DE2505725A1 - Metallurgischer reaktor - Google Patents

Description

• Metallurgischer Reaktor Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen metallurgischen Reaktor mit einem Reaktionsbehälter mit feuerfester Ausfütterung.
• Genauer gesagt betrifft die Erfindung einen metallurgischen Reaktor zur Durchführung metallurgischer Reaktionen, bei dem man sich von dem Bedarf an Oxydationswärme zur Durchführung der gewünschten metallurgischen Reaktionen befreit hat, welche auf die Metallschmelze oftmals sehr abkuhlend wirken.
• Ein Reaktor dieser Art ist in der deutschen Offenlegungsschrift 2 411 507 beschrieben. Dieser Rekator besteht aus einem Behälter, der vorzugsweise die Form eines Konverters hat, sowie einer an diesen Behälter angeschlossenen induktionsbeheizten Schmezrinne.
• Diese Konstruktion bedeutet gegenüber der früheren Technik einen großen Fortschritt, hat jedoch gewisse Nachteile. Für gewisse metallurgische Anwendungen ist die elektrisie Leistung nicht ausreichend. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß eine Startschmelze in der Rinne erforderlich ist und daß die Rinne vorzugsweise nicht ganz geleert werden soll oder zumindest während längerer Perioden nicht leer ist. Ferner ist es erforderlich, daß die Schmelze im Konverter tief genug ist, um durch den hydrostatischen Druck im wesentlichen dem sogenannten Pincheffekt in der Schmelzrinne entgegenzuwirken.
• Eine Möglichkeit, diese Probleme zu lösen, bestünde in der Ausbildung des Reaktorbehälters als induktorerwärmter Tiegel. Die Abkühlung eines so großen Induktors würde jedoch zur Folge haben, daß der Wirkungsgrad zu niedrig werden würde. Auch würde der Reaktor sehr schwer werden und viel Platz erfordern.
• Ein anderer Nachteil wäre, daß das Schlackenniveau im Bereich für den Induktor liegen würde, wo das Futter dünn ist und man deshalb ernstliche Erosionsangriffe vermeiden muß. In der schwedischen Patentschrift 322 302 wird eine austauschbare Induktoreinheit an Schmelz- und Warmhalteöfen beschrieben, die wie ein Tiegel geformt ist.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen metallurgischen Reaktor der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, bei dem die oben erläuterten Nachteile im wesentlichen beseitigt sind.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein metallurgischer Reaktor der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
• sind in den Unteransprüchen genannt.
• Die bei der Erfindung verwendeten Induktoreinheiten des Tiegeltyps können in der in der schwedischen Patentschrift 322 302 beschriebenen Weise ausgebildet sein. Bei den zum Einblasen bestimmten Substanzen kann es sich um Gase oder Flüssigkeiten handeln, vorzugsweise jedoch um Suspensionen, beispielsweise um Suspensionen fester oder flüssiger Phasen in einem Gas, z.B. verflüssigte feste Pulver. Beispiele für solche vorzugsweise reaktiven Pulver sind CaO oder CaC2 zur Schwefelreinigung, eine Mischung aus Eisenerzschlick und Kohlenstaub zur Herstellung von Eisen durch eine Direktreduktion von Erz, oder nur Erzschlicke zur Entkohlung einer Roheisenschmelze. Die festen Substanzen können auch feinverteilte Iegierungsstoffe sein.
• Durch die Erfindung können die eingangs genannten Begrenzungen und Nachteile der vorgeschlagenen oder bekannten Konstruktionen beseitigt werden. Gleichzeitig beseitigt man oder reduziert zumindest gewisse Probleme, die bei der Konstruktion gemäß der schwedischen Patentschrift 322 302 bestehen. Durch die kräftige Umrhrung, die man im Reaktorgef-äß aufgrund des Einblasens durch die Blasöffnung oder Blasöffnungen erhält, erreicht man nämlich einen effektiveren Austausch von Schmelze zwischen dem Tiegel und dem Reaktorbehälter als bei einem Behälter ohne Injektionsorgan. Hierdurch werden der Tiegel und der Bereich für seinen Anschluß an den Reaktorbehälter wirksamer gekühlt, während die Wärme, die sich im Tiegel entwickelt hat, gleichzeitig schnell zu allen Teilen der Schmelze im Reaktorbehälter transportiert wird.
• Diese Effekte können durch eine geeignete Formgebung des Behälterbodens sowie durch die Wahl der Anschluß stelle des Tiegels und der Blasöffnung oder -öffnungen zueinander verstärkt werden. Durch eine zweckmäßige Placierung kann man, genau wie es bei der Konstruktion nach der Deutschen Offenlegungsschrift 2 411 507 der Pall ist, auch verhindern, daß die Blasöffnung oder -öffnungen aufgrund erstarrter Schmelze blockiert werden. Ferner kann man durch eine zweckmäßige Placierung der Blasöffnung oder -öffnungen verhindern, daß die eingeblasenen Substanzen auf solche Weise in den Tiegel hineinströmen, daß dieser beschädigt oder dessen Wärmefunktion gestört wird. Diese Verhältnisse werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des metallurgischen Reaktors gemäß der Erfindung ausführlicher behandelt.
• Die Figur zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Reaktors gemäß der Erfindung. Der Reaktor ist in aufrechter Stellung dargestellt.
• Gemäß dieser Ausführungsform besteht der Reaktor aus einem konverterahnlichen Behälter 1, der auf übliche Weise aus der in der Figur gezeigten vertikalen Arbeitslage in eine horizontale Abfüllage gekippt werden kann. Hierfür sind Wellenzapfen 2 vorgesehen, die in nicht dargestellten Lagern gelagert sind. Der Reaktorbehälter 1 besteht aus einem Stahlmantel 3, der auf der Innenseite mit einem feuerfesten Futter 4 ausgekleidet ist. Die'Seitenwand des Behälters ist mit 5 und sein Boden mit 6 bezeichnet.
• Der obere Teil 7 des Behälters ist konisch geformt und so angeordnet, daß er von dem übrigen Behälter gelöst werden kann.
• Zwischen dem konischen Oberteil 7 und der Schlackenlinie ist eine Abflußöffnung 8 vorgesehen, die vorzugsweise mit einem in der Figur nicht gezeigten würfelförmigen Verschluß versehen ist.
• Wie aus der Figur hervorgeht, ist der Boden 6 des Behälters gemäß dieser Ausführungsform schräg. An der tiefsten Stelle des Bodens, genauer gesagt, am Ubergang zwischen dem Boden 6 und der Seitenwand 5, ist ein Tiegelinduktor 9 angeordnet. Im gegenüberliegenden Teil des Bodens 6, genauer gesagt im oberen Teil des Bodens, ist eine Blasöffnung 10 vorgesehen, welche sich durch das Bodenfutter erstreckt.
• Der Tiegelinduktor 9, der vorzugsweise austauschbar ist, also so angeordnet ist, daß er bei einem Austausch vom Reaktorbehält er 1 abgenommen werden kann, kann von der in der schwedischen Patentschrift 322 302 beschriebenen Art sein, gemäß der man ein Zusammensintern durch eine Kühlung des Bereichs an der Verbindungsstelle vermeidet. Zusätzlich oder alternativ kann man auch eine hasse auftragen, welche die Fähigkeit hat, ein Zusammensintern zu verhindern, beispielsweise eine Masse der in der schwedischen Patentschrift 314 936 = DPS 1 266 777 beschriebenen Art. Die Hauptteile des Induktors 9 bestehen hierbei aus einem Tiegel 11 aus Stampfmasse, der im Innern der Spule 12 gestampft und gesintert ist. Die Spule 12 ist innerhalb eines magnetischen Jochs 13 angeordnet und besteht gewöhnlich aus flüssigkeitsdurchströmten Kupferleitern. Im Boden des Tiegels sind feuerfeste Tiegel stellen 14 angeordnet. Die Verbindungsstelle zwischen dem Behälter 1 und dem Tiegel 9 ist mit 15 bezeichnet.
• Wie bereits erwähnt, ist wenigstens eine Blasöffnung 10 im oberen Teil des schrägen Bodens 6 vorhanden. Jedoch ist es auch denkbar, die Blasöffnung schräg zur Bodenfläche anzuordnen, so daß sie horizontaler in den Behälter einmündet, wodurch die St Q zeit der eingeführten Substanzen erhöht werden kann.
• Die Ausrüstung kann auch durch eine sogenannte "Pulverspritze", also eine Anordnung zur Suspendierung eines festen Pulvers in einem Trägergas, vervollständigt werden.
• Während des Arbeitsvorgangs wird ein Fluidum durch die Blasöffnung 10 in die Schmelze 16 eingeblasen. Das Fluidum kann hierbei prinzipiell beliebiger Art sein; es kann also beispielsweise gasförmig, dampfförmig oder flüssig sein. Auch sind Mischungen dieser Aggregatzustände möglich. In erster Linie ist die Anordnung jedoch für die Injizierung von Suspensionen von festem Pulver in einem Trägergas gedacht oder für eine allgemeine Injizierung von Fluida, welche abkühlend auf die Schmelze 16 im Behälter 1 wirken. Dadurch, daß die Blasöffnung 10 in der Weise angeordnet ist, wie es aus der Figur hervorgeht, d.h. im oberen Teil des schrägen Bodens 6 und schräg nach oben gerichtet, erhält man längs der Wand unmittelbar an der Blasöffnung eine kräftige Strömung im geschmolzenen Metall. Auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters erhält man folglich einen nach unten gerichteten Schmelzenstrom, der in dem unteren Übergang zwischen Behälterwand und Boden das Strömungsbild im Tiegel 9 direkt beeinflußt. Genauer gesagt, erhält man aufgrund der zirkulierenden Strömung im Behälter 1 einen schnellen Metallaustausch im Tiegel 9. Hierdurch wird der Tiegel von der aus dem Behälter einströmenden kälteren Metallschmelze gekühlt. Gleichzeitig erhält man eine gewisse. Abkühlung der Verbindungsstelle 15 zwischen dem Behälter 1 und dem Tiegel 9, was mit dazu beiträgt, daß ein Zusammensintern des Tiegels 9 und des Behälters 1 im wesentlichen verhindert wird. Daß die hineingeblasenen Substanzen nicht direkt in den Tiegel 9 hineinkommen, ist eine bedeutende Eigenschaft der Konstruktion gemäß der Erfindung, da hierdurch eine kräftige Erosion in dem dünnen Futter des Tiegels weitgehend vermjejlen wird.
• Die in der Figur gezeigte Ausführungsform der Erfindung kann im Rahmen des offenbarten Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Metallurgischer Reaktor mit einem Reaktionsbehälter mit feuerfester Ausfütterung, gekennzeichnet durch eine oder mehrere an den Reaktionsbehälter angeschlossene Einheiten (9) eines Tiegeltyps zum Schmelzen, Erwärmen und/oder Warmhalten des Metalls (16), das im Reaktionsbehälter behandelt werden soll, sowie ein oder mehrere hiermit kombinierte, im Boden (6) oder der Wand des Reaktionsbehälters (1) angeordnete, von der Anschlußstelle des Tiegels getrennte Organe (10) zum Einblasen einer oder mehrerer Substanzen in die Schmelze im Reaktionsbehälter.

2. Metallurgischer Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einblasorgane (10) derart seitlich vom Tiegel (9) angeordnet sind, daß die eingeführten Substanzen im wesentlichen nicht in den Tiegel hineinströmen.

3. Metallurgischer Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel (9) von der vertikalen Mittelachse des Behälters (1) verschoben und im wesentlichen am Übergang zwischen dem Boden ( 6) und der Seitenwand (5) des Behälters (1) angeordnet ist, während die genannten Einblasorgane (10) auf der anderen Seite der Mittelachse des Behälters angebracht sind, so daß man an der Seite, an der Einblasorgane (10) angeordnet sind, eine nach oben gerichtete Strömungder Schmelze erhält und eine nach unten gerichtete Strömung an der Seite des Behälters, an der der Tiegel (9) angebracht ist.

4. Metallurgischer Reaktor nach einem. der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (6) des Behälters (1) schräg ausgeführt ist.

5. Metallurgischer Reaktor nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Behälters im wesentlichen gerade ist, wobei die Einblasorgane in der Wand des Behälters im wesentlichen horizontal etwas oberhalb des Bodens angeordnet sind.

6. Metallurgischer Reaktor nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel zentral im Boden des Behälters angeordnet ist, und daß die Einblasorgane oberhalb des Tiegels angebracht sind.

7. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasorgane, die aus einer oder mehreren Blasöffnungen bestehen, angeordnet sind, um ein in einem Gas suspendiertes Pulver einzublasen.

8. Metallurgischer Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aggregat zur Suspendierung von Pulver in einem Gas an die Blasöffnung oder -öffnungen angeschlossen ist.

9. Metallurgischer Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor so angeordnet ist, daß er in eine Abfüllage kippbar ist, in der die Blasöffnung freigelegt ist.