DE2452611A1

DE2452611A1 - Verfahren und vorrichtung zum raffinieren und/oder zum frischen einer metallschmelze

Info

Publication number: DE2452611A1
Application number: DE19742452611
Authority: DE
Inventors: Magnus Gustav Georg Tiberg; Jan Bson Uggla
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1974-11-06
Publication date: 1975-05-15
Also published as: DE2452611C2; SE7315403L; SE392478B; ES431907A1; BE821684A; FR2250825B1; IT1030069B; GB1486803A; FR2250825A1; US3961779A; JPS5080216A

Description

Patentanwälte

Dipi.-Ing. Helmut Missling 63 Giessen 5.11.1974 Dipl.-Ing. Richard Schlee Bia.r.arckstrasse 43

Dr.-Ing. Joachim Boecker μΪΤβΤ^ ! 238

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget Västeras, Schweden

Verfahren und Vorrichtung zum Raffinieren und/oder zum Frischen einer Metallschmelze

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Raffination und/oder zum Frischen einer Metallschmelze, z.B. einer Stahlschmelze.

In der Industrie ist es mehr und mehr üblich geworden, Gase, pulverförmige' Schlackenbildner, Desoxydationsmittel, Legierungssubstanzen usw. direkt in Metall-schmelzen, z.B. in Stahlschmelzen einzublasen. Der Grund hierfür ist, daß die beabsichtigten Reaktionen, z.B. zwischen Stahl und Schlacke, die Frischreaktion usw., hierdurch sehr schnell ablaufen, so daß die Zusammensetzung der im Stahl verbliebenen Schlackeneinschlüsse günstig beeinflußt werden und säureempfindliche Legierungsstoffe, wie z.B. Titan, mit hoher Ausbeute zugesetzt werden können.

Für das Einblasen von Gasen in Stahlschmelzen sind in letzter Zeit mehrere Verfahren bekanntgeworden, bei denen speziell aus-

-2-509820/0783

gebildete Düsen verwendet werden, die z.B. aus in den Boden oder in dessen unmittelbarer Nähe eingesetzten porösen Stopfen bestehen.

Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist der Sauerstoffprozess bei der Stahlherstellung, wo der Sauerstoff zusammen mit einer Wasserstoffverbindung durch eine Düse eingeblasen wird, die aus zwei konzentrischen Rohren besteht, wobei die Wasserstoffverbindung dem äußeren Rohr zugeführt wird. Das Einblasen des Gases geschieht in einem Konverter und das fertige Material wird von diesem in eine Gießpfanne abgelassen.

Ein weiteres Beispiel ist ein Verfahren zum Frischen von z.B.18/8-Stahl mit Sauerstoff zusammen mit Argon. Argon setzt dabei den Partialdruck für CO herab, so daß das Frischen ohne größere Verluste an Chrom durchgeführt werden kann. Auch dieses Frischen wird in einem Konverter durchgeführt, von dem die Schmelze dann in eine Gießpfanne abgelassen wird.

Ein anderes, dem zuvor genannten Verfahren ähnliches Verfahren besteht darin, Argon durch Wasserstoff zu ersetzen, wobei Hp den Partialdruck für CO herabsetzt und man außerdem Sauerstoff vom Wasserdampf erhält.

Gemeinsam ist diesen bekannten Verfahren, daß sie in Konvertern durchgeführt werden, und die fertige Schmelze aus den Konvertern

60 9'8 20/0783

die in eine Gießpfanne abgelassen wird, von wo aus häx Stahl - bzw. die Metallschmelze in Kokillen oder z.B. in eine Stranggußmaschine abgegossen wird.

Bin Nachteil dieser Verfahren ist, daß die Schmelze von einem Schmelzofen in eine Pfanne und von dieser in einen Konverter abgefüllt werden muß. Nach der Behandlung der Schmelze muß diese erneut vom Konverter in eine Pfanne gefüllt werden, d.h. diese bekannten Verfahren erfordern 3 verschiedene Gefäße für die Schmelze.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem nur ein Gefäß für die Raffination und das Frischen erforderlich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die

und/
zu raffinierende oder zu frischende Schmelze in eine Pfanne oder in einen Pfannenofen eingefüllt wird, daß anschließend die Pfanne oder der Pfannenofen um einen solchen Winkel geschwenkt wird, daß in der " Wand der Pfanne oder des Pfannenofens angebrachte Einblasöffnungen von der Schmelze bedeckt werden, daß gleichzeitig mit dem Kippen Gas in die Einblasöffnungen eingeblasen wird, und daß anschließend entweder Sauerstoff und Kühlgas oder Raffinationsmittel und gegebenenfalls Legierungszusätze evtl. zusammen mit Gas durch die unter der Schmelzbadoberfläche liegenden Einblasöffnungen in die Schmel-

/ι _IM

509820/0783

ze eingeblasen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, mit nur einem Gefäß für die Raffination der Stahlschmelze auszukommen, im Gegensatz zu den 3 Gefäßen, die bei den bekannten Verfahren erforderlich waren. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Einblasöffnungen bei der nichtgekippten Pfanne oder dem nichtgekippten Pfannenofen normalerweise über der Schmelzbadoberfläche liegen und somit während des gesamten Verfahrensverlaufes nicht durchgeblasen zu werden brauchen. Diese müssen nur mit Gas beaufschlagt werden, wenn sie unter der Schmelzbadoberfläche zu liegen kommen, somit nur währens eines Teiles der Behandlungszeit, wodurch ein bedeutend kleinerer Verschleiß der Einblasöffnungen erhalten wird. Des weiteren ist es aus dem Gesichtspunkt der Sicherheit vorteilhaft, die Sinblasöffnungen nur dann unter der Badoberfläche zu haben, wenn das Einblasen von Gas in die Schmelze erfolgt.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Raffination und/oder zum Frischen von Metallschmelzen, z.B. von Stahl. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Pfanne oder einen Pfannenofen mit einer oder mehreren Einblasdüsen oder -öffnungen in der Pfannenwand, sowie Einrichtun-

des

gen zum Kippen der Pfanne bzw. Pfannenofens in eine Lage enthält, in der die Schmelze die Einblasöffnungen bedeckt.

-5-509820/0783

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Wand der Pfanne oder des Pfannenofens im Bereich der Einblasöffnung "bzw.

-öffnungen stärker als auf der gegenüberliegenden Seite,ausgebildet.

In der gekippten Stellung der Pfanne bzw. des Pfannenofens kann vorteilhaft das Injizieren von Raffinationsmitteln und/oder Legierungszusätzen erfolgen und die Ausbildung der Düsen/Ein-Blasöffnungen kann dem Umstand Rechnung tragen, daß die Düsen nur zeitweilig sich unter der Schmelzooerflache befinden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigen:

Fig.1 eine in aufrechter Lage stehende Pfanne, mit einer über der Schmelzbadoberfläche liegenden Einblas-Öffnung und

Fig 2 die gleiche Pfanne wie in Fig.1, jedoch in einer gekippten Lage, in der die Einblasöffnung unter der Badoberfläche liegt.

In den Figuren ist eine Pfanne oder ein Pfannenofen mit einer Einblasöffnung gezeigt, die über der Badoberfläche An/der Metallschmelze, ζ B. einer StahlschmeJ.ze, liegt. Ss ist jedoch auch denkbar, die Pfanne oder den Pfannenofen mit mehreren derartigen Einblasöffnungen zu versehen. Außen an der Pfanne sind

-6-509820/0783

-G-

ein oder mehrere niederfrequente, mehrphasige elektromagnetische Umrührer 13 angebracht, die gegebenenfalls auch zylindrisch um die Pfanne herum angeordnet sein können. Die Einblasöffnungen 11 sind eines an und für sich bekannten Typs und bestehen aus einem zentral einschiebbaren Rohr für das Gas und/oder pulverförmiges oder flüssiges Raffinationsmittel und einen um diesen herum angebrachten konzentrischen Rohr 15 für ein Kühlgas oder ein Kühlmittel Das durch dieses Rohr 15 zugeführte Kühlgas oder Kühlmittel dient dazu, die Einblasöffnung zu schützen, wenn Pulver oder andere- Fluida durch das zentrale Rohr 14 eingeführt werden.

Der Ofen ist gegenüber seiner in Fig 1 gezeigten Lage um einen bestimmten Winkel (v), z.B. ca 40°, kippbar, so daß die Einblasöffnungen unter der Schmelzbadoberfläche zu liegen kommen..Beim Kippen der Pfanne oder des Pfannenofens um diesen Winkel soll Gas, ζ B.Argon, in die Einblasöffnungen eingeblasen werden.,

Die in der Pfanne befindliche Schmelze kann sowohl in senkrechter Lage als auch in gekippter Lage der Pfanne umgerührt vier den, was durch den Pfeil in der Schmelze angedeutet ist Über der Pfanne ist gasdicht eine Haube 16 angeschlossen, die mit Absaugvorrichtungen für Abgase in einer an sich bekannten Art versehen ist

Die Anzahl der in der Pfannenwand angeordneten Einblasöffnungen kann beliebig sein, sie müssen jedoch so in der Pfannenwand lie-

-7-5098 2 0/0783

gen, daß bei gekippter Pfanne sie von der Schmelze bedeckt sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit eine Kombination einer Pfanne und eines Konverters, wobei die Einblasöffnungen 11 in an sich bekannter Weise ausgebildet sind. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die Pfannenwand im Bereich der Einblasöffnungen wesentlich dicker auszubilden als im übrigen Teil der Pfannenwand. Z. B soll der erstgenannte Teil der Wand in etwa die doppelte Stärke der gegenüberliegenden Wand haben.

Nach dem Kippen der Pfanne bzw. des Pfannenofens wird, falls die Schmelze gefrischt werden soll, Sauerstoff und Kühlgas eingeblasen. Das Verfahren gemäß der Erfindung geht folgendermaßen vor sich:

Die zu raffinierende oder zu frischende Schmelze wird in die in aufrechter Lage stehende Pfanne 12 eingefüllt. Anschließend wird die Pfanne gekippt, während Gas, z.B. Argon, durch die Einblas-

gegen öffnungen eingeblasen wird, die somit Herste eine Beschädigung durch die Schmelze geschützt sind. Das Gas wird in das Zentralrohr 14 eingeblasen, während durch das konzentrische Rohr 15 gegebenenfalls Kühlgas eingeblasen werden kann. Durch das Gaseinblasen wird ein Umrühren der Schmelze erhalten und aufgrund der immer mehr zunehmenden Badoberfläche erhält man eine größere Reaktionsfläche für die Schmelze. Das Gas wird anschließend über die Absaugeinrichtung 17 in der gasdicht angebrachten Haube 16 abgesaugt.

509820/0783

An dem schmaleren Teil der Pfanne sind ein oder mehrere elektromagnetische Umrührer 13 angebracht, die der Pfanne beim Kippen folgen, so daß das Umrühren der Schmelze mit Hilfe der elektromagnetischen Umrührer während und/oder nach dem Einblasen, gegebenenfalls mit dem Gasabsaugen, erfolgen kann.

Nachdem der Ofen in die gewünschte Lage gekippt ist, z.B. um 40 °, erfolgt während des Gaseinblasens ein Aufbrechen der auf der Schmelze befindlichen Schlackendecke, so daß die Entschlackung bei Bedarf in einfacher Weise vorgenommen werden kann, z.B. mit Hilfe einer Schlackenkratze. Es braucht also keine Schlacke mehr von einer Pfanne in einen nachgeschalteten Konverter umgefüllt zu werden. Gemäß der Erfindung kann in einem einzigen Behandlungsgefäß, das heißt in der Pfanne 12, eine wirksame Entschlackung erfolgen.

Durch das Kippen der Pfanne 12 erhält man eine größere Badoberfläche, d.h. die Behandlungsfläche beim Einbalsen des Gases in die Pfanne ist größer, wodurch ein wirksameres Frischen und/oder Raffinieren bei der Behandlung erhalten wird.

Im Anschluß daran erfolgt das Frischen oder die Raffination oder evtl. eine Analysenjustierung, was gleichfalls durch die große Behandlungsfläche erleichtert wird und einen ruhigeren Verlauf bekommt.. Die beim Frischen entstandenen Gase werden bei 17 abgesaugt. Die Haube 16 ist in einem feuerfesten Material eingebettet und

50 9 820/078 3

gibt auch einen Schutz gegen Spritzen und Überkochen.

Bei der Raffination werden mit oder ohne Trägergas (Argon oder dergleichen) Raffinationsmittel wie Desoxydationsmittel und/oder Schlackenbildner durch das Rohr oder die Einblasöffnung /-öffnungen 14 eingeblasen, und beim Frischen wird Sauerstoff und Kühlgas (Wasserdampf oder Argon) eingeblasen. Eventuell können verschiedene Stoffe an verschiedenen Stellen eingeblasen werden.

Als Beispiel für Schlackenbildner kann Kalk oder Flußspat oder eine Mischung dieser Materialien genannt werden. Als Desoxydationsmittel kann Aluminium oder Kieselpulver dienen.

Das Raffinationsmittel kann pulverförmig oder flüssig sein und eventuell kann Trägergas zugegeben werden. Falls erforderlich, kann gleichzeitig eine Kühlung mit Hilfe des konzentrischen Rohres 15 erfolgen.

Nach abgeschlossenem Frischen mit Sauerstoff oder Raffination durch Einblasen von pulverförmigen oder anderen Materialien wird der Pfannenofen in die vertikale Stellung zurückgekippt. Danach wird eine Analysen- und Temperaturjustierung unter gleichzeiter induktiver Umrührung vorgenommen. Diese Umrührung kann jedoch auch falls erforderlich während des gesamten Verfahrens erfolgen.

-10-50 9820/0783

Vor dem Abgießen kann, falls erforderlich eine Entschlackung der Schmelze nach dem oben angegebenen Verfahren erfolgen, jedoch kann auch ein üblicher Bodenabguss vorgenommen werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch mit anderen Verfahren kombiniert werden. Bei dem sogenannten ASEA/SKF-Prozess werden zwei BehandlungsStationen angewendet, eine Wärmestation für die Lichtbogenerwärmung und eine Vakuumentgasungsstation, gegebenenfalls mit Frischen im Vakuum und Sauerstofflanze, (ASEA Broschüre 8556). Einen Prozess gemäß der Erfindung kann man mit einer Temperaturjustierung gemäß ASEA/SKF abbrechen und falls erforderlich, kann man den erfindungsgemäßen Prozess mit einem abschließenden Prozess gemäß ASEA/SKF kombinieren.

Auch andere bekannte Stahlherstellungs- und Stahlfrischverfahren können mit der Erfindung kombiniert werden. Man kann z.B. die Pfanne mit Erwärmungseinrichtungen zur Warmhaltung oder Temperaturjustierung versehen.

609820/0783

Claims

Patentansprüche zum

1. Verfahren zur Raffination und/oder Frischen einer Metallschmelze, z.B. einer Stahlschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die zu raffinierende oder zu frischende Schmelze in eine Pfanne oder einen Pfannenofen eingefüllt wird, daß anschließend die Pfanne oder der Pfannenofen um einen solchen Winkel gekippt wird, daß in der Wand der Pfanne oder des Pfannenofens angebrachte EinblasÖffnungen oder dergleichen von der Schmelze bedeckt werden, daß gleichzeitig mit dem Kippen Gas in die Einblasöffnungen eingeblasen wird, und daß anschließend entweder Sauerstoff und Kühlgas oder Raffinationsmittel und gegebenenfalls Legierungszusätze, eventuell zusammen mit Gas, durch die unter der Schmelzbadoberfläche liegenden Einblasöffnungen in die Schmelze eingeblasen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Raffination Desoxydationsmittel und/oder Schlackenbildner sowie eventuell Legierungszusätze und zum Frischen Sauerstoff und Kühlgas in die unter der Badoberfläche liegenden Einblasöffnungen eingeblasen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Pfanne oder dem Pfannenofen eine Gasabsaughaube angeordnet ist,· mit der Gas aus dem eingeschlossenen Raum abgesaugt wird.

-12-509820/0783

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze während der Behandlung oder während eines Teils derselben oder nach der Behandlung, eventuell nachdem die Pfanne wieder aufgerichtet ist, mittels eines oder mehrerer induktiver Umrührer umgerührt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne oder der Pfannenofen vor dem Beginn des Einblasens um einen Winkel von ca. 40° gekippt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne oder der Pfannenofen nach dem Frischen bzw. der Raffination aufgerichtet wird und daß anschließend eine Analysenjustierung und eventuell eine Temperaturjustierung mittels der Erwärmungsorgane unter gleichzeitiger induktiver Umrührung durchgeführt wird.

7. Vorrichtung zur Raffination und/oder zum Frischen von Metallschmelzen, z.B. von Stahlschmelzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Pfanne oder einen Pfannenofen 12 mit einer oder mehreren Einblasdüsen ■·■ oder -Öffnungen 11 in·. der Pfannenwand, sowie Einrichtungen zum Kippen der Pfanne in eine Lage enthält, in der die Schmelze die Einblasöffnungen bedeckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

-13-509820/0783

Einblasöffnungen so ausgebildet sind, daß durch diese der Schmelze Gas und/oder Desoxidationsmittel, Schlackenbildner und/oder Legierungszusätze allein oder zusammen mit Gas zugeführt werden können.

9. Vorrichtung nach Anspruch ¹J oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der Pfanne oder des Pfannenofens im Bereich der Einblasöffnung bzw. -öffnungen stärker als auf der gegenüberliegenden Seite ist.

4¥.

Leerseife