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Verfahren zum Frischen von künstlich bewegten Metallbädern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Frischen von künstlich bewegten Metallbädern, insbesondere von Roheisen, in einem Reaktionsgefäss mittels Sauerstoff. Bei metallurgischen Verfahren ist es häufig infolge ungleichmässiger Durchmischung des geschmolzenen Bades schwierig, eine rasche Umsetzung zu erzielen. Dies gilt insbesondere, wenn das Verfahren in einem stationären Ofen ausgeführt wird. Falls das Verfahren selbst nicht die notwendige Durchmischung gewährleistet, wie die Einführung von Blasluft beim Bessemer-Verfahren oder das Frischen beim Herdofenverfahren, und die Durchmischung mittels einer künstlichen Bewegung des Bades erzielt werden muss, treten oft schwierige Probleme auf.
So ermöglicht die hohe Temperatur, die normalerweise bei metallurgischen Verfahren angewendet wird, nicht die Verwendung von in das Bad einzutauchenden Rührwerken.
Einige grundsätzliche Massnahmen sind bereits vorgeschlagen worden, um das Bad ohne Benutzung von Rührwerken zu aktivieren. Es ist z. B. möglich, das Verfahren in einem Drehofen mit einer waagrechten Welle auszuführen. Dadurch kann man eine sehr intensive Mischwirkung erreichen, insbesondere, wenn eine hohe Drehgeschwindigkeit zur Anwendung gelangt. Ein Drehofen ist jedoch verhältnismässig teuer und unzweckmässig. Es bedeutet zwar eine Verbesserung, die Reaktion in einem Gefäss oder einer Giesspfanne auszuführen, die um eine senkrechte Welle gedreht wird, indem man sie z. B. auf einen Drehtisch setzt.
In diesem Fall ist jedoch die Mischwirkung beträchtlich geringer, weil die Schmelze dem Gefäss während der Drehung folgt und rasch einen Gleichgewichtszustand innerhalb des Gefässes erreicht, ohne hiebei bewegt zu werden, zumindest so lange, wie die Drehgeschwindigkeit konstant ist.
Eine wirksamere Rührwirkung kann durch ein elektrodynamisches1- Verfahren erreicht werden, eine Methode, die unter anderm für die Elektro-Stahlherstellung benutzt worden ist. In diesem Fall. wird die Schmelze in einem feststehenden Ofen zum Kreisen gebracht, wodurch das Bad eine intensive Bewegung gegenüber dem Ofen erlangt, welche die Rührwirkung infolge der Reibung zwischen der Schmelze und der Ofenauskleidung beträchtlich steigert.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Frischen von Metallschmelzen, bei dem die Schmelze mechanisch kräftig in bezug auf die Wand des Gefässes bewegt wird. Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss längs einer im wesentlichen kreisförmigen Bahn mit vertikaler Achse derart bewegt wird, dass zwischen dem geschmolzenen Metall und der Innenwand des Gefässes in an sich bekannter Weise eine kreisförmige Relativbewegung entsteht, und dass während dieser Bewegung der Schmelze im Gefäss von oben reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt wird. Dabei können zusätzlich feste Behandlungsmittel, insbesondere pulverisierter Kalk, zugeführt werden.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die eine Ausführungsfrom einer Vorrichtung für das Verfahren gemäss der Erfindung u einem senkrechten Schnitt darstellt.
Gemäss der Zeichnung weist die Vorrichtung einen Tisch 1 auf, der zur Aufnahme eines Ofens, einer Giesspfanne oder eines andern Gefässes 7 eingerichtet ist, welches das zu behandelnde Bad enthält. Der Tisch ruht in bekannter Weise auf einer Scheibe 2, die wiederum gegenüber einem Drehteller 5 mittels eines Exzenterringes 3 einstellbar ist. Hiefür ist der Drehteller 5 mit einem exzentrisch angeordneten Ansatz versehen, um den der Exzenterring 3 gelegt ist. Diese Anordnung dient zur Ermöglichung der radialen Verstellung der Scheibe 2.
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Der Drehteller 5 ist um einen festen Lagerzapfen 4 drehbar und so angeordnet, dass er mit der gewünschten Geschwindigkeit von einer Welle 8 über einen Winkeltrieb angetrieben wird. Es ist offensichtlich, dass die Exzentereinrichtung gestattet, das Zentrum des Tisches 1 gegenüber der Achse des Lagerzapfens 4 innerhalb eines bestimmten Bereiches zu verstellen. Bei Ausgleich der Exzentrizitäten des Ansatzes bzw. des Ringes 3 kommt das Zentrum des Tisches mit der Bblzenachse zur Deckung. Der an einem beliebigen Punkt festgehaltene Tisch führt dann während einer Drehung des Drehtellers 5 keine Bewegung aus. Hingegen bewegt sich das Zentrum des Tisches zwangsläufig entlang einer kreisförmigen Bahn, sobald es mittels des Exzenterringes 3 in bezug auf die Bolzenachse 4 radial verschoben worden ist.
Der eingezeichnete Stift dient zur Fixierung der jeweiligen exzentrischen Lage des Tisches 1. Das Gefäss 7 macht dabei die Bewegungen des Tisches 1 mit. Zu einer Relativbewegung zwischen Metallschmelze und Innenwand des Gefässes bei laufendem Antrieb kommt es durch die zusätzliche Anordnung eines Bolzens 6 mit einem Führungsstück, das in einer Führung des Tisches, etwa einem Schlitz, gleiten kann. Das Gefäss und der Tisch 1 sind nunmehr an der Ausführung einer einfachen Drehbewegung um die vertikale Achse verhindert, sie bewegen sich vielmehr entlang einer Kreisbahn und führen zusätzlich wegen der lenkerartigen Führung mittels des Bolzens 6 eine geringe Schwenkbewegung aus. Das Gefäss kann auch mittels eines Mechanismus geführt werden, der mit dem oben beschriebenen identisch ist und mit derselben Geschwindigkeit angetrieben. wird.
In diesem Fall kann der Tisch grösser sein, und gleichzeitig kann genügend Raum zur Aufnahme mehrerer Gefässe zur Verfügung stehen.
Die Metallschmelze im Gefäss 7 ist dabei ausser Zentrifugalkräften den von der Wandreibung herrührenden Kräften, die offensichtlich dauernd ihre Grösse ändern, unterworfen. Hiedurch wird eine wirkungsvolleDurchmischung der Metallschmelze erzielt, deren Intensität durch die Grösse der Exzentrizität und durch die Bahngeschwindigkeit des Gefässes 7 bestimmt wird.
Diese Vorrichtung kann für verschiedene metallurgische Reaktionen angewendet werden, bei denen eine wirksame Durchmischung wertvoll ist, insbesondere aber ist es für gewisse Verfahren vorteilhaft, die bei einer so hohen Temperatur durchgeführt werden, dass normale mechanische Rühreinrichtungen ausser Betracht bleiben müssen. Insbesondere ergeben sich weite Anwendungsmöglichkeiten für die Schmiedbarmachung von Roheisen mit Sauerstoff.
Wenn der Sauerstoffgehalt des Gases etwa 50 % überschreitet, ist es nicht mehr möglich, das normale Bessemer-Verfahren mit Lufteinleitung vom Boden her zu benutzen, sondern der Sauerstoff muss von oben her gegen das Bad oder in dasselbe eingeblasen werden. Dieses Verfahren hat jedoch infolge der ungleichmässigen Durchmischung in diesem Falle zu gewissen Schwierigkeiten geführt, wenn das Verfahren in einem normalen Konverter oder einem andern stationären Ofen durchgeführt wird. So ist der Eisenverlust in der Schlacke verhältnismässig hoch, insbesondere wenn es erwünscht ist, den Phosphorgehalt in befriedigender Weise beim Ausgang von einem phosphorreichen Roheisen herabzusetzen, und ferner tritt eine beträchtliche Eisenverdampfung infolge der scharf lokalisierten Sauerstoffzuleitung ein.
Es hat sich als möglich gezeigt, diese Nachteile durch Verwendung eines waagrechten Drehofens für das Verfahren zu vermeiden, aber derselbe Vorteil kann häufig in einfacherer Weise durch Benutzung eines Ofens erreicht werden, der gemäss der Erfindung mittels geeigneter Einrichtungen bewegt wird. Während das geschmolzene Metall gegenüber der Innenwand des Gefässes eine kreisförmige Relativbewegung ausführt, wird der Schmelze von oben reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt. Diese Verfahrensweise hat vor allem den Vorteil, dass sich die Badoberfläche durch die besondere Bewegung des Gefässes vergrössert und demgemäss eine Berührung des Sauerstoffes mit dem Bad über eine grosse Oberfläche erfolgt. Zusätzlich können auch feste Behandlungsmittel, wie z. B. pulverisierter Kalk, zugeführt werden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist keineswegs auf die Behandlung von Roheisen beschränkt, sondern kann natürlich auch für die Behandlung anderer Schmelzen, z. B. zur Raffination von Stahlschmelzen von Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor, oder für die Behandlung von Schmelzen von Nichteisenmetallen benutzt werden.
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