DE2506926B1 - Iron sponge melting induction furnace - with molten bath circulation directed downward in centre for higher slag temperatures - Google Patents

Iron sponge melting induction furnace - with molten bath circulation directed downward in centre for higher slag temperatures

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Abstract

Metal charges such as iron sponge are molten in an induction crucible furnaces which is surrounded by an induction coil of such design that near the crucible wall the direction of flow of the molten bath is upwards, and in the centre of the crucible downwards. A parting cylinder near the top end, made of refractory ceramics, separates the two zones of motion; the fresh charge is added in the outer annulus so that it meets the ascending flow. This conveys the solid iron sponge particles in the centre to the bottom; the formed slag must rise against the descending molten bath flow and is therefore heated to produce a hot slag cover in the centre. It can then be continuously discharged.

Description

Eine zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht demgemäß darin, daß der Ofen mindestens in der Nähe seiner oberen Öffnung mit einem eine Aufwärtsströmung der Schmelze im Randbereich erzeugenden Induktor ausgestattet und mit einer den mittleren Bereich der Badoberfläche von dem umgebenden Bereich abteilenden Trenneinrichtung versehen ist. Bei dieser Vorrichtung ist es ansich möglich, :len Eisenschwamm in der Mitte One suitable for carrying out the above-mentioned method Device is accordingly that the furnace at least in the vicinity of its upper Opening with an upward flow of the melt in the edge area Equipped with inductor and with a central area of the bath surface of the surrounding area separating separating device is provided. With this device it is in itself possible: len sponge iron in the middle

der Badoberfläche aufzugeben. In diesem Falle wird -bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Strömungsrichtung des flüssigen Eisens an der Badoberfläche von der Wandung zur Gefäßmitte hin - der Eisenschwamm in der Badmitte direkt in die Tiefe mitgenommen und hier aufgeschmolzen. Der Randbereich der Badoberfläche wird hierdurch weitgehend von metallischem Eisen freigehalten, so daß hier eine weitgehend eisenfreie Schlacke sich sammelt und abgezogen werden kann.abandon the bath surface. In this case, the invention proposed direction of flow of the liquid iron on the bath surface of the wall towards the middle of the vessel - the sponge iron in the middle of the bath directly into the Taken depth and melted here. The edge area of the bath surface is thereby largely kept free of metallic iron, so that here a largely iron-free slag collects and can be withdrawn.

Zweckmäßig besteht nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Trenneinrichtung aus einem Rohr aus feuerfestem Werkstoff, z.B. Keramikmaterial. Damit die Unterkante dieses Rohrs möglichst dicht über der Badoberfläche bzw. geringfügig in diese eintauchend auch bei verschiedener Höhe des Badspiegels eingestellt werden kann, ist die Trenneinrichtung zweckmäßig höhenverstellbar angeordnet. Wird bei dieser Anordnung der Eisenschwamm in das Rohr hineinchargiert, verhindert dieses das Eindringen von Eisenschwamm in die außerhalb des mittleren, abgetrennten Bereiches vorhandene Schlackenschicht und umgekehrt. Expediently, according to a further proposal of the invention, the Separating device made of a pipe made of refractory material, e.g. ceramic material. So that the lower edge of this pipe is as close as possible or slightly above the bath surface immersed in this can also be set at different heights of the bathroom level can, the separating device is expediently arranged adjustable in height. Is at this arrangement, the sponge iron charged into the pipe prevents this the penetration of sponge iron into the area outside the central, separated area existing slag layer and vice versa.

Wird das Schmelzgut in den wandnahen, die aufsteigende Strömung aufweisenden Bereich der Schmelze aufgegeben, ist es wiederum zweckmäßig, die genannte Trenneinrichtung vorzusehen. Besonders günstige Ergebnisse werden bei dieser Arbeitsweise erzielt, wenn die Innenseite des Ofengefäßes im Bereich der oberen Öffnung nach innen, oben gekrümmt ausgebildet ist. If the melt material is in the near-wall, the ascending flow exhibiting Abandoned area of the melt, it is again expedient to use the said separating device to be provided. Particularly favorable results are achieved with this method of working, if the inside of the furnace vessel in the area of the upper opening to the inside, above is curved.

Dadurch wird die in der Randzone aufsteigende Badströmung mit möglichst großer Intensität auf die Stelle der Badoberfläche hingelenkt, an der der Eisenschwamm aufgebracht wird. Dadurch, daß der Ofenquerschnitt an der Mündung eine sich nach oben verjüngende Einschnürung erhält, wird die im Unterteil des Ofens in Wandungsnähe nach oben strömende Eisenmenge zu einem relativ schmaleren nach oben gerichteten Strömungsfeld zusammengefaßt und dabei entsprechend beschleunigt. Die Strömung trifft daher mit großer Intensität auf das auf der Badoberfläche liegende Schmelzgut auf und zerlegt es in seine Einzelteile, die mit der Strömung zur Mitte hin mitgeführt werden.As a result, the bath flow rising in the edge zone is with as much as possible high intensity directed to the spot on the bath surface where the sponge iron is applied. The fact that the furnace cross-section at the mouth one after The constriction tapering at the top receives the one in the lower part of the furnace near the wall upwardly flowing amount of iron to a relatively narrower upwardly directed one Combined flow field and accelerated accordingly. The current hits therefore with great intensity on the melt material lying on the bath surface and breaks it down into its individual parts, which are carried along with the flow towards the center will.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft anzuwenden, wenn der Eisenschwamm kontinuierlich eingeschmolzen wird. In diesem Fall wird das flüssige Eisen zweckmäßigerweise kontinuierlich oder in kleinen Portionen durch den Ofenboden hindurch aus dem Gefäß entnommen, wobei die Entnahme durch ansich bekannte Verschlußeinrichtungen erfolgen kann. The method according to the invention is particularly advantageous to use when the sponge iron is continuously melted down. In this case it will liquid iron is expediently carried out continuously or in small portions removed from the vessel through the bottom of the furnace, the removal by itself known locking devices can be made.

Die Schlacke muß dagegen nach oben aus dem Tiegel entnommen werden. Wird mit einer im Wandungsbe- reich befindlichen Schlackenschicht gearbeitet, kann ein normaler Schlackenüberlauf verwendet werden.The slag, however, must be removed from the crucible upwards. Is used with a wall rich slag layer worked, can a normal slag overflow can be used.

Wird mit im Mittelbereich befindlicher Schlackenschicht gearbeitet, kann die Schlacke mit Hilfe eines Greifers oder Saugrohrs aus dem Tiegel entnommen werden.If you work with a layer of slag in the middle area, the slag can be removed from the crucible with the help of a gripper or a suction pipe will.

Die Höhenverstellbarkeit des die Trenneinrichtung darstellenden Rohres ist beim diskontinuierlichen Ofenbetrieb von besonderer Bedeutung. Bei dieser Betriebsart wird der Ofen beim Abstich jeweils etwa nur zur Hälfte entleert. Es ist deshalb notwendig, das Vorliegen gleichartiger Arbeitsbedingungen auch bei halbleerem Ofen dadurch sicherzustellen, daß die Trenneinrichtung entsprechend tief zu Beginn des neuen Ofengangs abgesenkt und dann mit der Zunahme des Ofeninhaltes nach oben verstellt wird. The height adjustability of the pipe representing the separating device is of particular importance in discontinuous furnace operation. In this operating mode the oven is only about half emptied during tapping. It is therefore necessary, the existence of similar working conditions even with a half-empty furnace thereby ensure that the separating device is correspondingly deep at the beginning of the lowered into the new oven aisle and then adjusted upwards as the oven content increases will.

Die Erfindung wird an Hand des in der Abbildung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. The invention is illustrated schematically on the basis of the figure Embodiment described.

In der Abbildung ist mit 1 ein Induktions-Tiegelofen bezeichnet, bei dem mittels der Spulen oder Induktoren 2 ein aufwärts wanderndes Magnetfeld erzeugt wird. In the figure, 1 denotes an induction crucible furnace, in which by means of the coils or inductors 2 an upward moving magnetic field is produced.

Die Schmelze bewegt sich daher in der Nähe der Tiegelwand in dem mit 4 bezeichneten Bereich ebenfalls aufwärts, während in der Tiegelmitte 3 eine Abwärtsströmung hervorgerufen wird. In Nähe der Badoberfläche strömt die Schmelze radial von außen nach innen und in Bodennähe in umgekehrter Richtung. Im Bereich der Badoberfläche befindet sich ein Rohr 6 aus keramischem Material und ein ebenfalls ringförmiger, zweckmäßig nach oben sich konisch verjüngender Schütt-Trichter 7 für den zu erschmelzenden Eisenschwamm 8. Der in den Schütt-Trichter 7 aufgegebene Eisenschwamm wird im Bereich der Badoberfläche 9 von der dort radial nach innen gerichteten Strömung mitgenommen, wobei die Intensität der nach innen gerichteten Strömung dadurch vergrößert wird, daß die Wandung des Ofengefäßes im Bereich dessen oberer Öffnung bei 12 konisch nach oben innen verläuft. Der in der Mitte des Bades nach unten mitgenommene Eisenschwamm wird dabei aufgeschmolzen, wobei die Schlacke gegen die Strömungsrichtung nach oben aufsteigt.The melt therefore moves in the vicinity of the crucible wall in the with 4 also upwards, while in the middle of the crucible 3 a downward flow is caused. In the vicinity of the bath surface, the melt flows radially from the outside inwards and near the ground in the opposite direction. In the area of the bathroom surface there is a tube 6 made of ceramic material and a likewise ring-shaped, appropriately conically tapering upwards pouring funnel 7 for the to be melted Sponge iron 8. The sponge iron placed in the pouring funnel 7 becomes in the area the bath surface 9 is entrained by the flow directed radially inward there, whereby the intensity of the inward flow is increased, that the wall of the furnace vessel in the region of its upper opening is conical at 12 runs upwards inwards. The sponge iron that was taken down in the middle of the bath is melted, with the slag up against the direction of flow ascends.

Innerhalb des von dem Rohr 6 umgebenen Raumes sammelt sich daher eine Schlackenschicht 10. Bei kontinuierlichem Ofenbetrieb kann die Schlacke aus dem Rohr 6 z. B. mit Hilfe eines Greifers oder eines Saugrohrs, wie durch den Pfeil angedeutet, entnommen werden. Therefore, it collects within the space surrounded by the pipe 6 a slag layer 10. With continuous furnace operation, the slag can from the pipe 6 z. B. with the help of a gripper or a suction tube, as indicated by the arrow indicated, are taken.

Das flüssige Eisen kann gegebenenfalls kontinuierlich oder diskontinuierlich nach oben abgeführt werden, wobei die Steuerung der entnommenen Eisenmenge durch eine geeignete Verschlußvorrichtung 11 erfolgt. The liquid iron can optionally be continuous or discontinuous be discharged upwards, whereby the amount of iron removed is controlled by a suitable locking device 11 takes place.

Claims (6)

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Einschmelzen von metallischem Schmelzgut, insbesondere Eisenschwamm, in einem Induktions-Tiegelofen, der mit elektrischen Einrichtungen versehen ist, die in der Schmelze zonenweise auf- und abwärts gerichtete Strömungen erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (1) mit an der Ofenwand aufsteigender und in der Ofenmitte abwärts gerichteter Strömung der Schmelze betrieben wird.Claims: 1. Method for melting down metallic melt material, in particular sponge iron, in an induction crucible furnace with electric Means is provided that zonally upward and downward in the melt Generate currents, characterized in that the furnace (1) with on the furnace wall operated with an ascending flow of the melt directed downwards in the middle of the furnace will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu erschmelzende Gut in den wandnahen, die aufsteigende Strömung aufweisenden Bereich der Schmelze aufgegeben wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the to Melting material in the area near the wall showing the ascending flow the melt is abandoned. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (1) mindestens in der Nähe seiner oberen Öffnung mit einem eine Aufwärtsströmung der Schmelze im Randbereich erzeugenden Induktor (2) ausgestattet und mit einer den mittleren Bereich der Badoberfläche von dem umgebenden Bereich abteilenden Trenneinrichtung (6) versehen ist. 3. Device for performing the method according to the claims I and 2, characterized in that the furnace (1) at least in the vicinity of its upper opening with an upward flow of the melt in the edge area Inductor (2) equipped and with a central area of the bath surface from the surrounding area separating separating device (6) is provided. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (6) ein aus feuerfestem Werkstoff, z. B. Keramikmaterial, bestehendes Rohr ist. 4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the separating device (6) a refractory material, e.g. B. Ceramic material, existing pipe. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (6) höhenverstellbar angeordnet ist. 5. Device according to claims 3 and 4, characterized in that that the separating device (6) is arranged adjustable in height. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Ofengefäßes (1) im Bereich der oberen Öffnung nach einwärts, oben verlaufend (bei 12) ausgebildet ist Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschmelzen von metallischem Schmekgut, insbesondere Eisenschwamm, in einem Induktions-Tiegelofen, der mit elektrischen Einrichtungen versehen ist, die in der Schmelze zonenweise auf- und abwärts gerichtete Strömungen erzeugen. 6. Device according to claims 3 to 5, characterized in that that the inside of the furnace vessel (1) in the area of the upper opening inwards, running at the top (at 12). The invention relates to a method and a device for melting down metallic tastes, in particular sponge iron, in an induction crucible furnace equipped with electrical equipment, which generate upward and downward currents in the melt in zones. Das Einschmelzen von unterhalb der Schmelztemperatur durch Reduktion aus den Erzen gewonnenem Eisen, sogenanntem Eisenschwamm, im Induktions-Tiegelofen hat gegenüber dem Einschmelzen im elektrischen Lichtbogenofen verschiedene Vorteile. Diese bestehen im wesentlichen darin, daß bei dem Lichtbogenofen ungünstige physikalische Wirkungen von dem sich frei ausbildenden Lichtbogen ausgehen. Es kommt hinzu, daß der Lichtbogenofen Elektroden verbraucht, wodurch die Einschmelzkosten erheblich belastet werden. Melting down from below the melting temperature by reduction Iron extracted from the ores, so-called sponge iron, in an induction crucible furnace has various advantages over melting in an electric arc furnace. These consist essentially in the fact that unfavorable physical properties in the arc furnace Effects emanate from the freely developing arc. In addition, the electric arc furnace consumes electrodes, reducing the cost of melting down considerably be charged. Man hat sich deshalb verschiedentlich mit den Möglichkeiten der Verwendung eines Induktions-Tiegelofens für das Einschmelzen von Eisenschwamm beschäftigt. Dabei hat sich gezeigt, daß zur Erzielung einer großen Schmelzleistung eine möglichst hohe Bandbewegung erforderlich ist, die mit Hilfe von ein wanderndes Magnetfeld erzeugenden Induktoren hervorgerufen wird. Eine besonders gründliche Badbewegung ergab sich bei in der Mitte des Ofengefäßes aufsteigender Badströmung, wobei sich eine starke Kuppe auf dem Bad bildet, von der aus das flüssige Eisen zur Tiegelwandung hin abfließt (Dissertation Grumbrecht, Aachen, 1973, S. 53). Die günstige Wirkung der großen Badbewegung beruht darauf, daß metallische Teilchen aus dem auf die Badoberfläche gegebenen Eisenschwamm mitgerissen und in der Tiefe des Bades aufgeschmolzen werden (Dissertation Grumbrecht, S. 85). One has therefore differently with the possibilities of use an induction crucible furnace for melting sponge iron. It has been shown that in order to achieve a high melting rate, as much as possible high tape movement is required with the help of a moving magnetic field generating inductors is caused. A particularly thorough bath movement was obtained with the bath flow rising in the middle of the furnace vessel, whereby a strong dome forms on the bath, from which the liquid iron to the crucible wall flows away (dissertation Grumbrecht, Aachen, 1973, p. 53). The beneficial effect the great movement of the bath is based on the fact that metallic particles fall onto the bath surface given sponge iron and melted in the depth of the bath (Dissertation Grumbrecht, p. 85). Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Mitnahme des aufzuschmelzenden Materials durch die Badströmung und das Einschmelzen solcher mitgeführter Teile festen Eisens in der Tiefe des Bades möglichst optimal zu gestalten. Das zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren besteht darin, daß der Ofen mit an der Ofenwand aufsteigender und in der Ofenmitte abwärts gerichteter Strömung der Schmelze betrieben wird. Bei dieser Verfahrensweise ergeben sich erhebliche Vorteile. Ist die Strömung der Schmelze im Bereich der Badoberfläche von der Mitte zu den Wandungen hin gerichtet, wird diese Strömung beim Auftreffen auf die Wandung bebremst. Dadurch wird die Mitnahme von festen Eisenpartikeln, die im Bereich der Oberfläche in die Badströmung geraten sind, in die Tiefe des Bades im Wandungsbereich infolge des beim Auftreffen auf die Wand entstehenden Abscheideeffekts weitgehend unterbunden. Statt dessen bildet sich über dem Eisenbad in Waddungsnähe ein Bereich heraus, der aus einem Konglomerat aus flüssiger Schlacke und nicht aufgeschmolzenem Metall gebildet wird. Dieser Bereich unterliegt nicht der induktiven Einwirkung des elektrischen Stromes und kann deshalb nicht weiter aufgeheizt werden. Wird der Einschmelzvorgang kontinuierlich durchgeführt, so daß auch der Abstich kontinuierlich erfolgen muß, besteht die Gefahr, daß Schlacke aus dem Ofen abgeführt wird, die noch beträchtliche Mengen an nicht aufgeschmolzenem Eisen enthält. The object of the present invention is to take away the to be melted Material through the bath flow and the melting of such entrained parts solid iron in the depth of the bath as optimally as possible. The solution This object proposed method according to the invention is that the furnace with a rising current on the furnace wall and a downward flow in the middle of the furnace the melt is operated. This procedure results in considerable Advantages. Is the flow of the melt in the area of the bath surface from the center This flow is directed towards the walls when it hits the wall braked. This prevents the entrainment of solid iron particles that are in the area of the Surface have got into the bath flow, into the depth of the bath in the wall area largely due to the separation effect that occurs when it hits the wall prevented. Instead, an area is formed above the iron bath near the Waddungs out of a conglomerate of liquid slag and non-melted slag Metal is formed. This area is not subject to inductive action of the electrical current and can therefore not be heated any further. Will the The melting process is carried out continuously, so that the tapping is also continuous must take place, there is a risk that slag is discharged from the furnace, which still contains significant amounts of unmelted iron. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dagegen die von der Badströmung im Bereich der Oberfläche aus dem dort zugeführten Eisenschwamm aufgenommenen festen Eisenschwammpartikeln in der Ofenmitte mit der Badströmung nach unten geführt. Sie werden in der Tiefe des Bades aufgeschmolzen, und die hierbei gebildete Schlacke, die infolge ihrer geringeren Schwere im Eisenbad aufsteigt, sammelt sich im mittleren Bereich der Badoberfläche. Da die Schlacke gegen den abwärts gerichteten Strom der Schmelze aufsteigen muß und sich dadurch länger in dem hocherhitzten Eisenbad befindet, wird die Schlacke selbst im wesentlichen auf die Temperatur des Eisenbades aufgeheizt und bildet somit an der Badoberfläche eine heiße Schlakkenabdeckung. According to the method according to the invention, on the other hand, are those of the bath flow solid taken up in the area of the surface from the sponge iron supplied there Sponge iron particles in the middle of the furnace are guided downwards with the bath flow. she are melted in the depth of the bath, and the slag formed which rises in the iron bath as a result of its lower gravity, collects in the middle Area of the bath surface. Since the slag is against the downward flow of the The melt has to rise and is therefore longer in the highly heated iron bath, the slag itself is essentially heated to the temperature of the iron bath and thus forms a hot slag cover on the surface of the bath. Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß das zu erschmelzende Gut in den wandnahen, die aufsteigende Strömung aufweisenden Bereich der Schmelze aufgegeben wird. The process according to the invention is expediently carried out in such a way that the material to be melted in the wall-near, the ascending flow exhibiting Area of melt is abandoned. Hierbei ist es möglich, die Zuführung des Eisenschwammes so zu gestalten, daß die Schlacke auf den mittleren Bereich der Badoberfläche begrenzt bleibt und von dort ohne Unterbrechung des Ofenbetriebes abgeführt werden kann.It is possible to design the sponge iron feed so that that the slag remains limited to the central area of the bath surface and can be discharged from there without interrupting the furnace operation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3935263A1 (en) * 1988-10-21 1990-04-26 Doryokuro Kakunenryo MELTING STOVE AND HEATING METHOD FOR A MELTING STOVE

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