Vakuumschmelzofen für flüssigen Einsatz, insbesondere aus Eisen oder Stahl, und Verfahren zu seinem Betrieb Vakuumschmelzöfen und deren Vorteile sind seit langem bekannt. Bisher ist es aber nicht möglich gewesen, derartige Öfen für grosse Leistungen zu bauen. Der Fassungsraum der Induktions-Vakuum- öfen, in denen gleichzeitig die für das Entgasen des Metalls wichtige Rührbewegung durch die Art der Beheizung erreicht werden soll, lässt sich nicht über ein bestimmtes Mass, z.
B. etwa 1500 kg, steigern, weil sich sonst erhebliche Schwierigkeiten bei der Be- heizung und bezüglich der Tiegelhaltbarkeit ergeben.
Zum Stand der Technik gehören auch beheizte Vakuumkammern, durch die hindurch eine Metall schmelze von einem Abgabegefäss in ein Aufnahme gefäss gehebert und dabei in der Kammer entgast wird. Die Vakuumbehandlung ist dabei im kontinuierlichen, aber auch bei unterbrochenem Durchfluss möglich.
In letzterem Falle geschieht das Unterbrechen des Durchflusses, nachdem in die Vakuumkammer eine bestimmte Metallmenge eingesaugt worden ist, da durch, dass die Metallspiegel im Abgabe- und Auf nahmebehälter auf gleiche Höhe gebracht werden.
Im kontinuierlichen oder unterbrochenen Durchfluss ar beitend-- Vakuumkammern, die- mit zwei Rohrstutzen, nämlich einem Ansauge- und einem Abgabestutzen ausgestattet sind, an denen sich ein Betrieb mit min destens zwei Pfannen abspielt, passen nicht in ein übliches Stahlwerk, sie sind in seinem Sinne auch keine Öfen, sondern in ungewohnter Weise zu behan delnde Apparate, bei denen nicht nur die Ein.. und Ablassrohre, sondern auch mindestens die das ab gelassene Metall aufnehmende Pfanne beheizt sein müssen.
Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber nun ein Vakuumschmelzofen für flüssigen Einsatz, der sich dadurch kennzeichnet, d'ass in den Boden seines z. B. nach Art eines Lichtbogenofens beheizten, im übrigen allseitig geschlossenen, mit einer Vakuumpumpenan- lage verbundenen Herdraums, ein Rohrstutzen mün det, und unter dem Ofen ein topfartiger Behälter an geordnet ist, in den das freie Ende dieses Rohr stutzens hereinragt.
Vorteilhafterweise sind entweder der Ofen oder der unter ihm befindliche topfartige Behälter oder beide höhenverstellbar.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Vakuumschmelzofens für flüssigen Einsatz nach der Erfindung dargestellt.
Der in üblicher Weise mit feuerfestem Mauer werk 3, 4 ausgekleidete und durch einen Metallmantel luftdicht abgeschlossene Ofen 1 wird durch die Elek troden 6 beheizt. In den Boden des Ofens mündet ein im Innern durch feuerfestes Mauerwerk ausgeklei deter Rohrstutzen 2, der von einem Schutzkörper 2' aus feuerfestem Werkstoff umgeben ist.
Der Rohrstutzen 2 taucht in ein unter dem Ofen angeordnetes topfartiges Gefäss 8 -ein, das mit einer Einlaufrinne 9 ausgestattet ist. Das Gefäss kann kipp- bar oder mit einem Ausgussstopfen versehen sein. Eine in den freien Herdraum des Ofens mündende Leitung 5 stellt die Verbindung mit einer nicht gezeichneten Va kuumpumpenanlage dar.
Im Gewölbe des Ofens münden die Auslasse eines mit einer nicht gezeich neten Schleuse ausgestatteten Behälters 7 zur Auf nahme und Zufuhr von Behandlungsstoffen. Es könnten auch mehrere solcher Behälter vorgesehen sein.
Der beschriebene Schmelzofen wird folgender massen betrieben: Die in dem Ofen 1 zu behandelnde Schmelze wird z. B. von einer Pfanne aus über den Einlauf 9 des topfartigen Behälters 8 laufend in diesen eingeführt. Sobald das untere Ende des in den Herdraum des Ofens mündenden Rohrstutzens 2 durch das Metall luftdicht abgeschlossen ist, wird der freie Raum des Ofens evakuiert und laufend Metall so lange über das Topfgefäss 8 in den Ofen eingeführt,
bis die für das jeweilige Metall geltende barometrische Steighöhe erreicht ist.
Bekanntlich ist es für die Vakuumbehandlung von Metallen wesentlich, dass sich das Metall während der Behandlung in möglichst intensiver Bewegung be findet. Das kann nun bei dem beschriebenen Ofen durch periodisches Höhenverstellen des topfartigen Behälters 8 oder auch des Ofens selbst auf einfachste Weise erreicht werden. Das Ausmass der Badbewe- gung ist mit der Häufigkeit der Hub- und Senkbewe gungen, ihrer Geschwindigkeit und ihrer Höhe zu beeinflussen.
Ein weiteres Mittel, die zu behandelnde Schmelze in lebhafte Bewegung zu bringen, ist die Auslösung eines Kochvorgangs in der Schmelze durch Re aktionen, die in kurzen Zeiten ablaufen und bei denen Gase frei werden. Beim Betrieb des Vakuumschmelz ofens mit flüssigen Eisen- und Stahlschmelzen dient dazu die Kohlenoxydreaktion, die, sofern das Eisen oder der Stahl die erforderlichen Anteile an Kohlen stoff und Sauerstoff nicht enthält, durch eine entspre chende Zugabe dieser Stoffe in dem jeweils ge wünschten Umfang ausgelöst werden kann.
Ein Höchstmass an Wirkung wird erreicht, wenn zu der tiefgreifenden Rührwirkung durch das peri odische Höhenverstellen gleichzeitig die Rührwirkung hinzukommt, die die Kohlenoxydreaktion bei ihrem, in dem Vakuumschmelzofen möglichen ausserordent lich schnellen Ablauf hervorruft.
In dem Vakuumschmelzofen nach der Erfindung kann das Metall jede gewünschte Behandlung erfah ren. Man kann es hier z. B. frischen und auch le gieren.
Der Vakuumschmelzofen nach der Erfindung kann z. B. mit besonderem Vorteil zum Herstellen von kohlenstoff- und gasarmen Ferrolegierungen durch Frischen kohlenstoffhaltiger Vormetalie Ver wendung finden.
Die in bekannter Weise hergestellte kohlenstoff haltige Schmelze einer Ferrolegierung, z. B. von Ferrochromcarbure, wird dann über die Rinne 9 in das Gefäss 8 gefüllt, aus dem sie nach der Herstellung des Vakuums durch den Stutzen 2 in den Vakuum ofen hochsteigt, und zwar so lange, bis die für die jeweilige Ferrolegierung geltende barometrische Steig höhe erreicht ist.
Das Frischen der hochgekohlten, im Vakuum ofen befindlichen Schmelze kann z. B. durch Zugabe von Erz aus dem Behälter 7 erfolgen. Durch Auf- und Abbewegen des Gefässes 8 lässt sich dabei die für einen schnellen Ablauf der Reaktion erforderliche Badbewegung in besonders einfacher Weise und ohne mechanische Hilfsmittel herbeiführen.
Das Frischen der Schmelze kann aber auch durch Einbringen von Sauerstoff oder Sauerstoffträgern in den im Gefäss 8 enthaltenen Teil der Schmelze gesche hen, weil die durch das Auf- und Abbewegen des Ge fässes 8 zustandekommende Rührwirkung zu einem ständigen Stoffaustausch mit dem im Ofen enthalte nen Teil der Schmelze führt.
Hand in Hand mit der Entkohlung geht auch eine Entgasung des Metalls. Deshalb lässt sich in dem be schriebenen Vakuumschmelzofen auch praktisch wasserstofffreies Ferrosfizium herstellen.
Anstelle des unter dem Vakuumschmelzofen be findlichen topfartigen Gefässes 8 kann auch jedes andere Gefäss, z. B. eine Pfanne, benutzt werden. Es ist dann nicht erforderlich, den gesamten Pfannen inhalt auf einmal in das Vakuumgefäss zu heben, vielmehr lässt sich die Entkohlung in dem Gefäss auch portionsweise durchführen, indem durch Heben und Senken entweder des Ofens oder der Pfanne nach einander ein Teil der in der Pfanne befindlichen Schmelze in den Ofenraum gehoben und aus ihm wie der in die Pfanne entlassen wird.
Dieses Spiel kann so oft fortgesetzt werden, bis die Ferrolegierung den angestrebten niedrigen Kohlenstoffgehalt erreicht hat.