DE2038226B2 - Verfahren zum behandeln von fluessigem metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behan- G5 dein von flüssigem Metall, bei dem das zu behandelnde flüssige Metall aus einem Behälter mittels einer Öffnung oder einer Leitung einem unter Vakuum stehenden Gefäß zugeführt und dort entgast wird und das entgaste Metall durch ein barometrisches Fallrohr einem Aufnahmebehälter für das behandelte Metall zugeführt wird.

Derartige Verfahren haben den Zweck, das Metall zu entgasen und nichtmetallische Anteile, beispielsweise Schwefel, daraus zu entfernen.

Aus der deuschen Auslegeschrift 1102 788 ist ein Verfahren zum Entgasen und Entschwefeln und aus der deutschen Auslegeschrift 1068 736 ein Verfahren zum Entgasen und Entphosphoren von Stahl bekannt. Bei diesen Verfahren wird Stahl in einen Unterdruckraum gegossen, wo er sich in feine Tröpfchen aufteilt und mit als Entschwefelungsmittel bzw. als Entphosphoningsmittel dienender Schlacke in Reaktion gebracht wird. Dabei muß die Schlacke jedoch vor dem Gießen oder während des Gießens in den Unterdruckbehälter eingeschleust oder dem Gießstrahl zugesetzt werden. Nachteilhaft ist es auch, daß sich die Schlacke ϊ·η Uinerdruckraum schaumartig aufbläht, so daß hierdurch eine Vergrößerung des Reaktionsraumes entsteht. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es bei kontinuierlicher Arbeitsweise erforderlich ist, für die Schlacke mindestens eine öffnung in gewünschter Höhe vom Boden des Unterdruckbehälters vorzusehen, die vorzugsweise im Nebenschluß unter Vakuum gebracht wird.

Aus den britischen Patentschriften 968 264 und 890 467 sind Vorrichtungen bekannt, die Verfahren zum Entgasen von flüssigem Metall in einer Vakuumkammer durchführen. Mit diesen Verfahren wird Metall ausschließlich entgast. Beim Entgasen wird das Metall nicht raffiniert und nicht ausreichend von schädlichen Beimengungen, einschließlich Schwefel und nichtmetallischen Einschlüssen, befreit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Behandeln von flüssigem Metall zu schaffen, bei dem das zu behandelnde flüssige Metall in einem unter Vakuum stehenden Gefäß entgast wird und anschließend zur Erzeugung einer möglichst großen Berührungsfläche tropfenweise in ein Fallrohr herabfließt, wo es einem Raffiniervorgang unterzogen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Fallrohr während der Metallbehandlung eine Raffinierschlacke zur Entfernung von Schwefel und nichtmetallischen Verunreinigugen aufrechterhalten wird.

Es ist vorteilhaft, zur Durchführung des Verfahrens zum Behandeln von flüssigem Metall eine Vorrichtung zu verwenden, welche die folgenden Merkmale und Teile besitzt: ein unter Vakuum stehendes Gefäß, einen das zu behandelnde Metall enthaltenden Behälter, einen das behandelte Metall enthaltenden Aufnahmebehälter und ein Fallrohr mit ausreichend großem Querschnitt zur Aufnahme von Raffinierschlacke und dem entgasten Metall, mit ausreichend kleiner Wandstärke zur Gewährleistung eines festen Schlackenüberzuges auf der metallischen Fallrohroberfläche und mit einer dem barometrischen Flüssigkeitsstand der Raffinierschlacke entsprechenden Länge.

Um einen vorgegebenen Flüssigkeitsstand der Raffinierschlacke in dem Fallrohr aufrechterhalten zu können, ist es vorteilhaft, das untere Ende des Fallrohres innerhalb des Aufnahmebehälters und diesen vertikal verschiebbar anzuordnen.

Zur Versorgung mit zu behandelndem Metall ist

dar unter Vakuum stehende Gefäß vorteilhaft über kann. Diese Länge wird durch die nachstehende eine öffnung oder eine Leitung mit dem das zu be- Formel bestimmt
handelnde Metali enthaltenden Behälter verbindbar.

Um den das zu behandelnde Metall enthaltenden _H ^o

Behälter niedriger als das unter Vakuum stehende 5 m₀ m₀

Gefäß anordnen zu können, ist das untere Ende der ' ~ sv_pm sv_psi

Leitung vorteilhaft innerhalb des Behälters aage- _wobei H₀ = barometrische Höhe der Schlackensäule,

ordnet. °

Um ein gleichmäßiges Zufließen von zu behan- ^mo = Produktivität der Vorrichtung,

delndem Metall in das unter Vakuum stehende Ge- xo s = Querschnittsfläche des Hohlraums der

faß zu gewährleisten, ist der das zu behandelnde Metallabflußleitung 7,

Metall enthaltende Behälter vorteilhaft vertikal ver- ν = Metallflußgeschwindigkeit in der

schiebbar angeordnet Schlacke,

Um während des Betriebes eine Berührung des „„, „ _{sl =} wichte des Metalls bzw. der Schlacke ist.

entgasten Metalls mit dem Fallrohr, bedingt durch 15

eine Veränderung des barometrischen Schlackenstan- Innerhalb des Gefäßes 1 und des oberen Teiles des

des und ein Schmelzen des festen Schlaclcenüber- Fallrohres 7 in dem Bereich, in dem der baromezuges auf der metallischen Fallrohroberfläche, zu irische Flüssigkeitsstand der Raffinierschlacke 8 verhindern, ist die Innenfläche des Fallrohres vor- schwankt, befindet sich eine Auskleidung 10 aus teilhaft im Bereich des barometrischen Flüssigkeits- 20 feuerfestem Material, welches mit Metall und Raffistandes der Raffinierschlacke mit einem feuerfesten nierschlacke 8 nicht in chemische Wechselwirkung Stoff ausgekleidet, der weder mit dem entgasten Me- tritt. Im ausgekleideten Bereich des Fallrohres 7 ist tall noch mit der Raffinierschlacke in chemische ein dessen Querschnitt überdeckender Einsatz 11 Wechselwirkung tritt. angeordnet, der als eine gelochte Platte aus leicht

Um den barometrischen Flüssigkeitsstand der 25 schmelzendem Metall ausgebildet ist. Als Aufnahme-Raffinierschlacke einzuhalten und bei Beginn des Be- behälter 9 für das bearbeitete Metall kann eine Gießtriebes das Einfließen von Schlacke in das unter Va- pfanne, eine Blockform, eine Kokille oder eine Spekuum stehende Gefäß zu verhindern, ist das Fallro.hr zialaufnahmevorrichtung dienen,
vorteilhaft in der Höhe des barometrischen Flüssig- Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der

keitsstandes mit einem Einsatz in Form einer ge- 30 das zu bearbeitende Metall 3 enthaltende Behälter 4 lochten Platte aus leicht schmelzendem Metall abge- _wird so auf das Gefäß 1 aufgesetzt, daß dessen deckt. öffnungen 2 und 5 fluchten und daß das Gefäß 1

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der während des Einströmens des zu behandelnden Zeichnung dargestellt und werden im folgenden nä- Metalls 3 aus dem Behälter 4 gegenüber der Umher beschrieben. Es zeigt 35 gebung abgedichtet ist. Das untere Ende des FaIl-

F i g. 1 eine Vorrichtung, bei welcher der das zu rohres 7 ist in den teilweise mit Raffinierschlacke 8 behandelnde Metall enthaltende Behälter oberhalb gefüllten Aufnahmebehälter 9 eingetaucht. Die des unter Vakuum stehenden Gefäßes angeordnet ist, Schlackenmenge im Aufnahmebehälter 9 soll so groß

Fig. 2 eine Vorrichtung, bei welcher der das zu sein, daß sich im Fallrohr7 immer der barometrische behandelnde Metall enthaltende Behälter unterhalb 40 Flüssigkeitsstand der Raffinierschlacke 8 einstellen des unter Vakuum stehenden Gefäßes angeordnet ist. kann, so daß ein Flüssigkeitsverschluß geschaffen

Die Vorrichtung nach F i g. 1 besitzt ein unter und das Ansaugen von Luft verhindert wird. Im Vakuum stehendes Gefäß 1 mit einer öffnung 2 zum Gefäß 1 wird ein Vakuum erzeugt. Dabei fließt die Zuführen von zu behandelndem Metall 3 aus einem Raffinierschlacke 8 aus dem Aufnahmebehälter 9 in Behälter 4 über eine Austrittsöffnung 5, welche mit- 45 das Fallrohr 7 und steigt in ihm bis zum Einsatz 11. tels eines Stopfens 6 geschlossen wird. Der Behälter 4 Auf der inneren Oberfläche des Fallrohres 7 bildet kann ein Schmelzaggregat, eine Gießpfanne oder ein sich durch Erstarren ein fester Schlackenüberzug, beliebiger anderer Sammelbehälter für Metali sein. Dann wird im Behälter 4 ein die öffnung 5 verschlie-Am unteren Teil des unter Vakuum stehenden Ge- Bender Stopfen 6 gehoben, so daß das zu behanfäßes ist ein rohrförmiges Fallrohr 7 angeschlossen, 50 delnde Metall 3 durch die öffnungen 5 und 2 in das in welchem eine Säule aus Raffinierschlacke 8 auf- unter Vakuum stehende Gefäß 1 einströmt. Hierbei rechterhalten wird. In der Raffinierschlacke 8 wird zerfällt das Metall zu einzelnen Tropfen, und die entgastes Metall behandelt. Das untere Ende des in ihm gelösten Gase werden ausgeschieden. Das Fallrohres 7 taucht in einen Aufnahmebehälter 9 ein, entgaste tropfenförmige Metall fließt durch den Einder zum Teil mit Raffinierschlacke 8 gefüllt ist. Das 55 satz 11 in das Fallrohr 7 und die darin befindliche Fallrohr 7 hat einen ausreichend großen Querschnitt, Raffinierschlacke 8. Während des Durchganges durch um beim Einfließen von Metall den barometrischen die Raffinierschlacke 8 stehen die Metalltropfen mit Flüssigkeitsstand der Raffinierschlacke 8 aufrechtzu- dieser in Wechselwirkung und werden von schäderhalten. Die Wandstärke des Fallrohres 7 ist so liehen Beimengungen, z. B. von Schwefel und nichtklein gewählt, daß sich während des Betriebes an 60 metallischen Einschlüssen, befreit. Das gereinigte ihrer nicht ausgekleideten metallischen Innenseite ein und mit der Außenluft nicht in Berührung gekom-Überzug bildet, welcher eine Berührung zwischen der mene Metall sammelt sich unter der Raffiniermetallischen Fallrohroberfläche und dem entgasten schlacke 8 im Aufnahmebehälter 9 an. Um dabei den Metall verhindert. barometrischen Flüssigkeitsstand der Raffinier-

Die Länge des Fallrohres 7 muß groß genug sein, 65 schlacke 8 in dem Fallrohr 7 auf konstanter Höhe zu damit beim Erzeugen eines Vakuums in dem Gefäß 1 halten, wird der Aufnahmebehälter 9 abgesenkt, ohne die Raffinierschlacke 8 aus dem Aufnahmebehälter 9 daß dabei die Dichtigkeit des Flüssigkeitsverschlusses auf ihren barometrischen Flüsssigkeitsstand steigen beeinträchtigt wird.

Die Vorrichtung nach F i g. 2 besitzt ein unter Vakuum stehendes Gefäß 12 mit einem Deckel 13 und einem Stutzen 14, der mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Vakuumanlage verbunden ist. Am unteren Teil des Gefäßes 12 ist eine rohrförmige Leitung 15 angeschlossen, deren innere Oberfläche mit feuerfestem Stoff 16 ausgekleidet ist. Die Höhe der Leitung 15 wird so gewählt, daß das zu behandelnde Metall 3 beim Erzeugen eines Vakuums in das Gefäß 12 angesaugt wird. Das untere Ende der Leitung 15 ist so tief in einen das zu behandelnde Metall 3 enthaltenden Behälter 17 eingetaucht, daß ein Flüssigkeitsverschluß gewährleistet ist. Der Behälter kann senkrecht verschoben werden, um den Flüssigkeitsverschluß ständig aufrechtzuerhalten. Das Fallrohr 7 und der Aufnahmebehälter 9 für das behandelte Metall sind ebenso, wie im Beispiel ί beschrieben, ausgeführt.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der das zu behandelnde Metall 3 enthaltende Behälter 17 wird unter der Leitung 15 aufgestellt und so weit angehoben, daß das untere Ende der Leitung 15 in das zu behandelnde Metall eintaucht und daß die Metallzufuhr in das unter Vakuum stehende Gefäß 12 und ein Flüssigkeitsverschluß gegenüber der Umgebung gewährleistet ist. Der zum Teil mit Raffinierschlacke 8 gefüllte Aufnahmebehälter 9 wird so unter dem Fallrohr 7 aufgestellt, daß sein unteres Ende in die Raffinierschlacke 8 eintaucht. Dabei entsteht ein Flüssigkeitsverschluß, wie im Beispiel 1 beschrieben. Während in dem Gefäß 12 ein Vakuum erzeugt wird, steigt das zu behandelnde Metall aus dem Behälter 17 in der Leitung 15 hoch und gelangt in das Gefäß 12. Dort wird es in Tropfen zerlegt und entgast und gelangt dann in das mit Raffinierschlacke 8 gefüllte Fallrohr 7. Das entgaste Metall wird ebenso, wie im Beispiel 1 beschrieben, in der Schlackensäule raffiniert.

Die Leitung 15 kann nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung senkrecht angeordnet sein. Bei geringfügigen Änderungen des barometrischen Flüssigkeitsstandes der Raffinierschlacke 8 braucht die Vorrichtung nicht den Einsatz 11 zu enthalten. Der Aufnahmebehälter 9 und der Behälter 17 der Vorrichtung können ortsfest ausgeführt sein, wenn der Flüssigkeitsstand der Raffinierschlacke 8 im Aufnahmebehälter 9 und der Flüssigkeitsstand des zu behandelnden Metalls 3 im Behälter 17 auf konstanter Höhe gehalten werden. Dies kann durch ununterbrochenes Zuführen von Raffinierschlacke 8 in den Aufnahmebehälter 9 und von zu behandelndem Metall 3 in den Behälter 17 und durch kontinuierliches Ausfließen des behandelten Metalls oder durch Verschieben des unter Vakuum stehenden Gefäßes 12 gemeinsam mit der Leitung 15 und dem Fallrohr 7 erreicht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   1- Verfahren zum Behandeln von flüssigem Metall, bei dem das zu behandelnde flüssige Metall aus einem Behälter mittels einer öffnung oder einer Leitung einem unter \^rakuum stehenden Gefäß zugeführt und dort entgast wird und das entgaste Metall durch ein barometrisches Fallrohr einem Aufnahmebehälter für das behandelte Metall zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fallrohr während der Metallbehandlung eine Raffinierschlacke zur Entfernung von Schwefel und nichtmetallischen Verunreinigungen aufrechterhalten wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein unter Vakuum stehendes Gefäß (1,12), einen das zu behandelnde Metall enthaltenden Behälter (4, 17), einen das behandelte Metall enthaltenden ao Aufnahmebehälter (9) und ein Fallrohr (7) mit ausreichend großem Querschnitt zur Aufnahme von Raffinierschlacke (8) und dem entgasten Metall, mit ausreichend kleiner Wandstärke zur Gewährleistung eines festen Schlackenüberzuges auf der metallischen Fallrohroberfläche und mit einer dem barometrischen Flüssigkeitsstand der Raffin.'erschlacke (8) entsprechenden Länge.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Fallrohres (7) innerhalb des Aufnahmebehälters (9) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (9) vertikal verschiebbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1) über eine öffnung (5) mit dem Behälter (4) verbindbar ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (12) mit dem Behälter (17) über eine Leitung (15) verbindbar ist, deren unleres Ende innerhalb des Behälters (17)· angeordnet ist. *
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Befiälter (17) vertikal verschiebbar ist.
8. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Fallrohres (7) im Bereich des barometrischen Flüssigkeitsstandes der Raffinierschlacke (8) mit einem feuerfesten Stoff (10) ausgekleidet ist, der weder mit dem entgasten Metall noch mit der Raffinierschlacke (8) in chemische Wechselwirkung tritt.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fallrohr (7) in der Höhe des barometrischen Flüssigkeitsstandes mit einem Einsatz (11) in Form einer gelochten Platte aus leicht schmelzendem Metall abgedeckt ist.

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