CH664580A5 - Verfahren zum verdampfen von zusatzstoffen in einer metallschmelze. - Google Patents
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Description
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdampfen von Zusatzstoffen in einer Metallschmelze.
Die bekannten Einrichtungen zum Verdampfen von Zusatzstoffen unter atmosphärischem Druck in einer Metallschmelze bestehen aus einem Gefäss mit einer von aussen mit Zusatzstoffen beschickbaren Kammer, in welcher die Zusatzstoffe unter Einwirkung der aus dem Gefäss in die Kammer durch entsprechend angeordnete Öffnungen eingedrungenen Metallschmelze verdampfen. Die Voraussetzung dafür ist die Eigenschaft der Zusatzstoffe wie z.B. von Li, Ca, Mg u.a. einen Dampfdruck bei der Temperatur der Metallschmelze zu entwickeln, der höher liegt als der im Bereich der Kammer herrschende metallostatische Druck der Metallschmelze. Die verdampften Zusatzstoffe entweichen aus der Kammer durch einige der erwähnten Öffnungen in die Metallschmelze.
Wenn die Geometrie der Öffnungen, ihre Gesamtfläche und das Kammervolumen nicht in einem bestimmten Verhältnis zur Badhöhe bzw. zum Fassungsvermögen des Gefässes, nicht zuletzt auch zum Gehalt von bestimmten, in der Metallschmelze enthaltenen Elemente, wie z.B. zum Schwefel, Wasserstoff oder Sauerstoff stehen, wird kein optimales Verdampfen mit hohem Wirkungsgrad und reproduzierbarem Restgehalt der Zusatzstoffe oder der Elemente in der Metallschmelze erreicht. Als übergeordnete Folge dieser Einflüsse resultiert dann eine zum Verdampfen der Zusatzstoffe benötigte Zeit. Bei sehr langer und sehr kurzer Verdampfungszeit sinkt der Wirkungsgrad der Zusatzstoffe und auch die Treffsicherheit im Erreichen eines vorgegebenen Restgehaltes der Zusatzstoffe oder der Elemente in der Metallschmelze. Dabei kann es bei zu langer Verdampfungszeit zum Verstopfen der zu klein gewählten Öffnungen in der Kammer infolge des Erstarrens der Metallschmelze oder der Reaktionsprodukte kommen. Bei zu kurzer Verdampfungszeit kommt es zu einer heftigen Reaktion mit starkem Auswurf von Metallschmelze. In beiden Fällen entstehen zusätzlich technische Probleme bezüglich der Arbeitssicherheit.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Treffsicherheit der Parameter z. B. Restmagnesiummenge, Grad der Desoxydation usw. des Endproduktes reproduzierbar zu steuern und dabei den Wirkungsgrad der Zusatzstoffe zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Merkmale gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Anhand der beiliegenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Gefäss zur Durchführung des erfmdungsgemässen Verfahrens, in Füllage
Fig. 2 das Gefäss nach Fig. 1, in Behandlungslage.
Im Gefäss 1 ist eine Kammer 2 angeordnet. Die Beschik-kung der Kammer 2 mit verdampfbaren Zusatzstoffen 4 geschieht über die Öffnung 5a, die mittels eines Verschlusses 5 abschliessbar ist. Die Öffnungen 3, 3a, 3b in der Kammerwand 2a der Kammer 2 haben verschiedene Funktionen. Einerseits dringt die Metallschmelze 6 durch die Öffnung 3 in die Kammer 2 ein, während der Austritt der verdampften Zuatzstoffe 4 aus der Kammer 2 durch die Öffnungen 3a, 3b erfolgt. Das Gefäss 1 wird auf bekannte Weise von einer Füllage gemäss Fig. 1 in die senkrechte Lage gemäss Fig. 2 geschwenkt, wodurch das Verdampfen der Zusatzstoffe eingeleitet wird, nämlich im Moment des Eindringens der Metallschmelze 6 durch die Öffnung 3 in die Kammer 2.
Das Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele erläutert.
Beispiel 1
Es wurde ein Gefäss 1 mit 5 t Metallschmelze gefüllt. Vorgängig wurde in die Kammer 2 als Zusatzstoff 12 kg Magnesium eingebracht. Im Moment, da das Gefäss 1 seine senkrechte Lage erreicht hatte, wurde die Reaktion praktisch eingeleitet. Nach 97 Sek. war die Reaktion abgeschlossen. Dabei wurde der Anfangsschwefelgehalt von 0,09% auf 0,006% gesenkt und eine Restmagnesiummenge von 0,05% in der Metallschmelze erreicht.
Bei einer Versuchsreihe von mehreren Reaktionsabläufen, die gemäss der Formel t = 68 x T0-22 x A eingestellt wurden, wurde eine Schwankung der Restmagnesiummenge von max. + 0,005% festgestellt. Der Koeffizient A lag bei 1.
Beispiel 2
Es wurde ein Gefäss 1 mit 11 Metallschmelze gefüllt. Vorgängig wurde in die Kammer 2 als Zusatzstoff 1,5 kg Magnesium eingebracht. Im Moment, da das Gefäss 1 seine senkrechte Lage erreicht hatte, wurde die Reaktion praktisch eingeleitet. Nach 52 Sek. war die Reaktion abgeschlossen. Dabei wurde der Anfangsschwefelgehalt von 0,03% auf 0,006% gesenkt und eine Restmagnesiummenge von 0,045% in der Metallschmelze erreicht.
Bei einer Versuchsreihe von mehreren Reaktionsabläufen, eingestellt nach der Formel t = 68 x T0-22 x A, wurde eine Schwankung der Restmagnesiummenge von max. + 0,005% festgestellt. Der Koeffizient A lag bei 0,76.
Bei den Vorversuchen mit den Verdampfungszeiten gemäss dem Koeffizient A unter 0,5 und über 1,5 wurde eine grössere Schwankung des Restmagnesiumgehaltes und auch ein schlechterer Wirkungsgrad des Zusatzstoffes festgestellt.
Der Bereich des Koeffizienten A für Magnesium zwischen 0,5 bis 1,5% entspricht dem Bereich des Schwefelgehaltes von 0,01 bis 0,15%.
Als weitere Zusatzstoffe kommen z. B. Lithium und Calcium in Frage.
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Beispiel 3
Es wurde ein Gefäss 1 mit 11 Metallschmelze gefüllt. Vorgängig wurde in die Kammer 2 als Zusatzstoff 0,25 kg Lithium eingebracht. Im Moment, da das Gefäss 1 seine senkrechte Lage erreicht hatte, wurde die Reaktion praktisch eingeleitet. Nach 39 Sek. war die Reaktion abgeschlossen. Dabei wurde der Anfangswasserstoffgehalt von 5,2 ppm auf 1,1 ppm und der Sauerstoffgehalt von 7,67 ppm auf 5 ppm gesenkt.
Bei einer Versuchsreihe von mehreren Reaktionsabläufen,
wobei die Reaktionszeit gemäss der Formel t = 68 x T0-22 x A eingestellt wurde, wurde eine Schwankung des Wasser- und Sauerstoffgehaltes von ± 0,3 ppm festgestellt. Der Koeffizient A lag bei 0,57.
5 Bei den Vorversuchen mit den Verdampfungszeiten gemäss dem Koeffizienten A unter 0,4 und über 1,1 wurde eine grössere Schwankung des Wasser- und Sauerstoffgehaltes und auch ein schlechterer Wirkungsgrad des Zusatzstoffes festgestellt.
G
1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum Verdampfen von Zusatzstoffen in einer Metallschmelze, unter Verwendung eines Gefässes mit mindestens einer, mit mindestens einem Zusatzstoff gefüllten Kammer, wobei die Kammer mehrere Öffnungen zwecks Zuführung der Metallschmelze aus dem Gefäss in die Kammer und Austritt des verdampften Zusatzstoffes aus der Kammer in die Metallschmelze aufweist, und wobei die geometrische Anordnung und Grösse der Kammer und die Gesamtfläche der Öffnungen in bezug auf die Menge T der Metallschmelze in Tonnen und das in der Metallschmelze enthaltene und durch den Zusatzstoff zu bindende Element eine Verdampfungszeit t in Sekunden bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungszeit nach der Formel t = 68 x T0,22 x A eingestellt wird, wobei A ein Koeffizient je nach Zusatzstoff bedeutet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verdampfen von Magnesium als Zusatzstoff in der Metallschmelze der Koeffizient A im Bereich von 0,5 bis 1,5 eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verdampfen von Calcium als Zusatzstoff in der Metallschmelze der Koeffizient A im Bereich von 0,7 bis 1,2 eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verdampfen von Lithium als Zusatzstoff in der Metallschmelze der Koeffizient A im Bereich von 0,4 bis 1,1 eingestellt wird.
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