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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln einer Stahlschmelze, bei dem ein Teil der Stahlschmelze aus einer Pfanne zu einem Behandlungsbehälter nach oben befördert wird, der oberhalb der Pfanne angeordnet ist und in dem die Stahlschmelzenzusammensetzung eingestellt und/oder eine Entgasung vorgenommen wird, und bei dem die Stahlschmelze anschliessend zu der Pfanne zurückgeleitet oder gegebenenfalls zwischen der Pfanne und dem Behandlungsbehälter umgewälzt oder hin-und herbewegt wird, wobei die Stahlschmelze gegebenenfalls bei der Behandlung nochmals erwärmt wird und wenigstens ein Durchgangsrohr vorgesehen ist, das die Pfanne mit dem Behandlungsbehälter verbindet.
Im allgemeinen wird bisher das RH- (Umlaufentgasung) oder DH-Verfahren (Vakuum-Hebever- fahren) zur Entgasung oder zur Einstellung der Stahlschmelzenzusammensetzung verwendet. In Fig. l ist eine Ausführungsform des RH-Verfahrens gezeigt. Unter Verwendung der in Fig. l gezeigten Vorrichtung wird nachstehend ein Behandlungsverfahren erläutert.
In den Zeichnungen ist mit --1-- eine Pfanne, mit --2-- ein Mischbehälter, mit --3-- ein Steigrohr für die Stahlschmelze, mit 4-- ein Fallrohr für die Stahlschmelze, mit --5-- eine Zufuhrleitung für ein Inertgas (im allgemeinen Argon), mit --6-- ein Absauganschluss und mit --7-- ein Behälter bezeichnet, der ein Legierungselement enthält. Mit --A-- ist die Stahlschmelze und mit - sind die Legierungselemente bezeichnet. Wenn mit Hilfe der in Fig. l gezeigten Vorrichtung eine Stahlschmelze behandelt werden soll, ist der Mischbehälter --2-- über die Pfanne-l-angeordnet und sowohl das Steigrohr --3-- als auch das Fallrohr --4-- sind in die Stahlschmelze --A--
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--6-- abgesaugt,Mischbehälter --2-- beläuft sich etwa auf 1 bar und die Stahlschmelze --A-- wird zu dem Mischbe- hälter-2-nach oben gesaugt.
(Wenn die Druckdifferenz 1 bar ist, beläuft sich die Saughöhe etwa auf 1, 48 m. ) Ein Inertgas, wie z. B. Argon, wird über eine Intertgas-Zufuhrleitung --5-dem Steigrohr --3-- für die Stahlschmelze zugeführt, um die Stahlschmelze --A-- nach dem Druckluftpumpen - Prinzip zu dem Mischbehälter --2-- nach oben zu befördern. Wenn die Stahlschmelze - einen Punkt in Höhe der zuvor angegebenen Saughöhe erreicht, fällt die überschüssige Stahlschmelze-A-über das Fallrohr -4-- in die Pfanne-l-nach unten. Auf diese Art und Weise wird die Stahlschmelze --A-- zwischen der Pfanne-l-und dem Mischbehälter --2-- umgewälzt und Gase, wie z.
B. 0., H , Na u. dgl., die sich in der Stahlschmelze --A-- lösen, werden ausgetrieben, währenddem die Stahlschmelze --A-- in dem Mischbehälter --2-- bleibt, wenn der Mischbe- hälter-2-zu diesem Zeitpunkt unter einem Vakuum steht und bleibt. Legierungselemente --B-werden der Stahlschmelze --A-- in den Mischbehälter --2-- von dem Behälter --7-- zugegeben, der das Legierungselement bzw. die Legierungselemente enthält. Daraufhin vermischen sich die Legierungselemente --B-- mit der Stahlschmelze --A-- in dem Mischbehälter --2-- und dann in der Pfan-
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Dieses Verfahren bringt jedoch bestimmte Schwierigkeiten auf Grund der Zufuhr eines Inertgases mit sich, die nachstehend näher angegeben werden und die zu Schwierigkeiten bei der Durchführung des Verfahrens führen. Dieses Inertgas dient wie bei der DE-AS 1458812 zur Beförderung der Stahlschmelze zwischen der Pfanne und dem Behandlungsbehälter und wird dort als"Liftgas" bezeichnet.
Ein in das Steigrohr --3-- über die Inertgas-Zufuhrleitung --5-- einzuleitendes Inertgas tritt an der Oberfläche der Stahlschmelze --A-- in den Mischbehälter --2-- aus und wird dann
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--6-- angesaugt.hälters -2-- haften oder tritt aus dem Mischbehälter --2-- über die Saugleitung aus. Hiedurch geht eine beträchtliche Menge an zugegebenen Legierungselementen verloren, so dass die gewünschte Einstellung der Stahlschmelzenzusammensetzung nicht erreicht werden kann. Ferner bleibt das Legierungspulver an der Saugleitung haften oder sammelt sich in der Saugleitung, wodurch sich eine Vielzahl von Schwierigkeiten ergibt, wie z.
B. eine Beeinträchtigung der Vakuumpumpe, wenn man die an die Vorrichtung angeschlossenen Geräte betrachtet.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine Ausführungsform der Erfindung zur Einstellung der Stahlschmelzenzusammensetzung näher erläutert.
In den Fig. 2 und 3 sind Schnittansichten von Vorrichtungen gezeigt, in denen die Einstellungen der Stahlschmelzenzusammensetzung vorgenommen wird. Der Grundaufbau stimmt im wesentlichen mit dem Aufbau der Vorrichtung nach Fig. l überein. Bei den erfindungsgemässen Vorrichtun-
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Durchgangsrohre-3', 4'-anschmelze --A-- wird zu einem Mischbehälter --2-- mit Hilfe einer Treibkraft des Linearmotors --8-unter gleichzeitiger Erwärmung nach oben befördert. Während oder nachdem eine vorbestimmte Menge an Stahlschmelze-A-für den Mischbehälter -2-- nach oben befördert worden ist, werden von einem Behälter -7-- (s. Fig. 2) der Legierungselemente enthält, Legierungselemente --B-- der Stahlschmelze --A-- zugegeben.
Die Stahlschmelze --A-- bleibt eine vorbestimmte Zeit in dem Misch- behälter-2-, damit sich die Legierungselemente --5-- mit der Stahlschmelze --A-- vermischen können, und anschliessend wird der Linearmotor --8-- abgeschaltet oder die Treibkraft des Linear- motors -8-- wird umgekehrt, so dass sie nach unten wirkt, um den sich nach unten bewegenden Strom der Stahlschmelze --A-- zu beschleunigen. Hiedurch wird die Stahlschmelze --A-- zu der Pfanne-l-zurückgeleitet und vermischt sich mit der Stahlschmelze --A--, die in der Pfanne - geblieben ist.
Selbst nach wiederholtem Ausführen dieses Vorganges, bis die gesamte vorbestimmte Menge an Legierungselementen --B-- der Stahlschmelze --A-- zugegeben ist, läuft die Stahlschmelze --A-- zwischen der Pfanne-l-und dem Mischbehälter --2-- um oder wird zwischen der Pfanne-l-und dem Mischbehälter --2-- hin- und herbewegt, um eine gleichförmige Vermischung von Stahlschmelze-A-und Legierungselementen-B-zu erreichen. Beim Verfahren nach der Erfindung wird die Treibkraft des Linearmotors --8-- an Stelle eines Inertgases genutzt, um die
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oder aus dem Mischbehälter --2-- über die Absaugleitung ausfliesst, wie dies bei der Ausführungsform in Fig. 1 möglich ist. Somit können sich alle zugegebenen Legierungselemente --B-- mit der Stahlschmelze --A-- vermischen.
Demzufolge wird eine genaue Einstellung der Stahlschmelzenzusammensetzung erreicht und ferner besteht keine Möglichkeit, dass ein unerwarteter Störfall auftritt, der seine Ursache im Eindringen des Legierungspulvers in eine Absaugleitung, eine Saugpumpe o. dgl. hat. Wenn der Mischbehälter -2-- unter einem Saugunterdruck gehalten wird, kann die Stahlschmelze --A-- gleichzeitig mit der Einstellung der Zusammensetzung der Stahlschmelze entgast werden. Der Mischbehälter -2-- braucht jedoch nicht immer unter Unterdruck bei der Einstellung der Stahlschmelzenzusammensetzung zu stehen, da die Stahlschmelze --A-- durch die Treibkraft des Linearmotors --8-- auch ohne eine Unterdrucksaugkraft beim Verfahren nach der Erfindung nach oben befördert werden kann.
In Abhängigkeit von den gegebenen Umständen kann die Einstellung der Stahlschmelzenzusammensetzung auch unten einer Bedingung erfolgen, bei der der Mischbehälter -2-- unter normalen Umgebungsbedingungen steht. Wenn die Einstellung der Stahlschmelzenzusammensetzung unter normalen Umgebungsbedingungen ausgeführt werden soll, ist es erwünscht, ein Gas in dem Mischbehälter --2-- durch ein Inertgas, wie z. B. Argon, zu ersetzen, um eine Oxydation der Stahlschmelze --A-- und der Legierungselemente --B-- zu verhindern.
In den Fig. 4 und 5 sind Weiterbildungen der Erfindung gezeigt. Wenn die Stahlschmelze über ein Durchgangsrohr -3'-- hochsteigt, wirkt auf die Stahlschmelze --A-- eine Treibkraft von dem Linearmotor -8-- ein und sie wird erwärmt. Nachdem die Legierungselemente --B-- der Stahlschmelze --A-- im Mischbehälter --2-- zugegeben worden sind, wird die Stahlschmelze --A-- in
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Linearmotors umgekehrt und nach unten gerichtet wird. Dieser Vorgang wird wiederholt ausgeführt, bis die Einstellung der Stahlschmelzenzusammensetzung abgeschlossen ist.
Das Durchgangsrohr für die Stahlschmelze kann an seinem äusseren Ende eine Düse --3a-- haben, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Durch dieses Ausleiten der Stahlschmelze aus einer derartigen Düse wird die Entgasungsfläche wirksam vergrössert und man erhält eine verbesserte Agitation, was zur Folge hat, dass sich eine verbesserte Mischwirkung für die Legierungselemente und eine höhere Entgasungseffizienz ergeben.
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Die Wirkungen der zuvor beschriebenen Erfindung bei einem praktischen Behandeln einer Stahlschmelze sind nachstehend aufgelistet.
1. Die Stahlschmelze wird umgewälzt oder hin-und herbewegt, währenddem sie mittels eines
Linearmotors erwärmt wird, der mit einer Frequenz betrieben wird, die in der Grössenord- nung von 50 bis 60 Hertz liegt. Die Auflösungsgeschwindigkeit der Legierungselemente ist zu dieser Zeit gross, so dass sich die zum vollständigen Einstellen der Stahlschmelzen- zusammensetzung erforderliche Zeit hiedurch beträchtlich verkürzen lässt. Wenn beispiels- weise Legierungselemente einer Stahlschmelze bei einer Temperatur von 1670 und 1680 C zugegeben werden und wenn die Temperatur der Stahlschmelze nach dem Verfahren gemäss der Erfindung über 10 C erhöht wird, wird die Auflösungsgeschwindigkeit der Legierungs- elemente nahezu doppelt so gross.
Die Zeit zur vollständigen Einstellung der Stahlschmel- zenzusammensetzung beträgt daher im Umkehrschluss etwa die Hälfte. Wenn die Legierungs- elemente der Stahlschmelze unter Erwärmung durch den Linearmotor zugegeben werden und die Stahlschmelze in einem Mischbehälter eine vorgegebene Zeit (üblicherweise 10 bis
30 min) belassen wird, lösen sich die Legierungselemente nahezu vollständig in der Stahl- schmelze während dieser Zeit, so dass sich die Behandlungszeit verkürzen lässt.
2. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Stahlschmelze zu einer Pfanne zurück- geleitet, nachdem sich die Legierungselemente in der Stahlschmelze vollständig gelöst ha- ben. Demzufolge ist zu erwarten, dass man eine extrem gleichmässige Durchmischung der
Stahlschmelze erhält. Wenn hiebei der nach unten gerichtete Rückstrom der Stahlschmelze durch den Linearmotor beschleunigt wird, kann die gleichmässige Durchmischung der Stahl- schmelze noch wirksamer erreicht werden.
3. Selbst wenn die Stahlschmelze gleichzeitig mit der Einstellung der Stahlschmelzenzusammen- setzung entgast wird, kann ein hoher Unterdruckzustand aufrechterhalten werden, da man beim erfindungsgemässen Verfahren kein Inertgas benötigt, um die Stahlschmelze zu dem
Mischbehälter nach oben zu befördern. Ferner kann die Einstellung der Stahlschmelzen- zusammensetzung genauer vorgenommen werden, da das zugegebene Legierungspulver nicht über eine Absaugleitung aus dem Mischbehälter austreten kann.
4. Die zur Umwälzung der Stahlschmelze erforderliche Zeit wird dadurch vermindert, dass die Steiggeschwindigkeit der Stahlschmelze unter Verwendung des Linearmotors grösser wird.
Demzufolge nimmt auch die zur Entgasung der Stahlschmelze erforderliche Zeit im Vergleich zu dem DH- oder RH-Verfahren auf die Hälfte bis ein Viertel ab.
5. Als Energiequelle für den Linearmotor benötigt man beim Verfahren nach der Erfindung eine übliche Frequenz von 50 bis 60 Hertz. Hiedurch verringern sich auch die Kosten für die Energiequelle auf die Hälfte bis ein Drittel im Vergleich zu einem üblichen Verfahren, bei dem man eine Niederfrequenz von 0, 1 bis 16 Hertz benötigt.
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