DE2522472A1 - Kipppfanne zur verarbeitung und zum giessen von schmelzfluessigen metallen - Google Patents

Description

GK

Fo 9342 D _A .

2 1. Mai 1975

Dipl.-Ing. Jürgen WEINMILLER PATENTASSESSOR

SOSP! GmbH 2522472

8OOO München 8O

Zeppelinstr. 63

COMPACTIIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS

CIT-ALCATEL
12, rue de la Baume, 75OO8 PARIS, Prankreich

KIPPPFANNE ZUR VERARBEITUNG UND ZUM GIESSEN VON SCHMELZFLÜSSIGEN METALLEN

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an Kipppfannen zur Verarbeitung und zum Gießen von schmelzflüssigen Metallen^insbesondere für Gußeisen.

Seit vielen Jahren ist ein Herstellungsverfahren für Kugelgraphitgußeisen bekannt, das durch Vergasung des in ein Metallschmelzbad eingebrachten Magnesiums erhalten wird. Man weiß, daß die dabeTL auftretende Reaktion sehr heftig ist, und man hat sich daher seit jeher bemüht, die Vergasung in ihrem Ablauf zu regulieren.

Dazu wurde das flüssige Metall in eine Pfanne allgemein zylindrischer Form gegossen, die in einer senkrechten Ebene kippbar war.

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Gemäß diesem Verfahren wird eine bei horizontaler Stellung der Pfanne zugängliche Kammer mit Magnesium gefüllt. Anschließend wird die Pfanne in eine senkrechte Stellung gekippt und das flüssige Metall tritt mit dem Magnesium in Berührung und ruft dessen Verdampfen hervor. Man hat also schon früh erkannt, daß der Vergasungsvorgang durch allmähliches Kippen der Pfanne reguliert werden konnte.

Man hatte außerdem schon bemerkt, daß das Magnesium unter Beimischung von geeigneten inerten Stoffen in Pastenoder Pulverform gebracht werden konnte. Auch wurde das Magnesium mit porösen Stoffen imprägniert. So gibt es heute im Handel mit Magnesium imprägnierten Koks.

Es existieren ferner zahlreiche Ausführungen von Kipppfannen zur Behandlung von geschmolzenem Metall, die mit mehr oder weniger komplizierten Mechanismen zur Einstellung des Augenblicks ausgestattet sind, in dem das geschmolzene Gußeisen mit dem Reaktionsstoff in Berührung treten soll, sowie zahlreiche Kontrollvorrichtungen aufweisen für den Reaktionsablauf.

Jedoch weisen solche Vorrichtungen gemeinsame Mangel auf.

Diese Kipppfannen sind vor allem für die Behandlung des geschmolzenen Metalls vorgesehen und können lediglich ausnahmsweise zum Gießen verwendet werden. Ihre Kippvorrichtung ermöglicht es im allgemeinen nicht, eine vorbestimmte Menge von behandeltem Metall nach der Magnesiumbehanldung in eine Form zu gießen.

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Außerdem zieht eine längere Verwendung dieser Vorrichtungen die Bildung von Schlackenablagerung auf den Zugangswegen zu den Öffnungen zwischen der Behandlungskairaner und dem Pfannenteil, in dem der Reaktionsstoff untergebracht ist, nach sich. Daraus ergibt sich eine rasche Verschlechterung der Pfannenleistung, die eventuell durch Zusätze von Schmelzmitteln wieder verbessert werden kann, wobei man dann jedoch Gefahr läuft, die Zusammensetzung des Endprodukts zu verändern.

Darüber hinaus muß bei manchen Vorrichtungen das Magnesium zuvor durch die Hauptöffnung auf den Pfannenboden befördert werden. Diese Vorrichtungen können nicht unmittelbar nach Entleeren des geschmolzenen Metalls wiederverwendet werden, da es notwendig ist, mindestens teilweise bestimmte bewegliche Teile, die für das Pesthalten des Reaktionsstoffes notwendig sind, abzukühlen. Daraus folgt eine Verzögerung der Bearbeitungsgänge, die mit der Arbeitsgeschwindigkeit einer modernen Gießerei nicht vereinbar ist.

Schließlich wurden die meisten bekannten Vorrichtungen lediglich für die Behandlung von kleinen Mengen geschmolzenen Metalls vorgesehen, und man kann nicht ohne tiefgehende Änderungen der für die Behandlung kleiner Metallmengen bestimmten Modelle von diesen leichten Vorrichtungen zu Anlagen übergehen, die vier bis sechs Tonnen gießen können.

Aufgabe der Erfindung ist es also, unter Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile eine Behandlungs- und Gießvorrichtung vorzuschlagen, die gleichzeitig mehrere Tonnen geschmolzenen Metalls behandeln und direkt nach der Behandlung in Form gießen kann.

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Diese Vorrichtung soll von außen mit einem Reaktionsstoff beschickt werden. Die Vorrichtung, mit der das geschmolzene Metall und der Reaktionsstoff miteinander in Berührung gebracht werden, soll leicht zu erreichen sein und eine sehr einfache Form aufweisen, so daß auf diese Weise in allen Fällen das oben erwähnte Ansammeln von Schlacken vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll darüber hinaus verschiedene andere Vorteile gegenüber bekannten Vorrichtungen bringen :

Die Form der Pfanne soll ein leichteres Beschicken mit geschmolzenem Metall und das Füllen einer Kammer mit den geeigneten Reaktionsstoffen ermöglichen.

Außerdem soll der Kontakt des geschmolzenen Metalls mit dem Reaktionsstoff mit einer gewünschten Geschwindigkeit hergestellt werden, je nachdem, ob man ein Aufwallen des geschmolzenen Metalls erreichen will oder versucht, den besten Wirkungsgrad dadurch zu erreichen, daß das geschmolzene Metall mit dem Reaktionsstoff nur allmählich in Berührung gebracht wird.

Die Form der Pfanne muß schließlich eine einfache Handhabung des geschmolzenen Metalls zulassen, damit es den zu füllenden Formen zugeführt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist also eine Kipppfanne zur Verarbeitung und zum Gießen von flüssigen Metallen, die im wesentlichen umfaßt

- einen zylindrischen Hohlkörper, der das zu bearbeitende und zu gießende geschmolzene Metall aufnehmen soll und um eine horizontale, senkrecht zur Zylinderachse verlaufende Achse schwenk-

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bar ist,

- ein Abteil, das an einem Ende des zylindrischen Hohlkörpers liegt und den Reaktionsstoff aufnimmt und vom zylindrischen Hohlkörper durch ein Gitter getrennt ist,

- ein als Einfüllstutzen wirkendes Abteil am anderen Ende des zylindrischen Hohlkörpers,

- einen mit dem zylindrischen Hohlkörper verbundenen Rahmen,

- einen Kippmechanismus,

- eine den Kippmechanismus tragende Lafette,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den an den beiden Enden des zylindrischen Körpers sitzenden Abteilen um rotationssymmetrische Behälter handelt, deren Achse nach oben gerichtet ist, wobei das Abteil, das den Reaktionsstoff aufnimmt, zylindrische Form aufweist, während das Abteil, das die Einfüllöffnung bildet, praktisch kegelstumpfförmig ist.

Die Kipppfanne wird auf sehr einfache Art und<";Weise gefüllt. Wenn der zylindrische Hohlkörper in horizontaler Lage ist, genügt es, die Einfüllöffnung unter den Ausgang eines Kupol- oder Induktionsofens zu bringen, um das Umgießen vorzunehmen, ohne daß die Kipppfanne dabei irgendwie gedreht werden müßte.

Daraufhin genügt es zur Reaktionseinleitung, die Pfanne leicht zu der Seite hin zu kippen, an der sich das zylindrische Abteil mit dem Reaktionsstoff befindet; dabei bestimmt die der Pfanne verliehene Neigung direkt die Reaktionsgeschwindigkeit .

Der Kippmechanismus ermöglicht eine genaue Steuerung der Neigung des zylindrischen Hohlkörpers und seines Rahmens im Verhältnis zur Traverse, an der die Pfanne aufgehängt ist und

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die ihrerseits rait einem Haken an einem Hubkran befestigt oder auf der Lafette sitzen und am Boden gehalten werden kann.

Die verschiedenen Vorteile, die sich aus der Erfindung für Kipppfannen ergeben, werden unter Bezugnahme auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der vier beiliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt dabei eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Kipppfanne.

Fig. 2 stellt im einzelnen den Verschlußstopfen des Abteils mit dem Reaktionsstoff dar.

Fig. 3 stellt eine erste Gitterart dar.

Fig. 4 zeigt schematisch eine andere Gitterausführung.

In Fig. 1 wird schematisch eine Pfanne zur Bearbeitung und zum Gießen von flüssigen Metallen dargestellt, mit der zur Kugelbildung mit Hilfe des Magnesiums gleichzeitig vier Tonnen Gußeisen verarbeitet werden können.

Die eigentliche Pfanne umfaßt einen zylindrischen Hohlkörper 1, der horizontal verläuft und auf beiden Seiten durch zwei rotationssymmetrische Abteile 2 und 3 verlängert wird, bei denen es sich um Kegelstümpfe oder Zylinder handeln kann.

Die Achse dieser beiden Bauteile ist leicht nach oben gerichtet. Es ist vorteilhaft, daß die Achse des als Einfüllstutzen wirkenden Abteils 2 um etwa fünfzig Grad zur Horizontalen nach oben geneigt ist und daß dieser Teil leicht kegelförmig zuläuft. Mit dieser Form und Lage lassen sich optimale Einfüllbedingungen erreichen, wenn der zylindrische Hohlkörper

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in horizontaler Lage bleibt. Das andere Ende des horizontalen Hohlkörpers ist mit dem Abteil 3 verbunden, das den Reaktions— stoff aufnimmt. Dieses Abteil weist vorteilhafterweise zylindrische Form auf, damit die Handhabung oder eventuelle Ersetzung des Gitters 4 im Falle einer bleibenden Verkrustung mit Schlacke auf einer seiner Seiten möglich ist. Dieser Teil wird mit einem Stopfen 5 verschlossen, der im einzelnen weiter unten beschrieben wird. Ferner weist dieser Teil einen Gurt 19 auf, der die Verriegelungsvorrichtung für den Stopfen 5 hält.

Der zylindrische Hohlkörper 1 und die beiden Abteile 2 und "3 werden aus Starkblech hergestellt. Diese drei die Pfanne bildenden Teile werden mit Hilfe von zwei Flanschen 6 und 7 bzw. 8 und 9 zusammengesetzt. Ein Metallbund 11 verbindet einen Kippmechanismus 12 mit dem zylindrischen Körper. Eine mit der Drehachse 17 der Kipppfanne verbundene Traverse 10 ermöglicht es einem Laufkran, diese Drehachse zu fassen. Der zylindrische Hohlkörper 1 und seine beiden Abteile 2 und 3 sind mit einem feuerfesten Boden ausgekleidet, der unterhalb seines Sinterpunktes gebrannt wurde.

Der Mechanismus 12 umfaßt einen eigentlichen mechanischen Teil, der mit 12" bezeichnet ist, sowie einen Antriebsmotor 14. Der Mechanismus ruht auf einer Lafette 18, und letztere umfaßt zwei Böcke 15, die untereinander durch niedrige Verstrebungen wie beispielsweise 16 verbunden sind.

Die Drehachse 17 der Kipppfanne liegt ziemlich hoch im Verhältnis zum Schwerpunkt der Gießpfanne.

Die erfindungsgemäße Kipppfanne wird mit Hilfe eines .Laufkrans in der Gießerei und über die Traverse 10 bewegt.

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Mit diesem Laufkran wird die Kipppfanne zuerst vor den Kupolofen gebracht. Nach der Behandlung transportiert der Laufkran die Kipppfanne mit dem behandelten geschmolzenen Metall vor die Gußform, in die der Kipppfanneninhalt gegossen werden soll. Die Bedienungsperson läßt die Pfanne kippen und stellt dabei den gewünschten Neigungswinkel ein.

Zur Behandlung des Gußeisens wird der magnesiumimprägnierte Koks durch das zylindrische Abteil 3 in die Kipppfanne ' gebracht, während der Stopfen 5 entfernt ist. Die vorgeschriebene Menge Magnesium wird in diesen innen durch das Gitter 4 begrenzten zylindrischen Bereich eingeführt. Anschließend wird der Stopfen 5 wieder geschlossen. Nach dem Füllen der Kipppfanne mit dem Gußeisen neigt die Bedienungsperson den horizontalen Körper 1 durch entsprechende Einschaltung des Motors 14 so, daß das Gußeisen mit dem magnesiumimprägnierten Koks in Kontakt gerät. Man kann auch zunächst die Kipppfanne mit Gußeisen füllen und anschließend den magnesiumimprägnierten Koks in den für ihn vorgesehenen Bereich einfüllen, bevor man die Pfanne dann in Kippstellung bringt.

Die Behandlung des Gußeisens kann je nach gewünschtem Resultat auf zwei unterschiedliche Weisen geschehen :

Schwenkt man den horizontalen Körper in nur wenigen Sekunden, so erreicht man ein heftiges Aufwallen des geschmolzenei^Metalls. Für diesen Fall wählt man zur Verminderung von Verspritzen von Material nach außen für die Einfüllöffnung 2 eine Kegelstumpfform.

Will man dagegen den optimalen Wirkungsgrad des Arbeitsgangs erzielen, neigt man die Kipppfanne allmählich, so

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daß die Reaktion dann weniger heftig ist und die sich ergebende Mischung durch Anwendung eines geeigneten Gitters wesentlich homogener wird.

Fig. 2 zeigt, wie das Abteil für den Reaktionsstoff verschlossen wird. Häufig wird magnesiumimprägnierter Koks verwendet. Beim Kontakt des geschmolzenen Metalls mit dem Reaktionsstoff läßt sich die Freisetzung einer großen Gasmenge beobachten, die zu einer erheblichen Druckerhöhung, von etwa 20 Bar im Falle von Magnesium, führt. Daher ist es unbedingt notwendig, für eine gute Abdichtung nach außen zu sorgen. Diese wird dadurch erreicht, daß der Stopfen 5 und der Rand des Abteils eine Kegelstumpfform erhalten; außerdem weist der Stopfen zwei Nuten 21 und 22 auf, in die Dichtungen aus feuerfestem Kunststoff (hier nicht dargestellt), wie sie im Handel erhältlich sind, eingesetzt werden.

Die Verriegelungsvorrichtung des Stopfens 5 ist mit dem zylindrischen Abteil 3 über den Gurt 19 verbunden, der bereits in Fig. 1 dargestellt wurde. Dieser Gurt trägt eine Achse 23, auf der ein Arm 24 eines Bügels 25 sitzt. Dieser Bügel 25 trägt in seinem Mittelpunkt eine Druckstange 26, die sich auf den oberen Teil des Stopfens 5 mit einer Druckplatte 28 abstützt. Die Druckstange 26 preßt den Stopfen 5 mit einem beliebigen bekannten Mittel auf das obere Ende des zylindrischen Abteils 3. Dieser Druck kann sehr einfach dadurch erhalten werden, daß in den unter dem Bügel 25 liegenden Teil der Stange 26 eine längliche Öffnung 27 eingearbeitet wird, in die unter Kraftaufwand ein Keil eingeführt wird.

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- *** - - 40 · Fig. 3 zeigt das zylinderförmige Gitter 4, das im

Innern des Zylinders 3 aufgeschrumpft ist. Dieses Gitter ist mit drei Öffnungen versehen, die einerseits durch die Ränder des Gitters und andererseits durch die Innenwandung des Zylinders 3 begrenzt sind. Das Gitter wird aus demselben feuerfesten Beton gegossen, wie die Auskleidung der Pfanne, damit es denselben Dilatationskoeffizienten aufweist wie das es umgebende Milieu. Im Falle von Schlackeablagerungen wird dieses Gitter auf einfache Art und Weise ohne großen Kostenaufwand ersetzt.

Fig. 4 zeigt einen sehr schematischen Schnitt durch ein Tunnelgitter, mit dem das geschmolzene Metall mit dem magnesiumimprägnierten Stoff sehr allmählich in Berührung gebracht werden kann. Das Gitter umfaßt einen oberen zylindrischen blinden Teil 35 und im unteren Teil einen Tunnel 36 mit nach innen zu wachsendem Querschnitt, der durch eine Wölbung 37 und die untere Seitenwandung der Pfanne begrenzt wird.

Bei leichter Neigung der Pfanne tritt eine bestimmte Menge des geschmolzenen Metalls mit dem magnesiumimprägnierten Stoff in Berührung. Es kommt zu einem Entweichen von Gas, dessen Druck größer wird als der statische Druck des Metalls. Dieses Gas entweicht durch den Tunnel und mischt sich vollkommen mit der Masse des geschmolzenen Metalls. Wenn man so die Neigungsgeschwindigkeit der Kipppfanne ändert, wirkt man mit einer bestimmten Genauigkeit auf die Entweichungsgeschwindigkeit der Gase ein und reguliert so die Reaktion auf die gewünschte Geschwindigkeit ein.

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Claims (1)

1. PATENTANS PRÜCHE

   1 - Kipppfanne zur Verarbeitung und zum Gießen von flüssigen Metallen, die im wesentlichen umfaßt

   - einen zylindrischen Hohlkörper, der das zu bearbeitende und zu gießende geschmolzene Metall aufnehmen soll und um eine horizontale, senkrecht zur Zylinderachse verlaufende Achse schwenkbar ist,

   - ein Abteil, das an einem Ende des zylindrischen Hohlkörpers liegt und den Reaktionsstoff aufnimmt und vom zylindrischen Hohlkörper durch ein Gitter getrennt ist,

   - ein als Einfüllstutzen wirkendes Abteil am anderen Ende des zylindrischen Hohlkörpers,

   - einen mit dem zylindrischen Hohlkörper verbundenen Rahmen,

   - einen Kippmechanismus, und

   -eine den Kippmechanismus tragende Lafette, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den an den beiden Enden des zylindrischen Körpers sitzenden Abteilen (2, 3) um rotationssymmetrisehe Behälter handelt, deren Achse nach oben gerichtet ist, wobei das Abteil (3), das den ^eaktionsstoff aufnimmt, zylindrische Form aufweist, während das Abteil (2), das die Einfüllöffnung bildet, praktisch kegelstumpfförmig ist.

   2 - Kipppfanne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennze lehnet, daß der zylindrische Körper (1) und die beiden Abteile (2 und 3) mit einem feuerfesten, zuvor gebrannten Beton ausgekleidet sind.

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   3 - Kipppfanne gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Mechanismus (12) willkürlich und mit einer gewünschten Geschwindigkeit in die eine Richtung geneigt werden kann, um die Behandlungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls zu regulieren, und in die andere Richtung, um die in die Gußform fließende Menge des behandelten Metalls zu regulieren.

   4 - Kipppfanne gemäß Anspruch 2, deren für den Reaktionsstoff vorgesehenes Abteil ein Gitter enthält, durch das eine vorzeitige Berührung des geschmolzenen Metalls mit dem Reaktionsstoff verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (4), das aus demselben Beton besteht wie die Pfannenverkleidung, leicht entfernt werden kann.

   5 - Kipppfanne gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter aus einem Tunnel (37) besteht, auf dem ein blind auslaufender Teil (35) sitzt.

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