DE2219740C3 - Verfahren zur Behandlung einer Eisenschmelze mit unlegiertem, in ihr verdampfendem Magnesium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Eisenschmelze mit unlegiertem, in ihr verdampfendem Magnesium unter Verwendung eines Behandlungsgefäßes mit einer auf dessen Boden angeordneten, von außen vor dem Einfüllen der Schmelze durch eine verschließbare Öffnung mit dem Magnesium zu beschickenden Aufnahmekammer, deren Wandung mehrere in unterschiedlichen Abständen vom Boden des Behandlungsgefäßes angeordnete, während des gesamten Verfahrens offene Durchtrittsöffnungen aufweist.

Es ist bereits ein derartiges Verfahren (DT-OS 18 15 214) bekannt, bei welchem in einem kippbaren Behandlungsgefäß die Verdampfung durch eine Kippbewegung desselben eingeleitet wird, wodurch die verdampfbaren Zusätze unter die Schmelzoberfläche getaucht werden und die Verdampfungsgeschwindigkeit durch Öffnungen der Aufnahmekammer gesteuert wird, welche in unterschiedlichen Abständen vom Boden des Behandlungsgefäßes angeordnet sind. Bei diesem Verfahren ist es erforderlich, zuerst eine Kippbewegung des Behandlungsgefäßes für das Einfüllen der Metallschmelze vorzunehmen und anschließend eine Kippbewegung für die Aufrechtstellung des Behandlungsgefäßes und damit der Einleitung der Behandlung vorzunehmen. Nach der Behandlung ist eine weitere Kippbewegung notwendig, um die Schmelze in ein Transportgefäß umzuschütten. Diese mehrfachen Kippbewegungen begrenzen die Zahl der je Stunde möglichen Behandlungen.

Es ist ferner bekannt, die Metallschmelze zur Behandlung mit verdampfbaren Zusätzen in eine durch einen Stopfen verschließbare Pfanne zu geben und die Behandlung der Schmelze durch Eintauchen der verdampfbaren Zusätze durchzuführen. Eine Behandlung mit unlegiertem Magnesium ist auf diese Weise jedoch im allgemeinen nicht möglich, weil der Ablauf der Reaktion nicht unter Kontrolle gebracht werden kann.

Es ist auch bekannt, in einem aufrecht stehenden Behandlungsgefäß die verdampfbaren Zusätze durch eine stopfenähnliche Verschließeinrichtung abzudecken und die Behandlung durch Abheben dieser Verschlußeinrichtung einzuleiten. Bei diesem vorgeschlagenen Verfahren fehlt jedoch wiederum eine Regelung des Behandlungsablaufes, weshalb dieses Verfahren für unlegiertes Magnesium als verdampfbarer Zusatz nicht verwendbar ist.

Es wurde ferner vorgeschlagen, einen feuerfesten Zwischenboden in einer bestimmten Entfernung über dem Pfannenboden anzuordnen. Da diesem Vorschlag die Aufnahmekammer für die verdampfbaren Zusätze mit Öffnungen für den Durchtritt der Schmelze und geregelten Austritt der Magnesiumdampfblasen fehlt, ist auch mit dieser Einrichtung eine Behandlung einer Metallschmelze mii unlegiertem Magnesium wegen unkontrolliertem Ablauf der Reaktion unmöglich.

Es ist auch schon bekannt (DT-PS 9 75 543). in eine Eisenschmelze Magnesium in der Weise einzuführen, daß zuerst ein Teil der Schmelze eingefülh und anschließend - während des weiteren Auffüllens - das. Magnesium nach und nach in flüssiger oder fester, je denfalls aber nicht in stückiger Form durch eine Tauchglocke oder eine in bestimmter Höhe über dem Boden eingebaute Kammer zugeführt wird. Auch andere bekannte Gefäße zum Behandeln von Metallschmelzen (DT-OS 17 581¹O und DT-PS 732761) weisen nicht eine Kammer auf, in welche die Zusätze in stückiger Form von außen eingefüllt werden sondern lediglich einen Einbau, welcher eine Art Nische für die Zusätze bildet, die gegen den Behälter weit geöfinet ist. In derartigen Nischen können allenfalls spezifisch leichte Stücke am Aufsteigen in der Schmelze gehindert werden, sofern es sich um solche Zusätze handelt, die mil der Schmelze keine heftige Reaktion eingehen, sondern praktisch nur abschmelzen. Keinesfalls können aber in solchen offenen Nischen stückige Zusätze während nennenswerter Zeit zurück*; halten werden, die mit der Schmelze derart heftig reagieren, wie es bei unlegiertem Magnesium in einer Eisenschmelze zutrifft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem die Behandlung einer Metallschmelze mit verdampfendem Magnesium in kürzerer Zeit als bisher durchgeführt werden kann, sich also der Verfahrensablauf beschleunigen läßt.

Diese Aufgabe ist bei einem solchen Verfahren dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß das Einfüllen der zu behandelnden Schmelze in einer Stellung des Behandlungsgefäßes erfolgt, in der die Wandung der Aufnahmekammer von Anfang an von der im Behandlungsgefäß ansteigenden Schmelze berührt wird. Bei diesem Verfahren wird also das Kippen des Gefäßes zum Einfüllen des Eisens vermieden, wodurch zusätzlich ein früherer Beginn der Reaklion und eine höhere Einfüllgeschwindigkeit möglich ist. Auf diese Weise zu arbeiten, hielt man bisher für nicht möglich, da es sich um eine Behandlung mit unlegiertem Magnesium handelt, bei der in der Fachwelt ein Vorurte.l gegen eine direkte Berührung des Magnesium durch die einfließende Schmelze wegen der bekannten Eigenschaften des Magnesiums bestanden hat.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird also die Schmelze in einer solchen Stellung des BehandlungsgcfäSes eingefüllt, in welcher die im Gefäß ansteigende Schmelze praktisch von Anfang an die Wandung der Aufnahmekammer für die Magnesiumzusätze be-

rührt. Es zeigt sich dabei überraschenderweise, daß trot/ der in der Kammerwandung vorhandenen Durchtrittsöffnung die Reaktion mit den Zusätzen nicht sofort einsetzt, sondern erst, wenn die im Steigen begriffene Schmelze eine gewisse Höhe erreicht hat. Es ist anzunehmen, daß die Schmelze im Bereich der Kammerwand zunächst erstarrt und daß die Zusätze in der Kammer zuerst von der Schmelze aufgeheizt werden müssen, bis die Reaktion beginnen kann.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung sind allgemein folgende Vorteile erzielbar: Durch den Wegfall der Kippbewegung zum Einfüllen der Metallschmelze kann die Zeit für die Behandlung einer Charge wesentlich herabgesetzt werden, so daß pro Stunde mehr Behandlungen durchführbar sind als bisher. Der daraus resuliierende größere Durchsatz ergibt jeweils zwischen den Behandlungen eine geringere Abkühlung des Geläßes und daraus resultierend eine größere Haltbarkeit der Auskleidung, bedingt durch geringere Temperaturwechsel. Die geringere Abkühlung oer Auskleidung des Behandlungsgefäßes ergibt geringere Wärmeverluste der Schmelze beim Einfüllen derselben. Dieser Vorteil gestattet, bei gleicher Abstichtemperatur höhere Gießtemperaturen einzustellen und dadurch praktisch schlacken- und blasenfreie Gußoberflächen zu erzielen. Eine geringere Einfülltemperatur der Schmelze gestattet andererseits die Herabsetzung der Temperatur der Schmelzführung im Kupol- oder Induktionsofen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch in der Weise durchführbar, daß der Beginn der Reaktion zwiichen Metallschmelze und den Z-jsätzen durch Wahl der Einfüllgeschwindigkeit und/oder der Einfüllrichtung gesteuert wird. Hierbei wird also der Zeitpunkt des Reaktionsbeginns durch Wahl der Einfüllgeschwindigkeit der Schmelze bzw. der für das Einfüllen benöligten Zeit beeinflußt. Statt dessen oder zusätzlich kann auch durch Zielen des Einfüllstrahles, d. h. Wahl seiner anfänglichen Auftreffstelle im Gefäß oder durch Neigen desselben nach der einen oder anderen Seite ein gewisser Einfluß auf den Reaktionsbeginn ausgeübt werden.

Es ist zwar die Verwendung eines sogenannten Teekannen-Gefäßes zur Behandlung einer Schmelze mit Fcrrosilizium-Magnesium-Vorlegierung schon bekannt (FR-PS 11 13491). Die Vorlegierung wird dabei in Form eines »Kuchens« auf dem Boden des Gefäßes festgehalten, während die zu behandelnde Schmelze durch den Teekannen-Kanal eingegossen und gegen die Vorlegierung geleitet wird. Mit dieser Anordnung wird nicht beabsichtigt, den Beginn oder Verlauf der Reaktion zu beeinflussen — diese isi durch Verwendung einer Vorlegierung bereits stark gedämpft —. vielmehr wird angestrebt, die bei der Reaktion entstehende Schlacke ungehindert im Bad nach oben steigen und auf der Oberfläche schwimmen zu lassen.

Nachstehend wird Jas Verfahren gemäß der Erfindung an Hand von beispiclsweisen Ausführuiigsformen eines für seine Durchführung geeigneten ßchandlungsf efäßes näher erläutert. Es zeigt

l·" 1 g. 1 eine erste Ausführungsform in zwei Siellungen und

F i g. 2 eine weitere Ausführungsiorm eines liehandlungsgefäßes, welches mit einem seitlichen Ein- und Ausgiißkanul für die Metallschmelze verseilen isi.

In Ii g. 1 ist mit 1 ein LJehandliingsgefäH bezeichnet. das um eine Drehachse: 2 kippbar ausgebildet isi. Eine Aufnahmekammer 4 dient der Eingabe von verdampfbaren Zusätzen 5 unlegierten Magnesiums in stückiger

Form. Die Aufnahmekammer 4 ist von außen zugänglich und verschließbar durch einen Zapfen 6. Die Aufnahmekammer 4 weist Öffnungen 7 und 8 in unterschiedlichen Abständen vom Boden des Behandlungsgefäßes auf. Zum Verschließen der Öffnung 9 des Behandlungsgefäßes 1 kann ein Deckel 10 vorhanden sein. Bei aufgeklapptem Deckel 10 wird in der aufrechtstehenden Lage das Behandlungsgefäß 1 gefüllt, wobei der Strahl !1 der Metallschmelze anfänglich den Boden des Behandlungsgefäßes 1 an der Stelle 12. d h. neben der Aufnahmekammer 4 trifft. Sobald die Schmelze 3 in die Öffnung 8 eintritt, beginnt das Aufschmelzen und anschließende Verdampfen der Zusätze 5. In der Zwischenzeit hat der Spiegel der Schmelze 3 auch die Öffnungen 7 der Aufnahmekammer 4 bedeckt, so daß austretende Dampfblasen die Behandlung der Schmelze 3 in Gang setzen. Wie bereits bekannt, verursachen die aus den Öffnungen 7 aufsteigenden Dampfblasen eine Umwälzbewegung der Schmelze 3. Durch die Bemessung der Öffnungen 7 und 8 kann der Ablauf der Behandlung geregelt werden, was die Verwendung von unlegiertem Magnesium zur Behandlung der Schmelze ermöglicht. Indessen kann den Zusätzen auch eine die Behandlungsreaklion verzögernde Komponente, z. B. Späne aus einer Eisenlegierung, beigegeben werden.

Nach beendeter Behandlung wird das Behandlungsgefäß gekippt, um die behandelte Schmelze 3 in ein Transportgefäß oder eine Gießpfanne 14 ausfließen zu lassen. Die gekippte Stellung des Behandlungsgefäßes 1 ist in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet. Nach erfolgter Entleerung des Behandliingsgefäßes 1 wird dasselbe wieder in die senkrechte, d. h. die Behandlungsstellung aufgerichtet und ist für eine weitere Behandlung bereit. Zweckmäßigerweise wird die Aufnahmckammer 4 vordem Aufrichten des Bchandlungsgefäßes 1 wieder mit Zusätzen 5 aufgefüllt und verschlossen.

Das Behandlungsgefäß 1 nach F i g. 2 ist wiederum um eine Drehachse 2 im Gestell 56 kippbar. Wie bei der vorangehenden Ausführungsform ist am Boden des durch einen Deckel 10 verschließbaren Behandlungsgeläßes 1 die Aufnahmekammer 4 für die Zusätze 5 angeordnet. Die Wand der Kammer 4 weist untere und obere Durchtrittsöffnungen 7. 8 auf, und die Einfüllöffnung für die Zusätze 5 ist durch einen Zapfen 6 verschließbar. Seitlich neben der Aufnahmekammer 4 ist das Behandlungsgefäß 1 mit einem Kanal 65 versehen, der sich in der dargestellten Gebrauchslage etwa vertikal erstreckt, sich oben zu einem Trichter 66 erweitert und unten über dem Gefäßboden z. B. gegenüber der Aufnahmekammer 4 bei 67 in das Gefäßinnere mündet. Der nach Art eines sogenannten Teekannenausgusses angeordnete Kanal 65 dient nicht nur zum Ausgießen, sondern auch zum Einfüllen der Schmelze 3, und zwar in der dargestellten Lage, wie durch den Strahl 70 angedeutet ist. Nach beendeter Behandlung wird dann das Gefäß 1 gekippt, und die behandelte Schmelze entleert sich durch den Kanal 65 über die Schnauze 71.

Mit dem seitlich angeordneten Ein- und Ausgußkanal 65 lassen sich eine Reihe von Vorteilen erzielen: Das Einfüllen der Schmelze erfolgt ruhig und gleichmäßig, ohne daß der Metallstrahl sich in Tropfen aufteilt, was gleichbedeutend mit geringerer Sauerstoffatifnahmc und geringerer Abkühlung ist. In der in dem Behandlungsgefäß I von unten her aufsteigenden Schmelze 3 ergibt sich eine verminderte Turbulenz, so daß die Schlacken sich an der Oberfläche sammeln können. Gleichzeitig wird aber die durch die Maenesium-Ver-

dämpfung hervorgerufene· Zirkulation der Schmelze durch die l;infüHströmung unterstiit/i. Sodann k;mn während mehrerer Beruindliings/vklen (ümhillen — Behandlungsreakiion — Ausgiel.ien) der Deckel 10 normalerweise geschlossen bleiben, wodurch sich stark verminderte Wärmcverluste ergeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung einer Eisenschmeize mit unlegiertem, in ihr verdampfendem Magnesium unter Verwendung eines Behandlungsgefäßes mit einer auf dessen Boden angeordneten, von außen vor dem Einfüllen der Schmelze durch eine verschließbare Öffnung mit dem Magnesium zu beschickenden Aufnahmekammer, deren Wandung mehrere in unterschiedlichen Abständen vom Boden des Behandiungsgefäßes angeordnete, während des gesamten Verfahrens offene Durchtrittsöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Einfüllen der zu behandelnden Schmelze in einer Stellung des Behandlungsgefäßes erfolgt, in der die Wandung der AufnahmekamTier von Anfang an von der im Behandlungsgefäß ansteigenden Schmelze berührt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der Reaktion zwischen Metallschmelze und den Zusätzen durch Wahl der Einfüllgeschwindigkeit und/oder der Einfüllrichtung gesteuert wird.