DE3148958C2 - Verfahren und Einrichtung zur Roheisenbehandlung außerhalb des Ofens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Metallurgie und das Gießereiwesen. Das Verfahren besteht in der Behandlung der einer Pfanne zugeführten Roheisenschmelze mit Vakuum und Modifizierungszuschlägen. Dabei wird die Vakuumbehandlung der Schmelze vor dem Beginn der Zusammenwirkung der Schmelze mit den Modifizierungszuschlägen und während dieser Zusammenwirkung vorgenommen und ununterbrochen im Laufe von 15 bis 120 s durchgeführt. Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält einen Aufnahmebehälter (1) mit einer durch einen Einsatz (4) verschlossenen Ablaßöffnung (1b), eine unter dem Aufnahmebehälter (1) angeordnete Pfanne (2) mit Ladezapfen (2a) und eine Vakuumkammer (3). Die Vakuumkammer (3) enthält einen Stutzen (3a) für den Anschluß an die Anlage zum Auspumpen der Luft und ist mit dem Aufnahmebehälter (1) und der Pfanne (2) derart verbunden, daß zwischen diesen ein geschlossener Raum gebildet ist, der durch die Wände der Vakuumkammer (3) begrenzt ist. Der Durchmesser der Ab laß öffnung (1b) wird aus der Bedingung D = KV ermittelt, worin D Durchmesser der Ablaßöffnung in mm, V Volumen der zu behandelnden Schmelze in dm ↑3 und K 1,5 bis 5 betragender Proportionalitätsfaktor bedeuten. Es sind die Modifikationen des Verfahrens und der Einrichtung beschrieben. Das Verfahren und die Einrichtung können zur Herstellung des Roheisens mit modifizierter Graphitform - mit Kugel- und Vermiculitform - eingesetzt werden.

Description

— die Zahl der Gehäuse (9,10) in der Einrichtung Magnesium, Zer, Yttrium und Kalzium oder deren Geder Zahl der Arbeitsstellungen entspricht, jedes mischen mit anderen Komponenten (Zusatzlegierun-Geiiäuse gegen die anderen Gehäuse unbeweg- io gen), erzielbar ist

lieh angeordnet ist und zur Unterbringung der Langzeitiges Abstehenlassen von Metallschmelzen,

Pfanne (2) dient, während insbesondere von Stahl- und Roheisenschmelzen im

— für die sämtlichen Arbeitsstellungen ein ge- Hochvakuum, ist schon seit langem bekannt (siehe z. B. meinsamer Deckel vorgesehen ist, der als ein GB-PS 9 56 678 und SU-Urheberscheine 3 82 695, Ganzes mit dem Aufnahmebehälter (1) als des- 15 4 4ß 423,4 44 817), kommt aber hauptsächlich nur unter sen Boden (la,) und unter dem genannten Boden Laborbedingungen zum Einsatz, was auf die Kostspieila,? hervorstehender Schuß (IcJ ausgeführt ist, ligkeit der Vakuumanlagen und die große Dauer des welcher bezüglich der Öffnung (\b) im Boden technologischen Vorganges zurückzuführen ist

(ta) und der Öffnung (Aa) im genannten Einsatz Aus diesem Grunde wird Roheisen zur Verbesserung

(4) konzentrisch angeordnet ist wobei 20 der physikalisch-mechanischen Eigenschaften in der In-

— die Einrichtung zusätzlich eine Verstellvorrich- dustrie durch Zusetzen von Modifizierungszuschlägen tung (11) zur Verstellung des Aufnahmebehäl- behandelt hauptsächlich von Magnesium und magnesiters (1) in die erforderliche Stellung und Bildung umhaltigen Zusatzlegierungen, die heutzutage die effekder Vakuumkammer (3) in dieser Stellung durch tivsten Modifizierungsmittel sind (siehe z. B. SU-Urhe-Kopplung des Schusses (ic) mit dem betreffen- 25 berscheine 5 00 232,5 21 317,7 09 690 und 7 49 900).
den Gehäuse (9 bzw. 10) enthält wobei Es sei jedoch betont daß die Roheisenbehandlung mit

— die Anordnungshöhe des Verbindungsflansches metallischem Magnesium auf erhebliche verfahrens-(9a, 10a,} an jedem der Gehäuse (9,10) und der technische Schwierigkeiten stößt da sie unter heftigem Ladezapfen (2a,} an jeder der Pfannen (2) so Aufstoßen der Schmelze, Überschäumen aus der Pfangewählt sind, daß die Ladezapfen (2a) der P'an- 30 ne, Aufblitzen sowie Gas, und Rauchentwicklung verne (2) bei in die Vakuumkammer (3) eingeführ- läuft wodurch die Arbeitsbedingungen für das Bedieter Pfanne (2) in einer Höhe mit dem Flansch nungspersonal bedeutend verschlechtert werden. Dabei (9a, 10a,) des Gehäuses (9,10) liegen. erfolgt eine starke explosionsartige Verbrennung des

Magnesiums bei Anwesenheit des in der Außenluft ent-

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge- 35 haltenen Sauerstoffes. Letzten Endes führt das zu unkennzeichnet daß die Verstellvorrichtung (11) aus wirtschaftlichem Verbrauch an Modifizierungsmittel einer Säule (12) mit einer an der Säule (12) befestig- und zur Verunreinigung der Außenluft,
ten Konsole (14), die mit dem genannten Aufnahme- Zur Bekämpfung dieser Nebenerscheinungen bei der

behälter (1) verbunden ist, und einem Antrieb (15) Roheisenbehandlung mit metallischem Magnesium für Fort- und Drehbewegung besteht der mit der 40 werden unterschiedliche Einrichtungen eingesetzt, wie Konsole (14) zwecks deren Verstellung in Vertikal- sie in der Fachliteratur ausführlich beschrieben sind (sie- und Horizontalebene gegen die Gehäuse (9,10) ver- he z. B. Waschtschenko K. I. und Sofroni L: Magnijewyj bunden ist. tschugun/Magnesiumroheisen/, Moskau— Kiew, Verlag

Maschgiz/Staatlicher Maschinenbauverlag/, 1960, S.

45 131 — 170). Jedoch verhindern einige von diesen (Pfannen mit massivem Deckeln, Kippfannen, belüftete Kammern) den Kontakt der Modifizierungszuschläge mit

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur dem Luftsauerstoff und heftige Gas- und Rauchentwick-Roheisenbehandlung außerhalb des Ofens, bei welchem lung nicht was einen hohen Magnesiumverbrauch zur die in eine Pfanne zugeführte Roheisenschmelze der 50 Folge hat, während die anderen (Autoklaven, luftdichte Einwirkung von Modifizierungszuschlägen und Vaku- Pfannen), obwohl sie diese Schwierigkeiten beseitigen, um ausgesetzt wird. Außerdem betrifft sie eine Einrich- wenig produktiv und kompliziert im Betrieb sind, da sie tung zur Durchführung des Verfahrens. ein häufiges Auswechseln bzw. Umsteilen einzelner

Die vorliegende Erfindung kann am effektivsten zur Baugruppen erfordern.

Erzeugung von Gußeisen mit modifizierter Graphit- 55 Es ist ferner bekannt, die Roheisenschmelze durch form — mit Kugel- und Vermiculitgraphit — eingesetzt Eintauchen von magnesiumdurchträr.ktem porigem werden. Stoff, beispielsweise von Koks (s. FR-PS 20 04 076) oder

Da Gußeisen mit modifizierter Graphitform hohe von porigem Feuerfeststoff (s. GB-PS 1048 909), zu bephysikalisch-mechanische Eigenschaften aufweist fin- handeln. Jedoch haben auch diese Behandlungsverfahdet es heute immer breitere Anwendung und dessen 60 ren keine breite Verwendung in der Praxis gefunden, da Produktion nimmt ständig zu. Fachleute auf diesem Ge- sie nur wenig effektiv sind.

biet beschäftigen sich mit der weiteren Verbesserung Die Verfahren zur Roheisenbehandlung mit magnesi-

der physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Guß- umhaltigen Zusatzlegierungen sichern eine weniger eisens bei gleichzeitiger Verringerung der Herstellungs- starke Zusammenwirkung der Schmelze mit dem Modikosten und Sicherung einer hohen Produktivität des 65 fizierungsmittel, als es bei der Verwendung von reinem Herstellungsverfahrens. Magnesium der Fall ist. Deshalb wird bei der Durchfüh-

Die Gewinnung von Gußeisen mit Kugel- und Vermi- rung dieser Verfahren einfachere Ausrüstung eingeculitgraphit setzt eine gründliche Roheisenreinigung setzt. Dabei erfolgt die Einführung von Zusatzlegierun-

gen zur Roheisenschmelze unterschiedlich: als an Stangen befestigte Rohbarren, die in die Schmelze getaucht werden; durch Zusetzen von zerkleinerter Zusatzlegierung in den Schmelzenstrahl beim Roheisenabstich (aus dem Ofen bzw. beim Oberlauf aus der einen Pfanne in die andere); als sinkende Briketts, die auf die Oberfläche der Schmelze gelegt werden (wenn Jie Dichte der Zusatzlegierung größer als die der Schmelze ist); durch Legen der Zusatzlegierung auf den Boden der Pfanne vorderen Füllung u. a.

Bei der Durchführung der bekannten Verfahren in der Praxis ist aber ein Kontakt zwischen den Modifizierungszuschlägen und der Außenluft möglich, was einen erhöhten Verbrauch an Modifizierungszuschlägen, eine stärkere Schlackenbildung und einen erhöhten Auswurf von schädlichen Stoffen in die Außenluft verursacht. Außerdem ist der Einsatz von Legierungszuschlägen in Form von sinkenden Briketts mit der Verwendung von kostbaren Mangelstoffen (Kupfer und Nickel) verbunden.

Es ist ferner ein Verfahren zur Innenform-Behandlung des Roheisens (Inmold-Verfahren) bekannt, bei welchem die als Zusatzlegierung eingesetzten Modifizierungszuschläge in einer Reaktionskammer untergebracht werden, die ein Teil des Angußsystems der Gießform ist (s. Sillen, R.: lnmold Modulization with Delayed Pouring in Vertically Ported Molds, Modern Casting, 1979, July, p. 58-59).'

Dabei verläuft die Behandlung des Roheisens während der Füllung der Gießform mit der Schmelze. Obwohl bei dieser Technologie die Oxydation des Modifizierungsmittels durch Luftsauerstoff beschränkt und die Gas- und Rauchentwicklung wesentlich verringert sind, zeigt das bekannte Verfahren ernsthafte Schwierigkeiten, die damit zusammenhängen, daß die Modifizierung für jeden Gießling getrennt erfolgt

Daraus resultiert die Notwendigkeit der Kontrolle jedes Gießlings auf den Grad der Sphärolithisierung des Graphits im Metallgefüge. Ferner ist bei dem bekannten Verfahren eine gründliche Vorentschwefelung des Roheisens erforderlich, und Roheisen wird für die Füllung der Reaktionskammer mit der Schmelze zusätzlich verbraucht

Es ist ferner ein Verfahren zur Roheisenbehandlung außerhalb des Ofens bekannt welches die beiden genannten Behandlungsarten — Behandlung mit Modifizierungszuschlägen und Vakuumbehandlung — verbindet (s. JP-PS 48-17 967). Nach diesem Verfahren werden der Roheisenschmelze metallisches Magnesium und/ oder Kalzium und/oder Zer bzw. Verbindungen und Gemische, die mindestens eines der genannten Elemente enthalten, als Modifizierungsmittel zugesetzt Danach wird die Schmelze unter Grobvakuum (ca. 50 mmQS) im Laufe von etwa 5 min gehalten. Bei dieser kombinierten Behandlung kann einerseits auf den Einsatz von Hochvakuum verzichtet werden, andererseits läßt sich der Verbrauch an Modifizierungszuschlägen vermindern, wobei gleichzeitig die Gewinnung von Roheisen mit Feinkorngraphit ermöglicht wird.

Das bekannte Verfahren kann in seinem einen Teil ω (was die Vakuumbehandlung der Schmelze betrifft) mit Hilfe einer Einrichtung realisiert werden, die einen Aufnahmebehälter mit einer durch einen Einsatz verschlossenen Ablaßöffnung, eine Pfanne mit Ladezapfen und eine Vakuumkammer enthält die mit einem Stutzen für den Anschluß an die Anlage zum Auspumpen der Luft versehen ist(s. SU-Urheberschein 6 08 839).

Die Vakuumkammer der bekannten Einrichtung stellt einen einteiligen, im wesentlichen zylipderförmigen Schuß aus Metall mit etwas breiterem Unterteil dar, der stehend angeordnet ist und mit seiner oberen Stirnfläche am Aufnahmebehälter von unten anliegt. Mit seiner unteren Stirnfläche wird der Schuß mit dem Gehäuse der Pfanne luftdicht gekoppelt, wozu im oberen Teil der Pfanne ein Auflageflansch und eine Dichtung vorgesehen sind. Innerhalb des Schusses aus Metall ist ein weiterer Schuß aus feuerfestem Stoff untergebracht, der sich nach unten verjüngt und in den Stutzen der Pfanne eintritt Somit wird in Strömungsrichtung des Schmelzenstrahls vom Aufnahmebehälter zur Pfanne ein durch die Wände der Vakuumkammer begrenzter geschlossener Raum gebildet, in welchem Unterdruck während des Betriebs erzeugt wird. Die Pfanne wird unter die Vakuumkammer mittels eines Laufwagens gefahren, während die luftdichte Kopplung der Vakuumkammer mit der Pfanne mit Hilfe von in der Einrichtung vorgesehenen hydraulischen Hebeböcken erzielt wird.

Die Wirkungsweise der bekannten Einrichtung besteht im folgenden. Beim Zulauf der Schmelze in den Aufnahmebehälter kommt es zu einem hydraulischen Abschluß in der Zone der Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters, so daß erforderlicher Unterdruck in der Vakuumkammer entstehen kann. Nach dem Durchschmelzen des Einsatzes, der die genannte Ablaßöffnung verschließt, strömt die Schmelze über den feuerfesten Schuß, wo sie der Vakuumbehandlung ausgesetzt wird, und gelangt in die Pfanne.

Obwohl sich die Eigenschaften des Roheisens bei der Behandlung nach diesem Verfahren, das mit Hilfe der bekannten Einrichtung realisiert wird, einigermaßen verbessern lassen, stößt die praktische Durchführung des Vefahrens auf erhebliche Schwierigkeiten. Da die Einführung der Modifizierungszuschläge in die Schmelze vor der Durchführung der Vakuumbehandlung erfolgt verläuft die Entschwefelung der Schmelze und Sauerstoffentfernung vor allem auf Kosten von Verbrauch an Modifizierungszuschlägen. Die anschließende Vakuumbehandlung der mit Zuschlägen schon behandelten Schmelze verursacht lediglich eine starke Verdampfung der Modifizierungszuschläge, da der Siedepunkt reagierender Stoffe dadurch gesenkt wird. Besonders stark wirkt sich das auf den Entzug des wirksamsten Modifizierungsmittels — des Magnesiums — aus der Schmelze aus, da dessen Siedepunkt unter der Temperatur der Roheisenschmelze liegt

Außerdem ist die genannte Dauer (5 min) der Vakuumbehandlung übermäßig groß, da, wie durchgeführte Untersuchungen zeigten, der Gehalt an Modifizierungszuschlägen in der Schmelze dabei verringert wird. Wegen der genannten Schwierigkeiten weist das nach dem bekannten Verfahren hergestellte Roheisen geringe physikalisch-mechanische Eigenschaften auf, die Modifizierungszuschläge werden in großen Mengen verbraucht und die Produktivität des technologischen Prozesses ist verhältnismäßig niedrig.

Es ist außerdem zu betonen, daß in der bekannten Einrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens die Vakuumkammer einteilig und durchgehend ausgeführt und zwischen dem Aufnahmebehälter und der Pfanne angeordnet ist, so daß der Fließweg der Schmelze vom Aufnahmebehälter bis zu der Pfanne zu lang ist, wobei die Schmelze einen bedeutenden Teil ihrer Wärmeenergie verliert Aus diesem Grund kann es in den Fällen, wenn die Schmelze in geringen Mengen in sich oft wiederholenden Zyklen behandelt wird, was für die Maschinenbaubetriebe kennzeichnend ist zum »Er-

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starren« der Schmelze auf der Oberfläche der Modifi- Verbrennen vermieden und die Gas- und Rauchent-

zierungszuschläge kommen. Bei einer solchen Behänd- wicklung wesentlich unterdrückt werden,

lung kann die Modifizierung der Schmelze nicht zufrie- Durch die ununterbrochene Vakuumbehandlung, die

denstellen, und die Schmelze hat außerdem eine verhält- in der pausenlosen Folge der Arbeitsgänge Vakuumbe-

nismäßig niedrige Temperatur und ist schwerflüssig, 5 handlung u'kH Behandlung mit Modifizierungszuschlä-

was sich auf das anschließende Vergießen der Schmelze gen besteht, kann der Zutritt des Sauerstoffs in die

in Gießformen sehr schlecht auswirkt. Schmelze während der Pause vermieden werden.

Ferner sei auch die niedrige Zuverlässigkeit der be- Die gewählte Dauer der Vakuumbehandlung ist optikannten Einrichtung erwähnt Die Ursache dafür liegt in mal. Beträgt sie weniger als 15 s, werden die Modifizieder erhöhten Störanfälligkeit des Pfannenflansches und 10 rungszuschläge in Vakuum nicht vollständig von der der Pfannendichtung beim Ablassen der Altschmelze Schmelze assimiliert, so daß die Zusammenwirkung der über die Pfannenschnauze, z. B. beim Vergießen in Modifizierungszuschläge mit der Schmelze beim Kon-Gießformen. Dadurch ist die Wiederherstellung dieser takt mit der Außenluft rasch verläuft, was Aublitzen an Elemente der Einrichtung vor der Durchführung neuer der Oberfläche der Schmelze sowie starke Gas- und Zyklen der Schmelzenbehandlung außerhalb des Ofens 15 Rauchentwicklung verursacht. Dauert aber die Vakuerforderlich, was den Einsatz der bekannten Einrichtung umbehandlung länger als 120 s, verdampft ein großer unter Bedingungen, wenn die Zyklus- und Pausendauer Teil von Modifizierungzuschlägen, vor allem aber, Malediglich 5 bis 7 min beträgt, praktisch ausschließt. gnesium, aus der Schmelze, wodurch die physikalisch-

Eine niedrige Zuverlässigkeit der bekannten Einrich- mechanischen Eigenschaften des gewonnenen Gußei-

tung resultiert ferner aus der Tatsache, daß die Einrich- 20 sens beeinträchtigt werden.

tung zwangsläufig eine weitere Dichtung enthält, die Es ist zweckmäßig, die Vakuumbehandlung der zwischen dem Aufnahmebehälter und der Vakuumkam- Schmelze vor dem Beginn der Zusammenwirkung mit mer, d. h. in der Zone,.die starken Wärmebelastungen den Modifizierungszuschlägen in einem Strahl beim Zuausgesetzt ist, angeordnet ist. Bei der öfteren Wiederho- fluß der Schmelze in die Pfanne und die Behandlung mit lung der Behandlungszyklen unterliegt diese Dichtung 25 Zuschlägen in der Pfanne vorzunehmen, wobei die Vaebenfalls einem erhöhten Verschleiß, kuumbehandlung der in der Pfanne befindlichen

Schließlich sei es gesagt, daß die bekannte Einrich- Schmelze gleichzeitig fortgesetzt wird,
tung zur Roheisenbehandlung außerhalb des Ofens eine Für die obenerwähnte verhältnismäßig kurze Berelativ geringe Produktivität hat und nur im Satz mit handlungsdauer ist die Vakuumbehandlung in einem Hebevorrichtungen eingesetzt werden kann, da sie eine 30 Strahl die effektivste Weise der Entgasung der Schmelgroße Zahl von mit Kran auszuführenden Hilfsarbeits- ze, da dabei Dosierbarkeit der Entgasung gesichert wird gangen erfordert und die Vakuumbehandlung mit Hilfe von relativ einfa-

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- chen Einrichtungen realisierbar ist. Die Modifizierung gründe, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Rohei- der Schmelze in der Pfanne ermöglicht die Einführung senbehandlung außerhalb des Ofens zu entwickeln, wel- 35 der Modifizierungszuschläge unterhalb des Schmelzenche durch Änderung der Arbeitsfolge bei der Behänd- spiegeis, wodurch die Verdampfung der Zuschläge und lung der Schmelze mit Modifizierungszuschlägen und vor allem des Magnesiums infolge des bestehenden der Vakuumbehandlung sowie durch Wahl einer opti- Flüssigkeitsdruckes verringert wird. Durch die Weitermalen Dauer der Vakuumbehandlung die Herstellung führung der Vakuumbehandlung während der Modifivon Gußeisen mit hohen physikalisch-mechanischen Ei- 40 zierung wird die Oxydation des Modifizierungsmittels genschaften bei niedrigem Verbrauch an Modifizie- durch Luftsauerstoff verhindert
rungszuschlägen, geringfügiger Gas- und Räuchern- Es ist ratsam, die Modifizierungszuschläge in einer wicklung sowie hoher Produktivität der Behandlung er- Schicht auf den Pfannenboden vor dem Beginn des möglichen. Schmelzenzuflusses in die Pfanne zu legen und die Zu-

Diese Aufgabe wird in verfahrungsgemäßer Hinsicht 45 sammenwirkung der Modifizierungszuschläge mit der

dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren zur Roheisen- Schmelze, durch teilweise Abfuhr von Wärme von der

behandlung außerhalb des Ofens, bei welchem die in die letzteren zu steuern, die zur Schicht der Modifizierungs-

Pfanne zugeführte Roheisenschmelze der Behandlung zuschlage übertragen wird.

mit Modifizierungszuschlägen und der Vakuumbehand- Das Einlegen der Modifizierungszuschläge in einer

lung ausgesetzt wird, die Vakuumbehandlung der 50 Schicht auf dem Pfannenboden vor dem Beginn des Zu-

Schmeize erfindungsgemäß vor dem Beginn der Zusam- fiusses der Schmelze in die Pfanne ist das einfachste

menwirkung der Schmelze mit den Modifizierungszu- Verfahren, das die Zusammenwirkung der genannten

schlagen und während dieser Zusammenwirkung vorge- Modifizierungszuschläge mit der Schmelze bei anschlie-

nommen und ununterbrochen im Laufe von 15 bis 120 s Bender Füllung der Pfanne ermöglicht, da es keine Zu-

dufchgeführt wird. 55 satzvorrichtungen für das Eintauchen des Modifizie-

Durch die Vakuumbehandlung der Schmelze vor dem rungsmittels in die Schmelze (Verdampfungsglocken

Beginn der Zusammenwirkung mit den Modifizierungs- und an Stangen befestigte Barren) bzw. keine spezielle

zuschlagen wird eine teilweise Entgasung der Schmelze Reaktionskammern für die Unterbringung des Modifi-

gesichert, dabei wird der Sauerstoff anteil in der Schmel- zierungsmittels erfordert, die eines häufigen Wechsels

ze herabgesetzt Dadurch wird der Verbrauch an Modi- 60 und Umstellens bedürfen.

fizierungszuschlägen für die Bindung des in der Schmel- Durch die Steuerung der Zusammenwirkung der Mo-

ze noch vorhandenen Sauerstoffs und somit der ge- difizierungszuschläge mit der Schmelze durch teilweise

samte Verbrauch an Modifizierungsmitteln verringert Abfuhr von Wärme, die zur Schicht der Modifizierungs-

Durch die Vakuumbehandlung der Schmelze, die zuschlage übertragen wird, läßt sich eine Temperatur

während der Zusammenwirkung der letzteren mit den 65 vermindern, bei welcher die Schmelze in die Schicht der

Modifizierungszuschlägen weiterläuft, wird der Kon- Modifizierungszuschläge durchdringt, wodurch die

takt zwischen dem Luftsauerstoff und den Zuschlägen Schmelzviskosität vergrößert wird. Dadurch wird die

verhindert, so daß der unproduktive Verbrauch für das Austragung der Modifizierungszuschläge vom Boden

der Pfanne auf die Oberfläche der Schmelze verhindert und die Verdampfung des Modifizierunsrsmittels verringert.

Dabei läßt sich die Wärme? bfuhr unterschiedlich realisieren. So kann die Wärmeabfuhr beispielsweise mittels eines Metallkühlers durchgeführt werden, der auf den Pfannenboden vor dem Einlegen der Modifizierungszuschläge gelegt wird. Dieses Verfahren läßt sich sehr einfach realisieren und ist genügend wirksam, da die Wärme, die von der Schmelze zur Schicht der Modifizierungszuschläge übertragen wird, teilweise für die Erwärmung des Kühlers verbraucht wird, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Die Wärmeabfuhr kann auch durch Änderung der Durchflußmenge der in die Pfanne zugeführten Schmelze vom Minitnalwert in der ersten Periode der Pfannenfüllung, die sich zeitlich mit der Dauer des Ansteigens des Schmelzenspiegels in der Pfanne bis zur Oberfläche der Schicht der Modifizierungszuschläge deckt, auf den Maximalwert bei fortdauernder Füllung der Pfanne erfolgen.

Durch eine geringere Durchflußmenge der Schmelze in der ersten Periode der Pfannenfüllung im Vergleich zu der Durchflußmenge bei fortdauernder Füllung wird diese Periode zeitlich verlängert, wodurch die Wärmezufuhr zur Schicht der Modifizierungszuschläge herabgesetzt und somit die Verdampfung des Modifizierungsmittels verringert wird.

Es ist empfehlenswert, die Durchflußmenge der Schmelze durch Änderung des Durchmessers des Strahls der in die Pfanne zufließenden Schmelze vom Minimalwert in der ersten Periode der Pfannenfüllung auf den Maximalwert bei fortdauernder Füllung der Pfanne zu ändern. Das ist das einfachste Verfahren der Durchflußmengenregelung.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht in einer Einrichtung zur Roheisenbehandlung außerhalb des Ofens, welche einen Aufnahmebehälter mit einer durch einen Einsatz verschlossenen Ablaßöffnung, eine Pfanne mit Ladezapfen sowie eine Vakuumkammer enthält, die einen Stutzen für den Anschluß an die Anlage zum Auspumpen der Luft aufweist und mit dem Aufnahmebehälter und der Pfanne derart verbunden ist, daß zwischen diesen ein geschlossener Raum entsteht, der durch die Wände der Vakuumkammer begrenzt ist, wobei vorgesehen ist, daß die Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters einen Durchmesser hat, bei welchem die Bedingung D=K V eingehalten wird, worin D Durchmesser der Ablaßöffnung, V Volumen der zu behandelnden Schmelze in dm³ und K 1,5 bis 5 betragender Proportionalitätsfaktor bedeuten.

Wie durchgeführte Untersuchungen ergaben, erfolgt das Überströmen der ganzen Schmelzmasse aus dem Aufnahmebehälter in die Pfanne bei solchem Durchmesser der Ablaßbohrung im Vakuum im Verlaufe von der vorgegebenen Zeit der Vakuumbehandlung, die 15 bis 120 s beträgt

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann in einer Modifikation ausgeführt werden, in welcher als Kühler ein flaches Metallgitter eingesetzt wird, dessen Höhe etwa der Höhe der Schicht der Modifizierungszuschläge entspricht und dessen Abmessungen und Form in Draufsicht mit den Abmessungen und der Form des Pfannenbodens übereinstimmen.

Bei dieser Ausführung der Einrichtung läßt sich die Wärme von der Schmelze auf den Kühler über die gesamte Fläche des Pfannenbodens und die gesamte Höhe der Schicht der Modifizierungszuschläge gleichmäßig verteilt abführen.

Besonders betriebsgünstig bei der Durchführung des erfindungsgemäßer) Verfahrens mit veränderlichem Durchmesser des Sirahls der Schmelze ist eine Ausführung der Einrichtung, bei welcher im Einsatz eine öffnung ausgeführt ist, deren Durchmesser dem kleinsten Strahldurchmesser entspricht und die bei angebrachten Einsatz im wesentlichen fluchtend zu der Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters liegt, von der der größte Strahl-

durchmesser abhängt, wobei der Durchmesser der öffnung im Einsatz das 0,2- bis 0,3fache des Durchmessers der Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters beträgt.

Bei dieser Ausführung der Einrichtung läßt sich eine Wärmeabfuhr von der Sch:;; se durchführen, bevor die Schmelze zur Schicht der Modifizierungszuschläge gelangt, da die spezifische Strahlungsfläche der Schmelze und somit deren Wärmeverluste auf dem Fließweg bis zur Schicht der Modifizierungszuschläge durch Verringerung des Durchmessers des Strahls der Schmelze in der ersten Periode der Pfannenfüllung vergrößert werden. Dabei wird die Verwendung einer zusätzlichen Vorrichtung zur Wärmeabführung überflüssig.

Die gewählte Größe des Durchmessers der Öffnung im Einsatz ist optimal. Ist dieser Durchmesser kleiner als das 0,2fache des Durchmessers άζν Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters, kann es mitunter zum »Erstarren« der Schmelze in der genannten Öffnung kommen, wodurch die Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung beeinträchtigt wird.

Beträgt dieser Durchmesser mehr als das 0,3fache des Durchmessers der Ablaßöffnung, ist das vorzeitige Aufschwimmen der Modifizierungszuschläge aus der Bodenschicht auf die Oberfläche der Schmelze möglich, da die Schmelze zu dieser Schicht zu warm und ungenügend zähflüssig gelangt Das vorzeitige Aufschwimmen des Modifizierungsmittels führt zu dessen Vergeudung. Es ist zweckmäßig, die erfindungsgemäße Einrichtung in einer Modifikation auszuführen, in welcher die Einrichtung mindestens zwei Arbeitsstellungen aufweist und ebensoviel Pfannen, einen Aufnahmebehälter und eine Vakuumkammer enthält. Dabei ist die Vakuumkammer zweiteilig ausgeführt und weist in jeder Arbeitsstellung ein Gehäuse und einen Deckel auf, die mit Verbindungsflanschen versehen sind. Die Zahl der Gehäuse in der Einrichtung entspricht der Zahl der Arbeitsstellungen, dabei ist jedes Gehäuse gegen die anderen Gehäuse unbeweglich angeordnet und dient zur Unterbringung der Pfanne. Für die sämtlichen Arbeitsstellungen ist ein gemeinsamer Deckel vorgesehen, der als ein Ganzes mit dem Aufnahmebehälter als dessen Boden und unter dem genannten Boden hervorstehender Schuß ausgeführt ist Der genannte Schuß ist bezüglich der öffnungen im Boden und im obenerwähnten Einsatz konzentrisch angeordnet Die Einrichtung weist ferner eine Verstellvorrichtung zur Verstellung des Aufnahmebehälters in die erforderliche Stellung und Bildung der Vakuumkammer in dieser Stellung durch Kopplung des Schusses mit dem betreffenden Gehäuse auf. Dabei soll die Anordnungshöhe des Verbindungsflansches an jedem der Gehäuse und der Ladezapfen an jeder der Pfannen derart gewählt sein, daß die Ladezapfen der Pfanne bei in die Vakuumkammer eingeführter Pfanne in einer Höhe mit dem Gehäuseflansch liegen.

In dieser baulichen Gestaltung ist die Einrichtung leistungsstark und betriebssicher und ermöglicht die Realisierung des erfmdungsgemäßen Verfahrens auch bei sich häufig wiederholenden Zyklen der Roheisenbehandlung außerhalb des Ofens.

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Sehr effektiv ist eine Modifikation der Einrichtung, in aus Roheisen hergestellt ist.

welcher die Verstellvorrichtung aus einer Säule mit ei- Der Durchmesser der Ablaßöffnung Ic wird erfinner an der Säule befestigten Konsole, die mit dem ge- dungsgemäß derart gewählt, daß die Bedingung nannten Aufnahmebehälter verbunden ist, und einem D= K V eingehalten wird, worin D Durchmesser der Antrieb zur Fort- und Drehbewegung besteht, der mit 5 Ablaßöffnung in mm, V Volumen der zu behandelnden der genannten Konsole verbunden und für deren Ver- Roheisenschmelze in dm³ und K Proportionalitätsfaktor stellung gegen die obenerwähnten Gehäuse in Vertikal- bedeuten, der je nach der vorgegebenen Behandlungsund Horizontalebene bestimmt ist. zeit der Schmelze 1,5 bis 5 betragen kann. Bei auf die In dieser Ausführung ist die erfindungsgemäße Ein- obenbeschriebene Weise gewähltem Durchmesser der richtung verhältnismäßig kompakt, fertigungsgerecht 10 Ablaßöffnung Ic des Aufnahmebehälters 1 wird die er- und bedienungsfreundlich. forderliche Dauer der Vakuumbehandlung sicherge-Die vorliegende Erfindung wird nachstehend an eini- stellt, die je nach der Masse der zu behandelnden gen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Schmelze, Zusammensetzung der Modifizierungszu-Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung nä- schlage und anderen Faktoren erfindungsgemäß 15 bis her erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt 15 120 s beträgt.

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Zweckdienlich ist es, in der erfindunsgemäßen EinDurchführung des Verfahrens zur Roheisenbehandlung richtung ein flaches Metallgitter 5 (F i g. 2 und 3) vorzuaußerhalb des Ofens in Längsschnitt, sehen, das während der Modifizierung der Schmelze als F i g. 2 den unteren Teil der Pfanne einer erfindungs- Kühler dient. Das Gitter 5 wird eingesetzt, wenn im gemäßen Einrichtung mit in der Pfanne untergebrach- 20 erfindungsgemäßen Verfahren Modifizierungszuschlä-' tem Metallgitter in Längsschnitt, ge in einer Schicht 6 (F i g. 2) auf den Boden der Pfanne 2 ^; F i g. 3 Planansicht nach F i g. 2, vor der Zuführung der Schmelze gelegt werden. In die- ; Γ i g. 4 bis 6 einzelne Etappen des erfindungsgemäßen sem Fall wird das Gitter 5 auf den Boden der Pfanne vor Verfahrens, das mit der erfindungsgemäßen Einrichtung dem Einlegen der genannten Zuschläge gelegt, wobei mit dem in der Pfanne untergebrachten Metallgitter 25 die Modifizierungszuschläge in den Maschen des Gitdurchgeführt wird (hier und weiter zeigt der Pfeil die ters 5 untergebracht werden. Die Höhe des Gitters 5 Richtung der Luftauspumpung): entspricht im wesentlichen der vorgegebenen Höhe der F i g. 4 die Einrichtung während des Zulaufs der Schicht 6 der Modifizierungszuschläge, was in F i g. 2 Schmelze in den Aufnahmebehälter, deutlich zu sehen ist, während die Abmessungen und F i g. 5 den Überlauf der Schmelze aus dem Aufnah- 30 Form des Gitters 5 in Planansicht mit den Abmessungen mebehälter in die Pfanne, und der Form des Bodens der Pfanne 2 übereinstimmen

F i g. 6 die Einrichtung im Zeitpunkt der Beendigung (F i g. 3).

der Pfannenfüllung, Das erfindungsgemäße Verfahren zur Roheisenbe-' F i g. 7 detailliert den Bereich der Ablaßöffnung des handlung außerhalb des Ofens wird mit Hilfe der beAufnahmebehälters der erfindungsgemäßen Einrich- 35 schriebenen Einrichtung wie folgt durchgeführt (F i g. 4 tung in der Modifikation, bei welcher der im genannten bis 6). Zunächst werden das Gitter 5 und die Modifizie-Aufnahmebehälter angebrachte Einsatz eine öffnung rungszuschläge 6 in die Pfanne 2 eingelegt, wie dies aufweist, oben beschrieben ist Dabei wird die Zusammensetzung Fig.8 bis 10 einzelne Etappen des erfindungsgemä- und Menge der Modifizierungszuschläge ausgehend ßen Verfahrens, das mit der Einrichtung gemäß F i g. 7 40 von der Masse und den ursprünglichen Eigenschaften durchgeführt wird: der zu behandelnden Schmelze, den nötigen Eigenschaf- : F i g. 8 erste Periode der Zuführung der Schmelze in ten des Roheisens, der erforderlichen Produktivität des \ die Vakuumkammer einer erfindungsgemäßen Einrich- technologischen Prozesses und anderen Faktoren be- ik tung, wenn in der Vakuumkammer das Arbeitsvakuum stimmt.

?-' noch nicht erreicht ist und die Schmelze in dünnem 45 Danach wird die zu behandelnde Schmelze 7 dem

Ii Strahl fließt, Aufnahmebehälter 1 zugeführt, dessen Ablaßbohrung

& F ig. 9 nächste Periode der Schmelzenzuführung, Ic durch den Einsatz 4 verschlossen ist (F ig. 4). Dabei

Ü wenn in der Vakuumkammer das Arbeitsvakuum kann die Schmelze 7 in die Einrichtung entweder aus der

P herrscht und die Schmelze in vollem Strahl fließt, Rinne 8 des Schmelzofens, wie das F ig. 4 zeigt (der ?· Fig. 10 letzte Periode der Schmelzenzuführung, 50 Ofen selbst ist aus Gründen der Einfachheit nicht ge-

: wenn der Einsatz in der Roheisenschmelze aufgelöst ist zeigt), oder über eine beliebige Zwischenpfanne zuge-

H und die Schmelze in breitem Strahl fließt, und ~ führt'werden. Nachdem der Bodenteil des Aufnahmebe-

G Fig. U eine erfindungsgemäße Einrichtung in der hälters 1 gefüllt ist, erzeugt die Schmelze den hydrauh-

Modifikation, bei welcher die Verstellvorrichtung als sehen Abschluß im Bereich der Ablaßöffnung Ic, woeine Säule und eine Konsole mit einem Antrieb ausge- 55 durch das Durchdringen von Luft in die Vakuumkam-

führt ist, in Längsschnitt mer 3 über Undichtigkeiten zwischen dem Einsatz 4 und

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung dem an der Ablaßöffnung unmittelbar angrenzenden

des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Roheisenbe- Abschnitt der Bodenfläche des Aufnahmebehälters

handlung außerhalb des Ofens enthält einen ausgeklei- verhindert wird.

deten Aufnahmebehälter 1 (Fig. 1), eine Pfanne 2 mit 60 Seit der Bildung des hydraulischen Abschlusses wird Ladezapfen 2a und eine Vakuumkammer 3, die einen die Vakuumkammer 3 vollkommen luftdicht (wenn anStutzen 3a für den Anschluß an die Anlage zum Aus- dere Elemente der Einrichtung luftdicht gekoppelt sind), pumpen der Luft (aus Gründen der Einfachheit ist diese Beim Anschließen der Vakuumkammer 3 mittels des Anlage nicht gezeigt) aufweist Der Aufnahmebehälter Stutzens 3a an die Anlage zum Auspumpen der Luft 1 ist mit der Vakuumkammer 3 über eine Dichtung (in 65 wird in der Kammer 3 der Unterdruck erzeugt Zeichnung nicht gezeigt) verbunden und weist im Boden Gleichzeitig mit dem Auspumpen der Luft wird der la eine Ablaßöffnung Ic auf. Diese Ablaßöffnung ic ist Einsatz 4 durch die Roheisenschmelze 7 allmählich erdurch einen Einsatz 4 verschlossen, der beispielsweise hitzt, geschmolzen (Fig.5) und in der Schmelze 7 an-

schließend aufgelöst (F i g. 6). Per Stoff, aus welchem der Einsatz 4 hergestellt wird, und dessen Masse werden jo gewählt, daß die Errihmelzung des Einsatzes 4 und folglich auch der Zufluß der Schmelze 7 in die Vakuumkammer 3 erst dann erfolgen, wenn in der Vakuumkammer 3 das Arbeitsvakuum (5 bis 20 mmQS) erreicht ist

Nachdem der erforderliche Unterdruck in der Vakuumkammer 3 erreicht ist, wird im Einsatz 4 ein Loch erschmolzen und die Schmelze 7 gelangt in einem Strahl 7a aus dem Aufnahmebehälter 1 in die Pfanne 2 zur Schicht 6 der Modifizierungszuschläge (F i g. 5). Der Beginn des Auslaufs der Schmelze 7 aus dem Aufnahmebehälter 1 kann nach der Senkung des Schmelzenspiegels im Aufnahmebehälter 1 fixiert werden. Wenn das Fassungsvermögen des Aufnahmebehälters ί kleiner als das gesamte Volumen der zu behandelnden Schmelze 7 ist, wird die Schmelze im Maße der Senkung des Schmelzenspiegels im Aufnahmebehälter 1 in diesen eingefüllt, wobei das Durchdringen von Außenluft in die Vakuumkammer 3 während des Oberlaufens unzulässig ist.

Der Strahl 7a der Schmelze strömt von der Ablaßöffnung Ic des Aufnahmebehälters 1 bis zur Oberfläche der Schicht der Modifizierungszuschläge 6 und wird dabei mit Vakuum behandelt, so daß die Schmelze noch vor dem Beginn der Zusammenwirkung der Schmelze mit dem Modifizierungsmittel teilweise entgast wird. Dabei wird der Strahl Ta unter Wirkung der fortströmenden Gase im Vakuum breiter und nimmt etwa die Form eines Kegels mit Kegelspitze an der Ablaßöffnung Ic des Aufnahmebehälters t an. Bei dieser Form des Strahles 7a der Schmelze gelangt die Schmelze gleichmäßig verteilt zu der Schicht 6 der Modifizierungs7usch!äge und dem Gitter 5.

Die Wärme der Schmelze 7 wird zum Teil für die Erhitzung und anschließende teilweise Erschmelzung des Gitters 5 verbraucht. Aus diesem Grunde ist die Schmelze am Anfang der Zusammenwirkung mit den Modifizierungszuschlägen 6 zum Teil abgekühlt und zähflüssiger. Durch derartige Wärmeabfuhr von der Schrr-eV--: 7 wird die Verdampfung des Modifizierungsmittels wesentlich verlangsamt Außerdem wird die Gefahr des Trennens eines Teils der Modifizierungszuschläge von der Schicht 6 und des Aufschwimmens bei fortdauernder Füllung der Pfanne 2 mit der Schmelze 7 geringer, da zähflüssige, breiige Schmelze um die Modifizierungszuschläge eine bindende Hülle bildet und die Modifizierungszuschläge auf diese Weise unterhalb des Spiegels der Schmelze 7 hält.

Das Vakuum wird in der Vakuumkammer 3 während des Oberlaufs der Schmelze 7 aus dem Aufnahmebehälter 1 in die Pfanne 2 aufrecht erhalten. Die Entgasung der Schmelze 7 dauert, auch wenn die Schmelze 7 in die Pfanne 2 gelangt und mit dem Modifizierungsmittel zusammenwirkt, was zu heftigem Aufstoßen der Schmelze 7 führt, welches mit starkem Vermischen der Schmelze 7 verläuft, wenn eieren Spiegel in der Pfanne 2 über die Schicht 6 der Modifizierungszuschläge ansteigt. Durch dieses Vermischen sowie durch teilweises Verdampfen des Modifizierungsmittels wird ein Auswaschen der Schicht 6 und der um diese entstandenen breiige Hülle aus der Schmelze 7 verursacht. Deshalb werden die Modifizierungszuschläge 6 während der Füllung der Pfanne 2 mit der Schmelze 7 allmählich aufgelöst. Es sei gesagt, daß diese Auflösung hauptsächlich unterhalb des Spiegels der Schmelze 7 unter einem bestimmten Flüssigkeitsdruck erfolgt, wodurch die unwirtschaftlichen Verdampfungsverluste des Modifizierungsmittels ebenfalls gehemmt werden.

Somit beginnt die Vakuumbehandlung der Schmelze 7 im Strahl noch vor dem Beginn der Zusammenwirkung der Schmelze 7 mit dem Modifizierungsmittel und dauert in der Pfanne 2 (vom Gesamtvolumen der Schmelze) während dieser Zusammenwirkung weiter. Die gesamte Dauer der Vakuumbehandlung der Schmelze 7 bzw, was eigeatlich dasselbe ist, die Dauer der Zusammenwirkung der Schmelze 7 mit dem Modifi-

zierungsmittel im Vakuum hängt von der Zeit des Oberlaufs der Schmelze 7 aus dem Aufnahmebehälter 1 in die Pfanne 2 bei Erhaltung des hydraulischen Abschlusses im Bereich der AblaBöffnung Ic ab und beträgt 15 bis 120 s, wie es oben gesagt wurde. Da diese Zeit (bei geringfügigen Spiegelschwankungen der Schmelze 7 im Aufnahmebehäiter 1) hauptsächlich vom Durchmesser D der Ablaßöffnung Ic abhängig ist, gewährleistet der richtig gewählte Durchmesser (nach der empfohlenen Abhängigkeit D=K V) gute Behandlungsergebnisse:

hohe physikaJisch-mechanische Eigenschaften des gewonnenen Roheisens bei niedrigem Verbrauch an Modifizierungsmittel und geringer Gas- und Rauchentwicklung.

Ist der Durchmesser der Ablaßöffnung Ic zu klein (bei K 1,5), kann sich die Dauer der Vakuumbehandlung so stark verlängern, daß der größte Teil der aus dem Modifizierungsmittel in die Schmelze 7 übergangenen Komponenten während der Vakuumbehandlung verdampft wird. Dadurch werden die Eigenschaften des hergestellten Roheisens beeinträchtigt

Ist der Durchmesser der Ablaßöffnung Ic zu groß (bei K 5), wird wirksame Entgasung der Schmelze 7 im Strahl nicht sichergestellt; außerdem tritt eine starke Gas- und Rauchentwicklung auf, da die Schmelze 7 in-Folge der schnellen Einfüllung der Pfanne 2 durch das Metallgitter 5 nur ungenügend abgekühlt wird, so daß die Modifizierungszuschläge an die Oberfläche der Schmelze 7 steigen, hier mit dem Luftsauerstoff, der in die Vakuumkammer 3 nach beendetem Ablaß der Schmelze 7 eintritt, in Reaktion treten und verbrennen.

In F i g. 6 der Zeichnungen ist die erfindungsgemäße Einrichtung im Zeitpunkt der Beendigung des Überlaufs der Schmelze 7 aus dem Aufnahmebehälter 1 in die Pfanne 2 gezeigt Es ist ersichtlich, daß der Einsatz 4, die Modifizierungszuschläge 6 und das Gitter 5 vollkommen bzw. fast vollkommen in der Schmelze 7 aufgelöst sind und daß im Bereich der Ablaßöffnung Ic kein hydraulischer Abschluß besteht. Mit den letzten Dosen der Schmelze 7 beginnt Luft in die Vakuumkammer 3 einzutreten, d. h. die Kammer 3 undicht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Stutzen 3a von der Anlage zum Auspumpen der Luft getrennt. Im Maße der Luftzuführung wird der Druck in der Vakuumkammer 3 auf den Druck der Außenluft gebracht und die Vakuumbehandlung der Schmelze 7 hört auf.

Die Wärmeabfuhr von der Schmelze 7 kann nicht nur mittels des Meiallgitters 5, wie es obenbeschrieben ist, sondern auch durch Änderung der Durchflußmenge der in die Pfanne 2 strömenden Schmelze 7 vom Minimalwert in der ersten Periode der Füllung der Pfanne 2 (diese Periode entspricht der Dauer des Ansteigens des Schmelzenspiegels bis zur Obefläche der Schicht 6) auf den Maximalwert bei fortdauernder Pfannenfüllung erfolgen. Am einfachsten läßt sich das durch Änderung des Strahldurchmessers der Schmelze 7 ausführen.

Zur Realisierung dieses Verfahrens wird die Einrichtung iti der ir. F i g. 7 bis 10 der Zeichnungen gezeigten Modifikation ausgeführt. Bei dieser Mod'fikation ist im

Einsatz 4 eine öffnung 4a ausgeführt, deren Durchmesser d das 0,2- bis 03fache des Durchmessers D der Ablaßöffnung Ic des Aufnahmebehälters 1 beträgt Bei angebrachtem Einsatz 4 liegen die beiden öffnungen Aa und Ic im wesentlichen fluchtend zueinander, dabei bestimmt der Durchmesser d den kleinsten Durchmesser des Strahls 7a der Schmelze 7, d. h. den Strahldurchmesser unmittelbar an der Unterseite des Einsatzes 4 in der ersten Periode der Füllung der Pfanne 2 (F i g. 9), während der Durchmesser D den größten Durchmesser des Strahls Ta bei fortdauernder Füllung bestimmt (F ig. 10). Um den Einsatz 4 vor Verschiebung durch den Strahl der Schmelze 7 bei deren Zuführung in den Aufnahmebehälter 1 zu sichern, ist in der Auskleidung des Pfannenbodens eine Vertiefung für den Einsatz 4 (F i g. 7) vorgesehen.

Es sei nun der Prozeß der Roheisenbehandlung beim Einsatz dieser Modifikation der erfindungsgemäßen Einrichtung näher betrachtet Bei der Zuführung der Schmelze 7 in den Aufnahmebehälter 1 (F i g. 8) wird im Bereich des Einsatzes 4 ein hydraulischer Abschluß erzeugt, wonach die Vakuumkammer 3 an die Anlage zum Auspumpen der Luft angeschlossen wird. Im Gegensatz zum obenbeschriebenen (F i g. 4 bis 6) Behandlungsverfahren gelangt die Schmelze 7 über die öffnung 4a im Einsatz 4 in die Pfanne 2, noch bevor in der Vakuumkammer 3 das Arbeitsvakuum erreicht ist Dabei ist der aus dem Aufnahmebehälter 1 auslaufende Strahl 7a der Schmelze 7 infolge eines ungenügenden Unterdrucks in der Vakuumkammer 3 relativ dünn (für die Erzeugung des Arbeitsvakuums ist eine bestimmte Zeit erforderlich, die, wie es oben erwähnt wurde, der Zeit des Erschmelzens des Einsatzes 4 entspricht).

Bei fortlaufendem Luftauspumpen wird das Vakuum in der Vakuumkammer 3 besser und der Strahl 7a der Schmelze 7 nimmt die Form eines Kegels an (F i g. 9), der Strahldurchmesser an der engsten Stelle wird jedoch immer noch vom Durchmesser der öffnung 4a im Einsatz 4 bestimmt. Da diese öffnung im wesemlichen fluchtend zur Öffnung lcdes Aufnahmebehälters 1 liegt, bleibt die Kegelform des Strahls 7a bei dessen Austritt aus der öffnung 4a erhalten, wodurch eine gleichmäßige Zuführung der Schmelze 7 an die Oberfläche der Schicht 6 der Modifizierungszuschläge sichergestellt wird.

Beim Ausströmen der Schmelze 7 aus dem Aufnahmebehälter 1 über die kleinere öffnung 4a hat der Strahl 7a eine größere spezifische Fläche (Fläche je Masseneinheit) und erfährt bedeutende Wärmeverluste durch Strahlung auf dem Fließweg vom Einsatz 4 bis zur Schicht 6 der Modifizierungszuschläge. Aus diesem Grunde hat die an die Schicht 6 kommende Schmelze 7 in dieser Periode der Füllung eine geringere Temperatur und eine größere Zähigkeit als nachher. Die Wirkung der Schmelze 7 ist in diesem Fall mit der für das Metallgitter 5 (F i g. 4 bis 6) obenbeschriebenen Wirkung identisch. Durch die breiige Hülle der Schmelze 7 (F i g. 9), welche auf diese Weise um die Modifizierungszuschläge 6 in der ersten Periode der Füllung der Pfanne 2 gebildet wird, wird das Aufschwimmen der Modifizierungszuschläge bei fortdauernder Pfannenfüllung verhindert.

Aus dem obengesagten dürfte klar sein, daß die Dauer der ersten Periode der Füllung der Pfanne 2 vom in den empfohlenen Grenzen gewählten Durchmesser d der öffnung 4a im Einsatz 4 abhängig ist. Auf dem Versuchswege wurde festgestellt, daß es bei c/=0,2 D mitunter zum Erstarren der Schmelze in der öffnung 4a kommen kann und daß bei d=0,3£> die Gefahr des vorzeitigen Aufschwimmens eines Teils der Modifizierungszuschläge auf die Oberfläche der Schmelze 7 in der Pfanne 2 vergrößert wird.

Zu dem Zeitpunkt, wenn der Spiegel der Schmelze 7 in der Pfanne 2 die Oberfläche der Schicht 6 der Modifizierungszuschläge erreicht, wird der Einsatz 4 praktisch vollkommen durch die im Aufnahmebehälter 1 (F i g. 10) befindliche Schmelze 7 erschmolzen, so daß die weitere Füllung der Pfanne unmittelbar über die Ablaßöffnung Ic erfolgt Dabei fließt die Schmelze 7 in breitem Strahl 7a und überträgt mehr Wärmeenergie an die Modifizierungszuschläge 6 als in der ersten Periode der Füllung der Pfanne 2. Im weiteren verläuft der Prozeß, wie es für F i g. 4 bis 6 beschrieben ist

Soll das erfindungsgemäße Verfahren bei sich häufig wiederholenden Zyklen der Roheisenbehandlung außerhalb des Ofens realisiert werden, wird die erfindungsgemäße Einrichtung so ausgeführt, wie es in F i g. 11 der beigelegten Zeichnungen gezeigt ist In dieser Modifikation weist die Einrichtung mindestens zwei Arbeitsstellungen A und B auf und enthält zwei (nach der Zahl der Stellungen) Pfannen 2, einen Aufnahmebehälter 1 und eine Vakuumkammer 3, die abwechselnd für jede Arbeitsstellung gebildet wird.

Die Vakuumkammer 3 ist zweiteilig ausgeführt und enthält für jede Arbeitsstellung ein Gehäuse (Gehäuse 9 für die Stellung A und Gehäuse 10 für die Stellung B) und einen Deckel. Für die sämtlichen Ai'beitsstellungen ist ein gemeinsamer Deckel vorgesehen, der als ein Ganzes mit dem Aufnahmebehälter 1 als dessen Boden la und unter dem Boden hervorstehender Schuß Ic ausgeführt ist Der Schuß Ic ist zylinderförmig ausgeführt und zur öffnung Ic im Boden la und zur Öffnung 4a im Einsatz 4 konzentrisch angeordnet Zur Kopplung des Aufnahmebehälters 1 mit dem entsprechenden Gehäuse 9 bzw. 10 ist am Schuß Icein Flansch Xdund am Gehäuse 9 bzw. 10 ein Flansch 9a bzw. 10a vorgesehen, zwischen denen eine Dichtung (in Zeichnung nicht gezeigt) angeordnet ist

Die Gehäuse 9 und 10 sind gegeneinander unbeweglich ausgeführt und dienen zur Unterbringung der Pfannen 2. Dabei ist die Anordnungshöhe der Flansche 9a und 10a an den Gehäusen 9 und 10 sowie der Ladezapfen 2a an den Pfannen 2 so gewählt, daß die Ladezapfen der Pfanne 2 bei in die Vakuumkammer 3 eingeführter Pfanne in einer Höhe mit dem Flansch des entsprechenden Gehäuses liegen. Dadurch läßt sich die Dichtung außerhalb der wärmebeanspruchten Zone (entfernt vom Schmelzenspiegel in der Pfanne 2) anordnen; außerdem wird der ungehinderte Zugriff zu den Ladezapfen 2a der Pfanne 2 bei Kranarbeit ermöglicht. Dank diesen beiden Faktoren wird die Betriebszuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung bei sich häufig wiederholenden Zyklen der Schmelzenbehandlung erhöht.

In der Einrichtung ist ferner eine Verstellvorrichtung 11 vorgesehen, die beispielsweise aus einer am Fundament 13 befestigten Säule 12, einer an der Säule 12 um deren Achse drehbar befestigten Konsole 14 und einem Antrieb 15 zur Fort- und Drehbewegung besteht. Die Konsole 14 ist mit dem Antrieb 15 und dem Aufnahmebehälter 1 verbunden, wodurch der letztere bezüglich der Gehäuse 9 und 10 in Vertikal- und Horizontalebene verschoben und auf diese Weise in die erforderliche Arbeitsstellung gebracht werden kann. Es sei auch gesagt, daß durch das Verstellen des Aufnahmebehälters 1 in Horizontalebene der Raum über der in der betreffenden Stellung liegenden Pfanne 2 frei wird, wodurch die

Kranarbeit bei Aufstellung und Entfernung der Pfanne 2 erleichtert wird.

Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß es nicht zweckmäßig ist, die Flansche 9a und 10a an den Gehäusen 9 und 10 unterhalb der Ladezapfen 2a der Pfanne 2 auszuführen, da dadurch der Weg der Vertikalverstellung des Aufnahmebehälters 1 beim Entfernen der Pfanne aus der Vakuumkammer 3 vergrößert wird.

Die Wirkungsweise der in F i g. 11 gezeigten Einrichtung besteht im folgenden. Wenn der Aufnahmebehälter 1 in die Stellung B (mit punktierter Linie gezeigt) geschwenkt und dessen Ablaßöffnung Ic durch den Einsatz 4 (mit oder ohne die öffnung 4a) verschlossen ist, wird die Pfanne 2 mit eingelegten Modifizierungszuschlägen und gegebenenfalls mit dem Gitter 5 im Gehäuse 9 untergebracht, wonach der Aufnahmebehälter 1 durch die Versteilvorrichtung 11 in die Stellung A geschwenkt und mit dem Gehäuse 9 gekoppelt wird, so daß in dieser Stellung (rechte Stellung in Zeichnung) die Vakuumkammer 3 gebildet wird.

Die zweite Pfanne 2 wird mit Schmelze aus dem Schmelzofen gefüllt und mit einem Kran (in Zeichnung nicht gezeigt) zum Aufnahmebehälter 1, der in der Stellung A liegt, befördert, wonach die Schmelze in den Aufnahmebehälter 1 überströmt Im weiteren verläuft die Behandlung der Schmelze (Auspumpen der Luft aus der Vakuumkammer 3, Erschmelzen des Einsatzes 4, Vakuumbehandlung der Schmelze und deren Zusammenwirkung mit dem Modifizierungsmittel) so, wie es für andere Modifkationen der Einrichtung oben erläutert wurde.

Während die Schmelze in der ersten Pfanne 2 in der Stellung A behandelt wird, wird die geleerte zweite Pfanne 2 im Gehäuse 10 (in der Stellung B) untergebracht, und ein anderes Gitter 5 und Modifizierungszuschlage werden auf den Boden dieser Pfanne gelegt Nach beendeter Behandlung der Schmelze in der Stellung A wird der Aufnahmebehälter 1 ind die Stellung B geschwenkt mit einem anderen Einsatz 4 ausgestattet und mit dem Gehäuse 10 gekoppelt: nun ist die Einrichtung auf den neuen Zyklus der Schmelzenbehandlung vorbereitet.

Die erste Pfanne 2 mit der behandelten Schmelze, die in derStellung/Uiegt wird mit einem KranausdemGehäuse 9 entfernt und zur Gießstation befördert. Der nächste Zyklus der Schmelzenbehandlung erfolgt in der Stellung B, wonach die geleerte Pfanne 2 in die Stellung A gebracht undmit Modifizierungszuschlägen gefülltwird.

Da in dieser Modifikation die Einrichtung mehrere Arbeitsstellungen aufweist, wird die Gewinnung von Roheisen mit hohen physikalisch-mechanischen Eigenschaften nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Produktivität des technologischen Prozesses gewährleistet die sonst nur bei der Modifizierung der Schmelze in einer offenen Pfanne (ohne Vakuumbehandlung) erzielbar ist. Dabei werden gleichmäßiger Produktionsablauf und hohe Betriebssicherheit der Einrichtung gewährleistet.

Nachstehend sind als Erläuterung einige konkrete Beispiele der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Roheisenbehandlung außerhalb des Ofens mit der obenbeschriebenen Einrichtung angeführt.

B e i s ρ i e 1 1

In einem Betriebsfrequenz-Induktionsofen gewonnenes Roheisen wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt Dabei besaß der Ofen eine saure Auskleidung. Die. Zusammensetzung des Roheisens vor der Behandlung außerhalb des Ofens (nach der Erschmelzung) war folgende (Gew.-Proz.):

Kohlenstoff

Silizium

Mangan

Chrom

Schwefel

3,18

03

0,16

0,03

Die Oberhitzungstemperatur des Roheisens im Ofen betrug 1470⁰C

Die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Roheisens vor der Behandlung waren folgende:

Bruchfestigkeit	20 kp/mm2
spezifische Dehnung	0,5%
Die Roheisenbehandlung außer	halb des Ofens<
mit folgenden Betriebsdaten:
Menge der in einem Gang
behandeltenSchmelze:
massebezogen, kg	700
volumenbezogen, dm3	105
Menge der in die Schmelze
zugesetzten
Modifikationszuschläge,
Gew.-Proz. (bezogen auf
die Masse der Schmelze)	1
Zusammensetzung der
Modifizierungszuschläge,
Gew.-Proz.·.
Magnesium	8,9
Seltenerdmetalle
der Zerfamilie	2,22
Kalzium	14,3
Silizium	49
Eisen	restliches;
Körnigkeit der
Modifizierungszuschläge, mm	0,3 bis 20
Temperatur der Schmelze
unmittelbar vor deren
Zuführung zum
Aufnahmebehälter der
erfindungsgemäßen
Einrichtung zur
Behandlung, 0C	1410 bis
	1440
Arbeitsvakuum in der
Vakuumkammer der
erfindungsgemäßen
Einrichtung, mm QS	5 bis 20

Die Behandlung wurde in nachstehender Reihenfolge durchgeführt. Die auf 500⁰C erwärmte Pfanne mit einem Fassungsvermögen von 700 kg (auf das Roheisen bezogen) wurde im Gehäuse der Vakuumkammer in der Stellung A untergebracht (F i g. 11). Auf den Boden der Pfanne wurden Modifizierungszuschläge über die gesamte Bodenfläche gleichmäßig verteilt in einer Schicht gelegt. Die Höhe der Schicht der Modifizierungszuschläge betrug 40 mm. Der Aufnahmebehälter wurde am Schußflansch mittels der Verstellvorrichtung mit dem Gehäuse luftdicht gekoppelt. Dabei betrug der Durchmesser D der Ablaßöffnung im Aufnahmebehälter 30 mm, d. h. es ist die Abhängigkeit D=2,93 V und

Bruchfestigkeit, kp/mm2:	18
vor der Behandlung	30
nach der Behandlung
spezifische Dehnung, %:	0,5
vor der Behandlung	03
nach der Behandlung

19 20

somit die Bedingung für KIJS bis 5 eingehalten worden. Die AblaBöffnung wurde durch einen Einsatz aus Roheisen verschlossen, der als eine Vollscheibe (ohne öffnung) mit einer Dicke von 3 mm ausgeführt war.
p Aus dem Induktionsofen wurde ein für die Behand-

M lung bestimmter Teil der Schmelze in eine Zwischenp pfanne übergegossen, die der in der Vakuumkammer
Jj untergebrachten Pfanne ähnlich ist. Diese Schmelze Aus dem Vergleich dieser und der obenangeführten

'M wurde danach zum Teil in den Aufnahmebehälter der Angaben ist ersichtlich, daß Roheisen (bei praktisch I Einrichtung übergegossen, wobei im Bereich der Ablaß- io gleichen ursprünglichen Eigenschaften) nach der Be-I öffnung des Aufnahmebehälters ein hydraulischer Ab- handlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren we-I schluß entstand. Danach wurde die Vakuumkammer, die sentlich bessere physikalisch-mechanische Eigenschaf-

nun vollkommen luftdicht geworden ist, an die Anlage ten aufweist
& zum Auspumpen der Luft angeschlossen. Danach wurde

4 der Einsatz gleictizeitig mit dem Luftauspumpen durch is B e i s ρ i e 1 2

I die Schmelze aufgelöst, so daß der Strahl der Schmelze

I nach der Erzeugung des Arbeitsvakuums in der Vaku- Roheisen wurde im wesentlichen so behandelt, wie es

ρ Uinkammer über die Ablaßöffnung im Aufnahmebehäl- im Beispiel 1 beschrieben ist Dabei wurde der Durch- 4 ter in die Pfanne zu gelangen begann, "tobei er den messer der Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters auf ]f luftverdünnten Raum der Vakuumkammer durchström- 20 25 mm (K=2,44) geändert Die Vakuumbehandlungs-ίίί te und anschließend zur in der Pfanne eingelegten zeit betrug 40 s. Die Behandlung brachte folgende Erin Schicht der Modifizierungszuschläge gelangte. gebnisse:
> Mit dem Beginn des Auslaufs der Schmelze aus dem
ΐ Aufnahmebehälter begann der Schmelzenspiegel im Graphitform:
K Behälter zu sinken. Das zeugte vom Beginn der Vaku- 25 Kugel- und Vermiculitform;

umbehandlung der Schmelze (Vakuumbehandlung im Bruchfestigkeit, kp/mm² 42

Strahl), und ab diesem Zeitpunkt begann die Zählung spezifische Dehnung, % 3,5

der Dauer der Vakuumbehandlung. Nachdem der Be-

i ginn der Vakuumbehandlung festgestellt wurde, wurde Beispiel 3

^ιί der Rest der Schmelze aus der Zwischenpfanne in den 30

Aufnahmebehälter übergegossen. Roheisen wurde im wesentlichen so behandelt, wie es

i; Der hydraulische Abschluß bleibt im Aufnahmebehäl- im Beispiel 1 beschrieben ist Dabei wurde der Durch-

ί ter für die ganze Dauer des Überlaufs der Schmelze aus messer der Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters auf

dem Aufnahmebehälter in die in der Vakuumkammer 40 mm geändert (K=3,9). Die Vakuumbehandlungszeit untergebrachte Pfanne erhalten. Nach beendetem 35 betrug 19 s.

Überlauf begann Luft über die Ablaßöffnung des Auf- Die Behandlung brachte folgende Ergebnisse:

nahmebehälters in die Vakuumkammer einzutreten,
was zum Druckausgleich in und außerhalb der Vakuum- Graphitform:
kammer führte. Der Beginn des Lufteintritts wurde nach Kugel- und Vermiculitform;
dem Auftreten von spezifischen Geräuschen festge- 40 Bruchfestigkeit, kp/mm² 47

■ stellt; das zeigte die Beendigung der Vakuumbehand- spezifische Dehnung, % 4,5

-;? lung der Schmelze an. Die Vakuumbehandlungszeit be-

4 trug 32 s. B e i s ρ i e 1 4

;■?; Die geleerte Zwischenpfanne wurde im freien Gehäu

se se in der Stellung B untergebracht Der Aufnahmebe- 45 Roheisen wurde im wesentlichen so behandelt, wie es

!■' halter wurde mit Hilfe der Verstellvorrichtung in die im Beispiel 1 beschrieben ist Dabei wurde der Durch-

[·; Zwischenstellung gebracht und die Pfanne mit der be- messer der Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters auf

i\_: handelten Schn.elze wurde aus der Stellung A zur Gieß- 50 mm (K= 5) geändert. Die Vakuumbehandlungszeit

}; station befördert, wo Proben für die Durchführung der betrug 13 s.

|i; mechanischen Prüfungen und metallografischen Analy- 50 Die Behandlung brachte folgende Ergebnisse:

r se vergossen wurden.

Die Roheisenbehandlung brachte folgende Ergebnis- Graphitform;
se: Kugel-und Vermiculitform;

Bruchfestigkeit, kp/mm² 40

; Graphitform; 55 spezifische Dehnung, % 3,5

Kugel- und Vermiculitform;

Bruchfestigkeit, kp/mm² 49 B e i s ρ i e 1 5

'.■ spezifische Dehnung, % 5

■ Roheisen wurde im wesentlichen so behandelt, wie es

Dabei war die Verschlackung der Oberfläche der 60 im Beispiel 1 beschrieben ist. Dabei wurde der Durch-

Schmelze in der Pfanne gering. messer der Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters auf

Zum Vergleich sind nachstehend Angaben über die 15 mm (K =1,5) geändert. Die Vakuumbehandlungszeit

Änderung der Eigenschaften des Roheisens bei dessen betrug 119 s.

Behandlung nach dem bekanntenVerfahren gemäß JP- Die Ergebnisse der Behandlung waren folgende:

PS Nr. 48-17 967 angeführt: 65

Graphitform: Vermiculitform; Bruchfestigkeit, kp/mm² 30

spezifische Dehnung, % 2

Beispiel 6

Graphitform: Plattenform;
Bruchfestigkeit, kp/mm²
spezifische Dehnung, %

20 0,5

Dabei kam es infolge starker Wärmeverluste beim Durchlauf der Schmelze über die Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters zum Erstarren der Schmelze an der Oberfläche der Schicht der Modifizierungszuschläge, wodurch die Modifizierung der Schmelze gehindert wurde.

Beispiel 8

Roheisen wurde im wesentlichen so behandelt, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist Dabei wurde ein flaches, beinahe rundes Roheisengitter vor dem Einlegen der Modifizierungszuschläge auf den Boden der Pfanne gelegt Das Größtmaß des Gitters in Planansicht war mit dem Innendurchmesser des Pfannenbodens etwa gleichgroß, während die Gitterhöhe 40 mm betrug, d. h. der Höhe der .Schicht der anschließend eingelegten Modifizierungszuschläge gleich war. Die Maschen des Gitters waren 70 χ 70 mm groß und die Dicke der Stege zwischen den Maschen betrug 5 mm. Die Vakuumbehandlungszeit betrug 30 s.

Die Behandlung brachte folgende Ergebnisse:

Graphitform: Kugelform;
Bruchfestigkeit, kp/mm²
spezifische Dehnung, %

62 5,7

Beispiel 9

Roheisen wurde im wesentlichen so behandelt, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist. Dabei wurde der Durchmesser der Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters auf 60 mm geändert, d. h. so, daß der Faktor K den empfohlenen Wert überschritt und 5,85 betrug. Die Vakuumbehandlungszeit betrug 6 s.

Die Behandlung brachte folgende Ergebnisse:

Graphitform: Vermiculitform;
Bruchfestigkeit kp/mm² 34

spezifische Dehnung, % 3

Trotz zufriedenstellender mechanischer Eigenschaften des gewonnenen Roheisens verlief dessen Behandlung unter heftiger Verschlackung der Oberfläche der Schmelze und starker Rauchentwickung. Außerdem kam es zum Aufblitzen der Oberfläche der Schmelze und zum Auswurf von Schmelze aus der Pfanne.

Beispiel 7

Roheisen wurde im wesentlichen so behandelt, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist. Dabei wurde der Durchmesser der Ablaßöffnung auf 13 mm geändert d. h. so, daß der Faktor K unter dem empfohlenen Wert lag und 1,27 betrug. Die Vakuumbehandlungszeit betrug 200 s.

Die Behandlung brachte folgende Ergebnisse:

Schmelze beim Überlauf aus dem Aufnahmebehälter in die Pfanne in einem dünnen Strahl, wenn aber der Schmelzenspiegel in der Pfanne auf eine Höhe von 40 mm stieg (d. h. die Oberfläche der Schicht der Modifizierungszuschläge erreichte), wurde der Einsatz erschmolzen und die Schmelze floß nun in einem breiten Strahl.

Die Überlaufzeit der Schmelze betrug 42 s. Es ist zu sagen, daß, im Gegensatz zu den vorhergehenden Bei-

spielen, die Überlaufzeit in diesem Fall nicht vollständig mit der Vakuumbehandlungszeit übereinstimmt und diese wesentlich überschreitet. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Überlaufzeit nicht nur die Zeit der Vakuumbehandlung im Arbeitsvakuum, sondern auch die

Zeitspanne vom Beginn des Überlaufs bis zum Zeitpunkt der Erzeugung des Arbeitsvakuums in der Vakuumkammer einschließt. Deshalb ist in diesem Fall die Vakuumbehandlungszeit etwas kleiner als im Beispiel 1 (obwohl der Durchmesser der Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters derselbe blieb), da ein Teil der Schmelze noch vor der Erzeugung des Arbeitsvakuums in der Vakuumkammer in die Pfanne gelangte, so daß der Vakuumbehandlung im Arbeitsvakuum eine geringere Masse an Schmelze ausgesetzt wurde.
Die Behandlung brachte folgende Ergebnisse:

Graphitform: Kugelform;
Bruchfestigkeit, kp/mm²
spezifische Dehnung, %

60
5,5

Beispiel 10

Roheisen wurde im wesentlichen so behandelt, wie es im Beispiel 8 beschrieben ist Dabei wurde die Menge der Modifizierungszuschläge bis auf 0,5 Gew.-Proz. verringert Die Vakuumbehandlungszeit betrug 31 s.

Die Behandlung brachte folgende Ergebnisse:

Graphitform: Vermiculitform;
Bruchfestigkeit, kp/mm² 39

spezifische Dehnung, % 3

Oben sind nur einige konkrete Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Roheisenbehandlung außerhalb des Ofens angeführt

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Roheisen wurde im wesentlichen so behandelt, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist Dabei wurde im Einsatz, der die Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters verschloß, eine öffnung mit einem Durchmesser von 7^ mm ausgeführt, was 0,25 D betrug. Zunächst floß die

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Roheisenbehandlung außerhalb des Ofens, bei welchem die in eine Pfanne zugeführte Roheisenschmelze der Einwirkung von Modifizierungszuschlägen und Vakuum ausgesetzt wird,dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Vakuumbehandlung der Schmelze vor dem Beginn der Zusammenwirkung der Schmelze mit den Modifizierungszuschlägen und während dieser Zusammenwirkung vorgenommen und ununterbrochen im Laufe von 15 bis 120 s durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

b) die Vakuumbehandlung der Schmelze vor dem Beginn der Zusammenwirkung der Schmelze mit den Modifizierungszuschlägen in einem Strahl bei der Zuführung der Schmelze in die Pfanne und

c) die Behandlung mit den Modifizierungszuschlägen in der Pfanne vorgenommen werden, wobei die Vakuumbehandlung der in der Pfanne befindlichen Schmelze gleichzeitig fortgesetzt wird.

30

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

d) die Modifizierungszuschläge vor dem Beginn des Zuflusses der Schmelze in die Pfanne auf den Boden der Pfanne in einer Schicht gelegt werden und

e) die Zusammenwirkung der Modifizierungszuschläge mit der Schmelze durch teilweise Abfuhr von Wärme der letzteren gesteuert wird, die zur Schicht der Modifizierungszuschläge übertragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

f) der Arbeitsgang »e« mit Hilfe eines Kühlers aus Metall vorgenommen wird, der auf den Boden der Pfanne vor der Durchführung des Arbeitsganges »c/« gelegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

g) der Arbeitsgang »e« durch Änderung der Durchflußmenge der in die Pfanne zugeführten Schmelze vom Minimalwert in der ersten Periode der Pfannenfüllung, die sich zeitlich mit der Dauer des Ansteigens des Schmelzenspiegels in der Pfanne bis zur Oberfläche der Schicht der Modifizierungszuschläge deckt, auf den Maximalwert bei fortdauernder Füllung der Pfanne vorgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

h) der Arbeitsgang »g« durch Änderung des Strahlendurchmessers der Schmelze vom Minimalwert in der ersten Periode der Pfannenfüllung auf den Maximalwert bei fortdauernder Füllung der Pfanne vorgenommen wird.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahreris nach Anspruch !,enthaltend:

— einen Aufnahmebehälter mit einer im Boden angeordneten Ablaßöffnung;

— einen Einsatz, der die genannte Ablaßöffnung des Aufnahmebehälters verschließt;

— eine Pfanne mit Ladezapfen, die unter dem Aufnahmebehälter angeordnet ist, und

— eine Vakuumkammer, die

— einen Stutzen für den Anschluß an die Anlage zum Auspumpen der Luft aufweist und

— mit dem Aufnahmebehälter und der Pfanne derart verbunden ist, daß zwischen diesen ein geschlossener Raum gebildet ist, der durch die Wände der Vakuumkammer begrenzt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

— die Ablaßöffnung (IW des Aufnahmebehälters (1) einen Durchmesser hat, bei welchem die Bedingung D=K V eingehalten wird, worin D — Durchmesser der Ablaßöffnung in mm, V — Volumen der zu behandelnden Schmelze in dm³ und K — Proportionalitätsfaktor bedeuten, der 1,5 bis 5 beträgt

8. Einrichtung nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

— die Einrichtung als Kühler ein flaches Metallgitter (5) enthält, das sich durch folgende Merkmale auszeichnet:

— die Gitterhöhe fällt im wesentlichen mit der Höhe der Schicht der Modifizierungszuschläge zusammen, während

— die Gitterabmessungen und Form in Planansicht den Abmessungen und der Form des Bodens der Pfanne (2) entsprechen.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

— im Einsatz (4) eine öffnung (Aa) ausgeführt ist, deren Durchmesser dem kleinsten Durchmesser des Strahls der Schmelze entspricht, und daß

— diese öffnung (4a,) beim angebrachten Einsatz (4) im wesentlichen fluchtend zur Ablaßöffnung (IW des Aufnahmebehälters (1) liegt, die den größten Durchmesser des Strahls der Schmelze bestimmt, wobei

— der Durchmesser der Öffnung (4a) im Einsatz (4) das 0,2- bis 0,3fache des Durchmessers der Ablaßöffnung (\b) des Aufnahmebehälters (1) beträgt.

10. Einrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß

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— die Einrichtung mindestens zwei Arbeitsstellun- von schädlichen Beimengungen, die dessen mechanische gen aufweist und ebensoviel Pfannen (2), einen Kennwerte beeinträchtigen, vor allem von Schwefel Aufnahmebehälter (1) und eine Yakuumkam- und Sauerstoff, voraus. Es ist bekannt, daß solche RafFimer (3) enthält, die nation durch langzeitiges Abstehenlassen der Rohei-

— zweiteilig ausgeführt ist und in jeder Stellung 5 sensohmelze im Hochvakuum (etwa 10~² mmQS) bzw. ein Gehäuse und einen Decksl enthält, die mit durch Zusetzen unterschiedlicher Modifizierungszu-Verbindungsflanschen versehen sind, wobei schlage zur Schmelze, beispielsweise von metallischem