DE2148091A1

DE2148091A1 - Vacuum treatment assembly

Info

Publication number: DE2148091A1
Application number: DE19712148091
Authority: DE
Inventors: Artur Linköping Östlund (Schweden). P
Original assignee: Stal-Laval Apparat AG, Linköping (Schweden)
Priority date: 1970-10-01
Filing date: 1971-09-27
Publication date: 1972-04-06
Also published as: SE354082B; FR2112227A1; FR2112227B1; GB1354016A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Feinung von Schmelze unter Erwärmung und evtl. unter Umrührung.The invention relates to an arrangement for refining melt with heating and possibly with stirring.

Bei der Vakuumbehandlung von geschmolzenem Metall oder -legierungen, z.B. Stahl, findet eine Temperaturabsenkung im Metallbad statt. Bei den bisher bekannten Methoden hat man diese Temperaturabsenkung durch Zuführung von Wärme vor oder nach der Vakuumbehandlung ausgeglichen. Ein Nachteil der dabei verwendeten Erwärmungsmethoden war der mit diesen verbundene Lärm und Rauch.In the vacuum treatment of molten metal or alloys, e.g. steel, the temperature in the metal bath drops. With the methods known so far, one has this temperature drop is compensated for by adding heat before or after the vacuum treatment. A disadvantage of doing this The heating methods used was the noise and smoke associated with them.

Man hat z.B. eine Lichtbogenerwärmung angewandt mit Elektroden, die durch einen die Pfanne abdeckenden Deckel gezogen sind oder an einen vakuumdicht an die Pfanne angeschlossenen Deckel befestigt sind. Ein Nachteil dieser Erwärmungsmethoden ist u.a., daß die Schmelze hierbei leicht Kohlenstoff aufnimmt. Dies ist besonders bei Stahllegierungen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt der Fall. Ein anderes Problem bei der Erwärmung einerFor example, arc heating has been used with electrodes drawn through a lid covering the pan or are attached to a vacuum-tight lid attached to the pan. A disadvantage of these heating methods is, among other things, that the melt easily absorbs carbon. This is especially true for low carbon steel alloys the case. Another problem with heating one

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Schmelze unter Vakuum ist bei diesen Methoden die Schwierigkeit, die Elektrodendichtungen so wirksam zu machen, daß das Vakuum ausreichend niedrig gehalten werden kann.Melt under vacuum is the difficulty with these methods in making the electrode seals so effective that the Vacuum can be kept sufficiently low.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für die Erwärmung und Feinung einer in einer Pfanne oder einem Behälter befindlichen Schmelze unter Vakuum vorzuschlagen, bei der eine Aufkohlung der Schmelze vermieden, ein ausreichend niedriges Vakuum gewährleistet ist und Belästigungen durch Rauch oder Lärm nicht mehr auftreten.The invention is based on the object of an arrangement for heating and refining a pan or a To propose container located melt under vacuum, in which a carburization of the melt is avoided, a sufficient low vacuum is guaranteed and annoyance from smoke or noise no longer occurs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einer Pfanne oder einem anderen Behälter für Schmelze ein vakuumdichter Deckel angeordnet ist, durch den mindestens ein Brenner für gasförmigen oder flüssigen Brennstoff sowie Sauerstoff geführt ist und daß an der Pfanne Umrührungsorgane angeordnet sind.This object is achieved according to the invention in that a pan or another container for melt is a vacuum-tight cover is arranged through the at least one burner for gaseous or liquid fuel as well Oxygen is guided and that stirring organs are arranged on the pan.

Man erhält so eine schnelle Erwärmung und kann durch Bemessung der Sauerstoffmenge (Brennstoff-Sauerstoffverhältnis) Abgase mit bis zu 100 % CO₂ erhalten, so daß durch die Flamme der Kohlenstoffgehalt der Schmelze nicht nennenswert geändert wird. Man benötigt keine Elektroden oder aufwendige induktive Erwärmungsorgane und braucht nicht eine oder mehrere Spulen in dem Blechgehäuse der Pfanne anzuordnen, was zu einer teuren Anordnung führt, oder die Spulen außerhalb des Gehäuses anzu-This results in rapid heating and, by measuring the amount of oxygen (fuel-oxygen ratio), exhaust gases with up to 100 % CO _{2 can be} obtained, so that the carbon content of the melt is not significantly changed by the flame. You do not need electrodes or complex inductive heating elements and you do not need to arrange one or more coils in the sheet metal housing of the pan, which leads to an expensive arrangement, or the coils outside the housing.

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bringen, was einen schlechten elektrischen Wirkungsgrad zur Folge hat.bring what a poor electrical efficiency to Consequence.

Man kann die Schmelze, ohne daß sich deren Zusammensetzung ändert, gegebenenfalls unter Umrührung, für die Zeit warmhalten, die benötigt wird, um eine Analyse der Schmelze vorzunehmen. Man kann weiter bei abgestelltem Brenner die Schmelze nur umrühren und so eine reine Vakuumbehandlung durchführen (Entfernen von schädlichen Bestandteilen und Einschlüssen), wie z.B. am Schluß der Behandlung oder zu einem anderen Zeitpunkt.The melt can be kept warm without changing its composition, if necessary with stirring, for the time which is required to carry out an analysis of the melt. The melt can be continued with the burner switched off just stir and carry out a pure vacuum treatment (removal of harmful components and inclusions), such as at the end of the treatment or at another point in time.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:An embodiment according to the invention is described in more detail below with reference to the drawing. In this show:

Fig. 1 das Beschicken einer Pfanne,Fig. 1 the loading of a pan,

Fig. 2 eine Anordnung gemäß der Erfindung,2 shows an arrangement according to the invention,

Fig. 3 das Entleeren der Pfanne undFig. 3 the emptying of the pan and

Fig. 4 eine Entgasungs-ZErwärmungsanlage gemäß der Erfindung.4 shows a degassing / heating system according to the invention.

In Fig. 2 ist eine Pfanne 12 üblicher Art alt keramischem Futter 11 gezeigt, die mit metallischer Schmelze, z.B. hoch-In Fig. 2, a pan 12 of the usual type is old ceramic Lining 11 shown, which with metallic melt, e.g. high-

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legiertem 1Ö-8 Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (weniger als 0,05 %) gefüllt wird.1Ö-8 alloy steel with low carbon content (less than 0.05 %) is filled.

Die Pfanne 12 ist mit einem oder mehreren elektromagnetischen, vorzugsweise mehrphasigen, niederfrequenten Umrührern 13 versehen, die zweckmäßigerweise zylindrisch über- oder nebeneinander an der Pfanne angebracht sind. Auen ist eine Umrührungsanordnung in Form einer im Pfannenboden angebrachten porösen Düse 14 oder einer Eintauchlanze (nicht gezeigt) denkbar» durch die inertes Gas (Argon etc.) oder trockene Luft in die Schmelze eingeblasen wird. Die Pfanne ist mit einem Vakuumdeckel 15* verschließbar, der gas- und vakuumdicht mit einer Dichtung 16 auf die Pfanne aufsetzbar ist. Im Deckel 15 sind ein oder mehrere Brenner 17 mit Einblasronren 1ö für brennbares Gas und Rohren 19 für Sauerstoff angeordnet. Da der Wärmebedarf stark schwanken kann, sind die Brennstoff- und Sauerstoffmengen je für sicn regelbar, wodurch das Mischungsverhältnis den Prozeßforderungen angepaßt und ca. 100 % COp in den Abgasen erhalten werden kann. Von dem Vakuumdeckel 15 gehen eine oder mehrere Abgasleitungen ab, die zu einer Evakuierungspumpe (Pfeil 20) führen.The pan 12 is equipped with one or more electromagnetic, preferably multi-phase, low-frequency agitators 13 are provided, which are expediently cylindrical above or next to one another attached to the pan. Auen is a stirring arrangement in the form of a porous nozzle 14 attached to the bottom of the pan or an immersion lance (not shown) is conceivable the inert gas (argon etc.) or dry air in the melt is blown in. The pan comes with a vacuum lid 15 * closable, which can be placed on the pan in a gas- and vacuum-tight manner with a seal 16. In the cover 15 are a or several burners 17 with Einblasronren 1ö for combustible gas and Pipes 19 arranged for oxygen. Since the heat demand can fluctuate widely, the amounts of fuel and oxygen are depending for sicn controllable, whereby the mixing ratio the process requirements adapted and received approx. 100% COp in the exhaust gases can be. One or more exhaust pipes lead from the vacuum cover 15 to an evacuation pump (arrow 20) to lead.

Fig. 4 zeigt eine vollständige Anlage für die Entgasung der Schmelze unter Flammenerwärmung. Das Umrühren der Schmelze erfolgt hier durch Einblasen von Argon durc-h eine Düse 14. Über der Badoberfläche herrscht ein ±ür den Prozeß geeignetes Vakuum, z.B. 0,2 Torr. Wie erwännt, wird die SauerstoffmengeFig. 4 shows a complete system for degassing the melt with flame heating. Stirring the melt takes place here by blowing argon through a nozzle 14. A surface suitable for the process prevails over the bath surface Vacuum, e.g. 0.2 torr. As mentioned, the amount of oxygen will be

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oder das Mischungsverhältnis von Brennstoff zu Sauerstoff so geregelt, daß die Abgase zu ca. 100 % aus CU₂ bestehen. Der brennbare durch das Rohr 18 eingeblasene Stoff kann ein Gas sein, z.B» Propan oder Butan etc., oder eine Flüssigkeit, z.B. Petroleum oder schwefelarmes Öl.or the mixing ratio of fuel to oxygen is regulated so that the exhaust gases consist of _{approx. 100% CU 2.} The combustible substance blown through the pipe 18 can be a gas, for example propane or butane, etc., or a liquid, for example petroleum or low-sulfur oil.

Die Abgase passieren einen Staubabscheider 21, z.B. vom ZykTontyp, der ein Entfernen von bis zu 70 % des in den Abgasen vorhandenen Staubes ermöglicht. Die Abgase passieren danach eine mehrstufige Dampfejektorpumpe 22, die ein Vakuum bis herunter zu ca. 0,2 Torr ermöglicht. Der Staub wird hier mit dem Dampf vermischt und passiert mehrere Wasserschleier, durch die er gewaschen wird. Das Kühlwasser, der Pumpe wird wieder zurückgeleitet. Die ganze Anlage ist sehr umgebungsfreundlich, da kein Staub in das Ablaufwasser gerät.The exhaust gases pass through a dust separator 21, e.g. of the ZykTon type, which enables the removal of up to 70% of the dust present in the exhaust gases. The exhaust gases then pass through a multi-stage Steam ejector pump 22, which creates a vacuum down to approx. 0.2 Torr allows. The dust is mixed here with the steam and passes through several veils of water through which it is washed will. The cooling water is returned to the pump. The whole facility is very environmentally friendly as there is no dust gets into the drainage water.

Die Anordnung arbeitet wie folgt.The arrangement works as follows.

Hochlegierte Stahlschmelze mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wird in die Pfanne 12 (Fig. 1) eingefüllt, wonach der Deckel 15 aufgesetzt und die Pfanne evakuiert wird. Die Schmelze wird in gewünschtem Maß durch den Brenner 17 unter gleichzeitiger Umrührung erwärmt. Der Brenner kann dann abgestellt werden, während das Umrühren fortgesetzt wird. Zu geeignetem Zeitpunkt während des Wannhaltens wird eine Analysenprobe entnommen und eine Korrektur der Schmelzzusammensetzung kann bei Bedarf vorgenommen werden, z.B. über ein geeignetes vakuumdichtes Chargierventil.High-alloy steel melt with a low carbon content is poured into the pan 12 (FIG. 1), after which the lid 15 is put on and the pan is evacuated. The melt is heated to the desired extent by the burner 17 while stirring at the same time. The burner can then be turned off while stirring continues. An analysis sample is taken at a suitable point in time during the hold and the melt composition can be corrected if necessary, for example using a suitable vacuum-tight charging valve.

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Mit einer kontinuierlichen Gasanalyse kann die Op-Menge so eingestellt werden, daß die Abgase ca. 100 % CO₂ enthalten.With a continuous gas analysis, the amount of Op can be adjusted so that the exhaust gases contain _{approx. 100% CO 2.}

Nach abgeschlossener Behandlung wird das Vakuum aufgehoben und die Schmelze in Kokillen umgegossen (Fig. 3)· When the treatment is complete, the vacuum is released and the melt is poured into molds (Fig. 3).

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Claims

_7_ 2U8Ü91 patent claims;

1. Arrangement for refining the melt with heating and possibly with stirring, characterized in that a vacuum-tight lid (ii?) Is arranged on a plane or another container (12) for the melt, through which at least one burner (17) for gaseous or liquid fuel and oxygen and that stirring elements (13, 14) are arranged on the pan.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the amount of oxygen and possibly the amount of fuel can be regulated.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the stirring elements (13 »14) consist of a gas injection device (14) in the bottom of the pan or the container or from a lance or from at least one electromagnetic, multiphase Stirrer (13) exist.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the vacuum cover (15) of the pan (12) has a Evacuation line is connected and that in the evacuation line in front of the vacuum pump a dust separator is switched on

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