DE20023820U1 - Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze - Google Patents

Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze Download PDF

Info

Publication number
DE20023820U1
DE20023820U1 DE20023820U DE20023820U DE20023820U1 DE 20023820 U1 DE20023820 U1 DE 20023820U1 DE 20023820 U DE20023820 U DE 20023820U DE 20023820 U DE20023820 U DE 20023820U DE 20023820 U1 DE20023820 U1 DE 20023820U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
copper
melt
treatment furnace
molten copper
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE20023820U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aurubis AG
Original Assignee
Norddeutsche Affinerie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Norddeutsche Affinerie AG filed Critical Norddeutsche Affinerie AG
Priority to DE20023820U priority Critical patent/DE20023820U1/de
Priority claimed from DE10035593A external-priority patent/DE10035593A1/de
Publication of DE20023820U1 publication Critical patent/DE20023820U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/22Arrangements of air or gas supply devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002Treatment with gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B15/00Obtaining copper
    • C22B15/0026Pyrometallurgy
    • C22B15/0028Smelting or converting
    • C22B15/003Bath smelting or converting
    • C22B15/0032Bath smelting or converting in shaft furnaces, e.g. blast furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B15/00Obtaining copper
    • C22B15/0026Pyrometallurgy
    • C22B15/006Pyrometallurgy working up of molten copper, e.g. refining
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/05Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
    • C22B9/055Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ while the metal is circulating, e.g. combined with filtration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16Introducing a fluid jet or current into the charge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16Introducing a fluid jet or current into the charge
    • F27D2003/161Introducing a fluid jet or current into the charge through a porous element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16Introducing a fluid jet or current into the charge
    • F27D2003/166Introducing a fluid jet or current into the charge the fluid being a treatment gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16Introducing a fluid jet or current into the charge
    • F27D2003/167Introducing a fluid jet or current into the charge the fluid being a neutral gas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze, bei der in einem in lotrechter Richtung unteren Bereich der Kupferschmelze mindestens ein Spülstein angeordnet ist, aus dem mindestens ein Spülgas austritt, das in der Kupferschmelze aufsteigt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schmelzen des Kupfers ein Schachtofen vorgesehen ist, der von einer Transportrinne mit einem Behandlungsofen verbunden ist und daß sowohl im Bereich der Transportrinne als auch im Bereich des Behandlungsofens mindestens ein Spülstein zum Ausströmen von Spülgas in einer Zusammensetzung mit 30 % bis 70 % Reduktionsgas und 70 % bis 30 % Inertgas angeordnet ist und daß für die Beheizung/Bewegung der Schmelze im Behandlungsofen ein elektrisches Mittel verwendet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze, bei der im unteren Bereich der Kupferschmelze mindestens ein Spülstein angeordnet ist, aus dem mindestens ein Spülgas austritt, das in der Kupferschmelze aufsteigt.
  • Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze, die im wesentlichen als ein in sich geschlossenes Behandlungsgefäß bzw. ein geschlossener Behandlungsofen ausgebildet ist und in dem die Kupferschmelze mittels elektrischem Strom temperiert und/oder durchmischt werden kann.
  • Es sind bereits viele Vorrichtungen bekannt, um Kupfer und seine Legierungen mit sehr niedrigen Verunreinigungsgehalten, beispielsweise kleiner als 50 ppm, und/oder mit sehr niedrigen Sauerstoffgehalten, beispielsweise kleiner als 5 ppm, herzustellen. In der Technologie werden ähnliche Verfahren auch für andere Metalle (z.B. bei Aluminium und Eisen) verwendet.
  • Die Zielsetzung der unterschiedlichen Technologien gemäß dem Stand der Technik beinhaltet meist folgendes:
    Entfernen von im flüssigen Metall befindlichen Reaktionsprodukten und/oder Verunreinigungen und/oder Schlacken und/oder einzelner/mehrerer Elemente.
  • Bekannt ist in diesem Zusammenhang die Verwendung zum Beispiel von Filtern, die Bereitstellung von Verweilzeiten zum Absetzen, die Behandlung durch mit den Verunreinigungen reagierenden Zusätzen, der Einsatz von physikalischen Abtrennverfahren wie z.B. Spülen, Anlegen von Vakuum, etc. in einem oder mehreren Schritten, in Kombination mit obigen Technologien oder in jeweiliger Einzelanwendung dieser Technologien, um die gewünschten Raffinationseffekte zu erreichen.
  • Bekannt geworden sind diese Vorrichtungen und haben breiteste Anwendung gefunden bei der Behandlung von Aluminium und Stahl sowie deren Legierungen, während sie in der Kupferindustrie nur teilweise benutzt werden.
  • Bei der Herstellung von Kupfer wird seit alters her das Polen mit Baumstämmen und mit reduzierenden Gasen zur Entfernung des Sauerstoffgehaltes allgemein angewendet. Ebenfalls bekannt ist der Zusatz von reduzierenden Elementen wie z.B. Phosphor und Lithium oder Bor in Form von z.B. Mutterlegierungen. Ebenso werden Filter, Schlackesümpfe, Vacuumkammern/-öfen und/oder Absetzzeiten verwendet, um das Metall zu säubern.
  • Alle oben aufgeführten Vorrichtungen werden beim Kupfer zur Verminderung sehr hoher Gehalte (z.B. größer als 200–2000 ppm) an Verunreinigungen und/oder Sauerstoff angewendet und weit verbreitet genutzt. Ebenfalls ist es bekannt, daß Desoxydationsmittel wie z.B. Phosphor zugleich auch als Legierungselement zur Erzielung bestimmter Materialeigenschaften verwendet werden.
  • Zur Herstellung sehr sauberer Kupfermaterialien wird fast durchgehend als Basismaterial elektrolytisch raffiniertes Kupfer (Kathoden) eingesetzt, dessen Verunreinigungsniveau durch die vorangegangenen Raffinationsschritte (thermisch und chemisch) bei international börsenregistrierten Sorten unter 100 ppm liegt.
  • Bei den sich dann immer anschließenden weiteren thermischen Verarbeitungsschritten durch Schmelzen und Gießen wird durch weitere Verarbeitungsschritte, zum Teil durch die oben aufgeführten Technologien, der Verunreinigungsgehalt und/oder der Sauerstoffgehalt weiter vermindert, bzw. der durch das Schmelzen und Gießen verursachte oder noch vorhandene Verunreinigungspegel eliminiert.
  • So wird beispielsweise als diskontinuierliches oder kontinuierliches Standardverfahren zur Verringerung des Sauerstoffgehaltes unter 5 bis 15 ppm das elektrische Einschmelzen von Kupferkathoden eingesetzt, wobei die Kathoden zusätzlich bei einigen Verfahren vorher zur Erhöhung der Schmelzleistung oder zu der Entfernung anhaftender/eingeschlossener Verunreinigungen auf bis 950°C via Gasbrenner erhitzt werden.
  • Das Einschmelzen erfolgt dann in einem mit Holzkohle und/oder reduzierendem, weitgehend wasserstoffreien Schutzgas versehenem Elektroofen, vorzugsweise in Induktionsöfen. Anschließend erfolgt ein Überführen des flüssigen Kupfers durch eine, sofern nötig, elektrisch beheizte und ebenfalls mit Reduktions-/Schutzgas gefluteten Rinne in einen Warmhalte-/Puffer-/Absetz-Ofen, ebenfalls meist als Induktionsofen ausgebildet, der auch wieder mit Holzkohle abgedeckt und/oder mit Reduktions-/Schutzgas geflutet ist. Nach dem Verlassen dieses Ofens wird die Schmelze über eine, sofern nötig, ebenfalls elektrisch beheizte und mit Reduktions/Schutzgas geflutete Rinne in einen elektrisch geheizten Tundish überführt, der ebenfalls mit Holzkohle abgedeckt und/oder mit Reduktions-/Schutzgas geflutet ist. Aus dem Tundish gelangt das flüssige Metall meist über ein im Boden angebrachtes keramisches Ventil in die z.T. ebenfalls mit Reduktions-/Schutzgas und/oder zum Beispiel mit Ruß abgedeckte Kokille, in der das Metall kontinuierlich erstarrt und kontinuierlich bzw. diskontinuierlich abgezogen wird.
  • Dieses beschriebene Standardverfahren basiert im wesentlichen auf einer reduzierenden Atmosphäre im Ofen und den Rinnen und insbesondere auf der großen Austauschfläche zwischen Metall und Reduktions-/Schutzgas innerhalb der Überführung in den Rinnen und auf der langen Verweilzeit innerhalb des Ofens.
  • Innerhalb und neben diesem Standardverfahren sind auch Verfahren bekannt, die zum Teil die obigen Verfahrensschritte ohne oder nur zum Teil mit Reduktions/Schutzgas betreiben. Ebenfalls bekannt sind Verfahren, die lediglich über lange Verweilzeiten des flüssigen Metalls in einem Induktionsofen unter Holzkohleabdeckung niedrige Sauerstoffgehalte zu erzielen suchen.
  • Weiter sind Verfahren bekannt, die zusätzlich und/oder zu dem obigen Standardverfahren bzw. zu dessen Modifikationen die Behandlung des flüssigen Metalls durch Vakuum vornehmen.
  • Aus der DE-OS 36 40 753 ist es bereits bekannt, zum Entfernen von Sauerstoff aus einer Kupferschmelze ein Gemisch aus einem gasförmigen Kohlenwasserstoff und einem inerten Gas in die Kupferschmelze einzublasen. Das Einblasen kann durch Verwendung eines porösen Ziegels oder durch Verwendung einer speziellen Düse erfolgen.
  • Aus der DE-OS 20 19 538 sind ein weiters Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgasen und Reinigen von Metallschmelzen bekannt. Insbesondere wird die Verminderung des Sauerstoffanteils einer Kupferschmelze bei Verwendung von Spülsteinen beschrieben, aus denen ein Inertgas austritt, das in der Kupferschmelze aufsteigt. Dem Inertgas können reduzierende oder oxydierende Gase beigegeben sein.
  • Die Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik sind nicht in ausreichender Weise dafür geeignet, reproduzierbar und mit ausreichender Produktionsgeschwindigkeit sowie angemessenen Kosten bei der Verfahrensdurchführung den Sauerstoffgehalt der Metallschmelze auf einen Anteil von weniger als 5 ppm zu vermindern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß bei großtechnischer Anwendung ein vorgegebener Sauerstoffgehalt reproduzierbar und zu angemes senen und geringeren Kosten gegenüber dem Stand der Technik wie oben geschildert, erreicht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Schmelzen des Kupfers ein gasgefeuerter Schachtofen vorgesehen ist, der mit einer ebenfalls gasgefeuerten Rinne verbunden ist.
  • Als Schachtofen kann eine Vorrichtung gemäß der DE 2 517 957 C2 verwendet werden.
  • Dabei tritt sowohl im Bereich der Rinne beziehungsweise und/oder im Bereich des Behandlungsofens das Spülgas durch Ausströmen aus den Spülsteinen von unten durch die Kupferschmelze aus, wobei aus mindestens einem der Spülsteine das Spülgas in einer Zusammensetzung mit 30 % bis 70 % Reduktionsgas und 70 % bis 30 % Inertgas ausströmt. Der Schachtofen ist derart ausgestaltet, daß kontinuierlich Kupfer mit geringen Sauer- wie Wasserstoff und Gasgehalten geschmolzen und an die Rinne übergeben wird.
  • Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine Verminderung des Sauerstoffgehaltes der Kupferschmelze in einem kontinuierlichen Prozeß und mit angemessener Produktionsgeschwindigkeit durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Bereich des Bodens und der Seiten sowie im Auslaufbereich des Behandlungsofens Spülsteine so angeordnet sind, daß vom aufsteigenden Spülgas eine Vertikalströmung innerhalb der Kupferschmelze ausgebildet ist, wobei zusätzlich der Behandlungsofen ein in sich völlig geschlossenes System mit kontrollierten Bedingungen für Metall und Gase bildet.
  • Grundsätzlich ist die Vorrichtung dafür geeignet, im vollen Umfang kontinuierlich betrieben zu werden. Das Vergießen der Kupferschmelze kann in Abhängigkeit von den verwendeten Behandlungsöfen auch diskontinuierlich durchgeführt werden. Insbesondere ist daran gedacht, das Ausgangsmaterial zunächst in einem kostengünstigen gasgefeuerten Schachtofen einzuschmelzen.
  • Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, eine kontinuierliche Erzeugung von Kupfer mit einem Sauerstoffanteil von kleiner als 5 ppm und mit einer Dichte größer als 8, 9 herzustellen. Es werden sowohl die Investitionskosten für die Herstellung der Fertigungsanlage als auch die Betriebskosten in DM/t bei der Durchführung des Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik gesenkt.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
  • 1 einen Querschnitt durch einen Behandlungsofen und
  • 2 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Materialflusses.
  • Aus der schematischen Querschnittdarstellung in 1 ist erkennbar, daß die verfahrenstechnische Behandlung der Kupferschmelze innerhalb eines Behandlugsofens (1) erfolgt. Der Behandlungsofen (1) ist mit einem Einlaufteil (2) sowie einem Ausgußteil (3) versehen. Die Kupferschmelze wird vorzugsweise über einen Zulauf (4) von oben in das Einlaufteil (2) überführt. Innerhalb des Einlaufteils (2) wird eine Pegelhöhe der Schmelze derart vorgesehen, daß in lotrechter Richtung oberhalb eines Füllpegels (5) ein Freiraum (6) zwischen der Schmelze und einem Einlaufdeckel (7) verbleibt. Die Schmelze ist innerhalb des Einlauteils (2) mit einer Deckschicht (8) versehen, die beispielsweise aus Ruß oder Holzkohle ausgebildet sein kann. Der Zulauf (4) erstreckt sich in lotrechter Richtung bis in die Schmelze hinein, so daß die Zuführung der Schmelze unterhalb der Deckschicht (8) erfolgt.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist im Bereich eines Einlaufbodens (9) ein oder mehrere Einlaufspülstein/e (10) angeordnet, aus dem das Spülgasemisch für die Reduzierung des Sauerstoffgehaltes der Schmelze aufsteigt.
  • Das Einlaufteil (2) ist mit einem Verbindungskanal (11) zum Mittelteil (12) des Behandlungsofens (1) gekoppelt. Der Verbindungskanal (11) erstreckt sich unterhalb des Füllstandes der Schmelze im Behandlungsofen (1). Insbesondere ist daran gedacht, den Verbindungskanal (11) unmittelbar oberhalb des Einlaufbodens (9) anzuordnen und eine obere Begrenzung des Verbindungsknals (11) mit einem Abstand zum Einlafboden (9) derart zu lokalisieren, daß der Einlaufkanal (11) in lotrechter Richtung nach oben etwa auf der halben Füllstandshöhe der Schmelze innerhalb des Einlaufteils (2) begrenzt ist.
  • Im Bereich des Mittelteiles (12) ist eine tiegelartige oder tunnelartige Vertiefung (13) vorgesehen, in die die Schmelze einströmt. Gemäß der Ausführungsform in 1 ist insbesondere daran gedacht, im Bereich eines Eingangs (14) des Mittelteiles (12) einen Eingangsboden (15) auf einer Höhe anzuordnen, der etwa der Höhe oder einem tieferen Niveau des Einlaufbodens (9) des Einlaufteiles (2) entspricht. Im Bereich des Eingangsbodens (15) bzw. oberhalb des Eingangsbodens (15) kann ein oder mehrere Spülstein/e (16) positioniert werden.
  • Die Schmelze innerhalb des Mittelteils (12) kann ebenfalls mit einer Deckschicht (8) versehen sein. Oberhalb der Deckschicht (8) ist ein Gassammelraum (17) angeordnet, der in lotrechter Richtung nach oben von einem Ofendeckel (18) begrenzt ist. Der Ofendeckel (18) weist einen Gasauslaß (19) auf.
  • Im Bereich eines Bodens (20) des Mittelteils (12) ist ein oder mehrere Spülstein/e (21) angeordnet. Der/Die Spülstein/e (21) ist/sind vorzugsweise derart plaziert, daß von aufsteigenden Gasblasen eine Strömung der Schmelze innerhalb der Vertiefung (13) derart erzeugt wird, daß in einem mittleren Bereich die Strömungsrichtung in lotrechter Richtung nach oben weist und in Randbereichen eine Strömungsrichtung in lotrechter Richtung nach unten realisiert ist. Diese Strömungsrichtungen werden z.B. durch elektrische Felder und/oder Induktoren verstärkt so umgelenkt, daß die Austauschreaktionen zwischen Spülstein und Schmelze verstärkt/verlängert werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß in den Bereich des Mittelteiles (2) einströmende Schmelze zunächst in Richtung auf den Boden (20) geleitet wird und daß hierdurch ein ausreichender Kontakt mit dem aus dem Spülstein(en) (21) ausströmenden Spülgas sichergestellt ist. Die ausgebildete Strömung kann ggf. durch eine vorgesehene elektrische Heizung noch unterstützt werden.
  • Das Mittelteil (12) ist über einem Ausströmkanal (22) mit dem Ausgußteil (3) verbunden. Der Ausströmkanal (22) weist eine Höhenlokalisierung ähnlich wie der Verbindungskanal (11) auf. Eine obere Höhenbegrenzung des Ausströmkanals (22) ist etwa auf einer halben Füllstandshöhe der Schmelze innerhalb des Ausgußteils (3) vorgesehen. Im Bereich eines Kanalbodens (23) des Ausströmkanals (22) kann/können ein oder mehrere Spülsteine (24) angeordnet sein.
  • Im Bereich eines Überganges des Mittelteiles (12) in den Ausströmkanal (22) ist ein Ausgangsboden (25) vorgesehen, der sich etwa auf einer gleichen Höhe wie der Kanalboden (23) sowie der Eingangsboden (15) erstreckt. Im Bereich des Ausgangsbodens (25) bzw. oberhalb des Ausgangsbodens (25) kann/können ein oder mehrere Spülsteine (26) plaziert sein.
  • Auch innerhalb des Ausgußteiles (3) kann die Schmelze mit einer Deckschicht (8) versehen sein und oberhalb der Deckschicht (8) ist zwischen einem Ausgußdeckel (27) und dem Füllpegel ein Freiraum (28) vorgesehen. Im Bereich eines Ausgußbodens (29) ist eine Ausgußöffnung (30) zur Ableitung der Schmelze angeordnet.
  • In der stark schematisierten Darstellung in 2 ist veranschaulicht, daß das zu schmelzende Ausgangsmaterial (31) zunächst einem Schmelzofen (32) zugeführt wird und anschließend über eine Rinne (33) in den Bereich des Behandlungsofens (1) transportiert wird. Eine Beaufschlagung mit Spülgas kann sowohl im Bereich der Rinne (33) als auch im Bereich des Einlaufteiles (2), des Ausgußteiles (3) sowie des Mittelteiles (12) erfolgen. Eingezeichnet sind jeweils Zuleitungen (35) für das Spülgas.
  • Das Einschmelzen mit Gas im Schachtofen, dessen Schacht wie ein Wärmetauscher wirkt, ist wesentlich effizienter und damit energiesparender als das Einschmelzen mittels Strom bei den Induktionsöfen der Standardverfahren.
  • Das derart erschmolzene und bereits voreingestellte (u.a. bezüglich Sauerstoff, gesamter Gasgehalt und Verunreinigungen) flüssige Metall gelangt kontinuierlich aus dem Stichloch in die gasbefeuerte Rinne (33), die in ähnlicher weise wie der Kathodenschachtofen gesteuert und ausgerüstet ist.
  • Aus der gasbefeuerten und/oder elektrisch beheizten und abgedeckten und/oder geschlossenen Rinne (33) gelangt das Kupfer in den Behandlungsofen (1), der zugleich Gießofen sein kann.
  • Innerhalb der Rinnenlänge können neben dem Schlackesumpf weitere Sümpfe angeordnet sein, die durch Induktoren beheizt sind und in denen im Boden und/oder von oben Spülsteine so angeordnet sind, daß in diesen Sümpfen eine innige Mischung des flüssigen Metalls mit den Spülgasen stattfindet. Diese Sümpfe sind entweder im direkten Durchlauf oder über Syphons mit der Rinne (33) verbunden.
  • Die oben genannten Induktoren können Rinneninduktoren wie auch Tiegelinduktoren sein. Die Rinne (33) kann ortsfest oder beweglich angeordnet sein, je nach Verwendung einer oder mehrerer Behandlungs-/Gießöfen.
  • Das Überführen mit Gasheizung ist wie das Einschmelzen wesentlicher effizienter und damit energiesparender als das Überführen bei den vollständig elektrisch beheizten Rinnen (33) des Standardverfahrens.
  • Der Behandlungsofen (1) ist vorzugsweise ein in sich geschlossenes, feuerfest ausgemauertes Gefäß. Dieses kann ortsfest oder beweglich angeordnet sein, weiterhin nur einfach oder mehrfach vorhanden sein, je nach Gießtechnologie und/oder Leistungsauslegung.
  • Das in den Behandlungsofen (1) kommende vorbehandelte flüssige Kupfer wird aus der Rinne (33) z.B. über einen Bodenablauf unter Bad oder im flachen Zufluß in den mit Reduktionsmitteln, z.B. Holzkohle abgedeckten und mit Deckeln gegen die Atmosphäre abgedichteten Einlaufbereich (2) des Behandlungsofens eingeleitet.
  • Der Boden (9) und/oder die Seiten und/oder die Deckel (7) des Einlaufteiles (2) sind mit Spüldüsen so ausgerüstet, daß eine innige Vermischung des einlaufenden Kupfers mit Spülgas gewährleistet ist. Das Einlaufteil (2) kann ebenfalls – abhängig von seinem Fassungsvermögen – mit Induktoren wie in der Rinne (33) versehen sein.
  • Das so weiter behandelte flüssige Kupfer gelangt vom Einlaufteil (2) direkt oder über einen Syphon zum Mittelteil (12) des Behandlungsofens (1). Dieser Teil des Ofens ist ebenfalls gegen die Atmosphäre mit einem Deckel (18) abgedichtet und das Metallband darin ist mit Reduktionsmitteln, z.B. Russ, abgedeckt.
  • Der Boden (20) und/oder die Seiten und/oder die Eingangs- und Ausgangsbereiche des Mittelteils (12) sind mit Spüldüsen so ausgerüstet, daß eine innige Vermischung des einlaufenden Kupfers mit dem Spülgas gewährleistet ist.
  • Zusätzlich ist der Boden (20) mit einem oder mehreren Induktor/en und/oder einem elektromagnetischen Rührer versehen, so daß die Schmelze zusätzlich bewegt wird und hierdurch eine innige Vermischung mit den Spülgasen, mit dem beim z.B. kontinuierlichen Betrieb einund auslaufenden Kupfer sowie mit der Holzkohleabdeckung stattfindet und, soweit erforderlich, die Schmelze im Behandlungsofen (1) auf der erforderlichen Abgießtemperatur gehalten bzw. auf diese gebracht wird.
  • Vom Mittelteil (12) gelangt die Schmelze direkt oder über einen Syphon zum Ausgußteil (3), welches ebenfalls mit Reduktionsmitteln, z.B. mit Holzkohle, abgedeckt und mit Deckeln (27) gegen die Atmosphäre abgedichtet ist.
  • Je nach Konstruktion können im Ausgußteil (3) ebenfalls Spülsteine und Induktoren ähnlich wie beim Eingußteil (2) installiert sein. Die Schmelze gelangt dann unter Bad über ein keramisches Ventil und ein keramisches Rohr inkl. Düse unter Bad in die Kokille/Kokillen.
  • Je nach Gießverfahren kann die Kokille auch direkt an den Ausgußteil (3) unter Bad angeflanscht sein, so daß dann das oben erwähnte keramische Ventil entfällt. Ist die Kokille über Bad angeflanscht, so kann z.B. zwischen Ausgußteil (3) und Kokille eine entsprechende mechanische oder elektromagnetische Pumpe in geschlossener Ausführung installiert werden, oder bei in sich geschlossener Kokille wird nach bekanntem Verfahren die Schmelze durch den erstarrten Strang in die Kokille gezogen.
  • Die nicht angeflanschte Kokille und das im Oberteil der Kokille flüssige Metall wird z.B. durch Schutzgas oder/und durch Ruß und/oder durch Ruß – Holzkohlegemische gegen die Atmosphäre abgedeckt.
  • Angeflanschte wie nicht angeflanschte Kokillen werden an ihrem Metallaustrittsende ebenfalls gegen die Atmosphäre mit Schutzgas abgedeckt. Das Metall ist jetzt erstarrt, aber noch heiß.
  • Das in der Rinne (33), in dem Behandlungsofen (1) und bei der Kokille verwendete Schutzgas besteht im wesentlichen aus Inertgas wie z.B. Argon, Stickstoff und aus CO/CO2 – Gemischen, wobei sich Mischverhältnisse von Inertgas von 100 % bis 70 % je nach Einblasort und von CO/CO2 von 0 % bis 30 % je nach Einblasort bei der Anwendung nach dem beschriebenen Verfahren als für den erfindungsgemäßen Zweck als effektiv erwiesen haben.
  • Generell ist es zweckmäßig, am Gesamtgasvolumen aus Reduktionsgas und Inertgas im Bereich der Spülsteine einen Anteil des Reduktionsgases im Bereich von 40 % bis 60 % vorzusehen. Typischerweise beträgt der Anteil des Reduktionsgases etwa 50 %. Sämtliche oben genannte Anteile stellen Volumenanteile dar.
  • Der Anteil des Reduktionsgases in der Ofenatmosphäre sollte im Bereich von 10 % bis 40 % liegen. Typischerweise beträgt der Anteil etwa 20 %.
  • Der Anteil oxidierender Gasbestandteile in der Ofenatmosphäre beträgt etwa 0 % bis 10 %. Typischerweise liegt ein Anteil von 5 % vor.
  • Die Spülsteine, ihre innere Ausbildung und ihre Anordnung in der feuerfesten Ausmauerung bzw. in den Deckeln und damit mit ihrer darüberliegenden Badhöhe bzw. ihrer Einblastiefe sowie ihre örtliche Verteilung und Anzahl in der Rinne (33) und im Behandlungsofen (1) richtet sich nach den jeweilig vorhandenen bzw. auszulegenden Parametern.

Claims (17)

  1. Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze, bei der in einem in lotrechter Richtung unteren Bereich der Kupferschmelze mindestens ein Spülstein angeordnet ist, aus dem mindestens ein Spülgas austritt, das in der Kupferschmelze aufsteigt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schmelzen des Kupfers ein Schachtofen vorgesehen ist, der von einer Transportrinne mit einem Behandlungsofen verbunden ist und daß sowohl im Bereich der Transportrinne als auch im Bereich des Behandlungsofens mindestens ein Spülstein zum Ausströmen von Spülgas in einer Zusammensetzung mit 30 % bis 70 % Reduktionsgas und 70 % bis 30 % Inertgas angeordnet ist und daß für die Beheizung/Bewegung der Schmelze im Behandlungsofen ein elektrisches Mittel verwendet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Temperieren und Rühren der Kupferschmelze im Behandlungsofen (1) eine Induktionsheizung verwendet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spülsteine ein Material mit Anteilen an Al2O3, SiC, SiO2, sowie MgO verwendet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß als Spülsteine ein poröses Material verwendet ist.
  5. Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze, die im wesentlichen als ein Behandlungsofen ausgebildet ist und einen Einlauf, ein Mittelteil sowie einen Ausguß aufweist und bei der zur Temperierung der Kupferschmelze mindestens ein Induktor verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines Bodens (20) des Mittelteils (12) mindestens ein Spülstein (21) angeordnet ist und daß das Mittelteil (12) eine Querschnittgestaltung derart aufweist, daß vom aufsteigenden Spülgas eine Vertikalströmung innerhalb der Kupferschmelze ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines Überganges des Mittelteiles (12) zum Einlaufteil (2) mindestens ein Spülstein (16) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines Überganges des Mittelteiles (12) zum Ausgußteil (3) mindestens ein Ausgangsspülstein (26) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungskanal (11) zwischen dem Mittelteil (12) und dem Einlauf teil (2) unterhalb eines Schmelzpegels angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausströmkanal (2) zwischen dem Mittelteil (12) und dem Ausgüßteil (3) unterhalb des Schmelzpegels angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß oberhalb der Schmelze im Mittelteil (12) ein Gassammelraum (17) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Schmelze im Einlauf teil (2) ein Freiraum (6) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Schmelzpegels im Ausgußteil (3) ein Freiraum (28) angeordnet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Ausströmkanals (22) zwischen dem Mittelteil (12) und dem Ausgußteil (3) mindestens ein Auslaßspülstein (24) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsofen (1) mit mindestens einem magnetischen Rührer versehen ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich einer Seitenwand des Behandlungsofens (1) mindestens ein Spülstein angeordnet ist.
  16. Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze, die im wesentlichen einen Behandlungsofen (1) sowie eine Transportrinne für die Kupferschmelze aufweist, wobei der Behandlungsofen (1) einen Einlauf (2), ein Mittelteil (12) sowie einen Aufguß (3) aufweist und bei der zur Temperierung der Kupferschmelze mindestens ein Induktor verwendet ist, sowie bei der im Bereich eines Bodens (20) des Mittelteils (12) mindestens ein Spülstein (21) angeordnet ist und das Mittelteil (12) eine Querschnittgestaltung derart aufweist, daß vom aufsteigenden Spülgas eine Vertikalströmung innerhalb der Kupferschmelze ausgebildet, ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungskanal (11) zwischen dem Mittelteil (12) und dem Einlaufteil (2) unterhalb eines Schmelzepegels angeordnet ist und daß der Induktor als Induktionsheizung zum Temperieren und Rühren der Kupferschmelze derart angeordnet ist, daß eine vom Induktor erzeugte Strömungsrichtung der Schmelze in einem mittleren Bereich des Mittelteiles (12) in lotrechter Richtung nach oben und in Randbreichen in lotrechter Richtung nach unten orientiert ist.
  17. Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze, die im wesentlichen einen Behandlungsofen (1) sowie eine Transportrinne für die Kupferschmelze aufweist, wobei der Behandlungsofen (1) einen Einlauf (2) ein Mittelteil (12) sowie einen Aufguß (3) aufweist und bei der zur Temperierung der Kupferschmelze mindestens ein Induktor verwendet ist, sowie bei der im Bereich des Mittelteils (12) mindestens ein Spülstein (21) angeordnet ist und das Mittelteil (12) eine Querschnittgestaltung derart aufweist, daß vom aufsteigenden Spülgas eine Vertikalströmung innerhalb der Kupferschmelze ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor als Induktionsheizung zum Temperieren und Rühren der Kupferschmelze derart angeordnet ist, daß eine vom Induktor erzeugte Strömungsrichtung der Schmelze in einem mittleren Bereich des Mittelteiles (12) in lotrechter Richtung nach oben und in Randbreichen in lotrechter Richtung nach unten orientiert ist
DE20023820U 2000-07-21 2000-07-21 Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze Expired - Lifetime DE20023820U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20023820U DE20023820U1 (de) 2000-07-21 2000-07-21 Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20023820U DE20023820U1 (de) 2000-07-21 2000-07-21 Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze
DE10035593A DE10035593A1 (de) 2000-07-21 2000-07-21 Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE20023820U1 true DE20023820U1 (de) 2006-07-20

Family

ID=36776524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE20023820U Expired - Lifetime DE20023820U1 (de) 2000-07-21 2000-07-21 Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE20023820U1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT517370A1 (de) * 2015-06-29 2017-01-15 Urbangold Gmbh Vorrichtung und Anordnung zur metallurgischen Behandlung von Elektro- und/oder Elektronikschrott bzw. -komponenten sowie deren Verwendungen und Verfahren zur metallurgischen Behandlung von Elektro- und/oder Elektronikschrott bzw. -komponenten

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT517370A1 (de) * 2015-06-29 2017-01-15 Urbangold Gmbh Vorrichtung und Anordnung zur metallurgischen Behandlung von Elektro- und/oder Elektronikschrott bzw. -komponenten sowie deren Verwendungen und Verfahren zur metallurgischen Behandlung von Elektro- und/oder Elektronikschrott bzw. -komponenten
AT517370B1 (de) * 2015-06-29 2021-01-15 Urbangold Gmbh Vorrichtung und Anordnung zur metallurgischen Behandlung von Elektro- und/oder Elektronikschrott bzw. -komponenten sowie deren Verwendungen und Verfahren zur metallurgischen Behandlung von Elektro- und/oder Elektronikschrott bzw. -komponenten

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69922698T2 (de) Schmelz-/warmhalteofen für aluminiumblock
EP1301642B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verminderung des sauerstoffgehaltes einer kupferschmelze
DE1458306A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Raffination von Metallen
DE102006003535A1 (de) Verfahren zur Temperaturbeeinflussung einer Schmelze
DE4321640C2 (de) Verfahren zum gerichteten Erstarren einer Metallschmelze und Gießvorrichtung zu seiner Durchführung
EP0738334B1 (de) Magnesiumschmelzofen und verfahren zum schmelzen von magnesium
DE2736793A1 (de) Vorrichtung zum raffinieren von schmelzfluessigem metall
DE3938656A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von sauerstofffreiem kupfer
AT395656B (de) Anlage zur herstellung von fluessigen metallen
CH661673A5 (de) Stranggiessverfahren fuer metalle und vorrichtung zu dessen durchfuehrung.
EP0631832A1 (de) Verfahren zum gerichteten Erstarren einer Metallschmelze und Giessvorrichtung zu seiner Durchführung
EP2698588B1 (de) Ofen zur Entfernung von Verunreinigungen aus Metallschmelzen
DE3437810A1 (de) Verschlusseinrichtung fuer eine abstichoeffnung im boden eines metallurgischen gefaesses
DE19908492A1 (de) Versenktes Überführungsrohr für die Glaszuführung
DE20023820U1 (de) Vorrichtung zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes einer Kupferschmelze
DE112018002481T5 (de) Ein zum Belüften und Rühren eines Schmelzofenbodens dienender atmungsaktiver Stecker und ein Metallschmelzofen
DE1960283A1 (de) Vakuumentgasungsvorrichtung fuer die Verwendung beim Stranggiessen von Metallen und Verfahren zum Stranggiessen von schmelzfluessigem Metall,waehrend es einer Vakuumentgasung unterworfen ist
DE69124123T2 (de) Induktionsbeheizter Ofen für das Schmelzen von Metall
DE19913645A1 (de) Verfahren zum Regenerieren von Entschwefelungsschlacke
DE1458167A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum langsamen Giessen und Formen von Metallen
DE3334733A1 (de) Verfahren und anlage zum herstellen von hochreinen legierungen
EP0140001B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Stählen mit hohem Reinheitsgrad und geringen Gasgehalten in Stahlwerken und Stahlgiessereien
DE2147548B2 (de) Verfahren und Durchführungsanordnung zum Feinen und Gießen von Stahl
DE2062114A1 (en) Pure, killed steel mfr - for deep-drawn quality sheet steel
EP1607156B1 (de) Giessverfahren und Giessanlage für Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20060824

R150 Term of protection extended to 6 years

Effective date: 20060720

R151 Term of protection extended to 8 years

Effective date: 20060720

R158 Lapse of ip right after 8 years

Effective date: 20090203