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VERFAHREN ZUR ZUGABE VON PULVERFÖRMIGEM MATERIAL
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ZU GESCHMOLZENEM METALL Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
die Hüttenindustrie, u.z. auf den Gießereibetrieb, insbesondere auf ein Verfahren
zur Zugabe von pulverförmigem Material zu geschmolzenem Metall.
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desonders wirksam kann die Erfindung bei der Erzeugung von Roheisen
und Stahl angewandt werden.
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Die Erfindung kann auch bei der Erzeugung von Buntmetallen angewandt
werden.
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Zur Erhöhung der Qualität des Metalls gibt man seiner Schmelze mit
Trägergasstrahl verschiedene pulverförmige Materialien zu.
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Die pulverförmigen Materialien gibt man ins geschmolzene Metall mit
Trägergasstrahl bei vorgegebenem Druck, der den ferrostatischen Druck des geschmolzenen
Metalls übersteigt, ein' was eine Druckmischung dieser Schmelze bewirkt, wodurch
die Wahrscheinlichkeit der Berührung der teilchen des pulverförmigen Materials mit
den Teilchen des geschmolzenen Metalls erhöht wird una der Koeffizient der Assimilierbarkeit
der die Pulver zusammensetzenden Elemente durch das geschmolzene metall gegenüber
der . odifizierung des geschmolzenen Metalls mit metallischem Barrenmagnesium oder
seinen Vorlegierungen um ein Mehrfaches steigt.
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Die Wirksamkeit der Verwendung beispielsweise von pulverförmigem
magnesium gegenüber metallischem Barrenmagnesium ist noch dadurch bedingt, daß die
Pulverteilchen eine größere Möglichkeit haben, mit dem geschmolzenen in Wechselwirkung
zu kommen, Metall und eine langere Zeit in der Schmelze zu verbleiben, weil die
Geschwindigkeit des Aufschwimmens der Pulver an die Oberfläche von der Korngröße
der Pulver abhängt.
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Gegenwärtig gibt man zur Steigerung der Qualität des Metalls der
Schmelze verschiedene pulverförmige Materialien zu.
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Mit Pulvern aus. Kalzium, magnesium, kalzinierter Soda raffiniert
man das geschmolzene Metall durch Entfernung 3chädlicher Beimengungen von Schwefel
und
Phosphor.
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Die Zugabe von Pulver aus Kalziumkarbid, Kryolith und anderen erhöht
die Temperatur des geschmolzenen Roheisens infolge der darin ablaufenden exothermischen
Reaktionen.
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Durch die Zugabe von Pulveraus Liagnesium, Zer, Silikokalzium und
anderen führt man eine Modifizierung des Roheisens durch Änderung der Form der Graphit
einschlüsse durch und verbessert dadurch die mechanischen Eigenschaften der Fertigerzeugnisse.
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Mit Pulvern aus Titan, Bor und anderen führt man eine L.ikrolegierung
des Roheisens und des Stahls durch, wobei eine hohe Qualität der Erzeugnisse erzielt
wird.
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Es bestehen verschiedene Verfahren zur Zugabe von pulverförmigen
Materialien zu ge schmolzenem Llet all.
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Es ist ein Verfahren zur Zugabe von pulverförmigem Magnesium zu geschmolzenem
Roheisen durch I i zieren desselben mit einem inerten Preßgas (Stickstoff oder Kohlendioxyd)
im Bessemerkonverter durch eine Graphitröhre bekanne.
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Das geschmolzene Roheisen wird in den Konverter vor der Zugabe des
pulverförmigen magnesiums eingefüllt.
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Damit durch die Modifizierung des geschmolzenen Roheisens mit Magnesium
seine Temperatur nicht sinkt,bläst man vorher die Schmelze in dem Konverter mit
Preßluft nach
dem Prinzip von Rober oder Tropenas durch, um durch
exothermische Reaktion die Temperatur um 120 bis 15000 zu erhöhen.
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Das genannte Verrahren macht es möglich, pulverrörmiges Magnesium
geschmolzenem Roheisen leicht zuzugeben.
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Da aer bessemerkonverter Unterarucklüftung nat, ist es möglich, den
Pyroefrekt und die intensive Rauchentvicklung am Arbeitsplatz, die bei der Zugabe
von metallischem Barrenmagnesium zu in offenen Gießpfannen befindlichezngeschmolzenem
Roheisen stattfanden, zu vermeiden.
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Dieses Verfahren macht es auch möglich, den Koeffizienten der Assimilierbarkeit
des Magnesiums durch das geschmolzene Metall zu erhöhen.
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AuBerdem vereinfacht dieses Verfahren den Erozeß der Modifizierung
des geschmolzenen Roheisens mit Magnesium und erfordert dazu keine hermetisch abgedichteten
Behälter oder Pf annen.
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Da aber bei diesem Verfahren durch das geschmolzene Roheisen vorher
Preßluft geblasen wird, wird das Roheisen oxydiert, weshalb eine große Menge von
Lagnesium für dessen Desoxydieren verbraucht wird. Deshalb ist der kagnesiumverbrauch
bei diesem Verfahren sehr hoch.
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Außerdem braucht man bei der Anwendung dieses Verfahrens Bessemerkonverter.
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Es ist im Hüttenwesen ein Verfahren zur Zugabe von pulverförmigem
Material zu geschmolzeneRoheisenmittels
eines Trägergas strahls
durch ein feuerfestes Strahlrohr (Windform) bekannt. Die Windform von @ Meter Höhe
und 400 bis 600 mm Durchmesser wird mehrschichtig aus6eführt.
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Das geschmolzene Roheisen gießt man in eine Roheisengießpfanne in
einer Menge von 70 bis 90 Tonnen und senkt in diese mittels einer Winde die Windform.
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Mit Hilfe von Preßluft leitet man in das geschmolzene Roheisen unter
einem Druck von 5 bis 6 at pulverförmiges Material ein, welches eine Tiefentschwefelung
des Roheisens bewirkt.
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Die Anwendung dieses Verfahrens macht es möglich, das Roheisen bis
zu einem Grad zu entschwefeln, daß der Schwefelgehalt in diesem 0,01 bis 0,02 Gewichtsprozent
nicht mehr übersteigt.
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Außerdem macht es dieses Verfahren möglich, durch einen Verdichter
kozprimierte Luft als Trägergas zu verwenden, und dies ist das billigste und zugänglichste
ragergas.
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Trotz einer wirksamen Entschwefelung des Roheisens ist aber für die
Durchführung dieses Verfahrens die Herstellung einer mehrschichtigen Windform notwendig,
die sehr arbeitsintensiv ist.
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Außerdem benötigt man zum Senken der Windform in das geschmolzene
Roheisen eine Winde, die in einer Höhe von 12 bis 15 Peter montiert werden muß,
wozu es notwendig ist, ein Hochgleis zu bauen.
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Zum Vermeiden einer Verstopfung der Windformöffnung durch pulverförmige
Materialien soll im Prozeß ihres Einleiter der Druck des Trägergases mindestens
5 bis 6 at betragen, was seinerseits ein Verschütten des geschmolzenen Metalls aus
der Pfanne hervorruft.
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eines Es ist ein Verfahren zur Zugabe eines pulverförmigen Gewisch
von Magnesium und Plättchengraphit zu geschmolzenem Metall durch eine Trägergas
strahl bekannt.
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Das geschmolzene Metall bringt man in eine Trommelgießpfanne ein.
In die Auskleidung dieser Pfanne setzt man eine Steingutbuchse ein, in die eine
Metallröhre eingesetzt ist.
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Das geschmolzene Metall gießt man in die Pfanne bis zur IIöhe der
Steingutbuchse.
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An die Metallröhre schließt man einen biegsamen Schlauch an, der
an den Bunker mit dem pulverförmigen Gemisch angeschlossen ist.
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Zur Durchführung des Prozesses der Zugabe des pulverförminen Gemisches
bringt man die Pfanne in einer Kaer mit Abzugsvorrichtung unter. Durch den biegsamen
Schlauch und die Wetallröhre führt man der Pfanne Preßluft zu und schwenkt die Pfanne
in eine Lage, daß die Steingutbuchse und die in diese eingesetzte Letallröhre in
die unteren Schichten des geschmolzenen Metalls getaucht werden.
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Danach öffnet man den Hahn des Bunkers, in dem sich das pulverförmige
Gemisch befindet, und leitet dieses Gemisch mit dem Preßluftstrahl in das geschmolzene
Metall ein.
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einer Nach den Einleitenorgegebenen senke des pulverförmigen Gemisches
in das geschmolzene Metall schließt man den Hahn des Bunkers mit dem GemiRch und
schwenkt die Pfanne in die Ausgangslage. Dann schließt man das Ventil der Preßluftzufuhr
und trennt den biegsamen Schlauch von der Metallröhre ab.
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Das genannte Verfahren macht es möglich, hochfestes Roheisen mit
einem hohen hoeffizienten der Magnesiumausnutzung ohne Verunreinigung der Atmosphäre
der Werkhalle durch Kodifizierungsgase zu erhalten.
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Außerdem kann man nach dem genannten Verfahren hochfestes Roheisen
in beliebiger Menge mit gewünschtem Restmagnesium in dem Fertigerzeugnis erhalten.
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Trotz der oben beschriebenen Vorteile des Verfahrens bereitet die
Reparatur der Trommelgießpfannen Schwierigkeiten.
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Es ist außerdem eine spezielle Kammer mit Abzugsvorrichtung erforderlich.
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Es nimmt auch die Zahl der Kranoperationen und die Gesamtdauer der
Modifizierung des geschmolzenen Metalls zu.
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Es ist ein Verfahren zur Zugabe von pulverförmigen Lagnesium zu geschmolzenem
Roheisen mit einem aus einem Dreiwegeventil tretenden Stickstoffstrahl bekannt.
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Das pulverförmige magnesium führt man durch einen Diffusorflansch
und eine Graphitröhre llnmittelbar dem Bad des geschmolzenen Metalls zu.
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Dieses Verfahren kann in einem durch ein tIbergangsstichloch mit
dem Kupolofen verbundenen Vorherd durchgeführt werden.
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In der Vorherdwandung sind Graphitkontakte montiert, die den erforderlichen
Füllstand des zu modifizierenden Roheisens bestimmen.
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Bei diesem Verfahren leitet man das pulverförmige Magnesium mit dem
Stickstoffstrahl in die unteren Schichten des geschmolzenen Roheisens durch eine
Graphitröhre ein, die in der Vorherdwandung horizontal feststehend befestigt ist.
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Nach Zugabe der vorgegebenen Lenge des pulverförmigen Magnesiums wird
seine Zufuhr abgeschaltet und statt Stickstoff Luft oder Sauerstoff eingeblasen.
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Durch die Durchführung des Prozesses im geschlossenen Vorherd wird
der Pyroeffekt, das Verspritzen des geschmolsenen Metalls und die Rauchentwicklung
in die stLosphäre der Werkhalle vermieden.
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Der sich bei diesem Prozeß entwickelnde Rauch tritt durch das Ubergangsstichloch
in den Kupolofen, aus dem er zusAmmen mit den Verbrennungsprodukten des Brennstoffe.s
entfernt wird.
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Beim Durchtritt des Rauches durch die Koks-Metall-
-Schichten
der in den Kupolofen eingefüllten Charge setzt sich das hauptsächliche kodifizierungsprodukt
MgO am Koks ab und wird an seiner Oberfläche adsorbiert, wodurch die Menge des in
die Atmosphäre ausgeschiedenen MgO bedeuten verringert wird.
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Trotz der Automatisierung des Prozesses der Lodifizierung des geschmolzenen
Roheisens und der Erzielung einer stabilen Zusammensetzung des Roheisens gewährleistet
das gennnnte Verfahren den intermittierenden Betrieb der Anlage<nicht>.
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Es ist außerdem notwendig, das Trägergas dem Vorherd mit dem geschmolzenen
Roheisen kontinuierlich zuzuführen, weil bei der Unterbrechung der Zufuhr des Trägergases
das geschmolzene Metall unter seinem Druck in die Graphitröhre einfließt, in dieser
erstarrt und sie außer Betrieb setzt.
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Die kontinuierliche Zufuhr des Trägergases (von Luft oder Sauerstoff
) ruft eine Änderung der chemischen Zusammensetzung des Roheisens und den Verschleiß
der Graphitröhre hervor.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Schwierigkeiten
zu beseitigen.
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Der ns'rfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Verfahren zur Zugabe
von pulverförmigem Material zu geschmolzenem Metall mit solchen maßnahmen zu seiner
Durchführung zu entwickeln, welche eine periodische Zufuhr des pulverförmigen Materials
zum geschmolzenen Metall ermöglichen,
die qualität des erhaltenen
metalls gegenüber analogen bekannten Verfahren verbessern und eine Verstopfung der
Rönre mit pulverförmigem Material verhindern.
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Diese Aufgabe wurde durch die Entwicklung eines Verfahrens zur Zugabe
von pulverförmigem Material zu geschmolzenem Metall mit einem Trägergasstrahl gelöst,
in welchem man die Zugabe des pulverförmigen Materials mit dem Tragergasstrahl durch
eine Wetallröhre durchführt, die ein geschlossenes freies Ende aufweist, das beim
Eintauchen der Röhre in das geschmolzene Metall schmilzt, wobei man nach beendeter
Zugabe des pulverförmigen b.aterials den Druck des Tragergasstrahls praktisch auf
den ferrostatischen druck des geschmolzenen L:etalls senkt.
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Durch die erfindungsgemäße Zugabe des pulverförmigen Materials mit
dem Trägergasstrahl durch eine Metallröhre, die ein beim Eintauchen der Röhre in
das geschmolzene Metall schmelzendes geschlossenes freies Ende aufweist, ermöglicht
es dieses Verfahren eineperiodische Zugabe pulverförmigen Materials zu geschmolzeneznMetall
zu verwirklichen.
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Es wird außerdem durch die Verminderung des Druckes des Trägergasstrahls
nach der beendeten Zugabe des pulverförmigen Materials praktisch auf den ferrostatischen
Druck des geschmolzenen Metalls möglich, die kontinuierliche Zufuhr des Trägergases
zu dem Vorherd mit dem geschmolzenen metall zu unterbrechen und folglich die Qualität
des erhaltenen Metalls gegenüber den ähnlichen bekannten Verfahren zu
verbessern
sowie eine Verstopfung der Röhre durch das pulverförmige material zu verhindern.
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Das Verfahren zur Zugabe von pulverförmigem Material zu geschmolzenem
Metall wird wie folgt durchgeführt.
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In die Seitenwandung des durch ein Ubergangsstichloch mit dem Kupolofen
verbundenen Vorherdes setzt man eine feuerfeste Buchse ein. In diese Buchse setzt
man eine ein geschlossenes freies Ende aufweisende Metallröhre ein. Das andere Ende
der Röhre schließt man mittels eines metallischen Schlauches an den Speisebunker
an, in dem sich das pulverförmige Material befindet.
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Nach dem Sammel <in dem Vorherd>einer bestimmten Menge des
geschmolzenen Metalls< >, das in diesen aus dem Kupolofen tritt, taucht man
die Metallröhre in das geschmolzene Metall ein und leitet in dieses einen Strkhlvon
Trägergas unter einem Druck von 2 bis 3 at ein.
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Beim eintauchen der Röhre in das geschmolzene Metall schmilzt das
geschlossene freie Ende derselben und das Trägergas tritt in das geschmolzene Metall.
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Dann öffnet man den Hahn des Speisebunkers und leitet mit dem Trägergasstrahl
in das geschmolzene Metall pulverförmiges Material ein.
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Nach dem Einleiten der vorgegebenen Menge des pulverförmigen Materials
schließt man den Hahn des Speisebunkers und unterbricht die Zufuhr des Pulvers zum
geschmolzenen
Metall.
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Nach beendeter Zugabe des pulverförmigen Materials senkt man den
Druck des Trägergasstrahls praktisch auf den ferrostatischen Druck des geschmolzenen
Metalls. Beim Srreichen dieses Druckes fließt eine geringe enge des geschmolzenen
metalls in das-Ende der Metallröhre ein, erstarrt in dieser und schließt sie. Von
diesem Zeitpunkt an tritt Trägergas in das geschmolzene Metall nicht mehr ein.
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Das geschmolzene modifizierte Metall wird in eine Pfanne abgestochen
und aus dem Kupolofen tritt kontinuierlich in den Vorherd eine neue Portion des
geschmolzenen Metalls.
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Nach dem Sammeln der vorgegebenen kenge des geschmolzenen Metalls
in dem Vorherd werden die genannten Operationen wiederholt. Dies gewährleistet eine
periodische Zufuhr des pulverförmigen Materials zum geschmolzenen Metall.
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Es wird außerdem eine kontinuierliche Zufuhr des Trägergases zum
geschmolzenen Metall vermieden, was die Qualität des erhaltenen modifizierten Metalls
gegenüber den analogen bekannten Verfahren bedeutend verbessert.
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Nachstehend wird das Verfahren zur Zugabe von pulverförmigem Material
zu geschmolzenemlletall anhand von Beispielen näher erläutert.
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Beispiel 1.
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In die Seitenwandung des Vorherdes in einer 200 mm über seinem Herd
liegenden Höhe setzt man eine Graphitbuchse
ein. In diese Buchse
setzt man eine 1500 itun lange Stahlröhre von 10 mm Innendurchmesser ein, die ein
geschlossenes freies Ende aufweist. Das andere Ende dieser Röhre wird mittels eines
metallischen Schlauches an den Speisebunker angeschlossen, in dem sich pulverförmiges
Kagnesium befindet.
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Nach dem Betriebsbeginn des Kupolofens und dem Sammeln in dem Vorherd
der worgegebenen Menge des geschmolzenen Roheinsens/, dessen Füllhöhe eine mit den
in der Wandung des Vorherdes angeordneten Graphitkontakten verbundene Signallampe
anzeigt, taucht man die Stahlröhre in das geschmolzene Roheisen und leitet in dieses
einen Preßluftstrahl unter einem Druck von 2 bis 3 at ein.
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Beim Eintauchen der Röhre in das geschmolzene Roheisen schmilzt deren
geschlossenes freies Ende,und die Preßluft tritt in das geschmolzene Roheisen.
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Danach öffnet man mittels eines Stellgliedes den Hahn des Speisebunkers
und leitet mit dem Preßluftstrahl in das geschmolzene Metall während 6 Minuten 30
kg pulverförmiges Magnesium ein.
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Dann schließt man den Hahn des Speisebunkers und unter bricht die
Zufuhr des pulverförmigen Magnesiums zum geschmolzenen Roheisen.
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Nach beendeter Zugabe des pulverförmigen Gemdsches senkt man den
Druck des Preßluftstrahls von 3 at auf 1 at, wobei eine geringe Menge des geschmolzenen
Roheisens in das
Ende der Stahlröhre einfließt, während 1 minute
erstarrt und diese schließt.
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Danach wird das geschmolzene Metall in dem Vorherd während 5 minuten
zum Aufschwimmenlassen der nichtmetallischen Einschlüsse gehalten. Dann wird das
modifizierte Roheisen in eine Pfanne abgestochen.
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Das nach dem erfindungsge mäßen Verfahren erhaltene Roheisen enthält
keine nichtmetallischen Einschlüsse, weil der Abstich des geschmolzenen Roheisens
in der Höhe der Herdfläche des Vorherdes erfolgt.
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Der Verbrauch an pulverförmigem Magnesium beträgt in diesem Falle
3 kg je 1 Tonne geschmolzenes Roheisen.
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Beispiel 2.
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In die Seitenwandung des Vorherdes setzt man in einer 150 mm über
seinem herd liegenden Höhe eine Graphitbuchse ein. In diese Buchse setzt nan eine
1500 mm lange Stahlröhre von 12 mm Innendurchmesser ein, die ein geschlossenes freies
Ende aufweist.
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Das andere Ende der Röhre wird mittels eines metallischen Schlauchs
an den Speisebunker angeschlossen, in dem sich pulverförmiges Magnesium befindet.
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Das Verfahren zur Zugabe von pulverförmigem Magnesium zu geschmolzenem
Roheisen wird analog zu Beispiel 1 durchgeführt.
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Pulverförmiges Magnesium wird mit einem Preßluftstrahl während 5
Minuten in das geschmolzene Roheisen in einer
Menge von 40 kg eingeleitet.
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Nach beendeter Zugabe von pulverförmigenmMagnesium und Preßluft zun
geschmolzenen Roheisen hält man dieses während 4 Minuten im Vorherd zun Aufschwimmenlassen
der nichtmetallischen Einschlüsse. Dann wird das @odifizierte Robeisen in eine Pfanne
ebsectochen.
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Das nach demerfindungs gemäßen Verfahren modifizierte Roheisen kann
bei der derstellung von kokillen und beim xaschinenguß besonders wirksam verwendet
werden.
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Der Verbrauch von pulverförmigem Magnesium beträgt in diesem Falle
4 kg je 1 Tonne geschmolzenes Roheisen.
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BeisPiel 3.
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In die Seitenwandung des Vorherdes setzt man in einer 100 mm über
seinem Herd liegenden Höhe eine Graphitbuchse ein. In diese Buchse setzt man eine
1500 mm lange Stahlröhre von 14 mm Innendurchmesser ein, die ein geschlossenes freies
Ende aufweist. Das andere Ende dieser Röhre schließt man mittels eines metallischen
Schlauches an den Speisebunker an, in dem sich pulverförmiges Magnesium befindet.
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Das Verfahren zur Zugabe von pulverförmigem Magnesium zum geschmolzenen
Roheisen wird analog zu Beispiel 1 durchgeführt.
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Das pulverförmige Magnesium wird mit einem Preßluft strahl während
4 Minuten in das geschmolzene Roheisen in einer Menge von 50 4 eingeleitet.
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lYach beendeter Zugabe des pulverförmigen Magnesiums und der Preßluft
zum geschmolzenen Roheisen hält man dieses in dem Vorherd während 3 Minuten zum
Aufschwimmenlassen der nichtmetallischen Einschlüsse. Dann wird das modifizierte
Roheisen in eine Pfanne abgestochen.