DE1758194C2 - Rührkörper für metallurgische Zwecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rührkörper für metallurgische Zwecke, insbesondere zum Behandeln von Roheisen-, Stahl- oder Gußeisenschmelzen beim Entschwefeln, Entsilizieren, /\ufkoh!c!i oder Zin-vben von anderen Reaktionsstoffen, der im Innern mit einer Verstärkung und äußerlich mit einer hitzebeständigen Masse verkleidet ist und eier einen in Richtung der Drehachse verlaufenden rohrartigen Teil und einen oder mehrere sich quer dazu erstreckende, ebenfalls rohrartige Teile aufweist.

Es ist bekannt, derartige Rührkörper als Balkenrührer, also mit vollem Querschnitt auszuführen (schwedische Patentschrift 144 093), oder aber einen piimpenartigen Körper zu schallen, der aus nach verschiedenen Richtungen weisenden Rolirteilcn bc-Meht (deutsche Palentschrift 1 190 479), also hohl ausgebildet ist. In allen Fällen enthält das Formsiiick «us feuerfestem Baustoff cine Stahlarmieiung, die fest mit der Antriebswelle verbunden ist und somit das Drehmoment zu übertragen imstande ist. Die innere Verstärkung kann auch noch luftgekühlt sein, indem als Armierungsstäbe Rohre Anwendung finden, so daß eigentlich von der Antriebsseite her keine kritischen Einflüsse entstehen.

Der der direkten Hitze der Schimclzbades bis zu 1500'C und mehr ausgesetzte, aus Feuerfestmasse geformte Rührkörper dagegen unterliegt der größeren Beanspruchung. Nach dem Schrifttum (Fachzeitschrift »Gießerei«, 28.3,1968, S. 145 bis 149) sind für die Wirtschaftlichkeit solcher Rührverfahren überhaupt nur Herstellungsverfahren und Haltbarkeit der Rührkörper maßgebliche Faktoren.

Wie in der Praxis gefunden wurde (»Gießerei«, 1966, Heft24, S. 816 bis 818) liegt eine der wesentlichen Verschleißerscheinungen in der Temperaiurwechselbeanspruchung. Der Rührkörper wurde ohne Vorwärmung direkt in flüssiges Roheisen eingetaucht

ao und nach der Anwendung wieder ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen an die Umgebjngsluft gebracht. Eine solch scharfe Behandlung führte zu kleinen Rissen in der Oberfläche des keramischen Materials.

Wenn auch durch geeignete Maßnahmen der verminderten Temperaturwechselbeanspruchung die Rißgefahr zurückgedrängt werden kann, so sind jedoch noch andere" Mangel nicht beseitigt. Die Eigenschaften des keramischen Materials und der Stoffe der Reaktionsträger sind so gelagert, uuii schon während des metallurgischen Prozesses und in verstärktem Maße bei Abkühlung des Rührkörpers Ablagerungen an diesem auftreten. Dadurch erhöht sich nicht nur das Gewicht des in Drehung versetzten Rührkörpers, sondern es vermindert sich auch seine Eigenschaft, eine gewünschte Strömung auszubilden. Kurz nach dem Rlihrvorgang den keramischen Körper zu reinigen, ist wegen der Hitze den Bedienungsleuten nur bedingt zuzumuten und nach erfolgter Ab-

kühlung besitzt die anhaftende Schlacke eine solche Festigkeit, die einen Einsatz von Spezialwerkzeuge)! notwendig macht. Das mechanische Entfernen der Schmelz- und Schlackenresle oder auch ein andersgeartetes sind nicht nur kostspielig sondern auch ri.·.-kant. Dabei entsiehi die Gefahr, den Rührkörper zu beschädigen, d. h. Teile seines Umfangcs zu entfernen. Mit Schlacke behaftete Rührkörper können nui unvollkommen warmgehalten werden, davon abgesehen, daß hierbei eine beträchtliche Wärmemenge al·- Verlust zu betrachten ist.

Die Dekannten Rührkörper genügen in ihrem Aufbau aber auch nicht besonders modernen Fertigunusverl'ahren und sind in dieser Hinsicht ebenfalls nicht zufriedenstellend

Die keramische Masse erfordert eine Form, als deren Kern die Verstärkungen genau eingelegt werden müssen, wonach der Körper aus flüssiger oder teigiger Masse aufgefüllt wird. Im verfestigten Zustand gelangt der Körper innerhalb eines länger dauernden Brennvorganges in den endgültigen Zustand. Ein solcher Fertigungsweg setzt schon bei einfachen Rührkörpern eine umfangreiche Einrichtung voraus, die nicht jedem Betrieb zur Verfügung steht. Bei hohlen Rührkörpern, die zwar bessere Ergebnisse erzielen.

steigen die Aufwendungen insofern, als noch besondere Kerne angefertigt werden müssen. Bereits ei zielte Chargen-Halibarkcitszahlen und die Ergebnisse des erreichten Reinheitsgrades der Schmelzen lassen durchaus auch kompliziertere Rührküiper als ratsam erscheinen, um Fortschritte zu erzielen. So genügt es beispielsweise nicht, nur zu Mischen, es ist vielmehr bei weniger reaklionsfrcudigcn Schlackcnzusammcnsetzungen wichtig, die gesamte Schmelze umzuwälzen, und zwar in kürzester Zeit. Dabei zeigt sich nämlich, daß weitaus wirtschaftlicher deswegen gearbeitet werden kann, weil bei niedrigen Schlakkcnkosten und guter Umwälzung des Schmclzenbades die Haltbarkeit des Ausmaucrungsfutters steigt,

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demgegenüber aber bei einfachem Rührwerkzeug halb der zu behandelnden Schmelze befindet, mit

und sehr aggressiven Schlacken, die zudem sehr teuer wnrmgehalten werden müssen. Es wäre daher gün-

sind, sehr rasch das Futter des Reaktionsgefäßes zer- stig, wenn bereits während des Betriebes der Neigung

stört wird. zum Anhaften von Reakttonsschlacke entgegenge-

Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe zu- 5 wirkt werden könnte. Eine solche Maßnahme besteht

gründe gelegt, den Aufbau und das Herstellungsver- auf der Grundlage der Erfindung durch die Beein-

fahren für hohle, d. h. aus komplizierten Formen zu- flussung der Strömungsverhältnisse. Dazu ist vorge-

sammengesetzle Rührer zu verbessern. sehen, daß innere und/oder äußere Teile des Grund-

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich dar- körpers in der Art eines Diffusors konisch gestaltet

aus, daß aus Rohrstücken ein metallischer Grund- io sind. Eine innere Konizität unterstützt das Loslösen

körper, bestehend aus siliziumreichem mit Alumi- auf mechanische Art oder das Schrumpfen beim Ab-

nium und Chrom legiertem Stahl, zusammengesetzt kühlen der Reaktionsschlacke. Eine entsprechende

ist und daß der Grundkörper innen und außen mit Strömungskanalausbildung gestattet, wesentlichen

einem unlösbaren Überzug aus synthetischer Einfluß auf die Geschwindigkeits- und Druckverhält-

Schlacke versehen ist. Dieser Aufbau aus Rohrstük- 15 nisse ausüben zu können.

ken ist denkbar einfach, so daß komplizierte Strö- Bei Metallschmelzen aller An muß immer damit mungskanäle leicht zusammengesetzt werden kön- gerechnet werden, daß Schlackenteile auf der nen. Der erfindungsgemäße Rührkörper besitzt Schmelze schwimmen bzw. je nach Phase des Rühraußerdem ein geringeres Gewicht. Naturgemäß be- Verfahrens derartige Stücke innerhalb des Bades »teht bei geringerer Wanddicke der matallischen 20 schweben. An hohlen Rührkörpern können derartige Rohrstücke eine größere Festigkeit im Vergleich zu Srhlackenstüeke zu einer Verstopfung des Rührers den bekannten Rührkörpern. Das Herstellungsver- führen. Es besteht auc\ die Möglichkeit, bereits beim fahren derartiger Grundkörper kann durch Zusam- Eintauchen des Rührkörpers in das mit festen Reakmenschweißen von einzelnen Rührstücken ausgeführt tionsstoffen bedeckte Schmelzbad solche Schme'zwerden. Der hitzebeständige Überzug kann außer- 25 teile halbfesten Zustandes In das Innere einzudrükdem leicht durch Eintauchen des Grundkörpers in ken. Um eine solche Schwierigkeit zu vermeiden, flüssige Überzugsschlacke aufgebracht werden. Die schlägt die Erfindung zusätzlich vor, den Körper des Regulierung der Dicke der Schicht kann durch mehr- Rührers mit Zähnen zu versehen, um eine Zerkleinemaliges Eintauchen erfolgen. Bei Abnutzung des un- rung der Schlackenteile zu bewirken. Speziell für lösbaren Überzuges kann auf Grund des möglichen 30 einen hohlen Rührkörper wird erlindungsgemäß auf-Tauchverfahrcns die Schicht schnell erneuert werden. gezeigt, daß der Eingang des Ansaugrohres mit sich Der erfindungsgemäße Rührkörper ist fe.ner im Be- in radialer Richtung und oder in Umfangsrichtung trieb widerstandsfähiger gegen mechanische Ein- erweiternden, nach unten offenen Kanälen ausgebilflüsse. Er kann auch in einem Medium wesentlich det ist. Über die Wirkung solcher Zähne hinaus erniedrigerer Temperatur abgeschreckt werden, um das 35 gibt die Anordnung von seitlichen Schlitzen, Kanälen Lösen der anhaftenden Reaktionschlacke zu be- od. dgl. die Wirkung, daß die im ersten Stadium c'es schleunigen. Ein mechanisches Entfernen der Reak- Eintauchens eingeführte Schmelzmenge verwirbelt, tionsschlackc läßt sich total vermeiden, wenn der d. h. nach außen gedrängt wird, ohne sofort in den über 1000 'C heiße Rührkörper in einem Wasserbad eigentlichen Kreislauf zu gelangen. In der Regel wird oder in einer Luftströmung schroff gekühlt wird, wo- 40 demnach nur flüssiges Material im Rührer selbst durch die Reaktionsschlacke abplatzt, hingegen der hochsteigen, so daß irgendwelche Ablagerungen, die Überzug aus synthetischer Schlacke unbeeinflußt durch Aussondern aus der Schmelze entstehen könnbleibt. Dieser Vorteil ergibt sich aus der besonderer. ten, keine Gelegenheit be-itze;., sich an den Wänden Wcchselbeanspruchungsfähigkcit der Verbindung aus des Rührkörpers festzusetzen.

der gekennzeichneten Stahllegierung und der synthe- 45 In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des

tischen Schlacke. Erfinungsgcgenstandes schematisch dargestellt und

Die Erfindung ermöglicht auch, daß der Grund- im folgenden näher erläutert.

körper bzw. der Überzug mehrschichtig ausgeführt F i g. 1 stellt den erfindungsgemäßen Grundkörper

sind. Sowohl die Herstellung als auch die Reparatur mit einem feuerfesten Überzug dar, als Achsenschnitt

verschlissener Rührerteile werden dadurch begun- 50 durch den Rührkörper gezeichnet;
stigt. " F i g. 2 ist das Ende des Ansaugrohres für einen

In der Hitze des Betriebes sowie bei der ständigen hohlen Rührer, der mit Zähnen und Pumpenkanälen Wechselbeanspruchung in weiten Tempcraturbe/ei- an seiner Eintrittsöffnung versehen ist;
eben vermag ein Rührkörper nur bei guter Verbin- F i g. 3 ist ein Achscnsrhnitt des Rührkörpers nach dung zwischen Grundkörper und überzugsscliicht 55 F i g. 1. jedoch mit konischen Kanälen ausgestattet,
seine Aufgabe vollkommen zu erfüllen. Ferner stellt Der Rührkörper stellt eine Pumpe dar. Im Ausfüllmechanisches Abschlagen von Reaktionsschlacke rungsbeispiel ist der metallische Grundkörper 1 an eine zusätzliche Beanspruchuni; der Verbindung dt. Oberfläche 2 wellig ausgeführt, so daß ein Übet zwischen Grundkürper und Überzug dar. Die Erfin- zug 3 aus synthetischer Schlacke, der bcispici -weise dung sieht deshalb vor, daß die inneren und äußeren 60 im Tauchverfahren aufgebracht sein kann, innen und Oberflächen des Grundkörpers uneben zur Vcranke- außen die Hauptflächen des Crundkörpers 1 bedeckt, rung des Überzuges ausgebildet sind. Der Grundkörper 1 ist in der Weise geformt, daß ein

Ablagerungen innerhalb und außerhalb des Rühr- senkrechtes Ansaugrohr4 entsteht und jeweils in ent-

körpcts, die aus einer Mischung von Rcaktions- geger.gesetzte Richtungen weisende Ausstoßrohre 5

schlackenteilchen und Schmelze bestehen, erhöhen 65 und 6. Der Grundkörper 1 befindet sich in form-und

nicht nur das Eigengewicht des Rührkörpers, son- kraftschliissiger Verbindung mit der Antriebswelle?,

dern sind auch deshalb von Nachteil, weil diese in die in Umdrehung versetzt wird.
Rührpauseu, in denen sich der Rührkörper außer- Die Ansaugöffnung, mit 8 bezeichnet, laßt sich ge-

maß Fig. 2 derart ausführen, daß einzelne Zähne 9 entstehen, die ganz allgemein auch als axiale oder radiale Vorsprünge ausgebildet sein können. Zusätzlich bilden die Lücken zwischen den Zähnen 9 Kanäle 10, die in der Art eines Rotationspumpcnkanals ausgeführt sein können, um die Beschleunigung des in der Ansaugöffnung 8 befindlichen Materials radial nach außen zu bewirken. Gemäß Fi g. 2 sind diese Kanäle 10 von bestimmter Kurvenform, sie können jedoch auch einfacher mit geraden Wänden gestaltet sein. Der Erfindungsgegenstand bietet den Vorteil, daß derartige Kanäle 10 bereits in den Grundkörper 1 eingearbeitet sind, so daß das spätere Verfahren zum Beschichten mit synthetischer Schlacke oder einem ähnlichen hitzebeständigen und sich verfestigenden Überzug die bereits vorgebildete Form des Grundkörpers 1 nur umschließt.

Das Ansaugrohr 4, die Ausstoßrohre 5 und 6 bestehen gemäß F i g. 3 aus geteilten Stücken des Grundkörpers 1 aus F i g. 1. Es ist vorgesehen, jeweils kurze Rohrstücke 11 für die Ausstoßrohre 5 und 6 zu verwenden, dagegen das längere Ansaugrohr 4 aus einem entsprechend gestalteten Rohrstück 12 an die Ausstoßrohre 5 und 6 bei 13 und 14 anstoßen zu lassen, wobei die Stoßstellen durch Schweiß-, Niet-Schraub-Vcrbindungcn od. dgl. hergestellt sind. Ein solcher Art aufgebauter Grundkörper 1 bildet zusammen mit der Antriebswelle 7 und einem die Form ergänzenden weiteren Rohrstück 15 den Grundkörper, der wiederum durch Eintauchen in ein Bad synthetischer Schlacke od. dgl. mit dem Überzug 3 versehen wird.

In F i g. 3 ist außerdem ersichtlich, daß der Grundkörperl jeweils in seinem Inneren konisch gestaltet ist, so daß sich kegelige Ansaug- bzw. Ausstoßrohre 4 bis 6 ergeben. Der Konus 16 trägt in jedem Fall dazu bei, einer großen Schmelzenmengc den Eintritt zu gestatten, wobei bei zunehmendem Aufsteigen innerhalb des Rührkörpers eine Beschleunigung der Strömung erfolgt, die nach Austreten aus dem Rührkörper wieder in Druckenergie verwandelt wird, so daß dadurch eine besonders intensive Berührung der Badteilchen mit den Schlackcnstoffcti hervorgerufen wird. Es ist aber auch günstig, an¹ Eingang bzw. an den Ausgangsöffnungen von Ansaug- bzw. Ausstoßrohren 4 bis 6 das Losbrechen dci Schlacke in erkaltetem Zustand des Rührkörpers zi erleichtern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rührkörper für metallurgische Zwecke, insbesondere zum Behandeln von Roheisen-, Stahl- oder Gußeisen-Schmelzen beim Entschwefeln, Entsilizieren, Aufkohlen oder Zugeben von anderen Reaktionsstoffen, der im llnnern mit einer Verstärkung und äußerlich mit einer hitzebeständigen Masse verkleidet ist und der einen in Rieh tung der Drehachse verlaufenden rohrartigen Teil und einen oder mehrere sich quer dazu erstrekkende, ebenfalls rohrartige Teile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen aus Rohrstücken (11, 12) bestehenden metallisehen Grundkörper (1) bildet, der aus siliziumreichem, mit Aluminium und Chrom legiertem Stahl besteht, und daß der Grundkörper (1) innen und außen mit einem unlösbaren überzug (3) aus synthetischer Sehlacke versehen ist.

2. Rübrkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) bzw. der Überzug (3) mehrschichtig ausgeführt sind.

3. Rührkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und üiußeren Oberflächen des Grundköipers (1) uneben (2) zur Verankerung des Überzugs (3) ausgebildet sind.

4. Rührkörper nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innere und oder Liußere Teile des Grundkörpers (1) in der Art eines Diffusors konisch ausgestaltet sind.

5. Rührkörper mch de". Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (8) des Ansaugrohres (4) mit sich ;.n radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung eirweitemdeii nach unten offenen Kanälen (10) ausgebildet ist.