DE2932235A1

DE2932235A1 - Verfahren und kupolofen zum einbringen von behandlungsmitteln in fluessiges kupolofeneisen

Info

Publication number: DE2932235A1
Application number: DE19792932235
Authority: DE
Inventors: Karl Immekus
Original assignee: HUETTENWERKSANLAGEN MBH GES
Current assignee: HUETTENWERKSANLAGEN MBH GES
Priority date: 1979-08-09
Filing date: 1979-08-09
Publication date: 1981-02-12
Also published as: FR2463188B1; FR2463188A1; IT1172253B; DE2932235C2; GB2058309A; GB2058309B; US4341553A; IT8049445A0

Description

NAOHaEREICHT

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Kupolofen zum Einbringen von pulverförmiger gasförmigen oder auch flüssigen Behandlungsmitteln in flüssiges Kupolofeneisen.

Flüssiges Kupolofeneisen erfordert üblicherweise eine metallurgische Behandlung, beispielsweise ein Entschwefeln,· Desoxydieren und Legieren.

Entschwefelungsmittel wie Kalziumkarbid und Kalkstaub oder Legierungsmittel wie Kohlenstoff, Silizium, Mangan und Chrom werden dem flüssigen Gußeisen üblicherweise in einer Eisenrinne, einem Vorherd oder auch in einer Gieß- oder Transportpfanne zugesetzt. Des weiteren ist es bekannt, Entschwefelungs- und Legierungsmittel als Gattierungsbestandteile in den Kupolofen einzubringen.

Weiterhin ist es beim Herstellen von Gußeisen mit Kugelgraphit bekannt, das für das SphäroliihLsieren des Kohlenstoffs erforderliche Magnesium mit Hilfe eines Trägergases und eines Injektors oder mit Hilfe einer Tauchglocke in eine Pfannenschmelze einzubringen .

Des weiteren wird Gußeisen häufig vor dem Vergießen geimpft, um die Grauerstarrung zu verbessern und die sogenannte Weißeinstrahlung, d.h. das Entstehen von Ledeburit im Kantenbereich des Gußstücks zu unterdrücken. Als Impfmittel dient zumeist pulverförmiges Ferrosilizium mit Zusätzen wie Kalzium und Aluminium. Das Impfen geschieht zumeist in einer Pfanne durch Einbringen des Impfmittels in die Pfanne, während des Abstechens in den Gießstrahl oder auch durch Tauchen und Einblasen mit Hilfe einer Lanze.

Schließlich sind auch Verfahren bekannt, bei denen eine Gußeisenschmelze mit Hilfe einer Aufblas- oder Tauchlanze in einer Pfanne gefrischt wird, um bestimmte Kohlenstoff-, Silizium-, Mangan- oder Phosphorgehalte einzustellen.

Den vorerwähnten Verfahren zum Einbringen von Behandlungsmitteln haftet jedoch der gemeinsame Nachteil an, daß die Behandlungsmittel während des Einbringens mehr oder minder stark mit dem Sauerstoff der Atmosphäre in Berührung kommen, sofern nicht das Einbringen im Vakuum oder unter Schutzgas erfolgt. Da die Behandlungsmittel bei der Temperatur des flüssigen Gußeisen zumeist eine sehr hohe Sauerstoffaffinität besitzen, kommt es beim Einbringen zu einer entsprechend starken Verschlackung der Behandlungsmittel, Das bedingt nicht nur unerwünschte Abweichungen von der vorgegebenen Gußeisenanalyse, sondern darüber hinaus auch erhebliche Verschlackungsverluste der zumeist ahr teuren Behandlungsmittel, Gleichwohl rechtfertigt sich in vielen Fällen die Anwendung eines Vakuums oder die Zugabe unter Schutzgas nicht, da der hierfür erforderliche apparative Aufwand erheblich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren zu schaffen, das es erlaubt, Behandlungsmittel abbrandarm und vorzugsweise unter reduzierenden Bedingungen in eine Gußeisenschmelze einzubringen oder die Gußeisenschmelze unter besonders günstigen Bedingungen zu frischen, Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, die Behandlungsmittel im Kupolofen selbst dort in das flüssige Gußeisen einzubringen, wo vornehmlich reduzierende Bedingungen herrschen und gleichzeitig eine gute Durchmischung gewährleistet ist.

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Im einzelnen besteht die Lösung darin, daß bei einem Vei>fahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß das Behandlungsmittel in die im Kupolofen befindliche Eisenschmelze eingebracht wird. Da sich im Kupolofen die Schmelzzone beiderseits der Blasformebene erstreckt und sich die in der Schmelzzone entstehenden Eisentropfehen am Fuße der Kokssäule bzw. am Kupolfenboden sammeln, ehe sie das Ofengestell über den Abstichkanal verlassen, werden die Behandlungsmittel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise in einen im Ofengestell befindlichen Eisensumpf oder in die den Abstichkanal durchströmende Eisenschmelze gegeben. Das kann pneumatisch, beispielsweise mit Hilfe einer Lanze oder mechanisch geschehen. Gasförmige Behandlungsmittel lassen sich beispielsweise mit Hilfe eines am Ende einer Lanze angeordneten Porösstopfens in dem Eisensumpf oder in den Kanalstrom einbringen, wähJUd feste bzw. pulverförmige Behandlungsmittel vorzugsweise mit Hilfe eines Trägergases in das flüssige Gußeisen eingetragen werden.

Darüber hinaus lassen sich pulverförmige Behandlungsmittel aber auch mit Hilfe einer reduzierenden Brennerflamme in das flüssige Gußeisen einbringen.

In all den geschilderten Fällen kommen die Behandlungsstoffe mit Sauerstoff kaum in Berührung, so daß die Abbrandverluste minimal sind. Zudem verläßt das flüssige Gußeisen den Kupolofen zusammen mit der ofenschlacke, so daß Eisen und Schlacke in einem Ofenvorherd oder in einer Gießpfanne ausreagieren können. Dabei ist zudem ein sauberes Trennen von Metall und Schlacke gewährleistet, ohne daß dafür ein zusätzlicher Zeitaufwand erforderlich ist, der mit einem Temperaturverlust als Folge dsr nicht zu vermeidenden Wärmeabstrahlung verbunden ist.

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ORIGINAL INSPECTED

Im Gegensatz zu den bekannten VerSiren, bei denen die Behandlungsmittel dem flüssigen Gußeisen erst nach dem Verlassen des Kupolofens, also frühestens in einem Vorherd oder einer Abstichpfanne zugesetzt werden, sind die Reaktionen zwfchen dem Behandlungsmittel und dem Eisen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren schon weit vorangeschritten, wenn das Eisen und die Schlacke den Kupolofen verlassen. Die Schlackenbildung ist daher nach dem Verlassen des Kupolofens sehr schnell beendet, und entsprechend schnell ist das Gußeisen auch schlackenfrei.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die hohe Turbulenz beim Abstechen eine ausgezeichnete Durchmischung von Metall und Schlacke gewährleistet. Die Folge davon ist ein rascher Konzentrationsausgleich und eine weitestgehend ausreagierte Schlacke. Dabei läßt sich das erfindungsgemäße Verfhren so einrichten, daß das Gußeisen schon beim Verlassen des Kupolofens, mindestens aber kurz danach gießfertig ist. Das ist besonders bei mit oxydationsempfindlichen Mitteln behandelten Schmelzen von besonderem Vorteil, zumal die das Eisen begleitende Schlacke die Eisenschmelze bedeckt und somit gegen die Atmosphäre absperrt, ohne daß die Gefahr einer Beeinträchtigung der Behandlungsmittel durch die auf dem Eisen schwimmende Schlackenschicht besteht, wie das beim herkömmlichen Einbringen von Behandlungsmitteln der Fall ist. Auf diese Weise kommt es beispielsweise beim Herstellen von Gußeisen mit Kugelgraphit nach einem erfindungsgemäßen Einbringen von Magnesium oder Cer nicht zu einer Rückbildung der Sphärolithen infolge einer Oxydation des Magnesiums oder Cers.

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Außerdem unterliegt die Schmelze weitaus geringeren Temperaturverlusten, weil sie nach dem Verlassen des Kupolofens im wesentlichen in Ruhe verharrt, während sie bei den bekannten Behandlungsverfahren einer mehr oder minder starken Rührwirkung unterliegt bzw. unterliegen muß. Außerdem verkürzt sich die notwendige Zeit zwischen Abstich und Vergießen.

Zur Darchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich ein vorzugsweise mit mindestens einem Vorherd ausgestatteter Kupolofen, mit einer das Gestellmauerwerk durchragenden Lanze zum Einbringen der Behandlungsmittel. Vorzugsweise mündet die Lanze im Bereich einer Vertiefung des Gestellbodes bzw. eines sich in der Vertiefung ansammelnden Eisensumpfes. Andererseits kann die Lanze jedoch auch im Abstichkanal, vorzugsweise im Bereich der Eintrittsöffnung, münden.

Um den Innendruck des Kupolofens ohne allzu großen Energieaufwand zu überwinden, kann die Lanze über ein Gebläse mit dem Heißwindring verbunden sein. In diesem Falle braucht das Gebläse den als Trägergas fungierenden, bereits unter Druck stehenden Wind lediglich auf einen etwas höheren Druck zu bringen. Allerdings kommt diese Variante nur dann infrage, wenn nicht die Gefahr besteht, daß der Heißwind die Behandlungsmittel allzu stak oxydiert oder wenn die Gußeisenschmelze gefrischt werden soll.

Schließlich sollte die Bodenvertiefung eine eigene Abstichöffnung aufweisen, um das OfengedBll völlig entleeren au können.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig, 1 einen Vertikalschnitt durch das Gestell eines Kupolofens mit einer das Mauerwerk im Bereich einer Bodenvertiefung durchragenden Lanze,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen der Fig. 1 ähnlichen Vertikalschnitt durch ein Kupolofengestell mit einer im Abstichkanal mündenden Lanze und

Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Kupolofengestell nach der Linie H-IIx

Das Gestell 1 des erfindungsgemäßen Kupolofens weist in üblicher Weise mehrere kreisförmig auf dem Umfang angeordnete Blasformen 2 im Abstand von der schrägverlaufenden Ofenso-le 3 auf. In direkter Verlängerung der Ofensole 3 verlaufen winklig zueinander zwei Abstichkanäle,4 zu je einem Vorherd 5. Die Vorherde 5 sind gleichartig beschaffen.

Der Abstichkanal 4 mündet im oberen Teil des Vorherdes 5 und fluchtet mit einem ihm diametral gegenüberliegenden Kontrollkanal 6 mit einem Schauloch 7, durch das sich das Vorherd- und das Ofeninnere beobachten lassen. Um Reparaturen und Wartungsarbeiten zu ermöglichen, besitzt der Vorherd einen abnehmbaren, gasdichten Deckel 8 auf der schrägverlaufenden Vorherdoberseite.

Der Innenraum des Vorherds besteht aus einem oberen Schlackenteil 10 mit größerem Querschnitt, einem unteren Eisenteil 11

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mit geringerem Querschnitt sowie einem konischen Übergang 12 zwischen den beiden Vorherdteilen. Von dem Eisenteil 11 geht unmittelbar über dem Vorherdboden ein Eisenäphon 13 ab. Winklig zu dem Eisensiphon 13 gehen von dem Eisenteil 11 parallel zueinander und in gleicher Höhe zwei Schlackensipons 14 ab.

Um das Einbringen der Behandlungsmittel nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu ermöglichen, besitzt der Ofenboden 3 eine Vertiefung 15, in die eine das Gestellmauerwerk 16 durchragende Lanze 17 mündet. Außerdem weist die Vertiefung 15 an ihrer tiefsten Stelle einen besonderen, wähiand des Ofenbetriebs jedoch ständig verschlossenen Abstichkanal 18 auf, der ein völliges Entleeren des Ofengestells ermöglicht.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ofengestell unterscheidet sich von dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ofengestell nur dadurch, daß die Ofenso-le herkömmlich beschaffen ist und die Lanze 17 zum Einbringen des Behandlungsmittels im einlaufseitigen Teil des Abstichkanals 4 mündet. Außerdem ist die Lanze über eine Zweigleitung 19 mit dem Heißwindring 20 verbunden sowie mit einem Schauloch 21 zum Beobachten des Abstichkanals 4 versehen. Ein Gebläse 22 verdichtet die aus dem Heißwindring 20 stammende Luft auf einen Druck, der den Innendruck des Ofens überwindet. Außerdem weisen die Vorherde bzw. deren ScHackensiphons 14 eine die Haltbarkeit wesentlich erhöhende Wasserkühlung 23 auf.

Bei dem erfindungsgemäßen Kupolofen werden die Behandlungsmittel über die Lanze 17 entweder in der Vertiefung 15 oder im Abstichkanal 4 direkt in die mit Schlacke vermischte Ofenschmelze eingebracht, ohne daß sie mit Sauerstoff in Berührung kommen. Die Ausbeute an säuerstoffaffinen Behandlungs-

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mitteln "bzw. Legierungszusätzen ist daher sehr hoch. Außerdem tritt bei geringer Verweilzeit in den Vorherden an den Siphons 13 ein auf die vorgesehene Fertiganalyse eingestelltes und gegebenenfalls auch bereits geimpftes Gußeisen aus, das sich sogleich, d.h. ohne irgendeine Pfannenbehandlung und ohne wesentliche Temperaturverluste vergießen läßt.

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Claims

Dn.-lng. Reimar Körvy ■ Dipl.-lng, Klaus Bergen Decilienallee 76 Λ Düsseldorf 3D Telefon 452QO8 Patentanwälte

8. Aug. 1979 32 929 K

Gesellschaft für Hüttenwerksanlagen m.b.H., Düsseldorfer Straße

4000 Düsseldorf 11

"Verfahren und Kupolofen zum Einbringen von Behandlungsmitteln

in flüssiges Kupolofeneisen"

Patentansprüche;

1_e Verfahren zum Einbringen von Behandlungsmitteln in flüssiges Kupoiofeneisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel in die im Kupolofen befindliche Eisenschmelze eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel in einen im Ofengestell befindlichen Eisensumpf eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn ζ e i ch η e t, daß die Behandlungsmittel in den Kanalstrom eingebracht werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel pneumatisch oder mechanisch eingebracht werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein gasförmiges Behandlungsmittel über einen Porösstopfen eingebracht wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel mit Hilfe eines Trägergases eingebracht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel mit Hilfe einer reduzierenden Brennerflamme eingebracht werden.

8. Kupolofen zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine das Gestellmauerwerk (16) durchragende Lanze (17).

9. Kupolofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (17) im Bereich einer Vertiefung (15) des Gestellbodens (3) mündet.

10. Kupolofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (14) einen eigenen Abstichkanal (17) besitzt.

11. Kupolofen nach einem oder mehreren der Anspröhe 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (17) im Abstichkanal (4) mündet.

12. Kupolofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (17) über ein Gebläse (22) und eine Zweigleitung (19) mit einem Heißwindring (20) verbunden ist.

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13. Kupolofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (17) mit einem Schauloch 0) versehen ist.

14. Kupolofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorherd im oberen Teil (10) einen größeren Querschnitt besitzt als im unteren Teil (11).

15. Kupolofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet,, daß der Ofenboden (3)j der Abstichkanal (4) und ein Schaulochkanal (6) miteinander fluchten«,

16. Kupolofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackensiphons (14) an ihren oberen Seiten eine Wasserkühlung (23) besitzen.

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