DE3331623A1

DE3331623A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen behandlung schmelzfluessigen metalls

Info

Publication number: DE3331623A1
Application number: DE19833331623
Authority: DE
Inventors: Hirotoshi Inuyama Aichi Taniguchi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-05-12
Filing date: 1983-09-01
Publication date: 1984-11-15
Also published as: DE3331623C2; FR2547597B1; FR2547597A1; GB2141955B; JPS6327416B2; JPS59208030A; GB8321617D0; GB2141955A; US4484731A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung

schmelzflüssigen Metalls

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung schmelzflüssigen Metalls, insbesondere zur kontinuierlichen Zuführung bestimmter Behandlungsmittel an eine strömende Masse schmelzflüssigen Metalls, wodurch das schmelzflüssige Metall durch Kontakt mit Behandlungsmitteln und Schmelze wirksam unabhängig von der Menge der zu behandelnden Schmelze behandelt wird.

Die Erfindung hat auch eine diesbezügliche Vorrichtung zum Gegenstand.

Bekannt ist auf dem Fachgebiet ein Verfahren, durch welches die Struktur von gegossenen Teilen, beispielsweise in Form eines Barrens, verbessert wird, in dem ein oder mehrere Behandlungsmittel (Additive) einem schmelzflüssigen Metall, aus dem die Produkte durch Vergießen erhalten werden, zugegeben werden. Es ist beispielsweise bekannt, ein schmelzflüssiges Gußeisen zu impfen oder dieses zu·sphäroidieren, um Gußeisen mit Kugelgraphit oder sphärolithisches Gußeisen oder Kugelgraphitgußeisen zu erzeugen. Bei einem häufig angewendeten sphärolisierenden Verfahren werden bestimmte Kugelbildnermittel wie Mg, RE, Ca und andere Metalle oder ihre Legierungen in eine Pfanne zur Reaktion eines schmelzflüssigen Metalls in der Pfanne mit den Behandlungsmetallen oder Legierungen eingeführt und die sphärolisierte Schmelze wird in eine Gießform vergossen, wodurch ein Produkt in Form

-δ-Ι von sphärolithischem Gußeisen oder Kugelgraphitgußeisen erhalten wird.

Unter RE versteht man im englischen Sprachgebrauch seltene Erden. Solche sphärolithisierenden Verfahren jedoch, bei denen ein Behandlungsverfahren mit einem Zwischengefäß oder einer Pfanne erforderlich ist, macht es schwierig, ein Verfahren zum Vergießen des schmelzflüssigen Metalls in eine Form vermittels geeigneter automatischer'Gießeinrichtungen zu automatisieren. Ein anderes hervorstechendes Problem, das beim bekannten Verfahren auftritt, liegt in einem Verlust teurer Behandlungsmittel wie Mg und RE, und zwar aufgrund der Änderung ihrer Eigenschaften über die Zeit während des Vergehens eines Zeitraums von nur wenigen Sekunden bis zehn oder mehr Minuten. Während eines solchen Zeitraums ist es unvermeidlich, das sphärolisierte schmelzflüssige Metall aus der Pfanne in die Gießform zu überführen. Die Forderung der vorgenannten Überführung des schmelzflüssigen Metalls aus der Pfanne oder dem Zwischengefäß in die Form führt zu Problemen der Umweltbelastung aufgrund der Erzeugung eines großen volumen-weißen Rauches und eines Verspritzens der Schmelze; macht auch den Vorgang mühsam und gefährlich. Weiterhin führt der Kontakt des schmelzflüssigen Metalls mit der Umgebungsluft möglicherweise zur Entwicklung von Schlacken in großer Menge und reduziert bzw. vermindert somit die Wirksamkeit der kugelbildenden Mittel, was einen nachteiligen Einfluß auf die Qualität der Produkte zeitigt.

In den letzten Jahren ist die Industrie auf ein sogenanntes "In der Form - Behandlungsverfahren" als eines der Kugelbildner-Verfahren aufmerksam geworden. Bei einem solchen Verfahren wird ein Kugelbildnermittel in einer Reaktionskammer, die in einer Gießform ausgebildet ist, untergebracht und eine Masse schmelzflüssigen Gußeisens

wird in die Reaktionskammer eingeführt, um einen Kontakt und eine Reaktion des Gußeisens mit dem Kugelbildnermittel herbeizuführen. Das so behandelte schmelzflüssige Metall wird dann über eine Abstichrinne einem Formhohlraum im anderen Teil der Gießform zugeleitet. Bei diesem Behandlungsverfahren innerhalb der Form jedoch wird das schmelzflüssige einmal in die Reaktionskammer gegossene Metall in den Formhohlraum erst dann eingeführt, nachdem das schmelzflüssige Metall in die Reaktionskammer übergeströmt ist; das letzte Volumen des schmelzflüssigen Metalls wird daher notwendigerweise innerhalb der Reaktionskammer zurückgelassen. Dies reduziert die Ausbeute des schmelzflüssigen Metalls in Form von Gießprodukten, was zu einer Steigerung in den Gießkosten der Produkte führt. Zusätzlich zu diesem kritischen Nachteil zeitigt das Verfahren weitere Probleme im Zusammenhang mit der Gießform, die eine Reaktionskammer der obengenannten Art hat, d.h. die Form muß von erheblichen Abmessungen und in der Konstruktion kompliziert sein, daß eine solche Reaktionskammer hierin vorgesehen ist.

Während die obengenannten Probleme sämtlich mit Kugelbildner-Verfahren, wie sie auf das schmelzflüssige Gußeisen angewendet werden, befaßt sind, liegen ähnliche Probleme in anderen Behandlungen des schmelzflüssigen Metalls einschließlich einer Impfbehandlung hiervon.

Zusammengefaßt: Die früheren Verfahren zur Behandlung schmelzflüssigen Metalls arbeiten mit einem diskontinuierlichen Verfahren, bei dem die Behandlung in einem Gefäß, beispielsweise einer Pfanne geeigneten Typs und Größe abhängig von der Größe des zu vergießenden Produktes oder in einer Reaktionskammer geeigneter Größe durchgeführt wird, welche in einer Gießform ausgebildet ist. Es hat sich als sehr schwierig herausgestellt, die Menge an Behandlungsmittel in solch einem Gießgefäß oder

der Kammer zu verändern, nachdem mit dem Zuführen eines schmelzflüssigen Metalls begonnen wurde. Die Behandlungsmittel können in der Menge unzureichend sein oder sie werden im Obermaß verwendet.
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Das Verfahren nach der Erfindung wurde im Hinblick auf die vorbeschriebene Situation entwickelt. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um eine kontinuierliche Behandlung schmelzflüssigen Metalls durchzuführen.

Eine weitere. Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren und einer Vorrichtung, um kontinuierlich das schmelzflüssige Metall durch kontinuierlichen Kontakt mit konstant zugeführten Behandlungsmitteln, während das schmelzflussige Metall fließt, zu behandeln.

Zur Behandlung mit einem bestimmten Behandlungsmittel wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Behandlungsmittel kontinuierlich in ein Behandlungsgefäß über einen Lieferkanal einzuführen, der durch die Wandung des Gefäßes ausgebildet ist, während das schmelzflüssige Metall kontinuierlich in das Behandlungsgefäß vergossen wird, um einen kontinuierlichen Kontakt des schmelzflüssigen Metalls mit dem Behandlungsmittel herbeizuführen. Das so mit dem Behandlungsmittel innerhalb des Gefäßes behandelte schmelzflüssige Metall wird anschließend aus einem unteren Teil des Gefäßes ausgetragen.

Nach der obengenannten Erfindung wird das in das Behandlungsgefäß vergossene schmelzflüssige Metall in kontinuierlichem Kontakt mit dem Behandlungsmittel gehalten, welches kontinuierlich durch den in der Wandung des Gefässes ausgebildeten Lieferdurchlaß zugeführt wird; d.h.

das kontinuierlich vergossene schmelzflüssige Metall wird iis Kontakt mit dem frisch zugeführten Behandlungs-

mittel gebracht. Somit wird eine wirksame Behandlung der Schmelze möglich. Die Tatsache, daß das Behandlungsmittel direkt das schmelzflüssige Metall kontaktiert, ohne in Kontakt mit der Luft zu kommen, führt zu einer wirksamen Verhinderung einer Schlackenbildung, weißer Dämpfe sowie eine.s Geruchs und eines. Verspritzensder Schmelze, wie dies insbesondere bei einer üblichen Kugelbildner-Behandlung auftrat.

Zusätzlich wird die Menge an schmelzflüssigem Metall, die behandelt werden soll, durch eine Menge schmelzflüssigen Metalls bestimmt, die in ein Behandlungsgefäß vergossen wird und/oder ein Zeitintervall, während dessen das schmelzflüssige Metall in das Gefäß vergossen wird. Das Ergebnis ist, daß das schmelzflüssige Metall kontinuierlich in beliebiger gewünschter Menge entweder in einer kleinen oder großen, behandelt werden kann. Anders ausgedrückt: Eine gewünschte Behandlung des schmelzflüssigen Metalls kann nach dem Vergießen der Schmelze in eine Gießform in kontinuierlicher Weise vorgenommen werden, ohne daß die spezifische Größe der Form oder das Gewicht der Gußstücke, die aus dem schmelzflüssigen Metall hergestellt werden sollen, beachtet werden müßte.

Vorzugsweise läßt sich die Menge eines Behandlungsmittels, abhängig von der Geschwindigkeit, mit der das schmelzflüssige Metall in das Gefäß vergossen wird, steuern. Hierzu liefert die Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung, das sich von der bekannten diskontinuierliehen Behandlung unterscheidet, wonach das schmelzflüssige Metall in Kontakt mit einem Behandlungsmittel gebracht wird, welches in einer Pfanne oder in einer in einer Gießform ausgebildeten Reaktionskammer untergebracht wurde.

Während die Maßnahme nach der Erfindung besonders geeignet

für eine Graphitkugelbildner-Behandlung eines geschmolzenen Gußeisens ist, läßt sich die Erfindung auch anwenden auf die Herstellung von quasi-sphärolithischem Graphitgußeisen, bei einer Impfbehandlung duktilen Gußeisens, Grauguß und vergossenem Stahl, indem ein geeignetes Impfmittel zum Deoxidieren, Reduzieren oder zu anderen Behandlungen zugesetzt wird.

Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird das Behandlungsmittel allmählich in das Behandlungsgefäß eingedrückt, während es durch einen Lieferdurchlaß oder einen Lieferkanal geführt wird, der durch die Wand des Gefäßes hindurch ausgebildet ist, der Art, daß der Lieferkanal mit dem Behandlungsmittel gefüllt gehalten wird. Diese Anordnung verhindert wirksam, daß das schmelzflüssige Metall durch den Lieferkanal gegen eine Behandlungsmittelzuführeinrichtung "hindurchlecken" kann. Das schmelzflüssige innerhalb des Gefäßes durch Kontakt mit dem Behandlungsmittel behandelte schmelzflüssige Metall wird aus dem Gefäß ausgetragen und unmittelbar in eine Gießform zu dessen Vergießen in ein beabsichtigtes Gießprodukt überführt.

Zur Durchführung der Maßnahme nach der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung schmelzflüssigen Metalls mit einem bestimmten Behandlungsmittel vorgesehen. Diese umfaßt: (a) Ein Behandlungsgefäß, das in einem oberen Teil einen Einlaßaufnehmerteil aufweist, in welchem das schmelzflüssige Metall vergossen wird und welches in einem unteren Teil hiervon über einen Auslaßkanal verfügt, durch welchen das schmelzflüssige Metall aus dem Gefäß nach dessen Behandlung ausgetragen wird, wobei das Behandlungsgefäß an einem Teil hiervon zwischen den oberen und unteren Teilen über eine Reaktionskammer verfügt, welche mit dem Einlaßaufnehmerteil und dem Äuslaßdurchlaß in Verbindung steht und in der das schmelz-

flüssige Metall mit dem Behandlungsmittel in Kontakt gebracht wird; (b) einen durch die Wandung des Behandlungsgefäßes ausgebildetenLieferdurchlaß, der mit der Reaktionskammer in Verbindung steht, um das Behandlungsmittel in die Reaktionskammer einzuführen; und (c) Liefereinrichtungen, um eine vorbestimmte Menge an Behandlungsmittel in die Reaktionskammer durch den Lieferdurchlaß einzuspeisen.

Bei der kontinuierlichen Behandlungsvorrichtung für schmelzflüssiges Metall der oben angegebenen Art umfassen die Liefereinrichtungen vorzugsweise eine Schnecke, um kontinuierlich das Behandlungsmittel zuzuführen und einzuspeisen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die im Behandlungsgefäß ausgebildete Behandlungskammer derart aufgebaut, daß ein Auslaß der Behandlungskammer ^; schmaler als ein Einlaß hiervon ist, derart, daß das schmelzflüssige vom Einlaßaufnehmerteil zugeführte Metall in der Lage ist, zeitweise in der Reaktionskammer zu verbleiben. Diese konstruktive Anordnung ermöglicht eine gleichförmige und konsistente Behandlung des schmelzflüssigen Metalls mit dem Behandlungsmittel. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Reaktionskammer ein gebogenes oder gekrümmtes Profil derart aufweist, daß das schmelzflüssige Metall von dem Einlaßaufnehmerteil gegen eine Öffnung des Lieferdurchlasses an einem Ende geführt, in Kontakt mit dem Behandlungsmittel benachbart diesem offenen Ende des Zuführungskanals gebracht und dann gegen den Auslaßkanal oder -durchlaß geführt wird.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt die Liefereinrichtung eine LieferSteuereinrichtung, um eine Menge des Be-

handlungsmittels einzustellen, welches kontinuierlich in die Reaktionskammer eingespeist wird.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch

eine Ausführungsform der Vorrichtung, die auch zur Durchführung des Ver

fahrens Anwendung findet;

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch

das Behandlungsgefäß einer anderen Ausführungsform;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie

III-IIIder Fig. 2;

Fig. 4 und 5 Teilschnitte durch Reaktionskammern

unterschiedlicher Form in anderen

Formen des Behandlungsgefäßes;

und

Fig. 6 eine schematische Ansicht im Schnitt

durch eine andere Ausführungsform.

Nach Fig. 1 ist ein Behandlungsgefäß aus einem feuerfesten Material zu sehen. Das Behandlungsgefäß 2 verfügt in seinem oberen Teil über einen schalenförmigen Einlaßaufnehmerteil 4 mit großer Öffnung, in welche eine Masse schmelzflüssigen Metalls 8 (schmelzflüssiges Gußeisen oder Roheisen nach dieser spezifischen Ausführungsform) kontinuierlich aus einem anderen Gefäß, beispielsweise einer Pfanne 6 gegossen wird. Der Einlaßaufnehmer 4 ist an seinem Bodenteil mit einem Durch-

laß 10 versehen, durch.welchen der Einlaßaufnehmer 4 mit einer Reaktionskammer 12 in Verbindung steht, die unterhalb des Durchlasses 10 vorgesehen ist. Der untere Teil der Reaktionskammer 12 führt zu einem Auslaßkanal 14, der in der Bodenfläche des Behandlungsgefäßes 2 offen ist. Das so aufgebaute Behandlungsgefäß 2 ruht auf einer Basis 16, die über ein durchgehendes Loch 18 verfügt. Das schmelzflüssige, einer beabsichtigten Behandlung ausgesetzte Metall 8, beispielsweise einer Graphitkugelbildner-Behandlung, wird durch das durchgehende Loch 18 in einen Gießtrichter 22 gegeben, der in einer Gießform unterhalb der Basis 16 ausgebildet ist.

Der Zuführungsdurchlaß 24 ist durch die Wandung des Behandlungsgefäßes 2 hindurch derart ausgebildet, daß der Durchlaß 24 offen in der Reaktionskammer 12 ausgebildet ist. Ein bestimmtes partikelförmiges oder granulatförmiges Behandlungsmittel (Kugelbildnermittel nach dieser spezifischen Ausführungsform) wird in den Lieferdurchlaß 24 mittels einer Zuführungseinrichtung 28 für das Liefermittel eingeführt, der sich auf der Basis 16 befindet. Die Liefereinrichtung 28 umfaßt: einen Zylinder oder ein zylindrisches Gehäuse 30, das mit dem Lieferdurchlaß 24 verbunden ist; eine Schnecke 32 ist drehbar innerhalb des Zylinders 30 angeordnet; eine Antriebseinheit 34 für variable Geschwindigkeit, beispielsweise in Form eines Motors, ist mit dem rückwärtigen Ende der Schnecke 3 2 verbunden und dreht diese um ihre Achse; ein Trichter 36 ist vorgesehen, um ein bestimmtes Behandlungsmittel in den Zylinder 3 0 zu liefern. Ein Teil des Zylinders 30 benachbart seiner Verbindung mit dem Lieferdurchlaß 24 ist von einem Kühlhüllgehäuse 38 umgeben, in welchem ein geeignetes Kühlfluid wie Wasser oder Luft zirkuliert, um das Behandlungsmittel 26 innerhalb des Zylinders 30 zu behandeln, derart, daß das Behandlungsmittel 26 gegen Wärme des schmelzflüssigen

Metalls 8 im Gefäß 2 geschützt wird und hier ungünstige Einflüsse der Wärme auf das Behandlungsmittel vermieden werden, beispielsweise eine Auflösung und somit eine Reaktion des Behandlungsmittels 26 unter Wärme.

Ein Spritzschutz 40 schützt die Behandlungsmittel-Liefereinrichtung 28 gegen ein Verspritzen von Tröpfchen des schmelztlüssigen Metalls 8 bei dessen Gießen in den Einlaßaufnehmerteil 4.

Bei der Vorrichtung der oben angegebenen Art wird das schmelzflüssige Metall 8 aus der Pfanne 6 in den Einlaßaufnehmerteil 4 im Behandlungsgefäß 2 vergossen und in die Reaktionskammer 12 geführt, während das Behandlungsmittel 26 im Trichter 36 dem Zylinder 30 zugeführt wird und dem Lieferdurchlaß 24 mittels einer Vorwärtsförderbewegung der sich drehenden Schnecke 32 zugeführt wird, die durch die Antriebseinheit 34 in Drehung versetzt wird. Das dem Durchlaß 24 zugeführte Behandlungsmittel wird kontinuierlich in die Reaktionskammer gedrückt oder geschoben, während der Durchlaß 24 mit dem Behandlungsmittel 26 gefüllt oder vollgestopft ist, wodurch verhindert wird, daß schmelzflüssiges Metall 8 durch den Durchlaß 24 gegen die Schnecke 32 durchtritt. So wird das schmelzflüssige Metall 8 innerhalb der Behandlungskammer 12 in kontinuierlichen Kontakt mit dem Behandlungsmittel 26 gebracht, was zum Ergebnis hat, daß eine gewünschte Reaktion zwischen dem Metall 8 und dem Behandlungsmittel 26 herbeigeführt wird und so behandeltes schmelzflüssiges Metall erhalten wird. Anders ausgedrückt: Während das schmelzflüssige Metall 8 aus dem Einlaßaufnehmerteil 4 nach unten in die Reaktionskammer geführt wird, erfolgt die Vermischung mit dem eingeführten Behandlungsmittel, während das Metall 8 durch die Reaktionskammer 12 tritt oder strömt. Diese Vermischung führt zu einer beabsichtigten Reaktion zwischen Metall

und dem Mittel, das für die Behandlung des Metalls erforderlich ist. Das durch Kontakt mit dem Behandlungsmittel 26 behandelte Metall 8 wird durch den Auslaßdurchlaß 14 ausgetragen, der sich unterhalb der Reaktionskammer 8 befindet und wird unmittelbar in den Gießtrichter 22 der Gießform 20, die sich unterhalb des Behandlungsgefässes befindet, eingeführt.

Die obenbeschriebene Vorrichtung nach der Erfindung er— möglicht also eine kontinuierliche Zuführung des Behandlungsmittels durch den Lieferdurchlaß'24 an das schmelzflüssige Metall 8, während dieses kontinuierlich in das Behandlungsgefäß 2 vergossen wird. Der Kontakt des schmelzflüssigen Metalls 8 mit dem Behandlungsmittel 26 ruft die geforderte Reaktion hierzwischen hervor, wodurch die beabsichtigte Behandlung des Metalls in kontinuierlicher Weise sichergestellt wird. Die Menge an schmelzflüssigem zu behandelndem Metall wird allein durch dessen Menge bestimmt, die aus der Pfanne in das Gefäß 2 eingeführt wird, wodurch das schmelzflüssige Metall in beliebiger Menge behandelt werden kann, um so Gestalt, Größe, Gewicht und anderen Parametern des endgültigen Gießproduktes zu genügen. Das Behandlungsmittel 26, welches kontinuierlich durch die Schnecke 32 vorgeführt wird,= füllt den Lieferdurchlaß 24, bevor es in die Reaktionskammer 12 zum Kontakt mit dem schmelzflüssigen.Metall eingeführt wird, welches durch die Reaktionskammer 12 nach unten strömt. So eliminiert das Behandlungsmittel 26 kontinuierlich die Kontaktmöglichkeiten des schmelzflüssigen Metalls 8 mit der Atmosphäre und reduziert hierdurch in extremer Weise die Entwicklung von Schlacken (MgO, CaO, etc.) oder macht diese minimal, genauso was den Verlust an Kugelbildnermittel, beispielsweise Mg angeht, der üblicherweise bei der Kugelbildnerbehandlung auftritt. Auch wird die Erzeugung großer Mengen Rauch, Geruch, ein Verspritzen schmelzflüssigen Metalls ver-

mieäen, das während einer Kugelbildnerreaktion sonst in Kauf zu nehmen ist, wodurch die üblichen Gefahren oder Unannehmlichkeiten bei Arbeiten in dieser Weise im wesentlichen eliminiert werden und Umweltbelastungen und Sicherheit in erheblicher Weise verbessert werden.

Das schmelzflüssige Metall 8,welches in die Reaktionskammer 12 eingeführt wurde, wird in Kontakt mit der frischen Zufuhr oder einer Menge an Behandlungsmittel 26 gebracht, welches kontinuierlich über den Zuführungsdurchlaß 24 zugeführt wird. Diese kontinuierliche Zuführung des Behandlungsmittels sorgt für eine wirksame Reaktion zwischen dem strömenden schmelzflüssigen Metall und einer frischen Lieferung an Behandlungsmittel. Weiterhin ist die Antriebseinheit der Behandlungsmittel-Liefereinrichtung variabel in der Arbeitsgeschwindigkeit und somit ist die Drehgeschwindigkeit der Schnecke 32 einstellbar, indem die Antriebseinheit variabler Geschwindigkeit steuerbar wird, wodurch die Geschwindigkeit der Zuführung des Behändlungsmittels 26 in den Lieferdurchlaß 24, d.h. die Liefermenge pro Zeiteinheit an die Reaktionskammer 12, einstellbar wird, d.h. je nach Bedarf erhöht oder vermindert wird. Die Größe der Reaktion zwischen schmelzflüssigem Metall 8 und Behandlungsmittel 26, nämlich der Behandlungsgrad des schmelzflussigen Metalls 8 kann nach Wunsch gesteuert werden. Dies bedeutet, daß eine Masse schmelzflüssigen Metalls 8 kontinuierlich bei verschie-' . ^!denen Behandlungsgrößen für verschiedene Teile hiervon durchgeführt werden kann. Die auf diese Weise unterschiedlieh behandelten einzelnen Teile des schmelzflüssigen

Metalls 8 werden kontinuierlich durch den Auslaßdurchlaß 14 in die Gießform ausgetragen, wodurch es möglich wird, ein Gußstück mit Teilen herzustellen, die im Aufbau unterschiedlich sind, und zwar aufgrund der Unterschiedliches keit im Grad der Behandlung zwischen entsprechenden Teilen des schmelzflüssigen Metalls. Hierzu ist zu wissen,

daß die bekannten Verfahren an der Schwierigkeit litten, die Liefermenge an Behandlungsmittel 26 oder die Größe der Reaktion des schmelzflüssigen Metalls mit dem Behandlungsmittel zu verändern, während das schmelzflüssige Metall vergossen wird. Daher konnte man selten erwarten, daß frühere Verfahren die Erzeugung von Gußstücken ermöglichten, bei denen einzelne Teile unterschiedliche Struktur hatten.

Bei der obenbeschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird das behandelte schmelzflüssige Metall 8 in einen Gießtrichter 22 geführt und dann in den Formhohlraum der Gießform 20 unmittelbar nachdem das Metall 8 aus dem Gefäß 2 über den Auslaßkanal 14 ausgetragen wurde, wodurch im wesentlichen ein Verlust an Kugelbildnermittel (26),

wie beispielsweise Mg, RE und andere Legierungsadditive vermieden wird, wobei dieser Verlust sonst aufgrund der Änderung in deren Eigenschaften infolge Zeit hervorgerufen wurde. Die Verhinderung eines solchen Verlustes ermöglicht eine Produktion von Kugelgraphit oder Gußeisen mit Kugelgraphit durchgehend hoher Qualität und trägt auch dazu bei, die geforderte Verbrauchsmenge an teuren Kugelbildnermitteln wie Mg und RE zu vermindern und somit die Ausbeute des mit solchen Mitteln behandelten schmelzflüssigen Stahls zu verbessern, verglichen mit früheren Verfahren. · · ■

Bei der obengenannten Ausführungsform der Vorrichtung verfügt die Reaktionskammer 12 über einen Auslaß (Auslaßdurchlaß 14), der enger als der Einlaß (Durchlaß 10) ist, so daß das schmelzflüssige von der Einlaßaufnehmereinrichtung 4 kommende Metall 8 zeitweise innerhalb der Reaktionskammer verbleiben oder verweilen kann, so daß es möglich wird, daß das schmelzflüssige Metall 8 wirksam das über den Lieferdurchlaß 24 angelieferte Behandlungsmittel zu kontaktieren und so zu einer gleichförmigen

oder gleichmäßigen Behandlung des schmelzflüssigen Metalls zu kommen.

Weiterhin ist das Behandlungsgefäß 2 so konstruiert, daß die gesamte Menge an schmelzflüssigem Metall 8 innerhalb der Reaktionskammer 12 ausgetragen wird, d.h. kein Teil der Schmelze wird als Verlust innerhalb der Kammer 12 zurückgehalten. Diese Anordnung verbessert merklich die Ausbeute des behandelten schmelzflüssigen Metalls.

■ .

In den Fig. 2 und 3 der Zeichnungen ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die gekennzeichnet ist durch eine Reaktionskammer 12, die sich in der Konstruktion von der vorhergehenden Ausführungsform unterscheidet.

Nach den Figuren verfügt die Reaktionskammer 4 2 über ein gebogenes oder gekrümmtes Profil, so 'daß das schmelzflüssige von der Einlaßaufnehmereinrichtung 4 des Gefäßes 2 aufgenommene Metall 8 aus der Kammer 4 gegen das offene Ende oder die Öffnung des Lieferkanals 24 gerichtet werden kann, wo es auf das Behandlungsmittel 26 trifft, welches aus dem Durchlaß 24 herausgepreßt wird. Hierdurch wird es möglich, daß das strömende schmelzflüssige Metall 8 noch wirksamer das Behandlungsmittel 26, beispielsweise einen Kugelbildner, kontaktiert. Das so mit dem Behandlungsmittel 26 kontaktierte schmelzflüssige Metall 8 verbleibt innerhalb der Reaktionskammer 42, derart, daß diese durch eine Trennwand 44 abgedämmt oder versperrt wird, die in einem Durchlaß vorgesehen ist, welcher Reaktionskammer 42 und Auslaßkanal 14 verbindet, der im Bodenteil des Gefäßes 2 ausgebildet ist. Das schmelzflüssige Metall 8, welches zeitweise innerhalb der Reaktionskammer 4-2 verblieben ist, strömt über die Löcher 46 aus, die in gegenüberliegenden seitlichen Endteilen der Trennwand 44 ausgebildet sind, und zwar in den Auslaßdurchlaß

14 und erreicht eine Gießform oder eine andere Einrichtung. In Fig. 3 und 4 werden die gleichen Bezugszeichen für Teile verwendet, die in der Funktion ähnlich denen der Fig. 1 sind.

Wie oben beschrieben ist das Profil der Reaktionskammer 42 nach dieser Ausführungsform gekrümmt oder gebogen, damit schmelzflüssiges Metall 8 aus der Einlaßaufnehmerkammer 4 zwangsweise in Kontakt mit dem Behandlungsmittel 26 gebracht wird, welches aus dem Lieferdurchlaß 24 herausgedrückt wird. Dies bedeutet, daß ein wirksamer Kontakt zwischen Metall 8 und Behandlungsmittel 26 sich einstellt. Diese Vorkehrungen für einen zwangsweisen und wirksamen Kontakt führen zu einer Steigerung in der Gleichförmigkeit und der Gleichmäßigkeit der in Frage kommenden Kugelbildnerbehandlung. Diese Behandlungsgleichförmigkeit wird weiterhin durch die Trennwand 44 verbessert, die dazu dient, das schmelzflüssige Metall zeitweise in der Reaktionskammer 42 zu halten.

Andere Formen des Behandlungsgefäßes 2 mit verschiedenen Konstruktionen, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, können für diesen Zweck eingesetzt werden, solange nur das kontinuierlich durch den Lieferdurchlaß 24 gelieferte Behandlungsmittel in kontinuierlichen Kontakt mit dem im Gefäß kontinuierlich fließenden schmelzflüssigen Metall 8 gebracht wird. Die gleichen Bezugszeichen werden in den Fig. 4 und 5 für ähnliche Teile wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen benutzt. Die entsprechende Beschreibung wird darum fortgelassen.

Das in Fig. 4 gezeigte Behandlungsgefäß 2 verfügt über einen Auslaßdurchlaß 14, der im Durchmesser ähnlich dem des Durchlasse 10 ist und ist mit einer Reaktionskammer versehen, die als großer Hohlraum ausgebildet ist, der in der Lage ist, zeitweise ein relativ großes Volumen

schmelzflüssigen Metalls 8 unterzubringen, wodurch das schmelzflüssige Metall 8 in der großvolumigen Reaktionskammer in Kontakt mit dem kontinuierlich gelieferten Behandlungsmittel 26 über einen relativ langen Zeitraum gehalten und hierdurch gleichmäßig über die gesamte Masse behandelt wird, bevor es durch den Auslaßdurchlaß in die unter dem Gefäß befindliche Gießform eingespeist wird.

Das in Fig. 5 gezeigte im wesentlichen trichterförmige Behandlungsgefäß 50 verfügt im oberen Teil über die Einlaßaufnehmereinrichtung 4, die eine weite öffnung hat, um das Gießen des schmelzflüssigen Metalls 8, beispielsweise aus der Pfanne 6, zu erleichtern. Das Behandlungsgefäß 50 hat an seinem Fußteil eine Reaktionskammer 52, die zu einem Auslaß 54 führt, der am Boden des Gefäßes 50 offen ist. Die Reaktionskammer 52 verjüngt sich im Querschnitt, wobei ihr Durchmesser allmählich gegen den Auslaß 54 abnimmt. Das durch die Schnecke 32 vorgeschobene Behandlungsmittel 26 wird in die sich verjüngende Reaktionskammer 52 über den Lieferdurchlaß 24 eingeführt, der durch die Wand der Kammer .52 ausgebildet ist und in Kontakt mit dem nach unten strömenden schmelzflüssigen Metall 8 gebracht wird. Nach dieser Ausführungsform wird auch das schmelzflüssige Metall 8, welches in die Einlaßaufnehmereinrichtung 4 vergossen wurde und einer geforderten Behandlung durch Kontakt mit dem Behandlungsmittel 26 innerhalb der Reaktionskammer 52 ausgesetzt wurde, völlig durch den Auslaß 54 ausgetragen, wobei kein Teil hiervon als Rückstand innerhalb des Gefäßes 50 verbleibt, was zu einer verbesserten Ausbeute an schmelzflüssigem Metall führt.

Nach Fig. 6, einer anderen Ausführungsform, kann das Behandlungsmittel 56 in Form einer Stange oder eines Stabes verwendet werden, welche in die Reaktionskammer 12 des Gefäßes 2 zugeführt wird. Auch hier sind ähnliche

U.

Bezugszeichen für ähnliche Teile eingesetzt.

Die stangenförmigen Behandlungsmittel 56 nach der Ausführungsform der Fig. 6 werden horizontal aufeinander ' innerhalb eines Speichers 58 gespeichert. Der Speicher ist an seinem Boden mit einem Lieferrohr 60 verbunden, so daß die Behandlungsstäbe 56 in das Rohr 60 nacheinander fallen. Der Behandlungsstab, der in das Rohr 60 fallen gelassen wird, wird an seinem hinteren Ende durch eine Schieberstange 64 geschoben, die von einer Schiebeeinrichtung mit einem Zylinder 62 betätigt wird; die Behandlungsstange 56 wird somit in den Lieferdurchlaß 24 eingeführt, der mit dem Lieferrohr 60 verbunden ist, d.h. er dringt durch die Wand des Behandlungsgefäßes 2 und steht in die Reaktionskammer 12 vor, um kontinuierlich das schmelzflüssige aus der Einlaßaufnehmereinrichtung 4 strömende Metall 8 zu kontaktieren.

Die Verwendung des Behandlungsmittels 56 in Form einer Ausschiebestange, deren Durchmesser im wesentlichengleich dem des Zuführungsdurchlasses 24 sein kann, sorgt für eine kontinuierliche und wirksame Lieferung des Behandlungsmittels von außerhalb des Gefäßes 2 in die Reaktionskammer 12 innerhalb des Gefäßes 2, ohne daß schmelzflüssiges Metall 8 praktisch durch den Lieferdurchlaß 24 austreten kann. Das Verfahren, mit dem das Behandlungsmittel zugeführt wird, bedeutet einen zusätzlichen Vorteil, für das die Liefereinrichtung in der Konstruktion vereinfacht werden kann.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf eine knappe Darstellung nur anhand weniger Ausfuhrungsformen erläutert. Änderungen liegen im Rahmen der Erfindung. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungen beispielsweise, bei denen das schmelzflüssige Metall innerhalb der Reaktionskammer durch kontinuierlichen Kontakt mit einem konti-

nuierlich gelieferten schmelzflüssigen Metall behandelt wird und unmittelbar in eine Gießform vergossen wird, wird es möglich, das behandelte schmelzflüssige Metall in eine Pfanne oder ein Zwischengefäß oder ein anderes Gefäß zu geben, bevor es in die Form abgegossen wird. Die Anwendung der Erfindung auf die Behandlung mit einem Kugelbildnermittel bei schmelzflüssigem Roheisen, sogenanntem Schweineeisen, kann beispielsweise umfassen: Eine Impfbehandlung mit Impfstoffen wie Ca, Al, Ca-Si und Fe-Si; dann Oxidation; oder Reduktion etc., und zwar von duktilem Gußeisen, Grauguß oder Stahlguß.

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Claims

Patentanwälte · European Patent Attorneys Dr. W. MüIIer-Bore t

Dr. Paul Deufel

Dipl.-Chem., Dipl.-Wirtsdi.-Iag.

Dr. Alfred Schön

Dipl.-Chem.

Werner Hertel

Di. MüHar-ΒθΓέ und Partner · FOB 260247 ■ D-SGOD München 28 , ,

Dipl.-Phys.

Dietrich Lewald

Dipl.-Ing.

Dr.-Ing. Dieter Otto

Dipl.-Ing.

Lw/se

T 1567

Hirotoshi TANIGUCHI, 81-173, Aza-Tendoshinden, Oaza-Maehara Inuyama-shi, Aichi-ken, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung

schmelzflüssigen Metalls

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung schmelzflüssigen. Metalls mit einem bestimmten Behandlungsmittel, dadurch gekennzeichnet , daß kontinuierlich das Behandlungsmittel in das Behandlungsgefäß über einen Lieferdurchlaß eingeführt wird, der durch die Wandung des Behandlungsgefäßes reicht, während kontinuierlich das schmelzflüssige Metall in das Behandlungsgefäß vergossen wird, um einen kontinuierlichen Kontakt des schmelzflüssigen Metalls mit dem eingeführten Behandlungsmittel herbeizu-

MJiadäsm 2 POB 28 02 47 Kabel: Telefon Telecopier Infotec 6400 B Telex

R n-ßßno München 26 Muebopat 089/221483-7 GH + III (089)2296 43 5-24285

führen und danach das schmelzflüssige Metall aus einem unteren Teil dieses Behandlungsgefässes, nachdem das schmelzflüssige Metall mit dem Behandlungsmittel in dem Behandlungsgefäß behandelt wurde, ausgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Metall schmelzflüssiges Gußeisen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmittel gewählt ist aus der Gruppe, die aus einem Kugelbildnermittel und einem Impfstoff besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmittel allmählich in das Behandlungsgefäß gedrückt wird, während der Zuführungskanal in der Wandung des Behandlungsgefässes mit dem Behandlungsmittel gefüllt wird.

5. ' Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das behandelte schmelzflüssige Metall aus dem Behandlungsgefäß unmittelbar in eine Gießform zum Vergießen in das herzustellende Produkt eingeführt wird.

6. Vorrichtung zum kontinuierlichen Behandeln schmelzflüssigen Metalles mit einem bestimmten Behandlungsmittel, gekennzeichnet durch ein Behandlungsgefäß, das im oberen Teil einen Einlaßaufnehmerteil aufweist, in welchen das schmelzflüssige Metall gegossen wird und am unteren Teil einen Auslaßdurchlaß besitzt, durch welchen schmelzflüssiges Metall aus dem Behandlungsgefäß nach Behandlung des Metalls ausgetragen wird, wobei das Behandlungsgefäß weiter an einem Teil hiervon zwischen dem oberen und unteren Teil über eine Reaktionskammer verfügt, die mit dem Einlaßaufnehmerteil und dem Auslaßdurchläß oder -kanal in Ver-

bindung steht und in der das schmelzflüssige Metall in Kontakt mit dem Behandlungsmittel gebracht wird; durch einen Zuführkanal, der durch die Wandung des Behandlungsgefässes geführt ist und mit der Reaktionskammer in Verbindung steht, um das Behandlungsmittel in die Reaktionskammer einzuführen; und durch Liefereinrichtungen, die eine vorbestimmte Menge an Behandlungsmittel in die Reaktionskammer durch den Lieferdurchlaß einspeisen.

IQ 7ο Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Liefereinrichtung eine Schnecke umfaßt, um kontinuierlich dieses Behandlungsmittel vorzuführen und einzuspeisen.

^5 8 ο Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaß dieser Reaktionskaitimer enger als ein Einlaß hiervon ist, wodurch das schmelzflüssige Metall, das vom Einlaßaufnehmerteil herangeführt wird, zeitweise in dieser Reaktionskammer verbleibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Reaktionskammer über ein gebogenes oder gekrümmtes Profil derart verfügt, daß das schmelzflüssige von diesem Einlaßaufnehmerteil herangeführte Metall gegen ein Ende dieses in die Reaktionskammer offenen Lieferdurchlasses gerät, in Kontakt mit dem Behandlungsmittel benachbart diesem einen Ende des Lieferdurchlasses gebracht wird und dann gegen den Auslaßdurchlaß oder -kanal des Gefässes gerichtet wird.

ΙΟ. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Liefereinrichtung eine Lieferregeleinrichtung umfaßt, um eine Menge des Behandlungsmittels, welches kontinuierlich in diese Reaktionskammer eingegg speist wird, einzustellen.