DE2038226C3

DE2038226C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von flüssigem Metall

Info

Publication number: DE2038226C3
Application number: DE19702038226
Authority: DE
Inventors: Feliks V.; Petrov Aleksej K.; Elzov Konstantin S.; Kurganov Viktor V.; Saporoschje Murin (Sowjetunion)
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1977-10-06

Description

vertikal verschiebbar anzuordnen.

Zur Versorgung mit zu behandelndem Metall ist das unter Vakuum stehende Gefäß vorteilhaft über eine Öffnung oder eine Leitung mit dem das zu behandelnde Metall enthaltenden Behälter verbindbar. Um den das zu behandelnde Metall enthaltenden Behälter niedriger als das unter Vakuum stehende Gefäß anordnen zu können, ist das untere Ende der Leitung vorteilhaft innerhalb des Behälters angeordnet.

Um ein gleichmäßiges Zufließen von zu behandelndem Metall in das unter Vakuum stehende Gefäß zu gewährleisten, ist der das zu behandelnde Metall enthaltende Behälter vorteilhaft vertikal verschiebbar angeordnet.

Um während des Betriebes eine Berührung des entgasten Metalls mit dem Fallrohr, bedingt durch eine Veränderung des barometrischen Schlackenstandes und ein Schmelzen des festen Schlackenüberzuges auf der metallischen Fallrohrinnenfläche, zu verhindern, ist die Innenfläche des Fallrohres vorteilhaft im Bereich des barometrischen ⁿlüssigkeitsstandes der Raffinierschlacke mit einem feuerfesten Stoff ausgekleidet, der weder mit dem entgasten Metall noch mit der Raffmierschlacke in chemische Wechselwirkung tritt.

Um den barometrischen Flüssigkeitsstand der Raffinierschlacke einzuhalten und bei Beginn des Betriebes das Einfließen von Schlacke in das unter Vakuum stehende Gefäß zu verhindern, ist das Fallrohr vorteilhaft in der Höhe des barometrischen Flüssigkeitsstandes mit einem Einsatz in Form einer gelochten Platte aus leicht schmelzendem Metall abgedeckt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung, bei welcher der das zu behandelnde Metall enthaltende Behälter oberhalb des unter Vakuum stehenden Gefäßes angeordnet ist, Fig. 2 eine Vorrichtung, bei welcher der das zu behandelnde Metall enthaltende Behälter unterhalb des unter Vakuum stehenden Gefäßes angeordnet ist. Die Vorrichtung nach Fig. 1 besitzt ein unter Vakuum stehendes Gefäß 1 mit einer öffnung 2 zum Zuführen von zu behandelndem Metall 3 aus einem Behälter 4 über eine Austrittsöffnung S, welche mittels eines Stopfens 6 geschlossen wird. Der Behälter 4 kann ein Schmelzaggregat, eine Gießpfanne oder ein beliebiger anderer Sammelbehälter für Metall sein. Am unteren Teil des unter Vakuum stehenden Gefäßes ist ein rohrförmiges Fallrohr 7 angeschlossen, in welchem eine Säule aus Raffinierschlacke 8 aufrechterhalten wird. In der Raffinierschlacke 8 wird entgastes Metall behandelt. Das untere Ende des Fallrohres 7 taucht in einen Aufnahmebehälter 9 ein, der zum Teil mit Raffinierschlacke 8 gefüllt ist. Das Fallrohr 7 hat einen ausreichend großen Querschnitt, um beim Einfließen von Metall den barometrischew Flüssigkeitsstand der Raffmierschlacke 8 aufrechtzuerhalten. Die Wandstärke des Fallrohres 7 ist so klein gewählt, daß sich während des Betriebes an ihrer nicht ausgekleideten metallischen Innenseite ein Überzug bildet, welcher eine Berührung zwischen der metallischen Fallrohrinnenfläche und dem entgasten Metall verhindert.

Die Länge des Fallrohres 7 muß groß genug sein, damit beim Erzeugen eines Vakuums in dem Gefäß 1 die Raffinierschlacke 8 aus dem Aufnahmebehälter 9 auf ihren barometrischen Flüsssigkeitsstand steigen kann. Diese Länge wird durch die nacnstehende Formel bestimmt

^IVQm ^svQ.l wobei H₀ = barometrische Höhe der Schlackensäule,

m₀ = Produktivität der Vorrichtung, s = Querschnittsflache des Hohlraums der Metallabflußleitung 7,

ν = Metallflußgeschwindigkeit in der ¹S Schlacke,

Qm* QiI — Wichte des Metalls bzw. der Schlacke ist.

Innerhalb des Gefäßes 1 und des oberen Teiles des Fallrohres 7 in dem Bereich, in dem der barometrische Flüssigkeitsstand der Raffinierschlacke 8 schwankt, befindet sich eine Auskleidung 10 aus feuerfestem Material, welches mit Metall und Raffinierschlacke 8 nicht in chemische Wechselwirkung tritt. Im ausgekleideten Bereich des Fallrohres 7 ist ^as ein dessen Querschnitt überdeckender Einsatz 11 angeordnet, der als eine gelochte Platte aus leicht schmelzendem Metall ausgebildet ist. Als Aufnahmebehälter 9 für das behandelte Metall kann eine Gießpfanne, eine Blockform, eine Kokille oder eine Spezialaufnahmevorrichtung dienen.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der das zu behandelnde Metall 3 enthaltende Behälter 4 wird so auf das Gefäß 1 aufgesetzt, daß dessen öffnungen 2 und 5 fluchten und daß das Gefäß 1 während des Einströmens des zu behandelnden Metalls 3 aus dem Behälter 4 gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Das untere Ende des Fallrohres 7 ist in den teilweise mit Raffinierschlacke 8 gefüllten Aufnahmebehälter 9 eingetaucht. Die Schlackenmenge im Aufnahmebehälter 9 soll so groß sein, daß sich im Fallrohr 7 immer der barometrische Flüssigkeitsstand der Raffinierschlacke 8 einstellen kann, so daß ein Flüssigkeitsverschluß geschaffen und das Ansaugen von Luft verhindert wird. Im Gefäß 1 wird ein Vakuum erzeugt. Dabei fließt die Raffinierschlacke 8 aus dem Aufnahmebehälter 9 in das Fallrohr 7 und steigt in ihm bis zum Einsatz 11. Auf der inneren Oberfläche des Fallrohres 7 bildet sich durch Erstarren ein fester Schlackenüberzug. Dann wird im Behälter 4 ein die öffnung 5 verschließender Stopfen 6 gehoben, so daß das zu behandelnde Metall 3 durch die öffnungen 5 und 2 in das unter Vakuum stehende Gefäß 1 einströmt. Hierbei zerfällt das Metall zu einzelnen Tropfen, und die in ihm gelösten Gase werden ausgeschieden. Das entgaste tropfenförmige Metall fließt durch den Einsatz 11 in das Fallrohr 7 und die darin befindliche Raffinierschlacke 8. Während des Durchganges durch die Raffinierschlacke 8 stehen die Metalltropfen mit dieser in Wechselwirkung und werden von schädlichen Beimengungen, z. B. von Schwefel und nichtmetallischen Einschlüssen, befreit. Das gereinigte und mit der Außenluft nicht in Berührung gekommene Metall sammelt sich unter der Raffinier- *3 schlacke 8 im Aufnahmebehälter 9 an. Um dabei den barometrischen Flüssigkeitsstand der Raffinier- * schlacke 8 in dem Fallrohr 7 auf konstanter Höhe zu halten, wird der Aufnahmebehälter 9 abgesenkt, ohne

daß dabei die Dichtigkeit des Flüssigkeitsverschlusses beeinträchtigt wird.

Die Vorrichtung nach Fig. 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 Behalter 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 1 beschrieben, ausgeführt. ao

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 Einde 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 \1 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 Raffinierschlackc 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 Rafiinierschlacke 8 inn 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 2 Blatt Zeichnungen

Claims

2 ο ι"* Λ 22ο Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von flüssigem Metall, bei dem das zu behandelnde flüssige Metall aus einem Behälter durch eine öffnung oder mittels 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, dadurch gekennzeichnet, daß in dem in seinem Querschnitt ausreichend groß dimensionierten Fallrohr während der Schmelzebehandlung eine Raffinierschlackensäule zur Entfernung von Schwefei und nichtmetallischen Verunreinigungen aus den in das Fallrohr abfließenden Schmelzetropfen aufrechterhalten und daß auf der metallischen Innenfläche des Fallrohrs während der Schmelzebehandlung durch entsprechende Bemessung der Wandstärke des Fallrohres ein fester Schlackenüberzug gewährleistet wird.

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 Aufnahmebehälter (9) und ein Fallrohr (7) mit ausreichend großem Querschnitt zur Aufnahme von Raffinierschlacke (S) und dem entgasten Metall, mit einer einen festen Schlackenüberzug auf der metallischen Fallrohrinnenfläche gewährleistenden Wandstärke und mit einer dem barometrischen Flüssigkeitsstand der Raffinierschlacke (8) entsprechenden Länge.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Fallrohres (7) innerhalb des Aufnahmebehälters (9) angeordnet und daß der Aufnahmebehälter (9) vertikal verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1) über eine öffnung (5) mit dem Behälter (4) verbindbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (12) mit dem Behalter (17) über eine Leitung (15) verbindbar ist, deren unteres Ende innerhalb des Behälters (17) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (17) vertikal ver- 5" schiebbar ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, 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.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, 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.

Die Erfindung betrilii ein Verfahren zum Behandeln 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 deutschen Auslegeschrift 1102 788 ist ein Verfahren zum Entgasen und Entschwefeln und aus der deutschen Auslegeschrift 1 068 736 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 Entphosphorungsmittel d'enender 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 im Unterdruckraum schaumartig aufbläht, LO 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 durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Es ist vorteilhaft, zur Durchführung des Verfahrens zum Behandeln von flüssigem Metall eine Vorrichtung zu verwenden, weiche 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 Fallrohrinnenfläche 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