DE3935954A1 - Tauchglocke zur behandlung von schmelzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Tauchglocken zum Einbringen von Schmelze-Behandlungsmittel, insbesondere von Magnesium in flüssiges Metall.

Eine Behandlung von Metallschmelzen mit Magnesium, ins­ besondere die Behandlung von Gußeisen, ist seit langem bekannt. Durch Zusatz von Magnesium ist es z. B. möglich, sphärolitisches Gußeisen, einen Grauguß mit verbesserten mechanischen Dehnungseigenschaften herzustellen. Magne­ sium ist bei hohen Temperaturen ein sehr reaktiver Stoff, der hohe Dampfdrücke entwickelt und sich bei über 500°C an Luft selbst entzündet. Daher sind zum Ein­ bringen von Magnesium in Metallschmelzen besondere Verfahrenstechniken erforderlich. Bei den Überschüt­ tungsverfahren werden Magnesium-Vorlegierungen mit einem Mg-Gehalt bis zu 32% eingesetzt. Auf diese Weise wird der Magnesiumdampfdruck durch die Anwesenheit der anderen Legierungsbestandteile wesentlich gesenkt. Als Legierungsträger sind Silizium, Kupfer und insbesondere Nickel geeignet. Die Vorlegierungen werden entweder auf den Pfannenboden geworfen und mit flüssigem Eisen übergossen oder in eine Tasche im Pfannenboden einge­ legt, mit Stahlblech bedeckt und dann übergossen.

Weiterhin gibt es ein Konverterverfahren, bei dem man nicht mit einer Vorlegierung, sondern mit reinem Magne­ sium arbeitet. Im Behandlungsgefäß des Konverters ist eine von außen beschickbare Reaktionskammer eingebaut.

Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen das Magnesium in festem oder flüssigem Zustand durch Injektoren unter der Wirkung eines inerten Trägergases in die Eisen­ schmelze eingeblasen wird.

Weiterhin ist es moglich, Magnesiumlegierungen in Form eines Drahts in die Behandlungspfanne mit dem flüssigen Eisen einzubringen. Dabei wählt man die Vorschubge­ schwindigkeit des Drahts so, daß er sich am Boden der Pfanne auflöst.

Das wirtschaftlichste Verfahren ist jedoch das Tauch­ verfahren. Dabei werden Schmelze-Behandlungsmittel oder Legierungszusätze mittels einer Tauchglocke in das flüssige Metall eingebracht. Die Tauchglocke ist ein glockenförmiger, mit Öffnungen versehener Körper, der an einer Stange befestigt ist und in dem sich die Behand­ lungsmittel, z. B. eine Magnesium-Vorlegierung, als Block oder in einem Behälter befindet. Die Tauchglocke wird möglichst bis zum Boden des Schmelzgefäßes geführt, um ein Aufschwimmen des Behandlungsmittels zu verhindern. Tauchglocken werden nicht nur bei der Magnesium-Behand­ lung von flüssigem Eisen zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit verwendet, sondern auch zum Einbringen der Desoxidationsmetalle in Kupfer- oder Kupferlegie­ rungsschmelzen oder zur Entgasung mit Reinigungsmitteln, z. B. zum Feinen von Aluminium.

Nach dem Stand der Technik bestehen Tauchglocken aus Graphit oder anderem feuerfestem Material und sind auf eine möglichst hohe Betriebsdauer ausgelegt. Die Ver­ wendung derartiger Tauchglocken bereitet jedoch große Schwierigkeiten, die dazu führten, daß viele Gießereien, in denen das Tauchverfahren ursprünglich angewendet wurde, es durch andere Verfahren ersetzt haben. Insbe­ sondere liegen die Nachteile von Tauchglocken des Stan­ des der Technik bei den hohen Herstellkosten und bei der unterschiedlichen Haltbarkeit der Glocke je nach Ein­ satzweise der entsprechenden Gießerei. Weiterhin tritt ein hoher Temperaturverlust der Schmelze durch die große Masse der mehr oder weniger kalten Glocke ein. Der Betrieb der Glocke erfordert auch einen ständigen Unterhalt, um frühzeitigen Verschleiß zu vermeiden. Weiterhin ist ein umständliches und nicht ungefährliches Neuchargieren der Glocke nach jeder Behandlung erfor­ derlich. Bricht schließlich die Glocke während eines Behandlungsvorgangs, so müssen ihre Bruchstücke aus der Schmelze entfernt werden. Dies ist wiederum eine zeit­ raubende und riskante Tätigkeit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Tauchglocken ohne die oben beschriebenen Nachteile bereitzustellen, die wirtschaftlich sinnvoll und auch ungefährlich ein­ gesetzt werden können.

Gegenstand der Erfindung ist eine Tauchglocke zum Ein­ bringen von Schmelze-Behandlungsmittel in flüssiges Metall, die aus einem, der Schmelze ähnlichen oder gleichen Material besteht. Eine derartige Glocke soll im Gegensatz zur bisherigen Betrachtungsweise nicht mög­ lichst viele Behandlungszyklen überstehen, sondern soll nur für die Dauer einer Behandlung verwendet werden. Nach der Behandlung kann sie sich ohne störende Rück­ stände in der Schmelze auflösen. Die Form und Größe einer erfindungsgemäßen Tauchglocke wird entsprechend den jeweiligen Erfordernissen gewählt.

Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Tauchglocke zum Einbringen von Magnesium in flüssiges Metall verwendet werden. Als Behandlungsmittel geeignet sind Magnesium- Vorlegierungen. Vorzugsweise wird jedoch reines Magne­ sium als Behandlungsmittel eingesetzt, das bereits vom Hersteller der Glocke in der erforderlichen Menge in diese eingebracht werden kann. Die bei Behandlung der Schmelze mit reinem Magnesium auftretende heftige Reak­ tion kann gemäß dem Stand der Technik z. B. durch ent­ sprechende Pfannenüberhöhung oder einen speziellen Pfannendeckel mit Blechschürze zur Verhinderung des Metallauswurfs aufgefangen werden.

Weiterhin ein Gegenstand der Erfindung ist ein Tauch­ verfahren zum Einbringen von Schmelze-Behandlungsmittel in flüssiges Metall, wobei man eine erfindungsgemäße Tauchglocke verwendet und diese in der Schmelze minde­ stens teilweise zur Auflösung bringt. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Tauchverfahren zum Einbringen von Magnesium in flüssiges Metall eingesetzt. Besonders bevorzugt ist die Behandlung einer Eisenschmelze mit Magnesium, z. B. zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit. Das erfindungsgemäße Tauchverfahren ist jedoch ebenso wie die Tauchverfahren, bei denen eine Tauchglocke gemäß dem Stand der Technik eingesetzt wird, auch zur Behandlung anderer flüssiger Metalle geeignet, z. B. zum Feinen von Aluminium. Schließlich ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Tauchverfahren auf ein­ fache Weise zu automatisieren.

Bei Herstellung der erfindungsgemäßen Tauchglocke braucht nicht auf deren mehrmalige Verwendbarkeit geachtet zu werden. Sie kann deshalb aus einem dünnwan­ digen Material hergestellt werden, so daß sie eben dem einmaligen Tauchvorgang standhält. Auf diese Weise kann der Wärmeverlust gering gehalten werden. Man wird die Wandstärke jedoch so einstellen, daß sie der Temperatur des Bades zumindest so lange standhält, bis das Schmelze-Behandlungsmittel an den gewünschten Ort innerhalb der Schmelze gebracht ist und so lange an diesem Ort bestehen bleibt, bis die Auflösung des Schmelze-Behandlungsmittels im wesentlichen erfolgt ist.

Zum oben behandelten Stand der Technik wird auf das Giesserei-Lexikon, Ausgabe 1988, Herausgeber Dipl.-Ing. F. Brunhuber, Fachverlag Schiele & Schön GmbH, Berlin, S. 642, 643, 993 und 995 hingewiesen.

Die beiliegende Figur erläutert die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels. Man erkennt dort eine Schmelzpfanne 10 mit einem Deckel 12 und einem Einfüh­ rungsstab 14 für eine Tauchglocke 16. Die Schmelzpfanne enthält beispielsweise eine Gußeisenschmelze 18, deren Spiegel erheblich unterhalb des Randes 20 der Schmelz­ pfanne 10 liegt. Die Tauchglocke 16 enthält einen Block 22 von Behandlungsmittel, beispielsweise reines Magne­ sium. Der Block 22 kann als Brikett ausgebildet sein, das innerhalb der Tauchglocke 16 zum zeitweiligen Ver­ bleib verankert ist. Es ist auch möglich, das Behand­ lungsmittel in der Tauchglocke dadurch zu verankern, daß es in der Tauchglocke eingeschlossen und dort durch formschlüssigen Eingriff oder durch Anhaften an der Innenwand der Tauchglocke verankert wird. Man erkennt, daß die Tauchglocke mit Perforationen 24 versehen ist, um die Auflösung des Behandlungsmittels zu beschleuni­ gen.

Die Tauchglocke 16 ist aus einem relativ dünnwandigen Material hergestellt, welches dem Material der Schmelze 18 gleich oder in der Zusammensetzung ähnlich ist. Die Tauchglocke 16 soll sich nach dem Einführen des Behand­ lungsmittels 22 in der Schmelze 18 auflösen, jedoch vorzugsweise erst dann, wenn das Behandlungsmittel 22 sich in der Schmelze weitgehend gelöst hat.

Der Einführungsstab 14 kann wenigstens in seinem unteren Teil ebenfalls aus einem Material bestehen, das sich in der Schmelze 18 auflöst. Es kann aber auch der Einfüh­ rungsstab 14 zur wiederholten Verwendung ausgebildet sein. In diesem Falle empfiehlt es sich, eine Schnell­ kupplung 26 an dem Einführungsstab 14 bzw. der jewei­ ligen Tauchglocke 26 anzubringen, um die jeweilige Tauchglocke vor dem Einsatz mit dem wieder zu verwen­ denden Einführungsstab 14 verbinden zu können. Die Tauchglocke 16 kann mit dem Behandlungsmittel 22 als eine vorgefertigte Einheit vom Hersteller angeliefert werden.

Claims (7)

1. Tauchglocke zum Einbringen von Schmelze-Behand­ lungsmittel in flüssiges Metall, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchglocke aus einem der Schmelze ähnli­ chen oder gleichen Material besteht.

2. Tauchglocke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Be­ handlungsmittel Magnesium enthält.

3. Tauchglocke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Behand­ lungsmittel reines Magnesium enthält.

4. Tauchverfahren zum Einbringen von Schmelze-Behand­ lungsmittel in flüchtiges Metall, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Tauchglocke nach einem der Ansprüche 1 bis 3 verwendet und diese in der Schmelze minde­ stens teilweise zur Auflösung bringt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelze- Behandlungsmittel Magnesium ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Metall Gußeisen ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Metall eine zu feinende Schmelze auf Aluminiumbasis ist.