DE2344005B2

DE2344005B2 - Verfahren zum Schmelzen von magnetisch anziehbaren kleinen Metallteilchen

Info

Publication number: DE2344005B2
Application number: DE2344005A
Authority: DE
Inventors: Henry L. Emporia Kan. Eickelberg (V.St.A.)
Original assignee: Modern Equipment Co
Current assignee: Modern Equipment Co
Priority date: 1972-09-01
Filing date: 1973-08-31
Publication date: 1975-04-10
Also published as: FR2329754B1; JPS5230123B2; JPS49123905A; DE2344005A1; GB1424906A; AU471827B2; CH586753A5; CA981913A; AU5990473A; DE2344005C3; SE383164B; IT990467B; FR2329754A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren /um Schmelzen von magnetisch anziehbaren kleinen Me lallteilchen. insbesondere von Mctallspancn. durch fm tauchen der Tei'chen in eine in einem Behälter an geordnete Menge flüssigen Metalls.

Zum Schmelzen insbesondere von Metallspancn. die als Drehspäne od dgl. bei der spanenden Bearbeitung von Werkstucken als Abfall abfallen, empfiehlt es sich, die Teilchen in eine Menge bereits schmclzflussigen Metalls einzubringen und dort z.u schmelzen. Die Teil chen schwimmen jedoch auf der Oberfläche des Metall bades und erschweren so den Wärmeübergang /wi <a sehen der Schmelze und dem Tcilchcnmaicrial. Fine Beschleunigung des Schmclzvorgangs ist durch Rcini- - mg der Teilchen, Einpressen in einen entsprechenden und anschließendes Einsthmci/cn dieses Ballens

irr UUiIi Dcnancr. eier dctcjia eine ivicngc flüssigen ivrc-IaIIs enthält, unter Wärmezufuhr /um Behälter möglich Die Kompression der Teilchen zu einem Ballen ist je doch teuer.

Die Erfindung befaßt sich daher mit der Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum Schmelzen von kleinen. magnetisch an/iehbaren Teilchen zu schaffen, das es auf einfache Art und Weise ermöglicht, die kleinen Teilchen in dem Behälter unter Vermeidung der Korn pression zu einem Bündel oder Ballen bei optimaler Wärmeübertragung auf die Teilchen und oplimnler Schnelligkeit des Schmelzvorgangs in dem Behälter zu schmelzen.

Diese Aufgabe wird der vorliegenden Erfindung cm sprechend bei Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art gelöst, indem die im Kennzeichen des anliegenden Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte durchgeführt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung weist dabei insbesondere den Vorzug auf, daß die Teilchen, die normalerweise bei reiaiiv geringem Gewicht eine große Oberfläche aufweisen, entgegen der Oberflächenspannung des im Behälter befindlichen schmelzflüssigen Metalls schnell unter die Oberfläche dieses Metalls gezogen und damit in innigen Wärmekont?kt mit der Schmelze gebracht werden. Es wird dadurch eine übermäßige Oxydation der Teilchen im schwimmenden Zustand auf der Schmelze vermieden. Die Wärmeübertragungsraten zwischen der Schmelze und den zu schmelzenden Teilchen sind entsprechend groß, so daß die Schmelzgeschwindigkeit in dem gewünschten Bereich liegt.

Diese Wirkung wird im wesentlichen durch ein Magnetfeld in der Menge geschmolzenen Metalls, das die Teilchen anzieht und unter der freien Oberfläche der Schmelze hält, erreicht. Wird das Material der Teilchen in der Schmelze bis zur Curie-Temperatur erwärmt, wird es durch das Magnetfeld in der Schmelze nicht mehr beeinflußt und mit dem schmelzflüssigen Metall frei beweglich.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Anordnung derart zu treffen, daß die Teilchen unter der Wirkung des Magnetfeldes im Strom des einem beheizten Behälter entnommenen, einen Durchflußkanal durchströmenden flüssigen Metalls festgehalten und geschmolzen werden.

Die Anordnung ist dabei mit Vorteilen derart getroffen, daß der Durchflußkanal als Zirkulationsrinne ausgebildet ist. die in den Behälter zurückgeführt wird.

Zur Erzeugung des Magnetfeldes sind Permanentmagnete. Elektromagnete oder Induktoren geeignet, die mehrphasige Induktionsfelder in Form von Wanderfeldern erzeugen, die gleichzeitig zum Transport des schmelzflüssigen Metalls nach ,,n bekannter Induktionsrinnen oder pumpen dienen können.

Die Zeichnungen erläutern die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele.

F 1 g 1 zeigt einen Seitenaufriß im Querschnitt durch eine erste Vorrichtung, welche zur Durchführung des crfindungsgcmäßen Verfahrens verwendbar ist;

F1 g 2 zeigt als Ausfuhrungsbeispiel eine andere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung;

F1 g I zeigt den Seitenaufriß eines Querschnitts durch eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung;

f 1 g 4 zeigt in Schniudarstcllung als Ausführungsbcispifl cmc vierte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens njcn der Erfindung:

I 1 g 5 zeigt in entsprechender Darstellung ein fünftes Ausluhmngsbeispiel in Orm einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

F 1 g I zeigt eine Vorrichtung A zum Schmelzen von Eisenmetall. Die Vorrichtung weist einen Behälter B auf. der erhitzbar isl und schmelzflüssiges Metall C'dar in durch Induktion. Verbrennen von Brennstoff oder Verwendung von Elektrizität zu schmelzen imstande ist Der Behälter B weist eine Rinne D auf. welche aus diesem nach oben verliiufi.

Unter der Rinne D ist eine dreiphasipe Induktionsspule f angeordnet, die im wesentlichen über die ge samte Lange der Rjme verlauft. Durch Erregung der

- induktionsspule £ wird das 5chms!ziSüisige Metall Γ in Her R'nne £>nach oben gepumpt und in eine Form oder einen anderen geeigneten Behälter überführt. Vorrich- ; _u" _en dieser allgemeinen Art sind z. B. aus der USA.-tchrift 35 34 886 bekannt Die Erregung der In ten Gefäße /und K schmelzflüssiges Metall C, das z. B. vom Gefäß / zuik Gefäß K durch Schwerkraft nach unten fließt. Eine unter dem Boden der Rippe L welche die Gefäße / und K miteinander verbindet, angeorrlne-

Patentschrift 35 34 886 bekannt. Die Erregung der In- 5 te Mehrphasen-Induktionsspule Eerzeugt ein Magnetduktionsspuie £ erzeugt ein magnetisches Wanderfeld. ^r~^IJ " ^Λ~~ ^J—~^u ^j:~ ^d:— ' n·»"»"^" Mpi»U. In die das rinnenaufwärts in Richtung des Pfeils Fverläuft. In
dem sehmeizflüssigen Metall C wird durch das elektromagnetische Wanderfeld eine elektromotorische Kraft lll^UCHUCil iVIClülia 1~ UUlUi uuo .~.. -w. ----,

"nduziert, die aus der Ebene der Darstellung, wie durch 10 Eerzeugte Magnetfeld gehalten. Die Induktionsspule E d'e Kreise 12 angedeutet, herausgerichtet ist. ·--"" -■' °^;" »'-»!"•■«•"-.«x,,,»»«^*«·«: Wanderfeld m RiHi

Die induzierte elektromotorische Kraft erzeugt ferner ein durch dte Pfeile 14 angedeutetes Wanderfeld. durch welches das Metall C in der Rinne D aufwärts gepumpt wird.

Lagert man auf der freien Oberfl sehe ^:?> des Metalls
C eine Masse G kleiner Metaliteiichen . ο würden
die geringe Masse der Teilchen uti<^{ die oberflächenspannung des flüssigen Metal!=·-Γ'nun erweise bewir- ^,.,_Uu, w=.*.. ..^~.~ _ö- .- ~„ , _fc.

ten daß die Teilchen mit dem «·- Iimeizflüssigen Metall io nung ist unter der Bodenwand der die GeIaUe / und κ Ipiterbeiö-dert werden, be „r sie vollständig ge- verbindenden Rinne L cine Menrzahl von Dauermag-Sm* l/en sind, neten 30 angeordnet. Die Magnete 30 sind so magneti-

Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Magnetfeld Fdie siert, daß sie einen Magnetpol auf einer der Kinne^ ι. Teilchen G magnetisiert, so daß sie unter die freie gegenüberliegenden Oberfläch 32 und einen gegen-

_:, oberfläche 16 gezogen und gegen die Bo'enwand 18 as überliegenden Magnetpol auf der von der Kmne L

" der Rinne gedrückt werden. Es hat sich gezeigt, dall die feld ii. dem durch die Rinne L fließenden Metall. In die Rinne L eingebrachte Teilchen G werden angezogen und unter der freien Oberfläche des durch die Rinne L fließenden Metalls Cdurch das von der Induktionsspule Eerzeugte Magnetfeld gehalten. Die Induktionsspule E kann auf ein elektromagnetisches Wanderfeld in RiHi tung entweder vom Gefäß / zum Gefäß K oder vom Gefäß K zum Gefäß /erzeugen.

Abweichend kann die Induktionsspule E auch dazu verwendet werden, um Metall von einem Gefäß zum anderen nach oben zu pumpen, wobei gleichzeitig kleine Metallteilchen unter der freien Oberfläche des fließenden Metalls angezogen werden.

Gemäß einer weiteren, in F i g. 4 gezeigten Anord-

UCl 1\«*··"^" ο

Anziehung zwischen den Teilchen G und dem Feld F stark genug ist, um die Teilchen an der Bodenwand 18 gegen die Kraft des in der Rinne G aufwärts fließenden Metalls C festzuhalten. Die Teilchen G werden an der Bodenwand 18 gehalten und sind vollständig im flieeenden Metall versenkt, bis sie sich ihrer Curieschen Temperatur nähern. Die Curiesche Temperatur is' bekanntlich abhängig vom Legierungsgehalt der Teilchen G. Oberhalb des Curie-Punkts geht der Ferromagnetismus der Eisenmetallte-Ichen in den Paramagnetismus über, so daß sich die Teilchen dann frei mit dem in der Rinne D aufwärts gepumpten flüssigen Metall C bewegen können.

weggedrehten Oberfläche 34 aufweisen Die Magnete sind längs der Rinne L durch Material 36 geringerer magnetischer Durchlässigkeit getrennt. Andce Magnete 30 sind umgekehrt angeordnet, so daß abwechsi'-ide Magnetpole entgegengesetzter Polarität längs der Rinne /. in Abstand angeordnet sind. Dadurch werden in der Rinne L wirkende Magnetfelder 38 erzeugt, welche kleine Teilchen magnetisch wirkenden Materials an die Bodenwand der Rinne L anziehen und diese leuchen gegen die Bewegung mit dem durch die Rinne /. vom Gefäß / /um Gefäß K fließenden sehmeizflüssigen Metall (" halten. Wenn diese Teilchen einmal ihre Curiesche Temperatur erreicht haben, ist das Magnetfeld nicht mehr stark genug um sie zu halten, und sie kön-

hat sich gezeigt, daß die zu schmelzenden Teil- 40 nen mit dem Metall fließen.

chen, soiern sie einmal in die Schmelze eingebracht worden sind, in der Schmelze schnell schmelzen und somit der weiteren Verwertung zugänglich gemacht Gemäß einer weiteren, in F i g. 5 geze.gten Anordnung wird ein längliches, flaches Gefäß M auf geeignete Weise zum Schmelzen von schmcl/flüssigem Metall C beheizt. Ein unmittelbar unter dem Gefäß M an-

_o _w N weist in einer

Vertiefung 40 eine elektrische Spule 38 auf. Bei Erregung erzeugt die Fpule 38 einen Nordpol in einem Mittelbereich 44 und einen Südpol in einem äußeren Bereich 46. Das Magnetfeld 50 wandert durch das sehmel/flüssige Metall Cim Gefäß Mund zieht auf der freien Oberfläche 52 des Metalls C abgelagerte kleine Teilchen G /rr Bodenwand 54 des Gefäßes M. Diese Teilchen werden vollständig im schmelzflüssigen Metall

Wenn das schmelzflüssig Metall C durch die Kinne / C versenkt gehalten, so daß das schmelzflüssige Metall fließt, lagern sich kleine Metallteilchen G auf der freien 55 den großen Oberflächenbereich jedes Teilchens beruh-Oberfläche des Metaiis ab. die durch üas cickiicniu^üc- — ''"— tische Wanderfeld der Induktionsspule E magnetisiert
werden. Sie werden demzufolge unter die freie Oberfläche des durch die Rinne / fließenden Metalls gezogen, worauf sie wieder an der Bodenwand der Rinne 60
festgehalten werden, solange sich die Materialtemperalur 'interhalb des Curie Punktes befindet. Danach sind
die Teilchen wieder frei im sehmeizflüssigen Metall be-

.... '"ig. 2 bezeichnen H eine Gießpfanne und C einen 45 geordneter, großer Elektromagnet Vorrat schmelzflüssigen Metalls. Line gebogene und
nach oben geneigte Rinne / steh· mit dem Behälter //
über eine untere Auslaßöffnung 22 und eine obere Hinlaßöffnung 24 in Verbindung.

Mit E ist eine Dreiphasen-Induktionsspule bezeichnet, die unter der Rim.·? /angeordnet ist und Metal! aus denVBehälter H über die Rinne / zur Einlaßöffnung 24

pumpt.
Wenn das schmelzflüssig Metall Cdurch die Rinne /

weglich.
Der Behälter // kann durch Kippen od. dgl. entleert

werden.

Gemäß einer andeen Anordnung in I i g. i enthalten die voneinander im Abstand angeordneten beliei/·

Es können verschiedene Anordr.jngen verwendet werden, um die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung ajszuführen. Bei dem herkömmlichen Induktionsförderer kann das l.nde seiner Ablaufrinne blokkiert sein, so daß das die Rinne aufwärts sehmel/flüssige Metall in einer oberen Schiciv ι Schwcrkri'.fteinfluß nach unten /'TÜckstromt. \*>n ergibt sich eine ständige Zirkulation und Wieiii h /un^ des heißen Metalls, während die kleinen ·■ Metallischen bis /um Schmelzen in der Riniu- >.■ ten vv erden.

Die Hlcktrniüiignete oder Dauermagnete ki>'-

I ι Il

lcr einem Kanal oder einer Mctallcitung angeordnet sein, weiche einen Schmclzxchachl mit einem Haltcgcfäß verbindet. Die Grundgedanken der Erfindung können auch bei einer intermittierenden oder ständigen Übertragung von schmelzflüssigcm Eisen von üchtbogen-Schmclzöfcn auf Schmclzgefäßc angewandt werden. Die Erfindung kann fcrttcr angewandt werden bei Schwerkraft-Übcriragungsbetrieb von schmclzfltissigerti Eisen aus einem Haltcofen oder Gefäß auf ein Gieß- oder Übertragungsgefäß.

Die Erfindung isl nicht auf die beschriebenen Aus· führungsbcispiclc beschränkt. Es ist vielmehr auch möglich, an Stelle des auf die zu schmelzenden Teile einwirkenden elektromagnetischen Wanderfeldes Magnetfelder zu benutzen, die durch Permanent-Magnete S oder Elcktro-Magnete. die mit Gleichstrom gespeist werden» zu ersetzen.

Entsprechende Vorrichtungen, die ein Magnetfeld erzeugen und in der Schmelzflüssigkeit angeordnet werden, sind jeweils mit einem feuerfesten Überzug zu versehen und in oder an der Schmelze anzuordnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schmelzen von magnetisch anziehbaren kleinen Metailteilchen. insbesondere von Metallspänen, durch Eintauchen der Teilchen in eine in einem Behälter befindliche Menge schmelzflüssigen Metalb, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen unter dem Einfluß eines magnetischen Feldes in die Schmelze eingebracht und unterhalb des Schmelzenspiegels an dort gelegenen festen Wänden unter der Wirkung des Magnetfeldes bis zum Erreichen der Curie-Temperatur ihres Materials festgehalten und geschmolzen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen unter der Wirkung des Magnetfeldes im Strom des einem beheizten Behälter entnommenen, einen Durchflußkanal durchströmenden flüssigen Metalls festgehalten und geschmolzen werden. ao

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daf» der Durchflußkanal als Zirkulationsrinne ausgebildet ist. die in den beheizten Behälter zurückgeführt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen auf die Oberfläche des den Durchflußkanal durchströmenden flüssigen Metalls aufgebracht und im Du.chflußkanai magnetisch festgehalten werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetfeld ein gleichzeitig dem Transport des flüssigen Metalls dienendes elektromagnetisches Wanderfeld verwendet wird.

35