DE2141176B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Metallschmelzen, insbesondere zum Frischen von Eisenschmelzen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Metallschmelzen insbesondere zum Frischen von Eisenschmelzen durch Einblasen eines Gases oder Gasgemisches sowie gegebenenfalls pulverförmiger! Zuschlägen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das genannte Verfahren dient dem Zweck, durch Frischen mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasgemischen wie Argon-O2 in der Metallschmelze vorhandene unerwünschte Beimengungen zu entfernen, der Schmelze Legierungselemente in Pulverform zuzuführen oder sie zu entschwefeln oder aufzukohlen. Durch dieses Verfahren kann u. a. auch eine Homogenisierung der Schmelze vorgenommen werdea

Bei einem bekannten Verfahren nach der DE-OS 14 33 398 wird das mit der Schmelze reagierende Gas (oder Gasgemisch) durch Öffnungen in Form von Düsen, gasdurchlässigen Steinen od. dgl. durch die Wandung oder den Boden des Schmelzofens hindurch in dessen Innenraum geleitet. Diese Art der Gaszuführung hat aber den Nachteil, daß dafür besondere, konstruktiv aufwendige Maßnahmen für die Ausmauerung des Schmelzgefäßes und zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Gasstromes, solange die Öffnungen von der flüssigen Schmelze bedeckt werden, erforderlich sind.

Bei einem weiteren aus der DE-OS 14 58 818 bekannten Verfahren schließlich wird das zugeführte Gas auf die Metallschmelze aufgeblasen. Von Nachteil dabei ist es aber, daß die das Gas zuführende Blaslanze sehr weit in den Ofen ein- und an den Schmelzspiegel herangeführt werden muß, damit der Gasstrahl in die Schmelze eindringen kann und die gewünschten Reaktionen ablaufen. Staubanfall, Spritzer und besondere konstruktive Maßnahmen zur Kühlung der Lanze und Ausbildung der Gasdüsen des Lanzenkopfes sind Folgen dieser Arbeitsweise.

Schließlich ist noch aus der DE-AS 11 01 468 ein Verfahren bekannt, bei dem das Gas der Metallschmelze durch sogenannte Tauchlanzen zugeführt wird. Von Nachteil bei diesen nicht gekühlten Tauchlanzen ist jedoch, daß dessen mit der Schmelze in Berührung gelangenden Teile einem hohen Verschleiß unterliegen. Obwohl die Tauchlanzen oft auch mit die Abbrandgeschwindigkeit verringernden feuerfesten schwerschmelzenden Ummantelungen ausgestattet sind, kann diese nicht eliminiert werden. Hieraus ergibt sich der weitere Nachteil, daß die während eines Frischvorganges doch relativ schnell abbrennenden Tauchlanzen noch während des Frischens durch neue ersetzt werden müssen. Dabei müssen nachteiligerweise die Gaszuführungsschläuche abgeklemmt und der Frischvorgang unterbrochen werden, wodurch die Frischzeit verlängert wird. Da meistens die Lanzenrohre durch die Tür des Schmelzofens in das Schmelzbad eingeführt werden, ist das Bedienungspersonal einer sehr starken Hitzestrahlung, Schlackespritzern usw. ausgesetzt, was eine erhebliche Unfallgefahr darstellt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, durch das ein Frisch- oder Einblasvorgang ohne jegliche Unterbrechung, beispielsweise hervorgerufen durch das Auswechseln einer abgebrannten Tauchlanze, durchgeführt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum stetigen Frischen oder Blasen die Tauchlanze entsprechend ihrer Abbrandgeschwindigkeit selbsttätig und kontinuierlich in die Schmelze eingeführt wird. Dadurch ist gewährleistet, daß auf Grund der kontinuierlichen Zuführung der endlosen Tauchlanze der Frisch- oder Einblasvorgang nicht unterbrochen werden muß. Somit kann in vorteilhafter Weise der Frischvorgang gegenüber bisher zeitlich reduziert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Vorratsstation für das bandförmige Material durch eine mit der Vorratsstation verbundene Tauchlanze erzeugende Rohr-Formungsstation, der ein Kalibrierrohr zugeordnet ist durch eine die Tauchlanze in die Schmelze führende Antriebseinrichtung.

Damit die Zusammensetzung der behandelten

Schmelze nicht während des Frisch- oder Einblasvorgangs verändert wird, ist es weiterhin günstig, wenn der Werkstoff für die Tauchlanze dem Hauptbestandteil der jeweiligen Metallschmelze entspricht

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert In dieser Zeichnung ist dargestellt, in

F i g. 1 ein Querschnitt durch einen Schmelzofen, Tiegel od. dgl. einschließlich mehrerer Tauchlanzen und

Füg.2 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Formung und Verschiebung einer Tauchlanze.

In F i g. 1 ist ein Ofen 10, z. B. ein Elektrolichtbogenofen der üblichen Bauart dargestellt Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind in einer Wandung 12 des Ofens 10 mehrere im gegenseitigen Abstand zueinander angeordnete öffnungen 14 vorgesehen. Diese öffnungen dienen zur Aufnahme und Halterung von im Ausführungsbeispiel vier Tauchlanzen 16. Piese Tauchlanzen ragen so weit durch die öffnungen 14, bis sie in eine im Ofen 10 vorhandene Metallschmelze 18 um einen vorbestimmten Längenbetrag eintauchen.

Die Anzahl der während eines Frischvorganges verwendeten Tauchlanzen kann beliebig sein. Durch eine größere Anzahl von Tauchlanzen kann dabei der Frischvorgang beschleunigt und die Schmelze schneller homogenisiert werden.

Wie weiterhin noch aus F i g. 1 ersichtlich, besitzt der Ofen 10 eine Tür 20, die während des Frischvorganges geschlossen bleibt, im Gegensatz zu bisher, wo die Tauchlanze durch die offene Tür 20 in das Schmelzbad eingeführt wurde.

Durch die positionsfeste Anordnung der erfindungsgemäßen Tauchlanzen 16 im Ofen 10, aufgrund der Öffnungen 14, ist gewährleistet, daß jede Tauchlanze 16 stets an der gleichen Stelle in die Schmelze eintaucht. Es ist selbstverständlich, daß die öffnungen 14 für die Tauchlanzen 16 nicht nur in der Wandung 12, sondern auch in der Boden- und/oder Deckenfläche des Ofens 10 angeordnet sein können. Das gleiche gilt für Konvertergefäße oder Durchlaufrinnen und ähnliche Anordnungen für eine kombinierte Stahlerzeugung und Behandlung. Die Anwendung ist nicht auf Stahl und Stahllegierungen beschränkt, sondern kann für alle Behandlungsverfahren von Schmelzen aus Leicht-, Bunt- oder Schwermetallen in Anspruch genommen werden.

In F i g. 2 ist eine Vorrichtung 30 dargestellt, durch die eine Tauchlanze 16 nicht nur hergestellt, sondern auch durch die jeweilige öffnung 14 in den Ofen 10 eingeschoben wird. Die Vorrichtung 30 kann wahlweise transportabel oder ortsfest am Ofen 10 ausgebildet sein.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, umfaßt die Vorrichtung 30 zwei Speicherrollen 32, auf die ein Vorrat aus einem flachen, bandförmigen Material 34, z. B. Stahlblech aufgewickelt ist Zwischen den beiden Speicherrollen 32 erstreckt sich ein mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnetes Kalibrierrohr. Dieses Kalibrierrohr wirkt mit einer Rohrformungsstation 38 zusammen, die aus meist mehreren, einander nachgeschalteten Formwalzenpaaren 40 besteht

In Walzrichtung gesehen, hinter der Formungsstation 38, ist ein TreibwalzensiUz 42 angeordnet, durch den das bandförmige Material 34 von den Speicherrollen 32 abgezogen und nach entsprechender Formung durch die Formungsstation 30 als rohrförmige Tauchlanze 16 durcih die öffnung 14 in tfen Ofen 10 eingeschoben wird. Der Aufbau der F^rmungsstation 38 ist üblicher Bauart und braucht daher nicht näher erläutert werden.

An dem in F i g. 2 rechten Ende der Vorrichtung 30 ist noch eine, die beiden durch die Formungsstation 38 geformten Stahlbleche gasdicht miteinander vereinigende Verbindungsstation 44, in Form eines Schweißautomaten vorgesehen. Ansteile von Schweißen können die beiden Rohr-Formhälften auch durch Falzen, Nieten od. dgl. miteinander verbunden werden.

Wie weiterhin aus F i g. 2 zu entnehmen ist, dient das Kalibrierrohr 36 auch zur Zuführung des Gases, der Gasgemische oder Zuschläge in die Tauchlanze 16. Zu diesem Zweck ist an dem freien, aus der Vorrichtung 30 herausragenden Ende (in F i g. 2 links) des Kalibrierrohres 36 ein Versorgungsschlauch 46 befestigt, der seinerseits mit einem (nicht dargestellten) Gasvorratsbehdlter verbunden ist

Zum Frischen von Metallschmelzen wird die von Formungsstation 38 hergestellte Tauchlanze in die Schmelze eingetaucht und das vom Versorgungsschlauch 46 und dem Kalibrierrohr 36 der Tauchlanze 16 zugeführte Gas in die flüssige Schmelze eingeblasen.

Durch die Anordnung mehrerer, gleichzeitig zum Frischen angesetzter Tauchlanzen kann — wie erwähnt — der Frischvorgang beschleunigt werden. Dabei ergibt sich eine schnelle Erhöhung der Schmelztemperatur, so daß z. B. auch hochchromhaltige Stahlschmelzen mit wesentlich geringeren Chromverlusten als bisher gefrischt werden können.

Aufgrund des Eintauchens der Tauchlanzen 16 in das Schmelzbad verbrennen allmählich deren Spitzen. Um ein kontinuierliches Frischen und Einblasen des Gases jeweils an die gleiche Stelle im Schmelzbad zu erreichen, werden entsprechend der Abbrandgeschwindigkeit erfindungsgemäß die Tauchlanzen in den Ofen nachgeschoben. Die Vorschubbewegung jeder Tauchlanze, hervorgerufen durch den Treibwalzensatz 42, ist regelbar. Diese zumeist stufenlose Regelung erfolgt über die Treibwalzen. Bedingt durch den Aufbau der Vorrichtung 30 erfolgt auch die Formung der Tauchlanze aus dem flachen, bandförmigen Material entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit.

Um die Abbrandgeschwindigkeit zu verringern, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Tauchlanze eine Schutzschicht erhält. Diese Schutzschicht kann noch während des Formens auf die Tauchlanze aufgebracht werden. Wird beispielsweise eine Paste als Schutzschicht aufgetragen, so kann diese gleichzeitig auch als Schmier- und Dichtmittel verwendet werden.

Wenn es nun vorkommen sollte, daß während eines Frischvorganges der Materialvorrat auf den Speicherrollen 32 zu Ende geht, so ist es lediglich notwendig, eine neue Speicherrolle 32 in die Vorrichtung einzusetzen und den Anfang des neuen Stahlblechbandes mit dem Ende des verbrauchten Bandes durch Hefter oder Punkten zu verbinden. Eine Unterbrechung des Frischvorganges ist dabei nicht erforderlich.

Im Vorstehenden wurde stets als Tauchlanzonwerkstoff Stahlblech genannt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß auch andere Werkstoffe in Anwendung gelangen können, wobei in vorteilhafter Weise als Lanzenmaterial derjenige Werkstoff (Metall) gewählt wird, welcher den Hauptbestandteil der Schmelze bildet oder Legierungsmittel ist.

Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, ein Schmelzbad auf Grund der selbsttätigen, kontinuierlichen Zuführung der gleichzeitig hergestellten Tauchlanzen ohne Unterbrechung zu frischen. Weiterhin kann durch die Verwendung

mehrerer Tauchlan/en die Frischzeit in vorteilhafter Weise verkürzt werden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle der Tauchlanzen, mit denen das Gas oder -gemisch in die Schmelze eingeblasen wird, auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kontinuierlich hergestellte Blaslanzen zu verwenden, durch die das Gas auf die zu behandelnde Schmelze aufgeblasen wird, wobei in diesem Fall die Abbrandgeschwindigkeit, da ja die Lanzen nicht in die Schmelze tauchen, und somit die Zuführungsgeschwindigkeit der Blaslanzen in den Ofen geringer ist.

Darüber hinaus ist es auch mit diesen Lanzen möglich, der Schmelze Zusatzstoffe in Pulverform zuzuführen, durch die eine bestimmte, oftmals gewünschte Zusammensetzung der Schmelze erhalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Frischen von Metallschmelzen insbesondere von Eisenschmelzen durch Einblasen eines Gases oder Gasgemisches sowie gegebenenfalls pulverförmiger! Zuschlägen in die Schmelze mittels einer abschmelzenden Blasvorrichtung, insbesondere einer Tauchlanze, dadurch gekennzeichnet, daß eine endlose Tauchlanze entsprechend ihrer Abbrandgeschwindigkeit selbsttätig und kontinuierlich in die Schmelze eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die endlose Tauchianze während des Einfahrens kontinuierlich aus einem bandförmigen Material hergestellt wird. ι⁵

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i oder 2, gekennzeichnet djrch eine Vorratsstation (32) für das bandförmige Material (34), durch eine mit der Vorratsstation (32) verbundene, die Tauchlanze (16) erzeugende Rohr-Formungsstation (38), der ein Kalibrierrohr (36) zugeordnet ist und durch eine die Tauchlanze (16) in die Schmelze führende Antriebseinrichtung (42).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorratsstation für das Material (34) eine oder mehrere Speicherrollen (32) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formungsstation aus mehreren Formwalzenpaaren (40) besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur gasdichten Verbindung der durch die Formungsstation (38) gebildeten, rohrförmigen Tauchlanze (16) ein Schweißautomat (44) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibrierrohr (37) als Gaszuführungsleitung für die Tauchlanze (16) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlich in den Ofen (10) eingeschobene Tauchlanze (16) eine die Abbrandgeschwindigkeit reduzierende Oberflächenbeschichtung aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff für die Tauchlanze (16) dem Hauptbestandteil der jeweiligen Metallschmelze entspricht.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubbewegung der Tauchlanze (16) regelbar ist.