处理金属材料的设备和方法

处理金属材料的设备和方法
【专利摘要】本发明涉及一种处理金属材料的设备和方法。本发明尤其适于处理和/或制造钢和金属合金，尤其是非标准等级的钢和特别高质量合金。本发明已被证明能够特别成功地处理基铁的金属材料。
【专利说明】处理金属材料的设备和方法
[0001]本发明涉及一种处理金属材料的设备和方法，尤其是，本发明适于处理和/或生产钢和金属合金，尤其是高质量的非标准等级的钢和合金。本发明已被证明对处理铁基金属材料是特别成功的。
[0002]很多等级的钢生产需要多步骤熔化流程。现有技术中几乎所有的熔化炉配置有固定熔化罐，通过倾转料斗在不同处理站之间转移液态熔体。根据现有技术，首先将液态熔体从熔化炉倒出到运输料斗。通过吊车移动位置之后，熔体从运输料斗翻转倒出到进一步处理炉。大多数情况下要使用若干料斗。本发明使得这类作业不需要使用这种料斗。这具有经济优势。
[0003]此外，本发明具有下述优点:消除使用这种料斗系统(即由耐火材料制成的用于运输液态熔体的多个料斗和它们的加热设备等)时通常在熔体的运输过程中发生的温度问题和热量流失，当使用这种料斗系统时，导致在熔化单元之间有相当长的运输时间。使用的料斗是不被加热的。部分地，熔体在料斗里通过附加的固定加热单元处理。当为了调整某些气态成分或纯度等级不得不延长处理时间时，由于熔体的长时间的运输和重复的转移进入其它的容器，熔体快速地冷却，甚至可能在倒出时凝固。根据本发明的设备的热量损失大幅降低，尤其是由于非常短的运输时间和只有一次转移操作。所以，在液态熔体从熔化单元进入进一步处理炉的情况下，本发明的与温度控制相关的问题熔体可以被有效地避免。
[0004]传统方法可能发生交叉污染。当残留的熔体留在倾转料斗中时，这可能导致这种材料污染后续的熔体。本发明可以在很大程度上避免这种问题。
[0005]借助于本发明，可以实现新的工艺方法。料斗系统可以仅在大批量的情况下使用。最常用的熔体热含量是足够高的，所以熔体在非加热料斗中不会凝固。但是，对于少量的熔体，热含量低并且熔体很快凝固。由于在运输过程中实质上更低的热量损失和非常短的运输时间，本发明也可以有效率的处理更少量的熔体。
[0006]根据本发明的设备和方法产生最大的灵活性。熔化罐可以在整个钢厂中使用，用以接收进料和其他功能。通过快速运输程序，可以提高工厂的产率。熔化炉和另外的处理炉可以被很好地测时。熔化罐可以在熔化位置之外装载并且快速地用倒空的熔化罐替换以提高产量。
[0007]根据本发明的方法和设备提高了安全性。在现有技术文件中的料斗和罐大多数情况下是借助于吊车运输。在运输期间没有对熔化用的容器的观察。从安全方面，这种运输需要被优化。本发明使得整个罐在轨道系统上安全运输，并同时实时观察熔化容器的状况，并且它可以避免再分配并避免用吊车的方式运输。
[0008]整罐的运输成为可能。借助本发明，不便利的向加热设备中插入熔化容器不再是必要的。可以避免由于不适当的插入而造成的部件损坏。所以，有力地提高了安全性。
[0009]在传统的方法和装置中，大多数情况下料斗包含一个更厚的耐火的外部石砌和支撑结构。所以，加热设备大多数情况下局部地布置在比位于罐内的感应线圈更远的位置。所以提尚了有效加热系数。
[0010]与现有技术相关的一个显著的不同点是根据本发明的熔化罐本身包括一个加热设备，并且可以通过运输装置以可搭载的方式移动。现有技术EP O 212 072A2，例如，熔化罐也可以从盖子上移除(设备维护的目的)并且还包括线圈，熔化罐可以放置在运输车上，但是熔化罐不适合并且不是为运输熔体的目的。因为熔体的加热只有通过实现盖子的法兰连接才有可能。通过能量和冷却水的快速接头系统的连接不能提供熔体的加热。所以，罐在运输过程中不能被冷却和/或罐的温度不能保持。
[0011]WO 03/047792A1的教导与本发明的教导是相反的，因为它不推荐包括加热设备和冷却装置的罐。取而代之的是，设置一个容器，其可以用作两种用途，作为运输容器和作为保温、排气和倾倒容器。但是，熔化的材料应用铲斗移动，这是非常没有效率的。在一些工艺步骤中，熔体留在容器中以避免频繁的转移。在处理铝的情况下，这对于氧化物的形成是尤其重要的。但是，用以加热熔体的磁力线圈布置在固定的加热单元中，并且不在移动的熔化罐中。容器不包括加热设备，但是其被放置在固定加热单元上用以加热。
[0012]DE 2 035 221 B教导一种维持金属熔体温度的装置。但是，加热设备也具有一个固定设计。一个倾转料斗可以插入进加热设备里。维持熔体的温度需要一个不便的工作步骤，因为倾转料斗须被移动到用以维持温度的位置。倾转料斗本身不包括任何加热设备。
[0013]DE I 508 112 A涉及处理金属熔体的方法和设备。可以将熔炉置于车辆上。然后，其可以在加热和抽空装置之间移动。但是，包括电极的加热设备固定在盖子上，并且因此其不是罐的一部分。事实上，熔炉也包括一个线圈用以搅拌熔体，但是，此线圈不适于加热。并且，搅拌器实际上在某种程度上维持温度，但是其功率不足以实现有效的加温甚至加热熔体。此外，没有设置快速接头系统以在处理站中加热熔化罐。刚描述的装置的重要缺点是熔炉不能仅在一个站中被真空处理和加热。
[0014]所以，有提供处理金属材料的设备和方法的需求，通过这种设备和方法若干工艺步骤可以在单一的容器中进行而不需要在加热设备或真空仓中不便利地替换容器。本发明的目的是提供一种容器和方法，通过这种容器和方法，金属处理的若干步骤可以在一个熔化罐中进行不需要在倾转料斗中不方便的转移。
[0015]其结果是，合金钢和合金也可以使用亲氧合金添加剂处理，以此为目的，在整个熔化、处理和倒出阶段，需要熔体处于排除空气(真空)条件下以避免亲氧元素再氧化。
[0016]该目的通过本专利权利要求的主题来解决。

【发明内容】

[0017]本发明涉及用于金属材料处理的装置，包括一个或更多的可移动的熔化罐和至少一个处理站，其中:
[0018]-所述可移动的熔化罐包括熔炉、带有感应线圈的感应加热设备和外壳，
[0019]-所述处理站包括盖子，其适于气密封闭所述熔炉，和
[0020]-所述可移动的熔化罐(优选自动的)可以与处理站连接或分开，并且可以独立于处理站以可搭载的方式移动，
[0021]其特征在于:
[0022]-所述设备包括优选的自动快速接头系统使得(优选所有的)处理站的电流和介质供应接口可以连接到可移动的熔化罐以冷却感应加热设备和用于向其供电，
[0023]-提供一个运输设施，其适于在处理站外部区域移动熔化罐，
[0024]-在运输设备内部或者在运输设施处和/或在可移动的熔化罐的内部或者在可移动熔化罐处，提供用于在熔化罐移动期间冷却感应加热设备和用于向其供电的工具。
[0025]所以，本发明的设备集合了一系列优点。熔化罐被设计为可移动的方式，其结果是为进行不同的处理步骤间不再需要转移金属材料。倾转料斗的使用不再是必要的。此外，根据本发明的设施，在单一的处理站中结合了熔化和真空处理。熔化所必需的加热设备位于熔化罐内，处理站则包括可气密密封地封闭熔炉的盖子。所以，在连接至处理站之后排空熔炉里的空气是可能的。因此而不必在熔化站和真空处理站之间以可搭载的方式移动熔炉。此外，作为熔化罐一部分的加热设备提供了在移动过程中加热熔炉的内容物的可能性，使得熔炉内部的熔体不会凝固。如果提供若干处理站，那么处理站之间的距离有可能更长。
[0026]优选地，运输设备和/或熔化罐包括冷却单元，用以在运输期间冷却感应线圈。用于加热的感应线圈须被冷却。根据感应加热设备的功率，需要或多或少的再次散热。因此，优选地提供辅助冷却单元，用于在运输过程中冷却线圈。辅助冷却单元可以设置在熔化罐中。但是，优选地是将其设置在运输设备上，使得在倾倒熔化罐过程中，不必抬起此辅助冷却单元。
[0027]运输设备可以是拖车。例如，拖车可以在导轨上移动。当熔化罐应该从处理站移开时，拖车与熔化罐连接。优选地提供确保熔化罐的电力供应和/或冷却剂供应的所需连接。在这样的实施例中，可移动熔化罐优选的包括轮子，使得能够将其从拖车拉到导轨上。
[0028]感应加热设备(至少在连接到处理站之后)优选地可以使置于熔炉中的金属材料保持熔化状态，或者将其熔化。熔化罐的加热设备的功率很高，使得金属材料可以在相应的供电下熔化。在连接状态下，通过处理站实现供电。优选地，加热设备的功率在至少I兆瓦至7兆瓦的范围内，特别优选的是3兆瓦至6兆瓦。在不连接的状态下，当供电不能通过处理站保证，加热设备可以通过运输设备或者熔化罐的供电来运行，熔化罐功率是100千瓦至小于I兆瓦，优选的是300千瓦至700千瓦。此功率足够高，足以避免运输期间熔体凝固。
[0029]优选地，处理站包括倾转设备用于倒出金属材料熔体。处理站用于处理金属材料。在这个处理步骤中，可以纳入不同的处理步骤。金属材料可以在位于处理站的熔化罐内熔化。下面将更详细地解释进一步处理步骤。
[0030]熔化罐包括熔炉。优选地熔炉被以感应线圈为形式的加热设备包围。此外，熔化罐配置有优选的气密外壳，该外壳优选的由金属组成。熔化罐及其组成部分被设计为用于在真空下运行。如此使得感应加热器能够运行，优选地为感应线圈提供冷却系统。冷却系统特别地包括冷却介质的管线。优选地，这些管线设置在熔化罐内靠近感应线圈的位置以确保有效的冷却。在一个优选实施例中，熔化罐以可拆卸的方式与运输设备连接。
[0031]优选地在可移动的炉模块中处理的金属材料包括金属和金属合金。特别优选的金属材料是钢，尤其是高合金钢。优选地，金属材料不是铝、镁或者以铝或镁作为主要成分(重量比大于50%)的合金，因为对于这种材料需要特别的装置。根据本发明处理的金属材料优选的包括:质量比至少为30%的铜、铁、钴、铬和镍中的至少一种，进一步优选的质量比至少为40%，特别优选的质量比至少为50%。根据优选地使用所述方法的本发明制造的高合金钢必须在真空下处理。
[0032]感应线圈是加热设备的一个组成部分，被设置在熔化罐内的熔炉的外部。当熔化罐中容纳液体的时候，为了防止损坏，将感应线圈冷却是非常重要的。关键点是熔炉中的熔体在运输期间通过加热设备保持加温。为了这个目的，冷却系统也优选的是熔化罐和/或运输设备的组成部分。优选地，冷却系统可以包括用于冷却介质的管线、冷却介质贮存器、至少一个栗、至少一个蒸发器和/或至少一个压缩机。
[0033]由于熔化罐包括加热设备和冷却系统两者的事实，使得保持熔体为液态以用于进一步的处理步骤成为可能。不再需要为熔体提供外部加热设备。尤其是，不再需要将熔体从一个加热的处理站移动至另外一个处理站进行后续处理。根据本发明的熔体可以在可移动熔化罐中加热并且可以留在熔化罐中进行进一步的处理步骤。并且在进一步的处理步骤出现延时的情况下，不存在熔体凝固的风险。根据本发明的熔化罐可以优选地停留在处理站用于执行若干处理步骤。
[0034]在最简单的并且所以是优选的实施例中，冷却介质是水。优选地，冷却系统包括冷却介质贮存器。优选地，该贮存器以是运输设备的组成部分来实施。其原因是熔化罐优选地设计为可以与运输设备脱离。使熔化罐与运输设备脱离的一个原因是熔体可以从熔化罐中倒出而不需要抬起运输设备。当冷却介质的贮存器由于其重量原因作为运输设备的一部分来实施，这是有意义的。并且优选地，现有的栗、蒸发器和/或压缩机优选地设置在运输设备处或运输设备内部。
[0035]优选地，运输设备和/或熔化罐包括电源，其适于在熔化罐的移动期间为加热设备和冷却系统的运行供应所需能量。优选地，电源可以被实现为运输设备的一部分。一般地，在运输期间用于运行加热设备和冷却系统的电源功率比在连接状态下供应加热设备的电源功率低。运输设备和/或熔化罐的电源可以是发电机，尤其是柴油发电机。但是借助于电池确保供电也是可能的。
[0036]如上所述，优选地熔化罐可以与运输设备脱离。所以，熔化罐倾转倒出熔体成为可能。明确的是，随着熔化罐与运输设备的分离，用于冷却介质的管线连接必须被分开。这一点同样适用于电源。
[0037]为了确保向熔化罐尽可能无中断的供应其运行所必须的介质，在熔化罐和处理站之间提供用于各种介质管线(供电线、水、惰性气体、数据传输电缆)的快速接头。这些快速接头允许熔化罐和处理站的快速、简单和安全的连接和分离。快速接头对于防止线圈因传导熔体的热量而产生的损坏是必须的。
[0038]优选地，快速接头包括三个部件，尤其是接收的一侧(在熔化罐处)的接收模块，在供应的一侧的供应模块、以及接收和提升单元。供应模块可以是处理站的组成部分。接收模块优选地是熔化罐的组成部分。供应模块与主电源和主冷却剂供应相互连接。优选地，供应模块和接收模块可以快速地、自动地连接或分开，尤其是通过向接收模块抬起供应模块。
[0039]供应模块可以自动地与接收和提升单元相连接和分开。在可移动熔化罐运输期间，接收和提升单元用于安置供应单元，在供应侧和接收侧的连接程序中，用于为供应模块定位(抬升或降低)。在熔化罐的运输期间，供应模块和接收和提升单元优选地相互连接并且优选地安置在处理站的平台上。优选地，接收模块固定在可移动熔化罐上。在连接状态下，接收侧和供应侧互相连接，接收和提升单元安置在处理站附近。
[0040]接收模块和供应模块优选地被设计以使得其能够实现安全连接，尤其是在适于接收其他模块的连接元件的那些模块中的一个上设置开口是可能的。然后，形成可以插入开口中的连接元件。开口可以被设置在接收模块或供应模块。然后，插头连接成为可能，其可以通过抬升或降低接收模块或供应模块而自动地实现。在电源的情况下，连接元件可以实现为接触针，冷却介质和/或惰性气体进入的情况下可以实现为管线端部。
[0041]每个熔化罐优选地包括一个接收模块。所以，若干熔化罐可以自由地使用和互相交换。但是，仅需要一个供应模块和一套柔性电缆在处理站是固定的。
[0042]供应侧和接收侧分离之后，所述可移动熔化罐自动连接到自带驱动器和冷却单元的运输设备，并且之后可以柔性地移动。
[0043]优选地，通过在处理站倾转熔化罐实现熔体从熔化罐的倒出。为此目的，熔化罐优选地包括出口，优选地是向外流出的形式(例如浇铸管或喷嘴)。
[0044]由于在松开熔化罐和运输设备的连接的情况下，介质管线(尤其是冷却介质管线)和供电线是分开的，在此处理站提供处理站和熔化罐之间各种介质的连接。
[0045]熔化罐包括熔炉、感应加热设备和外壳。所以，熔化罐不仅是可替换的熔炉，而是还包括感应熔炉的重要组成部分，例如感应线圈。
[0046]优选的熔化罐的特征在于开放式设计，但是在运输期间其可以配备有临时的盖子以使热量损失最小化。所以，熔化罐优选地包括位于其上部的开口。金属材料可以通过开口注入到熔炉里。所以保护性气体的排空和进入是可能的。为了加热熔体，优选地仅在处理站，熔化罐用对于处理站是合适的盖子封闭。为此目的，处理站优选地包括一个适合熔化罐的盖子。盖子可以包括接口，例如用于排空熔化罐里的空气或者用于加入保护性气体。
[0047]熔炉是熔化罐的一部分，金属材料在其中被处理。所以，它优选地由耐火材料制成。耐火材料优选地从陶瓷和/或石墨中选择。优选地，陶瓷包括氧化铝和/或氧化镁。这种熔炉可以通常使用10-80次。优选地，熔炉的容积至少是200立方分米。
[0048]优选地，熔化罐配置有流出口，用于在处理站完成处理后允许熔体的倒出。在一可替代的实施例中，熔化罐不包括流出口。取而代之的是处理站的盖子可以设置有开口(尤其是流出口)用于倒出熔体。
[0049]优选地，熔化罐的外壳由金属制造。优选的金属是钢。在常规操作的情况下熔体不与外壳接触。
[0050]优选地在内部熔炉和外壁之间提供有容纳线圈和冷却系统零件(例如冷却系统的管线)的空间。在空间中还设置熔化罐的另外组成部分，诸如样本测量装置，尤其是温度和压力的测量装置。
[0051]在优选的实施例中，在熔炉内部和熔化罐的外壁之间设置感应线圈，尤其是其缠绕内部熔炉。
[0052]熔化罐优选地适合在第一站填充金属材料，尤其是熔化的金属材料，其中第一站被称为装填站。为此目的，熔化罐优选地在导轨上移动进入装填站的区域，尤其是熔化罐由拖车牵引。装填步骤之后，熔化罐被移动到处理站。在以可替代的实施例中，在处理站金属材料被加入到熔炉里，尤其是通过一个材料进出闸，优选的从上方加入。当金属材料必须在真空环境进行熔化的处理时，这特别有优势。这种情况，例如，应用到不同的高合金钢上。
[0053]优选地，在若干处理步骤过程中金属材料保留在熔化罐中。与现有技术相反，SP，不需要将熔化的金属材料从一个熔化熔炉转移到另一个。不再需要使用倾转料斗。这使得根据本发明的方法在生产必须在排除空气的条件下制备的高合金钢时非常有用。
[0054]优选地，熔化罐包括监控装置，用以监控熔体的状态。这种监控装置例如是温度测量仪器。
[0055]鉴于熔化罐包括加热设备的这个事实，一个更简单的处理站的设计是可能的。在现有技术中，通常，为了将熔炉插入加热设备中需要大量的技术工作。根据本发明，不需要这种困难的程序。根据本发明的熔化罐中的熔炉在一系列熔化流程后(优选至少10个)，仅会出于维护和/或更换熔炉的目的，熔炉才会被移除。
[0056]由于熔化罐已经包括用于加热熔体的加热设备这一事实，能够产生另外的优势，即加热设备可以设置得距离内部含有熔体的熔炉更近。根据本发明，优选的是，感应加热器的感应线圈布置在外壳和熔化罐的熔炉之间。所以，关于外壳材料的某些需求也不再重要。例如，不需要外壳壁具有窄缝设计。
[0057]对于处理站，根据本发明的设备，符合EPO 212 072 A2中描述的感应熔炉。在某些方面，本发明的熔化罐对应于被引用的专利申请中的熔炉的下部。显著的不同点是引用的专利申请没有提供可移动的熔化罐。在所引用的专利申请中，为了进入熔化罐，非常有必要拆卸感应加热炉。
[0058]优选地，用于处理金属材料的设备包括用于向熔化罐中加入熔融的或态的金属材料的设备(例如装填站)。该设备可以包括位于熔化罐的开口处的材料闸口。在一优选实施例中，该材料闸口设置在处理站的盖子上。则盖子相应地具有可以关闭的开口。在这个实施例中，不需要装填站，因为材料可以在处理站直接加入。
[0059]优选地，处理站被设计为使得所述熔化罐能够从下方被提升至处理站。优选地，盖子不会降低到熔化罐或者熔炉上，而是熔化罐与熔炉和加热设备一起从下方被抬升至盖子。可能的，盖子和熔化罐通过法兰相互固定。如上所述，向加热设备供电和向冷却系统供应冷却介质可以优选地通过快速接头实现。
[0060]优选地，根据本发明的设备包括一个用于在处理站提升和降低熔化罐的设备。提升设备适于将熔化罐从位于盖子下方的第一个位置移动至处理站的第二个位置，其中这种移动优选地是向上的移动，其中尤其是处理站的盖子不降低到熔化罐之上，而是熔化罐提升至盖子。
[0061]在优选的实施例中，根据本发明的设备优选地包括确切地一个处理站，其尤其适于进行所有待进行的处理步骤。
[0062]根据本发明的设备包括(优选自动的)快速接头，该快速接头适于连接处理站的供应管线至熔化罐，使得可以向感应加热设备供电和运行冷却系统。在本文上下文中，“自动”的意思是在快速接头上不需要人工手动操作。优选地，通过机控连接的供应和接收模块实现连接。
[0063]优选地，处理站被设计为一种感应加热炉，例如欧洲专利申请EPO 212 072 A2描述的。然后，根据本发明的熔化罐将或多或少的对应于所述加热炉的下部。关于其它处理站的实施例，尤其是关于用于倾转熔化罐的设备已参照这个专利申请。在本文上下文中，优选地，下列特征也包括在本发明中。处理站的盖子优选地通过法兰连接与熔化炉相连。根据本发明，优选地，熔化炉可以通过旋转轴和驱动器绕倾转轴倾转。优选的，不言而喻的，熔化罐的外壳也以气密的方式实现。优选地，倾转的驱动器也接合在处理站的盖子下面。优选地，处理站的盖子固定在加热炉齿条上并且当熔化罐脱离的时候，其保持在这个加热炉支架上。同时，所述专利已作为参考并入到这个申请中。
[0064]根据本发明也是使用根据前述权利要求之一的设备处理金属材料的方法，包括如下步骤(顺序随机):
[0065]连接可移动的熔化罐和处理站
[0066]将金属材料装填到熔炉里
[0067]排空熔化罐(熔炉)
[0068]在真空下加热材料
[0069 ]可选地在保护性气体下加热液体材料
[0070]可选地在一个步骤中加热液体材料并使其排气[0071 ]可选地通过气体吹洗件或电磁搅拌排气
[0072]可选地在熔炉中进一步处理金属材料
[0073]倒出金属材料
[0074]可选地测量金属材料的温度
[0075]可选地提取金属材料的样品
[0076]其中
[0077]在装填步骤期间的金属材料是熔融的或者固态的，和
[0078]在装填步骤期间熔炉是已经排空空气或者在装填步骤之后排空空气
[0079]本领域的技术人员为了实现其目标能够确定上述步骤的合适的顺序。尤其是，他或她能够评估向熔炉中加入固体金属材料是否是有利的，或者这种材料是否应该在进入熔化单元之前被熔化。一般地，必须在真空下熔化的高合金钢在固体状态下进入熔炉是有利的。类似地，与处理站的连接或者在装填之前进行(由于熔化罐可能在运输车上冷却)或者在装填步骤之后进行。
[0080]优选地，金属材料的处理可以在600摄氏度到1700摄氏度的温度进行，特别优选地，在900摄氏度到1600摄氏度的温度进行，和进一步优选地，在1100摄氏度到1550摄氏度的温度进行，和尤其在1400摄氏度到1500摄氏度的温度进行。当然，所选的温度依赖于被处理的材料的种类。尤其优选的在熔化步骤之后的流程期间，金属材料的温度一直保持在至少是高于金属材料熔点20摄氏度的温度值，进一步优选地至少是高于金属材料熔点100摄氏度的温度值。借助于熔化罐中的加热设备，也可以在运输熔化罐的情况下实现保持温度在期望水平的步骤。
[0081 ]在一优选实施例中，将金属材料在装填站装填进熔炉，优选地，此时金属材料已经熔化。然后，优选地，装填步骤之后，将熔炉从装填站移动到处理站，同时感应加热设备保持熔炉内容物在高于金属材料熔点的某个温度值，优选地在至少600摄氏度。然后，熔化罐与加热站连接，尤其通过提升熔化罐的方式。在处理站外部进行的熔炉装载(装填)，在处理站外部的倒出之前熔体的步骤之后，可以立即通过辅助冷却单元进行装填，由于熔化罐可以通过快速接头移开并且可以进一步冷却。
[0082]在一可选的实施例中，固体金属材料被装填进入熔化罐，并且在这个步骤期间，熔化罐与处理站连接。优选地使用材料闸口进行装填，材料闸口可以特别地放置在处理站的盖子上。在金属材料在空气影响下熔化和处理是不利的情况下，这个处理方式是尤其推荐的。
[0083]在处理站进行的处理步骤优选地在真空条件下进行。在这些步骤期间，熔化罐中的压力，尤其是熔炉中的压力，优选地，至少I毫巴(mbar)，进一步优选地，10—1毫巴，更优选地，10—2毫巴，最优选的10—3毫巴。优选地，通过真空栗系统实现排空，优选地真空栗系统是处理站的组成部分。优选地，真空栗系统通过一个或更多的管线与处理站的盖子连接，使得熔化罐内部可以被排空。
[0084]根据本发明，优选地，在处理站进行若干处理步骤。优选地，在处理站，进行加热、排气、合金化、搅拌、气体吹洗和倒出中的一个或更多的工艺步骤。根据本发明不需要使用单独的加热设备和单独的排气装置。在一个处理站进行这些步骤不需要在熔炉内部消除真空是相当可能的。也不需要若干处理站之间的运输。由于在若干工艺步骤的期间可以保持真空，可以有效地避免氢、氧、氮的进入。
[0085]根据本发明的方法，优选地包括加热、排气、合金化、搅拌、气体吹洗和倒出步骤，特别优选地按上述的顺序进行。优选地，所有这些步骤在单一的熔炉中进行。在所有这些步骤期间，优选地，处理站的盖子没有间断地保持在熔化罐上。
[0086]进一步的优点是，在基本上无限的时间内真空处理熔体是可能的。如在现有技术中常见以可搭载的方式再将熔化罐移动到加热设备的情况，不再是必要的。
[0087]在处理站，熔化罐可以用盖子封闭，盖子是处理站的组成部分。优选地，盖子气密密封熔化罐，使得真空处理金属材料是可能的。所以，不需要大的真空室，如许多现有技术实施的情况。盖子可以包括连接真空栗的接口，使得不需要将熔化罐置于真空室中。优选地，通过熔化罐连接到处理站，盖子与熔化罐或熔炉连接。
[0088]优选地，所述方法包括真空处理或在真空条件下进行的处理步骤。熔化罐可以与运输设备分离。这例如对于从熔化罐中倒出熔体是有用的。
[0089]优选地，根据本发明的方法包括将金属材料(以固态被加入)预热到至少600摄氏度和至多800摄氏度之间的温度。优选地，将材料填入熔化罐后进行预热。在优选实施例中，当材料填入的时候，熔炉的温度已经是在这个范围内。
[0090]在优选地实施例中，在处理站的第一熔化步骤之后，另外的金属材料可以填入熔炉。优选地，装填通过使用如上所述的相同的材料闸口进行。。
[0091 ]当运输装填有熔融材料的熔化罐时，则优选地根据本发明熔体在运输期间不搅拌。这样做的原因是，根据本发明的设备和方法意在用于制造高品质的钢。只有尽可能限制空气的影响，才能制造出具有这样令人满意的质量的钢。然而，搅拌熔体将导致温度损失增加并且将氢、氮、氧引入熔体。通常，熔化罐在运输期间是不封闭的，因为盖子是处理站的组成部分。但是熔化罐可以以临时的方式盖住以减少热量损失。
[0092]优选地，在根据本发明的方法的实施期间，熔化罐的熔炉、线圈和外壳是彼此不分开的。所以，这些部件形成一个单元。
[0093]本发明的罐容纳金属的重量优选地是I至40吨，进一步优选地，5-30吨，特别是直至10吨。
[0094]此外，若干熔化罐可以在处理站逐个处理。这对于提高本方法的生产率是有利的。此处设想在处理站以交替的或者周期的方式处理熔化罐，同时其它熔化罐优选地在运输设备处或者在运输设备上，被装载或移动到熔炉脱离站或者熔炉砖衬站。优选地，熔炉脱离站设置在熔炉行程的端部。优选地，熔炉砖衬站(提供熔炉的站)的目的是熔炉的使用准备。优选地，也提供熔炉干燥站。为这些目的熔化罐的移动可以通过一个或更多的运输设备实现。
【附图说明】
[0095]图1示出根据本发明的可移动的熔化罐I。该熔化罐包括两个轮子，熔化罐通过这两个轮子在导轨上移动。熔化罐包括熔炉3和外壳4。该熔炉用于容纳可在熔化罐中处理的金属材料。外壳保护熔炉和设置在外壳和熔炉之间加热设备的零件以及冷却系统。加热设备包括设置在空间中的线圈5。线圈通过冷却系统冷却。为此目的，冷却剂的管线6设置在外壳和熔炉之间的空间里。喷嘴7设置在熔化罐的开口8的上部内，使得熔化的材料可以通过倾转熔化罐而被倒出。
[0096]图2示出通过盖子12与处理站连接的熔化罐I。盖子气密密封熔化罐，使得被熔炉3限制的熔化罐的内部可以被排空空气或者可以充满保护性气体。为此目的，盖子优选地包括至少一个接口 13。该接口可以提供与真空栗的连接和/或与保护性气体源的连接。加热设备设置在熔化罐的内部在熔炉和外壳之间。加热设备运行所需的介质(尤其是点和冷却介质)由处于此操作状态下的处理站提供。当盖子和熔化罐连接时，优选地介质的接口同时连接，特别是通过快速接头(未示出)连接。处理程序完成之后，熔体可以通过喷嘴7被倒出。有利的是，处理站包括倾转设备，其适于通过倾转轴14将熔化罐倾转。
[0097]图3示出例如上面描述的熔化罐和拖车形式的运输设备15。拖车适于在导轨上牵引熔化罐。在运输设备上优选地设置电源16通过线路17向熔化罐的加热设备供电。此外，运输设备上可以设置冷却系统18的部件。特别地，在运输设备上对熔化罐中的冷却液体的管线供应可以通过管线19实现。
[0098]优选的工艺规程
[0099]下面描述使用根据本发明的设备的典型方法。
[0100]熔化前，优选地进行一个或更多的以下工艺步骤:
[0101]在大气或真空环境中将材料装填进熔炉。装载固体或液体是可能的。
[0102]随后，向熔炉中装载待制造的合金的主要成分
[0103]随后，排空熔炉和处理站中的其它部分(例如，熔化室、铸造室、沟槽室、装载室)的气体
[0104]进行密封性试验
[0105]当密封性试验结果为正，打开加热设备并开始熔融
[0106]连续地排空熔炉中的气体，保持降低的压力并抽出传递出的气体。
[0107]熔化开始后，优选地，须进行下列工艺步骤:
[0108]熔化材料。大多数情况是在真空下，但是也可能部分的在惰性气体气氛下进行
[0109]对于非标准等级的钢和超合金，必须确保排除空气
[0110]对于具有常规质量的标准等级钢和具有低要求的铜合金，可以在空气条件下进行熔化
[0111]材料熔化后，优选地，须进行一个或更多的以下工艺步骤:
[0112]额外装填材料、添加合金添加剂和/或真空处理(在真空条件下排气和通过搅拌液态熔体)
[0113]净化和均质化熔体
[0114]通过排气(氮、氢、易挥发的痕量元素)或通过化学反应(氧、碳)去除元素或
[0115]材料熔化后和倒出步骤之前，优选地，须进行一个或更多的以下工艺步骤:
[0116]抽出样品，温度测量
[0117]在真空下进行:优选地经由装载室从上面将取样装置或热电偶加入熔化罐
[0118]重复进行额外装载、真空处理、排气、精炼、抽样和/或测量温度，直到获得期望的纯度和合金组分
[0119]可以几乎不受任何时间限制地处理熔体
[0120]添加挥发性合金添加剂(挥发性合金(例如镁)添加剂在真空中挥发，所以须在倒出步骤之前并在很短时间内添加)
[0121]最后的温度测量和抽样
[0122]将熔体倒出至模具
[0123]如果需要的话，净化各室和熔炉，然后开始新的处理。
[0124]附图标记列表
[0125](I)熔化罐
[0126](2)轮子
[0127](3)熔炉
[0128](4)外壳
[0129](5)线圈
[0130](6)管线
[0131](7)喷嘴
[0132](8)熔化罐开口
[0133](9)未使用
[0134](10)未使用
[0135](11)未使用
[0136](12)盖子
[0137](13)接口
[0138](14)倾转轴
[0139](15)运输设备
[0140](16)电源
[0141](17)线路
[0142](18)冷却系统
[0143](19)管线
【主权项】
1.一种用于处理金属材料的设备，其包括可移动的熔化罐和至少一个处理站，其中， 所述可移动的熔化罐包括熔炉、带有线圈的感应加热设备和外壳， 所述处理站包括适于气密封闭所述熔炉的盖子，以及 所述可移动的熔化罐能够与所述处理站分离，并能够独立于所述处理站以可搭载的方式移动， 其特征在于， 所述设备包括快速接头系统，使得所述处理站的供应管线能够连接到所述可移动的熔化罐，用于使所述感应加热设备冷却和/或向所述感应加热设备供电， 配置有运输设备，其适于在所述处理站的区域之外移动所述熔化罐， 在所述运输设备和/或所述可移动的熔化罐处或其内部，配置有用于在所述熔化罐的移动期间，冷却所述感应加热设备并向所述感应加热设备供电的装置。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述运输设备和/或所述熔化罐包括冷却单元和/或发电机，用于在所述运输期间冷却所述线圈和/或向所述线圈供电。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述运输设备是拖车。4.根据前述权利要求之一所述的设备，其中所述感应加热设备，至少在其连接到所述处理站之后，适于将所述熔炉中的金属材料保持在熔融状态和/或使其熔化。5.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其中所述处理站包括倾转设备，用于倒出所述金属材料的熔体。6.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其中在脱离所述处理站的情况下，所述快速接头自动地使所述熔化罐与主要供给脱开，且所述快速接头自动地将所述熔化罐连接到所述运输设备。7.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其中在脱离所述运输设备的情况下，所述快速接头自动地使所述熔化罐与辅助供给脱开，且所述快速接头自动地将所述熔化罐连接到所述处理站。8.根据权利要求6和7所述的设备，其中在锁定所述快速接头的情况下，所述冷却剂的供应自动开始，以及在松开所述快速接头的情况下，所述冷却剂的供应自动停止。9.一种使用根据前述权利要求之一所述的设备处理金属材料的方法，且包括以下步骤，且以下步骤可以是任意的顺序: 连接所述可移动的熔化罐和所述处理站 将所述金属材料装填到所述熔炉中 排空所述熔炉 在热和真空条件的影响下，在所述熔炉中处理所述金属材料，以及 倒出所述金属材料， 其中， 在所述装填的步骤期间，所述金属材料是熔融的或是固态的，和 在所述装填的步骤期间，所述熔炉已经被排空或者在所述装填的步骤之后排空所述熔炉。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述金属材料的所述处理是在600摄氏度至1700摄氏度的温度下进行的。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述熔炉在装填站装填所述金属材料，并且仅在此装填的步骤和连接到所述处理站的步骤之后，才排空所述熔炉。12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述装填的步骤之后，所述熔炉从所述装填站移动到所述处理站，其中在此步骤期间，所述感应加热设备将所述熔炉的内容物的温度保持为至少600摄氏度。13.根据权利要求11所述的方法，其中，装填所述液态材料之后，所述熔炉从所述装填站移动到所述处理站，其中在此步骤期间，所述熔体被保持在至少高于其熔点10摄氏度的温度。14.根据前述权利要求9-13中至少一项所述的方法，其中，在所述处理站进行的所述处理步骤期间，所述感应线圈需用一定量的冷却介质进行冷却，所述一定量至少是在所述运输期间在所述运输设备上冷却所述感应线圈所需冷却介质的量的二倍。15.根据前述权利要求9-14中至少一项所述的方法，其中所述金属材料包括重量比高于50%的铁、钴、铬、铜和/或镍。16.根据前述权利要求9-15中至少一项所述的方法，其中，在所述处理站中，所述材料在低于10—1毫巴的压力下进行处理，并同时进行加热。17.根据权利要求9-16中至少一项所述的方法，使用所述方法的设备包括一个或更多的所述熔化罐，其能够在相同的所述处理站逐个地处理。18.根据权利要求17所述的方法，其中一个熔化罐进行装填，同时另一个位于所述处理站。
【文档编号】B22D41/12GK105848810SQ201480070521
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月16日
【发明人】汉斯·约翰·凯默, 克里斯汀·莱纳特, 安德里亚·艾希, 哈拉尔德·舍尔茨, 皮特·佐兹
【申请人】Ald 真空技术股份有限公司