DE1508282B1

DE1508282B1 - Metallurgische Duese

Info

Publication number: DE1508282B1
Application number: DE19661508282
Authority: DE
Inventors: Holmes Ronald Leadrew William
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1965-12-01
Filing date: 1966-11-30
Publication date: 1970-08-27
Also published as: BE690348A; US3395910A; GB1133359A; FR1503078A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine metallur- bei der Durchflußmenge des Gases, das in das gegische Düse zum Einblasen von Gas unter der Ober- schmolzene Metall eingeblasen wird, fläche eines geschmolzenen Metallbades, wobei eine Eine die Düse umgebende Schicht aus wärmederartige Düse unterhalb der Oberfläche angeordnet beständigem Material wird zum Schutz der Düse verist. 5 wendet, damit sie nicht mit dem geschmolzenen

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, Metall in Berührung kommt.

eine Düse zu schaffen, die eine relativ lange Lebens- Vorzugsweise ist ein hochleitendes Metallabsperrdauer hat, wenn sie einem Bad aus geschmolzenem element in der mittigen Leitung benachbart dem EinMetall, wie z. B. Stahl, von hoher Temperatur aus- laßende angeordnet. Im Falle eines plötzlichen Vergesetzt wird, obgleich eine derartige Düse nicht io sagens in dem Gaszufuhrdruck und im Falle eines wassergekühlt ist. Eintritts von geschmolzenem Metall in die Düse und

Ein weiteres Ziel ist es, eine Düse zu schaffen, die die mittige Leitung verhindert dieses Absperrelement, nicht ohne weiteres in dem geschmolzenen Metall daß geschmolzenes Metall in die Gaszufuhrleitung während des Betriebes hängenbleibt und mit der das einfließt. Ein weiterer Vorteil dieses Absperrelements Gas etwa bei seiner kritischen Geschwindigkeit ab- 15 besteht darin, daß bei dessen Entfernung ein Reinigegeben wird. gungswerkzeug axial durch die mittige Leitung und Es ist nach der französischen Zusatzpatentschrift die Düse eingeführt wird, um diese zu reinigen, falls 64 977 bekannt, metallurgische Düsen beim Zusatz sie teilweise steckenbleibt.

von flüssigen Reaktionsstoffen zu einer Schmelze zu Als eine weitere Sicherheitsmaßnahme wird vorverwenden, die in der Wandung des Schmelzgefäßes 20 zugsweise eine schwere Leitung verwendet, die sich angeordnet sind. Der Düsenkörper wird hierbei ge- nach oben zwischen das Auslaßende der mittigen kühlt, was zu einer Beschädigung und einer Funk- Leitung und das Gaszufuhrmittel erstreckt. Die tionsstörung der Düse führen konnte. Außerdem sind Länge dieser Leitung sollte größer als die hochwertige, teure Materialien sowohl für den erwartete Höhe des geschmolzenen Metalls in Düsenkörper als auch für ein axial zum kegelstumpf- 25 dem Entgasungsbehälter sein, so daß die Schwerförmigen Düsenkörper eingeführtes Rohr notwendig, kraftswirkung neutralisiert wird und das geschmolum dem geschmolzenen Zusatzstoff in chemischer zene Metall nicht in den Gaszufuhrstrom eindringen und thermischer Hinsicht zu widerstehen. Da die kann.

Schmelze in dem Schmelzgefäß bei entsprechenden Die Düse 10 der Erfindung ist am Boden eines

Druckverhältnissen ohne weiteres in die Düse ein- 30 Entgasungsbehälters 11 angeordnet, der eine Ausdringen kann, liegt keine genügende Sicherung gegen kleidung 12 aufweist. Die Düse weist eine mittige einen Austritt der Schmelze durch die Düse unter Leitung 15 mit einem Einlaßende 16 und einem AusBeschädigung der recht kostspieligen Düsenvorrich- laßende 17 auf. Das Einlaßende 16 ist mit einer auftung vor. Die bekannte Düse ist nicht für eine Gas- wärts verlaufenden schweren Leitung 18 verbunden, zuführung ausgelegt. 35 deren Länge vorzugsweise größer ist als der er-

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine wartete Kopf des geschmolzenen Metalls in dem Entmetallurgische Düse geschaffen zum Einblasen von gasungsbehälter. Das obere Ende der Leitung 18 ist Inertgas unter der Oberfläche in ein geschmolzenes über eine Leitung 19 mit einem gasförmigen Zufuhr-Metallbad, die eine mittige Leitung mit einem Ein- mittel, wie z. B. einem Tank von unter Druck belaßteil und einem Auslaßteil aufweist, ferner mit 40 findlichem Gas, verbunden. Das Auslaßende 17 der einer mit dem Auslaßteil der mittigen Leitung ver- mittigen Leitung 15 weist eine mit dieser verbundene bundenen Düse sowie mit einer die Düse umgeben- Düse 20 auf. Der Durchmesser der Düse 20 ist so den Schutzschicht aus wärmebeständigem Material, bemessen, daß er einen kritischen Fluß bei den erdie dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schicht aus warteten Durchflußmengen vorsieht, die für ein wärmebeständigem Material zusätzlich einen Auslaß- 45 spezielles Entgasungsverfahren erforderlich sind. Die kanal bildet, der sich axial von dem Auslaßende der Düse 20 ist zusammen mit dem ausgesetzten Teil der Düse in das Bad erstreckt, wobei das wärme- mittigen Leitung 15 von einer Schicht aus geringbeständige Material dazu dient, zu verhindern, daß wertigem hitzebeständigem Zement 21 umgeben, der das geschmolzene Metall mit den ausgesetzten Ober- seinerseits von einer Schicht aus hochwertigem hitzeflächen der Düse in Berührung tritt. 50 beständigem Stein 22 umgeben ist. Der hitze-

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungs- beständige Stein 22 ist mit der Seite der Gefäßmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus auskleidung vermittels eines hitzebeständigen Steges der folgenden Figurenbeschreibung und den Zeich- 23 verbunden. Wird der hitzebeständige Zement 21 nungen. Es zeigt aufgebracht, wird er geformt, um einen Auslaßkanal

F i g. 1 eine Schnittansicht der Düse gemäß der 55 24 zu bilden, der sich axial von dem Auslaßende der Erfindung in Betriebsstellung unter der Oberfläche Düse 20 erstreckt. Der Durchmesser dieses Auslaßeines geschmolzenen Metallbades in einem Ent- kanals hat vorzugsweise auch den gleichen Durchgasungsgefäß und messer wie die Düse 20. Die gesamte Schicht aus

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils hitzebeständigem Material dient dazu, zu verhindern, der Einblasdüse gemäß Fig. 1. 60 daß das geschmolzene Metall mit den frei liegenden

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus Oberflächen der Düse in Berührung tritt, wodurch einer mittigen Leitung zum Führen eines Gasstromes, die Lebensdauer der Düse verlängert wird, obgleich z. B. Argon, von einer Gasquelle, wobei die Leitung sie nicht wassergekühlt ist. Die hitzebeständige ein Einlaßende und ein Auslaßende aufweist. Mit Schicht wird üblicherweise nach jeder Wärmedem Auslaßende der Leitung ist eine Düse geringeren 65 behandlung ersetzt.

Durchmessers als der der mittigen Leitung ver- Im Betrieb verhindern die hitzebeständige Schicht

bunden. Die Düse ist so bemessen, daß das Gas mit sowie der Druck des aus der Düse abgegebenen Gases, kritischer Geschwindigkeit abgegeben wird, und zwar daß das geschmolzene Metall mit den Metallober-

flächen der Düse in Berührung tritt. Wird der Gasstrom abgebrochen, entweicht das Gas zwischen dem nicht abgebildeten Verschlußventil und der Düse 20 in das geschmolzene Metall, bis der Druck in der Düse gleich dem ferrostatischen Druck ist. Innerhalb weniger Sekunden erstarrt ein Teil des Metalls an der Fläche der Düse 20. In den meisten Teilen erstarrt das Metall in der geformten Öffnung 24 kurz vor der Düse, so daß nur die hitzebeständige Schicht zwischen den Wärmebehandlungen ersetzt werden würde.

Im Falle eines plötzlichen Verlustes von Gasdruck würde das geschmolzene Metall in die Metallteile der Düse eindringen. Als Sicherheitsmaßnahme wird ein hochleitendes Absperrstabelement 26 benachbart dem Einlaßende der mittigen Leitung 15 angeordnet, damit das geschmolzene Metall an diesem Punkt erstarren kann und nicht mit den Gaszufuhrleitungen in Berührung tritt. Das Absperrstabelement 26 kann aus Kupfer oder anderem wärmeleitendem Material bestehen. Das Absperrstabelement 26 ist ebenfalls axial zur mittigen Leitung 15 angeordnet, so daß, wenn der Stab entfernt wird, ein Reinigungswerkzeug eingesetzt werden kann, um ein teilweise verstopftes Düsenrohr oder eine Düse zu entfernen.

Als eine weitere Sicherheitsvorkehrung wird ein Stück schwerer Rohrleitung 18 vertikal zwischen dem Einlaßende der Leitung 15 und dem Rohr 19 angeordnet, das zu der Gasquelle führt, wobei das Stück Rohrleitung vorzugsweise etwas größer als die erwartete Höhe des geschmolzenen Metalls ist, die in dem Entgasungsbehälter gehalten werden soll.

Zwecks Angabe der relativen Dimensionen der Düse für eine für die vorliegende Erfindung typische Situation werden folgende Werte wiedergegeben: Eine Düse mit einer mittigen Leitung 15 mit einem Innendurchmesser von 1,27 cm mit einer Düse 20 mit einem Innendurchmesser von 0,56 cm wurde erfolgreich mit einer Durchflußmenge von 113 m³/hr Argon verwendet. Der geringwertige hitzebeständige Zement 21 bestand im wesentlichen aus etwa 30 % Aluminiumoxyd und 70% Kieselerde. Das hochwertige hitzebeständige Material 22 bestand im wesentlichen aus 80 % zerstoßenem Aluminiumoxyd, Rest Kieselerde. Die Düse war etwa 1 m unterhalb der Oberfläche eines geschmolzenen Stahlbades in einem Abgasbehälter mit einem Fassungsvermögen von etwa 2,6 m³ angeordnet.

Claims

Patentansprüche:

1. Metallurgische Düse zum Einblasen von Inertgas unterhalb der Oberfläche in ein geschmolzenes Metallbad mit einer mittigen Leitung mit einem Einlaßteil und einem Auslaßteil, einer mit dem Auslaßteil der mittigen Leitung verbundenen Düse sowie einer die Düse umgebenden Schutzschicht aus hitzebeständigem Material zur Verhinderung einer Berührung des geschmolzenen Metalls mit den frei liegenden Flächen der Düse, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus hitzebeständigem Material (21) einen sich axial vom Auslaßende der Düse (20) erstreckenden Abgabekanal (24) zum Durchlassen von Gas aus der Düse in das Bad bildet.

2. Metallurgische Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Düse (20) umgebende Schicht aus hitzebeständigem Material aus einer Schicht aus geringwertigem, hitzebeständigem Zement (21) besteht, der sich in Berührung mit der Düse (20) befindet, sowie aus einer zweiten den hitzebeständigen Zement umgebenden Schicht aus hochwertigem, hitzebeständigem Material (22).

3. Metallurgische Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des von dem hitzebeständigen Material gebildeten Auslaßkanals (24) derselbe ist wie der Durchmesser der Düse (20).

4. Metallurgische Düse nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in hohem Maße wärmeleitendes Metallabsperrelement (26) benachbart dem Einlaßende der mittigen Leitung (15) angeordnet ist und sich in diese hineinerstreckt.

5. Metallurgische Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach oben verlaufendes Stück Rohrleitung (18), das mit dem Einlaßende der mittigen Öffnung verbunden ist, vorgesehen ist, wobei dieses Stück Rohrleitung (18) etwas größer ist als die erwartete Höhe des von der Düse in einer gegebenen Hitze zu behandelnden geschmolzenen Metalls.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY