DE2531493C3 - Vakuumentgasungsvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vakuumentgasungsvorrichtung, insbesondere eine solche für das Heberverfahren (DH) oder das Umlaufverfahren (RH).

Es ist bekannt, daß die Eigenschaften eines Metalls oder einer Legierung durch Behandlung in einem Vakuum beträchtlich verbessert werden können.

Das Vakuumheber-(DH-)Verfahren und das Vakuumumlauf-(RH-)Verfahren weisen das gemeinsame Merkmal auf, daß man die Stahlschmelze zwisehen der Gießpfanne und dem Vakuumbehälter, in welchem die Schmelze entgast wird, zirkulieren oder fließen läßt. Die bisher zu diesem Zweck verwendeten Vorrichtungen sind an der Oberseite der gefüllten Gießpfanne zur Atmosphäre hin offen und weisen demgemäß den Nachteil auf, daß Gas durch die Schlacke hindurch in die Stahlschmelze eindringt und den Entgasungswirkungsgrad verringert. Um diese Gasaufnahme aus der Atmosphäre zu verhindern, ist schon vorgeschlagen worden, den Vakuumbehälter und die Gießpfanne in einem ausreichend großen Behälter anzuordnen, der dann vor der Entgasungsbehandlung entweder evakuiert oder mit beispielsweise einem Inertgas gefüllt wird. Dieser Vorschlag hat sich wegen des großen sperrigen Volumens des Behälters als ungeeignet und als praktisch undurchführbar erwiesen, was hohe Herstellungskosten bedingt und einen langen Zeitraum erfordert, um die Luft innerhalb des Behälters auszutauschen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumentgasungsvorrichtung für das DH- oder RH-Verfahren derart weiterzubilden, daß in wirtschaftlicher Weise eine Verringerung des Entgasungswirkungsgrades verhindert und der Entgasungsvorgang in einem kurzen Zeitraum durchgeführt werden kann.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

So wird gemäß der Erfindung an der Oberseite der Gießpfanne ein Decicel vorgesehen, durch den sich ein Rohr, das am Boden des Vakuumbehälters befestigt ist, erstreckt und teilweise in die in der Gießpfanne befindliche Stahlschmelze eintaucht Um das Eindringen der Umgeliungsluft in die Gießpfanne zu verhindern, wird durch eine Öffnung des Deckels ein Inertgas in den Raum zwischen der Oberfläche der in der Gießpfanne befindlichen Stahlschmelze und dem Deckel gedrückt. Vorzugsweise ist am Boden des Vakuumbehälters ein Balg derart befestigt, daß er das Rohr umgibt und den Spalt zwischen dem Rohr und der Deckelöffnung umschließt

Der Balg kann mit dem Vakuumbehälter einerseits und dem Deckel andererseits mechanisch fest verbunden oder aber derart ausgebildet sein, daß sein oberes Ende am Boden des Vakuumbehälters befestigt ist während sein unteres Ende längs der Umfangskante dieses unteren Endes mit Gewichten versehen ist so daß das untere Balgende auf der Oberseite des Deckels aufgrund der Gewichte frei aufliegt

Um das Festlegen und Lösen des Deckels an bzw. von der Gießpfanne zu erleichtern und die ausreichende Sicherheit dieses Vorgangs zu gewährleisten, kann an der Hebe- und Senkhalterung für den Vakuumbehälter ein Deckelbefestigungs- und -lösemechanismus vorgesehen sein. Dieser Mechanismus weist eine am oberen Ende der Hebe- und Senkhalterung vorgesehene Trommelwinde auf, die über Seile oder Ketten mit dem Deckel verbunden ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 schematisch einen senkrechten Schnitt durch die DH-Vakuumentgasungsvorrichtung,

F i g. 2 vergrößert im Längsschnitt einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Deckel in Draufsicht,

Fig.4 und 5 jeweils im senkrechten Schnitt abgewandelte Ausführungsformen des Balges,

Fig. 6 schematisch in vertikalem Längsschnitt die RH-Vakuumentgasungsvorrichtung,

Fig. 7 vergrößert in senkrechtem Längsschnitt einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 6 und

Fig. 8 schematisch in vertikalem Längsschnitt ein« abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung ge maß Fig. 1.

Die aus Fig. 1 ersichtliche DH-Entgasungsvorrich tung weist eine mit Stahlschmelze 1 gefüllte Gieß

pfanne 2 auf, die auf einem Wagen 3 befestigt ist und hierdurch bis unterhalb eines Vakuumbehälters 4 transportiert werden kann. Auf der Oberseite der Gießpfanne 2 ist während deren Transportes ein Deckel 5 angeordnet. Der Vakuumbehälter 4 isun einer Hebe- und Senkhalterung 6 gelagert. Wenn die Gießpfanne 2 unterhalb des Vakuumbehälters 4 steht, wird der Vakuumbehälter 4 abgesenkt, bis das Ansaugrohr 41 in die Stahlschmelze 1 eintaucht

Wie aus F ig. 2 in vergrößertem Maßstab ersichtlich, ist der Deckel 5 ein mit feuerfestem Material ausgekleideter Stahldeckel. Zusätzlich zu der für das Ansaugrohr 41 vorgesehenen Öffnung 51 weist der Deckel S, wie aus Fig. 3 ersichtlich, eine normalerweise geschlossene Öffnung 52 zum Entnehmen von Proben sowie eine Öffnung 53 zur Zufuhr von inertgas auf. ^wischen dem Boden des Vakuumbehälters 4 und der Oberseite des Deckels 5 ist ein Balg Ί für den Luftabschluß vorgesehen.

Es kann auch ein feuerbeständiges Material, wie beispielsweise Asbestgewebe, zur Bildung des Balges Ta verwendet werden, das eine ausreichende Dicke aufweist und den Zwischenraum zwischen dem Boden des Vakuumbehälters 4 und der Oberseite des Deckels 5 mit ausreichendem Durchhang umschließt, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Dieser Balg 7 α kann dadurch festgelegt sein, daß die oberen und unteren Balgenden in der aus F i g. 4 ersichtlichen Weise unter Verwendung von Schraubbolzen und Muttern einerseits an einer Rippe 42, die an dem das Rohr 42 umgebenden Boden des Vakuumbehälters 4 vorgesehen ist, und andererseits an einer Rippe 54 befestigt sind, die an der die Öffnung 51 umgebenden Oberseite des Deckels 5 vorgesehen ist.

Der Balg Ta kann, wie aus Fig. 5 ersichtlich, an seinem unteren Ende mit Gewichten 71 versehen sein. Bei der Ausbildung des Balges 7 α gemäß F i g. 5 kann der zum Festlegen bzw. Entfernen des Balges Ta erforderliche Zeitraum verkürzt werden.

Der Schutz gegen das Eindringen von Umgebungsluft in die Vorrichtung läßt sich zusätzlich noch dadurch verbessern, daß ein Inertgas, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff, durch die Öffnung 53 des Deckels 5 in den oberen freien Raum 21 der Gießpfanne 2 gedruckt wird. Das in diesen Raum 21 eingedrückte Inertgas kann dann durch den Spalt zwischen dem Rohr 41 und dem Deckel 5 sowie durch den Spalt zwischen der Oberkante der Gießpfanne 2 und dem Deckel 5 nach außen strömen.

Die beschriebene Vorrichtung läßt sich, wie schon erläutert, auch an RH-Anlagen anwenden. Dies ist schematisch in Fig. 6 und 7 dargestellt. Hierbei erstrecken sich Ansaug- und Auslaufrohr 41 α, 41 b jeweils durch Öffnungen des auf der Gießpfanne 2 angeordneten Deckels 5 hindurch, bis sie in die in der Gießpfanne 2 befindliche Stahlschmelze 1 eintauchen.

Um das Befestigen und Lösen des Deckels 5 an bzw. von der Gießpfanne 2 zu erleichtern, ist vorzugsweise in der Hebe- und Senkhalterung 6 des Vakuumbehälters 4 ein Deckelbefestigungs- und -lösemechanismus vorgesehen. Dieser Mechanismus kann beispielsweise, wie aus Fig. 8 ersichtlich, einen Elektromotor 9 und eine Winde 11 umfassen, die an der Oberseite der Hebe- und Senkhalterung 6 befestigt ist. Hierbei ist die Winde 11 mittels Seilen 12 mit dem Deckel 5 verbunden. Wenn die Seile 12 der vorgesehenen beiden Winden 11 normalerweise mit ausreichendem Durchhang versehen sind, wird der Deckel 5 während des Entgasungsvorgangs nicht durch die Auf- und Abbewegung des Vakuumbehälters 4 bewegt

Zu Beginn einer jeden DH-Entgasung, nämlich während der ersten Hübe des Vakuumbehälters 4, weist die Stahlschmelze 1 die Tendenz auf, nicht gleichförmig in das Ansaugrohr 41 zu fließen. Es ist demgemäß in dieser Phase von Vorteil, den Deckel 5 nicht sofort auf der Gießpfanne 2 festzulegen, sondern den Deckel 5 beim Ablassen vorübergehend oberhalb der Gießpfanne 2 anzuhalten und zunächst das Anfahren der Anlage zu steuern bzw. zu beobachten und zu überwachen. Hierfür dient die Ausführungsform gemäß Fig. 8. Wenn der Deckel 5 sofort auf der Oberseite der Gießpfanne 2 befestigt wird, setzen sich manchmal

Schmelzenspritzer um die Öffnung 51 des Deckels 5 an und können das Hindurchführen des Rohres 41 erschweren. Das ist jedoch aufgrund der Ausbildung der Vorrichtung gemäß Fig. 8 mit Sicherheit vermieden. Der anhand von Fig. 8 in Verbindung mit einer Vorrichtung für das DH-Verfahren beschriebene Deckelbefestigungs- und -lösemechanismus läßt sich selbstverständlich auch bei der Vorrichtung für das RH-Verfahren gemäß F i g. 6 und 7 anwenden.
Die mit der beschriebenen Vorrichtung erzielten Arbeitsergebnisse werden im folgenden mit einem mit einer bekannten Vorrichtung erzielten Bezugsergebnis verglichen

Beispiel I

Für die Ausbildung eines feuerfesten Balges 7 bzw. Ta wurden Asbestgewebelagen mit jeweils einer Dicke von 1 mm in drei Schichten übereinandergelegt sodann längs ihrer unteren Umfangskante mit Stahlkugeln versehen und am Boden des Vakuumbehälters 4 befestigt Die Gießpfanne 2 mit dem Deckel 5 und der Stahlschmelze 1 wurde unter den Vakuumbehälter 4 gefahren. Nach Absenken der Entgasungsanlage und Verschluß der Öffnungen 52, 53 wurde der Balg 7 aufgesetzt. Nachdem gewährleistet war, daß der Balg 7 zum Deckel 5 hin dichtete, wurde die Vakuumentgasung durchgeführt.

Beispiel II

Ein Gasrohr wurde von einem Argonverdampfer zu der Inertgaszufuhröffnung 53 des Deckels 5 gelegt und ansonsten wie in Beispiel I verfahren. Nachdem die Atmosphäre im oberen freien Raum 21 der Gießpfanne 2 durch Argongas ersetzt war, wurde das Ansaugen der Stahlschmelze 1 durch den Vakuumbehälter 4 in Gang gesetzt. Die Vakuumentgasung wurde durchgeführt, während gleichzeitig die Atmosphäre im oberen freien Raum 21 durch Argongas ständig ersetzt wurde.

Bezugsbeispiel

Hierbei wurde bei einer bekannten Vorrichtung, die einen Vakuumbehälter und eine Gießpfanne mit Stahlschmelze in genau dem gleichen Zustand wie in Beispiel I und II aufwies, die Vakuumentgasung durchgeführt, jedoch ohne den Deckel, Balg oder die Inertgaszufuhr gemäß der Erfindung.

Die Ergebnisse der mit den obigen drei angeführten Beispielen erzielten Entgasung sind in der folgenden Tabelle enthalten:

2531	Tabelle	493 J
Vorrichtung
	Entgasungs
1) Bezugsbeispiel	wirkungsgrad
(Stand der Technik)	100
2) Beispiel I
(Erfindung)	105
3) Beispiel II	bezogen auf 1)
(Erfindung)	120
bezogen auf 1)

Der Sauerstoffgehalt im abgedichteten oberen Raum 21 der Gießpfanne 2 betrug 4%

Hierbei ist der sich mit der bekannten Vorrichtung Wie sich aus der Tabelle ergibt, läßt sich mit der er

ergebende tatsächliche Entgasungswirkungsgrad auf findungsgemäßen Vorrichtung eine Steigerung des Ent

100% umgerechnet worden, um als Bezugswert zu gasungswirkungsgrades um 5 - 20% gegenüber der be

dienen. 20 kannten Vorrichtung erzielen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   _: 1. Vakuumentgasungsvorrichtung zum Entgasen ; von Stahlschmelzen mit einem Vakuumbehälter S mit wenigstens einem Ansaug- oder Rücklaufrohi, gekennzeichnet durch einen Deckel (5), der mindestens eine Durchgangsöflhung (51) zur Aufnahme des Ansaug- bzw. Rücklaufrohres (41 bzw. 41 a, b) aufweist und lösbar an der Oberseite der to Gießpfanne (2) befestigt ist
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (5) mit wenigstens einer Inertgaszufuhröffnung (53) versehen ist
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaug- bzw. Rücklaufrohr (41 bzw. 41 α, b) des Vakuumbehälters (4) von einem Balg (7,Ta) umgeben ist, der am Boden des Vakuumbehälters (4) befestigt ist und den Spalt zwischen dem Ansaug- bzw. Rücklaufrohr (41 bzw. 41a, b) und der Deckeldurchgangsöffnung (51) umgibt
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (7, 7α) aus einem flexiblen feuerfesten Material besteht
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (7) mit seinem oberen und unteren Ende am Boden des Vakuumbehälters (4) und an der Oberseite des Deckels (5), insbesondere an jeweils einer dort vorgesehenen ringförmigen Rippe (42, 54), lösbar befestigt ist
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (7 α) mit seinem oberen Ende am Boden des Vakuumbehälters (4) befestigt ist und längs der unteren Umfangskante, durch Gewichte (71) gehalten, auf der Oberseite des Deckels (5) frei aufliegt
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (5) über Seile (12) oder Ketten mit einer Einrichtung verbunden ist, die an einer den Vakuumbehälter (4) höhenverstellbar lagernden Hebe-Senkhalterung (6) vorgesehen ist und eine Trommelwindeneinheit (9, 11) für den Deckel (5) aufweist

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