DE2149407B2 - Verfahren zum einschmelzen von metallschwamm durch gasplasmen in einem gekuehlten metalltiegel - Google Patents
Verfahren zum einschmelzen von metallschwamm durch gasplasmen in einem gekuehlten metalltiegelInfo
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Classifications
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einschmelzen von Metallschwamm durch Gasplasmen
in einem gekühlten Metalltiegel mittels inerter elektrisch erzeugter Gasplasmen. In der metallurgisehen
Schmelztechnik werden in zunehmendem Maße schwammartige metallische Rohstoffe als Einsatzmaterialien
zum Einschmelzen von Blöcken oder ähnlichem Vormaterial verwendet. Dabei wird der
Rohstoff — z. B. Eisenschwamm — im Elektrolichtbogenofen als Metallschwammgranulat eingesetzt,
oder wenn es sich um reaktive Metalle wie Titan und Zirkon handelt, zu einer Elektrode verpreßt, die in
einem Vakuumlichtbogenofen mit selbstverzehrender Elektrode abgeschmolzen wird.
Beim Einschmelzen von Eisenschwamm im Elektrolichtbogenofen setzt sich der Veredelungsprozeß
aus den Verfahrensstufen Einschmelzen und Raffinieren des erschmolzenen Metalles durch Überführung
der Verunreinigungen in eine Schlacke zusammen. Im Anschluß daran wird der so gewonnene
Stahl in Pfannen abgestochen und in Kokillen vergossen.
Im Falle der Verarbeitung von reaktiven Metallschwämmen nach dem Vakuumlichtbogenverfahren
kann auf eine Schlackenarbeit verzichtet werden, da die Verunreinigungen durch Verdampfen entfernt
werden.
Für das schlackenlose Raffinieren reaktiver Metallschwämme ist bereits eine Vorrichtung bekanntgeworden,
bei der zum Umschmelzen inerte Gasplasmen eingesetzt werden. Die dafür eingesetzten Plasmabrenner
arbeiten mit übertragenem Lichtbogen und erzeugen dabei im Brennfleck der Schmelze so
hohe Temperaturen, daß hier, wie beim Vakuumverfahren, ebenfalls die im Schwamm enthaltenen Verunreinigungen
verdampft werden. In vielen Fällen können jedoch die Verunreinigungen nicht durch Verdampfen
beseitigt, sondern sie müssen vielmehr in eine zu bildende Schlacke überführt werden.
Die Erfindung bezweckt, die Technik des Erschmelzens von Metallschwämmen mit Hilfe von
Gasplasmen auch für diesen Fall anwendbar zu machen. Sie besteht darin, daß Metallschwamm, dessen
Rohdichte geringer ist als die Dichte einer über dem flüssigen Metallsumpf befindlichen Schlacke, auf
diese aufgegeben und durch die vom heißen Plasmastrahl zwischen Elektrode und Schlackenoberfläche
aufgegebene Wärme derart aufgeschmolzen wird, daß das Metall in Form kleiner Tropfen durch die
flüssige Schlackenschicht in einen Metallsumpf fällt, der mit fortschreitender Abkühlung im Tiegel zu
einem Block erstarrt.
Vorzugsweise wird dieses Verfahren in einer gekühlten zylindrischen oder nach unten leicht konischen
Kokille durchgeführt, in deren unterem Teil bei fortschreitendem Schmelzvorgang ein fester
Block des aufgeschmolzenen Metalls entsteht.
Die Technik einer derartigen Schlackenführung ist an sich vom Verfahren des Elektro-Schlacke-Umschmelzens
her bekannt. Das Verfahren nach der Erfindung hat demgegenüber jedoch den Vorteil, daß auf den Einsatz vorgeschmolzener Elektroden,
wie sie beim Elektroschlackeumschmelzen verwendet werden müssen, verzichtet und ein billiges,
noch stark verunreinigtes Metallschwammgranulat, wie z.B. Eisenschwamm, verwendet werden
kann, das im Gegensatz zum konventionellen Elektrolichtbogenofen-Verfahren
in einem Arbeitsgang kontinuierlich zu einem verarbeitungsfähigen Block veredelt wird. |
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß die Schlackentemperatur in dem durch sie
gegebenen metallurgischen System unabhängig von der Schmelztemperatur des einzuschmelzenden Metallschwammes
beeinflußt werden kann. Es ist sogar durch Verringerung der Metallschwammzugabe eine
Erhöhung der Schlackentemperatur bis über den Schmelzpunkt von reinem Kalk (2600° C) möglich.
Beim Elektro-Schlacke-Umschmelzen kann dagegen die Schlackentemperatur nur wenig über den
Schmelzpunkt der in die Schlacke eintauchenden, abschmelzenden Vormetall-Elektrode (bei Eisenlegierungen
1300 bis 1500° C) ansteigen, so daß bei diesem Verfahren nur Schlacken mit sehr niedrigem
Schmelzpunkt, die das relativ teure und wegen seiner Fluoremission problematische Kalziumfluorid enthalten,
verwendet werden können. Nach der Erfindung kann auf derartige, temperaturerniedrigende
Zusätze verzichtet werden. Durch mögliche Temperaturerhöhung der Schlacke können außerdem Voraussetzungen
geschaffen werden, die eine Verbesse- i rung der Raffinationswirkung der Schlacke ergeben.
Vor allem kann die wesentliche Entschwefelung des Metalls verbessert werden.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes das Aufschmelzen von
Eisenschwammgranulat nach der Erfindung in einer vom Elektro-Schlacke-Umschmelzen bekannten Anordnung.
Dabei befindet sich in einem gekühlten Metalltiegel 1 ein Metallblock 2 aus Stahl, der aus einem
verunreinigten Eisenschwammgranulat 3 erschmolzen wurde. Das Eisenschwammgranulat 3 wird dem Metalltiegel
1 durch Förderrohre 4 zugegeben. Die zum Schmelzen erforderliche Wärmeenergie wird durch
eine Plasmaflamme 5 gedeckt, die vom Plasmabrenner 6 erzeugt wird, der mit übertragenem Lichtbogen
arbeitet. Durch die Plasmaflamme 5 wird der auf der Oberfläche der Schlacke 7 schwimmende, von Natur
aus poröse Metallschwamm aufgeschmolzen und fällt als Tropfen, der auf Grund seiner Kompaktheit eine
höhere Dichte als die Schlacke hat, durch die Schlacke 7 in den flüssigen Metallsumpf 8, der sich
auf der Oberfläche des Blockes ausbildet.
Im Metallschwamm ursprünglich vorhandene Verunreinigungen, wie z. B. Schwefel und Phosphor,
werden beim Durchfallen der Schlacke, wie beim Eiektro-Schlacke-Umschmelzen von der Schlacke
aufgenommen. Mit 9 ist eine Stromquelle bezeichnet, die die elektrische Energie für den Plasmabrenner 6
liefert, in den das Plasmagas an dem Eintrittsstutzen 10 eintritt. Mit 11 ist der Kühlwassereintritt in die
Kokille 1 und mit 12 der Kühlwasseraustritt aus der Kokille 1 bezeichnet. Das Unterteil 13 ist ebenfalls
wassergekühlt, und zwar tritt das Kühlwasser in das Unterteil 13 beim Kühlwassereintritt 14 ein und beim
Kühlwasseraustritt 15 wieder aus.
Nach der Erfindung wird der Plasmabrenner mit einem Inertgas, z. B. Argon oder Stickstoff, als Plasmagas
betrieben, dem bei Bedarf reduzierende oder oxydierende Gase, wie z. B. Wasserstoff, Kohlenoxid,
Methan oder auch Kohlendioxid oder Luft, in geringen Mengen zugemischt werden können. Reduzierende
Gase sind dann angebracht, wenn z.B. im Eisenschwamm noch geringe Eisenoxidanteile enthalten
sind, die entfernt werden müssen, um den Sauerstoffgehalt im Block in den von den Qualitätsforderungen bestimmten Grenzen zu halten. Durch
ein Zumischen von Kohlenoxid oder Methan kann darüber hinaus der Kohlenstoffgehalt im Block erhöht
werden. Das Zumischen von oxidierenden Gasen ist notwendig, wenn im Metallblock bestimmte,
über dem Sauerstoffgehalt des Metallschwammes liegende Sauerstoffgehalte eingestellt werden sollen.
Das Verfahren nach der Erfindung kann unter Verwendung eines Plasmabrenners mit übertragenem
Lichtbogen in einer unten geschlossenen Metallkokille durchgeführt werden, wobei der Plasmabrenner
während des Schmelzens entsprechend der wachsenden Blockhöhe kontinuierlich nach oben abgezogen
wird. Es kann aber auch eine Kokille verwendet werden, die unten offen ist und aus der der erschmolzene
Metallblock nach dem Erstarren im unteren Teil der Kokille entsprechend der Emschmelzgeschwindigkeit
stranggußartig nach unten abgesenkt wird. Besonders vorteilhaft ist es außerdem, wenn das für die Plasmabildung
benötigte Gas dem Plasmabrenner im Kreislauf zugeführt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Einschmelzen von Metallschwamm durch Gasplasmen in einem gekühlten Metalltiegel mittels inerter elektrisch erzeugter Gasplasmen, dadurch gekennzeichnet, daß Metallschwamm, dessen Rohdichte geringer ist als die Dichte einer über dem flüssigen Metallsumpf befindlichen Schlacke, auf diese aufgegeben und durch die vom heißen Plasmastrahl zwischen Elektrode und Schlackenoberfläche abgegebene Wärme derart aufgeschmolzen wird, daß das Metall in Form kleiner Tropfen durch die flüssige Schlackenschicht in einen Metallsumpf fällt, der mit fortschreitender Abkühlung im Tiegel zu einem Block erstarrt.
Priority Applications (9)
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| BE789375D BE789375A (fr) | 1971-10-04 | Procede pour la refusion d'eponge metallique a l'aide de plasmas gazeuxdans un creuset metallique refroidi | |
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| US00293031A US3843352A (en) | 1971-10-04 | 1972-09-28 | Method for melting sponge metal using gas plasma in a cooled metal crucible |
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| LU66218A LU66218A1 (de) | 1971-10-04 | 1972-10-02 | |
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| GB4557872A GB1365618A (en) | 1971-10-04 | 1972-10-03 | Process for the melting of metal sponge by gas plasmas in a cooled metal crucible |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19712149407 DE2149407C (de) | 1971-10-04 | Verfahren zum Einschmelzen von Metall schwamm durch Gasplasmen in einem gekühlten Metallüegel |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2149407B2 true DE2149407B2 (de) | 1972-11-09 |
| DE2149407A1 DE2149407A1 (de) | 1972-11-09 |
| DE2149407C DE2149407C (de) | 1973-06-07 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2156668A1 (de) | 1973-06-01 |
| LU66218A1 (de) | 1973-01-23 |
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| FR2156668B1 (de) | 1976-08-13 |
| DE2149407A1 (de) | 1972-11-09 |
| ZA727038B (en) | 1973-07-25 |
| US3843352A (en) | 1974-10-22 |
| GB1365618A (en) | 1974-09-04 |
| NL7212863A (de) | 1973-04-06 |
| BE789375A (fr) | 1973-01-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |