DE2408363A1

DE2408363A1 - Verfahren und einrichtung zum einbringen eines zuschlagstoffes in eine fluessige metallschmelze

Info

Publication number: DE2408363A1
Application number: DE19742408363
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Airoldi; Adolf Bolli
Original assignee: Georg Fischer AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1973-04-11
Filing date: 1974-02-21
Publication date: 1974-10-24
Also published as: GB1459879A; IT1007815B; CH584075A5; FR2225531B1; DE7406101U; FR2225531A1; ES425293A1; PL88744B1; JPS49130308A

Description

PATENTANWÄLTE

dk-t.'ICH Lsv/INSKY 2 1. Feb.

H NZ-JOaCHIM HUBER ttf3¥

Rr-INbR PRlETSCH
M ü N C H E N 2 1

GOTTHARDSTR.81 2408363

GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT, 8201 Schaffhausen

Verfahren und Einrichtung zum Einbringen eines Zuschlagstoffes in eine flüssige Metallschmelze

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einbringen fein zerteilter Partikel eines Zuschlagstoffes in eine flüssige Metallschmelze, während diese aus einem. Schraelzebehälter in einen Abgiessbehälter ausfliesst.

Das Einbringen eines Zuschlagstoffes in eine Metallschmelze ■ ist in der Metallurgie als Impfen der Metallschmelze bekannt. Hierbei unterscheidet man allgemein zwei' Impfverfahren, das Impfen in der Pfanne und das Impfen in der Form.

Das Verfahren mit welchem die Erfindung in Zusammenhang gebracht wird, betrifft ein Impfen in der Pfanne. Bei einem bekannten Verfahren mit einer Einrichtung hierzu -DT-OS.1 58j5 962-erfolgt die Einführung fein verteilter Teilchen eines Zuschlagstoffes in schmelzflüssigen, in einem beweglichen Ofen erzeugten Stahl dadurch, dass der Ofen gekippt und damit in wechselnde Stellungen gebracht wird, in welchen der schmelzflüssige Stahl in einem frei fallenden Strom aus dem Ofen aus-

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treten kann und so einer Giesspfanne zuführbar wird und während des AusfHessens der Schmelze, dem Schmelzstrom von einer am Ofen angebrachten Sprühpistole ein Ström von festen Teilchen eines Zuschlagstoffes mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt wird, dass die Teilchen beim Auftreffen auf den Schmelzestrom in diesen eindringen und sich nachfolgend mit der Schmelze vermengen.

Da jedoch ein aus einem kippbaren Gefäss austretender Schmelzestrom eine sich stets verändernde Charakteristik aufweist, ist ein gleichmässiges Einbringen des.Zuschlagstoffes in einen frei fallenden Schmelzestrom nur in geringem Grade einhaltbar und eine homogene Vermischung des Zuschlagstoffes mit der ausfliessenden Schmelze nicht in dem erforderlichen Masse gewährleistet. Ebenso ist das bekannte Verfahren und die Einrichtung dazu, beim Zuführen von flüssiger Schmelze in kleinere Giesspfannen als Abgiessbehälter, mit relativ geringer Füllmenge, die für das Abgiessen von Giessformen verwendet werden, nur beschränkt anwendbar. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Vorrichtung für das Einbringen des Zuschlagstoffes mit dem Ofen als Schmelzebehälter fest verbunden ist, wodurch bei jeder Neuzustellung des Schmelzebehälters die Einführvorrichtung für den Zuschlagstoff ausser Verwendbarkeit gesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einbringen fein zerteilter Partikel eines Zuschlagstoffes als Impfmittel in eine flüssige Metallschmelze zu schaffen, wobei das Einbringen während der Zeit erfolgen soll, innert welcher die Metallschmelze aus einem Schmelzebehälter ausfliessend einem Abgiessbehälter zugeführt wird. Es soll damit ermöglicht werden, auch relativ geringe Mengen einer Metallschmelze mit bestmöglicher Wirkung zu impfen, und die Anordnung von Schmelzebehälter und Abgiessbehälter so zu treffen, damit unmittelbar nach dem Impfvorgang die Metallschmelze

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aus dem Abgiessbehälter in eine Giessform abgegossen werden kann, um eine grösstmögliche Erhöhung der Keimzahl zu erreichen. Im weiteren soll die Möglichkeit geschaffen werden, die Einrichtung zum Einbringen des Impfmittels wahlweise in Kombination mit anderen Schmelzebehältern und Abgiessbehältern einsetzen zu können.

Diese Aufgabe wird nach dem im Patentanspruch angegebenen Verfahren dadurch gelöst, dass vom Beginn eines in dem Abgiessbehälter sich bildenden Schmelzebades bis gegen das Ende des AusfHessens der Schmelze, kontinuierlich ein Partikelstrahl des Zuschlagstoffes mit dosierter Menge, mindestens annähernd auf die Mitte des Bodens des Abgiessbehälters gerichtet wird.

Die Erfindung umfasst auch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche sich von der bekannten Einrichtung dadurch unterscheidet, dass zwischen der Ausflussöffnung des Schmelzebehälters und dem Rand eines mit Abstand unter dem Schmelzebehälter angeordneten Abgiessbehälters ein Mündungsteil mindestens eines zur Förderung des von einer Zuteileinrichtung bemessenen Zuschlagstoffes bestimmten Zuführorganes angebracht ist, wobei die Mündungsachse des Mündungsteiles annähernd zur Mitte des Bodens des Abgiessbehälters gerichtet ist. ' · ■·'·.·

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Einrichtung in schematischer Darstellung Fig. 2 eine Variante von Fig. 1

Fig. 5 eine Variante des Abgiessbehälters von Fig. 1 und Fig. 2.

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Die Fig. 1 zeigt einen Sehraelzebehälter 1 als Stopfenbehälter dargestellt, mit einer im Behälterboden angebrachten Ausflussöffnung 3* welche mittels einer Stopfenstange 2 verschliessbar ist. In einem Abstand 30 von der unteren Bodenfläche 31 des Schmelzebehälters 1 ist ein Abgiessbehälter 5* als Giesspfanne dargestellt, zur Aufnahme einer flüssigen Metallschmelze angeordnet. Me Anordnung des Abgiessbehälters 5 ist derart gewählt, dass der Oeffnungsquerschnitt, dessen Füllraumes 32, zur. Oeffnung 3 des Schmelzebehälters 1 gerichtet ist, und die Achse der Oeffnung 3 sich mit der vertikalen Symmetrieachse des Füllraumes 32 deckt.

Der Abgiessbehälter 5 ist hierbei kippbar vorgesehen, wozu dieser seitlich mit Schwenklagern 6 und einer nicht dargestellten Kipp- und Wägevorrichtung ausgebildet sein kann. Gegebenenfalls kann ein als Durchlauf 37 mit seitlichem Auslauf (Fig. 3) ausgebildeter Abgiessbehälter verwendet werden.

In dem von einem Abstand 30 gebildeten Zwischenraum ist eine Rohrleitung 9 eines Zuführorganes 7 zur Förderung eines Zuschlagstoffes 24 freitragend eingesetzt, die mit dem Mündungsteil 8 zwischen der Ausflussöffnung 3 und dem Rand 12 des Füllraumes 32 endet, wobei der Mündungsteil 8 derart verformt ist, damit dessen MUndungsachse 10 annähernd zur Mitte des Bodens des Füllraumes 32 zeigt. Der Mündungsteil 8 ist hierbei zweckmässig ils Rohrformstück (Fitting) ausgebildet und lösbar mit dem Rohr 9 verbunden.

Der Abstand 30 zwischen der Bodenfläche 31 und dem oberen Rand 12 des Abgiessbehälters 5 ist bestimmt durch die Summe, gebildet vom Durchmesser des Rohres 9* einem Sicherheitsabstand vom Rohr 9 zur Bodenfläche 31 und einem weiteren Sicherheitsabstand vom Rohr 9 zum oberen Rand des Abgiessbehälters 5. Die Rohrleitung 9 ist· vorzugsweise über der Achse der Schwenklager 6 angebracht,

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womit ein minimaler Abstand 30 erreichbar ist. Es ist ohne weiteres möglich, zur Rohrleitung 9 eine zusätzliche Rohrleitung 33 vorzusehen, welche einerseits mit der Rohrleitung 9 verbunden, andererseits als Variante an ein Zuführorgan für andere Zuschlagstoffe angeschlossen sein kann, womit weitere metallurgische Effekte erzeugbar sind.

Der Mündungsteil 8, sowie ein an diesen anschliessender Teil der Rohrleitung 9* ist im Bereich der Wärmestrahlung der ausfliessenden Metallschmelze 4 mit Vorteil in wärmebeständigem Material hergestellt oder mit einer Isolation versehen. Das dem Mündungsteil 8 entgegengesetzte Ende der Rohrleitung 9 ist über ein Rohrverzweigungsstück 34, einesteils mit einer Rohrleitung 19, die mit einem Trichter 20 versehen zu einer Zuteileinrichtung vorzugsweise einem Dosiergerät 16 führt, und anderenteils mit einer Fördermittelleitung 13 verbunden. Das Rohrverzweigungsstück 34, wofür beispielsweise ein genormtes Rohrverbindungsstück (Fitting) verwendet wird, ist dermassen ausgebildet, damit ein strömungsteehnisch günstiger Effekt erzielbar ist. Die Rohrleitung 19 ist mittels eines Halters 21 annähernd vertikal an einem Gestell 22 befestigt. Auf einem Podest 35 des Gestelles 22 ist das Dosiergerät 16 aufgesetzt, das mit einer Zuführrinne 36 versehen ist, welche mit dem einen Ende in die erweiterte Oeffnung des Trichters 20 ragt. Als Dosiergerät 16 ist ein handelsübliches Gerät, beispielsweise ein elektromagnetisches Schwingfördergerät vorgesehen.

Im Bereich des anderen Endes der Zufuhrrinne 36 ist über diesem elm Basiersilo 23, für den Zuschlagstoff 24 angebracht, der Mittels Haltestreben 28 mit dem Gestell 22 verbunden ist. Ueber dem Itosiersilo 23 ist ein Vorratsbehälter 25 montiert, der Eilt seinem unteren verengten rohrförmigen Auslauf mit einem Teil im die erweiterte Oeffnung des Dosiersilos 23 eintaucht.

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Zur Ueberwaehung der Füllmenge im Vorratsbehälter 25 ist dieser mit einem Füllstandsanzeiger 26, beispielsweise einem Schauglas ausgerüstet. Zur Befestigung des Vorratsbehälter« 25 am Gestell 22 sind Träger 27 verwendet.

In die Fördermittelleitung 13 sind Steuerorgane l4, 15 zuur Steuerung des Ausstosses der Partikel des Zuschlagstoffes eingebaut, wobei das Steuerorgan 14 als elektromagnetisches Steuerventil ausgebildet sein kann und als Steuerorgan 15 ein Druekeinstellventil mit einem Manometer 29 vorgesehen ist. Die Fördermittelleitung I3 ist an eine nicht dargestellte Anlage zur Behandlung eines Fördermittels vorzugsweise Druckgas angeschlossen. Als Druckgas kann Industriedruckluft oder ein verdichtetes inertes Gas verwendet werden.

Zur Uebertragung von Steuerimpulsen führt von einer nicht dargestellten zentralen Steueranlage eine Steuerleitung l8 zun Dosiergerät l6 und eine weitere Steuerleitung 17 zum Steuerventil 14. Das Druekeinstellventil 15 ist in der vorliegenden Ausführung als manuell betätigbares Ventil vorgesehen, kann Jedoch mit zusätzlichen Geräten versehen auch fernsteuerfoar ausgebildet sein. Es ist ohne weiteres möglich anstelle der zentralen Steueranlage eine verkettete Handsteuerung einzusetzen.

Fig. 2 zeigt eine Einrichtung als Variante von Fig. 1 mit einem Zuführorgan 38., das als Vibratorrinne ¹K) ausgebildet ist, welche mittels eines pneumatisch oder elektrisch funktionierenden Vibrators Kl zum Zwecke der Förderung des Zuschlagstoffes 2.h in Schwingungen gebracht werden kann. Der Vibrator 4l ist hierbei über eine Steuerleitüng 42 mit der nicht dargestelltem zentralen Steueranlage verbunden. Der MünduRgsteil 39 der Vibratorrinne ^O ist derart verformt, damit dessen Müridungsachse ^5 annähernd zur Mitte des Bodens 11 des ^ en-behältern 5 gerichtet ist. Im Bereich des zum Mündungstei -^ ^9 entcegen-

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gesetzten Endes der Vibratorrinne 40 ist eine Zuführeinrichtung für den Zuschlagstoff 24 montiert. Die Zuführeinrichtung weist einen Zuteilsilo 44 auf, dessen unteres Ende in eine rohrförraige Zuteilleitung 43 übergeht, welche um ein bestimmtes Mass in den Hohlraum der Vibratorrinne 40 eintaucht, wodurch stets eine bestimmte Menge des Zuschlagstoffes 24 in die VibratorCinne auslaufen kann. Zwecks Vermeidung von eventuellen Brückenbildungen durch den Zuschlagstoff in der Zuteilleitung 43 werden vorteilhaft Vibratoren an der Zuteilleitung 43 befestigt. Analog zu Fig. 1 kann gegebenenfalls ein als Durchlauf 37 mit seitlichem Auslauf (Fig. 3) ausgebildeter Abgiessbehälter verwendet werden, mittels welchem die im Abgiessbehälter in Reaktion mit dem Zuschlagstoff gebrachte Schmelze unmittelbar einer Giessform zugeführt wird.

Selbstverständlich beschränken sich die möglichen Ausbildungen des Zuführorganes nicht nur auf die vorbeschriebenen Ausführungen.

Die Wirkungsweise vorliegender Erfindung besteht im besonderen darin, dass fein zerteilte. Partikel eines Zuschlagstoffes, beispielsweise Ferrosilizium oder Legierungszuschläge, bis zur minimalen FUllstandshöhe in den Vorratsbehälter der Zuteileinrichtung gegeben werden. Von dem Vorratsbehälter fliesst in einem Fallstrom eine bestimmte Menge des Zuschlägstoffes weiter in das Zuführorgan.

Erfolgt nun von der zentralen Steueranlage ein Steuerimpuls zu einer nicht dargestellten Betätigungseinrichtung für die Stopfenstange des Schmelzebehälters, so wird die Stopfenstange gehoben und es fliesst durch die Ausflussöffnung in einem gerichteten Strahl eine bestimmte Menge der flüssigen Metallschmelze in den Abgiessbehälter aus. Sobald sich über

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dem Boden des Abgiessbehälters von der ausfliessenden Metallschmelze ein Schmelzebad zu bilden beginnt, erfolgt von der zentralen Steueranlage über die Steuerleitung ein Steuerimpuls auf das Steuerelement des Zuführorganes, womit dem Zuschlagstoff eine Bewegung erteilt wird, der dadurch aus dem Mündungsteil des Zuführorganes als Strahl mit definierter Richtung ausströmt und annähernd in der Mitte des Bodens des Abgiessbehälters auf die Schmelze auftreffend, der flüssigen Metallschmelze zugeführt wird. Durch den bei Beginn des Schmelzebades durch die Strömungsenergie des Sehmelzestrahles sich bildenden Rückstau erfährt die Schmelze eine Turbulenz, wodurch sofort eine innige Vermischung von Schmelze und Zuschlagstoff eintritt. Unmittelbar vor Beendigung des ausfHessens der Schmelze, erfolgt von der zentralen Steueranlage auf das Steuerelement des Zuführorganes ein Steuerimpuls, wodurch die Zufuhr des Zuschlagstoffes unterbrochen wird und kurze Zeit danach ein Steuerimpuls auf die Betätigungseinrichtung der Stopfenstange, wodurch die Ausflussöffnung des Schmelzebehälters verschlossen und dadurch der Ausfluss unterbrochen wird.

Mittels des erfindungsgemässen Verfahrens und der Einrichtung ist es möglich eine einwandfreie homogene Vermischung des Zuschlagstoffes mit der Schmelze herbeizuführen und eine wesentliche Erhöhung der Keimzahl mit zufriedenstellender Wirkung zu erzielen.

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zum Einbringen fein zerteilter Partikel eines Zuschlagstoffes in eine flüssige Metallschmelze, während diese aus einem Schmelzebehälter in einen Abgiessbehälter ausflieset, dadurch gekennzeichnet, dass vom, Beginn eines in dem Abgiessbehälter sich bildenden Schmelzebades bis gegen das Ende des Ausf Hessens der Schmelze kontinuierlich ein Partikelstrahl des Zuschlagstoffes mit dosierter Menge mindestens annähernd auf die Mitte des Bodens des Abgiessbehälters gerichtet wird.

ä. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von FerroSilizium als Zuschlagstoff·

Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ausflussöffnung (3) des Schmelzebehälters (1) und dem Rand (12) einem mit Abstand (30) unter dem Schmelzebehälter (1) angeordneten Abgiessbehälter (5) ein Mündungsteil (8, 39) mindestens eines zur Förderung des von einer Zuteileinrichtung bemessenen Zuschlagstoffes (24) bestimmten Zuführorganes (7, 38) angebracht ist, wobei die Mündungsachse (10) des Mündungsteiles (8, 39) annähernd zur Mitte des Bodens (11) des Abgiessbehälters (5) gerichtet ist.

Einrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführorgan (7) aus einer Kombination von mit einem Rohrverbindungsstück (34) miteinander verbundenen Rohrleitungen (9, 13, 19) gebildet ist, wobei eine erste Rohrleitung (13) zur Förderung eines Fördermittels mit Steuerelementen (14, 15) ausgestattet und eine zweite Rohrleitung (19) mit einem Dosiergerät (16) und eine dritte Rohrleitung (9) mit dem Mündungsteil (8) verbunden ist.

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5. Einrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausstoss eines Strahles und zum Transport von Partikeln eines Zuschlagstoffes (24) das gleiche Zuführbrgan (7) oder (38) vorgesehen ist. .

6. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Fördermittel des Zuführorganes (7) ein Druckgas, beispielsweise Industriedruckluft oder verdichtetes inertes Gas, vorgesehen ist.

7· Einrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass ein pneumatisch oder elektrisch betriebenes Zuführorgan (38), beispielsweise eine Vibratorrinne (40), verwendet ist, wobei über der Vibratorrinne (40) eine Zuteileinrichtung für einen Zuschlagstoff (24) angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet, dass das Mündungsteil (8, 39) des Zuführorganes (7, 38) freitragend angeordnet ist«

9· Einrichtung nach Anspruch 3 »dadurch gekennzeichnet, dass das Mündungsteil (8, 39) mit dem Zuführorgan (7* 38) lösbar verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass das Mtindungsteil (8, 39) und das Zuführorgan (7, 38) aus" unterschiedlichem Material hergestellt sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungen (9, 13» 19) lösbare Verbindungsstellen aufweisen.

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12. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mündungsteil (8, 59) und ein anschliessender Teil·des Zuführorganes (7, 58) wärmebeständig ausgeführt sind.

15. Einrichtung nach Anspruch 5 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrverzweigungsstück (3²O ein genormtes Rohrverbindungsstück (Fitting) ist.

GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT

11.Febr.

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