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Verfahren und Vorrichtung zum Inaktivieren des bei der Stahlentgasung
anfallenden selbstentzündlichen Metallstaubes Bei allen Stahlentgasungsverfahren
müssen große Gasmengen von einem entsprechenden Pumpensatz innerhalb kurzer Zeit
abgepumpt werden. Diese Gasmengen enthalten erhebliche Feststoffbeimengungen, vor
allem in Form von Metallstaub, z. B. Eisen, Mangan, Chrom usw., je nach der Zusammensetzung
des Stahles. Zum Schutz des Pumpensatzes muß daher in die Evakuierungsleitung ein
Staubabscheidefilter eingeschaltet werden. Die Anordnung von Filtern in einer Vakuumleitung
ist an sich bekannt, z. B. bei der Trennung von Metallen durch Vakuumdestillation
wie Kupfer-Wismuth, Blei-Zinn und Arsen.
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Es ist auch bekannt, für das Abfangen von Stäuben besonders harter
Materialien Raschig-Filter mit eisernen, ölgenetzten Ringen zu verwenden.
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Für Vakuumverfahren, bei denen wie bei der Entgasung von großen Stahlmengen
außerordentlich große Gasvolumen abzupumpen und zu filtern sind, ist die Verwendung
von Raschig-Filtern ungeeignet, weil die notwendigen Filterquerschnitte zu groß
würden. Außerdem müßten diese Raschig-Ringe mit einer Flüssigkeit benetzt werden,
welche den Staub festhält. überdies wären bei den bei der Stahlentgasung anzuwendenden
geringen Drücken als Netzflüssigkeiten für den technischen Gebrauch nur bestimmte
Öle mit besonders niedrigem Dampfdruck anwendbar.
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Die für die Stahlentgasung notwendig großen Filterquerschnitte sind
jedoch leicht erreichbar bei Verwendung an sich bekannter Gewebefilter, die im allgemeinen
aus einem Behälter mit darin angeordneten sackartigen Einsätzen bestehen. In solchen
Filtern hält sich der Druckverlust in vorteilhaften Grenzen.
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Es wurde erkannt, daß bei solchen Stahlentgasungen hinsichtlich der
Staubabscheidung besondere Maßnahmen zu treffen sind, da in dem abgesaugten Staub-Gas-Gemisch
bei Drücken etwa unterhalb von 5 Torr, vorzugsweise unterhalb von 1 Torr, selbstentzündliche
Staubteile enthalten sind, die sich ebenfalls im Staubfilter niederschlagen. Wird
ein derartiges Staubfilter nach Abschluß eines Entgasungsprozesses oder durch die
bei einem nachfolgenden Prozeß anfänglich hindurchgesaugte atmosphärische Luft rasch
belüftet, so verbrennt der selbstentzündliche Staubbelag im sackartigen Einsatz
des Filters, wobei die Filteranlage beschädigt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird zum Inaktivieren des bei der Vakuum-Stahlentgasung
anfallenden selbstentzündlichen Metallstaubes so verfahren, daß der bei Drücken
etwa unter 5 Torr, vorzugsweise unterhalb 1 Torr, anfallende selbstentzündliche
Metallstaub in mindestens einem in die Evakuierungsleitung eingeschalteten Staubfilter
abgeschieden und dort durch Einleiten eines inaktivierenden Gases oder Gas-Wasserdampfgemisches
oder durch Bestäuben mit Feststoffteilchen, wie Tonerde, Asbeststaub, inaktiviert
wird. Das Verbrennen, Aufflammen und eine unzulässige Temperaturerhöhung des hierdurch
zerstörbaren Staubfilters wird z. B. durch eine langsame Oxydation oder durch Ablagerung
der feinen Feststoffteilchen an den selbstentzündlichen Staub verhindert.
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Vorteilhaft kann das Einbringen der bindenden bzw. inaktivierenden
festen Stoffe in das Staubfilter vor Beginn des Evakuierungsvorganges erfolgen.
Man kann auch den inaktivierenden Stoff während der Entgasung mit Hilfe der dabei
herrschenden Gasströmung in dem Staubfilter verteilen.
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Will man mehrere Stahlentgasungen unmittelbar nacheinander ausführen,
so ist es zunächst erforderlich, das Staubfilter nach jeder Entgasung zu inaktivieren,
da sonst die abgelagerten selbstentzündlichen Stäube aufflammen, wenn die anfängliche
Evakuierung von Atmosphärendruck einen großen Luft-. strom durch das Staubfilter
hindurchsaugt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung kann darin bestehen,
daß man mindestens zwei
Staubfilter verwendet, wobei das eine nur
im Druckgebiet oberhalb des selbstentzündlichen Staubanfalls in die Evakuierungsleitung
eingeschaltet ist. In ihm scheiden sich somit überwiegend nicht selbstentzündliche
Stoffe ab, und eine Belüftung ist zu jedem Zeitpunkt möglich. Kurz bevor das Druckgebiet
des selbstentzündlichen Staubanfalls erreicht ist, wird auf ein zweites Staubfilter
umgeschaltet, das zur Aufnahme des selbstentzündlichen Staubes bestimmt ist und
in dem:, die Inaktivierung ausgeführt werden kann. Da bei jedem Prozeß erst umgeschaltet
wird, nachdem die abgesaugte Luft sehr weit verdünnt worden ist, kann das Staubfilter
für die selbstentzündlichen Stoffe mehrmals hintereinander benutzt werden, ehe eine
Inaktivierung des abgeschiedenen Staubbelages erforderlich wird. Während der Vorevakuierung
durch-'das Staubfilter für die nicht selbstentzündlichen Stoffe wird das zweite
Staubfilter von der übrigen.Anläge abgesperrt und unter entsprechendem Vakuum gehalten.
Die Umschaltung zwischen beiden Staubfiltern kann durch an sich bekannte Mittel
von Hand oder selbsttätig erfolgen.
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Die beiden Staubfilter können mit unterschiedlichem Strömungswiderstand
und dadurch auch in unterschiedlicher Größe ausgeführt werden. Dabei darf das Staubfilter,
-das in den höheren Druckbereichen arbeitet, einen höheren Strömungswiderstand (z.
B. kleinere Abmessungen) aufweisen, während das Staubfilter zur Aufnahme der selbstentzündlichen
Stoffe mit relativ kleinem Strömungswiderstand ausgeführt werden muß, um eine genügende
Saugleistung der Pumpen zu sichern: Zur Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnungen
verwiesen. Hierin zeigt F i g. 1 ein Beispiel einer Stahlentgasungsanlage gemäß
der Erfindung unter Zwischenschaltung eines Staubfilters, F i g. 2 ein Beispiel-
für die Ausführungsform der Zugabe von inaktivierenden Stoffen und F i g. 3 ein
Beispiel einer Stahlentgasungsanlage mit zwei umschaltbaren Staubfiltern.
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Bei der Stahlentgasungsanlage nach F i g. 1 befindet sich der zu entgasende
Stahl zunächst in der Abstichpfanne oder: einer Zwischenpfanne 2, welche auf dem
Vakuumbehälter 1 aufgesetzt ist. Nach Betätigung der Stopfenstange 3 fließt der
flüssige Stahl in die darunter stehende Gießpfanne 4 und wird hierbei durch das
umgebende Vakuum entgast. Zur Evakuierung des Vakuumbehälters 1 dient der schematisch
angedeutete Vakuumpumpsatz 5, der über ein Absperrventil 6 und die Leitung 7 mit
dem Staubfilter 8 verbunden ist. Im Inneren des Staubfilters 8 befinden sich sackartige
Einsätze 9, in welche die anfallenden Staubteilchen über die Zuleitung 10 mit dem
Absperrventil 11 vom Vakuumbehälter 1 her herangebracht- werden. Zum Einlassen
des inaktivierenden Gases: dient eine Zuleitung 12 mit Absperrventil 13, die -an,
eine entsprechende Vorratsflasche 14 angeschlossen.ist.
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Beim Entgasungsprozeß sind zunächst die Absperrventile 11 und 6 geöffnet,
und die Vakuumpumpen evakuieren den Behälter 1 durch das Staubfilter 8 hindurch.
Die Absperrventile 13 und 15 bleiben dabei geschlossen. Nach Beendigung der Entgasung
werden die Absperrventile 11 und 6 geschlossen und durch das Öffnen von Absperrventil
13 Gas in den Staubfilter 8 eingelassen. Zur Belüftung des Vakuumbehälters 1 .wird
.das. Absperrventil. 15 geöffnet werden.- Nachdem der selbstentzündliche
Staub -durch die Einwirkung des eingelassenen Gases inaktiviert ist, kann das Staubfilter
durch Öffnen des Absperrventils 11 belüftet und anschließend, falls erforderlich,
gereinigt werden.
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In F i g. 2 ist - eine Vorrichtung zum Einführen von inaktivierenden
Stoffen während der Entgasung oder zu jeder anderen beliebigen Zeit in Verbindung
mit dem Staubfilter 8 dargestellt. Sie besteht aus einem vakuumdicht verschließbaren
Behälter 16 mit einem nach außen führenden Ventil 17, mit welchem in den Behälter
16 Luft von Atmosphärendruck oder auch höher eingeführt werden kann. Am Boden des
Behälters befindet -sich das Ventil 1-8-. mit welchem die Zugabe der notwendigen
Menge des Inaktivierungsstoffes geregelt werden kann. über die Leitung 19 wird dann
der Stoff in den Behälter 8 eingeführt.
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In F i g. 3 ist eine Vakuumeinrichtung für den Betrieb von zwei Filtern
wiedergegeben. Das kleinere Filter 20 ist für die Aufnahme nicht selbstentzündlicher
Stäube vorgesehen, während das größere Filter 8 die unterhalb von 5 Torr, vorzugsweise
unterhalb von 1 Torr, anfallenden selbstentzündlichen Stäube abscheidet. Beim Anfahren
sind die Äbsperrventile 15, 11, 13 und 6 geschlossen, und die Evakuierung des Vakuumbehälters
1 erfolgt über -das Staubfilter 20. Nachdem das Druckgebiet des selbstentzündlichen
Staubanfalles erreicht ist, wird auf .das Staubfilter 8 umgeschaltet. Hierzu werden
die Ventile 11 und 6 geöffnet -sowie die Absperrventile 21 und 22 geschlossen. Ist
der Entgasungsprozeß beendet, so können die Absperrventile 11 und 6 geschlossen
werden, wodurch das Staubfilter 8 unter Vakuum gehalten wird. Sind mehrere Entgasungsvorgänge
beendet, wird bei geschlossenen Absperrventilen 10 und 6 das Absperrventi1.13 geöffnet
und das Staubfilter 8 mit dem inaktivierenden Gas aus der Vorratsflasche
14 über die Zuleitung 12, geflutet. Es ist auch möglich, entsprechend F i
g. 2, aus dem Vorratsbehälter 16 Tonerde oder ähnliche Stoffe in das Filter 8 einzuführen.
Danach kann dieses belüftet werden.Die erst nach -mehrerenEntgasungsprozessen erforderliche
Inaktivierung bedeutet praktisch eine sehr erhebliche Ersparnis an inaktivierenden
Mitteln, was mit Rücksicht auf die großen Volumina derartiger Anlagen besonders
ins Gewicht fällt.
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Die neue Erfindung erzielt somit .durch die überwindung der Schwierigkeiten,
welche der Anfall von selbstentzündlichem Staub bei der Stahlentgasung hervorruft,
einen wichtigen technischen Fortschritt.-