DE2029686B1 - Vorrichtung zum Zugeben von reaktionsfreudigen Stoffen in Metallegierungsschmelzen - Google Patents

Description

• Es hat sich herausgestellt, daß die durch das Zugaberohr in den Gießstrahl eingeführten pulverförmigen Zusätze besser in den Gießstrahl eingeführt werden können, wenn man, wie z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 1 285 679 an sich bekannt, dem ausfließenden Gießstrahl einen geringen Drall aufzwingt.
• Dics kann man z. B- Cadurch erreichen, daß man die Innenfläche des Auslaufmundstücks und/oder die Außenfläche des durch das Auslaufmundstück in der Zugabevorrichtung hindurchgeführten Abschnitts des Zugaberohrs mit schraubenförmig verlaufenden Nuten versieht. Man kann aber auch vor der Ausflußöffnung für den Gießstrahl Strömungsführungen vorsehen, die dem ausfließenden Gießstrahl einen Drall verleihen.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt das Einführen von inertem Schutzgas in das Zugaberohr durch eine Ringdüse am unteren Ende des Trichters. Bei einer anderen bevorzugten Ausbildung kann das inerte Schutzgas aber auch durch eine in den Trichter hineingeführte, in seinen unteren Abschnitt endende Zuleitung erfolgen.
• Um eine zu starke Wärmeeinwirkung von dem in die Schmelze eintauchenden Zugaberohr auf die in seinem Inneren zugeführten Stoffe zu vermeiden, kann es in bevorzugter Ausgestaltung von außen oder innen gekühlt sein. In Frage kommen eine Mantelkühlung oder ein konzentrisch in das Zugaberohr eingesetztes Kühlrohr.
• In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, an Hand deren die Erfindung näher erläutert werden soll.
• Fig.1 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Zugabevorrichtung, F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-B aus Fig. 1, F i g. 3 einen Längsschnitt durch das Auslaufmundstück der erfindungsgemäßen Zugabevorrichtung, F i g. 4 eine vorteilhafte Anordnung der erfindungsgemäßen Zugabevorrichtung.
• Gemäß F i g. 1 besteht die Zugabevorrichtung aus einem Zwischenbehälter B, in den z. B. aus einer Gießpfanne Schmelze B eingefüllt wird. In den Boden des Behälters B ist ein Auslaufmundstück 1 eingesetzt, aus dessen kreisrunder Auslauföffnung der Gießstrahl 2 aus dem Behälter B ausfließt. Konzentrisch durch die Ausflußöffnung des Auslaufmundstücks 1 ist das Zugaberohr 3 mit seinem unteren Ende unter Freilassung eines Ringspalts 4 in dem Auslaufmundstück 1 hindurchgeführt. Der durch den Ringspalt 4 ausfließende Gießstrahl ist zunächst hohl und bildet unterhalb des Endes des Zugaberohrs 3 einen sackförmigen Hohlraum 5, in den die Zugabestoffe durch das Zugaberohr 3 eingeführt und von dem Gießstrahl 2 dann mitgerissen werden.
• Das Zugaberohr 3 wird durch Düsenteile 6 aus Keramik vor zu starker Wärmeeinwirkung durch die Schmelze S in dem Behälter B, in die das Zugaberohr 3 eintaucht, geschützt. Zusätzlich kann das Zugaberohr 3 durch eine in den Düsenteilen 6 vorgesehene Mantelkühlung 7 gekühlt werden, die auch durch ein konzentrisch in das Zugaberohr 3 eingeführtes, nicht dargestelltes Kühlrohr als Innenkühlung ersetzt sein kann.
• Die Düsenteilc 6 stehen auf Fiißen 8 auf dem Auslaufmundstück 1, die, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, leitschaufelähnlich ausgebildet sein können, um dem ausfließenden Gießstrahl 2 einen Drall zu vermitteln, der das Einführen der pulverförmigen Zugabestoffe aus dem Hohlraum 5 in den Gießstrahl 2 erleichtert.
• Statt dessen kann aber die Innenfläche des Auslaufmundstücks 1, wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich ist, mit schraubenförmigen Nuten 9 versehen sein, wodurch eine gleichartige Drallwirkung auf den Gießstrahl 2 ausgeübt würde. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß solche schraubenförmigen Nuten auf der Oberfläche des durch den Ringspalt 4 in dem Auslaufmundstück 1 hindurchragenden Abschnitts des Zugaberohrs 3 vorgesehen werden.
• Die Zugabe der pulverförmigen Stoffe erfolgt vorzugsweise von einer nicht dargestellten Dosiereinrichtung in eine durch ein Trenublech 12 seitlich in dem auf das Zugaberohr 3 aufgesetzten Trichter 11 abgeteilte Kammer 10. Das Trenublech 12 läßt eine Öffnung 13 zum Austritt der pulverförmigen Stoffe in Pfeilrichtung 14 aus der KammerlO in das sich nach unten an den Trichter 11 anschließende Zugaberohr 3 frei. Das Trennblech 12 ist seitlich so angeordnet, daß der volle Querschnitt des Zugaberohrs 3 nach oben offenbleibt und nicht durch die Zugabestoffe verstopft wird. Durch diese Maßnahme und durch die dosierte Zugabe der pulverförmigen Zugabestoffe in einer solchen Menge, daß der Querschnitt des Zugaberohrs 3 nicht voll ausgefüllt wird, wird erreicht, daß bei einer Reaktion zwischen den Zugabestoffen und der Schmelze in dem Hohlraum 5 des Gießstrahls 2 sich bildende Gase in Pfeilrichtung 15 frei nach oben ausströmen können.
• Um eine Oxydation, den Abbrand der Zugabestoffe in dem Zugaberohr 3 und eine Reaktion zwischen den Zugabestoffen und der Schmelze zu unterbinden, soll erfindungsgemäß das Zugaberohr 3 und zweckmäßigerweise auch der Trichter 11 mit Schutzgas gefüllt oder evakuiert sein. Im Falle der Füllung mit Schutzgas kann dessen Zuführung über Leitungen 16 entweder, wie strichpunktiert bei 17 angedeutet ist, in den Trichter 11 erfolgen oder über eine zweckmäßigerweise am oberen Ende des Zugaberohrs 3 angeordnete Ringdüse 18.
• In F 1 g. 4 ist eine besondere Anordnung der erfindungsgemäßen Zugabevorrichtung gezeigt, bei der der aus dem Behälter B ausfließende Gießstrahl 2 im Abstand von einem Rohr 19 umgeben ist. Das Rohr 19 ist an einem Ende an den Boden des Behälters B angesetzt und mit seinem anderen Ende durch den Deckel 20 einer druckdicht abgeschlossenen Gießpfanne 21 geführt. Das Innere des Rohrs 19 und der Innenraum der Gießpfanne 21, die gegen die Atmosphäre abgedichtet sind, können über einen Anschlußstutzen 22 evakuiert und/oder mit Schutzgas gefüllt werden. Der Gießstrahl 2 fließt dann unter Luftabschluß aus dem Behälter B in die Gießpfanne 21, wodurch eine Oxydation der Schmelze verhindert werden kann.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Zugeben von reaktionsfreudigen Stoffen, z. B. Legierungselementen, in Form von Pulver in Metallegierungsschmelzen während des Vergießens der Schmelze, bestehend aus einem konzentrisch in den Gießstrahl eingeführten Rohr, auf dem ein Trichter aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (11) Mittel (17, 18) zum Einführen von inertem Schutzgas in das Zugaberohr (3) und eine seitlich von der Ausflußöffnung in das Zugaberohr (3) angeordnete und zu dieser unten offene Kammer (10) für die dosierte Zugabe der pulverförmigen Stoffe aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ringdüse (18) am unteren Ende des Trichters (11) für das Einführen von inertem Schutzgas in das Zugaberohr (3).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in den Trichter (11) hineingeführte, in seinem unteren Abschnitt endende Zuleitung (17) für inertes Schutzgas.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Innen- oder Außenkühlung (7) des Zugaberohrs (3).

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zugeben von reaktionsfreudigen Stoffen, z. B.

   Legierungselementen, in Form von Pulver in Metalllegierungsschmelzen während des Vergießens der Schmelze, bestehend aus einem konzentrisch in den Gießstrahl eingeführten Rohr, auf dem ein Trichter aufgesetzt ist.

   Bei der Herstellung von Stählen und Metallegierungen kommt der Schlußbehandlung der flüssigen Schmelze deswegen besondere Bedeutung zu, weil sich durch Zugabe meist geringer Mengen bestimmter Stoffe die Eigenschaft der Werkstoffe kennzeichnend verbessem lassen. So sind die technologischen Eigenschaften der Werkstoffe durch die Zugabe von Desoxydationsmitteln wie Aluminium, Titan, Zirkon, Bor, Kalzium oder Magnesium günstig zu beeinflussen. Gleichfalls günstig beeinflußt wird das Umformungsverhalten durch Änderung des Erstarrungsgefüges oder durch Änderung der Ausbildungsform und der Verteilung nichtmetallischer oder metallischer Einschlüsse bzw. Phasen. Da die Wirkung der verschiedenen Stoffe sowohl von der Menge als auch von der Temperatur und von der Zeit bis zum Vergießen der Schmelze abhängig ist, muß die Zugabe der Stoffe in kontrollierter, kontinuierlicher Weise erfolgen, damit der zugegebene Stoff nur in geringem Maße verschlackt wird.

   Es ist bekannt, Legierungselemente, Desoxydationsmittel od. dgl. auf verschiedenem Weg in die Schmelze einzubringen. Sie können entweder unmittelbar in den Schmelzofen oder beim Ausfließen des Stahls aus dem Schmelzofen in die Schmelze eingebracht werden (s. Zeitschrift »Gießerei«, 56 [19691 Nr. 14, S. 418). Man kann die Zusätze aber auch vor, während oder nach dem Abstechen der Schmelze aus dem Ofen in die Gießpfanne (USA.-Patentschrift 3 331 680) oder Kokille (britische Patentschrift 1177986)zugeben.

   Aus der USA.-Patentschrift 3 514 285 beispielsweise ist eine Vorrichtung bekannt, die aus einem konzentrisch in den aus einem Behälter ausfließenden Gießstrahl eingeführten Rohr besteht, auf das ein Trichter aufgesetzt ist, aus dem die Zugabestoffe in das Rohr und aus diesem in den Gießstrahl gelangen. BeiVerwendung dieser bekannten Vorrichtung ergeben sich aber unkontrollierte Abbrände der zugesetzten Stoffe und bei reaktionsfreudigen Zusatzstoffen, wie z. B. Reinmagnesium oder Reinkalzium, explosionsartige Reaktionen bei ihrem Zusammentreffen mit der Metallschmelze, was diese Vorrichtung ungeeignet erscheinen läßt.

   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun die Schaffung einer Vorrichtung, die das gefahrlose Zugeben von reaktionsfreudigen Stoffen in Metalllegierungsschmelzen während des Vergießens der Schmelze gestatten, für große Schmelzgewichte brauchbar und für die Zugabe unterschiedlicher Stoffe mit hoher Sauerstoffaffinität bzw. hohem Dampfdruck bei Behandlungstemperatur geeignet ist.

   Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Trichter Mittel zum Einführen von inertem Schutzgas, z. B. Argon, in das Zugaberohr und eine seitlich von der Ausfluß öffnung in das Zugaberohr angeordnete und zu dieser unten offene Kammer für die dosierte Zugabe der pulverförmigen Stoffe aufweist.

   Durch diese Ausbildung des Zugabetrichters wird erreicht, daß oxydationsempfindliche Zugabestoffe nicht bereits im Zugaberohr abbrennen und daß beim Zusammentreffen reaktionsfreudiger Stoffe mit der Schmelze Verpuffungen auftreten, die eine erhebliche Gefährdung des Bedienungspersonals hervorrufen und die Vorrichtung beschädigen würden. Außerdem wird sichergestellt, daß jeweils nur eine solche Menge des Zugabestoffes durch das Rohr zugeführt wird, daß ein Teil des Rohrquerschnitts ständig offen bleibt und stets genügend Raum für das Einführen von inertem Schutzgas und für das Ausströmen etwa sich bildender Gase bei einer Reaktion zwischen den Zusätzen und der Schmelze frei bleibt. Dazu muß natürlich der Querschnitt des Zugaberohres von Anfang an so groß vorgesehen sein, daß die gesamte Menge der zuzusetzenden Stoffe innerhalb der Zeit in den Gießstrahl eingeführt werden kann, in der die Schmelze durch die Zugabevorrichtung in die darunter befindliche Gießpfanne ausfließt.

   Die Zugabevorrichtung und die Gießpfanne können in einem druckdichten Kessel untergebracht sein, der evakuiert und/oder mit Schutzgas gefüllt wird. Die Anordnung kann aber auch so getroffen werden, daß der aus der Zugabevorrichtung ausfließende und sich mit den Zusätzen mischende Gießstrahl durch ein in die Gießpfanne einmündendes, gegen die Atmosphäre abgedichtetes Rohr geführt wird, wobei das Innere des den Gießstrahl umgebenden Rohres und die Gießpfanne evakuiert und/oder mit Schutzgas gefüllt sind.