DE2807048A1

DE2807048A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von geschmolzenem metall mit zuschlagstoffen

Info

Publication number: DE2807048A1
Application number: DE19782807048
Authority: DE
Inventors: Maurice Roberts
Original assignee: Materials and Methods Ltd
Current assignee: Materials and Methods Ltd
Priority date: 1977-02-23
Filing date: 1978-02-18
Publication date: 1978-08-24
Also published as: NL7801974A; AU3357678A; DK76878A; PT67689B; SE7802066L; PT67689A; ES467231A1; FR2381829A1; GB1530763A; US4134757A; NO780606L; IT7848152A0; BR7801079A; AR214556A1; JPS53103903A

Description

G 51 333 ■ ^ *

Anmelder: Materials and Methods Limited, Meerion House, 38 Albert Road North, Reigate, Surrey (England)

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von geschmolzenem Metall mit Zuschlagstoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von geschmolzenem Metall, bei dem mit dem geschmolzenem Metall reagierende Zuschlagstoffe in dasselbe eingegeben v/erden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von strömendem geschmolzenen Eisen, welches den Kohlenstoff in Form von lamellenförmigem Graphit enthält, wobei das lamellenförmige Graphit in kugelförmiges Graphit umgewandelt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

■*o

Bei der Herstellung von sogenanntem Kugelgraphit-Gußeisen wird eine das Ausgangsprodukt bildende Gußeisenschmelze mit Kugelbildner wie Mg, Ca, Na, Li, Sr, Ba, Ce, Dy, La und Y oder Legierungen oder Mischungen dieser Metalle behandelt« Diese Behandlungsmaterialien sind hochgradig reaktiv und oxydieren entweder leicht bei der Temperatur des geschmolzenen Gußeisens oder sind bei dieser Temperatur leicht flüchtig, so daß es schwierig ist, zuverlässige und wirksame Ausbeuten bzw. Ergebnisse bei einer derartigen Behandlung von geschmolzenem Metall zu erzielen. Da diese Kugelbildner sehr kostspielig sind, ist eine Behandlung mit schlechtem.Wirkungsgrad sehr unerwünscht. Es ist bekannt, die Behandlungsmaterialien wie Kugelbildner in das geschmolzene Gußeisen einzuführen, um einen übermäßigen Verlust des Kugelbildners entweder durch Oxydation oder durch

8-09834/0779

Verflüchtigung zu vermeiden und eine möglichst hohe Ausnutzung des Behandlungsmittels zu erreichen. So ist es bekannt, den Kugelbildner mit Hilfe einer durch Gas erzeugten Bewegung der Schmelze zuzugeben, den Kugelbildner in die Schmelze untertauchend zuzugeben oder den Kugelbildner unter derSchmelzenoberf lache einzuspritz en, was mit Hilfe von aus Graphit oder feuerfestem Material bestehenden Lanzen geschieht. Alle diese Verfahren haben jedoch ihre Grenzen, denn die Zuverlässigkeit der Behandlung ist bei spiel sv/ei se gering, was dazu führt, daß man eine sogenannte Überbehandlung anwendet.

Neben den durch Überbehandlung entstehenden unnötigen Kosten für das Behandlungsmittel können die Gußstücke hart und brüchig sein, weil die Kugelbildner Karbidstabilisierer sind und bei überschüssiger Benutzung unerwünschte Eigenschaften der Gußstücke hervorrufen. Auch führt eine übergroße Anwendung von Kugelbildnern zu einem Anstieg der Bildung von Oxjrden und/oder Silikaten, welche in der Schmelze eingeschlossen werden und schmutzige Gußstücke oder Schlacke- bzw. Schaumfehler erzeugen, ebenso wie dadurch unter der Oberfläche befindliche Lunker und "Elefantenhaut" entstehen können und das Schrumpfen des geschmolzenen Eisens beim Verfestigen verstärkt v/erden kann, wodurch die Gefahr von Schrumpfungsfehlern ansteigt. Bei anderen bekannten Behandlungsarten kann zwar ein bestimmter Grad an Zuverlässigkeit erzielt werden, jedoch sind dazu aufwendige und kostspielige Einrichtungen notwendig, jedoch wird auch in diesen Fällen der Kugelbildner im Eisen selten zu mehr als hO % ausgenutzt.

Die US-PS 3 819 565 beschreibt ein Verfahren zum Eingeben reaktiver Zuschlagstoffe in geschmolzenes Metall, bei dem die Schmelze aus einem Behälter durch eine Reaktionskammer, die mit einem Einlaß und einem Auslaß versehen ist, hin-

8-0 983 A/0770 " n^-,,_r, ,,_w.

durchströmt, wobei sich in der Reaktionskammer der Zuschlagstoff befindet und diese so ausgebildet ist, daß für eine bestimmte Strömungsrate des geschmolzenen Metalls stets eine ausreichende Menge Schmelze in der Kammer ist, um wenigstens den Zuschlagstoff zu bedecken. Mit diesem Verfahren kann man unter bestimmten Arbeitsbedingungen sehr befriedigende Ergebnisse erzielen, jedoch hat es sich gezeigt, daß diesem Verfahren unter bestimmten Umständen auch Nachteile anhaften. Insbesondere ist die Größe der Reaktions kammer v/eitgehend durch die Behandlungsbedingungen und die Eigenschaften des zu behandelnden Metalls festgelegt, so daß man eine Anzahl von Behandlungsvorrichtungen mit unterschiedlich großen Reaktionskammern benötigt, wenn man die Möglichkeit der Anpassung an sich ändernde Betriebsbedingungen haben möchte. Auch besteht bei diesem bekannten Verfahren die Möglichkeit, daß sich, in der Behandlungsvorrichtung ein auf die Verdampfung des reaktiven Zuschlagstoffes zurückzuführender Gasdruck aufbaut, der das geschmolzene Metall durch den Einlaufkanal der Vorrichtung selbst gegen eine Drucksäule bzw. einen Druckkopf der Schmelze, welche den Durchstrom aufrecht zu erhalten versucht, ausblasen kann. Dieses Problem kann besonders dann schwerwiegend werden, wenn die Behandlungsvorrichtung ununterbrochen über eine längere Zeitspanne benutzt wird und sehr heiß wird, weil dadurch die Verdampfung des reaktiven Zuschlagstoffes in der Reaktionskammer verstärkt wird.

Es wird angenommen, daß der Grund für dieses Problem darin zu suchen ist, daß die vorbekannte Behandlungsvorrichtung eine verhältnismäßig tiefe Reaktionskammer auf v/ei st, deren Einlaß und Auslaß sich jeweils am oberen Ende befindet. Bei einer derartigen Reaktionskammer kann die Schmelze leicht und schnell durch den oberen Teil der Reaktionskammer zwischen dem Einlaß und dem Auslaß strömen, während sie in Bereichen, die vom Einlaß und Auslaß weiter entfernt liegen,

langsamer strömt und sogar zum Stillstand kommen kann. Es wurde gefunden, daß es wichtig ist, solche Zonen, in welchem die Schmelze statisch wird, in der Reaktionskammer vermieden v/erden müssen, um das Problem eines durch Verdampfung des Zuschlagstoffes entstehenden Rückdruckes zu vermeiden, und daß, wenn die gesamte Masse der Schmelze strömt, das gebildete Gas bzw. der gebildete Dampf aus der Vorrichtung herausgeschwemmt wird und keinen Rück - Druck aufbauen kann.

Ein weiteres Problem des Verfahrens aus US-PS 3 819 365 besteht darin, daß sich Schmutz in der Vorrichtung unmittelbar vor.der Reaktionskammer bzw. den Reaktionskammern, in welchen sich der reaktive Zuschlagstoff befindet, ansammeln kann, so daß schmutzige Gußstücke entstehen. Daher sind spezielle Vorkehrungen erforderlich, um die Vorrichtung zu reinigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in Verbindung mit der US-PS 3 819 365 erläuterten Probleme und Nachteile zu beheben oder wenigstens zu verringern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von geschmolzenem Metall durch Eingeben eines mit diesem reagierenden Zuschlagstoffes in die Schmelze vorgeschlagen, bei dem das geschmolzene Metall in die Reaktionskammer durch wenigstens einen Einlaufkanal, der eine Seite der Reaktionskammer überlappt und dadurch wenigstens eine schlitzförmige Öffnung in die Kammer über wenigstens einen größeren Teil der Länge dieser Seite der Reaktionskammer bildet, eingegeben wird, wobei der Metallstrom wenigstens eine nach unten in die Reaktionskammer fließende Kaskade bzw. einen freien Metallschmelzenstrom bildet, wobei der Zuschlagstoff in die Kammer oberhalb der Kaskade eingegeben und dadurch aufgrund der Strömungsbewegung der Kaskade schnell unter bzw. in die Schmelze eingezogen wird, woraufhin man das so behandelte geschmolzene Metall ableitet

9834/0779

und einer weiteren Verarbeitung zuführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß eine extrem genaue Steuerung und Überwachung des Ver™ fahrensablaufes erzielt werden kann, was bei dem Verfahren gemäß US-PS 3 819 365 nicht vorgesehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, kontinuierlich die zugegebene Menge bzw. die Zugaberate des reaktiven ZuEchlagmittels einzustellen bzw. nach zixs teil en, um eine Anpassung beispielsweise bei Anstieg des Schwefelgehaltes der» geschmolzenen Metalles vornehmen zu können. Eine derartige kontinuierliche Anpaßbarkeit ist mit bekannten Verfahren nicht erreichbar.

Allgemein gesprochen hat die Reaktionskammer einen rechteckigen horizontalen Querschnitt, und es sind vorzugsweise zwei oder mehr in die Reaktionskammer führende Schlitze vorgesehen. Falls zwei Schlitze vorhanden sind, werden diese vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Seiten der Kammer angeordnet.

Das geschmolzene Metall fließt durch horizontal verlaufende Kanäle, welche die Seiten der Reaktionskammer überlappen, wodurch die Schlitze entstehen, welche sich vorzugsweise über die Länge der betreffenden Seitenwände der Reaktionskammer erstrecken. Im Falle von zwei Schlitzen sind die horizontalen Kanäle so ausgebildet, daß sie wenigstens auf einen Teil ihrer Länge parallel zu einander gegenüberliegenden Seiten der Reaktionskammer verlaufen.

Durch einen horizontalen Kanal fließendes geschmolzenes Metall wird daher zur Seite kaskadenförmig in die Reaktionskammer stürzen. Eine ähnliche Kaskade geht von der gegenüberliegenden Seitenwand der Reaktionskammer aus. Diese

809834/0779

beiden Kaskaden fließen zusammen und vereinen sich in der Reaktionskammer. Reaktionsfähiger Zuschlagstoff wird oberhalb der beiden Kaskaden zugegeben und trifft auf ihre Oberflächen auf. Der Fluß des geschmolzenen Metalls in den Kaskaden ist derart, daß der Zuschlagstoff sehr schnell in das geschmolzene Metall gezogen bzw. von diesem aufgesaugt oder untergesaugt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung endet ein horizontaler Kanal in einen erweiterten Kanal, der seinerseits mit der Reaktionskammer derart überlappt, daß ein schmaler in die Reaktionskammer führender Schlitz gebildet ist. In diesem Falle fließt geschmolzenes Metall durch den horizontalen Kanal in den erweiterten Kanalabschnitt und durch diesen Abschnitt in die Reaktionskammer, ohne daß die Fließrichtung geändert wird. Das durch den Schlitz fließende geschmolzene Metall fällt dann praktisch senkrecht nach unten. Diese Ausführungsform ist besonders dann zweckmäßig, wenn nur ein Schlitz oder drei Schlitze vorgesehen sind, jedoch ist sie auch für Ausführungsformen mit beispiels-r weise zwei oder vier Schlitzen anwendbar.

Vorzugsweise überlappen die horizontalen Kanäle nicht vollständig mit der Reaktionskammer. Es ist bevorzugt, daß die Kanäle mit der Reaktionskammer nur für einen Bruchteil ihrer Breite, jedoch über die gesamte oder wenigstens den größten Teil der Länge der betreffenden Seiten an der Kammer überlappen. Auf diese Weise wird ein Wehr- oder Dammeffekt erzeugt, wobei die Schlitzbreite die Fließrate des geschmolzenen Metalls steuert. ^

Vorzugsweise besteht die Vorrichtung aus zwei Teilen, wobei sich die Kanäle im Oberteil oder in der Oberform befinden und mit der im Unterteil oder Unterkasten befindlichen Reaktionskammer überlappen, wodurch die Schlitze

entstehen.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Behandeln von geschmolzenen Metall durch Einführen eines reaktiven Zuschlagstoffes in den Strom des geschmolzenen Metalles gelöst, welche eine Reaktionskanimer, einen Einlauf kanal für das geschmolzene Metall, welcher mit der Reaktionskammer überlappt und dadurch! eine schlitzförmige Öffnung in die Reaktionskammer über die ; gesamte oder einen wesentlichen Teil der Länge einer Seiten- ■ wand der Kammer bildet, eine oberhalb des Schlitzes ange- J ordnete Einrichtung zum Zugeben des reaktiven Zuschlagstoffes! zum geschmolzenen Metall und einen Auslaßkanal zum Abführen des behandelten geschmolzenen Metalles aufweist.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform dieser Vorrichtung beschrieben.

Geschmolzenes Metall wird in einen locker angeordneten Einguß gegossen, welcher sich beispielsweise auf der Oberseite i der Oberform bzw. des Oberteiles der Vorrichtung befindet oder nach einer anderen Ausführungsform in der Oberseite versenkt derart angeordnet sein kann, daß seine Oberkante in einer Ebene mit der Oberseite des Oberteiles liegt. Von diesem Einguß verlaufen zwei parallele Kanäle senkrecht nach unten und sind am unteren Ende abgewinkelt, um zwei parallele horizontale Kanäle zu bilden, welche parallel zueinander gegenüberliegenden Seiten einer einen rechteckigen horizontalen Querschnitt bzw. Grundriß aufweisenden Reaktionskainmer verlaufen. Diese horizontalen Kanäle überlappen mit der Reaktionskammer und bilden dadurch Schlitze, die sich über die Länge der Seiten der Reaktionskammer erstrecken, wobei sich diese Schlitze etwa in halber Höhe der Reaktionskammer befinden. Die horizontalen Kanäle sind an den dem Einguß abgewandten Enden geschlossen. Etwa

-8-

B09834/0779

zentral in die Reaktionskammer mündet ein Aufgäbetrichter, der sich über bzw. am oberen Ende der Reaktionskammer befindet und zum Zugeben von reaktivem Zuschlagstoff dient. Der untere Teil der Reaktionskammer ist verjüngt, beispielsweise pyramidenstumpfförmig verjüngt und mündet in einen Auslaßkanal, der das behandelte geschmolzene Metall aus der Vorrichtung herausführt, vorzugsweise durch einen Spinner, in dem das Metall umgewirbelt wird, bevor es die Vorrichtung endgültig verläßt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Schlitze, durch vrelche das geschmolzene Metall kaskadenförmig oder wasserfallartig in die Reaktionskammer fließt, über dem Auslaß der Reaktionskammer angeordnet, so daß irn Betrieb ein Kopf bzw. eine Säule aus geschmolzenem Metall in der Reaktionskammer aufgebaut v/erden kann. Dementsprechend ist ein kontinuierlicher Fluß von geschmolzenem Metall durch die Kammer sichergestellt, wodurch die Gefahr, daß irgendwelche Teile des Metalls zum Stillstand kommen und sich dementsprechend ein GasrUckdruck aufgrund der Reaktion mit den Zuschlagstoffen aufbaut, auf ein Minimum herabgesetzt wird.

Um den gewünschten Kopf flüssigen Metalles in der Reaktionskammer zu erzeugen, ist es vorteilhaft, den Durchfluß des Metalls durch die Vorrichtung vor und hinter der Reaktionskammer zu drosseln. Dadurch ergibt sich ein stetiger und fortschreitender Fluß der gesamten Schmelze durch die Vorrichtung,,

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Strömungspfad des Metalles innerhalb der Vorrichtung hinter der Reaktionskammer zum Auslaß verlängert, um die für die Reaktion des Zuschlagstoffes mit dem Metall zur Verfügung stehende Zeit zu strecken. Zweckmäßig wird der Strömungspfad dadurch ver-

SUTBäW 0779 ~~

A "-

längert, daß ein erster und gegebenenfalls auch ein zweiter Sumpf vorhanden ist, in denen sich jeweils eine Metallsäule oder ein Metallkopf aufbaut und aufrecht erhalten wird, indera man den Auslaßquerschnitt aus diesem Sumpf begrenzt. Beispielsweise ist die offene Querschnittsfläche der Drossel am Auslaß aus dem ersten Sumpf zweckmäßig gleich der Querschnittsfläche der Drossel am Einlaß in die Reaktionskammer, so daß gleiche Druckköpfe an diesen Stellen aufrecht erhalten werden, was einen gleichförmigen kontinuierlichen Fluß von flüssigem Metall durch die Reaktionskammer gewährleistet. Um zu Beginn eines Behandlungsvorganges zunächst in der Reaktionskammer einen Kopf aus flüssigem Metall aufzubauen, wird die engste Drossel der Vorrichtung nahe dem Auslaß aus der Vorrichtung am Ausfluß des zweiten Sumpfes vorgesehen, wobei es als besonders zweckmäßig gefunden wurde, die freie Durchflußfläche dieser Drossel 10 % kleiner als die freie Durchflußfläche der Drossel am Auslaß aus dem ersten Sumpf zu wählen. Dadurch ist sichergestellt, daß sich das Metall bis zu einem gewissen Grade in der Vorrichtung rückstaut, wobei durch richtige Ausbildung der Sümpfe kein Teil des fließenden Metalles zum Stillstand kommen kann. Wenn kurz nach Beginn eines BehandlungsVorganges flüssiges Metall durch die Vorrichtung fließt, hat sich ein gleichförmiger Zustand aufgebaut, wobei die Druckköpfe des Metalls oberhalb bzw. vor jeder Drossel sich automatisch derart einstellen, daß die Strömungsrate des durchfließenden flüssigen Metalles an allen Stellen in der Vorrichtung gleich ist. Wenn aus irgendweichen Gründen eine Schwankung im Durchfluß des Metalls eintritt, werden derartige Schwankungen von den Sümpfen mit dem darin vorhandenen Metallkopf ohne weiteres absorbiert. Das Metall fließt dementsprechend sowohl gleichförmig als auch gesteuert durch die Vorrichtung.

Der reaktive Zuschlagstoff wird bequem mit der auf die Fließrate des geschmolzenen Metalles abgestimmten gewünschten

-10-

80 9834/0779

Rate mittels des oberhalb der Reaktionskammer und insbesondere oberhalb der sich in die Reaktionskammer öffnenden Schlitze in die Reaktionskammer eingegeben.

Falls zwei Kaskaden aus geschmolzenem Metall in die Reaktionskammer fließen, wird der Zuschlagstoff oberhalb und zwischen den zusammenlaufenden Kaskaden in die Reaktionskammer eingegeben und wird von dem Fluß der herabstürzenden Metallkaskaden schnell in das Metall hineingezogen.

Es ist sehr zweckmäßig, das Auslaßende des Trichters eine gewisse Strecke über der Stelle anzuordnen, an der der Zuschlagstoff auf das Metall fällt, wobei es auch zweckmäßig ist, den Zuschlagstoff durch ein Rohr frei in die Reaktionskammer oder in den Metalleinlaß der Reaktionskammer fallen zu lassen. Dadurch wird vermieden, daß der Zuschlagstoff im Trichter, weil er sich zu nahe am geschmolzenen Metall befindet, zu heiß wird und deshalb zu

Klumpen zusammenbackt oder zusammenschmilzt. Die Zugabe des Rann ^to

ZuschlagstoffesVmittels eines am Auslaß des Trichters befindlichen entsprechenden Ventils gesteuert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung steuern die Schlitze den Fluß des geschmolzenen Metalls in die Reaktionskammer, Für die Herstellung der Vorrichtung ist es vorteilhaft, diese aus zwei Teilen zusammenzusetzen, nämlich einem Unterteil und einem Kopfstück oder Oberteil» Der im Kopfstück befindliche obere Teil der Reaktionskammer hat einen rechteckigen horizontalen Querschnitt bzw. Grundriß. Die horizontalen Kanäle können sich am unteren Ende des Kopfstückes befinden und überlappen mit dem unteren Teil der Reaktionskammer derart, daß in die Reaktionskammer führende Schlitze gebildet sind. Der untere Teil der Reaktionskammer befindet sich im Unterteil der Vorrichtung und verjüngt sich nach unten zu einem Auslaßkanal, der durch einen Spinner aus der Vorrichtung hinausführt. -11-

8-0 9834/0770

Die Anordnung der Schlitze, wodurch geschmolzenes Metall zunächst im wesentlichen horizontal fließt und dann zur Seite kaskadenförraig in die Reaktionskammer stürzt, erzeugt einen "Wasserfall-Effekt", so daß reaktiver Zuschlagstoff, der von oben im freien Fall zugegeben wird, sehr schnell in die Hasse des geschmolzenen Metalles eingezogen wird. Dies hat große wirtschaftliche Bedeutung.

Es wurde gefunden, daß es mit der Erfindung möglich ist, reaktive Zuschlagstoffe schnell in geschmolzenes Metall einzuführen, ohne daß sich Flammen bilden. Hingegen ist die Ausbeute des Zuschlagstoffes bzw. dessen Ausnutzung verbessert. Die Eildung von herabstürzenden Kaskaden aus geschmolzenem Metall gewährleistet, daß der Zuschlagstoff schnell unter das Metall gezogen wird. Es geht deshalb sehr wenig Zuschlagstoff durch Verdampfung oder Verflüchtigung verloren, was den v/eiteren Vorteil hat, daß sich j kein Druck an der Zugabestelle des Zuschlagstoffes aufbaut. Außerdem ergibt sich kein Blockieren von res.ktivem Zuschlagstoff an der Zugabestelle, v/eil der Zuschlagstoff so schnell von der Kraft der herabstürzenden Kaskaden in den Metallstrom eingesaugt wird.

Auch wurde gefunden, daß es aufgrund der Erfindung möglich ist, feinteiligere reaktive Zuschlagstoffe zu verwenden, d.h. geringere Partikelgrößen der Zuschlagstoffe, was die Lösungsgeschwindigkeit der Zuschlagstoffe im Metall vergrößert.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Unterseite der Oberform bzw. des Kopfstückes einer ersten Ausführungsforn der Vorrichtung,

-12-8-U ö 8 3 4 / ÖT7~9 I

12 -

Fig. 2 einen Längsschnitt nach Linie Y-Y in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie X-X in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Unterkasten bzw. den Unterteil der Vorrichtung, auf den das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Kopfstück paßt,

Fig. 5 einen Längsschnitt nach Linie Y'-Y¹ in Fig. 4, Fig. 6 einen Querschnitt nach Linie X¹-X' in Fig. 5,

Fig. 7 ein Detail einer Draufsicht einer zweiten Ausführung sforrn des Kopfstückes der Vorrichtung und

Fig. 8 ein Detail einer Draufsicht einer dritten Ausführungsform des Kopfstückes«

Die Vorrichtung ist aus zwei Teilen, nämlich einem a\ich als Oberform oder Kopfstück zu bezeichnenden Oberteil 1 und einem auch als Unterkasten zu bezeichnenden Unterteil 2 zusammengesetzt, wobei der in Fig. 1 bis 3 dargestellte Oberteil 1 in eine entsprechende Ausnehmung an der Oberseite des in Fig. 4 bis 6 dargestellten Unterteiles eingesetzt werden kann. Auf dem Oberteil 1 ist locker ein Einguß 3 für geschmolzenes Metall aufgesetzt, von dem senkrecht zwei Kanäle 4 parallel nach unten führen, welche in rechtwinklig hierzu und damit horizontal verlaufende Kanäle 5, die ebenfalls parallel zueinander verlaufen, münden. Die Kanäle 5 laufen zu einander gegenüberliegenden Seiten einer Reaktionskammer 6, deren oberer Teil sich im Oberteil 1 befindet. Etwa in der Mitte ist ein automatisch arbeitender Trichter 7 zum gesteuerten Zugeben eines reaktionsfähigen Zuschlagstoffes durch ein Rohr 8 in die Reaktionskammer 6

-13-3.0 9834/0779

ORIGINAL INSPECTED

.4Co-

vorgesehen.

Der im Unterteil 2 befindliche Teil der Reaktionskammer 6 verjüngt sich nach unten und führt zu einem unteren Kanal 9, der in einen Spinner 10 mündet, in welchem eine Umwirbelung des geschmolzenen Metalles entsprechend den in Fig. angedeuteten Pfeilen stattfindet. Durch einen Auslaufkanal 11 wird das geschmolzene Metall aus dem Spinaler 10 abgeleitet.

Die Reaktionskammer 6 hat im Unterteil 2 in Querrichtung eine größere Breite wie im Oberteil 1, so daß, wenn der Oberteil 1 in den Unterteil 2 eingesteckt worden ist, die Kanäle 5 den unteren Teil der Reaktionskammer 6 teilweise überlappen und dementsprechend an gegenüberliegenden Seiten der Reaktionskammer Schlitze 12 bilden, wie in Fig. 1 angedeutet.

Im Betrieb der Vorrichtung wird durch den lose aufgesetzten Einguß 3 geschmolzenes Metall eingegossen, das durch die Kanäle 4 in die Kanäle 5 fließt. Aus diesen Kanälen 5 stürzt das flüssige Metall in kaskadenförmigen Strömen durch die Schlitze 12 in die Reaktionskammer 6. Dabei werden zwei zusammenlaufende Kaskaden aus geschmolzenem Metall erzeugt, welche in der Kammer 6 zusammenlaufen. Vom Trichter 7 wird ein mit dem geschmolzenen Metall reagierender Zuschlagstoff zugeführt, der schnell unter die kaskadenförmigen Ströme des geschmolzenen Metalles gezogen wird. Das den Zuschlagstoff enthaltende geschmolzene Metall verläßt die Reaktionskammer 6 durch den Kanal 9, den Spinner 10 und den Auslaufkanal 11.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei der sich drei Schlitze in die Reaktionskammer 6 öffnen. Bei dieser Ausführungsform verlaufen horizontale Kanäle 15 und 16 praktisch parallel zu einander gegenüberliegenden

8 0 9834/0779

Seiten der Reaktionskammer 6 und überlappen mit diesen Seiten, so daß zwei Schlitze 13 und 14 an diesen gegenüberliegenden Seiten der Reaktionskammer 6 vorhanden sind. Ein dritter horizontaler Kanal 17 verläuft parallel und zwischen den Kanälen 15 und 16 und öffnet sich in eine Erweiterung 18, welche mit einer dritten Seite der Reaktionskammer 6 überlappt und dadurch einen dritten Schlitz 19 bildet, der sich über einen größeren Teil der Länge dieser einen Seite der Reaktionskammer 6 erstreckt.

Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, wobei vier Schlitze in die Reaktionskammer 6 münden. Dabei sind zwei über einen größeren Teil ihrer Länge parallel zueinander verlaufende horizontale Kanäle 20 und 21 vorgesehen, die an ihren Enden in entgegengesetzter Richtung abgewinkelt sind und dementsprechend Abschnitte 22 bzw. 23 bi3.den, welche praktisch parallel zu aneinanderstoßenden Seiten der Reaktionskammer 6 verlaufen. Diese Abschnitte 22 und 23 überlappen die Reaktionskammer an den entsprechenden Seiten und bilden zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Schlitze 24 und 25, welche sich in die Reaktionskammer 6 öffnen. Zwei weitere, über einen wesentlichen Teil ihrer Länge parallel zueinander verlaufende Kanäle 26 und 27 sind auf den Außenseiten der Kanäle 20 und 21 angeordnet und weisen zueinander abgewinkelte Abschnitte 28 und 29 auf, die praktisch parallel zu den beiden anderen aneinanderstoßenden Seiten der Reaktionskammer 6 verlaufen und diese überlappen, so daß sie in die Reaktionskammer 6 mündende, rechtwinklig zueinander liegende Schlitze 30 und 31 bilden.

809834/077S

L e e r s e ι ι 9

Claims

Anmelder: Materials and Methods Limited, Meerion Houses 38 Albert Road North, Reigate, Surrey (England) Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von geschmolzenem Metall mit Zuschlagstoffen Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von geschmolzenem Metall durch Eingeben von mit ihm reagierenden Zuschlagstoffen, dadurch gekennzeichnet , daß das geschmolzene Metall in eine Reaktionskammer durch wenigstens einen Zulauf kanal eingeleitet v/ird, welcher mit einer Seite der Reaktionskammer überlappt, um wenigstens eine schlitzartige öffnung in die Reaktionskammer über die gesamte oder einen wesentlichen Teil der Länge der Seite der Reaktionskammer zu bilden, so daß aus dem geschmolzenen Metall wenigstens eine nach unten in die Reaktionskammer fließende Kaskade gebildet wird, wobei der reaktive Zuschlagstoff in die Kammer über der Kaskade eingegeben und vom Strom der Kaskade schnell unter das geschmolzene Metall gezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall in eine einen rechteckigen horizontalen Querschnitt aufweisende Reaktionskammer geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall durch zwei an einander gegenüberliegenden Seiten der Reaktionskammer befindliche Schlitze in die Reaktionskammer geleitet wird.

807048

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall durch wenigstens einen Schlitz in die Reaktionskammer geleitet wird, der sich über die Länge der betreffenden Seite der Reaktionskammer erstreckt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall geschmolzenes Eisen ist, welches durch Zugeben eines Kugelbildners behandelt wird, der Mg, Ca, Na, Li, Sr, Ba, Ce, Dy, La oder Y oder eine Legierung oder ein Gemisch davon enthält.

6. Vorrichtung zum Behandeln von geschmolzenem Metall durch Zugeben von reaktiven bzw. mit ihm reagierenden Zuschlagstoffen in das geschmolzene Metall, zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Reaktionskammer (6) mit wenigstens einem Zulaufkanal (4,5;15,16,17;2O,21,26,27) aufweist, der mit einer Seite der Reaktionskammer überlappt, um wenigstens eine schlitzartige Öffnung (12; 13,14,19,·24,25,30,31) in die Reaktionskammer über die gesamte oder einen wesentlichen Teil der Länge der betreffenden Seite der Kammer zu bilden, daß ferner eine Einrichtung (3) zum Einleiten von geschmolzenem Metall in wenigstens einen Einlaßkanal vorgesehen ist, wodurch das geschmolzene Metall durch die Schlitze hindurchströmt und wenigstens eine Kaskade bildet, welche nach unten in die Reaktionskammer strömt, und daß eine Einrichtung (7) zum Zugeben eines reaktiven Zuschlagstoffes über der bzw. den Kaskaden und eine Einrichtung (9,10,11) zum Abführen des behandelten Metalls vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (6) einen rechteckigen horizontalen Querschnitt aufweist.

ö.uäö3A/0779

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Einlaufkanäle (4,5) aufweist, die zwei Schlitze (12) an einander gegenüberliegenden Seiten der Reaktionskammer (6) bilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie drei oder mehr Einlaufkanäle (15,16, 17;20,21,26,27) aufweist, von denen jeder eine einen in die Zwischenkammer (6) führenden Schlitz (13,14,19; 24,25,30,31) bildenden Abschnitt (18;22,23,28,29) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der bzw. die Schlitze (12;13, 14,19;24,25,30,31) über die Länge einer Seite der Reaktionskammer (6) erstrecken.

G/I-M