DE1433570A1

DE1433570A1 - Kontinuierliches Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Gusskoerpern aus oxydierbaren Metallen

Info

Publication number: DE1433570A1
Application number: DE19641433570
Authority: DE
Inventors: Mahin William Edward
Original assignee: Kaiser Industries Corp
Current assignee: Jeep Corp
Priority date: 1964-05-20
Filing date: 1964-07-07
Publication date: 1968-11-07
Also published as: JPS5132580B1; SE309471B; NL6506371A; CH436589A; AT275064B; BE672605A; GB1100475A

Description

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Expl-

Kaiser Industries Corporation, Kaiser Center, 30Ö Lakeside Drive, Oakland 12, Kalifornien (V_eSt«A„)

Kontinuierliches Verfahren und Vorrichtung zur Er-, zeugung von Gfußkörpern aus oxydierbaren Metallen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Erzeugung von verbesserten Gußkörpern aus oxydierbaren Metallen und eine Vorrichtung, welche für die Erzeugung von solchen Gußkörpern aus oxydierbaren Metallen mit Verbesserten Eigenschaften besonders gut geeignet ist·

Beim Gießen von Eisen, stahl, Kupfer, Messing, Nickel und dergleichen, die im folgenden allgemein als oxydierbare Metalle bezeichnet werden, unö swar im Gegensatz zu Metallen, die in geschmolzenem Zustand durch Oxydation nicht nachteilig beeinträchtigt werden, wird die Qualität der Gußstücke durch die Bedingungen, unter denen sie gegossen werden, maßgeblich beeinflußt. Der gewöhnliche

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Gießvorgang, οι» er nun kontinuierlich oder intermittierend erfolgt, wird in der Weise durchgeführt, daß man das geschmolzene Metall in eine Form gießt, in der es abkühlt und sich eventuell verfestigt. Der Zutritt der Atmosphäre während der Erzeugung des geschmolzenen Metalles und während seines Eingießens in die form läßt das Metall und seine legierenden Bestandteile atmosphärische Gase absorbieren, sei es in Form von Oxyden oder Nitriden oder von gelösten Gasen. In welcher Porm diese auch absorbiert sein mögen, die Gase und ihre Reaktionsprodukte sind auf die Eigenschaften des entstehenden festen Körpers von schädlichem Einfluß. Die nachteiligen Wirkungen treten in vielen Beziehungen in Erscheinung, unter denen der Eiaschluß von festen Inklusionen, der Einschluß von Gas- ©inlagerungen, Oberflächen&efekte und andere nachteilige Wirkungen zu erwähnen sind«,

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung "besteht nun in der Entwicklung eines Verfahrens land einer Vorrichtung zur Erzeugung von geschmolzenen Metallen mit niedrigem Gehalt an Verunreinigungen und in der anschließenden kontinuierlichen Überwachung der umgebenden Atmosphäre dieser Metalle bis au dem Zeitpunkt, bei welchem sie als fester Gußkörper heraustreten, der durch das Inberührung«· kommen mit gasförmigen Verunreinigungen nicht mehr beeinflußt wird·

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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird damit eingeleitet, daß man das Metall als Feststoff oder als Flüssigkeit in eine erste Kammer einführt, in welcher es als geschmolzene Hasse oder als Bad aufrechterhalten wird. Die erste Kammer wird vorzugsweise unter Luftausschluß gehalten, und die kleine luftmenge, die mit dem Metall hineingelangt, wird mittels eines unschädlichen Grases weggespült., das man in die erste Kammer einführt, um eine unschädliche Atmosphäre zu schaffen, oder zumindest eine Atmosphäre, welche überwiegend aus einem derartigen Gas besteht, und um die Absorption von Sauerstoff und Stickstoff in dem geschmolzenen Metall herabzusetzen oder ganz zu verhindern." Verwendet man ein unschädliches Gas, so soll das Metall in der ersten Kammer verhältnismäßig frei von Schlacke sein, und zwar dadurch, daß man entweder den Zutritt von Schlacke mit dem Metall verhindert oder Mittel für deren Entfernung vorsieht.

Das geschmolzene Metall wird In der ersten Kammer mit Desoxydationsmitteln, wie Aluminium, Calcium, Magnesium oder anderen aktiven Metallen oder deren Verbindungen oder Kombinationen mit anderen bekannten Desoxydationsmitteln oder Gemischen solcher Desoxydationsmittel behandelt, die in der Lage sind, absorbierten Sauerstoff aus dem geschmolzenen Metall zu entfernen. Diese oder andere Materialien können dem geschmolzenen Metall in der ersten Kammer mit Vorteil auch für andere Zwecke

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zugesetzt werden. So können zum Beispiel Calcium, Magnesium oder seltene Erdmetalle zum Zwecke der Desulfurierung zugegeben werden; Zirkon oder Titan können zum Zwecke der Denitrierung zwecks Erzeugung von Stählen zugegeben werden» die nicht altern oder andere Eigenschaften aufweisen; und Chrom, Vanadin, Titan, Nickel oder Aluminium können auch als .Legierungsbestandteile zugesetzt werden. Es ist ebenfalls erwünscht, die erste Kammer mit einer Auskleidung aus feuerfestem Material zu versehen, das sich nicht umsetzt oder zersetzt in Gegenwart des geschmolzenen Metalles, der Legierungsbestandteile, sofern solche vorhanden sind, oder der zum Reinigen des Metalles dienenden Materialien, wie Desoxydierungsmittel , Desulfurierungsmittel. und dergleichen mehr. Empfehlenswert ist es auch, die Temperatur des Metalles in der ersten Kammer, zumindest bis kurz vor dem Zeitpunkt, zu dem es aus der ersten Kammer abgezogen wird, so niedrig wie möglich einzuregeln, so daß es gerade noch bequem gehandhabt und verarbeitet werden kann. Durch die Einschaltung einer Periode von verhältnismäßig niedriger Temperatur wird die Ausfällung und Abtrennung von nicht-metallischen Verunreinigungen begünstigt.

Das geschmolzene Metall in der ersten Kammer wird unterhalb der Badoberfläche abgezogen, um das etwaige Weiterfördern von unlöslichem, obenauf schwimmendem Material zu vermeiden, und es wird dann in eine zweite Kammer geleitet.

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Sie zweite Kammer besteht aus einer geschlossenen Kammer, die zumindest mit einer Quelle für die Zuführung von inertem Gas und, gewünschtanfalle, mit einem durchspülbaren Einlaß für die Zuführung fester Stoffe, wie beispielsweise Desoxydationsiaittel oder Legierungskomponenten, versehen ist. Der Ausl;^r «un Boden der ersten Kammer in Verbindung mit der inerten Atmosphäre in der zweiten Kammer liefert ein Metallbad in der zweiten Kammer, das - wenn überhaupt - nur wenig unlösliches Material enthält und nur wenig absorbierten Sauerstoff und Stickstoff aufweist. In der zweiten Kammer wird die Temperatur so eingestellt, daß das Metall flüssig bleibt und daß sie der eigentlichen Gießtemperatur entspricht, und ganz allgemein soll die Temperatur in der zweiten Kammer höher sein als die Temperatur des Metalles, das von der ersten Kammer weitergefördert wird.

Um eine Verunreinigung mit Sauerstoff auszuschließen, ist es auch empfehlenswert, die zweite Kammer mit einem feuerfesten Material auszukleiden," welches dem geschmolzenen Metall keinen verfügbaren Sauerstoff liefert. Ein geeignetes Auskleidungsmaterial kann zum Beispiel Aiuminiumoxyd, Magnesiumoxyd oder Gemische hieraus sein« In di 3&sr Erfindungsbeschreibung und in den späteren Ansprüchen soll der Ausdruck verfügbarer Sauerstoff sich auf Sauerstoff beziehen, der sich mit dem geschmolzenen Metall oder dem De-soxydationsmittel verbinden kann, gleichgültig, ob es

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sich um atmosphärischen Sauerstoff, um gelösten Sauerstoff oder um chemisch gebundenen Sauerstoff handelt, der freigemacht werden kann, um sich mit dem Metall oder dem Desoxydierungsmittel zu verbinden.

In dieser Erfindungsbeschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen soll der Ausdruck unschädliches Gas ein Gas -oder ein Gemisch von Gasen bezeichnen, das sich nicht merklich unter Bildung von Reaktionsprodukten umsetzt, die in dem Metall unter den Anwendungsbedingungen unerwünscht sind· Beispiele von unschädlichen Gasen sind die Edelgase und für Stahl auch Kohlenmonoxid und Kohlendioxyd und schließlich sogar einige Gemische von Wasserdampf und partiell verbranntem Haturgas.

Es kann erwünscht sein, auch in der zweiten Kammer legierende Bestandteile und in manchen Fällen geringe Mengen von Desoxydationsmitteln zuzusetzen, damit diese Bestandteile mit keinem Sauerstoff, Stickstoff oder keiner Schlacke in Berührung kommen und nahezu in ihrer Gesamtheit mit dem Metall zusammenkommen. Da sowohl die Desoxydationsmittel als auch die Iiegierungskomponenten beim erfindungs gemäß en Verfahren in geringeren Mengen zur Anwendung kommen können, werden Einsparungen an diesen verhältnismäßig kostspieligen Zusatzstoffen ermöglichte

Das geschmolzene Metall in der zweiten Kammer wird unterhalb d*r Badoberfläche abgezogen und durch eine Förderleitung

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oder -kammer in das Oberteil der Form eingeführt. Der Zwischenraum zwischen dem Boden der zweiten Kammer und dem iormoberteil besteht aus einem abgeschlossenen Förderweg, der mit einem unschädlichen Gas gefüllt ist, so .daß die !Förderung des Metalles aus der zweiten Kammer in die Form und die flüssige Oberfläche des Metalles in der Form mit Sauerstoff, Stickstoff oder anderen unerwünschtenMaterialien nicht in Berührung kommen·

Flir die Auegestaltung des Verfahrens zu einem kontinuierlichen Prozess muß das Bad aus dem geschmolzenen Metall in der zweiten Kammer nicht leergemacht werden, ausgenommen bei einem Stillstand. Zur Aufrechterhaltung eines solchen Bades können zwei oder mehr erste Kammern mit jeder zweiten Kammer in Verbindung stehen, welche sie abwechselnd füllen und hierdurch die Nachlieferung des geschmolzenen Metalles in die zweite Kammer sicherstellen. Bin kontinuierliches flüssiges Metallbad in der zweiten Kammer kann auch dadurch aufrechterhalten werden, daß man als zweite Kammer eine solche mit großem Fassungsvermögen vorsieht, die genug geschmolzenes Metall für die Belieferung der Form zur Verfügung halten kann, während weiteres Metall in der ersten Kammer desoxydiert und in anderer Weise vorbehandelt wird.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung soll sie nun anhand der beiliegenden Zeichnung in allen Ein-

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zelheiten erläutert werden, wobei die Zeichnung ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung im Schnitt wiedergibt. Die Zeichnung- soll die Erfindung anhand einer Ausführungsform beispielhaft er- ' läutern, aber nicht deren Umfang irgendwie einschränken· Me Erfindung wird hierbei anhand des Gießens von Stahl oder, eines anderen_JEisenmaterial-s beschrieben, und selbstverständlich müssen die Bedingungen und Materialien abgewandelt werden, wenn Messing, Nickel oder andere oxydierbare.Metalle gegossen werden.

Eine heisse Gießpfanne für steigenden Guß 10 lässt geschmolzenes Metall 11 durch eine Bodenb'f fnung 12 in eine . erste Kammer abfließen, die gemeinhin als 13 bezeichnet ist. Die Pfanne für steigenden Guß wird verwendet, um das Eindringen von Schlacke auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Die Kammer ist mit Seitenwänden 15 aus feuerfestem Material ausgekleidet, und sie weist einen Deckenabschluß 16 auf, und die Öffnung 12 ist abgedeckt und verschlossen, wenn ■ das geschmolzene Metall nicht gerade in die Kammer 13 eingefüllt wird. Es können ferner Vorrichtungen 14, die beispielsweise aus einer Krähle und einer kleinen Seitenkammer bestehen und die beide schematisch dargestellt sind, angebracht sein, um unlösliches Material, welches auf der Oberfläche des Metalles in Kammer 13 schwimmt, zu entfernen. Die Kammer 13 ist ferner mit Mitteln zur Temperatureinstellung ausgerüstet, die hier als Stromleiter 17 dargestellt sind,

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die mit Wasser gekühlt werden und elektrische Energie geeigneter Spannung und Frequenz transportieren, um das geschmolzene MetalHiin Kammer 13 durch Induktionsheizung zu erhitzen. Das Anbringen von Mitteln zum Erhitzen der Kammer 13 mittels Induktionsheizung ist deshalb empfehlenswert, weil hierdurch Wirbelströme erzeugt werden, welche das Durchmischen des Metalles begünstigen, weil diese ferner Wärme liefert, ohne die Atmosphäre zu verunreinigen und weil das Kühlwasser, das mit den Reduktionserhitzern zusammenwirkt, allein dazu verwendet werden kann, um das Metall 11 herunterzukühlen, falls eine zu starke Überhitzung eingetreten ist. Es ist weiter ein Behälter 18 . vorgesehen, aus dem die Zuführung des Desoxydationsmittels, zum Beispiel von festen Aluminiummetall-Partikelchen , in die Kammer 13 erfolgt. Der Behälter 18 wird über die beiden Absperrschieber 20, zwischen .denen ein bestimmtes Volumen eingeschlossen ist, und über eine Auslassöffnung 22, die in die Kammer 13 führt, entladen. Eine für das unschädliche Gas

bestimmte Rohrleitung 25» in die das Regelventil 26 eingebaut ist, führt das inerte Gas in den Raum zwischen den beiden Absperrschiebern 20, so daß aus dem Aluminium sämtlich« vorhandene Luft abgetrieben werden kann, bevor es in. die Kammer eintritt. Das unschädliche Gas strömt atich durch die Leitung 27 über das Regelventil 28 in die Kammer 13. Eine lanzenförmig oder anders gestaltete Vorrichtung kann zur Einleitung des unschädlichen Gases in den Raum oberhalb des Bades oder unter die Oberfläche des geschmolzenen Metalles

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verwendet werden, ferner kann eine durch ein Ventil gesteuerte Abgasleitung 24 angebracht sein, so daß das Gas, welches durch die Leitung 27 eintritt, aus der Kammer 13 wieder entweichen kann. Die Abgasleitung 24 kann in die Atmosphäre abblasen oder sie kann in eine Vorrichtung führen, welche die Wiedergewinnung des unschädlichen Gases gestattet, vor allem dann, wenn ein kostspieliges Gas, wie Argon, verwendet wird. Die Abgasleitung 24 kann auch zur Regelung des Druckes in Kammer 13 während der Behandlung und der !Förderung der Metalle verwendet werden«

Eine Förderleitung 33 führt von einer Stelle unterhalb der Oberfläche des Metalles 11 in Kammer 13 zu einem Punkt hoch_s der über dem Fiveau des Metalles in Kammer 13 liegt ₉ worauf sie wieder abwärts und durch die Einlassöffnung 35 in eine sweite Kammer führt, die gemeinhin als 36 bezeichnet ist und hier mit einem ETiveau dargestellt wird ₉ das unter dem der Kammer 13 liegt. Die förderleitung 33 ist vorzugsweise mit Ablass-Stöpsein 37 und 38 verseilen;, um die Kammern bzw« 3β gewünschtenfalls entleeren su können? und sie ist an ihrem Scheitelpunkt ferner zweckmäßig mit einer Einlassöffnung 40 für das unschädliche G-as versehen, in deren Zuführungsleitung das Ventil 42 eingebaut ist, so daß das fließen des geschmolzenen Metalles durch Leitung 33 dadurch abgeschnitten werden kann, daß man die Kontinuität des Flüssigkeitsstromes an sinem Punkt unterbricht, der höher liegt als das Uiveau in den Kammern 13 oder 36.

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Die Kammer 36 ist mit Seitenwänden 43 aus einem feuerfesten Material ausgekleidet und mit einem Boden 45 aus feuerfestem · Material und mit einer geschlossenen Decke 46 ebenfalls aus feuerfestem Material versehen. Die geschlossene Decke weist gegebenenfalls eine Öffnung 47 auf, welche mit dem Behälter Über zwei Absperrschieber 50 verbunden ist, zwischen die ein bestimmtes Volumen 51 eingeschlossen ist. Der Zwischenraum 51 wird mit unschädlichem Gas gespült, das durch Leitung 52 über das Hegelventil 53 eintritt, um so die luft aus den Materialien auszutreiben, die aus dem Behälter 48 zugeführt werden. Auch die aufgeheizte Kammer 36 wird mit einer Quelle, die unschädliches Gas liefert, über Leitung 55 und Regelventil 56 verbunden, um das Gas auch in die Kammer einführen zu können. Es ist empfehlenswert, in Kammer 36 einen überatmosphärischen Druck aufrechtzuerhalten, um das Metall vor verunreinigenden Gasen zu schützen. Pur den Fall, daß eine Gasströmung erwünscht ist, ist Abgasleitung 57 vorgesehen.

Die Kammer 36 ist von Stromleitern 60 umgeben, die für die Induktionsheizung benötigt werden, mittels welcher das Bad 11 flüssig gehalten wird. Die Wirbelströme aus der Induktionsheizung bewirken ferner ein Durchrühren, das dazu beiträgt, dae geschmolzene Bad in homogenem Zustand zu halten.

Eine Öffnung 61 im Boden 45 der Kammer 36 öffnet sich unter- . halb der Oberfläche des Bades 11 und bildet einen kurzen Förderweg, durch den ein Strom des Metalles in den Oberteil einer

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Gießform für kontinuierliches Gießen austritt β Die Auslassöffnung 61 besteht vorzugsweise aus einem austauschbaren Einsatz, der so gestaltet ist, daß er dtss in das Bad in Kammer 36 hineinragt und so nicht abgekühlt wird, wodurch eine vorzeitige Abkühlung des Metalles oder die Abscheidung von gelöstem Material vermieden wird. Der Metallstrom fließt durch eine Kammer 67» in welche ein Strom eines unschädlichen Gases über leitung 68 und Ventil 70 eintritt und gewünschtenfalls über Leitung 71 und Ventil ausströmen kann. Das flüssige Metall 11 wird in der Form zu einem Formkörper 75 mit Hilfe bekannter Mittel verfestigt, wozu das Besprühen mit einem Wasserstrahl 76 gehört, der über Leitung 77 zugeführt wird. Man bedient sich geeigneter Steuervorrichtungen, um die Strömungsgeschwindigkeit des Metalles 11 aus der Kammer 36 zu regulieren. Eine geeignete Vorrichtung regelt die Strömung durch Einstellung des Druckes im Gefäß 36 entsprechend dem Flüssigkeitsniveau in der Form 65· So tastet ein Abtastglied 59, das auf optischer oder elektrischer Grundlage oder mittels radioaktiver Materialien arbeitet, das Flüssigkeitsniveau in Form 65 ab und öffnet oder schließt über die Regelvorrichtung 54 das Ventil 58, um den Druck in Kammer 36 einzustellen und hierdurch die Geschwindigkeit zu regulieren, mit welcher das Metall 11 durch die feste Austrittsöffnung 61 strömt.

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Geaäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird geschmolzener_Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt in Kammer 13 eingeführt, und es wird dann, wenn eine ge-

. nügende Menge Stahl eingefüllt ist, die Einlassöffnung 12 verschlossen und abgedichtet. Argon, das über Leitung 27 eintritt, spült die Luft aus der Kammer fort und schafft einen überatmosphärischen Druck, um eine Leckage in Kammer zu verhindern. Es kann auch empfehlenswert sein, einen genügend hohen Druck aufrechtzuerhalten, um die Verdampfungsgeschwindigkeit von gewissen Desoxydationsmitteln oder anderen Materialien, die bei Atmosphärendruck und der Temperatur des geschmolzenen Metalles flüchtig sind, her'abzu-

. setzen. Das geschmolzene Metall wird mit Argon mindestens so lange behandelt, bis die meiste Luft aus Kammer 13 ausgetrieben ist. Hun werden Aluminiumkügelchen und, gegebenenfalls, legierende Bestandteile aus dem Behälter 18 durch die mit den beiden Absperrschiebern 20 gesicherte Leitung zugegeben, um zumindest die Desoxydation des Stahles in Gang zu bringen und den Zusatz der Legierungskomponenten in die Wege zu leiten·

Sämtliches unlösliches Material, das mit dem Stahl eingeführt oder durch die zugesetzten Komponenten erzeugt wird, schwimmt auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalles in Kammer 13, und es wird in die Kammer 14 herübergezogen» Die Temperatur in Kammer 13 wird vorzugsweise etwas über

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dem Schmelzpunkt des Stahles gehalten, am besten etwa 5O⁰G oberhalb des Schmelzpunkt des Stahles, um die Abscheidung von nicht -met aiii scheia Material zu beschleunigen, so daß das Metall, das aus Kammer 13 über den Auslass 30 austritt, im wesentlichen frei ist von unlöslichem Material*

Die Menge des zugesetzten Aluminiums soll vorzugsweise im wesentlichen größer als die st öehiomet rieche Menge sein, die erforderlich ist₉ um sich mit der Sauerstoffmenge, die im Stahl vorhanden ist, au verbinden. Setzt man genügend Aluminium im Gefäß 13 zu_s so daß es duroii ä.en gesamten Prozess bis zur 3?orm mitgeführt wird, so wird sowohl eine gute Desoxydation herbeigeführt als auch ein niedriger Sauerstoffgehalt gewährleistet. Mit anderen Worten, bei der umkehrbaren Reaktion zwischen Alxminium win Sauerstoff ist es beim erfindimgsgemäßen Verfahren erwünscht, das Gleichgewicht weit nach der Seite der Aluminiumoxyd-Bildung im Gefäß 13 su verschieben, so daß Aluminiumoxyd dort von dem Metall abgetrennt wird und ·» wenn überhaupt - sehr wenig hiervon in der HOrm abgeschieden wird.

Bs ist empfehlenswert, den Strom aus Kammer 13 au unterbrechen, bevor das gesamte geschmolzene Metall 11 ausgetreten ist, um so die Mitführung von unlöslichem Material zur Kammer 36 zu verhindern« Ss kann ferner erwünscht sein,

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eine Restaenge von geschmolzenem Metall, in der ein Desoxydationamittel gelöst sein kann, für die nächste Charge in Kammer 13 zurückzubehalten·

Wenn das Äetall durch Leitung 33 fließt, wird Ventil 42 geschlossen, und es strömt kein Gas in die Förderleitung 33· Stattdessen ist die Förderleitung 33 völlig mit Flüssigkeit gefüllt und sie fördert geschmolzenes Metall von unterhalb der Badoberfläche in Kammer 13 bis unterhalb der Badoberfläefae in Kammer 36·

Argongas wird in Kammer 36 über das Ventil 56 oder eine Kombination der Ventile 56 und 58 eingeleitet, so daß ständig ein positiver Druck von inertem Gas in Kammer 36 herrscht. Da Kammer 36 eine unter Druck stehende, geschlossene Kammer ist, besteht keine Möglichkeit für den Zutritt von Sauerstoff· Ausserdem gibt es in Kammer 36, falls überhaupt, nur eine geringe unlösliche Phase, und es erscheinen, wenn überhaupt, wenig Einlagerungen in dem gegossenen Produkt.

Zumindest der Boden 45 und die Wandauskleidung 43 der Kammer 36 bestehen aus Aluminiumoxyd, welches mit dem Desoxydationsmittel auf Basis Aluminium nicht reagiert und sich auch nicht unter Bildung von verfügbarem Sauerstoff zersetzt· Aus diesem Grunde reagiert sämtliches in die Schmelze eingeführte. Aluminium mit Sauerstoff unter Bildung von Aluminiumoxyd, gleichgültig, ob der Sauerstoff in Form von gelöstem

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Sauerstoff oder von Eisenoxyd vorhanden ist» Es können auch stabile Stickstoffverbindungen gebildet werden» die dazu neigen, einen nicht alternden Stahl zu erzeugen.

Die Temperatur des Metalles in Kammer 36 wird auf einem höheren Wert, als sie das Metall in Kammer 13 aufweist, gehalten, wodurch die Abscheidung von unlöslichem Material sowohl in Kammer 36 als auch in den Düsen oder Öffnungen vermieden wird, durch welche die Weiterförderung des geschmolzenen Metalles zur Gießform erfolgt.

Der Stahl, der aus dem Boden der Kammer 36 austritt, ist hoch gereinigt und weist die zum Guß erforderliche Temperatur auf. Auf seinem Weg zur Form 65 ist er keinem Einfluß ausgesetzt, der seinen scharf eingestellten Zustand ändern könnte. Kammer 67, die Kammer 36 mit der Form 65 verbindet, wird mit Argon gespült, um eine passive Atmosphäre zu schaffen, welche den Strom, der in die Itona eintritt, und die Metalloberfläche in der Form umgibt. Nach dem Gießen ragt zwar ein fester Metallblock 75 in die Luft, aber erst, nachdem er nicht mehr dem Einfluß des Sauerstoffs oder Stickstoffs ausgesetzt ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Metall zu einem wesentlichen Grad in der ersten Kammer desoxydiert, und es kann endgültig in einer zweiten Kammer in einer scharf eingestellten umgebenden Atmosphäre desoxydiert werden.

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Schließlich, geht dae Metall von der geschmolzenen Phase in die relativ '-unangreifbare feste Phase über, ohne daß es mit schädlichen Gasen oder mit aus anderen Quellen stammendem Sauerstoff oder Stickstoff in Zontakt kommt.

Die TQxC "-«ng des Materials zwischen den Kammern kann mit Hilfe beliebiger geeigneter Mittel erfolgen, auch mit einfachen Mitteln, wie dem Höhenunterschied, der Druckdifferenz oder einer Kombination beider. Die Quelle 80 des unschädlichen Gases kann unter einem wesentlich höheren Druck stehen, als er in jeder Kammer herrscht, und die Ventile 28, 56 und 58 können in Verbindung mit den Niveaus in den Kammern 13 und 36 überwacht und eingestellt werden, um die StrÖHongsgeechwindigkeit der Flüssigkeit 11 durch die verschiedenen Förderwege zu regulieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile gegenüber bekannten Verfahren zur Erzeugung und zum Gießen von oxydierbaren Metallen. An erster Stelle unter diesen Vorteilen steht die Tatsache, daß es die Durchführung eines tatsächlich kontinuierlichen Gießprozesses ermöglicht. Darüber hinaus können mit Hilfe des erfindungsgamäßen Verfahrens Metalle gegossen werden, die einen sehr niedrigen Grad allgemeiner Verunreinigung aufweisen, wobei diese Metalle für gewöhnlich besonders empfindlich gegenüber der Aufnahme von Sauerstoff sind. Die Gußkörper, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehen, sind im

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wesentlichen frei von Einschlüssen, frei von Porösität und Blasen, und die fehlerfreien Körper haben glatte, saubere Oberflächen. Die sauberen·, glatten Oberflächen liegen auch in geschmiedeten Körpern vor, die frei von Makro-Defekten sind und im wesentlichen nur geringe Mikro-Defekte aufweisen. Auch im Falle von Stahl hat die gleichzeitige Herabsetzung der Wirkung der Stickst off verunreinigung die Entstehung von nicht-alternden Stählen zur Folge«

Es können zahlreiche Abwandlungen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, ohne daß vom Umfang der Erfindung abgewichen wird, und die Erfindung soll lediglich durch die nachfolgenden Ansprüche begrenzt werden. Zu diesen Abwandlungen gehört die Anwendung von Vakuum in Verbindung mit dem Verfahren, um die Vorteile, die man für gewöhnlich bei Anwendung von Vakuum erzielt, auszuschöpfen. Bei der vorliegenden Erfindung, die sich eines oder mehrerer geschlossener Gefäße bedient, ist die Anwendung von Vakuum verhältnismäßig leicht. Die scharf eingestellte und unschädliche und passive umgebende Atmosphäre, die beim erfindungsgemäßen Verfahren geschaffen wird, läßt auch die Anwendung von Materialien für die Behandlung von Metallen zu, die bei den bekannten Verfahren zerstört oder verbraucht werden« Darüber hinaus kann das Verfahren, obgleich es für das kontinuierliche Gießen der Metalle geeignet ist, auch als halb-kontinuierliches oder intermittierend-kontinuierliches Verfahren durchgeführt werden, z.B. dann, wenn man vielfache Formen füllen will· Für der-

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artige Anwendungszwecke kann der Metallstrom, der aus der '

zweiten Kammer austritt, intermittierend unterbrochen wer- ' ■ den, während eine Reihe von Formen gefüllt wird.

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Claims

Pat ent anspräche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Gußkörpern aus oxydierbaren Metallen» dadurch gekennzeichnet, daß man das erwähnte Metall in eine erste Kammer führt, die auf einer oberhalb des Schmelzpunktes des Metalles liegenden Temperatur gehalten wird, man dem Metall in der ersten Kammer ein Desoxydationsmittel zusetzt, unlösliches Material, von dem desoxydierten, geschmolzenen Metall abtrennt, das Metall unterhalb der Oberfläche des Metalles in der ersten Kammer abzieht und in eine zweite erhitzte Kammer führt, die mit einem feuerfesten Material ausgekleidet ist, welches mit dem erwähnten Metall und dem genannten Desoxydationsmittel nicht reagiert, in die zweite Kammer ein unschädliches Gas einführt, um hierin eine im wesentlichen unschädliche Atmosphäre aufrechtzuerhalten, das Metall unterhalb der Oberfläche des Metalles in der zweiten Kammer abzieht und durch eine Förderleitung, in der es verfügbarem Sauerstoff nicht ausgesetzt ist, in eine Gießform führt und das erwähnte Metall verfestigt, ohne daß es verfügbarem Sauerstoff ausgesetzt wird·

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein unschädliches Gas in die erwähnte erste Kammer eingeleitet und darin ein überatmosphärischer Druck aufrechterhalten wird·

3.Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von ersten Kammern die erwähnte zweite Kammer abwechselnd beschickt«

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4· Verfahren gemäß Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus der erwähnten ersten Kammer in die genannte zwei- , te Kammer durch eine Leitung gefördert wird, bei der irgendein Punkt oberhalb des Metallniveaus in der erwähnten ersten und ' zweiten Kammer liegt·

5« Verfahrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte De sozydat ionsmittel aus Aluminium besteht·

6· Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet! daß das Desoxydationsmittel in der erwähnten ersten und zweiten Kammer zugesetzt wird·

7* Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall in der erwähnten ersten Kammer auf einer Temperatur gel
Punktes liegt.

Temperatur gehalten wird, die etwa 5O⁰C oberhalb seines Schmelz-

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall in der erwähnten zweiten Kammer auf einer Temperatur gehalten wird, die höher ist als die Temperatur des Metalles in der genannten ersten Kammer·

9· Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte unschädliche Gas aus einem Edelgas besteht«

10· Vorrichtung zur Erzeugung von Gußkörpern aus oxydierbaren Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer ersten Kammer, einer zweiten Kammer und einer dritten Kammer besteht, wobei

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die erste Kammer mit einer öffnung für die Zuführung dea Metalles} mit Mitteln zur Einführung des unschädlichen Gases, mit durchspülbaren Mitteln zur Einführung von festen Partikelchen und mit Heizelementen ausgerüstet ist, daß sie ferner eine Förderleitung aufweist, welche den unteren Seil der ersten Kammer mit dem Inneren der zweiten Kammer verbindet, wobei die zweite Kammer einen Boden, Seitenwände und eine geschlossene Decke besitzt, von denen mindestens die Seitenwände und der Boden aus einem feuerfesten Material, welches mit dem erwähnten Metall und den Desoxydationsmitteln nicht reagiert, hergestellt ist, ferner eine Zuftihrungs- und Austrittsleitung für das unschädliche Gas sowie eine Auslaßöffnung für das geschmolzene Metall aufweist, wobei dieser Auslaß am unteren Teil der erwähnten zweiten Kammer angeordnet ist und in eine Kokille führt, während die erwähnte drit~ te Kammer den Auslaß für das geschmolzene Metall und den Oberteil der genannten Kokille umgibt, und diese dritte Kammer auch eine Einlaß-, und Auslaß-Öffnung für das unschädliche Gas aufweist.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Förderleitung, welche die erste und zweite Kammer verbindet, eine Stelle aufweist, die höher liegt als das Metallniveau in jeder der genannten Kammem_? und daß sich in diesem Teil der Förderleitung eine Eintrittsöffnung für das unschädliche Gas befindete

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12· Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte zweite Kammer mit durchspü.1-baren Mitteln zur Einführung der festen Partikelchen ausgerüstet ist.

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