauscht werden kann. Dies ergibt sich daraus, daß das Kippen nicht durch öff- f nungen in den Seitenwänden etc. behindert ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Ofen kann sowohl eine Druck-als auch eine Vakuumbehandlung durchgeführt werden, ohne daß die Schmelze bei irgendeinem Schritt der Behandlung mit luft in Berührung kommt. 3ei der Druckbehandlung wird Inertgas angewendet, z.B. Argon.

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Bei einer bevorzugten iusführungsform der Erfindung ist der Ofen geteilt, wobei zwischen den Teilen ein vakuum- oder druckdichter Anschluß vorgesehen ist und der obere Teil mit einem Deckel zum vakuum- und/oder druckdichten Verschluß mit einem kleineren Durchmesser als dem Durchmesser der Teilungsebene ausgeführt ist. Der Deckel kann in einer vom Gesichtspunkt der Abfüllung und der Schlackenentfernung zweckmäßigen Art angeordnet sein und außerdem so, daß das Abzapfen nach Zurückkippen des Ofens relativ zu einem stillstehenden Deckel leicht möglich ist. Der bei Druckbehandlung auf den Deckel wirkende Druck wird wegen der kleineren Druckaufnahmefläche begrenzt, wodurch die Dichtungs- und Festigkeitsprobleme geringer werden. Der Deckelaustausch kann schnell vorgenommen werden, und das Beschicken des Ofens kann schnell und effektiv ohne Aufheben des Vakuums oder Druckes über die luftdichte Schleuse am Deckel erfolgen. Wenn die Anlagefläche des Deckels etwas geneigt ist, kann das Kippen des Ofens bei stillstehendem Deckel ohne vorheriges Abheben des Deckels erfolgen. Der Deckel kann vorteilhafterweise außermittig auf dem Ofenkörper angebracht werden, wobei der Ofen nach begrenztem Ziirücklcippen an der Seite des Deckels mit neuer Schmelze beschickt werden'kann.

Aus den Unteraneprüchen und aue der folgenden Beschreibung eines Auefüliriöigsbeispieles der Erfindung anhand der Zeichnung gehen weitere Einzelheiten der Erfindung hervor. Es zeigen:"

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Pig. 1 einen Rinnenofen mit Induktoren in aufrechter und gekippter lage und

Pig. 2 denselben Ofen im Yertikalschnitt.

Der Rinnenofen hat einen Oberteil 11 und einen Unterteil 12,^v welche Teile durch Planschen- und Dichtungsorgane vakuum- und druckdicht miteinander verbunden sind. Am Oberteil ist ein kleinerer vakuum- und druckdichter Deckel 13 mit Beschickungsorganen für feste Legierungsbestandteile befestigt, die über eine luftdichte Schleuse 14"in den Ofen eingeführt werden. Am Deckel 13 sind auch an sich bekannte Mess- und Beobachtungsvorrichtungen 16, 15 angeordnet.

Wie ersichtlich, ist die Ofenseitenwand im wesentlichen glatt. An der Seitenwand ist nur eine Abzapfvorrichtung vorgesehen, die zum Entleeren des Ofens über eine vom Bodenteil des Tiegels ausgehende Rinne 17 und eine Schnauze 18 dient. Der Schnauzenteil ist am Ofenkörper mit Planschen 19 und Plächen aus eine Sinterung hindernder Pugenmasse angeschlossen, z.B. einer wärmebeständigen Masse an beiden aneinander anliegenden Plächen. Diese Masse kann bis zu mindestens 85 Gewichtsprozenten aus Magnesium und öhromoxyd bestehen, von denen mindestens 90 Gewichtsprozente als Magneeiumohromit MgO.Or«0» gebunden sind. Die Plansche und An- soh^ßorgane können auch flüssigkeitegekühlt sein, um zusammen mit der Pugenmasse ein Pestsintern zu verhindern. Anstelle des Schnau- zenteiles 18 kann an seinem Planeoh 19 auoh eine Vakuum- oder

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Druckhaube 20 angebracht werden (vgl.Fig. 2 rechts unten). Besonders im letzteren 3?all ist es wichtig, Schrauben, Bolzen oder andere Verbindungselemente zum festhalten der Haube zu benutzen.

Unter dem Ofen sind in üblicher Weise ein oder mehrere austauschbare vorzugsweise vakuumdichte Induktoren 21 angebracht, die eine Spule, einen Eisenkern und eine Schmelzrinne aufweisen. Wie bekannt, erhält man in der Ofenrinne durch magnetische Druckwirkung (ⁿpineh"-Effekt) eine" Umrührung der Schmelze. Vom Deckel gehen zu Pumpen führende Evakuierungsleitungen und Gasleitungen für die Druekbehanlung aus. Diese leitungen sind nicht dargestellt.

Der Ofen ist mit Hilfe von Hydraulikzylindern 23 um eine Achse 22 kippbar. Beim Kippen nach rechts wird der Tiegel über die Schnauze 18 entleert und nach einem Kippen nach links kann der restliche Teil der Schmelze entleert und der Tiegel erneut beschickt werden.

Der Ofendeckel 13 ist vorzugsweise längs einer etwas geneigten Ebene 24'vakuum- und druckdicht am oberen Teil 11 des einen stehenden, zylindrischen Tiegel 25 aufweisenden Ofenkörpers angebracht.

Nachdem das Vakuum bzw. der Druck aufgehoben ist, kann der Ofen ohne nennenswertes Anheben des Deckels 13 um einen gewissen

die
Winkel (siehe/striohpunktierte Linie in Fig. 1) nach links ge-

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kippt werden, wonach Schmelze in Richtung des Pfeils A eingefüllt werden kann.

Entschlacken und Entfernen von Metallresten kann nach Wegnahme des Deckels 13 und Kippen des Ofens durch Abschaben erfolgen. Reparaturen von Schäden infolge von Rissen und Aushöhlungen an der Innenwand des Ofens können nach Entfernen des Deckels durch Bespritzen der Wand mit neuer Stampfmasse oder in anderer Weise * durch die obere Öffnung vorgenommen werden.

Der Ofen wird nach Austausch der Haube 20 gegen das Schnauzenteil 18 mit Hilfe von unter Druck stehenden auf den Spiegel der Schmelze einwirkenden Inertgas durch die Rinne 17 ulI die Schnauze 18 entleert. Nach Abnehmen des Pfropfens 27 oder durch einen als Filter ausgebildeten Pfropfen hindurch kann Schutzgas eingeblasen werden, womit verhindert; wird, daß die Schmelze an der Schnauze wieder schädliche Gase aufnimmt, die vorher bei der Entgasun/rsbehandlung entfernt wurden. Wenn der Druck unter dem \ Pfropfen 27 wegen des eindringenden Inertgases etwas höher als im Siederaum bei 25 ist, kann das Sieden am Ausfluß vermieden werden. Wie ersichtlich, ist der Schmelzenspiegel in der Rinne 17 etwas niedriger.

Die letzten Reste der Schmelze können nach Entfernen deB Deckels 13 über eine an der DeckeBffnung angebrachte nicht dargestellte Schlackenrinne, die sich an die oberen keramischen Teile des Ofenkörpers anschließt, ausgegossen werden, Ofenkörper und

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Schlackenrinne sind an ihren aneinander anstoßenden Enden mit der oben"genannten, nicht sinternden Fugenmasse belegt, um ein Zusammensintern von Ofenkörper und Schlackenrinne zu verhindern. Bei entferntem Deckel 13 können die Dichtungsflächen durch einen Schutzring 26 (siehe Fig. 1) geschützt werden.

Die Schlackenrinne kann mit Vorteil zum Abzapfen für die Teile der Schmelze dienen, die nicht in entgaster Form durch die Ofenschnauze 18 entleert wurden und die nach weitgehender Entleerung des Ofentiegels übrigbleiben. Die Haube 20 verhindert, daß über die nicht ganz dichten Teile der Stampfmasse und des keramischen Materials Leckagen entstehen.

Der Deckel 13 ist, wie Fig. 2 zeigt, in einem gewissen Abstand vom keramischen Material des Ofenkörpers angebracht, so daß die einander gegenüberstehenden Flächen nicht aus einem speziellen nicht sinterndem Material ausgeführt werden müssen· Die Verwendung nicht sinternden Materials kann jedoch zweckmäßig sein. Die Dichtungen am Deckel 13 und den Induktoren 21 können, wie auch die Dichtungen 19, wassergekühlt werden. Die Induktoren müssen vakuumdicht sein, z.B. entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 14 58 804.6.

Der Rinnenofen nach der Erfindung wird z.B. wie folgt verwendet?

Zunächst wird Schmelze, z.B. schwach legierter Stahl, durch die Öffnung des Ofens eingefüllt (Pfeil A), wonach der Deckel 13 durch Zurückkippen des Ofens in senkrechte Lage geschlossen und

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die Haube 20 über die Dichtung 19 am Schnauzenteil angebracht wird. Durch Evakuierung wird über dem Schmelzenspiegel ein Vakuum erzeugt und durch die Einwirkung der Induktoren wird die Schmelze warm gehalten und umgerührt, wobei ihre verschiedenen Teile nacheinander zum oder in die Nähe des Schmelzentiegels gelangen, wobei die Schmelze von schädlichen Einschlüssen und Gasen befreit wird. Während der Behandlung werden Legierungsbestandteile in fester Form über die luftdichte Schleuse 14 zugeführt. Nach abgeschlossener Vakuumbehandlung wird am Pfropfen 27 Inertgas eingefüllt, um den enfeasten Zustand auch für in der Rinne 17 befindliche Schmelzenteile beizubehalten, Die Haube 20 wird nun gegen den Schnauzenteil 18 ausgetauscht, wonach über dem Schmelzenspiegel mittels Inertgas Druck erzeugt wird und die Schmelze über die Schnauze 18 zweckmäßig in Inertgasatmosphäre ausgegossen wird. Kippen ist also nicht erforderlich, so daß das Ausgießen ohne Bewegung der Schnauze geschehen kann. Nachdem die wesentlichen Teile der Schmelze auf diese Weise entfernt worden sind, wird der Druck aufgehoben und der Ofen nach Anbringen der Schlackenrinne nach links gekippt. Die Schlacke wird nun von der Schmelze und von den Wänden abgeschabt und der Rest der Schmelze sowie die übrigen Reste werden über die Schlaokenrinne ausgegossen. Nachdem der Ofen in eine hierfür

er geeignete lage gekippt worden ist, kann/erneut durch Eingißen von Schmelze in Richtung des Pfeiles A beschickt werden.

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Claims

Patentansprüche;

1. Rinnenofen zur Behandlung von Metallschmelzen, der um eine Achse kippbar und mit einem Deckel zum vakuum- und/oder druckdichten Verschluß und mit einem Ofentiegel in Form eines stehenden Zylinders versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen mit BeschickungsOrganen ausgerüstet ist, die eine im oder am Deckel (13) angebrachte luftdicht schließende Schleuse (14) aufweisen.

2. Rinnenofen nach Anspruch 1, der längs einer Ebene quer zur Zylinderachse geteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil (11) mit einem Deckel (13) zum vakuum- und/oder druckdichten Verschluß versehen ist, wobei der Deckel (13) einen kleineren Durchmesser als die Teilungsebene aufweist.

3. Rinnenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (13) außermittig am Ofen angebracht ist.

4. Rinnenofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachse (22) mindestens annähernd durch den Schwerpunkt des Ofens geht.

5. Rinnenofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen eine Abzapfeinrichtung mit austauschbarem Schnauzenteil (18) aufweist', wobei

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am Ofen ein flansch zum wahlweisen Anbringen einer Abdichthaube (20) vorgesehen ist.

6. Rinnenofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (12, 11) relativ zu dem im wesentlichen stillstehenden Deckel (13) zum seitlichen Einfüllen von Schmelze kippbar ist.

7. Rinnenofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, in dem der Deckel (13) am Ofen (11, 12) anliegt, eine Schlackenrinne anbringbar ist.

8. Rinnenofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden An-. Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Oberteil (11) des Ofens (11, 12) an der dem Deckel (13) gegenüberliegenden Öffnung ein Schutzring für die mit dem Deckel (13) zusammenwirkenden am

Ofen befindlichen Dichtungeflachen anbringbar ist, %

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