EP0309781A1 - Process for adding fusibles and evaporable additives to molten iron alloys, and installation for its realization - Google Patents

Process for adding fusibles and evaporable additives to molten iron alloys, and installation for its realization Download PDF

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EP0309781A1
EP0309781A1 EP88114526A EP88114526A EP0309781A1 EP 0309781 A1 EP0309781 A1 EP 0309781A1 EP 88114526 A EP88114526 A EP 88114526A EP 88114526 A EP88114526 A EP 88114526A EP 0309781 A1 EP0309781 A1 EP 0309781A1
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submersible
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modifying
modifying bell
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EP88114526A
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Jaroslav Dipl.-Ing. Polak Csc
Vladimir Pospisil
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ZAVODY TEZKEHO STROJIRENSTVI KOMBINAT KOMBINATNI PODNIK
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ZAVODY TEZKEHO STROJIRENSTVI KOMBINAT KOMBINATNI PODNIK
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/10Making spheroidal graphite cast-iron

Abstract

The method of adding vaporisable and fusible additives to molten iron alloys in a treatment ladle (8) in a pressure chamber (6) of an autoclave by means of a submersible modifying bell (1) ensures the production of spherulitic cast iron, cast iron modified with vermicular graphite or with magnesium, and/or the production of prealloys with magnesium and cerium and/or desulphurisation and deoxidation of the iron alloys by a period of at most 3 seconds of lowering the modifying bell (1) into a lower position of at most 50 mm above the bottom of the treatment ladle. The modifying bell (1) suspended on a metal holder rod (3) is provided with at least one bottom opening (4) and at least one top opening (5). The ratio of the volumetric capacity of the modifying bell (1) to the volumetric capacity of the pressure chamber (6) is 2 to 4 : 1000. The ratio of the area total of the bottom openings (4) and top openings (5) to the interior volumetric capacity of the modifying bell (1) is 1 : 100 to 1 : 200. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zugabe von verdampfbaren und schmelzbaren Zusätzen in geschmol­zene Eisenlegierungen in einer Aufbereitungspfanne in einer Überdruckkammer eines Autoklaven, wobei diese Zu­sätze in einer tauchbaren Modifizierglocke untergebracht sind, die in die Schmelze zur Herstellung von sphäro­lithischem Gußeisen oder Gußeisen mit Vermikulargraphit oder von mit Magnesium modifiziertem Gußeisen und/oder zur Herstellung von Vorlegierungen mit Magnesium und mit Zer und/oder zur Entschwefelung und zur Desoxydation der Eisenlegierungen eingetaucht wird sowie auf eine Einrich­tung zu dessen Durchführung.The invention relates to a method for adding vaporizable and fusible additives in molten iron alloys in a preparation pan in a pressure chamber of an autoclave, these additives being accommodated in a submersible modifying bell which is placed in the melt for the production of spherulitic cast iron or cast iron with vermicular graphite or of magnesium-modified cast iron and / or for the production of master alloys with magnesium and with cerium and / or for desulfurization and for the deoxidation of the iron alloys, and on a device for carrying it out.
  • Für die Einbringung von Magnesium, Zer und anderen ver­dampfbaren oder schmelzbaren Stoffen in die geschmolzenen Metallegierungen ist es bekannt, Autoklaven mit einer Überdruckkammer anzuwenden, wo das physikalische Gesetz ausgenützt wird, daß sich die Siedetemperatur mit stei­gendem Überdruck erhöht. In die Überdruckkammer mit der darin eingesetzten, die Schmelze enthaltenden Aufbereitungspfanne wird die Luft mit einem solchen Über­druck eingeblasen, der der Temperatur des flüssigen Metalls und also auch des z. B. Magnesiums proportional ist und seine Verdampfung verzögert. Für die Erfüllung der angeführten Funktionen werden verschiedene Verfahren der Einbringung der angeführten Stoffe verwendet. Z. B. wird das metallische Magnesium auf einer Stange befestigt und entweder blank oder mit Isolationsschichten versehen ein­getaucht, welche die Erwärmung und die Verdampfung be­hindern, Raffinationszusätze werden frei in die Pfanne geworfen, oder es werden tauchbare Modifizierglocken ver­schiedener Konstruktionen von verschiedenen Materialien und Ausführungen angewendet, in welche die Zusätze einge­legt werden. Demzufolge sind auch die Ausnutzungsstufe des Magnesiums und der weiteren Zusätze und die Reproduzier­barkeit dieser Werte und dadurch auch die Herstellungs­qualität verschieden.For the introduction of magnesium, cerium and other vaporizable or meltable substances into the molten metal alloys, it is known to use autoclaves with an overpressure chamber, where the physical law is exploited that the boiling temperature increases with increasing overpressure. In the overpressure chamber with the melt contained therein Processing pan, the air is blown in with such an overpressure that the temperature of the liquid metal and thus also of the z. B. magnesium is proportional and its evaporation is delayed. Various methods of introducing the listed substances are used to fulfill the stated functions. For example, the metallic magnesium is fastened on a rod and either immersed bare or provided with insulation layers which prevent heating and evaporation, refining additives are thrown into the pan freely, or submersible modification bells of various constructions of different materials and designs are used, in which the additives are inserted. As a result, the level of utilization of the magnesium and the other additives and the reproducibility of these values and therefore also the manufacturing quality are different.
  • Es ist bekannt, wie z. B. "Technický naucný slovník" (Technisches Lehrlexikon), Teil I SNTL 1981 (= Staatlicher Verlag der technischen Literatur 1981), Seite 125 und 126 zeigt, einen Autoklav auszubilden, dessen tauchbare Glocke mit zwei Öffnungsreihen versehen ist, welche oberhalb gegeneinander nicht in einer Mantellinie untergebracht sind. Das Verfahren der Zugabe von verdampfbaren und schmelzbaren Zusätzen enthält keine Angaben, zu den Absen­kungsdauern und -stellungen sowie den Verhältnisparametern der Überdruckkammer und der tauchbaren Modifizierglocke. Ähnlich ist es auch in dem Buch "Magnesiumbehandeltes Guß­eisen" der Autoren Prof. K.J.Vascenko und L. Sofroni (VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzip 1960) auf den Seiten 130 bis 135 und 146, 157.It is known how. B. "Technický naucný slovník" (technical teaching lexicon), Part I SNTL 1981 (= State publisher of technical literature 1981), pages 125 and 126 shows to form an autoclave, the submersible bell is provided with two rows of openings, which are not above each other a surface line are accommodated. The process of adding vaporizable and fusible additives does not contain any information about the duration and position of the lowering, as well as the ratio parameters of the pressure chamber and the submersible modifying bell. It is similar in the book "Magnesium Treated Cast Iron" by the authors Prof. KJVascenko and L. Sofroni (VEB German Publishing House for Basic Industry, Leipzip 1960) on pages 130 to 135 and 146, 157.
  • Ähnlich ist aus dem SU-Urheberschein 142 665 zwar der Rauminhalt 3,7 m³ der Überdruckkammer bekannt, aber weder das Einbringungsverfahren der Zusätze noch der Rauminhalt der tauchbaren Modifizierglocke sind hier angeführt.Similarly, from the SU copyright certificate 142 665, the volume of 3.7 m³ of the hyperbaric chamber is known, but neither the method of adding the additives nor the volume of the submersible modification bell are listed here.
  • Aus dem SU-Urheberschein 817 061 und aus der DE-AS 1 168 458 ist ersichtlich, daß es bekannt ist, eine tauchbare Modifizierglocke mit den oberhalb gegeneinander angeord­neten Öffnungsreihen auszubilden, wobei diese Öffnungen gegen die Längsachse der tauchbaren Modifizierglocke immer in derselben Richtung geneigt sind, was sich als nach­teilig erwiesen hat.It can be seen from the SU copyright certificate 817 061 and from DE-AS 1 168 458 that it is known to form a submersible modification bell with the rows of openings arranged above one another, these openings always being inclined in the same direction against the longitudinal axis of the submersible modification bell , which has proven to be disadvantageous.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Überwin­dung einiger der oben angeführten Nachteile ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln, welche die optimalen Bedingungen für den Ver­lauf des technologischen Prozesses, d. h. für die maximale Ausnutzung aller Zusätze, für die optimale Durchmischung der Zusätze mit der Schmelze und die Verbesserung der Regulierbarkeit des Prozesses und seine Reproduzierbarkeit ermöglichen.The invention has for its object to overcome some of the disadvantages listed above to develop a method and a device of the type assumed at the outset, which the optimal conditions for the course of the technological process, i. H. for the maximum utilization of all additives, for the optimal mixing of the additives with the melt and the improvement of the controllability of the process and its reproducibility.
  • Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, daß die Absenkungsdauer der tauchbaren Modifizierglocke in der Schmelze in eine untere Stellung, welche höchstens 50 mm oberhalb des Bodens der Aufberei­tungspfanne liegt, höchstens 3 Sekunden beträgt.This object is achieved by the method according to the invention in that the lowering duration of the submersible modifying bell in the melt to a lower position, which is at most 50 mm above the bottom of the preparation pan, is at most 3 seconds.
  • Die genannte Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Ein­richtung mit einer Autoklav-Überdruckkammer, einer darin angeordneten Aufbereitungspfanne für Eisenlegierungs­schmelzen und einer tauchbaren Modifizierglocke zur Aufnahme von Zusätzen dadurch gelöst, daß einerseits das Verhältnis des effektiven Rauminhalts der tauchbaren Modifizierglocke, wobei der effektive Rauminhalt der tauchbaren Modifizierglocke aus dem Innendurchmesser Dn der tauchbaren Modifizierglocke und der effektiven Höhe Vef errechnet wird, zu dem Rauminhalt der Überdruckkammer den Wert 2 bis4 : 1000 in der Abhängigkeit vom Schwefelin­halt aufweist und andererseits das Verhältnis der Flächen­summe mindestens einer oberen Öffnung zu dem inneren Raum­inhalt der tauchbaren Modifizierglocke den Wert 1 : 100 bis 1 : 200 aufweist. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung sieht vor, daß die effektive Höhe zwischen mindestens einer unteren Öffnung und mindestens einer oberen Öffnung der tauchbaren Modi­fizierglocke gleich dem oder kleiner als der Innendurch­messer der tauchbaren Modifizierglocke ist, eine andere, daß die Gesamtfläche mindestens einer unteren Öffnung der tauchbaren Modifizierglocke gleich der oder größer als die Gesamtfläche mindestens einer oberen Öffnung der tauchbaren Modifizierglocke ist. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sehen vor,
    • a) daß mindestens eine obere Öffnung der tauchbaren Modi­fizierglocke durch ihr inneres Ende in Richtung zum Boden der tauchbaren Modifizierglocke geneigt ist und mindestens eine untere Öffnung der tauchbaren Modifizierglocke durch ihr äußeres Ende in Richtung zum Boden der tauchbaren Modifizierglocke geneigt ist,
    • b) daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Bodens der Aufbereitungspfanne zu dem Innendurchmesser der tauchbaren Modifizierglocke den Wert 2 : 1 bis 4 : 1 aufweist und
    • c) daß die tauchbare Modifizierglocke im oberen Querteil mit einer Durchgangsöffnung für eine Metallhaltestange und mit einer dazu konzentrischen größeren Blindöffnung für ein Schutzrohr der Metallhaltestange versehen ist, wobei das untere Ende der Metallhaltestange mit deren Befesti­gungselement im Innenteil des oberen Querteils der tauch­baren Modifizierglocke durch eine Schutzansatzfüllung ab­gedeckt ist.
    The above object is achieved by the device according to the invention with an autoclave pressure chamber, a treatment pan arranged therein for iron alloy melts and a submersible modification bell Inclusion of additives solved that on the one hand the ratio of the effective volume of the submersible modifying bell, the effective volume of the submersible modifying bell being calculated from the inside diameter D n of the submersible modifying bell and the effective height V ef , to the volume of the overpressure chamber having the value 2 to 4 : 1000 in dependence on the sulfur content and on the other hand the ratio of the total area of at least one upper opening to the inner volume of the submersible modifying bell has the value 1: 100 to 1: 200. Another advantageous embodiment of the device according to the invention provides that the effective height between at least one lower opening and at least one upper opening of the submersible modifying bell is equal to or less than the inside diameter of the submersible modifying bell, another that the total area of at least one lower opening of the submersible modifying bell is equal to or larger than the total area of at least one upper opening of the submersible modifying bell. Further advantageous developments of the device according to the invention provide
    • a) that at least one upper opening of the submersible modifying bell is inclined through its inner end towards the bottom of the submersible modifying bell and at least one lower opening of the submersible modifying bell is inclined through its outer end towards the bottom of the submersible modifying bell,
    • b) that the ratio of the inside diameter of the bottom of the processing pan to the inside diameter of the submersible modifying bell has the value 2: 1 to 4: 1 and
    • c) that the submersible modifying bell in the upper transverse part with a through opening for a metal holding rod and is provided with a concentric larger blind opening for a protective tube of the metal holding rod, the lower end of the metal holding rod with its fastening element in the inner part of the upper transverse part of the submersible modifying bell being covered by a protective attachment filling.
  • Die Hauptvorteile des Verfahrens und der Einrichtung gemäß der Erfindung liegen darin, daß die vollkommenen Bedingun­gen für den Verlauf des ganzen technologischen Prozesses erzielt werden, das heißt, daß die maximale Ausnutzung aller Zusätze ermöglicht wird, daß die beste Durchmischung der Zusätze mit der Schmelze gewährleistet wird, daß die Regulierbarkeit des ganzen Prozesses verbessert wird und daß seine sehr gute Reproduzierbarkeit ermöglicht wird. Ebenfalls wird die Verdampfung mit der optimalen Geschwin­digkeit gewährleistet, und für die Bereitstellung der maximalen Ausnutzung der Zusätze in der Schmelze wird die Dauer der Absenkung der tauchbaren Modifizierglocke in die tiefste Stellung in der Aufbereitungspfanne gleich oder kleiner als drei Sekunden gewählt, weil so die Zusätze durch die Schmelze schneller durchgehen, bevor sie sich auf die Verdampfungstemperatur erhitzen, so daß sie bei dem Eintauchen der tauchbaren Modifizierglocke nicht ver­dampfen. Der Boden der tauchbaren Modifizierglocke soll bei diesem Prozeß von dem Boden der Aufbereitungspfanne nicht mehr als 50 mm entfernt sein. Dadurch tritt die Ver­dampfung der Zusätze in der niedrigsten Stellung ein, und der längste Weg des vergasten Magnesiums, Zers und der Raffinationsstoffe durch das Metall wird ausgenutzt. Wei­ter werden die gleichlaufende Modifizierung und Raffi­nation der Metallegierung gesichert. Bei dem Modifizie­rungsprozeß entsteht eine beträchtliche Menge der Magnesium- und Zerreaktionsprodukte. Es sind zum Beispiel MgO, MgS, Mg-Mn-Fe-Silikate, welche, wenn sie in die Guß­stücke eindringen, ihre mechanischen und andere Eigen­schaften erniedrigen und zum Ausschuß führen können. Der Zusatz von verflüssigbaren Stoffen, welche sich gleichzei­tig mit dem Magnesium und mit dem Zer lösen oder ver­dampfen und durch ihre Dämpfe in das ganze Metallvolumen zerstreut werden, wirkt auf die Verflüssigung und auf die Koagulation der Reaktionsprodukte ein, welche dann leich­ter zur Schlackenoberfläche herausschwimmen und mit der Schlacke entfernt werden. Weiter wird gesichert, daß die Verdampfung der eingeführten Zusätze mit einer optimalen Geschwindigkeit verläuft, welche ihre maximale Ausnutzung gewährleistet und die Rührfunktion am besten erfüllt. Die Vorteile verstärken sich noch aufgrund der weiter ange­führten Einzelheiten. Bei dem Eintauchen werden die freien Räume der tauchbaren Modifizierglocke, solange sie nicht mit den Zusätzen gefüllt sind, durch das flüssige Metall gefüllt. Die Glockengröße muß also derart werden, daß sie alle unumgänglich notwendigen Zusätze für die Erfüllung der Modifizierung aufnimmt, aber keine überflüssigen großen Räume entstehen, wohin schon beim Eintauchen zuviel Metall eindringt, welches den Inhalt vorzeitig auf die Verdampfungstemperaturen erwärmt. Nicht einmal in dem wei­teren Modifizierungsprozeß ist es wünschenswert, daß in der tauchbaren Modifizierglocke überflüssig große Räume auftreten, welche zur beträchtlichen Metallanhäufung und einer unerwünschten Reaktionsbeschleunigung führen. Die Größe der tauchbaren Modifizierglocke kann also ihre Funk­tion dann fehlerlos erfüllen, wenn sie in einem bestimmten Verhältnis zu der Größe der Autoklavüberdruckkammer liegt. Dadurch ist es möglich, den Modifiziervorgang zu steuern und die guten und reproduzierbaren Ergebnisse zu erzielen.The main advantages of the method and the device according to the invention are that the perfect conditions for the course of the whole technological process are achieved, that is to say that the maximum utilization of all additives is made possible, that the best mixing of the additives with the melt is ensured that the controllability of the whole process is improved and that its very good reproducibility is made possible. Evaporation is also ensured at the optimum speed, and for the provision of the maximum utilization of the additives in the melt, the duration of the lowering of the submersible modifying bell to the lowest position in the preparation pan is selected to be equal to or less than three seconds, because the additives are thus passed through run through the melt more quickly before it heats up to the evaporation temperature so that it does not evaporate when the submersible modifying bell is immersed. The bottom of the submersible modification bell should not be more than 50 mm away from the bottom of the processing pan in this process. This causes the additives to evaporate in the lowest position and the longest path of the gasified magnesium, decomposition and refining substances through the metal is used. Furthermore, the parallel modification and refining of the metal alloy are ensured. The modification process creates a significant amount of Magnesium and reaction products. For example, it is MgO, MgS, Mg-Mn-Fe silicates which, if they penetrate into the castings, reduce their mechanical and other properties and can lead to rejects. The addition of liquefiable substances, which dissolve or evaporate simultaneously with the magnesium and with the Zer and are dispersed by their vapors in the entire metal volume, acts on the liquefaction and on the coagulation of the reaction products, which then float out more easily to the slag surface and with the slag can be removed. It is further ensured that the evaporation of the introduced additives proceeds at an optimal speed, which ensures their maximum utilization and best fulfills the stirring function. The advantages increase because of the further details. When immersed, the free spaces of the submersible modifying bell are filled with the liquid metal as long as they are not filled with the additives. The bell size must therefore be such that it contains all the necessary additives for the fulfillment of the modification, but no unnecessary large spaces are created, where too much metal penetrates when immersed, which heats the contents prematurely to the evaporation temperatures. Even in the further modification process, it is not desirable for the submersible modification bell to have unnecessarily large spaces which lead to considerable metal accumulation and an undesirable acceleration of reaction. The size of the submersible modifying bell can therefore function correctly if it is in a certain ratio to the size of the autoclave pressure chamber. This makes it possible to control the modification process and to achieve good and reproducible results.
  • Aus denselben Gründen sind die Größen der Öffnungen für den Metalleintritt in die tauchbare Modizierglocke und für das Entweichen der Gasprodukte so gewählt, daß der ganze Vorgang mit einer gewissen Intensität abläuft und gut regulierbar ist. Die Zusätzeausnutzung ist umso größer, je länger der Weg der Zusätze durch das Metall bei ihrem Ver­dampfen oder Schmelzen ist. Es ist deshalb wichtig, daß die maximale Menge dieser Zusätze in das Metall möglichst weit unten in der Pfanne hineingerät. Aus diesen Gründen wird vorgeschlagen, die tauchbare Modifizierglocke so an­zuordnen, daß die effektive Höhe, d. h. die Höhe von der unteren Öffnungsreihe zu der oberen Öffnungsreihe gleich dem oder kleiner als der Innendurchmesser der tauchbaren Modifizierglocke ist. Aus denselben Gründen wird vorge­schlagen, daß die Gesamtfläche der unteren Öffnungen größer als die Gesamtfläche der oberen Öffnungen ist, weil dadurch in den unteren Öffnungen ein kleinerer Widerstand gegen die Dampfentweichung aus der tauchbaren Modifizier­glocke in das Metall gebildet wird. Dem Gaseintritt mög­lichst weit unten in das Metall hilft auch die Neigung der unteren Öffnungen mit ihrem inneren Ende in Richtung zum Boden. Dagegen sind in dem oberen Teil die Öffnungen im Mantel der tauchbaren Modifizierglocke mit ihren äußeren Enden zum Boden der tauchbaren Modifizierglocke so geneigt ausgebildet, daß sich dort kein Gaspolster ausbildet, wel­ches das Metalleindringen bis zum Boden und die Zusatz­schmelzung nicht erlaubt, wobei garantiert ist, daß die hier entwichenen Gase an dem Modifiziervorgang und der intensiven Metallwirbelung voll teilnehmen werden. Aus dem Grund, daß eine hohe Metallsäule ausgebildet wird, durch welche die vergasten oder geschmolzenen Zusätze durch­gehen, wird die Modifizierpfanne verhältnismäßig schlank vorgeschlagen, also mit dem Bodeninnendurchmesser der Aufbereitungspfanne zu dem Innendurchmesser der tauchbaren Modifizierglocke in dem Verhältnis 2 : 1 bis 4 : 1. Der obere Querteil der tauchbaren Modifizierglocke ist mit einer Durchgangsöffnung für eine Metallhaltestange und mit einer konzentrischen Aufweitung versehen. In diese wird ein Rohr aus feuerfestem Material eingelegt, und das ganze Rohr wird so abgedichtet, daß die Metallhaltestange beim Eintauchen bis zum Ende vor der Berührung mit dem ge­schmolzenen Metall geschützt wird. Durch eine Schutzan­satzfüllung wird auch die Stangenhalterung im inneren Teil der tauchbaren Modifizierglocke geschützt. Die Isolations­fähigkeit dieses feuerbeständigen Schutzes ist so gewählt, daß die Stange die Beanspruchung beim Eintauchen, die Auf­triebskräfte und Vibrationen aushält und daß sie auch die Biegebeanspruchung aushält, welche durch das Gesamtgewicht der Füllung der in der waagerechten Stellung eingespannten tauchbaren Modifizierglocke hervorgerufen wird. In dieser Stellung kann die Füllung der tauchbaren Modifizierglocke durchgeführt werden.For the same reasons, the sizes of the openings for the metal entry into the submersible modifying bell and for the escape of the gas products are chosen so that the whole process takes place with a certain intensity and can be easily regulated. The longer the path of the additives through the metal during their evaporation or melting, the greater the additional utilization. It is therefore important that the maximum amount of these additives gets into the metal as far down in the pan as possible. For these reasons, it is proposed to arrange the submersible modifying bell so that the effective height, ie the height from the lower row of openings to the upper row of openings, is equal to or less than the inside diameter of the submersible modifying bell. For the same reasons, it is suggested that the total area of the lower openings be larger than the total area of the upper openings because this creates a lower resistance to vapor escape from the submersible modifying bell into the metal in the lower openings. The inclination of the lower openings with their inner ends towards the floor also helps the gas to enter the metal as far down as possible. In the upper part, on the other hand, the openings in the jacket of the submersible modifying bell are inclined with their outer ends towards the bottom of the submersible modifying bell in such a way that no gas cushion is formed there which does not allow metal penetration to the bottom and the additional melting, whereby it is guaranteed that the gases escaping here will fully participate in the modification process and the intense metal swirl. For the reason that a high metal column is formed through which the gasified or molten additives pass, the modifying pan is proposed to be relatively slim, that is, with the inside diameter of the bottom Preparation pan to the inside diameter of the submersible modifying bell in a ratio of 2: 1 to 4: 1. The upper transverse part of the submersible modifying bell is provided with a through opening for a metal holding rod and with a concentric widening. A tube of refractory material is inserted into this, and the entire tube is sealed so that the metal holding rod is protected until it is completely immersed in contact with the molten metal. The rod holder in the inner part of the submersible modification bell is also protected by a protective lug filling. The insulation capacity of this fire-resistant protection is chosen so that the rod withstands the immersion, buoyancy and vibrations and that it also withstands the bending stress caused by the total weight of the filling of the submersible modifying bell clamped in the horizontal position. In this position, the submersible modifying bell can be filled.
  • Die Erfindung wird im weiteren anhand eines Ausführungs­beispiels in Verbindung mit der Zeichnung ausführlich erläutert.
    • Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße tauchbare Modifizierglocke mit der schematisch dargestellten Aufbereitungspfanne; und
    • Fig. 2 stellt schematisch in einem kleineren Maßstab die erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Autoklav, der Überdruckkammer, der Aufbereitungspfanne und der tauchbaren Modifizierglocke dar.
    The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing.
    • Fig. 1 shows a submersible modification bell according to the invention with the processing pan shown schematically; and
    • Fig. 2 shows schematically on a smaller scale the device according to the invention with an autoclave, the pressure chamber, the processing pan and the submersible modification bell.
  • Die tauchbare Modifizierglocke 1 ist an der Metallhalte­stange 3 aufgehängt, welche in dem Schutzrohr 2 gehalten ist. Dieses Schutzrohr 2 geht durch den Deckel der Über­druckkammer 6 des Autoklaven durch. Die tauchbare Modi­fizierglocke 1 ist in dem oberen Querteil mit einer Durch­gangsöffnung für die Metallhaltestange 3 und einer zu dieser konzentrischen oberen Blindöffnung für das Schutz­rohr 2 versehen, wobei das untere Ende der Metallhalte­stange 3 samt deren Befestigungselement, welches z. B. durch eine Mutter gebildet ist, in dem inneren Bereich des oberen Querteils der tauchbaren Modifizierglocke 1 mit einer Schutzansatzfüllung 7 abgedeckt ist. Die tauchbare Modifizierglocke 1 ist mit mindestens einer, vorteilhaft aber mit einer ganzen Reihe von oberen Öffnungen 5 und von untern Öffnungen 4 versehen. Diese unteren Öffnungen 4 und oberen Öffnungen 5 sind einerseits in unterschiedli­chen Mantellinien der tauchbaren Modifizierglocke 1 ange­ordnet, was bedeutet, daß sie nicht übereinander ange­ordnet sind, und andererseits sind sie geneigt ausgebil­det, wobei die oberen Öffnungen 5 zum Boden der tauchbaren Modifizierglocke 1 mit ihrem inneren Ende geneigt sind und die unteren Öffnungen 4 zum Boden der tauchbaren Modifi­zierglocke 1 mit ihrem äußeren Ende geneigt sind. Das Ver­hältnis der Flächensumme der unteren Öffnungen 4 und obe­ren Öffnungen 5 zum inneren Rauminhalt der tauchbaren Mo­difizierglocke 1 weist dabei den Wert 1 : 100 bis 1 : 200 auf, und die effektive Höhe Vef zwischen den unteren Öff­nungen 4 und den oberen Öffnungen 5 ist gleich dem oder kleiner als der Innendurchmesser Dn der tauchbaren Modifi­zierglocke 1. Weiter ist es vorteilhaft, die angeführten Öffnungen so anzuordnen, daß die Gesamtfläche der unteren Öffnungen 4 gleich der oder größer als die Gesamtfläche der oberen Öffnungen 5 der tauchbaren Modifizierglocke 1 ist. Auf dem Boden der Überdruckkammer 6, durch deren Deckel die Metallhaltestange 3 für die Absenkung und für die Hebung der tauchbaren Modifizierglocke 1 durchgeht, ist die Aufbereitungspfanne 8 angeordnet, in welche die tauchbare Modifizierglocke 1 einschiebbar ist, wobei das Verhältnis des effektiven Rauminhalts der tauchbaren Modi­fizierglocke 1 zu dem Rauminhalt der Überdruckkammer 6 den Wert 2 bis 4 : 1000 aufweist und vorteilhaft das Verhält­nis des Innendurchmessers des Bodens der Aufbereitungs­pfanne 8 zu dem Innendurchmesser Dn der tauchbaren Modifi­zierglocke 1 den Wert 2 : 1 bis 4 : 1 aufweist.The submersible modification bell 1 is suspended from the metal holding rod 3, which is held in the protective tube 2. This protective tube 2 passes through the cover of the pressure chamber 6 of the autoclave. The submersible modifying bell 1 is provided in the upper transverse part with a through opening for the metal holding rod 3 and a concentric upper blind opening for the protective tube 2, the lower end of the metal holding rod 3 together with its fastening element, which, for. B. is formed by a nut, in the inner region of the upper cross part of the submersible modifying bell 1 is covered with a protective approach filling 7. The submersible modification bell 1 is provided with at least one, but advantageously with a whole series of upper openings 5 and lower openings 4. These lower openings 4 and upper openings 5 are arranged on the one hand in different generatrices of the submersible modifying bell 1, which means that they are not arranged one above the other, and on the other hand they are designed inclined, the upper openings 5 to the bottom of the submersible modifying bell 1 with their interior End are inclined and the lower openings 4 are inclined to the bottom of the submersible modifying bell 1 with its outer end. The ratio of the total area of the lower openings 4 and upper openings 5 to the inner volume of the submersible modifying bell 1 is from 1: 100 to 1: 200, and the effective height V ef between the lower openings 4 and the upper openings 5 is the same to or less than the inner diameter D n of the submersible modifying bell 1. It is also advantageous to arrange the openings mentioned so that the total area of the lower openings 4 is equal to or larger than the total area of the upper openings 5 of the submersible modifying bell 1 is. On the bottom of the overpressure chamber 6, through the cover of which the metal support rod 3 passes for the lowering and lifting of the submersible modifying bell 1, the preparation pan 8 is arranged, into which the submersible modifying bell 1 can be inserted, the ratio of the effective volume of the submersible modifying bell 1 to the volume of the pressure chamber 6 has the value 2 to 4: 1000 and advantageously the ratio of the inside diameter of the bottom of the processing pan 8 to the inside diameter D n of the submersible modification bell 1 has the value 2: 1 to 4: 1.
  • Die tauchbare Modifizierglocke 1, welche mit dem zugehöri­gen verdampfbaren oder schmelzbaren Zusatz, z. B. mit Magnesium gefüllt ist, wird mittels der Metallhaltestange 3 in die Aufbereitungspfanne 8 gesenkt, wobei in der Über­druckkammer 6 des Autoklaven der erforderliche Druck herrscht. Für die Sicherstellung der Verdampfung mit opti­maler Geschwindigkeit und für die Sicherstellung der maxi­malen Ausnutzung der Zusätze in der Schmelze wird die Ab­senkungsdauer der tauchbaren Modifizierglocke 1 in die unterste Stellung in der Aufbereitungspfanne 8 gleich oder kleiner als drei Sekunden gewählt, weil die Zusätze so durch die Schmelze durchgehen, bevor sie sich auf die Verdampfungstemperatur erhitzen, so daß sie beim Ein­tauchen der tauchbaren Modifizierglocke 1 noch nicht ver­dampfen. Der Boden der tauchbaren Modifizierglocke 1 soll nach dem Absenken nicht mehr als 50 mm vom Boden der Auf­bereitungspfanne 8 entfernt sein. Dadurch setzt die Zu­satzverdampfung in der niedrigsten Stellung ein, und so wird der längste Weg des vergasten Magnesiums, Zers und der Raffinationsstoffe durch das Metall ausgenutzt. Die tauchbare Modifizierglocke 1 wird nach der Beendigung des Aufbereitungsprozesses aus der Schmelze herausgezogen und in der Überdruckkammer 6 des Autoklaven mit einer neuen Zusatzdosis gefüllt, wodurch diese zur wiederholten Anwen­dung vorbereitet ist. Die Füllung wird regelmäßig in der horizontalen Stellung der tauchbaren Modifizierglocke 1 durchgeführt.The submersible modifying bell 1, which with the associated vaporizable or fusible additive, for. B. is filled with magnesium, is lowered by means of the metal holding rod 3 into the processing pan 8, the required pressure prevailing in the pressure chamber 6 of the autoclave. In order to ensure the evaporation at optimal speed and to ensure the maximum utilization of the additives in the melt, the lowering duration of the submersible modifying bell 1 to the lowest position in the preparation pan 8 is chosen to be equal to or less than three seconds, because the additives are so caused by the melt go through before they heat up to the evaporation temperature so that they do not evaporate when immersing the submersible modifying bell 1. After lowering, the bottom of the submersible modifying bell 1 should not be more than 50 mm from the bottom of the processing pan 8. As a result, the additional evaporation starts in the lowest position, and so the longest path of the gasified magnesium, decomposition and refining substances through the metal is used. The submersible Modification Bell 1 is after the completion of Processing process pulled out of the melt and filled in the pressure chamber 6 of the autoclave with a new additional dose, whereby it is prepared for repeated use. The filling is carried out regularly in the horizontal position of the submersible modification bell 1.

Claims (7)

1. Verfahren zur Zugabe von verdampfbaren und schmelzbaren Zusätzen in geschmolzene Eisenlegierungen in einer Auf­bereitungspfanne in einer Überdruckkammer eines Auto­klaven, wobei diese Zusätze in einer tauchbaren Modifi­zierglocke untergebracht sind, die in die Schmelze zur Herstellung von sphärolithischem Gußeisen oder Gußeisen mit Vermikulargraphit oder von mit Magnesium modifi­ziertem Gußeisen und/oder zur Herstellung von Vorlegie­rungen mit Magnesium und mit Zer und/oder zur Entschwe­felung und zur Desoxydation der Eisenlegierungen einge­taucht wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Absenkungsdauer der tauchbaren Modifizierglocke in der Schmelze in eine untere Stellung, welche höchstens 50 mm oberhalb des Bodens der Aufbereitungs­pfanne liegt, höchstens 3 Sekunden beträgt.
1. A method for adding vaporizable and fusible additives in molten iron alloys in a preparation pan in an overpressure chamber of an autoclave, these additives being housed in a submersible modifying bell which is placed in the melt for the production of spherulitic cast iron or cast iron with vermicular graphite or with magnesium modified Cast iron and / or for the production of master alloys with magnesium and with cerium and / or for desulfurization and for the deoxidation of the iron alloys,
characterized,
that the lowering time of the submersible modifying bell in the melt into a lower position, which is at most 50 mm above the bottom of the processing pan, is at most 3 seconds.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Autoklav-Überdruckkammer, einer darin angeordneten Aufbereitungspfanne für Eisenlegie­rungsschmelzen und einer tauchbaren Modifizierglocke zur Aufnahme von Zusätzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß einerseits das Verhältnis des effektiven Raumin­halts der tauchbaren Modifizierglocke (1) zu dem Raum­inhalt der Überdruckkammer (6) den Wert 2 bis 4 : 1000 aufweist und andererseits das Verhältnis der Flächen­summe mindestens einer oberen Öffnung (5) zu dem inne­ren Rauminhalt der tauchbaren Modifizierglocke (1) den Wert 1 : 100 bis 1 : 200 aufweist.
2. Device for carrying out the method according to claim 1, with an autoclave pressure chamber, a treatment pan arranged therein for iron alloy melts and a submersible modifying bell for receiving additives,
characterized,
that on the one hand the ratio of the effective volume of the submersible modification bell (1) to the volume of the pressure chamber (6) has the value 2 to 4: 1000 and on the other hand the ratio of the total area of at least one upper opening (5) to the internal volume of the submersible modification bell ( 1) has the value 1: 100 to 1: 200.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die effektive Höhe (Vef) zwischen mindestens einer unteren Öffnung (4) und mindestens einer oberen Öffnung (5) der tauchbaren Modifizierglocke (1) gleich dem oder kleiner als der Innendurchmesser (Dn) der tauchbaren Modifizierglocke (1) ist.
3. Device according to claim 2,
characterized,
that the effective height (V ef ) between at least one lower opening (4) and at least one upper opening (5) of the submersible modifying bell (1) is equal to or less than the inner diameter (D n ) of the submersible modifying bell (1).
4. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gesamtfläche mindestens einer unteren Öffnung (4) der tauchbaren Modifizierglocke (1) gleich der oder größer als die Gesamtfläche mindestens einer oberen Öffnung (5) der tauchbaren Modifizierglocke (1) ist.
4. Device according to claim 2,
characterized,
that the total area of at least one lower opening (4) of the submersible modifying bell (1) is equal to or larger than the total area of at least one upper opening (5) of the submersible modifying bell (1).
5. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine obere Öffnung (5) der tauchbaren Modifizierglocke (1) durch ihr inneres Ende in Richtung zum Boden der tauchbaren Modifizierglocke (1) geneigt ist und mindestens eine untere Öffnung (4) der tauch­baren Modifizierglocke (1) durch ihr äußeres Ende in Richtung zum Boden der tauchbaren Modifizierglocke (1) geneigt ist.
5. Device according to claim 2,
characterized,
that at least one upper opening (5) of the submersible modifying bell (1) is inclined through its inner end towards the bottom of the submersible modifying bell (1) and at least one lower opening (4) of the submersible modifying bell (1) through its outer end towards is inclined to the bottom of the submersible modification bell (1).
6. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Bodens der Aufbereitungspfanne (8) zu dem Innendurchmesser (Dn) der tauchbaren Modifizierglocke (1) den Wert 2 : 1 bis 4 : 1 aufweist.
6. Device according to claim 2,
characterized,
that the ratio of the inner diameter of the bottom of the processing pan (8) to the inner diameter (D n ) of the submersible modifying bell (1) has the value 2: 1 to 4: 1.
7. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die tauchbare Modifizierglocke (1) im oberen Quer­teil mit einer Durchgangsöffnung für eine Metallhalte­stange (3) und mit einer dazu konzentrischen größeren Blindöffnung für ein Schutzrohr (2) der Metallhalte­stange (3) versehen ist, wobei das untere Ende der Me­tallhaltestange (3) mit deren Befestigungselement im Innenbereich des oberen Querteils der tauchbaren Modi­fizierglocke (1) durch eine Schutzansatzfüllung (7) ab­gedeckt ist.
7. Device according to claim 2,
characterized,
that the submersible modifying bell (1) is provided in the upper transverse part with a through opening for a metal holding rod (3) and with a concentrically larger blind opening for a protective tube (2) of the metal holding rod (3), the lower end of the metal holding rod (3) having whose fastening element in the inner region of the upper cross part of the submersible modifying bell (1) is covered by a protective approach filler (7).
EP88114526A 1987-09-24 1988-09-06 Process for adding fusibles and evaporable additives to molten iron alloys, and installation for its realization Ceased EP0309781A1 (en)

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US5714117A (en) * 1996-01-31 1998-02-03 Iowa State University Research Foundation, Inc. Air melting of Cu-Cr alloys

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CS686887A1 (en) 1989-02-10
CS265400B1 (en) 1989-10-13
YU170588A (en) 1990-04-30
NO884241L (en) 1989-03-28
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