DE1583225C - Vorrichtung zum kontinuierlichen Entfernen von flüchtigen Verunreinigungen, insbesondere aus einer Metallschmelze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Entfernen von flüchtigen Verunreinigungen, insbesondere aus einer Metallschmelze, mit mindestens zwei in einer waagrechten Reihe liegenden Entgasungskammern, wobei der Boden jeder Kammer auf einem höheren Niveau liegt als der Boden der jeweils vorangehenden Kammer der Reihe, wobei die einzelnen Kammern jeweils durch Gasschranken bildende Trennwände voneinander getrennt sind, welche im Bereich ihrer Bodcnabschnitie unterhalb des Niveaus des Bodens der jeweils nachgesehalteten Kammer Öffnungen aufweisen und wobei die in Entgasungsrichtung erste Kammer eine Einlaß- und die letzte Kammer eine Auslaßöffnung für das Behandlungsgut und alle Kammern Einrichtungen zur Veränderung der Druckverhältnisse in den einzelnen Kammern aufweisen.

Bei der Metallgewinnung und insbesondere in der Stahlindustrie ist es bekannt, daß eine Verbesserung der Qualität des Endprodukts durch eine sogenannte »Unterdruck-Entgasung« beträchtlich begünstigt werden kann. Diese Unterdruck-Entgasung wird als Zwischen-Verfahrensschritt angewandt, um die Qualität von Stählen und Legierungen zu verbessern. Das Ziel dieses Verfahrensschritts ist eine Entfernung von Gasen, die absorbiert wurden oder durch die Umsetzung von Einschlußstoffen erzeugt werden können, welche für die gewünschten physikalischen Eigenschaften des Endprodukts nachteilig sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung (österreichische Patentschrift 201 093) sind die jeweiligen Böden einer jeden Enlgasungskammerin Entgasungsrichtung geneigt, wodurch einerseits wegen der unterschiedlichen Schmel/.enhöhe in einer Kammer keine qualitativ gleichmäßige Entgasung gewährleistet werden kann, und zum zweiten bereifet eine völlige Entleerung der einzelnen Entgasüngskammern insofern Schwierigkeiten, als ein sich entsprechend der Neigung der Kammern ansammelnder Rest von flüssigem Metall nicht zum Austrag beispielsweise aus einer Kammer geleitet werden kann, ohne daß die gesamte Anlage verschwenkt werden müßte. Außerdem weist diese bekannte Vorrichtung keine Einrichtung zum Entleeren der gesamten Entgasungsanlage auf.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile des Bekannten eine Vorrichtung zu schaffen, welche einerseits ein schnelles und einfaches und vor allem vollständiges Entleeren der entgasten Schmelze gestattet und wobei andererseits die Flüssigkeitssäulen der Schmelzen in den einzelnen Entgasüngskammern nicht durch zusätzliche Unterdruckbeaufschlagung angehoben gehalten werden müssen. Diese Aufgabe wird bei Vorrichtungen der eingangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in Entgasungsrichtung erste Kammer eine Abstichöffnung in ihrem Boden aufweist und daß die Böden der weiteren Kammern derart angeordnet sind, daß sie ein restloses Rückströmen der in den Kammern befindlichen Flüssigkeit zur Abstichöffnung zulassen.

Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Wirtschaftlichkeit derartiger Entgasungsvorrichtungen insbesondere dadurch entscheidend verbessert, daß ein schnelles Entleeren durch einen einfachen Abfluß der gesamten Schmelze ohne zeitraubende Verschwenkungen der Entgasungsvorrichtung erfolgen kann, was vor allem dann wesentlich ist, wenn in reativ kurzen Zeitabständen z. B. Stahlsorten unterschiedlicher Legierung in ein und demselben Behälter entgast werden sollen.

Außerdem erfolgt die Beschickung der erfindungsgemäßen Entgasungskammer auf einfache Weise durch eine Deckenöffnung, wodurch einerseits ein großer Anteil der zu entgasenden Stoffe bereits durch das Herabfließen der Schmelze vom Einfülltrichter bis zu dem durch den Unterdruck konstant gehaltenen Flüssigkeitsspiegel grob entgast werden kann und andererseits in vorteilhafter Weise durch das Herabfallen der Flüssigkeit von der Behälterdecke die gesamte Schmelze ständig in Bewegung gehalten bzw. umgewälzt wird, so daß auch eine gleichmäßige Entgasung selbst bei einem relativ hohen Flüssigkeitsstand gewährleistet ist.

Zudem wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die quasi kaskadenartige Abstufung des Flüssigkeitsspiegels in den jeweils aufeinanderfolgenden Entgasungskammern die natürliche und durch die Schwerkraft bedingte Strömungsrichtung ausgenutzt, wobei der Gasdruck, welcher in jeder Kammer aufrechterhalten werden muß, auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine schematisch dargestellte Entgasungsvorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung und

F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in

Figil.

Bei einer Entgasungsvorrichtung gemäß F i g. 1 erfolgt ein praktisch waagerechter Durchfluß der flüssigen Schmelze in Form eines dünnen flüssigen Films. Die Stahlschmelze fließt aus einem Fülltrichter 76 durch eine öffiuin» in der Decke 77 in die erste Kammer

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78. die aus einem Stahlschmelzgefäß, wie einer Gießpfanne, besteht, in welchem sich ein Schmelzbad befindet. Der Flüssigkeitsstand des Schmelzbads stellt einen hydrostatischen.Staudruck für den Schmelzenfluß durch die gesamte Entgasungsvorrichtung dar. In der Kammer 78 wird durch eine Unterdruckeinrichtung ein Unterdruck erzeugt, der zum Absaugen des Stroms 79 an flüchtigen Verunreinigungen über eine Düse 80 dient. Die Kammer 78 bildet die erste von vier Unterdruckkammern, wobei der größte Teil der Entfernung von Verunreinigungen in dieser ersten Kammer stattfindet. Die Gasentwicklung ist in dieser Kammer derart heftig, daß im Hinblick auf ein explosionsartiges Aufwallen der Schmelze ein verhältnismäßig großer Raum und möglicherweise auch die Bereitstellung von nicht dargestellten Spritzschilden nahe dem Einlaß der Düse 80 erforderlich sein kann. Die flüssige Schmelze fließt an einer im Boden der ersten Kammer 78 vorgesehenen unteren Abstichöffnung 81 vorbei und durch eine im Unterteil der Wand der Kammer 78 vorgesehene Öffnung hindurch, so daß sie in eine weitere Kammer 85 eines zylindrischen und aus waagerecht aufeinander ausgerichteten Teilen bestehenden Behälters 82 eintritt. Die Kammer 85 wird durch den Behälter 82, die Wand der Kammer 78 und eine praktisch lotrechte Trennwand 83 festgelegt. Die flüssige Schmelze fließt über eine Stufe 84 aufwärts in die Kammer 85 hinein und dann in Form eines dünnen flüssigen Films praktisch waagerecht über den Bodenabschnitt dieser Kammer. Tn der Kammer wird durch eine Unterdruckeinrichtung ein Unterdruck aufrechterhalten, der zur Entfernung des Stroms 86 an flüchtigen Verunreinigungen über eine Düse 87 dient. Der in der Kammer~85 herrschende Unterdruck ist stärker als der in der Kammer 78 herrschende Unterdruck: d. h. in der Kammer 85 wird ein niedrigerer Absolutdruck aufrechterhalten als in der ersten Kammer 78.

Anschließend fließt die flüssige Stahlschmelze unter dem unteren Ende der Trennwand 83 hindurch und aufwärts über eine Stufe 88 in eine zwischen der Trennwand 83 und einer praktisch lotrechten Trennwand 89 festgelegte Kammer 90 hinein, wo sie als dünner Film praktisch waagerecht über deren Bodenabschnitt fließt. In der Kammer 90 wird durch eine Unterdruckeinrichtung der vorher beschriebenen Art ein Unterdruck aufrechterhalten, durch den der Strom 91 der flüchtigen Verunreinigungen über eine Düse 92 abgezogen wird. In der Kammer 90 herrscht wiederum ein stärkerer Unterdruck als in der Kammer 85.

Im Anschluß hierzu fließt die flüssige Stahlschmelze unter dem unteren Ende der Trennwand 89 hindurch und aufwärts über eine Stufe 93 und in eine dritte, zwischen der Trennwand 89 und dem Auslaßende 94 des Behälters 82 gebildete Kammer 95 hinein, wobei sie als dünner flüssiger Film praktisch waagerecht über deren Bodenabschnitt hinwegfließt. In der dritten Kammer wird durch eine Unterdruck- Po einrichtung der vorher beschriebenen Art ein Unterdruck erzeugt, der zum Absaugen des Stroms 96 der flüchtigen Verunreinigungen über eine Düse 97 dient. In dieser dritten Kammer 95 wird beispielsweise ein Absolutdruck von 0.015 kg/cm² aufrechterhalten.

Die vollständig entgaste und praktisch von Verunreinigungen befreite Schmelze strömt nunmehr an einem Füllstandregler 98 vorbei aus der dritten Kammer 95 aus und wird zwecks späterer Weiterverarbeitung in einem eine Schleuse zur Außenluft bildenden Schenkel 99 gesammelt. Die Schleuse 99 kann aus einer ausgeglichenen U-Dichtung bestehen oder der ansteigende Abschnitt der Schleuse 99 kann kegelstumpfförmig sein, so daß durch den Füllstandregler 98 der Abfluß an praktisch gereinigter Schmelze beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Stopfenstange gesteuert werden kann.

Der neben der Schleuse 99 und außerhalb dieser befindliche Bereich kann mit Inertgas beschickt sein, um eine Wiederverunreinigung während des Gießens oder während der Überführung der Schmelze zu einer kontinuierlich arbeitenden Gießvorrichtung zu vermeiden.

Bei einer Stillsetzung der Anlage, beispielsweise wegen einer Temperaturänderung oder einer Änderung der Legierungszusammensetzung, wird die restliche Metallschmelze sowie die Schlacke durch Öffnen der Abstichöffnung 81 aus der Vorrichtung abgelassen. Dabei wird die Schmelzen-Fließrichtung umgekehrt, so daß die restliche Stahlschmelze nebst der" Schlacke die Stufen 93, 88 und 84 herabfließt. Die ursprünglich in der dem Fülltrichter 76 zugeführten Stahlcharge vorhandene Schlacke wird durch die Trennwände 83 und 89 wirksam abgeschöpft. Diese Trennwände wirken außerdem mit den Stufen 88 bzw. 93 zusammen und bilden die hydrostatischen Flüssigkeitsschranken zwischen den einzelnen Kammern. Die in der Schleuse 99 befindliche restliche Metallschmelze kann über eine nicht dargestellte Abstichöffnung abgezogen werden.

In F i g. 4 ist ein Querschnitt durch den Behälter 82 dargestellt, welcher dessen zylindrische Konfiguration sowie die Trennwand 39 zeigt. Außerdem zeigt F i g. 4 die in den Kammern zur Herstellung; einer Abdichtung zwischen den Kammern zurückgehaltene geringe Schmelzenmenge.

Im folgenden ist ein Beispiel für einen industriellen Anwendungsfall einer vorstehend beschriebenen Entgasungsvorrichtung für die kontinuierliche Unterdruck-Entgasung von Stahl beschrieben.

Beispiel

Die Vorrichtung gemäß F i g. I wurde für einen Behandlungsstrom an geschmolzenem Stahl in einer Menge von etwa ¹OOO kg/min bei einer Temperatur von 1620° C ausgelegt, wobei die Stahlschmelze auf die in Fig. 1 veranschaulichte Weise der Unterdruck-Entgasung unterzogen wurde. Der Behandlungsstrom enthielt anfänglich an gelösten Verunreinigungen etwa 6.S ppm (Teile pro Million Teile) Wasserstoff. 60 ppm Stickstoff und 275 ppm Sauerstoff. Die vier Unterdruckkammern waren für Absolutdrucke von etwa 0,112 kg/cm-', 0.042 kg/cm-*, 0.014 kg.·cm- bzw. 0.0014 kg/cm- ausgelegt. In den vier Kammern wurden jeweils etwa 60. 20. 8 bzw. 4 ° 11 der gesamten gelösten Verunreinigungen entfernt. Die schließlich vollständig entgaste Stahlschmelze enthielt nur geringe Restanteile an Verunreinigungen und bestand aus einem hochwertigen endgültigen Stahl, der sich für das kontinuierliche Gießen eignete.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum kontinuierlichen Entfernen von flüchtigen Verunreinigungen, insbesondere aus einer Metallschmelze, mit mindestens zwei in einer waagrechten Reihe liegenden Entgasungskammern, wobei der Boden jeder Kammer auf einem höheren Niveau liegt als der Boden der jeweils vorangehenden Kammer der Reihe, wobei die einzelnen Kammern jeweils durch Gasschranken bildende Trennwände voneinander getrennt sind, welche im Bereich ihrer Bodenabschnitte unterhalb des Niveaus des Bodens der jeweils nachgesehalteten Kammer Öffnungen aufweisen und wobei die in Entgasungsrichtung erste Kammer eine Einlaß- und die letzte Kammer eine Auslaßöffnung für das Behandlungsgut und alle Kammern Einrichtungen zur Veränderung der Druckverhaltnisse in den einzelnen Kammern aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die in Entgasungsrichtung erste Kammer (78) eine Abstichöffnung (81) in ihrem Boden aufweist und daß die Böden der Kammern (85, 90, 95) derart angeordnet sind, daß sie ein restloses Rückströmen der in den Kammern befindlichen Flüssigkeit zur Abstichöffnung (81) zulassen.