DE1988244U

DE1988244U - Ruehrgeraet zur durchfuehrung metallurgischer reaktionen.

Info

Publication number: DE1988244U
Application number: DE1968R0037223
Authority: DE
Original assignee: RHEINSTAHL ECO GmbH
Current assignee: RHEINSTAHL ECO GmbH
Priority date: 1968-03-23
Filing date: 1968-03-23
Publication date: 1968-06-27
Also published as: GB1262682A; BE727367A

Description

A.t72292*2I3.68

DR. F. EBERHARD

PATENTANWALT 22.3,1968

a^nme Idling

"Rührgerät zur Durchführung metallurgischer Reaktionen" Anmelder; Rheinstahl Eco CImIoH, Hilden

Die Erfindung-"betrifft ein Rührgerät zur verbesserten und "be schleunigten -!Durchführung metallurgischer Reaktionen in Hetallsclmelzen. .-■ "

Aus dem deutschen Patent 1 190 479 ist eine K.ühr-und Pumpvorrichtung zum Beschleunigen physikalisch-chemischer Vorgänge in Metallschmelzen bekannt, die aus einem unteren Ansaugrohr und mindestens einem über dem Ansaugrohr seitlich angeordneten, im wesentlichen horizontalen Auslaufrohr besteht» Die Torrichtung rotiert innerhalb des ii'.etallbades, so daß die Schmelze aus dem unteren !eil der Pfanne in die dort befindliche öffnung des vertikalen Rohres-, hineingesaugt und durch die horizontalen Auslauf~ rohre wieder herausgedrückt wird» Infolge dieser Pumpwirkung findet in der Pfanne eine Zirkulationsströmung der Metallschmelze statt. Gleichzeitig findet zufolge der horizontalen Auslaufrohre auch eine gewisse Rührbewegung statt, der jedoch, wie die angegebenen Einzelheiten erkennen lassen, eine deutlich geringere Bedeutung zugemessen wird.

Die Behandlung findet in einer normalen Gießpfanne statt, so daß zusätzliche Umfüllvorgänge, die zwangsläufig mit !emp.eräturverlusten verbunden sind, entfallen. Das leichte und bewegliche Gerät kann zu den einzelnen Pfannen gebracht werden. Sein wesentlicher Hachteil besteht darin, daß das« Rühr- und Pumporgan aus Rohren gebildet ist und mithin einen Hohlkörper darstellt, der von der Schmelze innen und außen kräftig umspült ist« Vielfach sind besondere Maßnahmen erforderlich, um ein Verstopfen der Rohre zu vermeiden, insbesondere be im Einfuhren des Gerätes -in eine schlackenbedeckte Schmelze. Die recht hohen Betriebstemperaturen des Gerätes zusammen mit dem schroffen temperaturwechsel in den Behandlungspausen begrenzen daher seine "Lebens-■ dauer beträchtlich, so daß die Kosten für Reparatur und Erneuerung einen beachtlichen Anteil der gesamten Betriebskosten

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PATENTANWALT

ausmachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rührgerät zur ■beschleunigten und/oder verbesserten Durchführung metallurgischer Heaktioneii zu schaffen, das außer den bereits genannten Vorteilen der bekannten Rühr- und Pumpvorrichtung nach der Patentschrift 1 190 479 sich auch noch durch eine lange Lebensdauer auszeichnet, ohne\ daß dadurch Nachteile hinsichtlich der Y/irksaiiikeit in Sauf genommen werden, müssen, " '■

32s hat sich nämlich überraschend, gezeigt, daß auch ein weitaus einfacheres Rührgerät, dessen eigentliches Rührorgan eine etwa balkenförmige G-estalt aufweist, das mithin, ein Vollkörper ist. und nicht als Pumpe arbeitet, für den bereits., genannten Zweck in ganz hervorragender Weise geeignet ist. ^: ' " -

Die .Erfindung besteht in dem Vorschlag, zur beschleunigten und/ oder verbesserten Durchführung von metallurgischen"Reaktionen ein Ruhrgerat zu verwenden mit einem Antriebsmotor und einer Antriebswelle, an der ein aus feuerfesten Massen bestehendes balkenförmiges Rührorgan querstehend angeordnet ist.

Das Rührgerät -nach der Erfindung hat sieh bei den verschiedensten metallurgischen Reaktionen, insbesondere bei Metallschmelzen in ruhenden Pfannen, aber auch in sonstigen metallurgischen Gefäßen, wie Herdöfen oder Tiegelöfen, hervorragend bewährt.» Obwohl die Rührbewegung selbst entsprechend der Höhe des balkenförmigen, in der Horizontalebene rotierenden Ruhrorgari.es nur in einer relativ schmalen Zone, bezogen auf die Badtiefe, durchgeführt wird, wird gleichwohl das gesamte Bad in eine kräftige Zirkulationsströmung versetzt, die in kurzer Zeit eine völlige Homogenisierung der Metallschmelze gewährleistet. Das Rührgerät kann demnach vorteilhaft eingesetzt werden beispielsweise für die Zugabe von Legierungsmetallen, von Desoxydationsstoffen, für die Aufkohlung und ähnliche Prozesse, bei denen es vorrangig auf eine gleichmäßige Verteilung in der Metallschmelze ankommt.

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Das Rührgerät verursacht aber auch, eine "beachtliche Horizontalströmung, so daß es auch für Reaktionen zwischen der Metallschmelze und auf dieser ruhenden festen oder flüssigen Reaktiohssto'ff en, insbesondere für Reaktionen mit aufliegenden Schlacken, wie sie beispielsweise beim Entfernen unerwünschter .letall-Begleiteleaente auftreten, gut geeignet ist.

Das Rührgerät kann in verschiedener Weise vorteilhaft weiter ausgestaltet sein. Das balkenförmige Rührorgan kann aus einer feuerfesten Stampfmasse oder Gießmasse bestehen, die im Inneren eine Armierung aufweist. Hierfür stehen zahlreiche hydraulisch und/oder chemisch abbindende Peuerfestmassen zur Verfügung. Das Rührorgan hat dann eine hohe Verschleißfestigkeit und gute Temper aturweehselbeständigkeit. In der Regel wird man den unteren Teil der Antriebswelle feuerfest umkleiden, wobei dieser mit dem balkenförmigen Rührorgan eine bauliche Einheit bildet, die mit dem Oberteil der Antriebswelle auswechselbar verbunden ist« Das balkenförmige Rührorgan sollte eine gedrungene Gestalt haben, die im Längs achsenquer schnitt ein;, Verhältnis der Lange zur Höhe zwischen 2,5 und 1,0 aufweist und die in den Querschnitten senkrecht zur Längsachse eine runde oder rechteckige kantenabgerundete Porm hat« J¹Ur Sonderfälle, die bei sehr hohen Badtemperaturen und/oder relativ langen Behandlungszeiten bei kurzen Arbeitspausen vorliegen, empfiehlt es sich, die Armierung der feuerfesten Masse desi Rühr organe s als ICühlleitüng auszubilden, indem über eine durch die Antriebswelle geführte B.oppellei^tung Luft hindurchgeführt wird. / / ^{; ; :}

Das Rührgerät ist beispielsweise/ auf einer .QuerpO-atte/ eines ^; /Tragegestelles befestigt, in dessen Stützen die■'Gnierplatte' höheneinstellbar verschi.eblieh ist, SwecMs gesonderter HöhenfeinverstelZbarkeit kann ein Motor mit Getriebe vorgesehen, sein,, der an der-Antriebswelle angreift« . . / ..·-,·■

Das Rührgerät wird insbesondere angewandt für die' Behandlung von 'Metallschmelzen, die· sich/in einer ruhenden Pfanne befinden. Daher wird zweckmäßig die Länge des balkenförmigen' Rührorganes derart gewählt, daß sie zwischen dem-G,25 und ά.,"'65fachen Wert, ;

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vorzugST/eise zwischen clem 0,35 und 0,50 fachen ΐ/ert des inneren Pfannendurchmessers (in Höhe des pLÜhrorganes) liegt» Dabei ist das Rührgerät besonders einfach zu handhaben, wenn es mit seinem 'Draggestell auf einem die Pfanne abschließenden Pfannendeckel befestigt ist,, wobei die Antriebswelle mit Rühr organ den Pfannendeckel durchsetzt. - \

Das erfindungsgemäiBe Rühr gerät vermag insbesondere auch solche metallurgischen Reaktionen zu beschleunigen und zu verbessern, die auf einen Stoffaustausch an der Grenzfläche zwischen der Metallbadoberfläche und aufliegenden festen oder flüssigen Reafctionsstoffen, insbesondere Schlacken oder feinkörnigen, schwinmifähigen Ma:.sen, beruhen. Um diesen Zweck optimal zu ,,erreichen, wird das Rührgerät lediglich soweit in die Pfanne ab—.. gesenkt, daiS dessen balkenförmiges Rührorgan während des Rührens mindestens bis zur Hälfte seiner eigenen Höhe, jedoch, nicht mehr als gerade vollständig in das Setallbad eintaucht» Durch ein solches Rühren in der, Grenzzone zwischen flüssigem lietallbad und angrenzendem Reaktionsstoff werden erhebliche Relativbewegungen zwischen beiden Phasen erzielt. Obwohl das .Rührorgan praktisch nur in der Oberflächenzons rotiert, ist das He- ...-. tallbad homogen. ■ .

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nachstehend wird die Erfindung an einem.Ausführungsbeispiel und an Hand der Zeichnung näher erläutert,. -

Das Rührgerät weist "-.einen. Antriebsmotor--! auf,: der über ein 'lötriebe 2 eine v/elle 3?4 antreibt. An dieser Welle ist ein aus feuerfesten. Hassen-, mit Armierung bestehendes^ balkenförmiges' Rührorgan 5 querstehend angeordnet. Sine brauchbare hydraulisch abbindende feuerfeste lias se besteht aus 33 '{<> SiOp, 60 ß> Al^O₇., 3,5 '}'° OaO, 1,5 /ί Ie₀O- und 1,3 k Alkalien, Diese Masse wird mit iiasser angerührt, bis sie gerade fließfähig ist und in eine Schalung vergossen, in der die Armierung angebracht ist. AnschlieiSend findet eine etwa eintägige Lufttrocknung statt.. Eine brauchbare chemisch abbindende feuerfeste laasse besteht aus 26 ;a 8iüp, 69 /s-AlpO-, 0,9 ]ß> 't_o0a, 1,3 f° Ie₉O^, 1,5 i° ^T£z0_o und 1,2 i Alkalien. Bisse Masse wird zusammen mit 5 bis 6 ρ eines

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chemischen Bindemittels in eine die Armierung enthaltende Form gestampft. In einigen Fällen haben sich auch Rührorgane aus Graphit gut bewährt. ■■■■..

'Der untere Teil 3 der Antriebswelle ist feuerfest umkleidet und bildet mit dem balkenförmigen Rührorgan 5 eine bauliche Einheit, die mit dem Oberteil 4 der Antriebswelle auswechselbar verbunden ist. Das Rührorgan- 5 ist derart gestaltet, daß im Längsachsenquerschnitt ein Verhältnis der Länge 1 zur Höhe h von 2 s 1 vorliegt^ die Querschnitte senkrecht.zur Längsachse haben eine runde Form. Die Drehzahl der Antriebswelle 3,4 ist stetig oder in Stufen derart regelbar, daß dabei die Enden des balkenförmigen Rührorganes 5 eine Bahngeschwindigkeit insbesondere im Bereich von 1,8 bis 3,5 m/s ek, vorzugsweise von 2, ο bis 2,8 m/s ek annehmen können« -

",/enn die Dauer der Einzelbehandlung etwa 45 min wes-entlioh überschreitet, oder wenn der Zeitabstand zwischen den einzelnen Behandlungen unter etwa einer halben Stunde liegt und bei hohen 3adtemperaturen, kann sich eine Kühlung der Armierung mitempfehlen» Hierfür ist ein Anschluß stutz en 13 vorgesehen, von dem aussieh eine Kühl-Doppelleitung über die. Antriebswelle in das balkenförmige Rührorgan 5 erstreckt, in dem die Kühlluft durch. dessen Armierung liindurchströmt..

Das Rühr gerät ist auf einer Querplatte 6 eines Traggestelle.s befestigt, an dessen Stützen 7 die Qu,erplatte höhenverstellba,r ge-, •führt ist. Zur Höhenfeinverstellung des balkenförmigen Rührorgane-s 5 greift ein JMotor.8 mit.- G-etriebe am oberen 'Ü.eil fder Antriebswä-le an. a : ; ; ; , : i : -

Das Traggestell mit Hührgerät ist auf dem Pfamiendeckel S/mon-/ tiert, der von der Antriebswelle, mit Eührorgan durchsetzt ist. Der Pfannendeckel 9 deckt die Pfanne ZO ab/und hält die leriperaturverluste gering.-i3r is*t mit· einem Zugabe trichter 15 versehen. In der Pfanne 10 befindet sich die Metallschmelze' 11,/auf der die 'Reaktionspartner 12, z.B. eine Schlacke, schwimmen.. Das Bühror'-gan 5 ist in. der Grenzzone z*v?ischen beiden Phasen, angeordnet und

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taucht etwa 3/4 seiner eigenen Höhe in die Metallschmelze ein.

Das vorbeschriebene äührgerät kann für die verschiedensten metallurgischen Reaktionen verwendet werden, beispielsireise für die Aufko]^T^^_y^on';.G-ußei.senvorsc_]mel_zen mittels Koks grüß, für die Zugabe "'von Legierungsmitteln, wie Reinnickel in flüssiges Kupfer, !Silizium in flüssiges Aluminium,! Ferrosilizium oder' I'erromangan oder Ferro chrom in flüssiges Eisen.

G-ute !Ergebnisse wurden auch bei i¹ällungsdesoxydationen in Bisenschmelzen, beispielsweise durch Zugabe von A^uminiumgranalien₉ lerrosilizium und dgl, erzielt, da zum einen eine schnelle'und gleichmäßige "Verteilung in der Schmelze erreicht wird und zum anderen das Aufsteigen der Desoxydationsprodukte an die Badober— fläche durch das Bührgerät begünstigt wird,

G-ute Ergebnisse wurden weiterhin erzielt bei Reaktionen zwischen einem Eisenbad und aufliegenden flüssigen Schlacken. Bei der Behandlung von""HQchofen-Eoheisen mit leinerz undJ3pda kann eine Gußeisenvorschmeize hergestellt werden mit unter 0,08_: fo Mangan, unter~O,O35 i° Phosphor, unter 0,008 f> Schwefel, unter-0,015' 1° Titan und unter 0,008 ^Vanadium. Alle Verfahrensschritte sind in der Gießpfanne kontinuierlich aufeinanderfolgend in einem "Zeitraum von etwa. 60 min durchfuhr "bar-, wobei die Semperaturver« luste etwa 150 0 betragen. Die fertige Gußeisenvorschmelze ist besonders geeignet.zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, das selbst bei dünnwandigen Gußstücken schon im Gußzustand einweitsehend ferritisches G-efüse aufweist.

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Der Soliwefel-Ausgangsgehalt von 0,1 'jo eines Stahlroheisens wird mittels einer Aufschüttung aus pulvrigem- Kalziumfcarbid nach etwa 6-8 min liührzeit auf einen Endgehalt von 0,009 Ψ abgesenkt? wobei der Temperaturverlust nur etwa 10 - 20 G beträgt.

Schutzansprüche

Claims

Schutgansprilche; -_:

1. Bührgerät zur Durchführung metallurgischer Reaktionen in Metallschmelzen, dadurch gekannzeichnet, daß ein Antriebsmotor (1) über ein G-etriebe (2) eine Welle (3>4) antreibt, an der ein aus einer feuerfesten Masse bestehendes, balkenförrüiges Rührorgan (5) quer stehend angeordnet ist

2. Eührgerät nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß das balkenförmige Sührorgan (5) aus einer Stampfmasse oder einer Gießmasse besteht und im Innern eine Armierung aufweist.

3» Eührgerät. nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der untere 'feil'. (3) der Antriebswelle feuerfest umtlei- - det ist und mit dem balkenförmigen Bührorgan eine bauliche

Einheit bildet und mit dem Oberteil der Antriebswelle durch / eine.'Schraubverbindung fest verbunden ist,,

ο il'ohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche/1 bis 3, ■ ,-■' dadurch gekennzeichnet, daß das' balkenförmige ..Sührorgan im J4ängsachseng.uerschnitt ein Verhältnis .der länge (1) zur Höhe (h). zvd.sollen 2,5 und 1,0 aufweist»

J>. llührgeräf na-ch'einen oxter mehreren der Ansprüche 1, bis 4-, .dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte des Rührorganes senkrecht zu .dessen längsachse eine runde oder rechteckige kantenabgerundete Irora. aufweisen'»

6.,-Hührgerät nach .einem öder mehreren der Ansprüche 1 bis 5?. dadurch/gekennzeichnet,, daß in der Antriebswelle (3.,4) eine am Stutzen (13j mit luft gespeiste Doppelleitung geführt .ist., die im. balkenförmigen "fiührorgan als gekühlte' Armierung- gestaltet ist.

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7. Rührgerät nach, einem oder mehreren der Ansprüche 1 TdIs 6, dadurch gekennzeichnet, daß es auf einer Querplatte (6) eines Tragegestelles befestigt ist, in dessen Stützen (7) die Querplatte höheneinstellbar· verschieblieh ist.

8. Rührgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antriebswelle (3,4) ein Motor (8) mit Getriebe angreift zur gesonderten Höhenfeinverstellung des balkenförmigen Rührorganes (5).

9. Rührgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis (S₁ dadurch gekennzeichnet, daß es zusammen mit dem Tragegestell

...' an einem Pfannendeckel (9) befestigt ist, der die zur Aufnahme der Metallschmelze dienende Pfanne (10) abdeckt·

10. Rühr gerät nach Anspruch 9»dadurch gekennzeichnet, daß die Iiänge (1) des balkenförmi gen Rührorganes' (5). zwischen dem 0,25 und 0,65fachen Wert, vorzugsweise zwischen dem 0,35, und 0,50fachen Wert des inneren PfannendurOhmessers (B) liegt.