DE2118894A1

DE2118894A1 - Anordnung zum Behandeln und Fordern flussiger Metalle zum Zwecke ihres Ver gießens

Info

Publication number: DE2118894A1
Application number: DE19712118894
Authority: DE
Inventors: Henri Antony Frere Jean Paul Ie Villejuif Carbonnel, (Frankreich)
Original assignee: Groupement Atomique Alsacienne Atiantique Le Plessis Robinson Frank Reich
Current assignee: Novatome SA
Priority date: 1970-04-21
Filing date: 1971-04-19
Publication date: 1971-11-04
Also published as: DE2118894C2; FR2085436A1; FR2085436B1

Description

OROUPEMEHT ATOHIQUB ALSACIEHNE ATLANTIQUE, LE PLESSIS BOBIHSOH / Frankreich

Anordnung zum Behandeln und Pördern flüssiger Metalle zum Zwecke ihres Vergießens

Die Erfindung betrifft eine Anordnung aum Behandeln und Fördern flüssiger Metalle zum Zwecke ihres Vergießen^

Auf dem Gebiet der Metallurgie von Metallen wie Aluminium, Zink oder dergleichen treten eine ganze Anzahl von Problemen, Abhängigkeiten von Umgebungsbedingungen bzw· techü. Nachteilen in den verschiedenen Stufen auf, in denen das feste Metall zu seiner Verwendung in den flüssigen Zustand überführt wird, beispielsweise um es zu vergießen. Der Zwang, den Her«

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Stellungspreis zu vermindern und den Wirkungsgrad insbesondere zu steigern bringt die lotwendigkeit mit eich, solche Zufälligkeiten bzw. Unsicherheiten möglichst eu Überwinden.

Insbesondere ist man gezwungen, auf einen Minimal wert die Abbrand« bzw. Werkstoffverluste durch Verzundern herabzusetzen, die aus dem Schmelzen des Ausgangsmaterials resultieren, welches in Form von Barren oder Blöcken, Abfallerzeugnissen bzw. Ausschuß wie Spänen, Bntgratungsrändern, Schrott oier dergleichen vorliegt.

Im Übrigen muß der Schmelzvorgang für solche Materialien während einer minimalen Zeitdauer erfolgen, um nicht die stündliche Frequenz beim Gießen zu begrenzen und auf diese Weise die Amortissationsdauer der Ausrüstung und insbesondere des Schmelzofens zu verlängern.

Im übrigen muß das Fördern bzw. das Führen des flüssigen Metalls vom Schmelzofen bis zu einem Warmhalteofen bzw. einer Warmhaltepfanne ebenso so schnell wie möglich und damit mit beachtlichem Durchsatz erfolgen.

Andererseits ist es auch notwendig, das Metall in einer Vakuuminstallation schnell zu entgasen und zu reinigen oder es mit einem Gas wie Stickstoff oder Chlor zu behandeln, um ein gesundes Metall frei von Verunreinigungen zu erhalten, das dann schließlich zu den Verarbeltungesteilen geführt wird, die insbesondere aus Stranggießinstallationen oder Installationen zum Halt-kontinuierlichen Gießen oder auch aus Gießpfannen oder Gießereiformen bestehen.

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Die zur Zeit benutzten Anordnung/weisen eine gewisse Anzahl von Hachteilen auf.

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Insbesondere erfolgt das Fördern des flüssigen Metalls aus dem Schmelzofen zur Haltepfanne durch Schwerkraft; ein solcher Vorgang erfordert entweder ein Kippen der Öfen oder eine Anordnung der verschiedenen in Präge kommenden Installationen auf unterschiedlichen Niveaus, Ein solches Vorgehen führt swangsweise zu einem begrenzten Durchsatz, was dann in beachtlichen Zeitverlusten zum Ausdruck kommt und erhebliche Investitionen nach sich zieht.

Im übrigen erfolgt die Speisung der Arbeitsstellen mit schmelzflüasigera Metall in der vorher beschriebenen Weise mittels Schwerkraft; die Metallmenge bzw. der Metalldurehsatz wird von Hand oder unter Einsatz von Druckluft gesteuert. Hieraus folgt, daß solche Installationen Handarbeit im beachtlichen Umfang erfordern, was wiederum zu einer beachtlichen Erhöhung dee Herstellungspreises der gegossenen Barren oder Blöcke führt.

Erfindungsgemäß soll nun diesen Nachteilen abgeholfen werden und eine selbsttätige Anordnung zum Behandeln und Führen flüssiger Metalle zum Zwecke ihres Vergießens vorgeschlagen werden, die die Überwindung der Probleme und technischen obengenannten Nachteile erlaubt und dabei doch eine große Elastizität im Betrieb und eine erhöhte Zuverlässigkeit aufweist.

Die Anordnung zum Behandeln und Fördern flüssiger Metalle umfaßt im übrigen mehrere Arbeitsstellen, die hintereinander angeordnet sind und nacheinander wenigstens einen Schmelzofen für das Metall, wenigstens eine Pfanne zum Halten des Metalls im flüssigen Zustand und wenigstens einen Unterdrücken tgasungsofen aufweisen, wobei diese Anordnung wenigstens eine Arbeitsspätstelle speiet und Einrichtungen zum Führen und Behandln des flüssigen Metalls umfaßt, welche durch el3ktromagnetische Pumpen gebildet sind. Die Erfindung zeichnet sich dabei einmal dadurch aus, daß der Schmelzofen, der Entgasungsofen und die Haltepfanne auf ein und dergleichen

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horizontalen Ebene angeordnet sind, zum anderen dadurch, daß die Behandlungseinrichtungen in die Fördereinrichtungen eingebaut sind.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben werden, in der

Fig. 1 eine Anordnung zum Behandeln und Führen flüssiger Metalle nach der Erfindung zeigt;

Fig. 2 zeigt eine Variante zu dieser Anordnung nach . der Erfindung.

Nach Pig. 1 umfaßt eine Anordnung zum Behandeln und Fördern flüssiger Metalle nacheinander einen Schmelzofen 1, einen Ofen bzw. eine Pfanne 2 zum Halten des Metalls im schmelzflüssigen Zustand sowie einen Unterdruck- oder Vakuumentgasungsofen 3.

Der Schmelzofen 1 ist von fester nicht-kippender Bauart und empfängt kontinuierlich das Metall im festen Zustand, beispielsweise in Form von Spänen 4 über eine Rinne 5, die auf eine Schrägrampe 6 dieses Ofens mündet. Im übrigen läßt eine elektromagnetische in dae schmelzflüssige Metall 8 eintaphende Pumpe 7 dauernd flüssiges Metall auf diese Späne 4 zurückfließen und sorgt so für deren kontinuierliches Schmelzen; das hierdurch entstehende flüssige Metall fließt längs der Schrägebene 6.

Eine solche Art des Schmälzens ermöglicht es, Abbrand oder Verzunderungen zu vermindern, indem einerseits ein schnelles unterarbeiten des festen Metalls und andererseits ein häftiges durchrühren des echmelzflüesigen Bades durch die Pumpe 7 sichergestellt ist. Hieraue folgt im übrigen ein beschleunigtes

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Scheelzen des Metalls sowie eine Verhinderung der Zeit, während der das Metall der oxydierenden Wirkung der Ataoaphäre ausgesetzt ist. Vorteilhaft beläßt «an dauernd in Ofen 1 eine gewisse Menge flüssigen Metalle, das eine thermische Steuerung bildet und so dae Schmelzen begünstigt«

Pig. 2 zeigt eine Yarinte zu dem vorher beschriebenen Ofen In diesem Pail ist die elektromagnetische Pumpe 7 außerhalb des Ofens 1 angeordnet· Mit einer solchen Variante arbeitet man in dem Pail, wo die Pumpe 7 nicht mitten im flüssigen Metall 3 angeordnet werden kann, insbesondere wenn dieses Metall einen erhöhten Schmelzpunkt aufweist. Selbstverständlich kann man, statt das in den Ofen selbst rückgeflossene flüssige Metall zu entnehmen, es von einer beliebigen äußeren Quelle, beispielsweise einem Ofen, einer Pfanne oder dergleichen pumpen.

Ss soll wieder auf Pig. 1 Bezug genommen werden: das flüssige Metall 8 aus dem Ofen wird kontinuierlich zum Halteofen bzw. zur Haltepfanne 2 mittels einer elektromagnetischen Pumpe gefördert, die vorteilhaft einen konstanten Durchfluß sowie eine erhöhte Fördergeschwindigkeit ermöglicht, was nicht möglich ist, wenn man sich der bekannten Anordnungen bedient. Dieser Ofen 2 genauso wie der Ofen 1 ist fest und nicht-kippbar ausgebildet und alle beide sind auf ein und dergleichen

horizontalen Ebene angeordnet· Selbstverständlich wird der Durch-.satz der
/ Pumpe 9 bezüglich das Niveaus des flüssigen Metalls in der Haltepfanne 2 gesteuert. Im übrigen ist es vorteilhaft, einerseits im Sohmelzofen 1 eine mittlere relativ starke Steuerung vorzusehen, um das schnelle Schmelzen der Metallspäne zu begünstigen und andererseits den Halteofen 2 bei konstantem Volumen arbeiten zu lassen, derart, daß das flüssige Metall dauernd bei im wesentlichen konstanter Temperatur verbleibt.

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Sas durch die Pumpe 10 geförderte flüssige Metall wird dann linden mit einer Vakuumpumpe 11 verbundenen Ofen 3 entgast.

Dieser Ofen 3 umfaßt eine elektromagnetische Tauchpumpe 12, die für ein günstiges Durchrühren des flüssigen Metallbades 8 sorgt, was zu einer Erhöhung der Entgasungsgeschwindigkeit beiträgt. Genauso wie die Pumpe 7 und auch aus analogen Gründen kann die Pumpe 12 außerhalb des Ofens 3 angeordnet werden. Schließlich fördert eine elektromagnetische Pumpe das flüssige Metall zu den Arbeite- und insbesondere den Gießstellen, wobei diese Pumpe 13 es vorteilhaft ermöglicht, eine bestimmte Menge flüssigen Metalls mit variablem Durchsatz, welcher leicht programmierbar ist, zu erhalten.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß in gewissen Fällen die Vakuumpumpe 11 fortfallex^kann; die Entgasung des flüssigen Metalls wird dann durch eine Behandlung mit einem Gas wie z.B. Stickstoff oder Chlor oder einem neutralen Gas ersetzt, welches in das flüssige Metall im inneren der Pumpe 12 eingeführt wird.

Im letztgenannten Pail werden Gas und flüssiges Metall durch die Pumpe unterhalb des Niveaus des flüssigen Metalls in einem Kasten ohne Boden wieder eingeflirt. Das Behandlungsgas reißt im oberen Teil dieses Kasten eingeschlossene Schlacken und Gase mit; wobei das gereinigte Metall in derem unteren Teil ohne Kontakt mit der Ofenatmosphäre aufgefangen wird.

In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Haltepfanne und den Entgasungsofen durch ein und dengleichen Ofen 3 zu ersetzen.

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In gewissen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, den Schmelzofen 1, die Haltepfanne 2 und den Entgasungeofen durch einen einzigen Ofen zu ersetzen.

Itn übrigen befindet eich in einer solchen Anordnung das Metall dauern! in luftgeschütztem Zuetand, was seine Oxydation einerseits und die evtl. Absorption von Gasen andererseits begrenzt.

Ein solcher Vorteil wird inabesondere durch den Einsäte von Pumpen der elektromagnetischen Bauart sichergestellt, die es ermöglichen, die Flüssigkeiten in völlig geschlossenen Kreisläufen zu transportieren? daraus ergibt sich eine gute Abdichtung.

Die Anordnung nach der Erfindung kann in all den Fällen eingesetzt werden, wo die Behandlung und Förderung eines flüssigen Metalls in selbsttätiger Weise und «it vorbestimmten Durchsatz durchgeführt werden müssen.

Sie läßt sich insbesondere vorteilhaft in der Metallurgie des Aluminiums, des Zinks, des Magnesiums und anderen einsetzen.

Obwohl die gerade beschriebene Vorrichtung die für die Durchführung der erfindungsgemäßen Maßnahme in einer besonderen technischen Situation die vorteilhafteste ' erscheint, können Im Rahmen der Erfindung die unterschiedlichsten Modifikationen vorgenommen werden} gewisse Elemente können durch andere ersetzt werden, die in/Lage sind, die gleiche technische Funktion eu erfüllext: oo kann die Austragspumpe 13 gleich-

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zeitig die gleiche Behänd lungefunkt ion für ein Gas auf« weisen wie die Pumpe 12 oder es könneiauch die öfen 1,2 und 3 durch einen einzigen Ofen ersetzt werden; die Funktion der Behandlung mittds eines Gases kann durch die Pumpe 9 bewerkstelligt werden·

Id übrigen kann es sich bei sämtlichen der beschriebenen öfen auch um bewegliche Öfen oder bewegliche Pfannen gleicher Ausbildung handeln, so daß hierfür die gleiche Detailbeschreibung gelten würde ("Ofenⁿ wäre lediglich durch das Wort "Pfanne*¹ ersetztX nur daß in den Zeichnungen dann die dargestellte feste Verbindung mit den Erdboden weg fiele·

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1·) Anordnung zum Behandeln und fördern flüssiger Metalle zum Zwecke ihres Vergießens mit mehreren hintereinander angeordneten Arbeitastellen und hintereinander *it mindestens einem ofen zum Schmelzen des Metalls, einer Pfanne zum Halt ext dieses Metalls im flüssigen Zustand und einem Uaterdruckentgasungsofen, wobei die Anordnung wenigstens eine Arbeitsstelle speist und Einrichtungen zum Fördern und Behandeln des flüssigen Metalls in Form von elektromagnetischen Pumpen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen, der .Entgasungsofen und die Haltepfanne auf ein und der gleichen Horizontalebene angeordnet sind und daß die Bahandlungseinrichtungen in die Fördereinrichtungen eingebaut sind.
2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ^feennzeichnet, daß dieser Schmelzofen eine elektromagnetische Pumpe umfaßt, welche dauernd schmelzflussiges Metall auf das i« festen Zxxstand in den Ofen eingeführte Metall fließen läßt.
3.) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Pumpe in das schmelzflüssige Metall tauch/t«
4«) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese elektromagnetische Pumpe außerhalb dieses Ofens angeordnet 1st»
5») Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz der elektromagnetischen»daa flüssige Metall aus dem Schmelzofen zur Haltepfanne fördernden

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Pumpe zugeordnet ist dem oder steuerbar iot auf das Hiveau des Metalls in dieser Pfanne.
6.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungsofen eine elektromagnetische Tauchpumpe aufweist, die das Durchrühren dee flüasigen Metalls sicherstellt.
7.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Bntgasungsofen (3) eine elektromagnetische außerhalb angeordnete Pumpe (12) für das Durchrühren des flüssigen Metalls aufweist,
8«) Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Tauchpumpe (12) gleichzeitig für die Punktion des Durchrühren^ u die Funktion des Behandeins des flüssigen Metalls durch Gaee wie Chlor, Stickstoff oder ein neutrales Gas ausgelegt ist.
S.) Anordnung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die das flüssige Metall aus dem Schmelzofen (1) zur Haltepfanne (2) fördernde Pumpe (9) gleichzeitig für die Punktion der Behandlung des flüasigen Metalls durch Gase wie Chlor, Stickstoff oder ein neutrales Gaa ausgelegt ist.
r 10.) Anordnung zum Behandeln und Pördern flüssiger Metalle, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasnngsofen (3) und die Haitepfanne (2) durch eine einzige Kammer ersetzt sind,
11.) Anordnung zum Behandeln und Pördern flüssiger Metalle, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen (1) die Haltepfanne (2) und der Entgasungsofen (3) durch eine einzige Kammer ersetzt sind.

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Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die das flüssige Metall aua dem Entgasungsofen (3) zur Yerarbeitungsstelle fördernde elektromagnetische Pumpe (13) hinsichtlich ihrer Fördermenge programmierbar ist.

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