DE1299668B

DE1299668B - Device for treating molten metal

Info

Publication number: DE1299668B
Application number: DEK61579A
Authority: DE
Inventors: Faste Heinrich
Original assignee: Friedrich Kocks GmbH and Co
Current assignee: Friedrich Kocks GmbH and Co
Priority date: 1967-03-03
Filing date: 1967-03-03
Publication date: 1969-07-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Metallschmelzen, in der zum rascheren Stoffaustausch zwischen dem zu behandelnden Metall einerseits und dem Reaktionsstoff andererseits die Mischung der beiden Phasen möglich ist.The invention relates to a device for treating molten metal, on the one hand for the faster exchange of substances between the metal to be treated and the reaction substance, on the other hand, the mixture of the two phases is possible.

Zur Lösung desselben Problems ist schon vorgeschlagen worden, ein ruhendes Bad durch Einblasen oder Durchleiten von Gasen in heftige Bewegung zu bringen. Es ist auch bereits bekannt, die Bewegung des Bades durch Schütteln einer Pfanne oder Drehen eines Trommelofens zu bewerkstelligen, um die Behandlung zu intensivieren.In order to solve the same problem, it has already been proposed to bring a stationary bath into violent motion by blowing in or passing gases through it. It is also already known to move the bath by shaking a pan or turning a drum oven in order to intensify the treatment.

Die gegenwärtige Vorrichtung geht von einer Schleudertrommel aus, die waagerecht oder schwach geneigt angeordnet und deren Inneres mit einer feuerfesten Auskleidung versehen ist. Die feuerfeste Auskleidung ist an den Stirnseiten zu ringartigen Wällen ausgebildet, die den offenen Querschnitt der Trommel verengen, so daß ein schalenartiger Herd entsteht. Die Schleudertrommel ist am äußeren Umfang mit Laufringen versehen, über die sie durch Antriebsrollen gehalten und in so rasche Drehbewegung versetzt wird, daß die in ihr befindliche Metallschmelze die feuerfeste Auskleidung rundum bedeckt. Außerdem sind Mittel zum Einbringen von flüssigem Metall, festen, flüssigen und/oder gasförmigen Reaktionsstoffen und gegebenenfalls zur Beheizung vorhanden.The present device assumes a centrifugal drum, which are arranged horizontally or slightly inclined and their interior with a refractory Lining is provided. The refractory lining is ring-like on the end faces Walls formed, which narrow the open cross-section of the drum, so that a shell-like hearth emerges. The centrifugal drum is on the outer circumference with races provided, over which they are held by drive rollers and in such rapid rotary motion is added that the molten metal located in it the refractory lining covered all around. In addition, means for introducing liquid metal, solid, liquid and / or gaseous reactants and optionally for heating available.

Bei einer derartigen Einrichtung ist die feuerfeste Auskleidung durch die sie bedeckende Metallschmelze vor dem chemischen Angriff der bei der Behandlung als Zwischenprodukt entstehenden aggressiven Schlacke zuverlässig geschützt. Auch die bei der Behandlung gegebenenfalls notwendige Beheizung des Bades hat bei einer solchen Einrichtung günstige Wirkung. Dagegen ist es nachteilig, daß sich infolge der hohen Flichkräfte eine starre Schichtung der Stoffe ergibt und der Stoffaustausch allein auf die Diffusion angewiesen ist. Die Behandlungszeiten können bei einigen Reaktionen verhältnismäßig lang sein.In such a device, the refractory lining is through the molten metal covering it from chemical attack during treatment Aggressive slag produced as an intermediate product is reliably protected. Even the heating of the bath, which may be necessary during the treatment, has at one such establishment beneficial effect. On the other hand, it is disadvantageous that as a result Due to the high forces, a rigid stratification of the substances results and the exchange of substances relies solely on diffusion. Treatment times may vary for some Reactions can be relatively long.

Es ist für den chargenweisen Betrieb bereits in einer älteren, nicht vorveröffentlichten Anmeldung vorgeschlagen worden, die Drehzahl der Schleuder-trommel für einen Teil der Behandlungszeit so weit zu ermäßigen, daß die Fliehkraft in der Scheitellinie der Trommel nicht ausreicht, die Schwerkraft der Metallschmelze zu überwinden, so daß sich aus dem Metallzylinder ein Metallregen ablöst, der eine intensive Vermischung mit dem Behandlungsstoff erfährt. Bei dieser Verfahrensweise löst sich der Metallregen auf der ganzen Länge der Trommel vom Metallzylinder ab, was nicht immer erwünscht ist, einen kontinuierlichen Betrieb erschwert und das Zurückziehen der Mittel zum Beschicken der Trommel und das Abdecken der stirnseitigen öffnungen erfordern kann.For batch operation it has already been proposed in an older, unpublished application to reduce the speed of the centrifugal drum for part of the treatment time to such an extent that the centrifugal force in the apex of the drum is insufficient to overcome the gravity of the molten metal so that a metal rain comes off the metal cylinder and is intensely mixed with the treatment substance. In this procedure, the metal rain is detached from the metal cylinder along the entire length of the drum, which is not always desirable, makes continuous operation difficult and may require the means for loading the drum to be withdrawn and the front openings to be covered.

Diese Mängel werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist, vermieden. Die Schleudertrommel wird auf einem Teil ihrer Länge mit Spulenwindungen umgeben, durch die ein Wechselstrom fließt und deren magnetische Felder mit radialen Kräften auf die Schmelze einwirken.These shortcomings are with the device according to the invention, which by the following features are avoided. The spin drum is on a Surrounded part of its length with coil turns through which an alternating current flows and their magnetic fields act on the melt with radial forces.

Durch das in der Spule entwickelte Magnetfeld und die hierdurch verursachten Induktionsströme in der Metallschmelze kommt es im Bereich der Spulen zu einem Druck in der Schmelze, der in der Trommel radial gerichtet ist. Im Bereich der Scheitellinie der Trommel, in dem Fliehkraft und Schwerkraft entgegengesetzt wirken, löst sich von dem Metallzylinder ein Metallregen ab, der einer intensiven Behandlung mit dem Reaktionsstoff ausgesetzt ist. In dem Bereich der Grundlinie, in dem Schwerkraft und Fliehkraft gleichgerichtet sind, ist die Wirkung des elektromagnetischen Feldes - soweit überhaupt vorhanden - sehr viel geringer. über der Länge der Trommel ist die Ablösung des Metallregens aus dem Metallzylinder begrenzt auf den Bereich der Spulenwindungen, praktisch sogar auf einen schmaleren Bereich, .so daß die Mittel zur Aufgabe der Stoffe keines besonderen Schutzes und die stirnseitigen Öffnungen keines Verschlusses bedürfen.The magnetic field developed in the coil and the induction currents in the molten metal caused by it result in a pressure in the melt in the area of the coils, which is directed radially in the drum. In the area of the apex of the drum, in which centrifugal force and gravity act in opposition, a metal rain comes off the metal cylinder and is subjected to intensive treatment with the reaction substance. In the area of the baseline, in which gravity and centrifugal force are aligned, the effect of the electromagnetic field - if it exists at all - is much less. Over the length of the drum , the detachment of the metal rain from the metal cylinder is limited to the area of the coil windings, practically even to a narrower area, so that the means for giving up the substances do not require any special protection and the front openings do not require any closure.

Die Verwendung von durch Spulen entwickelten Magnetfeldern zur Bewegung einer Metallschmelze in stehenden Gefäßen ist an sich bekannt. Jedoch ist die Durchmischung der Schlacke mit der Schmelze in der gattungsgemäßen Vorrichtung sehr viel intensiver und wirksamer, da einerseits in der Scheitellinie der rasch rotierenden Trommel die unter der Einwirkung der Magnetfelder von der Trommel andung radial verdrängte Schmelze durch die Schlacke hindurchgedrückt wird. Andererseits wird im Bereich der Grundlinie die Schlacke unter dem zusätzlichen Einfluß der Fliehkraft kräftiger aus der Schmelze herausgepreßt.The use of magnetic fields developed by coils to move a molten metal in standing vessels is known per se. However, the mixing of the slag with the melt in the generic device is much more intensive and effective, since on the one hand in the apex of the rapidly rotating drum the melt, which is radially displaced from the drum and other under the action of the magnetic fields, is pushed through the slag. On the other hand, in the area of the baseline, the slag is pressed out of the melt more vigorously under the additional influence of centrifugal force.

Außerdem ist es bekannt, Metallschmelzen durch Einwirkung magnetischer Felder zu pumpen. So ist in einer nicht vorveröffentlichten Anmeldung vorgeschlagen worden, über der Länge einer sich einseitig erweiternden rotierenden Trommel Spulen anzuordnen, deren Induktionsfelder auf die Schmelze entgegen der Schwerkraft fördernd einwirken.It is also known to melt metal by exposure to magnetic Pumping fields. So is suggested in a not pre-published application been, over the length of a unidirectional expanding rotating drum coils to arrange, whose induction fields promote the melt against gravity act.

Die Anordnung der Spulenwindungen kann in der gegenwärtigen Erfindung feststehend außerhalb der Trommel erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Windungen in die feuerfeste Auskleidung einzubetten. Bei der zuletzt genannten Anordnung wird die gewünschte Wirkung schon mit einer geringen Amperewindungszahl erreicht, jedoch muß der Strom durch Schleifringe übertragen werden.The arrangement of the coil windings in the present invention can be fixed outside the drum . But it is also possible to embed the turns in the refractory lining. In the last-mentioned arrangement, the desired effect is achieved with a low number of ampere-turns, but the current must be transmitted through slip rings.

Für zweckmäßig wird es angesehen, die Spulenwindungen mit Wechselstrom-Netzfrequenz zu betreiben.It is considered expedient to use the coil windings with AC mains frequency to operate.

Weil die vom elektromagnetischen Feld beeinflußte Zone nur eine kleine Breite hat, ist es möglich, auf der Länge der Schleudertrommel mehrere Spulen hintereinander anzuordnen und damit mehrere voneinander unabhängige Mischungszonen zu erreichen. Die Spulen haben unterschiedlichen Windungssinn, wenn sie mit gleichphasigem Strom beaufschlagt sind. Sie können auch mit verschiedenen Phasen eines mehrphasigen Netzes gespeist sein.Because the zone affected by the electromagnetic field is only a small one Width, it is possible to have several bobbins in a row along the length of the centrifugal drum to be arranged and thus to achieve several independent mixing zones. The coils have different sense of winding when they are with in-phase current are acted upon. You can also use different phases of a multi-phase network be fed.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an einer beispielsweisen schematischen Darstellung erläutert. Die waagerecht angeordnete Trommel 1 mit den Laufringen 2 a und 2 b wird von mehreren auf dem Umfang verteilten Tragrollen, die nicht gezeichnet sind, gehalten und angetrieben. Im Innem ist die Trommel 1 mit der feuerfesten Auskleidung 3 ausgestattet. An den Stirnseiten bildet die feuerfeste Aus-Ideidung 3 die Wälle 4 und 5, die den offenen Querschnitt der Trommel verengen. Auf der Beschickungsseite 6 ist der Wall 4 höher als auf der gegenüberliegenden- Stirnseite. Auf der Beschickungsseite 6 ist die freie Öffnung durch einen Deckel 7 abgedeckt, C durch den die Beschickungseinrichtungen 8 für flüssige Stoffe und 9 für feste Stoffe hindurchgeführt sind. Außerdem ist eine Vorrichtung 10 zur Eingabe von gasförinigen Reaktionsstoffen oder Heizmitteln vorgesehen, die mit Kühlmittelumlauf 11 ausgestattet ist. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite steht ein Auffangofen 12, in dessen öffnung die Schleudertrommel hineinragt.The device according to the invention is explained using an exemplary schematic representation. The horizontally arranged drum 1 with the races 2 a and 2 b is held and driven by several support rollers distributed around the circumference, which are not shown. Inside, the drum 1 is equipped with the refractory lining 3 . On the front sides, the refractory lining 3 forms the walls 4 and 5, which narrow the open cross-section of the drum. On the loading side 6 , the wall 4 is higher than on the opposite end face. On the charging side 6 , the free opening is covered by a cover 7 , C through which the charging devices 8 for liquid substances and 9 for solid substances are passed. In addition, a device 10 for the input of gaseous reactants or heating means is provided, which is equipped with a coolant circulation 11 . On the opposite end there is a collecting furnace 12, into the opening of which the centrifugal drum protrudes.

Die Schleudertrommel wird über die Laufringe 2 a und 2 b in so rasche Drehbewegung versetzt, daß ihr Inhalt die feuerfeste Auskleidung 3 rundum und auf der ganzen Länge der Trommel bedeckt. Der Inhalt besteht aus der zu behandelnden Metallphase 13, die wegen ihres größeren spezifischen Gewichtes die der Trommelauskleidung nächste Schicht bildet, und der Schlacke 14 als Reaktionsstoff, die auf der Metallphase schwimmt Um die Trommel 1 sind Spulenwindungen 15 angeordnet, die wechselstromdurchflossen sind und deren elektromagnetisches Feld einen radialen Druck auf die elektrisch leitende Metallschmelze 13 ausüben. Es kommt zu einem Ablösen eines Metallregens 16 von dem Metallzylinder 13 und die Schmelze wird in Tropfen aufgelöst und mit der Schlacke intensiv gemischt oder dem in das Innere der Trommel eingeleiteten Reaktionsstoff ausgesetzt.The centrifugal drum is rotated so rapidly via the races 2 a and 2 b that its contents cover the refractory lining 3 all around and over the entire length of the drum. The content consists of the metal phase 13 to be treated, which forms the drum casing next layer because of its greater specific gravity, and the slag 14 as a reactant, which floats on the metal phase around the drum 1 are disposed coil turns 15 which are alternating current flows through and whose electromagnetic Field exert a radial pressure on the electrically conductive molten metal 13 . A metal rain 16 is detached from the metal cylinder 13 and the melt is dissolved into drops and mixed intensively with the slag or exposed to the reaction substance introduced into the interior of the drum.

Die Vorrichtung arbeitet beispielsweise wie folgt: In die mit entsprechender Drehzahl umlaufende, vorgeheizte Trommel 1 wird über die Rinne 8 flüssiges Metall zur Behandlung eingebracht. Es breitet sich sofort zu einem dünnen Metallzylinder 13 aus. Bei ausreichender Schichtdicke des Metallzylinders 13 wird die Spule 15 unter Spannung gesetzt. Sobald sich beim weiteren Chargieren von flüssigem Metall die Regenzone 16 ausgebildet hat, beginnt auch die Zugabe der Reaktionsstoffe durch die Rinne 9 und der Betrieb wird kontinuierlich fortgesetzt. Das behandelte Metall und die ausgegarte Schlacke fließen über den Wall 5 in den Ofen 12 ab, in dem die Schlacke absteht.The device works, for example, as follows: Liquid metal for treatment is introduced into the preheated drum 1 rotating at a corresponding speed via the channel 8. It immediately spreads into a thin metal cylinder 13 . When the layer thickness of the metal cylinder 13 is sufficient, the coil 15 is energized. As soon as the rain zone 16 has formed during the further charging of liquid metal, the addition of the reaction substances through the channel 9 also begins and operation is continued continuously. The treated metal and the digested slag flow over the wall 5 into the furnace 12, in which the slag protrudes.

Claims

Claims: 1. Device for the treatment of metal, -in particular of molten iron or steel, consisting of a horizontally or inclined centrifugal drum with a refractory lining on the inside, which narrows the open cross-section of the drum on the front sides, with races on the outer circumference, By means of which it is held by drive rollers and set in such a rapid rotational movement that the molten metal contained in it covers the refractory lining all around, and with means for introducing liquid metal, solid, liquid and / or gaseous reactants and, if necessary, for heating, d a d g e urch - indicates that the centrifugal drum is surrounded over part of its length with coil windings through which an alternating current flows and whose induction fields act-radial forces to the melt.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the coil turns are embedded in the refractory lining and the power is supplied via slip rings. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the coil is operated with AC mains frequency. 4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that several coils are arranged one behind the other over part of the length of the centrifugal drum. 5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the successive coils are wound in opposite directions. 6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the individual coils are fed with different phases from a multiphase network.