DE8103908U1 - Kippbares gefaess zur behandlung von gusseisenschmelzen - Google Patents

Description

METALLGESELLSCHAFT Frankfurt/M., 2. Februar 1981 Aktiengesellschaft DrMl/HGa Reuterweg 14
6000 Frankfurt/M.

Prov. Nr. 8678 M

Kippbares Gefäß zur Behandlung von Gußeisenschmelzen

Die Erfindung betrifft ein kippbares Gefäß zur Behandlung von Gußeisenschmelzen mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen.

Kippbare Gefäße zur Behandlung von Gußeisenschmelzen mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen sind im Stand der Technik bekannt. Bei einem aus DE-AS 22 16 bekannten, als um eine Querachse kippbarer Konverter ausgebildeten Gefäß der genannten Art, ist an der Bodenfläche eine Kammer angebracht. Diese Kammer dient der Aufnahme von Behandlungszusätzen und wird von außen beschickt und verschlossen. Die Kammerwände weisen Öffnungen für den Durchtritt der Metallschmelze und der verdampfenden Zusatzmittel auf. Die als Einfüll- und Abstichöffnung dienende Konverteröffnung ist mit einem Deckel verschließbar. In der Horizontalstellung des Konverters erfolgt die Einfüllung der Schmelze, wobei diese nicht mit dem Kammerinhalt in Berührung kommt* Zur Behandlung der Schmelze mit dem Zusatz wird der Konverter in die Vertikalstellung geschwenkt. Bei der bekannten Vorrichtung hat sich der Arbeitsaufwand für Beschickung, Pflege und Wartung der Kammer als nachteilig herausgestallt. Ferner muß die behandelte Schmelze in ein Zwischentransportgefäß eingefüllt und aus diesem in die Formen vergossen werden.

Des weiteren ist aus DE-OS 25 14 490 ein zylindrisches Gefäß zur Behandlung von Metallschmelzen bekannt, das um die Zylinderachse horizontal drehbar ist, eine Einfüll- und Abstichöffnung besitzt, sowie einen durch einen Rost abgeteilten und von außen mit Behandlungsmittel zu beschickenden und verschließbaren Innenraum aufweist. Derartige Behandlungsgefäße haben in der technischen Praxis nicht in allen Fällen genügen können, da als Gießpfannen geeignete und unter der Trommelpfanne anzuordnende Zwischengefäße zusätzlich erforderlich sind. Weiterhin ist der Arbeitsaufwand für Material und Pflege des Rostes und Verschlusses unwirtschaftlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten und weitere Nachteile vorbekannter Verfahren und Vorrichtungen der beschriebenen Art zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem feuerfest ausgekleideten, kippbaren Gefäß zur Behandlung von Gußeisenschmelzen mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen, mit einer im Innenraum am Gefäßboden angeordneten Kammer zur Aufnahme des Behandlungsmittels sowie einer mit Deckel verschließbaren Gefäßöffnung für Beschickung und Entleerung. Bei einem Behandlungsgefäß der genannten Art ist die Erfindung gekennzeichnet durch ein im wesentlichen zylindrisches Gefäß mit im Innenraum an einem Zylinderboden angeordneter und mit der Gefäßwand eine, in Richtung Gefäßöffnung, oben offene Kammer bildender Trennwand, wobei das Gefäß um eine Längsachse horizontal drehbar und um eine Querachse in Vertikalbzw. Horizontalstellung kippbar ist.

Das Behandlungsgefäß gemäß der Erfindung ist im allgemeinen von zylindrischer Form. Beispielsweise ist ein Zylindermantel aus Stahl beidseitig mit vernieteten Böden verschlossen und bildet auf diese Weise eine Trommel.

Die Längsachse des zylindrischen Behandlungsgefäßes gemäß vorliegender Erfindung, um welche das Gefäß in horizontaler Lage gedreht wird, kann mittig verlaufen. In diesem Fall ist die Zylinderachse die Drehachse. Zweckmäßig verläuft die Achse jedoch außermittig.

Die Querachse des erfindungsgemäßen zylindrischen Gefäßes verläuft in der Halbierungsebene des Gefäßes. Hierbei verläuft die Achsrichtung vorzugsweise radial. Die Querachse kann aber auch in Richtung einer Sekante verlaufen.

Für die Lagerung des Gefäßes in den jeweiligen Achsrichtungen sind achsiale Zapfen bzw. Drehzapfen am Zylindermantel bzw. den Zylinderböden angebracht.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Behandlungsgefäßes gemäß der Erfindung kann die Längsachse auch außerhalb des zylindrischen Gefäßes verlaufen. Beispielsweise ist bei Behandlungsgefäßen kleineren Füllvolumens an den beiden Zylinderböden ein den Drehzapfen tragender Lagerbock angebracht, wobei die Drehzapfen außerhalb der Projektion der Mantellinie liegen. Mit diesen Drehzapfen kann das Behandlungsgefäß horizontal in ein geeignetes Kranhakengerüst oder Transportvorrichtung eingehängt und um diese Längsachse gedreht werden. In diesem Fall wird die Drehung in einfacher Weise z. B. mit einem Kettenzug bewirkt, der an der unteren Mantellinie vorzugsweise mittig angreift.

Das erfindungsgemäße Behandlungsgefäß besitzt im Zylindermantel im Bereich des oberen Zylinderbodens, auf Vertikal-Stellung bezogen, eine Öffnung. Diese dient der Einfüllung des Behandlungsmittels in die Kammer und der Einfüllung der Gußeisenschmelze. Wenn diese Öffnung auch als Abstichöffnung für die behandelte Gußeisenschmelze dienen kann, so ist es doch vorteilhafter, das Gefäß im Bereich

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der Öffnung mit einem Gießsiphon auszurüsten. Der Gießsiphon ermöglicht ein leichtes und schlacKenfreies Vergießen der "behandelten Gußeisenschmelze direkt in die Formen. Der Siphon dient des weiteren auch zum Ausgleich des bei der z. B. Magnesiumbehandlung entstehenden Überdrucks bei geschlossenem Deckel. Der Gefäßdeckel wird mit an sich bekannten rütteln, wie Schwenkverschlüssen, geschlossen gehalten.

Die Gefäßöffnung weist im Bereich des - in Vertikalstellung - oberen Zylinderbodens in dessen Randzone ein Schlackenwehr auf. Über dieses Schlackenwehr kann die behandelte Gußeisenschmelze bei geöffnetem bzw. abgenommenem Deckel durch leichtes Neigen oder Kippen des Gefäßes um die Querachse unter die Horizontallinie in einfachster Weise entschlackt, werden.

Am unteren Gefäßboden, auf Vertikalstellung bezogen, ist eine Trennwand außermittig eingezogen. Die Trennwand besteht wie die Auskleidung des Gefäßes aus Feuerfestmaterial. Zweckmäßig ist diese Trennwand eine ebene oder gewölbte Platte. Vorteilhaft hat die Platte eine leichte Neigung zur Gefäßwand hin und bildet mit dem Gefäßboden in der Kammer einen Winkel von 45 bis 90, vorzugsweise 60 bis 85 Winkelgraden. Diese leichte Neigung verhindert das Herausrutschen des Behandlungsmittels während des Einschwenkvorgangs aus der vertikalen Füllstellung in die Horizontalstellung, bei welcher die Schmelzeneinfüllung erfolgt.

Das zylindrische Behandlungsgefäß gemäß der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher und beispielhaft erläutert und eine Gußeischenbehandlung mit einem Magnesiumträger beschrieben.

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Fig. 1 zeigt in perspektivischer Sicht ein zylinderförmiges Gefäß 1 mit einem Stahlmantel 2. Die Böden 3 und verschließen den Stahlzylinder 2, wobei der untere Zylinderboden 4 über den Stahlmantel hinaus verbreitert ist, um eine bessere Standfestigkeit beim Absetzen des Gefäßes zu gewährleisten. Mit "L" ist eine Längsachse des Gefäßes bezeichnet, die im dargestellten Fall mit der Zylinderachse zusammenfällt. Die Querachse ist mit "Q" bezeichnet. An den Achsen sind geeignete, nicht näher gezeichnete Antriebseinrichtungen angebracht. Beispielsweise kann der Achszapfen der Längsachse "L" mit einem Zahnrad versehen und über ein Motorgetriebe das Gefäß in die Horizontale gedreht werden. Es können aber auch am Gefäßmantel halbkreisförmige Zahnkränze vorgesehen werden, In ähnlicher Weise können die Achszapfen der Querachse "Q" mit geeignet dimensionierten Zahnrädern ausgerüstet sein. Eine besonders zweckmäßige Antriebseinrichtung besteht darin, daß die Achszapfen der Querachse "Q" in den zu Achslagern ausgebildeten Enden eines, den Gefäßmantel halbkreisförmig umgebenden Zahnkranzes gelagert sind.

Über den Zahnkranz erfolgt der Drehvorgang um die horizontale Längsachse, während der Kippvorgang des Gefäßes in die Horizontal- bzw. Vertikalstellung über Zahnradantrieb bewirkt wird. An der Gefäßöffnung 7 ist ein Gießsiphon angebracht. Mit 6 ist ein Schlackenwehr bezeichnet, das in der Randzone des oberen Zylinderbodens 3 ausgespart ist. Die Gefäßöffnung 7 kann durch einen passend gestalteten, in der Figur nicht dargestellten Deckel verschlossen werden. Am unteren Zylinderboden 4 bildet die plattenförmige Trennwand 9 mit der Gefäßwand eine oben offene Kammer 10, die mit Behandlungsmittel gefüllt ist.

Zur Behandlung einer Gußeisenschmelze mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen, wie Magnesiumträger

wird das Gefäß bei abgenommenem Deckel im allgemeinen fj

in die Vertikalstellung gebracht. Über die Gefäßöffnung <;

7 wird sodann der Magnesiumträger in die unter der Öff- ||

nung befindliche Kammer 9, die nach oben offen ist, ein- i|

gefüllt. Dabei wird zweckmäßig ein trichterartiges Gerät |

verwendet, um eine sichere Plazierung des Behandlungs- |

mittels in die Kammer zu gewährleisten. In manchen Fällen | kann es zweckmäßig sein, den Magnesiumträger mit Eisenschrottmaterial abzudecken oder mit Materialien, die eine

Reaktion des Behandlungsmittels verzögern wie beispiels- ;}

weise Gußspäne, Graphit, Koksgrus, Calciumcarbid, Quarz- ·;

sand, Tonminerale. Sodann wird das Gefäß aus der Verti- ΐ

kalstellung in die Horizontal stellung geschwenkt. Hier- ;'

durch gelangt die Kammer in eine Position etwa im oberen Ji!

Drittel des waagerecht liegenden Zylinders. Gegebenenfalls j§

kann das Behandlungsmittel mittels z.B. eines lanzen- |

förmigen Injektors in die offene Kammer eingebracht wer- |

den, wobei das Gefäß in seiner horizontalen Lage nicht %

verändert zu werden braucht. Bei diesem Füllvorgang kann ;

ein Bewegungsvorgang des Behandlungsgefäßes eingespart
werden. Über die Öffnung 7 wird sodann die Gußeisenschmelze eingegeben und das Gefäß etwa zu zwei Dritteln : seines Volumens gefüllt. Dabei tritt der Badspiegel in ■ keinen direkten Kontakt mit dem Magnesiumträger. Bei |

geschlossenem Deckel wird nunmehr das Gefäß rasch inner- § halb etwa 2 bis 5 see in die Vertikalstellung geschwenkt
und der Magnesiumträger mit dem gesamten Schmelzvolumen

in Kontakt gebracht. Die Reaktion ist innerhalb weniger -

Minuten beendet. Sodann wird das Gefäß in die Horizon- ;

talstellung geschwenkt, der Deckel abgenommen und bei ; leicht unter die Horizontale geneigtem Gefäß die Schmelze
über das Wehr 6 abgeschlackt. Aus dem sodann wieder in
die Horizontale gebrachten Gefäß wird über den Gießsiphon 5 die behandelte und entschlackte Gußeisenschmelze,

gegebenenfalls nach vorheriger Impfung, direkt in Gießformen zu Gußwerkstoffen aus Gußeisen mit Kugelgraphit

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;j abgegossen. Das entleerte Gefäß steht anschließend sofort

für einen neuen Behandlungsvorgang zur Verfügung.

In Fig. 2 ist das Gefäß gemäß der Erfindung im Längsschnitt vereinfacht dargestellt. In die Auskleidung 8 des Gefäßbodens ist eine Trennwand 9 mit leichter Neigung zur Gefäßwand eingezogen. Die hierdurch gebildete einseitig offene Kammer 10 ist mit Behandlungsmittel 11 gefüllt. Der Badspiegel 12 der eingefüllten Gußeisenschmelze hat keinen direkten Kontakt mit dem Behandlungsmittel .

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behandlungsgefäßes dargestellt, das für zu behandelnde kleinere Schmelzenvolumina besonderes geeignet ist. Hierzu weist das Gefäß zur Ermöglichung der Kippbewegung in die Horizontal/Vertikal-Stellung am Zylindermantel befestigte Hohlprofile, z.B. Rohre oder U-Profile 13 auf. In diese Profile können die Greifarme einer Drehvorrichtung eingreifen und den Zylinder um die Querachse drehen. Im allgemeinen genügen für die Halterung des Zylinders zwei Profile auf der einen, der Gefäßöffnung abgewandten Mantelfläche. Eine größere Greifsicherheit wird jedoch mit zwei oder vier, jeweils auf den Mantelflächen sich gegenüberliegenden Profilen erzielt. Das zylindrische Behandlungsgefäß der Fig. 3 besitzt eine außerhalb des Zylinders verlaufende Drehachse. Für die Drehung um die Hor.izontalachse sind beispielsweise an den Zylinderböden Achsböcke 14 angebracht, an denen die achsialen Zapfen 15 sitzen, mit welchen das Gefäß in eine Transportvorrichtung, wie Kranzug, eingehängt werden kann. An der unteren Mantellinie greift an der Befestigungsvorrichtung, wie Öse, ein z. B. Kettenzug an, dargestellt durch Kette 16.

Es wurde ferner ein Verfahren zum Behandeln von Gußeisenschmelzen mit die Kugelgraphitbildung induzierenden

Stoffen unter Verwendung des Behandlungsgefäßes gemäß der Erfindung gefunden.

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit ' Kugelgraphit durch Behandeln von, in einem mit Einfüllbzw. Abstichöffnung versehenen kippbaren Gefäß befindlicher Gußeisenschmelze mit einem Kugelgraphitbildner, der in eine am Gefäßboden befindliche Reaktionskammer eingebracht und nach Kippen des Gefäßes in die Behandlungsstellung mit der Gußeisenschmelze in Reaktionskcntakt gebracht wird, besteht die Erfindung darin, daß

a) bei Vertikal- oder Horizontalstellung des zylinderförmigen Gefäßes der Kugelgraphitbildner durch die Einfüllöffnung in die oben offene Kammer eingefüllt wird,

b) Gußeisenschmelze in das in Horizontallage eingeschwenkte bzw. befindliche Gefäß mit der Maßgabe eingefüllt wird, daß kein direkter Kontakt des Badspiegels mit dem Kugelgraphitbildner stattfindet,

c) die Gußeisenschmelze mit dem Kugelgraphitbildner durch rasches Kippen des Gefäßes in die Vertikalstellung zur Reaktion gebracht wird,

d) die behandelte Gußeisenschmelze durch Kippen des Gefäßes in eine um die Horizontallage wenig geneigte Lage abgeschlackt wird, und

e) die abgeschlackte, behandelte Gußeisenschmelze durch Drehen des, in die Horizontallage gebrachten, zylindrischen Gefäßes um eine Längsachse über einen Gießsiphon vergossen wird.

Als Kugelgraphitbildner eignen sich beispielsweise Magnesium enthaltende Legierungen auf Basis von Nickel oder Ferrosilicium mit Magnesiumanteilen zwischen 1 und 50 % oder auch Reinmagnesium. Ferner Magnesium enthaltende Preßkörper oder mit Magnesium imprägnierte poröse Körper.

Magnesiumvorlegierungen enthalten zweckmäßig noch Metalle der Seltenen Erden wie Cer oder Cermischmetall. Letztere können auch als solche getrennt neben der Magnesiumvorlegierung vorliegen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Gefäßes sind darin zu sehen, daß Verschlackungsprobleme der Behandlungskammer und damit Reinigungsbehandlungen mit z. B. Flußmittel vermieden werden. Es werden kurze Behandlungszeiten mit hoher Ausbeute erzielt. Ferner ist eine Vorwärmung des Gefäßes nicht erforderlich. Des weiteren wird für das erfindungsgemäße Gefäß kein Zwischengefäß zwischen Schmelzofen und Behandlungsgefäß und zwischen Behandlungs- und Gießgefäß benötigt. Das Gefäß gemäß der Erfindung ermöglicht vorteilhaft eine Schmelzenbehandlung, die zeitlich erheblich nach dem Füllvorgang und auch räumlich an anderer Stelle des Betriebes erfolgen kann.

Zusammenfassend bietet die Erfindung die Vorteile eines quasi Einpfannensystems für Behandeln, Impfen, Transport und Gießen der Eisenschmelze, eine höhere Mg-Ausbeute, kein Erfordernis der Abdeckung der Mg-Träger, praktisch rauch- und lichtfreie Reaktion, geringer Temperaturverlust, kein Schmelzenauswurf, sowie kein Anfall von Resteisen.

Claims (9)

Schutzansprüche . ^

1. Feuerfest ausgekleidetes kippbares Gefäß zur Behandlung von Gußeisenschmelzen mit die Kugelgraphitbildung 5 induzierenden Stoffen, mit einer im Innenraum am

Gefäßboden angeordneten Kammer zur Aufnahme des Behandlungsmittels sowie einer mit Deckel verschließbaren Gefäßöffnung für Beschickung und Entleerung, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen zylindrisches If 10 Gefäß mit im Innenraum an einem Zyiinderboden ange-[| ordneter und mit der Gefäßwand eine, in Richtung Gell fäßöffnung, oben offene Kammer- bildender Trennwand,

'■■■ wobei das Gefäß um eine Längsachse horizontal drehbar

k und um eine Querachse in Vertikal- bzw. Horizontal-

S; 15 stellung kippbar ist.

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2. Behandlungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

I zeichnet, daß die Trennwand als ebene oder gewölbte

U Platte ausgebildet ist.

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3. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch

H gekennzeichnet. daß die Trennwand mit dem Gefäßboden

in der Kammer einen Winkel von 45 bis 90°, vorzugs-

^; weise 60 bis 85°, bildet.

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4. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß die Längsachse mittig oder außermittig verläuft.

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5. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querachse radial oder in Richtung einer Sekante verläuft.

6. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäßöffnung, auf Vertikalstellung bezogen, im Bereich des oberen Zylinderbodens im Zylindermantel und verschließbar angeordnet ist.

7. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer, auf Vertikalstellung bezogen, unter der Gefäßöffnung am unteren Zylinderboden angebracht ist.

8. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gefäßöffnung in der Randzone des oberen Zylinderbodens ein Schlackenwehr angebracht ist.

9. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gefäßöffnung ein Gießsiphon angebracht ist.