CH656399A5

CH656399A5 - Tauch-verdampfungskammer.

Info

Publication number: CH656399A5
Application number: CH2990/81A
Authority: CH
Inventors: Hans Lustenberger
Original assignee: Fischer Ag Georg
Priority date: 1981-05-08
Filing date: 1981-05-08
Publication date: 1986-06-30
Also published as: IL65587A0; PH19358A; HU191461B; US4496393A; SU1232149A3; CA1194698A; IT1151385B; AR228491A1; AU8393982A; AU551528B2; RO88051A; PT74800B; RO88051B; NO830038L; BR8207694A; ES511987A0; EP0078277A1; IL65587A; ES8307299A1; DD202454A5

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tauch-Verdampfungskammer zum Einbringen verdampfbarer Zusätze in eine Schmelze, insbesondere von Reinmagnesium in is eine in einem Behandlungsgefäss befindliche Roheisen-, Gusseisen- oder Stahlschmelze zur Entschwefelung und/oder zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit oder Vermiculargraphit oder von magnesiumbehandeltem Temperguss.

Für die Entschwefelung von Roheisen, Stahl oder Gussei-20 sen sowie zur Herstellung von Gusseisen mit Kugel- bzw. Vermiculargraphit oder von magnesiumbehandeltem Temerguss ist es bekannt Reinmagnesium zu verwenden. Das Einbringen des Magnesiums geschieht nach bekannten Verfahren mittels verschiedenartiger Tauchvorrichtungen aus keramischen 2s Werkstoffen ohne und mit Metallarmierung.

Die meisten der bisher vorgeschlagenen Tauchvorrichtungen sind entweder betrieblich schwer einsetzbar, zu teuer oder besitzen einen zu geringen Wirkungsgrad oder weisen andere Nachteile auf.

30 Die durch die DAS 2208960 bekannt gewordene Tauchbirne zur Einführung von Magnesium in eine Schmelze ist konstruktiv kompliziert und aufwendig. Zudem ist durch die gezeigte Anordnung nur eine geringe Ausnützung, des durch die kinetische Energie des aus dieser Tauchbirne austretenden 35 Dampfes erzeugten Rühreffektes, verbunden mit einer intensiven Spülwirkung in der Schmelze, möglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Tauch-Verdampfungskammer zum Einbringen von verdampfbaren Zusätzen, wie Reinmagnesium in eine Schmelze zu schaffen, mittels welcher 40 eine optimale Durchmischung des erzeugten Dampfes mit der Schmelze und damit ein höchstmöglicher und reproduzierbarer Wirkungsgrad der Schmelzbehandlung erzielt wird. Zudem sollen die durch das dosiert geregelte Verdampfen erzeugten Druckänderungen (Regelschwingungen) in der Kam-45 mer und damit auch des austretenden Dampfes weitgehend reduziert werden. Ferner soll die Tauch-Verdampfungskammer einfach in der Konstruktion, Herstellung und in der Handhabung sein und je nach Bedarf als mehrfach verwendbare Kammer oder nur als «Einwegkammer» ausgebildet so sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass - in Betriebslage - im unteren Drittel und in den oberen Zwei-Dritteln der inneren Kammerwandung mindestens je eine Öffnung vorgesehen ist.

55 Vorzugsweise ist der Gesamtquerschnitt Qu der Öffnung, bzw. Öffnungen im unteren Drittel gleich oder kleiner als der Gesamtquerschnitt Q0 der Öffnung, bzw. Öffnungen in den oberen Zwei-Dritteln der inneren Kammerwandung.

Als optimal hat sich ein Verhältnis der Gesamtquer-6o schnitte der oberen und unteren Öffnung, bzw. Öffnungen

Qo „ .

^ 2 erwiesen.

Qu

Besonders günstig ist es, wenn die Kammer mit einem aus 65 der Schmelze nach oben herausragenden Halte- und Einfüllrohr verbunden ist und mit einem einsetzbaren Dichtkörper am Kammereingang einen druckdichten Abschluss bildet.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Vergrösse-

3

656 399

rung des Verdampfungskammervolumens der Dichtkörper Der Schutzdeckel weist einen aussen entlang der Behand-

vom Kammereingang entfernt in Richtung des aus der lungsgefässwand nach unten ragenden kragenförmigen Man-

Schmelze nach oben herausragenden Endes des Einfüllrohres tel auf, der als Spritzschutz dient. Im Schutzdeckel selber kön-angeordnet wird. Andere vorteilhafte Ausführungen ergeben nen eine oder mehrere Austrittsöffnungen für Dämpfe vorge-sich aus den weiteren, abhängigen Ansprüchen. 5 sehen sein, die nicht von der Schmelze aufgenommen, bzw.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels die von dieser abgegeben werden. Zur optimalen Sicherheit näher erläutert: des Bedienungspersonals muss die Länge des Mantels so ge-

Ein herkömmliches Behandlungsgefass, z.B. eine Trans- wählt werden, dass die Mantelunterkante die Oberkante des portpfanne für die Schmelze, das mit feuerfestem Material Behandlungsgefässes überdeckt, bevor die Kammer in die ausgekleidet ist, ist mit Schmelze gefüllt. Dabei kann es sich 10 Schmelze eintaucht. Der haubenförmige Deckel kann auch um Gusseisen-, Roheisen- oder Stahlschmelze handeln. Eine direkt zum Absaugen der oben erwähnten Dämpfe und deren Tauch-Verdampfungskammer gemäss der Erfindung wird in Reaktionsprodukte mit der Luft, z.B. MgO verwendet wer-die Schmelze mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit ein- den, indem die oben erwähnte(n) Austrittsöffnung(en) direkt getaucht. Diese Kammer ist mit einem Einfüll- und Halterohr mit einer oder mehreren Absaugleitung(en), z.B. über ein oder verbunden. Die Kammer wird entweder durch eine Öffnung 15 mehrere flexible Metallrohre verbunden werden.

im leicht wegnehmbaren Deckel des Behandlungsgefässes,

wobei das Einfüll- und Halterohr mit einem Anschlag verse- Es ist möglich, das Einfüllrohr direkt an der Kammer-

hen sein kann, der in einer Halterung am Deckel aufsitzt, oder wand mittels eines Dichtungskörpers druckdicht abzuschlies-aber mit am Halterohr leicht lösbar befestigtem Deckel in die sen oder zur Vergrösserung des Kammerinnenraum-Volu-Schmelze eingetaucht. 20 mens den Dicktkörper weiter vom Kammereingang entfernt

Der Kraftschluss der an der Kammer wirkenden Ver- in Richtung des aus dem Behandlungsgefass herausragenden dampfungs- und Reaktionskräfte kann über die Tauchvor- Enden anzubringen. Das ermöglicht Druckänderungen, die richtung und dem Deckel des Behandlungsgefässes oder nur in der Verdampfungskammer durch das dosiert geregelte Verüber die Tauch Vorrichtung oder über den Deckel erreicht dampfen des Reinmagnesiums entstehen können, und damit werden. 25 auch Druckänderungen des aus der Kammer austretenden Das Innere der Kammer ist beispielsweise mit Reinma- Dampfes, weitgehend zu reduzieren und dadurch die in und gnesium gefüllt. Das Reinmagnesium kann in stückiger oder an der Verdampfungskammer wirkenden Kräfte weiter zu in flüssiger Form in die Kammer eingebracht werden. verkleinern.

Die innere und äussere Form der Kammer wird nach strömungstechnischen Kriterien bezüglich Dampf- und Badströ- 30 Die Kammer kann auch als Einwegkammer ausgebildet mung gewählt und dimensioniert. sein, derart, dass sich die Kammer nach beendigter Verdamp fung ganz oder teilweise von der Halterung löst und aus der Die Kammer wird wegen der eben erwähnten Kriterien Schmelze als Einheit oder desintegriert ausscheidet, und zwecks optimaler Ausnützung des bei der Durchmi- Die Kammer kann auch zwei- oder mehrteilig ausgebildet schung der Magnesiumdämpfe mit der Schmelze entstehen- 35 sein, wobei bei zweiteiliger Ausführung ein unterer Behälterden Rühreffektes vorzugsweise in exzentrischer Stellung be- teil nach erfolgter Füllung mit Magnesium an einem Deckel-züglich vertikaler Mittelachse des Behandlungsgefässes in die teil, das mit einem Stiel verbunden ist, z.B. mittels einfachem Schmelze eingetaucht. Die exzentrische Lage der Kammer im Schraubenverschluss verbunden werden. Ein Einfüllrohr der Behandlungsgefäss und/oder die an der Kammer exzentrisch oben beschriebenen Art erübrigt sich und kann durch einen angeordneten Öffnungen unterstützen und verstärken bei ge- 40 einfachen Haltestiel ersetzt werden.

eigneter Geometrie die Badrotation und damit die Spülwir- Es ist auch möglich die Kammer am Boden des Behand-

kung und Ausscheidung der Reaktionsprodukte, wie z.B. lungsgefässes zu befestigen bzw. festzuhalten z.B. mit Bolzen

Schlacke. Die in der Kammerwandung vorgesehenen Öffnun- durch den Boden des Behandlungsgefässes bzw. mit Einfüll-gen sind, bezüglich Einbaulage, auf mindestens zwei Ebenen und Halterohr oder mit Haltestiel und mit der Schmelze, vorangeordnet und können sich in ihrer Anzahl sowie in ihrer 45 zugsweise in exzentrisch eingetauchter Lage, zu überschütten. Gesamt-Querschnittsfläche unterscheiden. Die Anzahl, Damit wird der von der Verdampfungskammer erzeugte

Grösse und Anordnung der Öffnungen in der Kammerwand Rühreffekt noch durch die kinetische Energie des Einfüllsind so gewählt, dass ein optimaler Verlauf der Verdampfung strahles beim «Überschütten» im Schmelzbad verstärkt, wo-des Reinmagnesiums in der Kammer und der Reaktion des durch ein höheres Magnesiumausbringen und eine noch bes-Dampfes mit der Schmelze gewährleistet wird. Auf diese 50 sere Spülwirkung erzielt wird.

Weise wird eine geregelte, dosierte Verdampfung des Reinma- Im Fall, dass die Kammer mit flüssigem Magnesium ge-gnesiums und damit ein in engen Grenzen gesteuerter Reak- füllt wird z.B. durch eine oder mehrere Offnungen in der tionsverlauf erzielt. Kammerwandung und nach Erstarrung des Magnesiums in die Schmelze eingetaucht wird, kann man wegen des günstige-Im unteren Drittel der Kammer ist der Gesamtquerschnitt 55 ren Volumen-Oberflächenverhältnisses des in der Kammer Qu der Öffnung bzw. Öffnungen vorzugsweise kleiner als der erstarrten Magnesiumstückes als bei stückigem Magnesium Gesamtquerschnitt Q0 der Öffnung bzw. Öffnungen in den einen ruhigeren Reaktionsverlauf beobachten. Zudem ist da-oberen Zwei-Dritteln der Kammerwandung. Die Anzahl und mit eine feinere Dosierung des Einfüllgewichtes des Magnesi-Grösse der Öffnungen und der Abstand der Öffnungsebenen ums möglich und das Einfüllrohr im Haltestiel der Kammer hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. von der 60 ist nicht mehr erforderlich.

Menge, vom Schwefelgehalt und von der Behandlungstemperatur der zu behandelnden Schmelze. Die Wandungen der Kammer können aus üblichen oder Die Kammer ist mit einem Einfüll- und Halterohr verbun- hochfesten Feuerfestmaterialien oder Materialkombinatioden, das durch den Schutzdeckel des Behandlungsgefässes nen und mit oder ohne Armierung aus Metall oder einem an-nach aussen ragt. Dieses Rohr kann auf einem Teil oder der 65 deren Material oder Materialkombinationen als Stützskelett Gesamtheit der aus der Reaktionskammer herausragenden vorgesehen sein, wobei diese Armierung fest mit der Armie-Länge mit einer feuerfesten Schicht, vorzugsweise aus kerami- rung eines event. vorhandenen Einfüll- und Halterohrs bzw. schem Material, aussen oder innen oder beidseitig belegt sein. Haltestiels verbunden ist.

656 399

Durch die Verwendung der beschriebenen Kammer lässt sich z.B. nicht nur ein treffsicheres Entschwefeln und Einstellen des Restmagnesiumgehaltes, sowie ein hohes Magnesiumausbringen erzielen, sondern die Behandlungssequenz lässt sich beachtlich erhöhen, da die Behandlungseinrichtung besser den betrieblichen Gegebenheiten angepasst und deren Handhabung vereinfacht ist.

C

Claims

656399 PATENTANSPRÜCHE

1. Tauch-Verdampfungskammer zum Einbringen verdampfbarer Zusätze in eine Schmelze, insbesondere von Reinmagnesium in eine in einem Behandlungsgefass befindliche Roheisen-, Gusseisen- oder Stahlschmelze zur Entschwefelung und/oder zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit oder Vermiculargraphit oder von magnesiumbehandeltem Temperguss, dadurch gekennzeichnet, dass-in Betriebslage - im unteren Drittel und in den oberen Zwei-Dritteln der inneren Kammerwandung mindestens je eine Öffnung vorgesehen ist.

2. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtquerschnitt Qu der Öffnung bzw. Öffnungen im unteren Drittel gleich oder kleiner ist als der Gesamtquerschnitt Q0 der Öffnung, bzw. Öffnungen in den oberen Zwei-Dritteln der inneren Kammerwandung.

3. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das yerhältnis der Gesamtquerschnitte der oberen und unteren Öffnung, bzw. Öffnungen

Qo mindestens gleich 2 ist.

Qu

4. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer mit einem aus der Schmelze nach oben herausragenden Halte- und Einfüllrohr verbunden ist, welches mit einem einsetzbaren Dichtkörper am Kammereingang einen druckdichten Abschluss des Innenraumes der Tauch-Verdampfungskammer bildet.

5 15. Verwendung der Tauch-Verdampfungskammer nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kammer durch die Öffnungen mit flüssigem Magnesium füllt und anschliessend erstarren lässt.

5. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper vom Kammereingang entfernt in Richtung des aus der Schmelze herausragenden Rohrendes angeordnet ist, zwecks Vergrösserung des Kammerinnenraum-V olumens.

6. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halte- oder Einfüllrohr auf einem Teil oder der Gesamtheit der aus der Kammer herausragenden Länge aussen oder innen oder beidseitig mit einer feuerfesten Schicht belegt ist.

7. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus zwei oder mehreren Teilen nach dem Einfüllen des Magnesiums zusammensetzbar ist.

8. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Einwegkammer ausgebildet ist und sich nach beendigter Verdampfung ganz oder teilweise von der Halterung löst und aus der Schmelze als Einheit oder desintegriert ausscheidet.

9. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass deren Horizontal- und/oder Vertikalschnitt ellipsenförmig ist.

10. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass deren Öffnungen an der Kammerwandung in unregelmässiger Weise, bzw. bei rotationssymmetrischer Kammerform exzentrisch, angeordnet sind.

11. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der einzelnen Öffnungen 1 bis 100 cm2 beträgt.

12. Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtquerschnitt der Öffnungen Q0 + Q„ zwischen 2 und 300 cm2 liegt.

13. Verwendung der Tauch-Verdampfungskammer nach Anspruch 1 bis 12 zum Einbringen verdampfbarer Zusätze in eine Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kammer im leeren Behandlungsgefass an dessen Boden befestigt und/oder von oben festhält und hierauf mit der zu behandelnden Schmelze übergiesst.

14. Verwendung der Tauch-Verdampfungskammer nach

Anspruch 1 bis 12 zum Einbringen verdampfbarer Zusätze in eine Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kammer exzentrisch in das mit Schmelze gefüllte Behandlungsgefass taucht.

10