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Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern und Reinigen geschmolzener
Metalle und Metallegierungen durch Erschüttern Gegenstand des Patents 459 299 sind
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern geschmolzener Metalle oder Metalllegierungen
durch auf mechanischem Wege hervorgerufene Erschütterungen. Das Verfahren nach dem
Hauptpatent ist dadurch gekennzeichnet, daß die Erschütterungen dem Metall während
seines Durchlaufes durch einen zwischen Schmelzofen und Gießpfanne eingeschalteten
geschlossenen Kanal mitgeteilt werden. Zur Ausübung dieses Verfahrens dienen gemäß
dem Hauptpatent Vorrichtungen, die aus einem Kanal von wechselndem Querschnitt und
wechselnder Richtung gegebenenfalls mit einem Sammelgefäß am Auslaufende des Kanals
bestehen und zwecks Ausübung des Verfahrens in Erschütterungen versetzt werden.
-Nach der vorliegenden Zusatzerfindung soll dem Metall während des Erschütterns
durch an sich bekannte Beheizung des Mischkanals und des Sammelgefäßes Wärme zugeführt
werden. Gegebenenfalls können ihm beim Eintritt in den Kanal Veredelungsstoffe,
Desoxydations- und Reinigungsmittel zugesetzt werden.
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Die Bewegung der flüssigen Schmelzen kann auch durch in mehreren Richtungen
erfolgte Bewegungen hervorgerufen werden. Zur Temperaturerhöhung können dem Metall
unter Wärmeentwicklung reagierende Stoffe, z. B. Thermit, zugegeben werden.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß die über dem Sammelgefäß angeordnete Mischvorrichtung
nicht aus einem Kanal, sondern aus vielfachen oder verzweigten Kanälen von wechselndem
Querschnitt und wechselnder Richtung besteht, die in gegen die Waagerechte schwach
geneigten Ebenen verlaufen, und durch einen im Saminelgefäß angeordneten Brenner
beheizt werden. Die Mischvorrichtung und das Sammelgefäß können einzeln oder gemeinsam
ortsbeweglich angeordnet sein und einzeln oder gemeinsam angewendet werden.
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Es war bekannt, Metallschmelzen zum Verbessern und Reinigen der Metalle
oder Metallegierungen in Erschütterung zu versetzen. Dieses bekannte Verfahren wird
durch die Beheizung der Erschütterungsvorrichtung wesentlich verbessert. Die Beheizung
während des Erschütterns des Kanals oder Sammelgefäßes macht das Schmelzgut für
die Wirkung der Erschütterungen besonders geeignet. Diese wird in jeder Beziehung
eine intensivere und die D urchmischung und Reinigung des Metalls dadurch eine erheblich
größerer
als wenn die Erschütterungen ausgeübt werden, ohne das
Metall durch Beheizung dünnflüssig zu halten oder zu machen. Insbesondere ist das
Verfahren nach der Erfindung zur weiteren Verbesserung niedrig gekohlter, hochwertiger
Gußeisen und schmiedbarer Eisensorten bestimmt, die im Gießereischachtofen nach
besonderem Verfahren hergestellt worden sind. Hierbei ist es erforderlich, Temperaturen
von 1500' und darüber zu erzeugen, was ohne Beheizung der Metallbäder gar
nicht möglich wäre. Zur Erzeugung dieser hohen Temperaturen kommen insbesondere
hochwertige Beheizungsarten, z. B. Kohlenstaubfeuerung, Ölfeuerung, Regenerativ-
oder Rekuperativfeuerungen, elektrische Beheizung in Frage.
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Auch die Behandlungszeiten während des Erschütterns werden durch die
Beheizung wesentlich herabgesetzt, so daß die Leistung des Verfahrens durch die
Kombination der Erschütterung und Beheizung wesentlich erhöht wir d.
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Der Zusatz von Veredelungsstoffen, Desoxydations- oder Reinigungsmittelnwirddurch
die Beheizung erleichtert, in vielen Fällen überhaupt erst ermöglicht, weil ohne
die Beheizung das Metallbad durch den Zusatz zu stark abgekühlt werden würde. Je
nach der Stärke der Bewegungen wird auch das flüssige Schmelzgut in schwächere oder
stärkere Bewegung, gegebenenfalls bis zum überstürzen an den Wandungen versetzt.
Es kommt selbstverständlich auf die Bewegungen des Metallbades und weniger auf die
Bewegungen der Vorrichtung an. Diese brauchen, was ohne weiteres klar sein dürfte,
der Größe nach nicht übereinstimmen.
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Es ist bekannt, Metall auf dem Wege vom Schmelzofen zum Vorherd durch
Wärmezufuhr zu erhitzen. Ferner ist es bekannt. Roheisen 'beim Abfluß durch einen
Herd durch Flammen zu frischen. Bei diesen bekannten Verfahren fehlt jedoch jegliche
Bewegung des flüssigen Metalls durch besondere Erschütterungsvorrichtungen. Weiter
ist die Verwendung von Vorrichtungen bekannt, bei denen Mischkanäle mit darunter
befindlichen Sammelgefäßen vorhanden sind, jedoch findet bei diesen bekannten Vorrichtungen
ebenfalls keine Erschütterung des Inhalts durch Bewegung statt.
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Durch das Verfahren nach der Erfindung ist es möglich, das Material
in den verwendeten beheizten, ofenartigen Behältern auf die jeweils erforderliche
Temperatur zu bringen und auf ihr zu halten und, wenn es erforderlich ist, auch
längere Zeit den Bewegungen und Erschütterungen auszusetzen.
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Zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung können Vorrichtungen
dienen, die zusammengesetzt sind aus einem beheizten, ofenartigen Behälter mit einem
darüber angeordneten System von Mischkanälen. Die Mischkanäle dienen z. B. dazu,
in einer anderen Schmelzvorrichtung, z. B. Gießereischachtofen, niedergeschmolzenes
Material schon beim Einlauf durch die Mischkanäle in den beheizten, ofenartigen
Veredelungsbehälter gründlich zu durchmischen, und falls bereits beim. Eintritt
in diese Mischkanäle Zusatzstoffe sowie wärmeerzeugende Stoffe mit dem flüssigen
Schmelzgut eingeführt werden, dieses mit den Zusatzstoffen zu vernv.schen. Die Zusatzstoffe
können fest und flüssig zugegeben werden.
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Der ofenartige Behandlungsbehälter und die Mischvorrichtung, die gerüttelt
werden können, können gemeinsam oder einzeln, fest oder ortsbeweglich, auch vor
Schmelzöfen als Ofenvorsatz angewandt werden. Die Beheizung der Vorrichtungen nach
der Erfindung erfolgt mit den für Herdöfen und Flammenöfen bekannten Beheizungsarten.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach
der Erfindung schematisch dargestellt.
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Abb. i zeigt die Vorrichtung in senkrechtem Scluiitt.
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Abb. z ist ein Schnitt nach der Linie I1-11 der Abb. i, Abb.3 ein
Schnitt nach der Linie 111-III der Abb. i.
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Die dargestellte Vorrichtung besteht aus der nur von dem Arbeitsgut
durchströmten Mischvorrichtung a und aus dem ofenartigen Sammelbehälter b darunter.
Die Mischvorrichtung a wird von einem System von Kanälen c von wechselndem Querschnitt
und von wechselnder Richtung gebildet. Dieses Kanalsystem ist in hin und her gehenden
Gruppen schwach geneigt angeordnet. Als Einguß für das flüssige Metall dient der
Trichter d. Am Schluß des Kanalsystems ist eine Öffnung e vorhanden, die das gemischte
Arbeitsgut in den ofenartigen Behälter b übertreten läßt.
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Im Behälter b bildet sich ein Bad. Der Behälter ist mit einem Schlackenabstichloch
f versehen, an dessen Stelle auch eine größere verschließbare Öffnung (Arbeitstür)
treten kann. Zum Ablassen des fertigen Arbeitsgutes dient das Stichloch h. Ferner
ist ein Brenner g angebracht, der zum Beheizen des Bades im Behälter b bestimmt
ist.
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Die Vorrichtungen a und b werden erfindungsgemäß in sich wiederholende
Bewegungen versetzt. Hierzu können jegliche geeigneten mechanischen Vorrichtungen
dienen, wie Kurventriebe, Kurbeltriebe, Schaukelvorrichtungen u. d'gl.
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Während auf der Zeichnung die Vorrichtungen
a
und b ein Ganzes bilden, können sie auch je als besonderer Teil getrennt
ausgeführt sein. Dann können beide Teile ortsbeweglich angeordnet sein, insbesondere
der Behälter b, um diesen in der Werkstatt verfahren und in an sich bekannter Weise
unmittelbar als Gießpfanne benutzen zu können.
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Die ortsbewegliche Anordnung bietet Vorteile, z. B. kann bei ortsbeweglicher
Anordnung, wenn der Behälter b bis zu einer günstigen Badhöhe gefüllt ist, die Veredelung
des Metalls aber noch nicht vollkommen ist, der Behälter b abgefahren und die Veredelung
nach der Erfindung an einer anderen hierfür eingerichteten Stelle der Gießhalle
zu Ende geführt werden. Der abgefahrene Behälter b wird dann gegen einen zweiten
Behälter. b ausgewechselt.' Naturgemäß kann auch in der beheizten; ofenartigen Vorrichtung
das Schmelzgut, besonders wenn es sich um leichter schmelzende Metalle und Metallegierungen
handelt, selbst eingeschmolzen werden. Bei Metallen mit höheren Schmelzpunkten wäre
allerdings mit einer entsprechenden Einschmelzzeit zu rechnen.
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Die Vorteile,-welche das neue Verfahren bringt, sind, wie leicht ersichtlich,
recht erhebliche. Außer den bereits genannten Verbesserungsmöglichkeiten können
auch z. B. kleinere und größere Mengen zweckmäßig vorher verflüssigten kohlenstoffarmen
Eisens mit flüssigen kohlenstoffreichen Eisenbädern, wie es an und für sich bekannt
ist, gemischt werden, und zwar in so gleichmäßiger Durchinischung, wie dies bisher
nicht möglich war.
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Ferner wird folgender Nachteil vermieden: Beim Verschmelzen größerer
Prozentsätze gröberer Stücke kohlenstoffarmen Eisens, z. B. Stahl- und Flußeisenabfällen
in Graugußgatti.erungen im Kupolofen, werden diese wohl geschmolzen, klumpen aber
in der Gießpfanne teilweise wieder zusammen und scheiden sich schlackenartig aus
und kommen an die Oberfläche des Eisenbades. Auch diese Erscheinung wird vermieden
und ein gleichmäßiges flüssiges Material erzeugt.