DE2313399C3 - Anordnung zum Schmelzen, Warmhalten und Abfüllen von Metallen und Metallegierungen - Google Patents
Anordnung zum Schmelzen, Warmhalten und Abfüllen von Metallen und MetallegierungenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schmelzen, Warmhalten und Abfüllen von
Metallen oder Metallegierungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine Anordnung mit diesen
Merkmalen ist bekannt aus der US-PS 29 36 326.
Bei der aus der US-PS 29 36 326 bekannten Ofenanordnung sind die beiden Rinnenofen auf
gleichem Niveau angeordnet und der Verbindungskanal zwischen den>
beiden Öfen liegt unterhalb des Schmelzenniveaus in beiden Öfen. In diesem Verbindungskanal ist eine Drosselstelle vorhanden. Einer der
öfen, und zwar der größere, dient zum Schmelzen und Aufbewahren des geschmolzenen Metalls, und der
andere Ofen, der als Druckofen ausgebildet ist, dient zum Abgießen des Metalls. Im Normalzustand ist das
Schmelzenniveau in beiden öfen gleich hoch, da ein Ausgleich über den Verbindungskanal stattfindet. Eine
Druckanwendung im Druckofen findet nur statt, wenn abgegossen werden soll. Der Zweck dieser Ofenanordnung
besteht darin, in kurzzeitigen Abständen genau bemessene Schmelzenmengen abgießen zu können. Zu
diesem Zweck wird in dem Abgießofen ein Druck erzeugt, welcher das abzjgießende Metall über ein
Abgußrohr herausdrückt Dank der Drosselstelle in dem Verbindungskanal ist der druckbedingte Rückfluß von
dem Ahfiillofen in den Schmelz- und Aufbewahrungsofen vernachlässigbar klein.
Aus der I)T-PS 2 66 411 ist eine Ofenanordnung mit
zwei Elektroöfen bekannt, in denen eine Charge nacheinander in verschiedener Weise behandelt wird
Die beiden öfc; sind räumlich so miteinander
verbunden, daß einer der öfen auf einem höheren Niveau liegt, so daß seine Abstichöffnung zugleich
Eintrittsöffnung für den tieferliegenden Ofen ist Ober diese Abstichöffnung wird in gewissen Zeitabständen
das Metall aus dem ersten Ofen unter Wirkung der Schwerkraft in den zweiten Ofen übergeführt
Die eingangs genannte Ofenanordnung eignet sich wenig zum Schmelzen von Spänen od. dgL aus Leichtoder Schwermetall, da infolge des gegenüber dem
Druckofen relativ großen Schmelz- und Aufbewahrungsofens die" Späne nur langsam unter die Schmelze
gerührt und homogenisiert werden, so daß Metalloxyde (Metallabbrand) auftreten. Außerdem stellt die Rauchentwicklung in dem großen Schmelz- und Aufbewah-
rungsofen eine Erschwerung der Arbeit und Belastung der Umgebung dar, was besonders beim Einschmelzen
von Messingspänen der Fall ist
Um diese Umwelt- urd Handhabungsprobleme bei der Verarbeitung von Spänen aus Eisen und Stahl sowie
Nichteisenmetallen, z. B. Messing oder Aluminium, zu vermeiden, hat man Tiegelöfen verwendet, gewöhnlich
niederfrequenter Art, wobei die von der Induktionsspule verursachte Repulsionsumrührung zum schnellen Einführen festen Chargenmaterials in die Schmelze
ausgenutzt wurde, ehe es zu einer nennenswerten Rauchentwicklung und beim Messingschmelzen zu
Zinkabgabe kam. Ein Nachteil solcher Tiegelöfen sind ihr verhältnismäßig hoher Preis und die hohen
Betriebskosten (elektrische Energie und Ausfütterungs
kosten im Vergleich zu Rinnenöfen).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ofenanordnung der eingangs genannten Art in der
Weise weiter zu entwickeln, daß der beim Beschicken des Ofens auftretende Metallabbrand und die hierbei
auftretende Rauchentwicklung wesentlich vermindert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Ofenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen,
die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Dank des relativ kleinen Volumens des ausschließlich zum Schmelzen verwendeten ersten Rinnenofens wird — wie im folgenden noch näher erläutert wird — ein schnelles Unterrühren der zugeführten festen Charge
unter die Schmelzenoberfläche erreicht, so daß der Metallabbrand und die Rauchentwicklung weitgehend
unterdrückt werden. Außerdem wird die Charge im Schmelzofen schnell homogenisiert. Bei der Anordnung
nach der Erfindung werden nur Rinnenofen verwendet, die billiger als Tiegelöfen sind, und der relativ große
zweite Rinnenofen kann ohne Umrühr- oder Chargiereinrichtungen ausgeführt sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Gießschnauze zum Abfüllen der Schmelze
an dem Beschickungskanal angeschlossen, wobei das Abfüllen mittels Druck im zweiten Ofen erfolgt.
Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt
Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 eine Rinnenofenanordnung mit zwei angeschlossenen
Rinnenofen, bei denen nur die Sümpfe mit Schmelze gefüllt sind,
''5 i" i g. 2 dieselbe Anordnung wie F i g. 1, mit im Betrieb
lx-i;p.'i:,;|ier: Rinnenofen unter gleichzeitiger Einfü ung
F ι
den Abfüllvorgang der aufbewahrten Schmel
ze und das Entschlacken im Schmelzofen,
F i g. 4 die Anordnung nach F i g. 3 von oben gesehen.
In einem Rinnenschmelzofen, beispielsweise dem Ofen 11 in Fig. 2, erhält man aufgrund des Pinch-Effektes
im Induktor des Rinnenofens Zirkulationsbewegungen in der Schmelze vor den Rinnenmündungen, wie in
Fig.2 angedeutet. Hierbei bildet sich über jeder obersten Mündung ein sogenannter Meniskus 12, d. h.
eine Erhöhung im Schmelzenspiegel, infolge der Zirkulationsbewegung in Richtung des Pfeiles A. Ein
solcher Meniskus 12 hat den Vorteil, daß, wenn feste Charge, z, B. Messingspäne, Aluminium oder Stahl, auf
die Oberfläche gelangen, dieses Material schnell unter die Oberfläche gerührt und geschmolzen wird. Dieser
Effekt wird verstärkt, je größer das Volumen des Meniskus ist und dieses Volumen nimmt mit der
Leistung zu bis zu der Grenze, an der der Pinch-Effekt
die Schmelze in der Rinne abschnürt
Die Anordnung gemäß der Erfindung wird in den beigefügten F i g. 1 bis 4 gezeigt F i g. 1 zeigt einen
Rinnenschmelzofen 11 mit Schmelzensumpf 14 in der Rinne 15 und das Unterteil des Herdes 16. Der Ofen ist
mit einer Haube oder einem Deckel 17 versehen, die/der mit einer Beschickungseinrichtung 20 für festes
Material, wie z. B. Messing- oder Aluminiumspäne versehen ist Es können aber auch andere Chargen
vorkommen, einschließlich Eisenmetalle. Im unteren Teil von Fig. 1 wird eine Haube 19 und ein Gußblock
oder eine verbrauchte Walze 18 gezeigt, der/die· durch
sukzessives Herablassen in das Bad im Ofen 11 geschmolzen werden soll. Die Haube 17 bzw. 19 hindert
Rauch und Gase daran, in die Umgebung auszuströmen. Ein anderer Anwendungsbereich der Erfindung ist die
Kombination von öfen zur kontinuierlichen Herstellung von Roheisen, wobei zähfließendes Roheisen gesammelt
und zwecks metallurgischer Behandlung überhitzt wird und anschließend ein Abgießen in Kokillen oder in
kontinuierliche Stranggußmaschinen erfolgt. Der im Ausführungsbeispiei dargestellte Einzelrinneninduktor
21, der jedoch auch ein Zwillingsspuleninduktor sein kann und ein- oder mehrphasig gespeist werden kann,
hat eine Rinnenmündung, die auf höherem Niveau liegt als die andere oder die übrigen. Im Ausführungsbeispiel
ist diese höher gelegene Rinnenmündung diejenige, die am weitesten von einem Beschickungs-(Verbindungs)-Kanal
zu einem anderen Rinnenofen entfernt liegt, um einen größeren und höheren Meniskus über dieser
höher gelegenen Mündung zu erhalten.
An den Rinnenofen 11 ist über einen Beschickungskanal
22 ein zweiter Rinnenofen 23 (Aufbewahrungsofen) angeschlossen, der niedriger gelegen ist als der Ofen 11.
Der zweite Rinnenofen ist mit einer Zuführungsleitung 24 für ein Druckmittel, z. B. inertes Gas, wie Argon oder
auch aktives, wie Luft, vorgesehen. Der Ofen 23 ist in bekannter Weise als Druckabfüllofen ausgeführt und
oben bis auf ein Druckmittelzuführorgan geschlossen. Rauch und Gas von dem Schmelz- und Warmhalteprozeß
könne j daher nicht in die Umgebung entweichen.
Im Anschluß an den Beschickungskanal 22 ist eine Gießschnauze 25 angeordnet, über die das Abfüllen der
Schmelze mittels Überdruckes in dem Rinnenofen 23 erfolgen kann, während das Schmelzen in dem ersten
Ofen H zumindest bis zu einem bestimmten Grad weitergehen kann. Die Schnau/e 25 oder deren
Anschlußleiiung 25<-( an der Seile des Besehickungskanals
22 ist verschließbar, so daß man durch Variation des Druckes in dem Rinnenofen 23 das Schmebenniveau
verandern oder konstant halten kann und dadurch eine zweckmäßige Badhöhe im Schmelzofen 11 einstellen
kann.
Der Induktor 26 des Rinnenofens 23 — es können
auch mehrere Induktoren vorhanden sein — sowie der Induktor des Ofens 11 können ais Einzel- oder
Mehrrinneninduktor ausgeführt sein, wie bereits oben erwännt
In F i g. 2 wird gezeigt, wie festes Material 27, hier span-, pellet- oder stückförmiges Material, wie Späne
aus Messing oder Aluminium (oder Stahi oder Eisen) in Richtung des Pfeiles B in den Ofen 11 eingeführt wird.
Bei Betrieb des Induktors 21 erhält man an den Rinnenmündungen einen Strömungsverlauf, wie er
durch den Pfeil A angedeutet ist. Es bildet sich ein Meniskus über jeder Rinnenmündung, wobei jedoch der
Meniskus über der am höchsten gelegenen Rinnenmündung am größten ist und am stärksten hervortritt (12 in
Fig. 2). Hierbei wird das Chargenmaterial schnell unter
die im Ofenherd befindliche Schmelze gerührt und das Material im Ofenherd wird schnell homogenisiert
Seitlich wird die Schmelze von einem Schlackenschirm 28 begrenzt, der verhindert, daß die Schlacke in den
Beschickungskanal 22 eindringt Der Rühreffekt der Rinnen des Induktors 21 beeinflußt nicht den Schmelzenfluß
zwischen den Ofen 11 und 23. Dieser Fluß wird vielmehr vom Niveauunterschied und der Druckdifferenz
sowie dem Füllungsgrad bestimmt
Der zweite Ofen 23 wird zur Aufbewahrung der Schmelze sowie zu ihrer Warmhaltung und eventuellen
Überhitzung verwendet. Durch die Einwirkung des Induktors 26 wird die Schmelze im Ofen 23 umgerührt
und hinsichtlich ihrer Temperatur und Zusammensetzung in gewünschtem Grad homogenisiert.
Das Druckmittel wird über den Einlaß 24 in einem solchen Maße zugeführt, daß im Schmelzofen 11 die gewünschte Schmelzenhöhe und das gewünschte Meniskusvolumen aufrechterhalten werden. Die Schnauze 25 kann geschlossen sein. Über eine gewisse Druckhaltung im Ofen kann die Schmelzenhöhe automatisch geregelt werden, und zwar mit Hilfe eines nicht gezeigten Niveaugebers im Ofenherd 16 oder der Ofenwand des Ofens U. Da das System geschlossen arbeitet, werden Ungelegenheiten in der Umgebung vermieden, und durch den Meniskus 12 erhält man ein schnelles Unterrühren der zugeführten Charge im Ofen 11. Man erhält somit eine wirksame Möglichkeit, Rinnenofen auch zur Behandlung von Nichteisen-Chargen einzusetzen, und zwar in einer umweltfreundlichen Weise.
Das Druckmittel wird über den Einlaß 24 in einem solchen Maße zugeführt, daß im Schmelzofen 11 die gewünschte Schmelzenhöhe und das gewünschte Meniskusvolumen aufrechterhalten werden. Die Schnauze 25 kann geschlossen sein. Über eine gewisse Druckhaltung im Ofen kann die Schmelzenhöhe automatisch geregelt werden, und zwar mit Hilfe eines nicht gezeigten Niveaugebers im Ofenherd 16 oder der Ofenwand des Ofens U. Da das System geschlossen arbeitet, werden Ungelegenheiten in der Umgebung vermieden, und durch den Meniskus 12 erhält man ein schnelles Unterrühren der zugeführten Charge im Ofen 11. Man erhält somit eine wirksame Möglichkeit, Rinnenofen auch zur Behandlung von Nichteisen-Chargen einzusetzen, und zwar in einer umweltfreundlichen Weise.
In F i g. 3 wird gezeigt, wie bei einer Anordnung nach der Erfindung abgefüllt wird. Die Gießschnauze 25 wird
geöffnet, die Beschickung bei 27 unterbrochen oder vermindert und der Druck über der Badoberfläche im
Ofen 23 erhöht, wobei die Schmelze abläuft, wie Pfeil C in F i g. 4 zeigt. Mit 31 ist ein Reinigungspfropfen für den
Beschickungskanal 22 bezeichnet, der zum Zwecke der Reinigung herausnehmbar ist. Wird die Gießschnauze
25 verschlossen und der Druck im Ofen 23 erhöht, so kann dadurch die Schlacke 29 auf der Schm;lzenoberfläche
im Ofen 11 bis zur Höhe einer Reinigungsöffnung 30 heraufgepreßt werden und durch diese oder auf
andere bekannte Weise entfernt werden. Die Anlage ist besonders vorteilhaft für die Behandlung von Spänen
oder anderen Chargenformen aus Messing, Aluminium
(15 und deren Legierungen. Magnesium und dessen
Legierungen. Wie erwähnt können auch Gußblöckc oder andere feste Stücke, /. B. abgenutzte Walzen, in
umweltfreundlicher Weise eingeschmolzen v>. orden.
Claims (5)
1. Anordnung zum Schmelzen, Warmhalten und
Abfüllen von Metallen oder Metall-Legierungen, bestehend aus einem ersten Rinnenofen, in dem
geschmolzen und erhitzt wird, und einem zweiten Rinnenofen, der als Druckofen ausgebildet ist und
von dem abgegossen wird, sowie einem geschlossenen Verbindungskanal zwischen beiden Rinnenofen,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rinnenofen (11) auf einem höheren Niveau als der
zweite Rinnenofen (23) liegt, daß der erste Rinnenofen wesentlich kleiner ist als der zweite
Rinnenofen und daß die Druckmittelzufuhr in Abhängigkeit des Schmelzenniveaus im Rinnenofen
(11) steuerbar ist
2. Anordnung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen (11) mit einem Deckel
(17) oder einer Haube mit Beschickungsorganen (20) für festes Material versehen ist
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine druckbetätigbare Gießschnauze (26) an dem Beschickungskanal (22)
zwischen den Rinnenofen (11,23) angeschlossen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießschnauze (2S) oder ihr
Zulaufteil verschließbar ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel oder die Haube (17) abnehmbar und durch eine
Haube (19) ersetzbar ist, die um ein zu schmelzendes Gußstück (18) oder einen anderen zu schmelzenden
Körper aus massivem Material angeordnet ist.
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