DE2033580C - Melting process for copper-zinc alloys - Google Patents
Melting process for copper-zinc alloysInfo
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Description
durch, dab .\ie sowohl tür lien kupieieuisaiz als auch für die weniger häufig verlangten Legierungstypen ein Lauer einrichten, um sich der flexiblen und stark rationalisierten Weiterverarbeitung arbeitstechnisch anpassen /u können. Diese Losungen sind jedoch unbefriedigend, da sie das technische Problem nur organisatorisch überwinden, wo/u außerdem Kapital unnötig gebunden wird.by, dab. \ ie both Tür lien kupieieuisaiz and for the less frequently requested alloy types Set up a lurker in order to be able to deal with the flexible and highly rationalized further processing technically customize / u can. However, these solutions are unsatisfactory, since they only overcome the technical problem organizationally, where / u also have capital is bound unnecessarily.
L'S wird dauegen er.'indungsgemäß vorgeschlagen. das gießtaklsichcre Schmelzen von Kupfer-Zink-Legierungen wechselnder Zusammensetzung unter Verwendung verunreinigter Kupferschrotte dadurch /u \er\virkliehen. daß die Kupferschrotte kontinuierlich erschmolzen und raffiniert werden, wobei sie mehrere Behandlungsräume kaskadenartig durchlaufen und anschließend tHissig in den Legierungsofen zusammen mit den Schreiten aus Kupier-Zink-Leüieruneen und den Zinkanteilen eingesetzt werden.L'S is permanently proposed. the cast-safe melting of copper-zinc alloys changing composition using contaminated copper scrap thereby / u \ er \ virkliehen. that the copper scraps are continuous melted and refined, cascading through several treatment rooms and then put together in the alloy furnace with the steps from Kupier-Zink-Leüieruneen and the zinc components are used.
Das kontinuierliche Schmelzen und Raffinieren der verunreinigten Kupferschrotte umfaßt dabei im wesentlichen folgende Verfahrensschritte.The continuous melting and refining of the contaminated copper scrap essentially comprises following procedural steps.
a) Schmelzen in einem Schachtofen
h) Vorraffination in einem Herdofena) Melting in a shaft furnace
h) Pre-refining in a hearth furnace
c) Entfernung von Blei und ahnlichen Verunreinigungen in einer ersten Behandlungskammerc) Removal of lead and similar impurities in a first treatment chamber
d) Entfernung von Zinn und ähnlichen Verunreinigungen in einer zweiten Behandlungskammerd) Removal of tin and similar impurities in a second treatment chamber
c) Feinraffination in eine··' Reaktionsschacht
1) Einstellung des Sauerstoffgehalts in einem Sammler.c) Fine refining in a reaction shaft
1) Adjustment of the oxygen content in a collector.
Em gegebenenfalls unerwünscht hoher Sauerstoffgehalt wird dabei unter Anwendung von im Gegenstrom fließenden ReaktionsstotTen reduziert. Diese Reduktionsstoffe werden so zusammengesetzt, daß sie wesentlich schneller wirken als die üblicherweise angewandte Kohle, so daß durch die Sauerstoffreduktion der kontinuierliche Ablauf des Verfahrens nicht gestört wird.A possibly undesirably high oxygen content is achieved using countercurrent flowing reaction dead. These reducing substances are so composed that they act much faster than the commonly used charcoal, so that by reducing the oxygen the continuous flow of the procedure is not disturbed.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, daß die Schlacke in mindestens einem Behandlungsraum entgegen dem Kupferstrom geführt wird. Dadurch wird gewährleistet, daß die Reaktion zwischen Kupfer und Schlacke auf den sich ändernden Grad der Verunreinigung optimal eingestellt ist. Mit anderen Worten, das einlaufende Kupfer — mit für den jeweiligen Behandlungsraum höchsten Grad an Verunreinigungen — - trifft auf eine Schlacke, deren ReakttonsstolTe schon weitgehend verbraucht sind, während auf das ablaufende Kupfer — mit dem fur den Behandlungsraum niedrigsten Grad an Verunreinigungen — frische Reaktionsstoffe aufgegeben werden. Auf diese Weise wird die zur Verfugung stehende Reaktionsfläche zwischen Kupfer und Schlacke am besten ausgenutzt.A useful embodiment of the proposed method is that the slag is guided in at least one treatment room against the copper current. This ensures that the reaction between copper and slag is based on the changing level of contamination is set optimally. In other words, the incoming copper - with for the respective Treatment room with the highest degree of contamination - - meets a slag, whose reactons stole are already largely used up, while on the draining copper - with that for the treatment room lowest level of contamination - fresh reaction substances are abandoned. In this way, the available reaction surface between copper and slag is on best used.
Vorteilhaft ist es auch, wenn Schachtofen und Herdofen eine Einheit bilden und gemeinsam mit oxydierend eingestellter Flammen beheizt werden. . Dadurch wird auch hier das Gegenstromprinzip insofern angewandt, als die Oxydation des Kupfers in dem Teil des Herdes am stärksten ist, in dein die Verunreinigungen bereits teilweise entfernt sind. Das gleiche gilt für das Einbringen der Reaktionsstoffe. Diese werden in die Behandlungsräume so eingebracht, daß sie zumiHest teilweise im Gegenstrom zum Kunfer fließen.It is also advantageous if the shaft furnace and hearth furnace form a unit and together with oxidizing flames are heated. . As a result, the countercurrent principle is applied here as well applied when the oxidation of copper is strongest in that part of the hearth, in your die Impurities have already been partially removed. The same applies to the introduction of the reactants. These are brought into the treatment rooms in such a way that, for the most part, they are partially countercurrent flow to the customer.
Kme weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, daß der Kupferstrom beim übergang von einem Behandlungsraum zum andern in feine Gicßstmhlcn aufgeteilt wird and/oder daß er vor den Bthandlungsräumen angeordnete, mit einer Packung stückiger Reaktionsstotfe angefüllte Vorkammern durchläuft. Kme further improvement is achieved by that the copper current in the transition from one treatment room to another in fine cast iron is divided and / or that he is in front of the trading rooms arranged, filled with a pack of lumpy reaction pots passes through antechamber.
Das vorgeschlagene Verfahren eröffnet ferner Jr. Möglichkeit, ein oder mehrere Behandlungsräume zu ίο umgehen, wenn der Schrott nur geringe Mengen ode; bestimmte Arten an Verunreinigungen enthält.The proposed method also opens up Jr. Ability to bypass one or more treatment rooms ίο if the scrap is low or; Contains certain types of contaminants.
Als Reaktionsstoffe haben sich bewährt: Soda für die Entfernung von Zinn und Phosphorkupfer, sowie
Bor-Verbindungen zur Entfernung von Blei.
Schließlich wurde das Verfahren noch dadurch verbessert, daß die Schrotte aus Kupfer-Zink-Legierungen
und die Zinkanteile vor dem Einsatz in den Legierungsofen erwärmt werden, wodurch gleichzeitig
die gefährlichen Dampfexplosionen vermieder. werden.The following have proven to be reactive substances: Soda for removing tin and phosphorus copper, as well as boron compounds for removing lead.
Finally, the process was further improved in that the scrap made of copper-zinc alloys and the zinc components are heated before they are used in the alloy furnace, which at the same time prevents dangerous steam explosions. will.
Die Erfindung wird an Hand ^wi'ier schematisciici Darstellungen näher erläutert.The invention is illustrated with reference to the schematisciici Illustrations explained in more detail.
Figur 1 :Figure 1:
M'i 1 ist ein kombinierter Schacht- und Herdofen bezeichnet. In diesem werden Kupferschrott und gegebenenfalls Zuschläge an ReaktionsstofTen mittels Elevator oder anderer bekannter Vorrichtungen inM'i 1 is a combined shaft and hearth furnace designated. In this copper scrap and, if necessary, additions to reactants are means Elevator or other known devices in
. den Schacht eingebracht. Der Schacht ist unten durch einen gekühlten Rost abgeschlossen. Das schmelzende Kupfer tropft durch den Rost und iälli in den darunter befindlicher flachen Herd. Dabei durchfällt es in Tropfenform, d. h. mit relativ großei Oberfläche, die vom Herd herkommenden Flammgase, wobei bereits ein großer Teil der oxydablen Verunreinigungen oxydiert wird und gasförmig entweicht. Ein anderer Teil verbindet sich mit den pulverförmig eingebrachten Reaktionssioffen und bildet auf dem Kupferbad eine Schlackenschicht. Das. introduced the shaft. The shaft is closed at the bottom by a cooled grate. The Melting copper drips through the grate and iälli into the flat stove below. Included it falls through in teardrop form, d. H. with a relatively large surface, the flame gases coming from the stove, a large part of the oxidizable impurities is already oxidized and escapes in gaseous form. Another part combines with the powdered reactants and forms a layer of slag on top of the copper bath. The
.0 abschmelzende Kupfer wird sodann in flacher Schicht über den Herd geleitet, wobei sich die Schlackenreaktionen fortsetzen. Durch den (od;r die) am Ablaufende vorgesehenen Brenner oder getrennt davon werden die Reaktionsstoffe cingeblasen, und zwar derartig, daß die Schlacke entgegen der Fließrichtung des Kupfers in Bewegung gehalten wird. Ein Schlakkenabzug ist an der dem Brenner gegenüberliegenden Seite des Herdes vorgesehen. Die Beheizung erfolgt mit Gas oder 01. Mit dem Ablauf des Kupfers aus dem Herd ist die Vorraffination abgeschlossen, d. h. Fe, Zn und zum Teil Pb und Sn, sowie andere Verunreinigungen sind in Form ihrer flüchtigen Oxyde entwichen oder zum Teil -in dei Schlacke gebunden. Über einen mit regelbaren Stopfen versehenen Abstich gelangt das Kupfer in eine Vorkammer, die mit Holzkohle z. B. zur Regelung des O.2-Gehaltes gefüllt sein k .nn und deren Boden eine gelochte. feuerfeste Platte aufweist. Das Kupfer fließt durch die Vorkammer in die Behandlungskammer 2 und wird nun durch eine dosierte Zugabe von Phosphorkupfer oder Borverbindungen gezielt von Blei befreit. Selbstverständlich werden auch solche Verunreinigungen, die ähnlich wie Blei reagieren, wie z. B. Cd, Fe, Mg, Mn und Ag, ebenfall·, weitgehend entfcrnt. .0 melting copper is then passed in a flat layer over the stove, whereby the slag reactions continue. The reaction substances are blown through the burner provided at the end of the discharge or separately therefrom, in such a way that the slag is kept in motion against the direction of flow of the copper. A slag vent is provided on the side of the range opposite the burner. The heating is done with gas or 01. When the copper has run out of the stove, the pre-refining is completed, ie Fe, Zn and partly Pb and Sn, as well as other impurities have escaped in the form of their volatile oxides or partly bound in the slag . Via a tap provided with an adjustable stopper, the copper gets into an antechamber, which is filled with charcoal z. B. to regulate the O. 2 content can be filled .nn and their bottom a perforated. having refractory plate. The copper flows through the antechamber into the treatment chamber 2 and is now deliberately freed from lead by a metered addition of phosphorus copper or boron compounds. Of course, impurities that react similarly to lead, such as. B. Cd, Fe, Mg, Mn and Ag, also, largely removed.
Wiederum über einen regelbaren Abstich und eine Vorkammer gelangt die Schmelze dann in die zweite Behandlungskammer 3, in der die gezielte F.nlfer-The melt then reaches the second via an adjustable tap and an antechamber Treatment chamber 3, in which the targeted delivery
innig von Zinn und ähnlichen Verunreinigungen erfolgt. Zugegeben wird dabei Soda. Optimale Verhältnisse werden dann erreicht, wenn das aus der Vorkammer in feinen Strahlen ablaufende Kupfer eine dicke Schicht flüssiger Soda »durchschwimmen« muß.is carried out intimately from tin and similar impurities. Soda is added. Optimal conditions are achieved when the Antechamber in fine jets of running copper "swim through" a thick layer of liquid soda got to.
Hieran schließt sich noch der Reaktionsschacht 4 an, in dem praktisch kein Kupferbad vorhanden ist. Der durch die Bodenplatte der Vorkammer vcrdüste Kupferstrom wird einem aufsteigenden Gasstrom ausgesetzt, der gasförmige und staubförmigc Rcaktionsstoffc enthält. Infolge der intensiven Durchmischung von Kupfer- und Gasstrom und durch die Hinstcllung der Zusammensetzung der ReaktionsstofTe werden die letzten Reste an schädlichen Verunreinigungen entfernt.This is followed by the reaction shaft 4, in which there is practically no copper bath. The stream of copper sprayed through the bottom plate of the antechamber becomes an ascending gas stream exposed to the gaseous and dusty reactants contains. As a result of the intensive mixing of the copper and gas stream and through the Disclosure of the composition of the reactants the last remnants of harmful impurities are removed.
Anschließend wird das Kupfer in einem Behälter 5 gesammelt, der auch zum Vergießen geeignet ist. In diesem Behälter können noch Korrekturen am Sauer stolfgehalt vorgenommen werden.The copper is then collected in a container 5 which is also suitable for potting. In Corrections to the oxygen content can still be made in this container.
Nach dem Durchlauf dieser Bchandlungsstationcn ist ein Kupfer vorhanden, das ohne weiteres in den Legierungsofen 6 eingesetzt werden kann. Zweckmäßigerweise erfolgt der Einsatz im unmittelbaren Anschluß an das Schmelzen und Raffinieren, um Schmclzwärmeverkistc zu vermeiden.After passing through these processing stations, a copper is present that can easily be fed into the Alloy furnace 6 can be used. Appropriately, the use takes place in the immediate Follow-up to melting and refining in order to avoid melting away from the melt.
Das Beispiel gemäß Fig. 2 ist gegenüber F i g. 1 lediglich bezüglich der Positionen 2 und 3 geändert, die ietzl durch flache, einem Herdofen ähnliche Behandlungskammern ersetzt sind.The example according to FIG. 2 is compared to FIG. 1 only changed with regard to positions 2 and 3, the ietzl by flat treatment chambers similar to a hearth furnace are replaced.
Aus der Vorkammer des Ofens 1 fließt das Metall unmittelbar in einen tieferen Hcrdtcil einer angeschlossenen Behandlungskammer 7. Von dort fließt das Kupfer in sehr dünner Schicht über den länglichen Teil des nur sehr schwach geneigten Herdes. Dabei wird durch eine dosierte Zugabe von Phosphorkupfer oder Borverbindungen, die im Gegonstrom auf das abfließende Kupfer geblasen werden, das Blei aus dem Kupfer entfernt. Die sich bildende bleihaltige Phosphorschlackc sammelt sich auf dem im tieferen Teil des Herdes befindlichen flüssigen Metall und kann von dort seitlich abgezogen werden. From the antechamber of the furnace 1, the metal flows directly into a deeper part of a connected one Treatment chamber 7. From there, the copper flows in a very thin layer over the elongated one Part of the very slightly inclined hearth. This is done through a metered addition of phosphorus copper or boron compounds that are blown onto the draining copper in a counter current, removed the lead from the copper. The lead-containing phosphorus slag that forms collects on the Liquid metal located in the deeper part of the stove and can be withdrawn from there to the side.
Das aus der Behandlungskammer 7 ausfließende Kupfer gelangt in eine unmittelbar angeschlossene Behandlungskammer 8, die im Aufbau und in der Konstruktion der Kammer 7 gleich ist. Nach der gleichen Methode wird hier zur Entfernung des Zinns aus dem zu reinigenden Kupfer dosiert Soda im Gegenstrom auf das abfließende Kupfer geblasen. Die zinnhaltige Sodaschlacke sammelt sich auch hier auf dem im tieferen Teil des Herdes befindlichen flüssigen Metall und kann von dort abgezogen werden.The copper flowing out of the treatment chamber 7 reaches a directly connected one Treatment chamber 8, which is identical in structure and construction to chamber 7. After the same The method here is to remove the tin from the copper to be cleaned. Soda is dosed in countercurrent blown onto the draining copper. The tin-containing soda ash also collects here the liquid metal located in the deeper part of the stove and can be withdrawn from there.
Unter »kaskadenartig« gemäß der Erfindung sollen die beiden durch die Beispiele veranschaulichten Strömungsformen des flüssigen Kupfers verslanden werden, also einmal ein Fallen in feinen Gießstrahlen beim Übergang von der einen zur anderen Station, als auch andererseits das Fließen mit sanftem Gefälle. Under "cascading" according to the invention, the two are intended to be illustrated by the examples Flow forms of the liquid copper will silt up, so once falling in fine pouring jets at the transition from one station to the other, as well as the flow with a gentle gradient on the other.
ίο F.s sei noch darauf hingewiesen, daß die mit 2 bis 4, sowie mit 7 und 8 bezeichneten Stationen heizbar sind, damit der Kupfcrslrom an jeder Stelle des Prozesses auf der richtigen Temperatur gehalten werden kann. Im übrigen enthalten alle Bchandlungsstatio-ίο F.s it should be noted that those with 2 to 4, as well as with 7 and 8 designated stations can be heated so that the copper current at every point of the process can be kept at the correct temperature. In addition, all sales stations contain
is.ncn jeweils nur relativ wenig Kupfer, gemessen an der Schmelzlcistung der ganzen Anlage. Dadurch bedingt, wirken die Rcgclcingriffc ohne große Verzögerung, was wiederum eine flexible Anpassung an die Gegebenheiten der Weiterverarbeitung und der Schrottqualität erlaubt.is.ncn only a relatively small amount of copper, measured at the melting capacity of the entire system. Due to this, the Rcgclcingriffc work without much delay, which in turn enables flexible adaptation to the conditions of further processing and the Scrap quality allowed.
Darüber hinaus weist das vorgeschlagene Verfahren eine Rnihc bemerkenswerter Vorteile auf. Zu nächst sei daran erinnert, daß der Lcgicrungsofer von der Schmclzarbeit für das Kupfer befreit ist. In folgedcsser kann bei Anwendung der erfindung^ gemäßen Lehre mit dem gleichen Ofen eine wesent lieh höhere Leistung erbracht werden. Wo jedocl eine neue Anlage installiert werden soll, kann de Legicrungsofcn noch stärker air bisher auf seim eigentliche Aufgabe hin konzipiert und kieinei yx hallen werden. Vor allem durch die mehrstufig·· kontinuierliche Kupferraffination im GegenMnnzum Schlackcnfluß ist ein Maß an Flexibilität ei reicht worden, was zur Erfüllung der eingangs >.vIn addition, the proposed method has a number of remarkable advantages. First it should be remembered that the solubilizer is freed from the smelting work for the copper. As a result, when applying the teaching according to the invention, a significantly higher output can be achieved with the same furnace. Wherever a new system is to be installed, the Legicrungsofcn can be designed even more strongly for its actual task and no one can be used. Above all, through the multi-stage continuous copper refining in opposition to the slag flow, a degree of flexibility has been sufficient, which is necessary for the fulfillment of the> .v
nannten Bedingungen unbedingt erforderlich ist. P überdies das Erschmelzen des Kupfers mit »billu:ci Energie erfolgt, ergeben sich weitere wirtschafllii.! Vorteile. Außerdem wird das WiedcrcinschmeL·' des Kupfers beim Einsatz in den Lcgicrungsofen >■is absolutely necessary. P moreover, the melting of copper with »billu: ci Energy takes place, there are further economies.! Benefits. In addition, the reoccurring ' of copper when used in the coagulation furnace> ■
spart. Ferner wird das Anwärmen für die Kn. behandlung gespart, weil die abgegossenen Form. unmittelbar der Weiterbearbeitung zugeführt werde Dadurch, daß die Kupferraffination in sehr kur. Zeit durchgeführt wird, läßt sich das vorgcschlaiu ■>saves. Furthermore, the warming up for the Kn. treatment saved because the cast form. The fact that the copper refining is in a very short time will be fed directly to further processing. Time is carried out, the pre-closure can be
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung belicbu Kupfer-Zink-Legierungen heranziehen. Dadurch · es auch möglich, Legierungen mit wechselnder /-sammensctzung in jeweils gleicher Taktzeit zu schmelzen und abzugießen und so kontinuierlich .Use process for the continuous production of belicbu copper-zinc alloys. This also makes it possible to melt and cast alloys with changing / - composition in the same cycle time and so continuously.
nachfolgende Verarbeitungsverfahren (z. B. Wal/ oder Ziehen) weiterzugeben.to pass on subsequent processing methods (e.g. whale / or pulling).
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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