DE2034417A1

DE2034417A1 - Einrichtung und Verfahren zum Ent schlacken von geschmolzenem Metall

Info

Publication number: DE2034417A1
Application number: DE19702034417
Authority: DE
Inventors: Thomas Edward Chagrin Falls Ohio Perry (V St A )
Original assignee: Republic Steel Corp , Cleveland, Ohio (V St A)
Priority date: 1969-07-11
Filing date: 1970-07-10
Publication date: 1971-03-25
Also published as: SE381589B; FR2051700A1; GB1273862A; FR2051700B1; US3632096A

Description

10. Juli 1970 JFS-7747

REPUBLIC STEEL CORPORATION P.O.Box 6778, Cleveland, Ohio, V.St.A.

Einrichtung und Verfahren zum Entschlacken von geschmolzenem Metall

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Vakuumbehandlung von geschmolzenem Metall, insbesondere Stahl, zum Entfernen des Schlackenteils, der sich an der Oberfläche des geschmolzenen Metalls bildet, nachdem dieses in einem herkömmlichen Schmelzofen hergestellt worden ist.

Es ist in der Stahlherstellung bekannt, Vakuumvorrichtungen zum Entfernen der Schlacke vom schmelzflüssigen Stahl zu verwenden, jedoch wird bei solchen Vorrichtungen im allgemeinen ein Syphon verwendet, bei dem eine Vakuumquelle benutzt wird, um das Fliessen des geschmolzenen Metalls durch ein enges Syphonrohr in einen Behälter einzuleiten, der in einer Höhe unterhalb des Niveaus der schmelzflüssigen Stahl enthaltenden Pfanne angeordnet ist. Diesen bekannten Vakuumeinrichtungen haften viele Mängel an. Bei-

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spielsweise kann, wenn das Aufnahme- bzw» Absaugrohr sich von der Schlacke löst, der Prozeß unterbrochen werden und bereitet es Schwierigkeiten,, den Schlackefluß von neuem in Gang zu setzen. Solehe Vorrichtungen sind zur Überführung grosser Mengen geschmolzenen Gutes zu unwirksam«. Wenn die Schlacke zu zähflüssig ist_s kann es schwierig SeIn₅₁ sie durch ein schmales Syphonrohr su fördern_Λ so daß sich Sdiacke aufbauen -und schließlich dan Fluß sun Stillstand bringen kann und es können sowohl Schlacke als auch schmelz* flüssiger Stahl in die Anlage gesaugt werden« Ein weiterer " Mangel der bekannten Verfahren besteht in der Notwendigkeit» den Teil des Absaugrohres, der in die Schläckeschicht eintritt, ständig instandzusetzen oder auszuwechseln/

Bei anderen bisher zur Anwendung gekommenen Verfahren wird die Schlacke dadurch entfernt, daß sie aus der» Pfanne herausgegossen wird, die Schlack© von dem schmelzflüssigen Stahl noch im Ofen abgestrichen wird und .ein Gefällefluß der Schlacke durch Löcher in ei» Wand des. Ofens ermöglicht • wird. Das Entschlacken von sehmelsflüssigem Stahl-in» Ofen ist ein langer und umständlicher Prozeß und es wird,,. was noch wichtiger ist, wenn Schlacke bleibt und während de« nachfolgenden Entgaeungsvorgangs vorhanden ist₉ der Prozeß verlängert und die'Qualität des Produktes nachteilig beeinflußt, was von dem Volumen der vorhaBdenen Schlacke abhängt. In ähnlicher Weise erfordert das Entschlacken des Stahls durch Ausgießen aus der Kanne ₉ ä&B> die letztere geneigt wird, was zu einem raschen WämeveiPlust fühx"t_s wo? durch eine weitere Behandlung erschwert $?ird. Ausserdem kann dieses "Verfahren zur Schlackenent&rmmg nicht- immer vollständig durchgeführt werden und die entfernte SöiLacke kann ein geschlossenes Eisen (bis sum 10 % oder Rohr) enthalten·. Ein Gefiillefluß ist ebenfall® nieht anwendbar, da •er nicht das Entfernen der notwendig©« Menge Schlacke ge

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währleistet und eine Einstellung infolge der sich verändernden Art und Tiefe der Schlacke in jeder Stahlpartie schwierig ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung» durch welche rasch und wirksam die Schlacke von dem geschmolzenen Metall entfernt werden kann und welche verhältnismässig niedrig« Kosten verursacht, leicht auswechselbare Teile für einmaligen Gebrauch hat und zum Teil bestehende Einrichtungen eines Stahlwerks verwendet.

Ferner soll durch die Erfindung ein Verfahren und eine dazugehörige Einrichtung zum Entfernen der Schlacke vom geschmolzenen Metall geschaffen werden, welches ein b'illiges, rasches und wirksames Verfahren zum Entschlacken von Stahl ist, bei welchem die bestehende Stahlwerkseinrichtung zum Teil verwendet werden kann, der Mechanismus leicht gewartet werden kann und ein Produkt von hoher Qualität erhalten wird. Weiter soll durch die Erfindung im wesentlichen alle Schlacke gesammelt werden und gleichzeitig verhindert werden, daß gasförmige Stoffe und feinverteilte Feststoffe die Leistung der Vakuumquelle beeinträchtigen.

Eine erfindungsgemäsee Einrichtung zum Entschlacken von geschmolzenem Metall besitzt daher eine Pfanne zur Aufnahme des geschmolzenen Metalls, eine Kammer und eine zugeordnete Vakuumquelle zur Erzeugung eines Unterdrucks zum Absaugen der Schlacke von dem geschmolzenen Metall, und ein Absaugrohr, das mit' der Kammer und mit der Pfanne verbunden ist, um die Schlacke vom geschmolzenen Metall zur Kammer zu leiten. Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist eine Leitwand innerhalb der Kammer gegenüberliegend dem Austrittsende des Absaugrohres so Angeordnet, daß die Schlacke so umgelenkt wird, daß sie nicht in die Vakuumquelle eintritt, während ein Schlackenbehälter unterhalb

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der Leitwand zur Aufnahme der Schlacke nach dem Umlenken durch die Leitwand angeordnet ist. Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Ansaugrohr mit einer erweiterten . Endkappe verwendet, die im wesentlichen die gleiche Querschnittsflache wie die Pfanne hat, wobei die Schlacke das Rohr nach oben gefördert wird, bis sie in die Kammer fließt und nachfolgend in den Schlackebehälter. Ein Schlackenabr scheider dient zum Sammeln von Schlacke, die nicht vom ' Schlackebehälter aufgenommen wird.

Erfindungsgemäß wird die Pfanne, die schmelzflüssigen Stahl enthält, der beispielsweise vorher-in einem basischen Sauerstoff- oder anderen herkömmlichen Schmelzofen hergestellt worden ist, in Kontakt mit dem Absaugrohr bewegt, welches der Kammer zugeordnet und mit bezug auf diese feststehend ist. Das Absaugrohr besitzt Innen- und Aussenwände, wobei die Aussenwand vorzugsweise aus einem Stahlrohr besteht, während die Innenwand vorzugsweise aus einem hitzebeständig gen Material oder mehreren Lagen aus wärmeisolierendem Papier hergestellt ist,das leicht und periodisch, ausgewechselt werden kann. Eine zusätzliche Wand, die aus mehreren Lagen Papier hergestellt ist, kann um den unteren Teil der Aussenwand herum angeordnet werden« Dem Absaugrohr ist eine elektrische Sonde zur Bestimmung der Nähe des Rohres am schmelsflüssigen Stahl zugeordnet. . ·

Innerhalb der Kammer befindet sich die Leitwand, welehe durch ein abnehmbares Stahlelement oder hitzebeständig·· Material. verstärkt und benachbart der Verbindung zwischen d«e Absaug· rohr und der Kammer angeordnet ist. Auf derjenige« Seife der Kammer, die der Absaugrohrverbindung entgegengesetlt ist, ist eine Verbindung zur Vakuumquelle vorgesehen, welche es dem Absaugrohr ermöglicht, als Trichter zur Überführung

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der geschmolzenen Schlacke von -der Pfanne zur Kammer zu wirken. Bei einer Anordnung der Einrichtung wird, wenn die Schlacke in die Kammer eintritt, ein grosser Anteilderselben durch die Leitwarid in den SehTackenbehaiter umgelenkt, der eine Auskleidung aus feuerfestem Material besitzt und in der Kammer unterhalb der Leitwand angeordnet ist. Bei einer anderen.Anordnung werden sowohl die Schlack· als auch das geschmolzene Metall üer das Absaugrohr, welches eine erweiterte Endkappe aufweist, nach oben gesaugt, wobei das Vakuum auf einer solchen Höhe gehalten wird, daß nur die Schlacke in die Kammer fließt und dann in den Schlackenbehälter.

Einem Teil der Schlacke, insbesondere gasförmigen Stoffen und feinverteilten Feststoffen, kann es gelingen, aus der. Schlackenbehälter zu entweichen. Ein Kaskaden-Schlackenabscheider aus einer Reihe von Rohren, die eine gewundene Bahn bilden, dient zum Sammeln dieses Teils der Schlacke, bevor er die Arbeitsweise der Vakuumquelle beeinträchtigt.

Die Vakuumquelle kann von einer grösseren Kapazität sein, als es für den Entschlackungsvorgang notwendig ist. Es kann daher die gleiche Vakuunquelle mit den zugehörigen Regelorganen für einen nachfolgenden Vakuumentgasungsvorgang von bei der Herstellung von Stahl üblicher Art benutzt werden. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Γ13. 1 eine-schematische Darstellung eines erfindungsge- ^; rrv-issen Verfahrens;

Γί<3. 2 eine Seitenansicht einer beispielsweisen Ausführungsform einer erfindungsger.Hssen Einrichtungj

Fi^. 3 eine Vorderansicht nach der Linie 3-3 in Fig. 2;

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Fig.* 4 eine Schnittansicht nach der Linie 4·=·4 in Fig„ 3\

Fig, 5 eine Ansicht im Aufriß des erfindungsgemässeh Kaskaden· schlackenabscheider»s naeh a&s· Linie 5=5 in Figo 2 s,

Fig. 6 eine Teilansicht von dsr Seite einer anderen Aus» föhrungsform des erfindungsgemässen Absaugrohres;

Fig* 7 eine Teilansieht in Schnitt einer·.abgeänderten Form des erfinduRgsgemässen Ansaugrohres»

Fig. 8 eine Teilansicht im Schnitt einer weiteren. Ausführung« form der erfindungsgemäss@n Einrichtungο

Wie die Gesamtdarstellung der Fig₀ 1_zeigt₈ wird eine Pfanne 20, die mit geschmolzenen Metall_s beispielsweise mit schnielzflüssigem Stahl, gefüllt ist_s von einem herkömmlichen Schmelzofen (nicht geseilt) suerst einem Pfannenentschlacker 6 zum Entfernen der Schiecks in d©r Pfanne zugeführt ο Nach dem 'Entfernen der Schlacke wird die Pfanne zu einem Pfannenentgaser 7 weitergäBrdertß in welchem di@ innerhalb dar Pfanne befindliche Partie entgast wirdo Sowohl die Entschlackung als auch die Entgasung geschehen mit Hilf® einer Vakuum·=. quelle 8 von hoher Kapazität₆ die gesondert mit dem Pfannenentschlacken. 6 und mit dem Entgaser¹ 7 durch ein Ventil 8a bzw« 8b gekoppelt nird« Di® ©innige Vakuumquelle 8 liefert daher das notwendige Vakuum gum Entfernen der Schlacke und zum Entgasen der Partie, in diesen beiden aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen₈ die am gesehmolaanen Metall durchgeführt v/erden, um dieses zu feinen«

Fig. 2 ™ 8 zeigen die Einzelheiten eines ©rfindungsgemSssen Pfannenentschlackers 6«, Was di© Entschlackung von

flüssigem Stahl betrifft» so wird die erfindungsgemässe Vakuumentschläckung am vorteilhaftesten bei schmelzflüssigem Stahl durchgeführt, der in einem basischen Sauerstoffofen hergestellt worden ist. Obwohl die Herstellung einer Stahlschmelze in einem basischen Sauerstoffofen für das Verfahren nicht wesentlich ist» wenn der Stahl beispielsweise in einem Elektroofen hergestellt werden soll, würde es möglich sein, die Schlacke lediglich von der Oberfläche der Schmelze vor einer weiteren Vakuumbehandlung abzustreichen, wenn dies auch zeitraubend sein würde. Der Entschlacker 6 besitzt eine Kammer 10, die mit der Vakuumquelle 8 von hoher Kapazität nach Fig.l durch eine Leitung 12 (Fig. 5) gekoppelt ist, so daß ein Unterdruck in der Kammer erzeugt wird. Ein Aufnahme- bzw. Absaugrohr IH- ist an seinem einen Ende 14a mit der Kammer 10 gekoppelt und besitzt ein zweites Ende IHb für den Kontakt mit der schmelzflüssigen Schlacke 16, die eine Schicht an der Oberfläche des schmelzflussigen . . Stahls 18 bildet, der in der Pfanne 20 enthalten ist. Bei einer Ausführungsform der Einrichtung (Fig. 2 - 7) ist·in der Kammer 10 eine Leitwand 22 (Fig. 4) so angeordnet, daß die schmelzflüssige Schlacke 16, welche durch das Absaugrohr 14 gefördert wird, durch die Leitwand 22 in einen Schlackenbehälter 24 umg^Lenkt wird, der einen Teil der Kammer 10 bildet und unterhalb der Leitwand 22 angeordnet ist. Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform ist das Absaugrohr 14 an seinem unteren Ende zur Bildung einer Endkappe 15 erweitert, welche im wesentlichen die gleiche Querschnittsfläche wie die Pfanne 20 hat. Das Vakuum b.ewirkt das Ansteigen sowohl der Schlacke 16 als auch des schmelzflussigen Stahls 18 in Absaugrohr IU, bis die Schlacke in die Kammer und dann in den Schlackenbehälter 24 eintritt. Bei dieser Anordnung kann ebenfalls eine Leitwand 22 verwendet werden, um die Vakuumanlage zu schützen· Ferner ist ein Kaskaden·· Schlackenabscheider 26 zwischen der Kammer 10 und der ihr

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zugeordneter. Vakuumquelle 8 vorgesehen, um zu verhindern, daß Schlacke, die nicht in den Schlackenbehälter 24 fallt, in die Vakuumquelle einzutreten und deren Arbeitsweise zu stören. / -

Die Kamer 10 ist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse, das drei Abschnitte aufv/eist und aus einem relativ hitzebeständigen und hochfesten Material, z..B. Stahl, hergestellt ist. Die Kanuner 10 besitzt daher einen offenendigen zylindrischen Wandteil 28, der sich zu seinem unteren Teil, wenn er stehend angeordnet ist^ nach aussen erweitert, so daß Schlacke, die in die Kammer 10 in'der Nähe ihres oberen Endes·eintritt, nicht an den Wänden der Kammer haftenbleibt, ferner einen Deckelteil 30, der im wesentlichenkreisförmig und in der Richtung zum Inneren der Kammer 10 konkav ist, und den Schlackenbehälter 24, der das untere Ende der Kammer 10 bildet. Zusammenwirkende Ringflansche 28a und 30a, die am Umfang des Wandteils 28 und des¹Deckelteils 30 vorgesehen sind, ermöglichen das Verschrauben des Wandteils 28 und des Deckelteils 30 miteinander. In ähnlicher Weise sind zusammenwirkende Ringflansche 21a und 28b am Umfang des Schlackenbehillters 24 bzw. am Wandteil 28 so vorgesehen, daß der Schlackenbehiilter 21 leicht und lösbar an- dem War.dteil 28 der Kammer 10 an seinem unteren Ende (wie nachfolgend näher beschrieben wird) befestigt werden kann. Ein Vakuum aus der Vakuumquelle 8 wird in die Kammer 10 durch eine ringförmige Leitung 32 eingeleitet, die in die Kammer 10 in der Nähe des oberen Endes des Wandteils 28 eingeleitet ist.

Piametral gegenüberliegend der Rohrleitung 32, die dazu dient, das Vakuum in die Kammer 10 einzuleiten, ist im Wandteil.28 eine öffnung 33 vorgesehen, die mit dem Absaugrohr m in Verbindung steht. Das Absaugrohr dient dazu * die Schlacke

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aus der Pfanne 20 zur Kammer 10 zu fördern. Das Absaugrohr kann mit zwei Abschnitten geformt werden, d.h. mit einem kurzen Abschnitt ma, der bleibend an der Kammer 10 befestigt und um die Öffnung 33 im Wandteil 28 herum angeordnet ist, und mit einem längeren Abschnitt 14b, der zum Eindringen in die schmelzflussige Schlacke 16 bestimmt ist und leicht von dem kurzen Abschnitt 14a getrennt werden kann, so daß die Einrichtung leicht verlagert oder instandgesetzt werden kann. Ausserdem können verschiedene Längen der längeren Abschnitte für verschiedene Pfannengrössen vorgesehen werden. Hierbei ist zu erwähnen, daß das Absaugrohr 14 vorzugsweise im wesentlichen gerade ist, da, wenn es gebogen oder S-förmig ™ sein würde, die schmelzflUssige Schlacke 16, die mit hoher. Geschwindigkeit durch das Ab saugrohr hindurch'tritt, die Wand des Absaugrohres amtier Stelle der Krümmung rasch zerstören würde. Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, daß der kurze Abschnitt 14a des Absaugrohres. 14 in Richtung zur öffnung 33 hin sich nach ausβen erweitert, damit sich die Geschwindigkeit der Schlacke 16, die durch das Absaugrohr hindurchtritt,, verringert und die Leitwand 22 weniger rasch erodiert wird. .

Das in Fig. 2 und 4 gezeigte' Absaugrohr 14 besitzt eine innere.Wand 14d und eine äusstre Wand 14c und ist an seinen M unteren Ende nach aussen abgeschrägt. Die äussere Wand 14a ist aus einem Material hergestellt, das der hohen Temperatur des hindurchgeförderten tehmtlzf lüüißen Materials standhalten kann, z.B. vorzugsweise aus Stahl, kann jedoch auch aus Graphit, aus einem keramischen Material od. dgl. hergestellt werden und iit in ihrer Art bleibend. Der innere Wandteil 14d ist aus mehreren Lagen verkohlungsfester, (charresistant) Papier hergestellt und kann innerhalb der Aussenwand 14c angeordnet und an dieser befestigt werden, um das Absausrohr 14 zu isolieren und um zu verhindern, daß das Ab-

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saugrohr 14 beim Absaugen unter hoher Temperatur zusammenbricht· Die Innenwand ist von vorübergehender Art. Im einzelnen wird die verkohlungsfeste Innenwand IHd durch eine vorgeformte Auskleidung gebildet, di® aus einem spiralig gewickelten Streifen wärmeisolierenden Papiers, z.B. Kraftpapier, hergestellt ist, wobei Lagen aus Papier mit Lagen aus Asbest oder einem anderen imprägnierten Papier oder mit ein'em -papierähnlichen Material abwechseln. Dijt Innenwand IUd ist nur für eine kus»ze - Lebensdauer bestimmt, d®h. v©n etwa 5 Minuten oder .für eine Periode ,-die ausreichend lang ist, um alle Schlacke IS aus der Pfanne 20 schmelzflüssigen Stahls zu fördern, und ist leicht ausbaubar und auswechselbar. Die Innenwand ltd soll ein·' Dick® ^on etwa 12 mm (etwa 1/2 ") haben, was angemessen ist, um dem Schlackefluß während der Zeit standzuhalten, die zur Förderung der Schlacke 18 aus der Pfanne 20 zur Kammer 10 erforderlich ist. Die Innenwand ist innerhalb der Aussenwand Xko übw deren volle Ltag« ■ von dem Ende IUa zum End® l%bang®ord»at und wird in ihrer Lage nur an ihrtm unteran Ende dOTcfe eiaea feuerfesten Kleb«-. stoff oder"einen aadepem geeigneten Klebstoff gehalten»'Sin' zusätzlicher Wandteil m% kann ma dttn iustenn ^«mdteil lic herum in der NShe de» Endteils IHb des Abiiiiugrohreie Ik angeordnet und befestigt werden, der in die in der Pfanne 20 enthaltene Schlackt IS eindringt,, Dieser susltslich« Randteil IUe kann ebenfalls au· »«teeren Lage» MÄrme£söli@yend©n Papiers oder aut eint» and«»« ■ geeignet en Material-hergestellt werden, bnuioltt
eine Strecke von dem

decken, die ausreicht § du Rohr gegen dickten Kontakt mit. der Schlacke su schützen»
14 "), welches dis fifeiicht'Tief»
Innenwand IUd und der susltsliehe

teilig 'hergestellt werden und sind aa ihv®n wnt«s?©n._;Snd©n durch ein PapierverbindungsstUck

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die "Aufgäbe hat, die Aussenwand 14c gegen Zerstörung zu schützen. Wenn die Innenwand 14d und der Wandteil 14e nicht fest zusammengebaut sind, sollte der untere Teil der Aussenwand 14c durch einen geeigneten Klebstoff od, dgl. geschützt werden.

Gegebenenfalls kann der lange ABschnitt 14b des Abs-augrohres 14 mit einen zylindrischen Becher 17 enden, der · am unteren Ende des Rohres angeordnet ist und zur Anordnung innerhalb der schnelzflüssigen Schlacke 16 bestimmt ist, wie in Fig. 7 gezeigt. Der Becher 17 kann aus wärmeisolierenden Papier hergestellt werden, beispielsweise,von der Art, wie. sie für die Innenwand IUd oder für den zusätzlichen Wändteil IHe verwendet wird, und ist zum Wegwerfen nach-, dem Entfernen der Schlacke aus der Pfanne mit geschmolzenem Metall bestimmt. Der Zweck des Bechers 17 besteht darin, einen· glatteren (weniger verwirbelten) Eintritt der Schlacke in das Absaugrohr IU herbeizuführen.

In der Nähe des Endes 11b des Absaugrohres 14,'das in die Schlacke 16 eindringt, ist eine Sonde 34 zur Bestimmung der Nähe des Absaugrohres 14 an der Stahl-Schlacke-Grenzfläche ' bestimmt. Die Sonde 34 ist mit einer nicht gezeigten Stromquelle gekoppelt und ihre Wirkungsweise beruht auf dem· Unterschied in der Leitfähigkeit des schmelzflüssigen Stahls 16 und der Schlacke 16 zur Abgabe eines Signals, wenn die Sonde, die etwa 6 mm (etwa 1/4 ") unterhalb des Endes 14b des Absaugrohres 14 angeordnet ist, den schmelzflüssigen Stahl 18 berührt hat. Es kann d.aher eine bestimmte Menge 'der Schlacke entfernt werden, ohne daß irgendwie schmelzflüssiger Stahl mit entfernt wird.

Da das Absaujrohr 14 vorzugsweise mit bezug auf di«. Kammer feststehend ist, und es wünschenswert ist, daß die Entschlakkungseinrichtung fest in einer Stellung bleibt, muß die

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Pfanne 20 transportiert und erhöht werden, bis der Schlacken-· teil IS₁ der in der Pfanne 20 enthalten ist, das Ende. 1"Ub des Absaugrohre$ IU berührt» Eine Bedienungsperson kann die Pfanne-20 leicht mit Hilfe von Vsrstellarmen 3β einstellen,» welche-die Pfanne beweglich tragen₀ M@ Bedienungsposon kann die ,Pfanne 20 so manipulieren, daß das Absaugrohr m die Schlacke IS gleichmÄssig über die Oberfläche der Schmelze berührt, beispielsweise in der Aft wi®.ein Staubsauger Über einen zu reinigenden Boden bewegt wird. Um die 'geschmolzene SehlackelS näher gum offenen oberen End*© der Pfanne 20 su.brittgen₉ kann die Pfanne geneigt werden» bevor das Vakuum mit Hilfe des Abgaugrohres 14 ausgeübt.wird. Je nach der Viskosität des» Schlackeneehicht braueht ein® Bewegung der Pfanne nicht erforderlich.au sein» Es ist jedoch zu erwähnen» da& die Sntschlaekungseinrichtung ebenfalls in Kontakt mit der Pfanne 20 bewegt werden kann. Es ist · für die Bedienungspereon gewöhnlich leichter, die Pfanne mit bezug auf die -Entsehlmckungseinrichtung als Teil der Pfannenbewegung vom Ofen hes», in welchem der Stahl hergestellt wird» zur Pfannenentgasungsstation zu bringen, die normalerweise einen Teil des Prozesses zur Herstellung von Stahl hoher Qualität bildet.

Innerhalb der. Kammer 10 ist die Leitwand 22 angeordnet, die am Deckelteil 30 in einer Stellung unmittelbar gegenüberliegend der Öffnung 33 angeordnet ist, welche mit dem Absaugrohr IH in Verbindung· steht» Die Leitwand 22 kann daher "Schlacke, die rasch durch das Absaugrohr IU gefördert worden .ist, in die Kammer 10· aus einer Bahn umlenken, die das Eintreten der Schlacke in das Rohr 32 ermöglichen würde, velches diametral gegenüberliegend der öffnung 33 angeordnet ist und die Vakuumquelle 8 mit der Kammer verbindet. Da sich die Leitwand 22 unmittelbar in dem Weg der sich rasch bewegenden Schlacke von hoher Temperatur befindet,

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muß die Leitwand durch ein geeignetes Element 38, z.B. durch ein abnehmbares Stahlelement öder feuerfestes Material, verstärkt werden, um die Lebensdauer der Leitwand zu verlängern. Obwohl das Verstärkungselement 38 für den Betrieb der erfindungsgenässen Entschlackungseinrichtung nicht erforderlich ist, ist es wirtschaftlicher! einen auswechselbaren massiven Block an der Leitwand 22 statt ein·- selbst . massive'Leitwand 22 zu verwenden. Die Leitwand 22 coil nicht zu nahe der öffnung 13 angeordnet sein, da sonst durch die sich rasch bewegende Schlacke die Leitwand zu rasch zerstört werden würde.

Eine weitere Möglichkeit, zu verhindern, daß die sich rasch bewegende Schlacke die Leitwand 22 mit finer zu hohen Geschwindigkeit beaufschlagt, ist in Fig. 6 dargestellt. Ein Gasstrom, z.B. inertes Stickstoffgas, kann quer zur Strömung der schmelzflussigen Schlacke mit Hilf· einer Rohrleitung

19 und eines Ventils 21 eingeleitet werden, welche ein· Quelle inerten Gases oder von Luft oder von beiden (nicht gezeigt) mit dem. kurzen Abschnitt l<ta d«s Absaugrohrts It an einr Stelle in der Nähe der Öffnung 33 der Kammer 10 verbindet. Das inerte Gas bzw. die Luft lenkt die schmelzflüssige Schlacke 16 aus ihrer Bewegungsbahn um, um zu verhindern, daß die Schlacke zu kräftig gegen die Leitwand 22 aufschlägt. Das inerte Gas bzw. die Luft wird vorzugsweise, in das Rohr 19 mit einem Druck von etwa I₁UO atü (etwa

20 psig) eingeleitet. .

Bei einer abgeänderten.Ausführungeform der erfindungsgemcissen Einrichtung ist der lange Abschnitt ltb des Absau*- rohre$ I^ an seinem Ende mit einer erweiterten, im wesentlichen zylindrischen Endkappe 15 versehen, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Endkappe 15 der abgeänderten Ausführungsform weist eine aussere '-/and 15a auf, die aus .dem gleichen Material

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wie das Absaugrohr IH hergestellt ist₈ und ein© innere Wand 15b, die aus einem wärmeisoli<ir@sid©n Material her» gestellt ist, z.B. aus wärmeisolierendem Papiar,, wie 'es zur Bildung der Innenwand IHa ode? d<s@ iusätslich@n.Wandteils IHe verwendet worden ist, ©des³ ■vofgugswiiis® &uu einem feuerfesten Material«

Die Endkappe 15 hat im wesentlichen di® gleiche Querschnitts«= fläche, wie die Pfanne 20 und te.nn gamdg von d@r Pfanne aufgenommen werden. Die Endkappe ist teilweise in das schmelzflüssige Material eingetaucht« Der· Druck₉ der auf den Teil der schmelzflüssigen Schlacke und des Metalls an der Aussenseite des Umfangs der Endkappe 15 wirkt_δ wird durch das Gewicht einer vertikalen Metallsäule von einheitlicher¹ Querschnittsflache und von. einer Höho aus-goglichen_ß di@ gleich dem Unterschied in den Höhea miBohan d®r Sehlackenaussenseite der Endkappe und d@si ©bt^ea Ende d@g Absaugrohres (das in Fig., 8 mit d bsseietoot ist) ist, und durch den Druck innerhalb dop KaiMQg⁵ IQ₀ Sowohl di© Sehlack© 16' als auch das schmelzflüssig© Metall 1§ können innerhalb des Absaugrohres I¹I ansteigen ο Du^eh s@pgfältigö Regelung der durch die Vakuumquells 8 erzeugton fskuwmfoöhs k&nn erreicht werden,· daß rüi? die Schlacke von des⁵ Oberseite dureh a&s Absaugrohr IH abgezogen wird und iß die Kammes? -lö> eintritt«,

Mit anderen Worten, der Druekunteg'sehieä zwischen der Kammer, und der Oberfläche, der Sehlaskansehieht augserhalb der Endkappe 15 wird so geregelt, Cdu^eh Regelung der Vakuumquelle 8), daß ep ausreicht₉ eine das Saugrohr IH füllende SMuIe aus Schlack© allein oder aus,gsselraolsenem Metall und Schlacke, jedoch nicht geachmolsenes Metall allein, zu tragen« Auf diese Weise fördert d®v Druckunterschied die Schlacke (die auf der Oberseite des geschmolzenen Metalls schwimmt) nach oben und aussen dureh das Absaug^ote in die

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Kammer, bis alle Schlacke innerhalb der Endkappe entfernt worden ist. Nun füllt sich das Absaugrohr» mit ge« schmolzenem Metall und einer geringen Menge Schlacke am oberen Ende. Das Vakuum kann so geregelt-werden» daß der Druckunterschied nicht ausreichendgpoB ist,, noch-weiteres geschmolzenes Metall im Absaugrohr zu tragen» so daß die Bewegung geschmolzenen Metalls aus dem Absaug» rohr heraus aufhört» Auf diese Weise wird alle Schlacke, jedoch nicht geschmolzenes Metall aus dem Absaugrohr herausgefdrdert« Das Vakuum innerhalb der Kammer kann während dieses Vorgangs so verändert, werden,, daß anfäng» lieh ein rascher· Schlackenfluß·(höheres Vakuum) erhalten wird, auf den eine Verlangsamung des Schlackenflusses (geringeres Vakuum) gegen das Ende des Vorgangs folgt, um sicherzustellen, daß kein geschmolzenes Metall in die Kammer gesaugt wird. ·

Vorzugsweise wird die Pfanne 20 mit bezug auf das Absaugrohr IU erhöht, wenn die schmelzflüssige Schlacke entfernt wird. Die Endkappe· 15 kann von dem geschmolzenen Metall in der Pfanne 20 gelöst werden _% wenn geschmolzenes Metall in die Kammer 10 zu flieesen beginnt, so daß. das Vakuum gebrochen wird und das restliche geschmolzene Metall im Absaugrohr Ik in die Pfanne zurücklaufen kann. Es besteht keine Notwendigkeit, daß der Behälter, für die Schlacke in einer Höhe unterhalb derjenigen der Pfanne 20 angeordnet wird. Bei der erfijidungsgemSssen Einrichtung wird nicht das gleiche Prinzip wie bei einem Syphon mit Vakuumeinleitung angewendet, da bei der erfindungsgeraässen Vorrichtung das Vakuum ständig wirksam ist.

Die Leitwand 22 kann auch bei dieser Ausführungsform vorgesehen werden, um zu verhindern, daß Schlacke in das Rohr gesaugt wird, wenn das Vakuum mit einer zu hohen Geschwir.dig-

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keit eingeleitet wird. Es ist daher wünschenswert, eine Leitwand 22 innerhalb der Kammer 10 unabhängig davon vorzu-

sehen, welche Ausführungsform der Einrichtung verwendet wird, um eine Störung der Vakuumanlage zu vermeiden.

Nachdem die Schlacke 18 durch di® Leitwand 22 innerhalb der Kammer 10 umgelenkt worden ist', odes? in dies® geflossen ist, wird ein grosser Anteil der Schlack« von dem Schlackenbehälter. 24 aufgenommen, der einen Teil dej? Kammer 10 bildet und unterhalb der Leitwand 22 angeordnet ist. Der Schlackenbehälter 24 kann leicht von der Kammer 10. entfernt werden, wenn er sieh gefüllt hat. Für diesen Zweck ist eine Anzahl Schrauben mit Flügelmuttern vorgesehen ₉ wie bei 40 dargestellt, um den Schlackenbehllter 2*»· am unteren Umfang des Wandteüs 28 der Kammer 10 an den entsprechenden Ringflanschen 24a und."28b au sichern» Der Schlackenbehälter 24 kann aus seiner Stellung bzw. in seine Stellung in der" Entschlapkungseinrichtung beispielsweise durch einen Öberführungs· kran 41 transportiert werden« Da der Schlaekenbehälter- 2% schmelzflüssig® Schlacke 1*6 aufnehmen SOlI₉ soll es? mit feuerfesten Steinen 42 oder mit einem anderen geeigneten Material ausgekleidet fiei»₉ obwohl bis au dera Zeitpunkts an welchem die Schlacke 16 vom Schlackeabehälter 2^ aufgenommen wird, die Temperatur⁴ der-"Schlacke wesentlich herabgesetzt worden ist. -

Obwolil der Schlaekenbehälter- 2% den größten Teil der aus der Pfanne 20 entfernten'Schlacke IS aufnimmt, .kann es einem Teil der Schlacke» insbesondere gasförmigen Stoffen und feinverteilten Feststoffen, gelingen» aus.dem SchlackenbehSlter 24 zu entweichen und ihren Weg zum Rohr 32 au fin« den, welches die Vakuumquelle 8 mit der Kammer 10-verbindet» Um zu verhindern,daß dieser Teil der Schlacke nachtraglich zur .Vakuumquelle 8 gelangt und deren 'Arbeitsweise beeinträeh-

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tigt,*ist der Kaskadensehiackenabscheide* 26 zum Sammeln dieser Sehlacke vorgesehen. Der KaskadenschlackenabitGheider 26 weist eine Reihe von vertikalen Rohren 12 und 44 auf» deren untere Endteile durch' Kappen 46 und 48 abgedichtet sind, welche die Aufgabe haben, den eich in den Rohren absetzenden Teil der Schlacke aufzunehmen· Im Betrieb (wie sich am besten au· Fig. 5 ergibt), treten <S1« gasförmigen Stoffe und die feinverteilten Feststoffe der Sehl&ek« in die Rohrleitung 32 ein, die einen WA&greehten Teil-12a aufweist, welcher zum KaskadenschlackenAbscheider 26 führt, und einen nach unten gerichteten offenendigen vertikalen Teil 32b auf, der innerhalb des ersten vertikalen Rohres 42 des KaskadenschlacRenabseheiders angeordnet ist® Xm wesentlichen das gesamte Schlackenmaterial, das sich zwischen dem offenen Ende des vertikalen Teils 32b des Verbindungsrohres 32 befindet, setzt sich auf die Kappe 46 am FuH des vertikalen" Rohres 42 ab. Etwas Sehlacke kann jedoehinnerhalb des Rohres 42 ansteigen und in das zweite Rohr 44 des Kaskadenschlackenabscheiders 26 an der Verbindungsstelle der Rohre 42 und 44 in der NIhe ihrer oberen Enden eintreten. Auch in diesem Falle setzt sich im wesentlichen alles rest** liehe Schlackenmaterial auf der Kappe 48 am unteren Ende des zweiten Rohres 44 ab. Vom Mittelbereich des zweiten ' Rohres 44 ist ein waagrechtes Rohr SO weggeführt, das unmittelbar zur VakuiuTKiutflle S Über «in biegsames Verbindungsstück "52 und ein Ventil 54 führt. Das Ventil 54 entspricht dem in Fig. 1 gezeigten Ventil 8a« Zn diesem Falle wird das Ventil 54 von Hand betätigt. Obwohl ein Kaskadenschlackenabscheider 26, der zwei vertikale Rohre 42 und 44 enthält, dargestellt wird, ist zu erwähnen, daß ein Rohr für das Absetzen eines wesentlichen Teils des Schlackenmaterials genügen kann. Durch mehrere Rohre kann der Wirkungsgrad, der Abscheidung erhöht werden, ohne die Aufrechterhaltung des Vakuums zu beeinträchtigen. Es ist daher ein gewundener

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des Endes des Entsehlae3aangssyklus₆ wa§ zm& Entfernen der

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Schlacke 16 vorteilhaft ist. Wenn der Endpunkt der Schlacken« entfernung erreicht wird, wird die Kopplung zwischen Schlacke und Absaugrohr unterbrochen, um zu verhindern, daß sehmelzflüssiger Stahl in die Kammer 10 gesaugt wird". Die verlorenen Schlackereste werden dann in die Kammer durch intermittierendes Koppeln zwischen Absaugrohr und Schlacke'gesaugt. Ein solcher.intermittierender Betrieb ist bei der anderen Ausführungsform nicht möglich, da wenn einmal Absaugrohr und Schlacke voneinander gelöst worden sind, keine Saugwirkung mehr stattfinden kann.

Durch die Erfindung wurde daher eine Einrichtung und ein Verfahren zum Entschlacken von schmelzflüssigem Stahl durch Entfernen der Schlacke aus der Pfanne durch Anwendung eines hohen Vakuums geschaffen. Bei jeder Ausführungsform wird ■ das Vakuum praktisch während des ganzen Vorgangs angewendet und nicht'lediglich zur Einleitung einer Syphonwirkung, wie bei den bisherigen Einrichtungen. Die Einrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung sind rasch und 'wirksam» verursachen .relativ geringe Kosten, weisen leicht auswechselbare Teile für einen einmaligen Gebrauch auf und - verwenden zum Teil bestehende Anlagen in einem Stählwerk· Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung können .fern«» in Kombination mit einer Vakuumentg&aungsainrichtung und einem Verfahren hierfür angewendet werden. ■ .

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Claims

JFS-7747 10, JuIi 1970

Patentansprüc he,

1. Einrichtung zum Entschlacken von geschmolzenem Metall, gekennzeichnet durchj

(a) eine Pfanne zur Aufnahme von geschmolzenem Metall, auf dein sich eine Schlackenschicht befindet;

(b) eine Kammer mit einer Vakuumquelle zur Erzeugung eines Vakuums zum Absaugen der Schlacke von dem geschmolzenen Metall, das sich innerhalb der Pfanne befindet; · .

(c) ein Absaugrohr, dessen erstes Ende mit der Kammer verbunden ist und dessen zweites Ende in Kontakt mit der Schlacke angeordnet werden kann, um die Schlacke zu der erwähnten Kammer zu fördern; und

Cd) eine Leitwand, die innerhalb der Kammer gegenüberliegend dem ersten Ende des Absaugrohres angeordnet ist und dazu dient, die in die Kammer gesaugte Schlacke so umzulenken, daß die Wirkungsweise der Vakuumquelle nicht beeinträchtigt wird.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr mit bezug auf die Kammer stationär ist und eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche die Pfanne zur Bewegung hält, um den in dieser enthaltenen Schlacken· teil in Kontakt mit dem Absaugrohr zu bringen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine

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Vorrichtung, durch welche das Absaugrohr und die Pfanne

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mit bezug aufeinander so bewegt werden können« daß das Absaugrohr die Schlacke gleichmässig auf der Oberseite des geschmolzenen Metalls berührt.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1-3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Nähe des Absaugrohres am geschmolzenen Metall·

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Bestimmung der Nähe am geschmolzenen Metall eine elektrische Sonde aufweist, die am ■ zweiten Ende des Absaugrohres angeordnet ist und sieh . etwas über dieses hinaus erstreckt· . '

6. Einrichtung nach den Ansprüchen X-S, dadurch gekennzeichnet, daÄ die Vakuumquelle eine grOssere Kapazität hat als zum Entschlacken des geschmolzenen Metalls notwendig ist f

7. Einrichtung nach Anspruch S₉ dadurch gekennzeichnet, daß

die Vakuumquelle auch als solche für eine Vakuumentgasungs· anlage dienen kann«

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr ein Papierrohr aufweist.

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9, Einrichtung naeh Anspruch 8₉ daduyeh gekennsselehnet daß das Ab saugrohr ©in mehrlagiges _a Papierrohr aufweist. »

10, Einrichtung nach den Ansprüchen 1 » S, dadurch'ge*° kennzeichnet, d&S di« Leitwand ®in abnehrabares Stahlelement aufweist«

11. Einrichtung nach d®n Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet ₉ daß die Leitwand feuerfestes Material auf» weist.

12. Einrichtung nach amn Ansprüchen 1 - H₉ dadurch gekennzeichnet,; dad diet Kate»» «iin«n S@hlaekenaufn&hm@b@hält@r aufweist _t dtr unterhalb d«r Leitwand Angeordnet, ist.

13« Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, mich® ein® gewunden« Bahn zum Entfernen von Schlacke bildet, die. nicht von dem Schlacken· aufn&hm<ak<shJlt«£> aufgenommen worden ist«.

IH. Einrichtung nash An«px»ueh 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, welche eine gewunden® Bahn bildet, ein Auslaßrohr aus d«r erwähnten Kammer aufweist, die innerhalb eines weiteren'Rohres endet» welches vertikal angeordnet und mit der·Vakuumquell« gekoppelt ist.

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15. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - 14, dadurch ge» kennzeichnet, daß das zweite Ende des Absaugrohres mit einem im wesentlichen zylindrischen Becher endet.

IS. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - H, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende des Abeaugrohres mit einer erweiterten Endkapp· endet*

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,' daß die Endkappe eine Querschnittsgestaltung hat, die im wesentlichen gleich der Querschnittsgestaltung der Pfanne ist, und die Endkappe innerhalb der Schlacke und des sehmelzflüssigen Metalls angeordnet werden kann.

18. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - 17, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Einleiten eines GasStroms quer zu der im Absaugrohr geförderten Schlacke, um diese von der Leitwand wegzulenken.

19. Einrichtung zum .Entschlacken von schmelzflussigem Metall, gekennzeichnet durch

(a) eine Pfanne zur Aufnahme von schmelzflüssigem Metall, auf dem sich eine Schlackenschicht befindet;

(b) eine Kammer mit einer Vakuumquelle zur Erzeugung eines Unterdrucks, zum Absaugen der Schlacke von dem in der Pfanne enthaltenen schmelzflüssigen Metallj

(c) ein Absaugrohr, dessen erstes Ende mit der Kammer' verbunden ist und dessen zweites Dnde in Kontakt mit

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der Schlacke angeordnet werden kann, um die letztere in die erwähnte Kammer zu fördern} und

(d) eine erweiterte Endkappe, die an den erwähnten zweiten Ende des Absaugrohres angeordnet ist und eine Querschnittsgestaltung hat, die im wesentlichen gleich der Querschnittsgestaltung der Pfanne ist und innerhalb der Schlacke und des echmelzflüssigen Metalls angeordnet werden.kann.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Regelung der Vakuumquelle in der Weise, daß der Druckunterschied zwischen der Kammer und der Oberfläche der Schlacke ausserhalb des Absaugrohres ausreicht, eine Säule aus Schlacke oder aus Schlacke und schnelzflässigem Metall, jedoch nicht aus schmelzflüssigem Metall allein, die das Absaugrohr füllt, tragen kann.

21. Einrichtung nach Anspruch 19 oder 20, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Anordnung der Endkappe und der Pfanne mit bezug, aufeirmder in der Weise, daß die Endkappe praktisch die gesamte Schlacke an

\ikfJ fläche des schmelzflüssigen Metalls aufnehmen !kann

22. Einrichtung nach den Ansprüchen 19 - 21, dadurch ge-' kennzeichnet, daß die Endkappe eine Auskleidung aus feuerfestem Material enthält. ' "

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