DE2038226A1 - Vorrichtung zum Behandeln von fluessigem Metall im Vakuum - Google Patents

Vorrichtung zum Behandeln von fluessigem Metall im Vakuum

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DE2038226A1
DE2038226A1 DE19702038226 DE2038226A DE2038226A1 DE 2038226 A1 DE2038226 A1 DE 2038226A1 DE 19702038226 DE19702038226 DE 19702038226 DE 2038226 A DE2038226 A DE 2038226A DE 2038226 A1 DE2038226 A1 DE 2038226A1
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10Handling in a vacuum
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B5/00Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
    • F27B5/04Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere

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Description

  • VORRICHTUNG ZUM BEHANDELN VON FLÜSSIGEM METALL IM VAKUUM Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Behandeln von flüssigem Metall im Vakuum.
  • Es ist eine Vorrichtung zum Entgasen von flüssigem Metall in einer Vakuumkammer bekannt, die eine Metallzuflußleitung, die in den Behälter mit dem Ausgangsmetall ein taucht , und eine Metallabflußleitung, die in den Behälter mit dem bearbeitetem Metall eintaucht sitzt (s. britischePatente . 968264 und 890467).
  • Diese Vorrichtun dient ausschließlich zum Entgasen des Metalls. Beim Entgasen wird das Metall nicht raffiniert und nicht ausreichend von schädlichen Beimengungen, einschließlich Schwefel und nichtmetallischen Einschlüssen, befreit.
  • Diese Vorrichtung ist nicht dasu geeignet, flüssigen Stahl mit Schlacke zu raffinieren und von schädlichen Beimengungen, insbesondere Schwefel und nichtmetallischen Einschlüssen, zu befreien. Die Metallabflußleitung besitzt <keinen> zu diesem Zweck < > ausreichend hohen und breiten Hohlraum, der gewährleistet, daß in der Metallabflußleitung eine Schlackensäule mit barometrischer Höhe während des Zuflusses von tall in die Schlacke aufrechterhalten werden kann.
  • Außerdem ist die ganze Innenfläche der Metallabflußleitung mit Mcuerfesten Stoff ausgekleidet, mit dem die Schlacke in Reaktion tritt. Hierdurch werden die Raffinierungseigenschaften der Schlacke vermindert.
  • Beim Raffinieren von Metall mit Schlacke, das von Schwefel und nichtmetallischen Einschlüssen zu befreien ist, wird das Metall durch Emulgieren von Schlacke und Mitreißen von Schlackenteilchen durch Metall verunreinigt.
  • Das Metall wird am wirksamsten bei allmählichem Anwachsen der Berührungsfläche zwischen Metall und Schlacke wahrend des Wechselwirkungsprozesses raffiniert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Behandeln von flüssigem Metall im Vakuum mit einer Metallabflußleitung zu schaffen, in der unter Vakuum Metall in der Schlackensäule raffiniert und ein tropfenweises Herabfließen des Metalls durch die Schlacke gewährleistet wird, wodurch die Berührungsfläche, an der die Wechselwirkung stattfindet, vergrößert und ein Emulgieren von Schlackenteilchen im Metall ausgeschlossen wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Behandeln von flüssigem Metall im Vakuum gelöst, die eine Öffnung zum Zuführen des aus einem Behälter entnommenen Ausgangsmetalls und eine rohrförmige Metallabflußleitung für das in einen Behälter für behandeltes Metall ausfließende entgaste Metall besitzt, wobei erfindungsgeirjL:ß die Metallabflußleitung einen Hohlraum mit einer Querschnittsfläche besitzt, die ausreic':t , um in dieser leitung eine Schlackensäule während der Metallbehandlung aufrechtzuerhalten, und die Leitung eine Wandstärke, welche das Vorha@densein eines Überzugs an ihrer Innenfläche während des Betriebs gewährleistet, und eine Höhe, die der barometrischen Höhe der Schlackensäule entspricht, @esitt.
  • Eine solche Vorrichtung ermöglicht es, Metall unter Vakuum mit darauffolgendem Raffinieren in einer Schlackensäule zu behandeln.
  • Hierbei wird ein tropfenweises Herabfließen des Metalls durch die Schlacke gewährleistet, die Beruhrungsflä.ehe. an ein der die Wechselwirkung stattfindet, vergrößert und#Emulgieren von Schlackenteilchen im Metall aus.geschlossen.
  • Die Vorrichtang kann mit einer rohrförmigen Metallzuflußleitung versehen werden, die in den Behälter mit Aus-.
  • gangsmetall ein # taucht.
  • In diesem Falle kann der Behälter für das Ausgangsmetall niedriger als die Vakuumkammer angeordnet werden.
  • Die Behälter, in welche die Metallzuflußleitung bzw.
  • -abflußleitung ein,-tauchen., können so ausgeführt werden, daß es möglich ist, sie in senkrechter Richtung zu verschieben.
  • dem Durch Verschieben des Behälters mit # Ausgangsmetall kann ein gleichmäßiges Zufließen von Metall in die Vakuumkammer und durch Verschieben des Behälters für bearbeitetes Metall kann eine vorgegebene Schlackensäulen-Höhe in der Metallabflußleitung aufrechterhalten werden.
  • Zweckmäßig wird die Innenfläche der Metallabflußleitung in der Zone, in der der Schlackenspiegl schwankt> mit einem feuerfestem Stoff ausgekleidet, der weder mit Metall noch mit Schlacke in chemische Wechselwirkung tritt.
  • Eine solche Auskleidung verhindert, daß flüssiges Metall beim Sinken des Schlackensäulenspiegels während des Betriebs und beim Schmelzen des Überzugs in dieser Zone mit der metallischen Metallabflüßleitung in Berührung ksxmt.
  • Es ist vorteilhaft , die Metallabflußleitung mit einem ihren Hohlraum überdeckenden Einsatz aus leichtschmel#-Metall zu versehen, der als eine gelochte Platte ausgebildet ist und -in barometrischer Höhe des Schlacke-Metall-Gemischs aufgesetzt wird.
  • Der erwähnte Einsatz ermöglicht es, die Schlackensäule auf barometrischer Höhe des Schlacke-Metall-Gemischs zu halten und zu verhüten, daß die Schlacke zu Beginn des Betriebs der Vorrichtung, bevor sich der Prozeß eingespielt hat, über ihre barometrische Höhe steigt.
  • Nachstehend werden zur Erläuterung der Erfindung Ausführungsbeispiele der Vorrichtung unter Hinweis auf beiliegende Zeichnungen beschrieben; es zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung, deren Vakuumkammer im oberen Teil eine Oeffnung zum Eingießen des Ausgangsmetalls besitzt, und Fig. 2 eine Vorrichtung, an deren Vakuumkammer im unteren Teil eine Metallzuflußleitung angeschlossen i4; die mit dem Behälter für das Ausgangsmetall in Verbindung steht.
  • Beispiel 1.
  • Die Vorrichtung um Behandeln von flüssigem Metall eine einer besitzt Vakuumkammer 1 (Fig. 1) mit Öffnung 2 zum Zufühdem ren des Ausgangsmetalls 3 5 aus#Behälter 4 über die Austrittseines öffnung 5, welche mittels#Stopfens 6 geschlossen wird.
  • Als Behälter 4 für das Ausgangsmetall 3 kann ein Schmelzaggeine ein regat, Gießpfanne oder beliebiger anderer Sammelbehälter für tall verwendet werden.
  • Am unteren Teil der Vakuumkammer 1 ist eine rohrförmige Metallabflußleitung 7 angeschlossen, die dazu dient, in dieser eine Schlackensäule 8 zu erzeugen und unter akuum das Metall, welden ches weiter in#Behälter 9 geleitet wird, mit Schlacke zu behandeln.
  • Die Metallabflußleitung 7 besitzt einen Hohlraum, dessen Querschnittsfläche ausreicht, um < > in der Leitung eine Schlackensäule 8 <beim Einfließen von Metall>. aufrechtzuerhalten. Das untere Ende der Metallabflußleitung 7 ist in den Behälter 9 eingetaucht, der teilweise mit Schlacke e füllt ist. Die Wandstärke der Metallabflußleitung wird so gewählt, daß sich während des Betriebs an ibrer nicht ausgekleideten, metallischen Innenseite ein Überzug bildet, welcher eine Berührung der Metallabflußleitung 7 mit dem vakuumbehandelten Metall verhindert.
  • Die Höhe der Metallabflußleitung 7 muß ausreichend groß sein, damit beim Erzeugen eines Vakuums in der Vakuumkammer 1 die Schlacke aus dem Behälter 9 auf die barometrische Höhe des Schlacke-Metall-Gemischs steigen kann.
  • Diese Höhe wird durch nachstehende Formel bestimmt: wobei: Ho - barometrische Höhe der Schackensäule, m - Produktivität der Vorrichtung, s - Querschnittsflache des Hohlraums der Metallabflußleitung 7, v - Metallflußgeschwindigkeit in der Schlacke,
    he aSe Wichte
    des Metalls bzw. der Schlacke ist.
  • Die Auskleidung 10 der Vakuumkammer 1 und des oberen Teils der Metallabflußleitung 7 innerhalb der Zone, in der der Schlackenspiegel schwankt, besteht aus feuerfestem Stoff, der mit Metall und Schlacke nicht in chemische Wechselwirkung tritt.
  • In der ausgekleideten Zone der Metallabflußleitung 7 ist ein ihren Hohlraum überdeckender Einsatz 11 vorgesehen, der als eine gelochte Platte aus leichtschmelzendem. Metall ausgebildet ist. Diese Platte ist auf barometrischer Höhe des Schlacke-etall-Gemischs montiert.
  • Als Behälter 9 zur aufnahme des bearbeiteten metalls eine eine kann eineGießpfanne, Blockform, Kokille oder eine Spezialaufnahmevorrichtung dienen.
  • Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.
  • dem die Der Behälter 4 mit Ausgangsmetall 3 wird so auf Vakuumkammer 1 aufgesetzt, daß ihre tffnungen 2 und 5 fluchten und eine Abrijohtung der Vakuumkammer 1 während des Einströmens des aus dem Behälter 4 kommendem Metalls in diese Kammer gewährleistet ist.
  • Des untere Ende dr Metallabflußleitung 7 ist in den teilweise mit Schlacke gefüllten Behälter 9 eingetaucht.
  • Die Schlackenmenge im Behälter 9 soll so groß sein, daß der Hohlraum der Metallabflußleitung auf barometrische Höhe mit Schlacke gefüllt und ein F'lüssig.keiverschluß geschaffen wird, der das Ansaugen von Luft verhindert.
  • In der Vakuumkammer 1 wird ein Vakuum erzeugt. Hierbei fließt die Schlacke aus dem Behälter 9 in die Metallabflußleitung 7 und steigt in ihr bis zum gelochten Einsatz 11.
  • Auf die Innenfläche der Metallabflußleitung 7 wird durch Erstarren ein Überzug aufgetragen.
  • ei die Dann wird im Behälter 4 @@@ Stopfen 6 gehoben, der @@@ Öff-5 die nung 5 geschlossen hielt, und @@@ Metall 3 fließt durch Offnung 2 in die Vakuumkammer 1, Hierbei zerfällt das Metall zu einzelnen Tropfen uns wird entgast (aus dem Metall werden die in ihm gelösten Gase ausgeschieden). Entgastes tropfenförmiges Metall fließt in die Metallabflußleitung 7 und dem Einsatz 11 herab, passiert diesen und gelangt in die Schlackensäule 8. Beim Durchgang durch die, einetedeutende Höhe besitzende Schlackensäule 8 gelangen die Metalltropfen in Wechselwirkung mit der Schlacke und werden von schädlichen Beimengungen, z.B. Schwefel und nichtmetallischen Einschlüssen, befreit. Das gereinigte und nicht mit der Außenluft in Berührung kommende Metall sanmelt sich unter der Schlackenschicht im Behälter 9 an.
  • Während des Zustroms von raffiniertem Metall in den Behälter 9 wird dieser, um den Schlackensäulenspiegel in der NGetallabflußleitung 7 auf konstanter Höhe zu halten, gesenkt, ohne daß drei die Dichtigkeit des Flüssigkeitsverschlusses leidet.
  • Beispiel 2, eine Die erSindungsgemäße Vorrichtung besitzt#Vakuumkammer -einem einem 12 mitVDeckel 13 und @@@@@ Stutzen 14, der mit einer (aus der Zeichnung nicht ersichtlichen) Vakuumanlage verbunden ist.
  • Am unteren Teil der Vakuumkammer 12 ist die rohrförmige Metallzuflußleitung 15 angeschlossen, deren Innenseite mit feuerfestem Stoff 16 ausgekleidet ist, Die Höhe dieser Leitung wird so gewählt, daß das Metall 3 beim Erzeugen eines Vakuums in der Vakuumkammer 12 in diese hochgesau@t wird. Das untere Ende der Metallzuflußleitung 15 ist so tief in den Behälter 17 für das Ausgangsmetall 3 eingetaucht, daß dns Entstehen eines Flüssigkeitsverschlusses sichergestellt ist. Der Behälter 17 kann senkrecht verschoben werden, damit ständig ein Flüssigkeitsverschluß erhalten bleibt.
  • Die Metallabflußleitung 7 und der Behälter 9 für das behandelte metall sind ebenso wie . in. Beispiel 1 beschrieben ausgeführt.
  • Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.
  • dem der Der Behälter 17 mitAusgangsmetall 3 wird unterMetallzuflußleitung 15 aufgestellt und soweit angehoben, daß das das untere Ende der Metallzuflußleitung 15 so tief inMetall das 3 eingetaucht ist, daß#Zuführen des metalls in die Vakuumdas kammer 12 undVEntstehen eines Flüssigkeitsverschlusses gewährleistet wird.
  • Der teilweise mit Schlacke gefüllte Behalter 9 wird so unter der Metallabflußleitung 7 aufgestellt, daß ihr unteres Ende in die Schlacke eingetaucht ist. Hierbei entsteht, wie dies in Beispiel 1 beschrieben wurde, ein Flüssigkeitsverschluß.
  • Das Ausgangsmetall 3 steigt während der Evakuierung aus dem Behälter 17 in der Metallzuflußleitung 15 hoch und gelangt in die Vakuumkammer 12. In letzterer wird das zu Tropfen zerlegte Metall entgast, welches dann in die mit Schlacke gefüllte Metallabflußleitung 7 gelangt. Das entgaste metall wird ebenso, wie dies in Beispiel 1 beschrieben wurde, in der Schlackensäule raffiniert.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung kann die Metallzuflußleitung 15 senkrecht stehen.
  • Die Vorrichtung braucht keinen Einsatz 11 zu enthalten, wenn die Höhenänderungen der Schlackensäule unbedeutend sind.
  • Die Behälter 9 und 17 der Vorrichtung können ortsfest ausgeführt sein, wenn der Schlackenspiegel im Behälter 9 und der Metallspiegel im Behälter 17 konstant gehalten werden. Dies kann durch ununterbrochenes Zuführen von Schlacke und Ketall in die Behälter urd kontinuierliches Ausfließen des raffinierten Metalls oder durch Verschieben der Vakuumkamder der mer mit#Metallzufluß- und'IMetallabflußleitung erreicht werden.
  • Versuche haben gezeigt, daß die Vorrichtung betriebsdas sicher ist und#Raffinieren des Metalls unter weitgehender Befreiung desselben von Gasen, schädlichen Beimengungen und nichtmetallischen Einschlüssen gewährleistet.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Behandeln von flüssigem Metall im Vakuum, die eine Öffnung zum Zuführen des aus einem Behälter entnommenen Ausgangsmetalls und eine rohrförmige Metallabflußleitung für das in einen Behälter für bearbeitetes Metall ausfließende entgaste Metall besitzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Metallabflußleitung (7) einen Hohlraum mit einer Querschnittsfläche aufweist, die eie ausreicht, um umin dieser Leitungchlackensäule (s) <während der Motallbehandlung Saufrechtzuerhalten, und daß die Leitung eine Wandstärke, welche das Vorhandensein eines Überzugs an ihrer Inne fläche während des Betriebs gewährleistet, und eine Höhe, die der barometrischen Höhe der Schlackensäule entspricht, besitzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, g e -k e n n æ e i c h n e t durch eine rohrförmige Metallzuflußleitung (15), die in den Behälter (17) mit dem Ausgangsmetall (3) eintaucht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r o h g e -k e ii n z e i c h n o t, daß die Behälter (17 und 9) in die die Metallzuflußleitung (15) beziehungsweise Metallabflußleitung (7) eintauchen, vertikal verschiebbar angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Innenfläche der Metallabflußleitung (7) in der Zone, in der der Schlackenspiegel schwankt, mit einem feuerfestem Stoff (10) ausgekleidet ist, der mit weder mit Metall noch Schlacke in chemische Wechselwirkung tritt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i o h n e t, daß die Metallabflußleitung (7) mit einem ihren Hohlraum überdeckenden Einsatz ( aus leichtschmelzendem Metall versehen ist, der die Form einer gelochten Platte besitzt und auf barometrischer Höhe des Schlacke-Metall-Gemisches angeordnet ist.
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