DE2501603C3

DE2501603C3 -

Info

Publication number: DE2501603C3
Application number: DE19752501603
Authority: DE
Inventors: Viktor K. Pogorskij; Vitalij P. Polischuk; Leonid P. Puschailo
Original assignee: INSTITUT PROBLEM LITJA AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW (SOWJETUNION)
Current assignee: INSTITUT PROBLEM LITJA AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW (SOWJETUNION)
Priority date: 1975-01-16
Filing date: 1975-01-16
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE2501603A1; DE2501603B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vakuumbehandlung flüssiger Metalle, enthaltend eine Vakuumkammer mit einer unter ihr angeordneten elektromagnetischen Pumpe sowie eine Zufuhr- und eine Abflußleitung für das flüssige Metall.

Bekannt ist eine Einrichtung zur Vakuumbehandlung flüssiger Metalle, in der für die Metallzufuhr aus einem Behälter in die Vakuumkammer eine elektromagnetische Pumpe verwendet wird, die in der Metallzufuhrleitung angeordnet ist.

Beim Betrieb diesjr Einrichtung treten Wärrneverluste im flüssigen Metill auf, da die elektromagnetischen Linearpumpen den Ausgleich der Wärmeverluste nicht ermöglichen, so d<U eine bedeutende zusätzliche Erwärmung des Metals vor der Vakuumbehandlung erforderlich ist.

Aus der DE-AS 12 68 790 ist ein Verfahren zum fortlaufenden Entgas :n von Metallschmelzen, wobei die Schmelze während der nach dem Siphonprinzip erfolgten Überführung aus einem Flüssigkeitsmetallbehälter in ein Metallbad einem Vakuum ausgesetzt wird, bekannt, bei dem zur Steuerung der Gießgeschwindig-

S keit während des unmittelbaren Abgießens der entgasten Schmelze in eine Stranggießkokille der Pincheffekt einer elektrischen Beheizung der Schmelze während der Entgasung herangezogen wird. Beim Entgasen von Metallen mit niedriger Wichte

■ο nach den bekannten Verfahren stellt die Höhe der metallstatischen Drucksäule, welche die Differenz zwischen dem Preßdruck in der Vakuumkammer und dem atmosphärischem Druck über der Metalloberfläche im Behälter ausgleicht, eine bedeutende Größe dar, sie

■ S beträgt z.B. für Aluminium 4,3 m, weshalb großdimensionierte Einrichtungen konstruiert werden müssen, deren hermetische Abdichtung und Erwärmung zusätzliche erhebliche Schwierigkeiten bereiten. Ferner wird das entgaste Metall bei Luftanwesenheit vergossen, was

jo wiederum zur Gassättigung führt und eine Qualitätssenkung der gegossenen Blöcke verursacht

Bekannt ist ferner eine Einrichtung zur Vakuumbehandlung flüssiger Metalle, die zwei elektromagnetische Pumpen enthält, von denen eine in der Zufuhrleitung und die andere in der Abflußleitung für das Metall angeordnet ist Solche Pumpen gewählleisten den Umlauf des Metalls durch die Vakuumkammer und eine Kompensation der metallstatischen Drucksäule, welche die Differenz zwischen dem atmosphärischen Druck über der Metalloberfläche im Behälter und dem Restdruck in der Vakuumkammer ausgleicht. Diese Pumpen bieten auch die Möglichkeit, die Ausmaße der Einrichtung zur Vakuumbehandlung flüssiger Metalle zu verkleinern.

Die Verwendung von zwei elektromagnetischen Pumpen kompliziert jedoch die Konstruktion der Einrichtung zur Vakuumbehandlung flüssiger Metalle und setzt ihre Zuverlässigkeit im "ietrieb herab. In diesem Falle ist auch eine Kompensation der Wärme- Verluste des Metalls beim Entgasen unmöglich, da die Wärmeleistung elektromagnetischer Linearpumpen gering ist, so daß auch hier eine zusätzliche Heizvorrichtung notwendig wäre. Im Zusammenhang mit der immer ansteigenden benötigten Menge von erschmolzenem Metall und der an die Qualität gestellten hohen Anforderungen entstand die Notwendigkeit, eine Einrichtung zu schaffen, die über eine hohe Leistungsfähigkeit verfügt und einen hohen Grad der Metallentgasung gewährlei stet.

Einrichtungen, die allen genannten Anforderungen gleichzeitig genügen, sind jedoch nicht bekannt. Die steigende Tendenz der Entwicklung von technologischen Prozessen zur kontinuierlichen Herstellung von Gußblöcken und Gußstücken verlangt jedoch die Anwendung von Einrichtungen, welche eine komplexe Bearbeitung von Metall ermöglichen, z.B. das Vakuumbehandeln von Metall bei gleichzeitigem Vergießen des flüssigen Metalls in Gießformen ohne Kontakt des entgasten Metalls mit der AuQenlufi.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Vakuumbehandlung flüssiger Metalle anzugeben, die die dargestellten Schwierigkeiten vermeiden hilft und die es gestattet, mit geringen Wärmeverlusten zu arbeiten und eine hohe Qualität des behandelten Metalls zu erzielen ermöglicht

Diese Aufgabe wurde durch eine Einrichtung zur Vakuumbehandlung flüssiger Metalle, enthaltend eine

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Vakuumkammer mit einer unter ihr angeordneten elektromagnetischen Pumpe sowie einer Zufuhr- und einer Abflußleitung für das flüssige Metall, dadurch erreicht, daß die Pumpe als eine Doppelkreislaufpumpe mit einem zentralen Abfluß ausgebildet ist, an den eine AbfluBleitung angeschlossen ist

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Vakuumbehandlung flüssiger Metalle, ausgerüstet mit einer als Doppelkreislaufpumpe ausgebildeten elektromagnetischen Pumpe, gewährleistet einen höheren Grad der Metallentgasung. Die Intensivierung des Entgasungsprozesses des Metallflusses erfolgt durch die intensivere Durchwirbelung in der Vakuumkammer und durch die Einwirkung elektromagnetischer Kräfte auf das Metall, welchr in ihm Vibrationsschwingungen erzeugen, die das Metall während seiner Behandlung erwärmen.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die Zufuhrleitung an einen Seitenabschnitt der Doppelkreislaufpumpe angeschlossen ist.

Dadurch entsteht die Möglichkeit, unter Verwendung einer elektromagnetischen Pumpe die flüssige Metallsäule auszugleichen, welche die Differenz zwischen dem Restdruck in der Vakuumkammer und dem atmosphärischen Druck über dem Metall im Behälter ausgleicht. Außerdem wird die Konstruktion der Einrichtung vereinfacht, ihre Betriebssicherheit erhöht bei entsprechender Senkung des Energieaufwandes für den Vakuumbehandlungsprozeß. Eine andere vorzugsweise Ausführung der Erfindung besteht darin, daß in die Zufuhrleitung eine Büchse mit einer kalibrierten Öffnung eingebaut ist.

Das ermöglicht, eine vorgegebene Menge des flüssigen Metalls der Vakuumkammer zuzuführen.

Es ist vorteilhaft, die Zufuhrleitung koaxial im zentralen Bereich der Doppelkreislaufpumpe und der Abflußleitung anzuordnen und an ihrem oberen Ende Austrittsöffnungen vorzusehen und sie über Befestigungsmittel zentral in der Vakuumkammer zu befestigen.

Durch diese Maßnahmen können die Wärmeverluste des Metalls bei seinem Durchgang durch die Zufuhrleitung reduziert und die gesamte Einrichtung kompakter ausgeführt werden.

Eine weitere vorzugsweise Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die Metallzufuhrlei ung über einen an den Befestigungsmitteln angreifenden Antrieb höhenverstellbar ist. Dies ermöglicht eine Regulierung der der Vakuumkammer zugeführten Metallmenge, der Intensität der Entgasung und der Zufuhr in die Gießformen, je nach der Stellung der öffnung der Metallzufuhrleitung im Behalte·-, so daß ausschließlich Metall aus dem Behälter in die Vakuumkammer gelangen kann oder in der Abflußleitung, so daß eine Mischung von Metall aus dem Behälter und von schon entgastem in der Abflußleitung sich befindendem Metall in die Zufuhrleitung gelangen kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß die Abflußleitung über eine Leitung an den Einguß einer Gießform angeschlossen ist.

Dadurch wird das in die Gießformen zugefuhrte entgaste Metall nicht der Gefahr einer erneuten Gassättigung ausgesetzt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß über einen Antrieb zwischen dem Eingang der Leitung und der Abflußleitung ein regelbarer Spalt vorgesehen ist, aus dem gegebenenfalls Teilmengen des entgasten Metalls austreten können, so daß die in die Gießform zugefuhrte Metallmenge regulierbar ist

Weiterhin ist es vorteilhaft, in der Eingengsoffnung der Zufuhrleitung einen Filter vorzusehen.

Dieser Filter dient dazu, daß keine größeren Gußhäute und feste nichtmetallische Beimengungen in die Vakuumkammer gelangen können.

Auch ist es vorteilhaft, die Abflußleitung durch den Behälter zu führen, wodurch eine zusätzliche Erwärmung des ausfließenden Metalls durch das Schmelzbad ίο erzielt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung, bei der die Zufuhrleitung für das Metall an einen Seitenabschnitt der Doppelkreislaufpumpe angeschlossen ist, im Schnitt entlang der Längsachse,

F i g. 2 einen Schnitt nach H-II der Fig. I,

Fig.3 eine weitere erfindungsge'-'.äße Einrichtung, bei der die Zufuhrleitung für da^c Metall in der Abflußleitung angeordnet ist und an ihrem oberen Ende gehalten wird, im Schnitt entlang der Längsachse,

F i g. 4 einen Schnitt nach IV-IV der F i g. 3,

Fig.5 ein Schema der Erzeugung eiektromagnetischer Kräfte im flüssigen Metall, wobei

/ den elektrischen Strom,

B das Magnetfeld und

F die elektromagnetischen Kräfte

bezeichnen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird anhand von zwei Bauarten beschrieben, wobei die eine Bauart in F i g. 1 und 2 die zweite in F i g. 3 und 4 dargestellt ist.
Die erste Einrichtung weist eine Vakuumkammer 1 (Fig. 1, 2, 3, 4 und 5) auf, verbunden mit einer elektromagnetischen Doppelkreislaufpumpe 2, (Fig. 1 und 2), welche zwei Induktoren 3 und 4 (Fi g. 1) enthält, mit geschlossenen Magnetleitern 3' und 4' und zwei Spulen 5 und 6 einer elektrischen Speisequelle, welche zurr Erzeugen des elektrischen Stroms /(Fig. 5) im Metall zum Entgasen dienen, sowie einen Induktor 7 (F i g. 2) mit geöffnetem Magnetleiter T und Spulen 8 der elektrischen Speisequelle, bestimmt zum Erzeugen eines Magnetfeldes B(Fig.5) in den aktiven Zonen 9 und 10 (Fig. 1 und 2) der elektromagnetischen Doppelkreislaufpumpe 2. Die Vakuumkammer 1 ist mit einer Vakuumpumpe (in der Zeichnung nicht dargestellt) durch einen Rohrstutzen 11 (Fig. I) verbunden. Die Zufuhrleitung 12 für das Metall ist an einen Seitenabschnitt der Doppelkreislaufpumpe 2 angeschlossen und dient zum Zuführen des flüssigen Metalls 13 aus einem Behälter 14 in die Doppelkreislaufpumpe 2.

Die Metallabflußleitung 15 ist mit dem Zentraiabschnitt der Doppelkreislautpumpe 2 verbunden und dient zur Zufuhr des vakuumbehandelten Metalls zurück in den Behälter 14 bzw. zum Metalltransport in die Gießform 17 wenn die Leitung 15 mit der Metallgießleitung 16 durch eine Stoßverbindung geschlossen ist. Die Zufuhrleitung 12 ist mit einer Büchse 18 mit kalibrierter öffnung 19 versehen Die Metallgießleitung 16 ist mit einem Antrieb 20 ausgerüstet, welcher für eine zügige Stoßverbindung der Metallgießleitung 16 mit der Metallabflußleitung 15 bestimmt ist.

6^ Zur Durchführung der Vakuumbehandlung des flüssigen Metalls wird die erfindungsgemäße Einrichtung auf dem Behälter 14 derart angeordnet, daß die MetallzufulHeitune 12 und die MetallahfliiBlpitnno ti

im flüssigen Metall eingetaucht bleiben. Die Trennung der Metallabflußleitung 15 von der MetallgieBleitung 16 erfolgt mii Hilfe des Antriebs 20.

Der Unterdruck in der Vakuumkammer 1 wird mit Hilfe einer Vakuumpumpe (in der Zeichnung nicht angegeben) erzeugt, welche durch den Rohrstutzen 11 mit der Vakuumkammer 1 verbunden ist. Unter der Wirkung der Druckdifferenz zwischen dem Restdruck in der Vakuumkammer 1 und dem atmosphärischen Oruck über dem Metall 13 im Behälter 14 gelangt das flüssig«: Metall 13 aus dem Behälter 14 durch die Zufuhrleitung 12 und die Abflußleitung 15 in die Doppelkreislaufpumpe 2 und dann in die Vakuumkammer 1. IJm die Induktoren 3 und 4 mit den geschlossenen Magnetleitern 3' und 4' bildet sich ein Ring aus flüssigem Metall. Nun wird den Spulen 5 und 6 der elektrischen Speisei|uelle Spannung angelegt. Dabei wird im Ring aus dem flüssigen Metall ein elektrischer Strom / (Fig. 5) muuzieri. Darin wird an uie Spulen S (Fig. 2) der elektrischen Speisequelle eine Spannung angelegt. Dabei wird in den Spalten des Induktors 7 mit dem geöffneten Magnetleiter T das Magnetfeld S(F ig. 5) erzeugt. Infolge der Wechselwirkung des elektrischen Strom« / und des Magnetfeldes B werden im flüssigen Metall, welches sich in den aktiven Zonen 9 und 10 (Fig. 1 und 2) befindet, elektromagnetische Kräfte F (Fig. 5) erzeugt, welche das Metall 13 durch die Abflußleitung 15 (Fig. I) in den Behälter 14 verdrängen. Em Teil des flüssigen Metalls 13 gelangt aus der aktiven Zone IO in die Seitenabschnitte der Doppelkreislaufpumpe 2 und wird wieder in die Vakuumkammer 1 zurückgeführt. Dabei gelangt das flüssige Metall 13 aus dem Behälter 14 unter der Wirkung des Vakuums durch die kalibrierte öffnung 19 in der Büchse 18 durch die Metalli'ufuhrleitung 12 und den Seitenabschnitt der Doppelkreislaufpumpe 2 in die Vakuumkammer 1, in der es entgast wird, und unter der Wirkung der elektromagnetischen Kräfte F (F ig. 5), welche in den aktiven Zonen 9 und 10 (F i g. I) erzeugt werden, wird es durch den zentralen Abschnitt der Doppelkreislaufpumpe 2 und die Abflußleitung 15 in den Behälter 14 zugeführt. Auf diese Weise erfolgt der Umlauf des Metalls 13 durch die Vakuumkammer 1. Will man das gesamte Metallvoiumen 13 im Behälter 14 entgasen, so wird es mehrmals durch die Vakuumkammer 1 durchgelassen, bis der erforderliche Reinheitsgrad des Metall!; erreicht ist. Die Menge des in die Vakuumkammer 1 gelangenden Metalls wird durch die kalibrierte Öffnung 19 in der Büchse 18 geregelt, deren Quersdinittsfläche ausgehend von den Bedingungen der verlangten Intensität des Entgasungsprozesses, den Parametern der Induktoren der elektromagnetischen Doppelkreislaufpumpe 2 und deren Abmessungen und dem Abstand des Spiegels des flüssigen Metalls 13 im Behälter 14 vom Spiegel des Metalls in der Vakuumkammer 1 berechnet wird.

Um den Entgasungsprozeß und das Metallvergießen in die Gießform 17 durchzuführen, wird die Gießleitung 16 mit der Abflußleitung 15 mit Hilfe des Antriebs 20 auf Stoß verbunden. Dabei gelangt das flüssige Metall 13 ai:s den Behälter 14 über die kalibrierte öffnung 19, durch die Zuführleitung 12 und den Seitenabschnitt der Doppelkreisiaufpumpe 2 in die Vakuumkammer 1, in der es entgas' und unter Wirkung der in den aktiven Zonen 9 und 10 erzeugten elektromagnetischen Kräfte F (F ig. 5) durch den zentralen Abschnitt der Doppelkreislaufpumpe 2. d;e Abflußieitung 15 und die Gießleitung 16 in die Gießform 17 zugeführt wird.

Die in die Gießform 17 zugeführte Metallmenge wird durch tine entsprechende Änderung (Vergrößerung oder Verkleinerung bis auf O) des Ringspaltes zwischen der Metaliabflußleitung 15 und der MetallgieBleitung 16 geregelt, so daß größere oder kleinere oder überhaupt keine Teilmengen in den Behälter 14 austreten können Die Geschwindigkeit der Stoßverbindung der Metallab flußleitung 15 mit der Metallgießleitung 16 wird je nach den Betriebsanforderungen an den Vorgang /ur Regelung der Geschwindigkeit der Metall/ufuhr in die Gießform 17 berechnet. Die Größe des Ringspalts zwischen der Metallabflußleitung 15 und der Metall gießleitung 16 berechnet man unter Berücksichtigung des Metalldrucks, welcher in den aktiven Zonen 9 und IC entwickelt wird, ferner des hydraulischen Widerstände· der Abflußleitung 15 und der Gießleitung 16 sowie dei Differenz zwischen dem Metallspiegel im Behälter 14 und in der Gießform 17, und zwar derart, daß bei einen minimalen Spalt die in die Gießform i/ geiarigeriiit Metallmenge maximal wird, und bei maximalem Spall das entgaste Metall überhaupt nicht in die Gießform 1/ gelangt.

Um die Zufuhr des entgasten Metalls in die Gießforrr (7 zu unterbrechen, wird die Metallgießleitung 16 in die äußerste Oberstellung mit Hilfe des Antriebs 2C gehoben, wobei der Spalt zwischen der Metallabflußlei tung 15 und der Metallgießleitung 16 maximal ist. Dabe gelangt das entgaste Metall aus der Abflußieitung 15 zurück in den Behälter 14. Um die gesamte Einrichtung abzustellen, schaltet man die Vakuumpumpe (in dei Zeichnung nicht gezeigt) aus und verbindet die Vakuumkammer mit der Außenluft. Infolgedessen fließi das flüssige Metall aus der Vakuumkammer 1, dei Doppelkreislaufpumpe 2, der Abflußleitung 15 und dei Zufuhrleitung 12 in den Behälter 14 ab. Dann wird der Spulen 5, 6 und 8 der elektrischen Speisequelle die Spannung abgenommen.

Die in F i g. 3 und 4 dargestellte zweite Einrichtung weist ebenso wie im bereits beschriebenen Beispiel eine Vakuumkammer 1 auf, verbunden mit einer elektro magnetischen Doppelkreislaufpumpe 2, enthaltend zwe Induktoren 3 und 4 mit geschlossenen Magnetleitern 3 und 4' und Spulen 5 und 6 der elektrischen Speisequelle welche zum Erzeugen des elektrischen Stroms irr flüssigen Metall bestimmt sind, sowie den Induktor 7 mi dem geöffneten Magnetleiter T und Spulen 8 dei elektrischen Speisequelle, welche zum Erzeugen de· Magnetfeldes ß(Fi g. 5) in den aktiven Zonen 9 und K (F i g. 3 und 4) bestimmt sind. Die Vakuumkammer 1 is mit der Vakuumpumpe (in der Zeichnung nich dargestellt) durch den Rohrstutzen 11 verbunden. In Gegensatz zum oben beschriebenen Beispiel ist hier di< Zuführleitung 12' mit ihrem oberen Ende an einen Befestigungsmittel 21 aufgehängt, das in der Vakuum kammer 1 angeordnet ist. Sie verläuft durch der Zentralabschnitt der Doppelkreislaufpumpe 2 zentral ir der Abflußleitung 15 und tritt aus ihr durch eine öffnung im unteren Teil der Abflußleitung 15 heraus. Im oberer Teil der Metallzufuhrleitung 12' sind öffnungen T. vorgesehen, durch welche das Metall in die Vakuum kammer 1 gelangt. Die Zuführleitung 12' ist aus einen elektrisch nicht leitenden Metall hergestellt und mi einem Antrieb 23 zu ihrer Höhenverstellung versehen Die hermetische Abdichtung des Befestigungsmittels 2 — einer Stange — mit der Vakuumkammer 1 erfolgt mi Hilfe einer Dehnbüchse 24. Am unteren Ende de Zufuhrleitung 12' ist in deren Eingangsöffnung ein Filte 25 befestigt, welcher das Einbringen großer Gußhäuti

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und fester nichtmetallischer Beimengungen mit dem flüssigen Metall in die Vakuumkammer 1 verhindert

Die Abflußleitung 15 ist an den Zentralbschnif der Doppelkreislaufpumpe 2 angeschlossen, sie weist unten in ihrer Wandung eine öffnung zum Austritt der Zufuhrleitung 12' auf und eine zweite Ausgangsöffnung zum Anschluß der Gießleitung 16 an die Zufuhrleitung 12. ^r<e Abflußleitung 15 dient zur Rückführung des entgasten Metalls aus der Doppelkreislaufpumpe 2 in den Behälter 14 bzw. in die Gießform 17 durch die mit ihr im Stoß verbundene Gießleitung 16.

In einer weiteren Ausführungsform (in der Zeichnung nicht dargestellt) kann das Ausgangsende der Zufuhrleitung in der Ausgangsöffnung der Abflußleitung koaxial angeordnet sein, falls das entgaste Metall in den Behälter zurückgeführt werden soll, und dessen Zufuhr in eine Gießform nicht vorgesehen ist.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Form des unteren

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Metallgießleitung 16 ist mit dem Antrieb 20 ausgerüstet welcher eine zügige Stoßverbindung der Gießleitung 16 mit der Abflußleitung 15 gewährleistet.

Zur Durchführung der Vakuumbehandlung flüssiger Metalle wird die erfindungsgemäße Einrichtung entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel auf dem Behälter 14 derart angeordnet, daß der untere Teil der Zufuhrleitung 12' und der Abflußleitung 15 im flüssigen Metall 13 eingetaucht bleiben. Die Trennung der Abflußleitung 15 von der Gießleitung 16 erfolgt mit Hilfe des Antriebs 20. Man erzeugt einen Unterdruck in der .'akuumkammer 1 mit Hilfe der Vakuumpumper (in der Zeichnung nicht dargestellt), welche durch den Rohrstutzen 11 angeschlossen ist. Unter der Wirkung der Differenz zwischen dem Restdruck in der Vakuumkammer 1 und dem atmosphärischen Druck über dem Metall 13 im Behälter 14 gelangt das flüssige Metall 13 durch die Zufuhrleitung 12', die Abflußleitung 15 und die Doppelkreislaufpumpe 2 in die Vakuumkammer 1.

Um die Indikatoren 3 und 4 mit den geschlossenen Magnetleitern 3' und 4' bildet sich ein Ring aus flüssigem Metall. Den Spulen 5 und 6 der elektrischen Speisequelle wird eine Spannung angelegt. Im Ring aus dem flüssigen Metall wird der elektrische Strom / (Fig. 5) induziert. Danach wird den Spulen 8 (F ig. 4) der elektrischen Speisequelle Spannung angelegt. Dabei wird in den Spalten des Induktors 7 mit dem geöffneten Magnetleiter T das Magnetfeld B (Fig. 5) erzeugt. Infolge der Wechselwirkung des elektrischen Stroiris / mit dem Magnetfeld B werden im flüssigen Metall, welches sich in den aktiven Zonen 9 und 10 (F i g. 3 und 4) befindet, elektromagnetische Kräfte F (Fig.5) erzeugt, welche das flüssige Metall durch die Abflußleitung 15 (Fig. 3 und 4) in den Behälter 14 verdrängen. Ein Teil des flüssigen Metalls gelangt aus der aktiven Zone 10 in die Seitenabschnitte der Doppelkreislaufpumpe 2 und wird in die Vakuumkammer 1 zurückgeführt Dabei bewegt sich das flüssige Metall 13 aus dem Behälter 14 unter der Wirkung des Vakuums durch die Zufuhrleitung 12' und gelangt durch die öffnung 22 in die Vakuumkammer 1, wo es im Vakuum zerspritzt wird und sich dabei von seinen schädlichen Beimengungen befreit Sodann wird das flüssige Metall unter eier Einwirkung der elektromagnetischen Kräfte F(Fig.5), welche in den aktiven Zonen 9 und 10 {F i g. 3 und 4) entstehen, durch den Zentralabschnitt der Doppelkreislaufpumpe 2 und die Abflußleitung 15 in den Behäker 14 zurückgeführt Auf diese Weise wird der Umlauf des Metalls durch die Vakuumkammer 1 verwirklicht. WiI man das gesamte Metallvolumen, welches sich im Behälter 14 befindet, entgiiscn, so wird das Metall 13 mehrmals durch die Vakuumkammer 1 durchgelassen,

<; bis der erforderliche Reinheitsgrad erreicht ist.

Die Regelung der Metallmenge, welche in die Vakuumkammer 1 gelangt, erfolgt durch eine Höhenverstellung der Zufuhrleitung 12' mit Hilfe des Antriebs 23. Die in die Vakuumkammer 1 durch die Zufuhrleituni;

in 12' gelangende Metallmen|!e ist dann maximal, wenn man diese Leitung 12' so anordnet, daß die öffnungen 22 über der aktiven Zone 9 liegen. Bei einem gleichmäßigen Senken der Metallzufuhrleitung 12' m,t den Öffnungen 22 von der oberen Grenze der aktiven Zone 9 nach unten, verringert sich die Menge des in die Vakuumkammer 1 gelangenden Metalls entsprechend. Bei der Verschiebung der Zufuhrleitung 12' mit dei Öffnungen 22 nach unten von der unteren Grenze der akiiveii Zone 3 bis zur oberen Grenze der aktiven Com 10 bleibt die in die Vakuumkammer 1 gelangend; Metallmenge unverändert. Bei der weiteren Verschiebung von der oberen bis zur unteren Grenze der aktiven Zone 10 wird die Metallzufjhr gänzlich unterbrocher. Auf diese Weise läßt sich die Metallzufuhr in die Vakuumkammer 1 durch Höhenverstellung der Metallzuführleitung 12' entsprechend regeln und folglich auch die Intensität des Entgasungsprozesses des flüssigen Metalls in der Vakuumkammer 1 beliebig ändern.

Um das Entgasen des Me:alls und dessen Vergießen in die Gießform 17 gleichzeitig durchzuführen, wird die Gießleitung 16 mit der Alvlußleitung 15 durch der Antrieb 20 auf Stoß verbi iden. Dabei gelangt da; flüssige Metall 13 aus d:m Behälter 14 in die Zufuhrleitung 12' und wird durch die öffnung 22 in die Vakuumkammer 1 geleitet, i/o es von Beimengunger gereinigt wird. Unter der Einwirkung der elektromagnetischen Kräfte F(Fig.5), welche in den aktiven Zonen 9 und 10 (F i g. 3 und 4) erzeugt werden, wird das Metall durch den Zentralabschnitt der Doppelkreislaufpumpe 2 in die AbfluSleitiing 15 und dann in die Gießleitung 16 und schließlch in die Gießform 17 zugeführt. Die Regelung ci:r in die Gießform 17 zugeführten Meiallmenge erfolgt auf zweierlei Art — entweder durch die entsprechende Verschiebung der Zufuhrleitung 12', wie bereit!; oben beschrieben, oder durch eine Änderung des Rhgspalts zwischen dem Ausgangsende der Abflußleitung 15 und dem Eingangsende der Gießleitung 16. Wenn die Zufuhr von Metall 13 in die Gießform 17 unterbrochen oder beendet werden soll, wird die Gießleitung 16 r die äußerste Oberstellung gebracht, so daß die Gießleitung 16 von der Abflußleitung 15 getrennt wird. Um die gesamte Einrichtung abzustellen, wird :\κ Vakuumpumpe (in den Zeichnungen nicht dargestellt) abgeschaltet und die Vakuumkammer 1 mit der Ätl3enluft verbunden. Dabei fließt das flüssige Metall aus der Doppelkreislaufpumpe 2 und den Leitungen 12' und Ιίί in den Behälter 14 ab. Danach wird den Spulen 5, b und 8 der elektrischen Speisequelle die Spannung abtfäiommen.

Die nach dem in F i g. 3 un: * dargestellten Beispiel ausgeführte Einrichtung verwendet man zweckmäßigerweise im Falle einer notwendigen regelbaren Zufuhr des flüssigen Metalls ir die Vakuumkammer und einer hochwertigen Reiniguni; lies Metalls von dessen schädlichen Beimengungen.

Bei der erfindungsgemilßen !Einrichtung zur Vakuumbehandlung flüssiger Metalle ist der Entgasungsprozeß des Metalls unter günstigen Bedingungen, sowohl in

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einer dünnen Schicht als auch in einem Strahl durchführbar. Dabei wird die Strömung des Metalls in der Vakuumkammer i durch die in den aktiven Zonen 9 und 10 (Fig. I, 2, 3 und 41 erzeugten elektromagnetischen Kräfte F (Fig..¹') und durch die turbulente Bewegung des Metalls iti der Vertikalebine zu beiden Seiten der aktiven /one 9 verwirbelt. Darüber hinaus ermöglicht die Zufuhr des Metalls aus den Seitenabschnitten der Doppelkreisliiufpumpe 2 ein mehrmaliges Durchströmen des Metal s durch die Vakuumkammer 1 und folglich auch den Reinij;ungsgrad zu erhöhen.

Die Überlagerung des flüssigen Metalls in der Vakuumkammer I mit e^ktromagnetischen Feldern begünstigt die Beseitigung schädlicher Beimengungen, da im Metall Vibrationsscliwingungen entstehen. Alle diese aufgezählten Faktoren tragen zur Gewinnung von Metallen mit äußerst geringem Gehalt an schädlichen uciiVicfigüngcn uci.

Die Verwendung der elektromagnetischen Pumpe zum Austragen des Metalls aus der Vakuumkammer bei errechneter Zufuhr des Me tails in die Kammer, wobei die Zufuhr durch die Drosselwirkung der kalibrierten öffnung (nach dem ersien Ausführungsbeispiel der Einrichtung) beziehungsweise der öffnungen 22 (F i g. 3 und 4) in der Zuführleitung und deren Verstellung gegenüber den aktiven Zonen (nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der E nrichtung) regelbar ist, bietet die Möglichkeit, den Ausgle ch der flüssigen metallstatischen Säule zu verwirklicnen, welche die Differenz zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Restdruck in der Vaku.nkammer ausgleicht. Dies ermöglicht die Konstruktion einer Einrichtung zur Vakuumbehandlung und zum Vergießen flüssiger Metalle von niedriger Vi'i:hte (z.B. Aluminium und dessen Legierungen) mit geringen Ausmaßen, von einfacher Bauart und die b :q uem im Betrieb ist.

Die Verwendung von I'cuktoren mit geschlossenen Magnetleitern in der elel.itomagnetischen Pumpe um den Ring aus flüssiger: Metall, welcher in der Doppelkreislaufpumpe 2 se bildet wird, ermöglicht es, im flüssigen Metall einen c!e kirischen Strom von hoher Dichte zu induzieren, bei ;le*sen Durchfluß eine große Wärmemenge entwickelt nrd.die vollständig ausreicht, die Wärmeverluste des Metalls bei dessen Bewegung durch die Einrichtung zu kompensieren.

Die erfindungsgemäße Iii nrichtung kann erforderlichenfalls eine zusätzliche Erwärmung des Metalls gewährleisten, wodurch die Schmelzführung des Metalls bei relativ niedrigen Ter peraturen und folglich bei geringer Gassättigung ai!. der Atmosphäre erfolgen kann, während das Vergieltcin des Metalls bei höheren Temperaturen verläuft, w,t> technologisch zur Herstellung von Gußstücken bzw. Blöcken erforderlich ist. Die Übertragung der elektrisci;n Energie in das flüssige Metall durch die Indukto-cn mit den geschlossenen Magnetleitern erfolgt mit einem hohen Wirkungsgrad, annähernd gleich dem Wirkungsgrad eines Transformators, wodurch der Aufwand für die Stromversorgung der Einrichtung herabgesetzt wird.

Die regelbare Zufuhr des entgasten Metalls in die Gießformen, welche die erfindungsgemäße Einrichtung gewährleistet, ermöglicht eine automatische Aufrechterhaltung des nötigen Metallpegels in den Gießformen bei halbkontinuierlicher oder kontinuierlicher Herstellung von Blöcken, oder eine Metalldosierung bei der Herstellung von Formgußstücken durch Druckgießen in Kokillen und in Sandformen.

Die Zufuhr des entgasten Metalls in die Gießformen durch die Leitungen, die mit der Atmosphäre nicht kommunizieren, schützt das flüssige Metall gegen abermalige Gassättigung aus der Atmospnäre und gewährleistet eine hohe Qualität der Gußstücke und Blocke.

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird als ortsveränderliche Konstruktion hergestellt und kann zum Entgasen und Vergießen von Metall aus Schmelz- und Verteileröfen, Mischern, Pfannen und anderen ähnlichen Aggregaten verwendet werden.

Die Pinrichtung automatisiert die arbeitsintensiven Operationen beim Reinigen und Vergießen des Metalls, trägt zur Erhöhung der Arbeitsleistung bei und setzt die Produktionskosten herab.

Die Einrichtung gewährleistet die Gewinnung von Metallen von hoher Qualität, ermöglicht eine Ausschußverminderung der Gußstücke durch gasbedingte Porosität und nichtmetallische Einschlüsse sowie eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen des Bedienungspersonals.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Vakuumbehandlung flüssiger Metalle wurde Betriebsprüfungen unterzogen und zeigte eine hohe Effektivität bei ihrem Einsatz. Die Prüfungen der Einrichtung wurden mit Aluminiumlegierungen durchgeführt. Die Außenabmessungen der Einrichtung waren 800 χ 800 χ 1600 mm bei 600 mm Tiefe des Metalls im Behälter, aus welchem das Metall vergossen wurde. Der Unterdruck in der Vakuumkammer betrug 1 bis l-10-²mm Quecksilbersäule. Die Leistung der Einrichtung war gleich 15 bis 20 kW. Die Produktivität beim Vergießen wurde zwischen 0,05 bis 3 kg/sek. reguliert. Die Einrichtung gewährleistete eine Verminderung des Wasserstoffs im Metall von 0,8cm³/100g bis auf 0,04 cmVlOOg. Die Bruchfestigkeit der aus den Gußstücken ausgeschnittenen Prüfmuster stieg um 20 bis 30%, die spezifische Dehnung war 2- bis 3fach höher im Vergleich zu den Gußstücken, welche ohne Raffinerien des Metalls durch Pfannengießen erhalten wurden. Die Dosiergenauigkeit des Metalls bei der Herstellung von Gußstücken von 1 bis 10 kg war gleich 1 bis 3 Gewichtsprozeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

25 Ol 603 Patentansprüche:

1. Einrichtung ζ Jr Vakuumbehandlung flüssiger Metalle, enthalterd eine Vakuumkammer mit einer unter ihr angeorc.neten elektromagnetischen Pumpe sowie eine Zufulr- und eine AbfluBleitung (Qr das flüssige Metall, :: ε durch gekennzeichnet, daß die Pumpe (?.') als eine Doppelkreislaufpumpe (2) mit einem zen alen Abfluß ausgebildet ist, an den eine Abflußleiturij (15) angeschlossen ist.

2. Einrichtung räch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ce Zufuhrleitung (12) an einen Seitenabschnitt dt r Doppelkreislaufpumpe (2) angeschlossen ist

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zufuhrleitung (12) eine Büchse (18) mit einer kaü π riemen öffnung (19) eingebaut rst

4. Einrichtung -ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (12' koitxia! im zentralen Bereich der Doppelkreislaufpumpe(2) und der Abflußleitung (15) angeordnet ist, an ihrem oberen Ende Austrittsöffnungen (22) aufweist und über Befestigungsmittel (21) zentral in der Vakuumkammer (1) befestigt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallzufuhrleitung (12') über einen an den Befesdgungsmitteln (21) angreifenden Antrieb (23) höher verstellbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (15) über eine Leitung (16) an den Einguß einer Gießform (17) angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß übet einen Antrieb (20) zwischen dem Eingang der Leitung (16) und der Abflußleitung (15) ein regelbarer S-palt vorgesehen ist, aus dem gegebenenfalls Teilmengen des evakuierten Metalls austreten können

8. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, caß in der Eingangsöffmmg der Zufuhrleitung (12) bzw. (12') ein Filier (25) vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (15, Hi) durch den Behälter (14) geführt ist.