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Vorrichtung zu intermittierender Durchlaufentgasung von Flüssigkeiten
und Verfahren dazu Zur Vakuumentgasung von Flüssigkeiten und insbesondere von Metallen
sind viele Verfahren bekanntgeworden. Neben einer Vakuumbehandlung gefüllter Behälter
in Vakuumkammern wird eine Entgasung des in den Vakuumbehälter eintretenden Strahles
durchgeführt. Es sind auch Vorschläge bekanntgeworden, um einen durch eine Vakuumkammer
durchfließenden Strom von Metall zu entgasen. Hierbei wird das Metall durch einen
am Vakuumbehälter angebrachten und in den Vorratsbehälter eintauchenden Steiger
hochgesaugt und entweder durch einen am Austritt der Vakuumkammer angebrachten,
abwärtsleitenden und in einen Aufnahmebehälter eintauchenden Steiger wieder herausgelassen
oder man läßt es über einen Überlauf in freiem Fall in ein luftdicht angeschlossenes
Aufnahmegefäß einlaufen. Die Höhe der Steiger hängt vom spezifischen Gewicht der
Flüssigkeit und vom angewandten Unterdruck ab. Die Vorteile einer solchen Vorrichtung
bestehen in der sicheren Einstellbarkeit des Entgasungsprozesses, ferner in einer
guten Möglichkeit der Beheizung und ebenso guten Möglichkeit der Zugabe von Legierungs-
und Zusatzstoffen.
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Diese Verfahren sind zur Durchflußbehandlung von Flüssigkeiten zwischen
zwei gleich großen Behältern oder für kontinuierlichen Guß gut geeignet. Nicht geeignet
aber sind sie z. B. für ein übliches Abgießen von Stahl aus einer großen Gießpfanne
in eine Vielzahl von Einzelgießformen, da die dann notwendige Unterbrechung des
Gießvorganges nicht möglich ist. Diese Aufgabe hat man nach einem bekannten Vorschlag
dadurch zu lösen versucht, daß man beispielsweise für eine Durchlaufentgasung zwischen
dem Schmelzbehälter und der Kokille den Auslaufsteiger über der Kokille verlängert
hat, um aus diesem den entgasten Stahl in freiem Strahl in die Kokille auslaufen
zu lassen, und in dem man am Ende dieses Auslaufsteigers einen Schieber oder ein
Ventil angebracht hat, um nach Beendigung des Abgießens einer Kokille den Prozeß
der Durchlaufentgasung zu stoppen. Es ist ferner bekannt, für eine Gießstrahlentgasung
den entgasten Stahl in einem Steiger von einer solchen Höhe aufzunehmen, daß der
ferrostatische Druck der Eisensäule in diesem Steiger den Unterdruck in der Entgasungskammer
darüber aufnimmt. Jedoch soll dieser Steiger in einen Eisensumpf eintauchen, von
dem ab zu den Kokillen Gießrinnen führen. Dieser Prozeß wird dadurch unterbrochen,
daß man den Gießvorgang abstoppt.
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Es ist aber für die Behandlung von flüssigem Stahl praktisch unmöglich,
funktionierende Schieber oder Ventile im Stahlstrom einzubauen. Will man das vermeiden,
so bringt die Anordnung eines zweiten Stahlbehälters, in den der Ausgußsteiger einer
Entgasungsanlage münden muß, den Nachteil, Temperaturverlust und Verschleiß eines
weiteren Behälters in Kauf nehmen zu müssen und dabei doch die Beweglichkeit zu
verlieren.
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Es hat sich nun gezeigt, daß es möglich ist, in einem unten offenen
Flüssigkeitsbehälter Flüssigkeit dadurch zurückzuhalten, daß man den statischen
Druck der Flüssigkeitssäule durch Anlegen von Unterdruck ausgleicht, aber die untere
Öffnung oder die Öffnungen des Behälters so klein hält, daß die Flüssigkeitsunterfläche
nicht zerstört wird, aber nicht so klein, daß kapillare Kräfte ein Hindurchfließen
allzusehr hemmen. Man kann dann durch diese Öffnungen Flüssigkeiten in den Behälter
hochsaugen, ihn bei Aufrechterhaltung des Unterdruckes gefüllt halten und bei Aufheben
des Unterdruckes die Flüssigkeit wieder nach unten entleeren.
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Unter Nutzung dieser Möglichkeit ließ sich eine neue Vorrichtung und
ihre Verfahrensweise zur Durchlaufentgasung entwickeln, bei der der Durchlauf durch
die Vakuumkammer beliebig unterbrochen und wieder in Gang gesetzt werden kann. Diese
Vorrichtung ist insbesondere geeignet, um aus großen Stahlpfannen einzelne Kokillen
mit entgastem Metall vollzugießen, da man bei jedem Kokillenwechsel den Vorgang
beliebig unterbrechen kann.
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Die Vorrichtung (Figur) besteht aus einem Vakuumbehälter 1 mit einer
Absaugöffnung 2, der als Durchlaufbehälter ausgebildet ist. Er kann Schaulöcher,
Schleusen zum Einführen von Zusätzen aller Art, Mittel zu seiner Beheizung und,
außer der Absaugöffnung für Luft 2, auch Flutungsöffnungen mit entsprechenden Ventilen
in an sich bekannter Weise enthalten. Dieser Vakuumbehälter besitzt an seiner Eingangs-
und Ausgangsseite zwei Steiger 3 und 4,
die höchstens so lang sind
wie die Flüssigkeitssäule, die durch den niedrigst gewünschten Druck getragen werden
kann. Diese beiden Steiger besitzen an ihren unteren Mündungen eine oder mehrere
Öffnungen 5, die so klein sind, daß bei Gleichgewicht zwischen dem statischen Druck
der Flüssigkeitssäulen und dem darüber aufrechterhaltenen Unterdruck die Flüssigkeitsunterflächen
nicht zerstört werden, aber so groß, daß Kapillarkräfte den Durchtritt der Flüssigkeit
bei Ansaugen und Entleeren durch Belüftung noch gestatten. Der Vakuumbehälter wird
aus dem Vorratsbehälter 6 mit Flüssigkeit beliefert. Beide sind senkrecht gegeneinander
heb- und senkbar angeordnet, so daß entweder der eine der beiden Behälter, beispielsweise
der Vorratsbehälter 6, oder beide Behälter gleichzeitig in senkrechter Richtung
bewegt werden können. Der Ansaugsteiger 3 des Vakuumbehälters führt in den Vorratsbehälter
6, der Ausflußsteiger 4 des Vakuumbehälters endet frei über einer Gießform 7, in
die hinein gegossen werden soll.
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Die Vorrichtung wird folgendermaßen ingangaesetzt und betrieben: Unter
das Vakuumgefäß mit seinen zwei Steigern wird auf der einen Seite der Vorratsbehälter
gebracht, unter die andere eine vollzugießende Kokille. Vakuumgefäß und Vorratsbehälter
werden so zueinander senkrecht bewegt, daß der Ansaugstutzen des Vakuumbehälters
in die Metallschmelze des Vorratsbehälters eintaucht.
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Der untere Kopf des Auslaufsteigers ist zunächst in geeigneter Weise
luftdicht verschlossen, z. B. in an sich bekannter Weise durch eine Lamelle, die
beim Auftreffen der Flüssigkeit aufgeschmolzen wird. Beim Aufbringen von Unterdruck
im Vakuumbehälter wird nun Flüssigkeit durch den Ansaugsteiger hochgesaugt, tritt
in das Vakuumgefäß ein, wird dort entgast, fließt hindurch und auf der anderen Seite
in den abwärts führenden Steiger hinein, füllt ihn, schmilzt die Verschlußlamelle
auf und fällt dann in freiem Strahl in die Kokille hinab. Es kann auch ein irgendwie
gearteter anderer Verschluß des abwärts führenden Steigers beim Inbetriebsetzen
der Anlage benutzt werden, der geöffnet wird, sobald der Auslaufsteiger gefüllt
ist. Die Fördermenge des Durchlaufvakuumbehälters richtet sich nach der Eintauchtiefe
des Ansaugsteigers in den Vorratsbehälter und nach den freien Querschnitten in den
unteren Köpfen beider Steiger. Wünscht man zum Auswechseln einer Gießform den Gießvorgang
zu unterbrechen, so wird der Ansaugstutzen aus der im Vorratsbehälter befindlichen
'@4etallschmelze unter Beibehaltung des Unterdruckes im Vakuumgefäß herausgehoben.
Dabei senkt sich der Flüssigkeitsspiegel, bis das Gleichgewicht zwischen dem Unterdruck
und dem statischen Druck der Flüssigkeitssäulen in den beiden gleich lang zu haltenden
Steigern erreicht ist. Infolge der unteren Kopfausbildung der beiden Steiger bleibt
dann die restliche Metallschmelze in den Steigern und im Vakuumgefäß zurück. Nach
Wechseln der Kokille setzt ein Wiedereintauchen des Saugsteigers in die Metallschmelze
des Vorratsbehälters den Arbeits- und Gießvorgang wieder in Gang.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sieh,von allen bisherigen
Vorschlägen durch die Einfachheit ihres A.ufbapes 'und ihrer Wirkungsweise. Sie
gestattet, ohne Zwischengefäß mit Verteilerrinnen und ohne den Einbau auch nur eines
Ventils oder Verschlusses eine Durchlaufentgasung von Stahl für das Vergießen einer
Stahlschmelze auf eine große Zahl von Einzelkokillen durchzuführen.