DE1264474B

DE1264474B - Process for the vacuum degassing of molten steel by circulation

Info

Publication number: DE1264474B
Application number: DEY374A
Authority: DE
Inventors: Kamematsu Matsuda
Original assignee: Yawata Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Yawata Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 1958-10-03
Filing date: 1959-09-29
Publication date: 1968-03-28

Description

Verf ahren zum Vakuumentgasen von geschmolzenem Stahl durch Umwälzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgasen einer Stahlschmelze durch Umwälzen zwischen einem hochliegenden Vakuumgefäß und einer tiefliegenden, unter Atmosphärendruck stehenden Pfanne über zwei Rohre, die in das Vakuumgefäß münden und mit der Schmelze in der Pfanne in Verbindung stehen.Process for vacuum degassing molten steel by circulating it The invention relates to a method for degassing molten steel by circulation between a high vacuum vessel and a deep one under atmospheric pressure standing pan over two tubes that open into the vacuum vessel and with the melt communicate in the pan.

Es sind Verfahren zur Vakuum-Umlaufentgasung von Stahlschmelzen bekannt, bei welchen die Stahlschmelze zwischen einem tieferliegenden, unter Atmosphärendruck stehenden Sammelbehälter, beispielsweise einer Pfanne, und einer hochliegenden Vakuumkammer durch Rohre mittels eines zusätzlichen Fördermittels in Umlauf gebracht werden. Als Fördermittel zur Erzielang dieser Umwälzbewegung der Stahlschmelze zwischen der Pfanne und der Vakuumkammer werden bei den bekannten Verfahren entweder Gase verwendet, welche in die zur Vakuumkammer aufsteigende Schmelze eingeleitet werden, oder die Förderung wird mit Hilfe der Zentrifugalkraft oder durch elektrodynamische Pumpen bewirkt. Bei der Verwendung von Gasen als Fördermittel ist es erforderlich, daß die Rohre, in welchen die Schmelze aufsteigen soll, mit einer besonders ausgebildeten Innenwand versehen werden, um eine wirksame Mischung und Turbulenz zu erzeugen und zugleich zu verhindern, daß Verstopfungen in diesen Rohren entstehen. Bei diesem bekannten Verfahren werden zudem konzentrisch angeordnete Steig- und Fallrohre angewendet, so daß die Gaszuführungsleitung zwangsweise durch die Schmelze hindurchgeführt werden muß. Bei jedem der bekannten Verfahren müssen zur Erzielung einer Umwälzbewegung komplizierte mechanische Einrichtungen, beispielsweise Pumpen oder mechanische Mittel zur Erzeugung einer Zentrifugalkraft, vorgesehen werden. Es ist außerdem bekannt, flüssiges Metall durch die Einwirkung eines elektrischen Drehfeldes und die entstehenden Induktionsströme in eine kreisende Bewegung zu versetzen, ebenso wie auch die Ausnutzung der induktiven Rührwirkung beim Entgasen von Stahlschmelzen in einer induktiv beheizten Vakuumkammer bekannt ist.There are known methods for vacuum circulation degassing of molten steel, in which the steel melt between a lower lying, below atmospheric pressure standing collecting container, for example a pan, and a high vacuum chamber be brought into circulation through pipes by means of an additional conveyor. As a means to achieve this overturning movement of the molten steel between the pan and the vacuum chamber are either gases in the known method used, which are introduced into the melt rising to the vacuum chamber, or the promotion is done with the help of centrifugal force or by electrodynamic Pumping causes. When using gases as a means of conveyance, it is necessary to that the tubes, in which the melt is to rise, with a specially trained Inner wall can be provided to create an effective mixing and turbulence and at the same time to prevent blockages in these pipes. With this one known methods are also used concentrically arranged riser and downpipes, so that the gas supply line is forcibly passed through the melt got to. In each of the known methods, in order to achieve an overturning movement complicated mechanical devices such as pumps or mechanical means to generate a centrifugal force. It is also known liquid metal through the action of a rotating electrical field and the resulting To set induction currents in a circular motion, as well as the utilization the inductive stirring effect when degassing steel melts in an inductively heated one Vacuum chamber is known.

Weiterhin gehört ein Verfahren zum Reinigen von Metallschmelzen zum Stand der Technik, bei dem die Schmelze durch ein elektrisches Drehfeld in Drehung versetzt wird, wobei nicht nur von der Außenseite, sondern auch von der Innenseite des Behälters her wirkende mechanische oder elektrische Mittel angewendet werden, welche die Ausbildung eines Rotationsparaboloides fördern.Furthermore, a method for cleaning molten metal belongs to the State of the art in which the melt rotates due to a rotating electrical field is offset, not only from the outside, but also from the inside mechanical or electrical means acting on the container are used, which promote the formation of a paraboloid of revolution.

Die Erfindung ist gegenüber dem Bekannten auf ein Verfahren gerichtet, bei welchem auf alle nachteiligen mechanischen Mittel zum Umwälzen, wie das Zuführen von Gasen in die Steigleitung, mechanische oder elektrodynamische Pumpen oder Einrichtungen zur Erzeugung einer Zentrifugalkraft als Umwälzkraft verzichtet werden kann.The invention is directed towards the known to a method, in which on all disadvantageous mechanical means of circulation, such as feeding of gases in the riser, mechanical or electrodynamic pumps or devices to generate a centrifugal force as a circulating force can be dispensed with.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Schmelze durch das in der Mitte des Gefäßes mit etwa kreisförmigem Grundriß mündende Aufsaugrohr und das in der Nähe der Wand des Gefäßes mündende Fallrohr zwischen dem Vakuumgefäß und der Pfanne kontinuierlich umläuft und die Schmelze in dem Gefäß durch ein rotierendes Magnetfeld in an sich bekannter Weise in Drehung versetzt wird, wobei sich der Spiegel der Schmelze im Vakuumgefäß konkav ausbildet.This is achieved according to the invention that the melt through the suction tube opening into the middle of the vessel with an approximately circular plan and the downpipe opening in the vicinity of the wall of the vessel between the vacuum vessel and the ladle continuously revolves and the melt in the vessel by a rotating one Magnetic field is set in rotation in a manner known per se, with the mirror the melt is concave in the vacuum vessel.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird im Vakuumgefäß durch die Erzeugung einer Drehbewegung mittels eines rotierenden Magnetfeldes zwischen der Einmündungsstelle des Steigrohres und der Einmündungsstelle des Fallrohres eine hydrostatische Druckdifferenz aufrechterhalten. Durch diesen hydrostatisehen Druckunterschied infolge unterschiedlich hoher Drucksäulen der Schmelze in der Steig- bzw. Falleitung wird eine Umwälzbewegung der Schmelze bewirkt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind keinerlei mit der Schmelze in Eingriff kommende mechanische Einrichtungen erforderlich. Das magnetische Drehfeld kann von außen her auf die Schmelze einwirken.In the method according to the invention, the production takes place in the vacuum vessel a rotary movement by means of a rotating magnetic field between the confluence point of the riser pipe and the point where the downpipe joins a hydrostatic pressure difference maintain. As a result of this hydrostatic pressure difference different high pressure columns of the melt in the riser or downpipe causes a circulation movement the melt causes. In the process according to the invention, there is no contact whatsoever with the melt engaging mechanical Facilities required. That A rotating magnetic field can act on the melt from outside.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nötige Vorrichtung kann durch eine einfache Konstruktion ausgeführt werden. Auf Grund der Umwälzung der Schmelze in der Vakuumkammer durch das von Magnetspulen erzeugte Drehfeld, wobei sich die Schmelze -noch erwärmt, kann eine bessere Entgasung als nach den bisher üblichen Verfahren erzielt werden. Außerdem wird die Entgasung schneller durchgeführt, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein kontinuierlicher Umlauf -der Schmelze zwischen Pfanne und Vakuumkammer gegeben ist, während bei den bisher bekannten Vbrfahren jedesmal das Hochsaugen und das Abströmen der Schmelze wiederholt werden muß, Das erfindungsgemäße Verfahren ist also um die Zeit schneller, die bei den herkömmlichen Verfahren für das Abströmen des geschmolzenen Stahles in die Pfanne benötigt wird.The device required to carry out the method according to the invention can be carried out by a simple construction. Because of the upheaval the melt in the vacuum chamber through the rotating field generated by magnetic coils, whereby If the melt is still heated, better degassing can be achieved than before usual procedures can be achieved. In addition, the degassing is carried out faster, because in the process according to the invention there is continuous circulation of the melt is given between the pan and vacuum chamber, while in the previously known Vbrfahren each time the sucking up and flowing out of the melt must be repeated, that The method according to the invention is thus faster by the time than with the conventional one Procedure for draining the molten steel into the ladle is needed.

In der Figur ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, welche - nachfolgend beschrieben wird.In the figure is an exemplary embodiment of a device for carrying out the method according to the invention, which - below is described.

Eine Vakuumkammer 5 ist mit zwei Rohren 3 und 4 ausgestattet, wobei die Kammer und die Rohre mit feuerfestem Material ausgekleidet sind. Die Enden der Rohre tauchen in den geschmolzenen Stahl 2, welcher sich in der Pfanne 1 befindet. Die Kammer wird durch eine nicht dargestellte Pumpe evakuiert, wodurch das geschmolzene Metall bis zu einer Höhe in die Vakuumkammer eingesaugt wird, welche dem atmosphärischen Druck entspricht und höher ist als das Niveau des in derselben enthaltenen geschmolzenen Stahils. Ein Rohr 3 ist im mittleren Teil des Bodens der Vakuumkammer angeordnet, während das andere Rohr 4 in der Nähe der Seitenwand der Kammer angeordnet ist. Die Vakuumkammer besteht aus einem zylindrischen Mantel 6 aus nichtmagnetischem. Metall, der mit einer entsprechenden feuerfesten Auskleidung 7 versehen ist und von einer Magnetspule 8 eingeschlossen wird, durch die das Drehmagnetfeld erzeugt wird. Wenn diese Spule 8 an Spannung gelegt wird, um das Drehmagnetfeld aufzubauen, dann beginnt sich der geschmolzene Stah1 in Pfeilrichtung umzuwälzen, was zur Folge hat, daß sich der Spiegel des geschmolzenen Metalls in der Vakuurnkammer je nach der Größe der Winkelgeschwindigkeit der Umwälzung zu einer parabolischen Fläche verformt.A vacuum chamber 5 is equipped with two pipes 3 and 4, the chamber and the pipes being lined with refractory material. The ends of the tubes are immersed in the molten steel 2, which is located in the ladle 1 . The chamber is evacuated by a pump, not shown, whereby the molten metal is sucked into the vacuum chamber to a level which corresponds to atmospheric pressure and is higher than the level of the molten steel contained therein. One tube 3 is arranged in the central part of the bottom of the vacuum chamber, while the other tube 4 is arranged near the side wall of the chamber. The vacuum chamber consists of a cylindrical shell 6 made of non-magnetic. Metal which is provided with a corresponding refractory lining 7 and is enclosed by a magnetic coil 8 by which the rotating magnetic field is generated. When voltage is applied to this coil 8 in order to build up the rotating magnetic field, the molten steel begins to circulate in the direction of the arrow, with the result that the level of the molten metal in the vacuum chamber becomes parabolic depending on the magnitude of the angular velocity of the circulation Deformed surface.

Die Parabolische Fläche kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden: Dabei bedeutet h den Abstand von der Mitte des Spiegels des geschmolzenen Metalls im ruhenden Zustand zu der Mitte der parabolischen Fläche, die der geschrnolzene Stahl im Zustand der Bewegung bildet, ,4 die Winkelgeschwindigkeit, r den Abstand zwischen den Rohren 3 und 4 in gleicher Höhe, g die Erdbeschleunigung. Wenn N die Zahl der Umdrehungen pro Minute bedeutet, dann gilt: Die Differenz.P zwischen den statischen Drücken des geschmolzenen Stahles an der Stelle der Rohre 3 und 4 sowie die entsprechenden Höhen können folgendermaßen ausgedrückt werden: P = Dgh (D- Dichte des geschmolzenen Stahls). Durch Substitution h erhält man Der geschmolzene Stahl steigt also durch das Rohr 3 kontinuierlich in Abhängigkeit von der dem oben angegebenen statischen Druck proportionalen Geschwindigkeit nach oben und er sinkt durch das Rohr 4 ab, nachdem er in der Vakuumkammer vollständig entgast worden ist.The parabolic area can be expressed by the following equation: Here, h means the distance from the center of the level of the molten metal in the resting state to the center of the parabolic surface which the molten steel forms in the state of motion, 4 the angular velocity, r the distance between the tubes 3 and 4 at the same height , g is the acceleration due to gravity. If N is the number of revolutions per minute, then: The difference.P between the static pressures of the molten steel at the location of the tubes 3 and 4 and the corresponding heights can be expressed as follows: P = Dgh (D density of the molten steel). Substituting h gives The molten steel thus rises continuously upwards through the tube 3 as a function of the speed proportional to the above-mentioned static pressure and it sinks through the tube 4 after it has been completely degassed in the vacuum chamber.

Claims

Claim: Method for degassing molten steel by circulating between a high vacuum vessel and a deep one below At #. Atmospheric pressure ladle via two pipes, which open into the vacuum vessel and are in connection with the melt in the ladle, characterized in that the melt through the suction pipe opening in the middle of the vessel with an approximately circular plan and the one near the wall The downpipe opening into the vessel runs continuously between the vacuum vessel and the pan and the melt in the vessel is set in rotation by a rotating magnetic field in a manner known per se, the mirror of the melt being concave in the vacuum vessel. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 307 225, 632 582; Belgian Patent Nos. 554 096, 566 168; British Patent No. 339,579; French Patent No. 992 654; U.S. Patent Nos. 1921060, 2,836,637 ; Journal of Metals, July 1958, p. 465.