DE2727193B2

DE2727193B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Rühren einer Metallschmelze in einem Ofen

Info

Publication number: DE2727193B2
Application number: DE2727193A
Authority: DE
Inventors: James Neville Banbury Oxfordshire Byrne (Grossbritannien); Nigel Patrick Kingston Ontario Fitzpatrick (Kanada); Angus James Kingston Ontario Macdonald (Kanada)
Original assignee: Alcan Research and Development Ltd
Current assignee: Alcan Research and Development Ltd
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1979-03-22
Also published as: CH624756A5; NL7706716A; NO772129L; ES459820A1; FR2355263A1; AU2612777A; FR2355263B1; DE2727193C3; US4008884A; NO150610B; DE2727193A1; AU510520B2; GB1529174A; NO150610C; CA1090144A; JPS52153802A

Description

Die Erfindung betrifft das Rühren von geschmolzenem Metall, wie Aluminium, in einem Schmelzofen, wobei das Rühren für jeden möglichen Zweck bewirkt wird, beispielsweise /um Erleichtern des Schmelzens von weiteren Anteilen an festem Metall in einer Menge an bereils geschmolzenem Metall oder dem Vermischen von zugegebenem geschmolzenen Metall oder um die Einbeziehung von zugegebenen Stoffen zu bewirken, beispielsweise um Legierungen /u bilden, um die Korngröße zu verkleinern oder um ähnliche Wirkungen zu erzielen, oder um die Oleichmäßigkeit der Zusammensetzung oder der Temperatur in einer Schmelze

aufrecht zu erhallen.

Hei Strahlungs- und anderen Schmelzöfen ist es wünschenswert, die Metallschmelze aus zahlreichen aus dem Stande der Technik bekannten Cirunden /u rühren. Eine Vielzahl von Verfahren ist hierfür angewendet worden, einschließlich dem manuellen Rühren und verschiedenen elektromagnetischen oder ähnlichen Verfahrensweisen. Zu den letzteren gehören: Induktionsrührcn, ausgelöst durch äußere Strismpfade, d. h. unterhalb des Bodens, Rühren durch Magnetvurrichtungen unterhalb des Bodens, die mit dem Strom zusammenwirken, beispielsweise dem Wechselstrom in dem Bad, und die Verwendung von sogenannten Sprungringpumpen, die in Nebenbehällern angebracht sind, um einen Fluß /.wischen dem Behälter und der Hauplkammcr zu erzeugen. Rotierende mechanische Rührer sind auch schon verwendet worden, beispielsweise solche, die durch einen l.uftmolor betrieben wurden. Obwohl dieses Verfahren einen größeren Massefluß, verursacht durch kräftige lokale Turbulenz, erzielen kann, ist es nicht geeignet, um kontinuierlich während des Heizens angewendet zu werden.

Die verschiedenen elektromagnetischen Verfahren können so ausgebildet sein, daß sie einen Massefluß und eine gewisse lokale Turbulenz erzeugen, aber sie sind teuer und in einem Ofen nur schwierig anwendbar.

Natürlich ist eine große Vielzahl von Verfahren angewendet oder;argeschlagen worden,um Flüssigkeiten, die sich >'on geschmolzenen Metallen erheblich unterscheiden, zu rühren, d. h. normale wässrige oder andere Stoffe, die bei viel niedrigeren Temperaturen flüssig sind. Aber solche Verfahren haben sich als nicht anwendbar für Metalle erwiesen. Komplexe Strukturen oder bewegbare Konstruktionen sind nicht anwendbar bei schweren mit Zeigein ausgefütterten Öfen oder bei Materialien, welche den hohen Temperaturen, den schweren mechanischen Belastungen oiler der schnell zerstörenden Wirkung von Aluminium- oder anderen Metallschmelzen widerstehen.

Au., der DE-AS 14 58 93¹J und aus »Stahl und Eisen«. 69,(2. April 1959), Seiten 4 K; bis 414. miiu Veiiiiiiieii und Vorrichtungen bekannt zum Entgasen von Metallschmelzen, bei denen der in einem geschlossenen Raum angesaugte Schmelzeanteil durch einen von außen zugeführten Gasdruck unterhalb des Badspicgels der Schmelze wieder ausgestoßen wird. Solche Verfahren werden durchgeführt bei Behältern, bei denen die Schmelze eine erhebliche liefe hat. die wesentlich größer ist als die Oberfläche der Schmelze.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein Verfahren zu zeigen, welches in Öfen geringerer Tiefe das Rühren von Metallschmelzen ermöglicht unter Vermeidung von elektromagnetischen Verfahren und deren Nachteilen und unter Vermeic'ing von mechanischen Rührern.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient das in den Patentansprüchen I bis 5 beschriebene Verfahren. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung /ur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen b und 7.

Die Wirkung, bei der die Metallschmelze abgezogen und wieder zugeführt wird, kann in einem Röhrenkessel bewirkt werden oder in einem Kreislauf, der sich oberhalb der Oberfläche des Schmelzkörper!«, zweckmäßigerweise ursicigcnd gegenüber einer Lokalität außerhalb der Ofenwandung, befindet und der eine begrenzte Öffnung am unteren linde aufweist, durch welche die Metallschmelze alternativ abgezogen und als Strahl ausgestoßen wird.

Das alternative Abziehen der Metallschmelze in

einem aufwärts geneigten Kreislauf und das Ausstoßen ;ils Sinihl kann zweckmäßigerweise bewirkt werden durch alternierendes Verringern des llüssigkeiisdrukkes im oberen linde des Kreislaufes, um das Metall einzuziehen und durch schnelles Umkehren und Erhöhen des Druckes auf oberhalb Atmosphärendruck, um die Meiullschmel/e auszustoßen. Dadurch wird jeder mechanische Kontakt mit der Metallschmelze vermieden.

Die pulsierende Slrahlaustoßung des Metalls kann eine Zirkulation durch eine große horizontale Fläche innerhalb des Ofens und eine wünschenswerte Turbulenz bewirken, wodurch eine gute Mischung und eine gute Wärmeübertragung bei einem beachtlichen .Schmelzvolumen des Pfades des .Strahlausstoßes bewirkt wird.

Das Rohrsystem der Erfindung ist besonders wertvoll bei Öfen, wie Strahlungsofen, bei denen die Schmelze eine gei inge Tiefe und eine große Oberfläche hat. Bei vielen Öfen dieser An ist die Ofenkammer rechteckig. Im allgemeinen wird es für ausreichend angesehen, die Metallschmelze zu rühren, um einen ein/igen Sirahlaussloßpunkt mit dem Strahl parallel und en'.ang einer Längswand zu bewirken. Alternativ kann der Strahl von einer Lage an einer Seitenwand oder einer Ecke im allgemeinen über die Länge des Ofens und in Richtung auf den Mittelpunkt auf eine der l.ängswände gerichtet werden. Obwohl ein .Strahlungsausstoßpunkt gewöhnlich ausreicht, kann es in einigen Fällen wünschenswert sein,den Strahlungsaussloß an zwei Stellen zu bewirken, so daß sich die beiden entstehenden Strahlen gegenseitig unterstützen.

Die Rührvorrichtung zur Bewirkung der Erfindung besieht vorzugsweise aus einem röhrenförmigen Kreislauf oder Kessel, welcher vorzugsweise einen aufwärts geneigten Endteil mir einem Winkel von 25 bis 60 gegenüber der Horizontalen, die sich nach außen durch die Ofenwandung zu einem Niveau erstreckt, welches über dem Niveau liegt, welches durch das Metall erreicht werden kann hat.

Bei wcni^sr bevorzugten Konstruktionen kann der röhrenförmige Kreislauf stufenförmiger geneigt oder sogar vertikal oder tatsächlich sogar fast horizontal sein. Bei solchen Konstruktionen kann sich der röhrenförmige Kreislauf durch das Ofendach erstrecken, oder er kann an einer Seitenwand angebracht sein, so daß er für die alternative Einwirkung von ί_:η« und positivem Druck zugänglich ist. Dei Durchfluß am unteren Ende des röhrenförmigen Kreislaufs ist rund gebogen zn einer im wesentlichen horizontalen Lage, so daß er den Strahl des Metalles in die gcviinschie Richtung ausstoßen kann und endet vorzugsweise in einer engen Düse, die so gebiiL·*¹. ist, daß .'.ic der Erosion durch das geschmolzene Metall widersteht.

Die alternative Anwendung von Sog und positivem Druck auf das äußere Ende des Kreislaufs kann auf verschiedene Weise erzielt werden. Am einfachsten wird sie jedoch erzielt mittels eines Ejcktors, welcher einen Strom eines Druckf'uids zur Erzielung des Soges anwendet, wobei der Ansauganschluß des Ejektors mit der Rohrleitung verbunden ist. Der Ejektor wird in Zusammenhang mit einem Ventilsyslcm verwendet, welches in Zeiträumen wirksam ist, um die .Sogwirkung des Ejcktors abzustellen und einen Druck des Stroms des Druckfluids auf die Rührerröhre zu richten, um die Energie zum Antrieb des Strahlausstoßcs zu bewirken. Ein Rührer dieser Art wird vorzugsweise so eingestellt, daß der Ansaugzykkis beendet wird, wenn der Druck in der Leitung einen vorbestimmten niedrigen Wen erreicht, entsprechend dem gewünschten Anstieg de. Niveaus der Metallschmelze in der Leiiung, und d.inu wird das Ventilsysiem so eingestellt, daß es einen Druckpuls vorbesiimmter Dauer ausübt, so daß dieser beendet wird, bevor das Druckfluid (Luft) die den Strahl ausstoßende Düse erreicht. Eine Übersteuerung wird vorzugsweise vorgesehen, um den Sog abzustellen, wenn das Niveau der Metallschmelze das gewünschte Niveau übersteigt. Hierfür kann eine Sonde, die beim Kontakt durch das geschmolzene Metall einen elektrischen Strom schließt, in den oberen Teil des Rührerrohrs vorgesehen sein.

Der Ansaugdruck, bei dem die normale .Sogwirkung des Ejeklors beendet wird, ist vorzugsweise einstellbar, so daß die Menge des durch Sog in das Kreislaufrohr abgezogenen Metalles in Übereinstimmung mil den Betriebsanforderungen kontrolliert werden kann. Da die Menge an Metall in dem Rührerrohr von der Eintauchtiefe des unteren Endes des Rohres und dem Exlraanstieg aufgrund des Soges -bhängi. ist es oft wünschenswert, die Möglichkeit /'im Erhöhen: des Anstiegs während des Soges zu haben, wenn die Tiefe des Rührerventils unterhalb der Metalloberfläche gering ist.

Bei der Anwendung zum Rühren von geschmolzenem Aluminium und Aluminiumlegierungen in einem Strahlungsofen hat man durch die Verwendung des Rührers eine erhebliche Wirtschaftlichkeit im Brennstoffverbrauch und eine Erhöhung des Ofemiussloßcs erzielt. Das wirksame Rühren erhöhl den Wärmeübergang von dem Brenner auf die Metallschmelze bis zu 12%. Wenn fester Schrott oder dergleichen dem Ofenansaiz zugegeben wird, so beschleunigt das Rühren das Aufschmelzen eines größeren Anteils des festen Metalls beim Untertauchen und ergibt so eine Verminderung des durch Oxidation bewirkten Verlustes.

Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Rührers ist darin zu sehen, daß er zu allen Zeilen betrieben werden kann, ohne Rücksicht auf das Funktionieren der Brenner und im allgemeinen auch ohne daß man das Öffnen oder das Schließen der Ofentüren berücksichtigen muß, oder das Einführen von weiteren festen oder flüssigen Stoffen.

Die Erfindung wird in Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen naher beseht leben. In den Zeichnungen bedeutet

F i g. I einen Längsquerschnitt zur Linie l-l der F'i g. 2. einer Ausführung eines Schmelzofens, der mit einem Rührer gemäß der Erfindung ausgerüstet isl.

Fig. 2 einen llorizontalschnitt entlang der Linie 2-2 der F i g. 1,

F' i g 3 + 4 jeweils vertikale Querschnitte entlang der Linien i-i und 4-4 der F i g. 2.

Fi g. 5 einen vergrößerten Ausschnitt des unleren lindes eines Rührers,

F" i g. b einen Aulriß der Vorrichtung gemäß F i g. 5.

Fig. 7 + 8 jeweils Querschnitte entlang der linien 9-9und 10-1 Oder Fig. 6,

F i g. 9 einen H'iri/.ontulschniti, welcher das Niveau der Kaminöffnung hai, aber bei dem Teile des Querschnitts bei anderen Niveaus durch die unterbrochenen Linien angezeigt werden, eines Ofens mit einer Nebenkammer mit Angaben über möglich Lokalisierung für ein oder mehrere Rührrohre, und

Fig. 10 + Il zeigen jeweils vertikale Schnitte entlang der Linien 12-12 und 13-13 der F i g. 9.

F i g. 1 bis 4 zeigen einen Schmelzofen, welcher

geschmolzenes Aluminium cnlhäll. Dieser Ofen isl kippbar /um Absicchen angeordnet, und enthüll eine Längswand 21, eine Seilenwand 22. eine andere SeiIcηwiiml 23 mit einem geneigten oberen Teil 24 und eine Abdeckung 25. Die andere Längswand 2h enihäli eine Reihe von Schiebeloren 27, die hoehgezogen werden können in die offene Position 27,7. Diese Tore 27 werden geöffnel. um Materialien zu dem Ansal/. zu gehen und für Beobachtungen, Probenentnahmen, zum Schlackenzichcn und für andere Zwecke, Für die Fnlferming des Metalls durch Ausgießen hut der Boden des Olens einen /eniralen hori/onialen 'Feil 28 und ansteigende Teile 24 und 30.

I),is Mclall in dem Ofen kann durch Brenner 23 geheizt werden, die (lach nach linien durch den geneigien Wandleil 24 sich erstrecken. Das Maximalnivean des geschmolzenen Metalls wird durch die unierbrochene Linie 54 angezeigt. (iase werden au-> tier k;immiM" durch i'inr flrvihti· nrlcr viM-l-mruli'Mi' Aiuxril innig (nicht gezeigt), zur Erleichterung des Atisgiel.lcns. durcheilten Kamin 35 abgegeben.

/um Absicchen des geschmolzenen Metalls wird die gesamte OFcnkamnicr in eine Position, die durch die unterbrochenen Linien 37 gezeigt wird, geschwenkt, so daß der Auslaß 38 in der Wandung 21 nach unten gerichtet isl und das MeIaII auslaufen kann.

(icmiiß der Erfindung ragt ein Rührer 40 nach linien in einem Winkel (beispielsweise von 40 bis ·>() gegenüber der Vertikalen) in den Ofen durch die Wandung 22 und endet in einer Düse 42. die in horizontaler Längsrichtung, beispielsweise im allgemeinen auf die andere Lndwandiing gerichtet ist. Das obere Lnde des Rohres 40 kann in eine geeignete Kammer 43 ragen, die aus einem Flachen umgekehrten U-förmigei; Rohr, das an seinem hinleren Lnde 44 geschlossen isl. bestehen, und die Kammer hai eine Verbindurigsleitiing 45 zn einer pneumatischen Vorrichtung, durch welche wiederholt Sog und Druck auf die I.eilung 40 ausgeübt W H(I.

Auf diese Weise wird wahrend der Aiisaugstufe beim Anliegen eines Soges an das Rohr geschmolzenes Metall in tier Rohre 40 angehoben. Bei Beendigung der Ansaugstufe wird Luft unter Druck durch die Leitung 45 auf die Röhre 40 einwirken gelassen, so daß das flüssige Metall schnell aus der Röhre durch die Düse 42 in Längsrichtung zum Ofen ausgestoßen wird. Die Druckstufe wird kontrolliert, um zu vermeiden, daß Luftblasen durch die Düse 42 freigegeben werden.

Durch Wiederholung der Ansaug· und Druckausstoß-/\klen wird das Metall nacheinander angesaugt und aus der Düse 42 ausgestoßen und dadurch wirken aufeinanderfolgende Strahlpulsicrungen auf das geschmolzene Metall ein. Diese Strahleinwirkung wird im Diagramm bei 47 angedeutet, aber das Ausmaß, die Größe und die Form der Unruhe kann erheblich variieren. Im allgemeinen stellt man Fest, daß ein schneller, pulsierender Strom unter der Oberfläche erzeugt wird in erheblicher Distanz von der Düse 42 und mil einer beachtlichen Turbulenz unterhalb der Oberfläche, welche von großem Vorteil beim Rühren und Mischen und zum Bewirken einer Auflösung von zugegebenen Materialien in der Schmelze ist. Der unter der Oberfläche fließende Strom hält über eine größere F.ntfcrnung an, bis zum entfernten Ende des Ofens und kehrt dann an der anderen Seite (in der Nähe der Wand 2!). wie durch die Pfeile 48 angegeben wird, zurück.

Einige Details des Rohrs 40 und dessen Düse 42 werden in den Fig. 5 bis 8 gezeigt. Das Rohr besteht vorzugsweise aus einem Material, welches zum Handhaben von geschmolzenem Aluminium geeignet isl, beispielsweise aus Ciußeisen. welches geringe Mengen an Molybdän und Chrom enthüll; das schwere Gehäuse der Düse 42 besieht ebenfalls aus diesem Material. In dem Schlitz eines solchen Gehäuses befindet sieh das Düsenelement 84 mil einer zentralen ÖfFnuiig 85. welche die einzige Düse ausmacht und aus einem stark refraktorischen Material bestehen kann, beispielsweise aus graphitgebundenem Siliziiimcarbid. Mm der Erosion zu widerstehen. Das untere Ende des Rohres einschließlich <.\vv Düsenanordnung kanu. LiIIs notwendig, so geformt sein, dall nicht nur eine Biegung in horizontaler Richtung vorliegt, sondern leder weitere Drehwinkel möglich isl. Die gesamte Köhrenanordniing kann so eingerichtet sein, daß man sie leicht abbauen kann und von dem Ölen zum Auswecheln. Reparieren iiiul dergleichen entfernen kann, oder w enn der gezeigte ( )Γι·Μ /lim Λ h«.l 1¹I'ti cn iii -k ι nut Vk ι ti I

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I'ig. 4 bis Il /eigen in sehr vereinfachter Weise die Anwendung der Lrfiiulung auf einem Nebelkammer ofen, mit einem rechteckigen bedeckten llaiiplherd 4L der an einer Wandung mit einer Abgasöffnung 42 /um Kamin ausgerüstet isl und der ein normalerweise geschlossenes Abstichloch 43 hat. und der an der gegenüberliegenden Wandung einen oder mehrere Brennen oberhalb des Mclallnivcaus zur Zuführung der Warme Vn₁ beispielsweise wie es durch den Brenner 44 oberhalb der Oberfläche 45 des geschmolzenen Metalles ange/eigl wird. Line olfene. enge Nebenkam mer 47. welche eine (nicht gezeigte) entfernbar^· Abdeckung haben kann, erstreckt sich an einer Wand des Ofens und steht in freier Verbindung mil tier I lauptkammer durch die Liiilassc 48 und 44. Die Neberikammer 47 wird hauptsächlich da/u verwende!, um MeIaII. wie femleiligcn Alumimumschrotl (lohe. Chips) und legierende Elemcrue und andere Sloffe. wie kornfeinende Substanzen zuzugeben. Die I lauptkammer 41 kann ein (nicht gezeigtes) Tor haben, um große feste F eile, w ic schw ere ίί.π i υπ. /li/uliihi en.

I Im tlie verschiedensten möglichen Funktionen des pneumatisch gesteuerten Rührverfahrens der F.rfimlung /u /eigen, werden in der F i g. 4 die kastenförmigen Symbole 10», 102, 103 und 104 gezeigt, welche die verschiedenen Orllichkeilen für die Anbringung eines Rührrohres der beschriebenen An aufzuzeigen, und es ist tatsächlich möglich, daß eine Vielzahl von solchen Rohren an zwei oder mehreren Stellen angebracht ist. Die Pfeile geben die Richtung an. in welche das flüssige Metall ausgestoßen wird; in allen Füllen befindet sich die Düse des Rohres vorzugsweise in der Nah. des Ofenbodens und isl horizontal ausgerichtet.

Beim Düsenaussioßen von der Stelle 101 durch die EinlaßöFfnung 98 vermischt sich die Schmelze im Hauptherd 91 und Metall wird durch die Nebenkammer 97 angezogen. Durch das Verdüsen des Metalles von der Steile 102 diagonal gegen die Außenwand der Scitenkammcr wird eine maximale Durchmischung in der Nebenkammer erzeugt, während Metall vom Hauptherd durch die Öffnung 99 einströmt. Kinc ähnliche Wirkung ergibt sich beim Verdüsen von der Stelle 103 in Richtung zur Öffnung 99. jedoch mit einer niedrigeren Mctallgcschwindigkcil in der Nebenkammer, wobei aber die Zirkulation im Hauptherd erhöhl wird. Die Projektion des Metalles von der Stelle 104 entlang der Längswand dient hauptsächlich dazu, ein Durchmischen im Hauptschmelzraum 91 zu erzielen, wie dies beispielsweise in der Anordnung der F^: i g. 1 bis

4 gezeigt wird. I·' i g. I I zeigt cine praktische Anordnung eines Rührrohres 40,7 ;in der Stelle 101 (der I- ig. 9). wobei dessen Düse 42,7 durch die Einlaßöffnung 98 gerichtet ist. Zurückkommend auf die I i g. I bis 4 sind einige Ik-Iriebsbeispiele der Erfindung vorhanden, bei denen ein Kippofen mit einem inneren horizontalen Durchmesser von etwa 9,5 χ 3,4 m der eine Maximalmenge v»n etwa 50 000 kg Aluminium enthalten kann. verwende» wurde, Eine wirksame Rührung wurde mit einem Rührrohr 40 er/iell, welches eine Neigung von etwa 45 halle und dessen Düse 42 sich nahe um finden befand und so ausgerichtet war. da 1.1 ein pulsierender Metallstuhl im wesentlichen an tier Stelle und in die Richtung die in ilen I igurcn ge/eigt wird, erfolgte. Die maximale Mclallticl'c in dem Ofen betrug etwa 91 em und die Ciesamtliinge des geraden Teils des Rohres bi·, /ur Kammer 45 betrug etwa 274 cm und der innere Querschnitt betrug etwa 240 um '.

Berücksichtigt man. dall der Ausstoljimpuls iedes Riihr/yklus das Metall in dem Rohr auf weniger als j().^r) cm oberhalb des Kodens heruntergebrachte von einer Erhöhung, die etwa 182 cm betrug, wenn das Vakuum angelegt wurde, so macht die Menge an ausgestoßenem Aluminium bei jedem Impuls etwa 40 bis I I 3 kg aus. Unter den nachfolgend noch /u beschreibenden Bedingungen betrug die Aussloßgeschwiruligkeitdes Metallstrahles durch eine Düse 85 mit einem Durchmesser von 3.8 cm etwa 32.1H kg/h. In manchen Rillen kann ein Rühren mit viel geringeren Geschwindigkeiten erfolgen, obwohl man auch erheblieh höh re Geschwindigkeiten erzielen kann, und zwar selbst mit mäßigen Luftdrücken von beispielsweise unterhalb 70 N/cm-'.

Das verwendete Rohr hatte eine ovale Konfiguration mit einem inneren Querschnitt von 15.2 χ 22.9 cm. aber zur /eil bevorzugt man ein zylindrisches Rohr, das in einfacher Weise mit einem provisorischen hitzebestandigen Überzug innen und außen beschichtet ist. Die bei jedem Impuls ausgestoßene Melallmenge macht vorzugsweise«!,! bis ! "'ο di;S OicliniiialieS aus.

Bei Rührverhalten, wie sie in f"\ g. I dargestellt werden, stehen die bevorzugten eingestellten Werte für das Vakuum in Beziehung zur Tiefe der Rührdüse 42 unterhalb der Metalloberfläche des Ofens. |e höher das Niveau des Metalls ist. umso niedriger ist der Wert für das Vakuum, um das Metall im Rohr 40 auf eine vorbestimmte flöhe oberhalb der Düse zu heben.

Wenn die Tiefe des Aluminiums in dem Ofen 30,5; bi und 91.4 cm beträgt, dann betragen die geeigneten Einstellungen für das Vakuum etwa 27.9; 22,9 bzw. 17,8 cm Quecksilber und angemessene Vakuumzeiten (während des Soges) sind 7,0,6,5 bzw. 0.0 Sekunden.

Die Ausstoßdauer beträgt in allen Fällen 0,5 Sekunden; eine Dauer von weniger als 0,5 Sekunden bis zu mehr als 1,5 Sekunden wurde auch als geeignet befunden. Es ist offensichtlich, daß eine Änderung der Frequenz mit der vorher erwähnten Veränderung des Schmelzniveaus erfolgt, beispielsweise Perioden von 7,5, 7,0 und 6,5 Sekunden, aber die Frequenz kann konstant gehalten werden, indem man variable Unterbrechungen (beispielsweise von 0 bis 1 Sekunde) zwischen jedem Druckimpuls und der darauffolgenden Sogeinwirkung programmiert.

Obwohl die meisten Schmelzverfahren für Aluminium bei Temperaturen von 700⁰C und darüber durchgeführt h werden, ist festzuhalten, daß bei sehr niedrigen Melalltemperaüireii. wie 690 bis hh()"C. die Viskosität des geschmolzenen Aluminiums ansteigt und erheblich höhere Vakiiuniniveaus für den Si ig angewendet

■> werden können, beispielsweise J5.b cm Quecksilber, wenn das Metall in dem Ofen 30.5 cm hoch steht.

Bei einem Verfahren, bei dem das pneumatische Rührverfahren angewendet wurde, wurden Schmelzansätze einer Aluminiumlegierung unter Verwendung von

' 20 t Schrott und 30 t geschmolzenem Aluminium durchgeführt. Der Schrott und das l.egieriingselement oder die l.egierungseleinenle (beispielsweise Mangan Hocken) werden zunächst in den Ofen gegeben und dann wird, wühlend das heiße Metall zugegeben wird, die Beheizung durchgeführt. Während des letzten Teils der lleizilauer wird der Rührer in Betrieb genommen und man rührt (bei abgeschaltetem Brenner) während dvr Zugabe von Kornleinimgsmillel und während des

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daß der Ansatz zufriedenstellend ist, kann das Heizen auf einem sehr niedrigen Niveau oder mit Unterbrechungen weitergeführt werden, solange die Schmelze im Ofen vor dem (iießen gehalten wird.

Bei einer solchen Verfahrensweise wurden erhebliche Einsparungen an Zeil und Brennstoff festgestellt, d.h. eine Gesamtzeil von 5 Stunden anstelle von etwa 7 Stunden und ein Verbrauch von etwa 25% weniger Brennstoff. Die l.nergieeinsparung wurde erheblich dadurch iinlerslützt. daß es nicht erforderlich war. die fore (gewöhnlich bei abgeschaltetem Brenner) zu öffnen, um ein Rühren durch äußere Mittel zu bewirken. Ks wurde festgestellt, daß die Rührzeit vermindert wird, während eine ausgezeichnete Auflösung der legierenden Metalle erzielt wurde. Während des Rührens wurde die Zugabe von Kornfeinungsmittein in einfacher Weise ermöglicht und ebenso die Zugabe von anderen legierenden Zusätzen, wie Eisen. Eine Homogenisierung der Temperatur stellte ein besonderes Ergebnis dar. Gegen Ende der Heizperiode neigt die obere Schicht der Schmelze dazu, sehr heiß zu werden, und die untere Schicht sehr viol kühler zu sein, aber durch den Betrieb des Rührers wurde eine einheitliche Temperatur sehr schnell erzielt, d. h.daß ein Wärmegradient von 50'C in etwa 5 Minuten abgebaut wurde.

Versuche zeigen, daß Schmelzverluste, z. B. durch Oberflächen- oder andere Oxidation, durch das pneumatische Rührverfahren nicht erhöhl werden, sondern daß sie anscheinend sogar vermindert werden. In gleicher Weise liegt kein Anzeichen vor, daß Schmutz in dem Metall aus dem Ofen suspendiert wird. Es liegen Anzeichen vor. daß durch das gleichzeitige Rühren während des Aufschmelzens ein gleichmäßigeres Gefüge begünstigt wird. Wie schon dargelegt, wird durch das erfindungsge^äße Verfahren die Anwendung von legierenden Zusätzen erleichert, weil sich nur ein kleinerer Anteil nicht mehr auflöst.

Ein Versuch, bei dem Schrott aufgeschmolzen wurde, zeigte, daß durch das erfindungsgemäße Rühren die dem flüssigen Metall zugeführte Wärme um etwa 12% erhöht wird. Weil die Rührer ungewöhnlich wirksam in den Bodenregionen der Schmelze sind, aber gleichzeitig eine gute Durchmischung in den oberen Regionen ergeben, scheint das pneumatische Rühren die Verwendung eines Ofens zu ermöglichen, der tiefere Metallansätze enthalten kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Rühren einer Metallschmelze in einem Ofen, bei dem man zyklisch eine Metallmenge aus der Metallschmelze in ein^n umschlossenen Raum ansaugt und zyklisch in die Metallschmelze zurückführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze eine geringe Tiefe und eine große Oberfläche hat und daß die angesagte Metallmenge in im wesentlichen horizontaler Richtung durch einen von außen zugeführten Fluiddruck unterhalb der Oberfläche der Metallschmelze ausgestoßen wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Impuls eine Menge von 0,1 bis 1 % der Metallschmelze ausgestoßen wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl aus geschmolzenem Metall in einen unteren Bereich der Metallschmelze ausgestoßen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl aus geschmolzenem Metall in einen rechteckigen Ofen parallel zu einer Längswand oder von einer Stelle an oder in der Nähe einer Ecke in Richtung zum Mittelpunkt der gegenüberliegenden Wand ausgestoßen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze in ein aufwärts geneigtes Rohr, welches den genannien umschlossenen Raum darstellt, gezogen wird.

6. Vorrichtung zur Durch jhrung des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 5 mit einem Ofen zur Aufnahme der Metallschmel/ und einem Rührer /um Zirkulieren der Metallschmelze in dem Ofen, gekennzeichnet durch einen Rührer aus einem Rohr (40), an dessen unterem Teil eine Düse (42) vorgesehen ist, wobei das Rohr (40) so angeordnet iSt, uüij CiH .itrain ΐΠ ipn WCSCTmiüitün iiOn/oniaiCr Richtung in einer unteren Region des Ofens ausgestoßen wird und das obere Ende des Rohres oberhalb des normalen Niveaus der Metallschmelze in dem Ofen hcrausragl, wobei das Rohr (40) ausgerüstet ist mit einer Einrichtung zum alternativen Anlegen eines Soges und eines Fluiddruckes auf den oberen Teil des Rohres.

7. Vorrichtung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Rohres (40) in einem Winkel von 25 bis 60" gegenüber der Horizontalen angeordnet ist und sich nach außen durch eine Wandung des Ofens erstreckt.