DE1271139B - Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere Stahl- und Gusseisenschmelzen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere Stahl- und Gußeisenschmelzen Es ist bekannt, Stahl oder Metalle zu entgasen, indem die Schmelze in einer Transportpfanne zu einer Entgasungseinrichtung geführt wird, die aus einem Evakuierungsbehälter und einer vakuumdicht darauf aufgesetzten Einfüllpfanne besteht.
• Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird Stahl in der Einfüllpfanne elektrisch aufgeheizt, um dann durch den Ausguß dieser Einfüllpfanne in eine im Vakuumbehälter aufgestellte Gießpfanne zu fließen (USA.-Patentschrift 2 253 421). Auch bei Entgasungsverfahren anderer Art mit Hilfe eines Unterdruckes ist es notwendig, solche Temperaturverluste durch eine Zusatzbeheizung zu berücksichtigen. So sieht die USA.-Patentschrift 2 837 790 vor, einen aus einem Vorratsbehälter fließenden Stahl in einem beheizten Trichter zu erhitzen und ihn in ein erstes Vakuum einlaufen zu lassen, worauf der Stahl einer zweiten Erhitzung im trichterförmigen Boden des Vakuumbehälters und einem sich anschließenden Abflußrohr unterzogen wird, ehe er aus dem Rohrende unter Schutzgas in eine Kokille gelangt. Wenn man die elektrische Beheizung weglassen will, so muß Tau durch eine erhebliche überhitzung der Schmelze im Ofen dafür sorgen, daß der während der Entgasungszeit eintretende Temperaturverlust ausgeglichen wird. Der Temperaturverlust ist um so größer, je länger die Schmelze in diesen Gefäßen bis zum endgültigen Gießen in Formen verbleibt. Diese notwendigen und unvermeidlichen übertemperaturen benötigen zusätzliche Ofenzeit, sie bedingen erhöhten Verschleiß der feuerfesten Zustellung und eine Verlängerung der Gesamtdauer des Verfahrens bis zum Gießen.
• Nach der vorliegenden Erfindung wird die Notwendigkeit einer überhitzung der Schmelze weitgehend beseitigt und trotzdem eine außerordentlich weitgehende Entgasung der Schmelze erzielt.
• Erfindungsgemäß wird zum Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere Stahl- und Gußeisenschmelzen, beim Einfallen der Schmelze in eine Pfanne, die zugleich Abstich- und Gießpfanne ist und in einem Unterdruckbehälter eingestellt ist, so verfahren, daß die Schmelze unmittelbar aus der Abstichrinne des Schmelzofens über einen Einfülltrichter des Unterdruckbehälters in die eingestellte Pfanne geleitet wird.
• Die bei diesem Verfahren zu benutzende Anlage besteht im wesentlichen aus einem die Abstichpfanne aufnehmenden Unterdruckbehälter mit einem vakuumdichten Deckel, einem vorzugsweise abnehmbaren Einfülltrichter und einer Vorrichtung zum Anpassen des Einfülltrichters an den Abstich. Der Unterdruckbehälter ist vorzugsweise mittels Kran oder auf Rädern verfahrbar. Für diesen Fall ist es weiter zweckmäßig, den Anschlußstutzen und/oder die Saugleitung flexibel zu gestalten und sie vorzugsweise aus dreh- oder kugelgelenkartigen Teilen bestehen zu lassen.
• Im Bedarfsfall, insbesondere bei der Behandlung von unberuhigtem Stahl, während des Abstichs, werden die Leitungen, die vom Unterdruckbehälter zum Pumpenaggregat führen, zweckmäßig gekühlt, vorzugsweise mittels entlang der Saugleitung geführten Preßluftrohren, deren Austrittsöffnung gegen die Vakuumleitung gerichtet sind.
• Es liegt weiterhin im Bereich dieser Erfindung, in den Fällen, in denen sowohl die Behandlung beim Abstich als auch beim späteren Vergießen in Formen, Kokillen oder Stranggießkokillen unter Vakuum geschehen soll, ein und dasselbe Pumpenaggregat für beide Unterdruckbehandlungen zu verwenden. Züi diesem Zweck kann eine weitere Saugleitung vom Pumpenaggregat oder der zur Abstich-Entgasungseinrichtung führenden Leitung abgezweigt werden.
• Diese Leitungen sowie die Anschlußstutzen sind mit Abspetrorganen zu versehen, um auf die verschiedenen Einrichtungen zwecks Erzeugung von Unterdruck umschalten zu können.
• Nach beendetem Abstich kann an der vorgesehenen Stelle in Formen gegossen werden. Die Schmelze kann dabei in Kokillen oder Gießformen oder in Stranggießformen vergossen werden, die an Luft, unter Schutzgas oder in oder unter Vakuum stehen.
• Weiterhin können der Schmelze vor, während oder nach der Entgasung Beruhigungs- und/oder Legierungsmittel zugegeben werden. Im Fall der Behandlung von Stahl kann dieser unberuhigt, teilberuhigt oder beruhigt abgestochen werden. Für die anderen Metalle gilt dies sinngemäß.
• Wird der Stahl unberuhigt abgestochen, so ist die Entgasung besonders wirksam. Bisher war es im Stahlwerk mit erheblichen Gefahren verbunden, völlig unberuhigten Stahl in der Abstichpfanne zu transportieren wegen der Möglichkeit, daß der Stahl in der Pfanne aufwallt. Völlig unberuhigt abgestochener Stahl kann dagegen nach der erfindungsgemäßen Behandlung völlig gefahrlos transportiert werden.
• Der durch die Unterdruckbehandlung zu entgasende Stahl wird in üblicher Weise, z. B. in einem Elektroofen, S.M.-Ofen, Konverter usw. erschmolzen. Der Stahl kann beruhigt, halb beruhigt oder unberuhigt aus dem Ofen fließen, wobei die Beruhigungsmittel durch eine Zugabevorrichtung (vakuumdichte Schleuse) zugegeben werden können. Gegebenenfalls können auch Legierungen eingetragen werden, wie z. B. Titan, Niob, Bor, Aluminium usw. Wird der Stahl unberuhigt abgestochen, ist die Entgasung besonders wirksam, weil ein großer Teil der Desoxydation während des Einlaufens ins Vakuum über die desoxydierende Gasphase CO des Kohlenstoffes verläuft. Diese Reaktion wird, wie an sich bekannt besonders begünstigt durch das Aufteilen des einfließenden Strahles in Tröpfchen, die eine große Reaktionsoberfläche haben. Die Zugabe der Desoxydations- und/oder Legierungsmittel kann z. B. vor und während der Vakuumbehandlung erfolgen. Auch beim Abgießen in Formen oder Kokillen und danach können Desoxydations- und/oder Legierungsmittel in das schmelzflüssige Metall eingeführt werden.
• In dem Fall, daß eine Verbindungsrinne zwischen dem Abstich des Ofens und dem oberen Rand des Eingießgefäßes benutzt wird, besitzt diese Eingießrinne eine Aufhängung, die es gestattet, die Verbindungsrinne mit fortschreitendem Absenken der Abstichrinne mit zu senken. Der dem Eingießgefäß zugewandte Teil der Verbindungsrinne ruht zweckmäßig auf einer reibungsarmen Führungseinrichtung, die am Eingießgefäß oder in dessen Nähe angeordnet ist.
• Für den Fall, daß keine Verbindungsrinne benutzt wird, wird das Anpassen der Entfernung zwischen Abstich und Einfällgefäß während des Abstechens zweckmäßig dadurch bewirkt, daß das Evakuierungsgefäß an einem Kran hängend oder auf Rädern fahrbar entsprechend bewegt wird.
• In der Zeichnung ist eine Anlage für die Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt. In F i g. 1 besitzt der Unterdruckbehälter 1 einen väkuumdichten Deckel 2 mit Anschlußstutzen 3 für die Saugleitung. Der Deckel 2 ist in diesem Fall an dem Unterdruckbehälter 1 bei 4 angelenkt, so daß er beim Öffnen des Unterdruckbehälters aufgeklappt werden kann. Im Deckel ist weiterhin eine Eingießöffnung 5 mit dem Spritzschutz 6 vorhanden. Das kleine Einfüllgefäß 7 ist auf dem Deckel bei 8 vakuumdicht aufgesetzt. An dem Einfüllgefäß 7 ist ferner ein Tragarm 8 mit einer Führung 9 für die Verbindungsrinne 10 angeordnet. Diese Verbindungsrinne ist mit der Abstiehrinne 11 gelenkig verbunden mittels der Gelenke 12, so daß sie im Verlauf des Abstichs aus der aus-ezogen gezeichneten Stellung in die strichpunktiert gezeichnete Stellung äbgesenkt werden kann, entsprechend der fortschreitenden Absenkung der Abstichrinne 11. Unter dem Ausguß 13 des Einfüllgefäßes 7 befindet sich eine Abdichtung 14, die beim Angießen beseitigt werden kann.
• In F i g. 2 ist eine an den Anschlußstutzen 3 anschließende flexible Leitung dargestellt, die aus kugelgelenkartigen bzw. drehgelenkartigen Teilen 15 besteht.
• In F i g. 2 a ist eine Draufsicht auf die in F i g. 2 in Ansicht dargestellte Leitung gezeigt, wobei auf beiden Seiten der Teile 15 je eine Preßluftleitung angeordnet ist, deren Austrittsöffnungen auf die Saugleitung gerichtet sind. Mit der Vorrichtung wird so gearbeitet, daß bei Beginn des Abstichs der Stopfen des EinfüRgefäßes 7 geschlossen gehalten wird, bis sich im Einfüllgefäß eine genügende Menge des schmelzflüssigen abgestochenen Metalls gesammelt hat. Sodann wird der Stopfen des Einfüllgefäßes angehoben und die Abdichtung 14 beseitigt. Während des Abstichs wird das Metall im Gießstrahl, der in den Unterdruckbehälter 1 und dort in die Pfanne 16 einfällt, entgast. Nach Beendigung des Abstichs kann sodann die Pfanne 16 nach Aufklappen oder Anheben des Deckels 2 herausgefahren und als Gießpfanne benutzt werden, insbesondere beim Gießen in Formen, Kokillen oder Stranggießkokillen, die sich im Vakuum befinden und in die das Metall in ähnlicher Weise wie bei dem Evakuierungsgefäß 1 eingeschleust wird.
• Es ist noch zu erwähnen, daß bei einem Verfahren, bei dem aus einem Ofen ausfließender Stahl besonders gut entschlackt werden soll, auch der Wunsch zum Ausdruck gebracht worden ist, die Schlacke gleichzeitig zu entgasen (USA.-Patentschrift 1554368). Darin ist vorgesehen, für die Stahlherstellung eine Anlage zu benutzen, die aus einem mit dem Abstich des Ofens dicht verbundenen Einlaufrohr und einer daran anschließenden schneckenhausförmigen Entschlackungsvorrichtung besteht, die außerdem als Deckel für eine den aus der Entschlackung auslaufenden Stahl aufnehmende Pfanne benutzt wird. Die Entschlackungsvorrichtung ist mit Schikanen und Schiebern ausgestattet, welche eine Trennung von Stahl und Schlacke durch Abstreifen ermöglichen. Außerdem soll in der Entschlackungsvorrichtung ein Unterdruck erzeugt werden, um im Stahl gelöste Gase zu entfernen. Die Erzeugung eines für eine wirksame Stahlentgasung erforderlichen Unterdrucks ist aber nicht möglich, weil an den für den Schlackenabfluß geöffneten Schiebern kein vakuumdichter Abschluß vorhanden ist. Dazu wäre eine Abdichtung durch eine genügend hohe Säule der Schlacke notwendig, die mehr als 4 bis 5 m betragen müßte. In der Entschlackungsvorrichtung ist daher eine Entgasung des Stahles unmöglich. Selbst nach dem beendeten Abstich und nach Schließung aller Schieber in der Entschlackungsvorrichtung ist eine Stahlentgasung in der Pfanne kaum durchführbar, weil eine für die Vakuumerzeugung erforderliche Dichtheit bei keramischen Schiebern bei Pfannestopfen und bei lediglich mit Ton verschmierten Dichtungsflächen nicht gegeben ist.
• Das Verfahren mit dieser Vorrichtung ist auch deswegen praktisch nicht durchführbar, weil keine Möglichkeit ersichtlich ist, wie man bei an das Abstichloch dicht angeschlossenem Einflußrohr das Abstichloch öffnen könnte.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere Stahl- und Gußeisenschmelzen, beim Einfallen der Schmelze in eine Pfanne, die zugleich Abstich- und Gießpfanne ist und in einem Unterdruckbehälter eingestellt ist, d a - durch gekennzeichnet, daß die Schmelze unmittelbar aus der Abstiehrinne des Schmelzofens über einen Einfülltrichter des Unterdruckbehälters in die eingestellte Pfanne eingeleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor, während oder nach der Entgasung Beruhigungs- und/oder Legierungsmittel in die Pfanne gegeben werden. 3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem die Abstichpfanne (16) aufnehmenden Unterdruckbehälter (1) mit einem vakuumdichten Deckel (2), einem vorzugsweise abnehmbaren Einfülltrichter (7) und einer Vorrichtung zum Anpassen des Einfülltrichters an den Abstich besteht. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Unterdruckbehälter (1) mittels Kran oder auf Rädern verfahrbar ist. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (3) und/oder die Saugleitung (17) vorzugsweise durch dreh- oder kugelgelenkartige Teile (18) flexibel gestaltet sind. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Einlauföffnung ein Spritzschutz (6) zur Schonung der Stopfenvorrichtung der Abstichpfanne (16) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1138 114; USA.-Patentschriften Nr. 1554 368, 2 253 421, 2837790.