DE3508620C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren von pulverförmigen und/oder körnigen Stoffen, insbesondere zu deren Einbringen in eine Metall­ schmelze, mit einem an einen Dosierbehälter angeschlossenen Austragsbehäl­ ter mit einem zylindrischen Behälterteil und einem sich daran nach unten an­ schließenden, sich nach unten verjüngenden Behälterteil sowie einem Ejektor zum Austragen des Gemischgutes aus dem Austragsbehälter, wobei die Düse des Ejektors an eine Trägergasleitung angeschlossen ist und der Ejektoraus­ gang an eine Transportleitung angeschlossen ist.

Es ist bekannt, daß im letzten Jahrzehnt aufgrund der Weiterentwicklung der Technologien der Eisenverhüttung und durch die Bestrebungen, bei den Hütten­ vorrichtungen die Aufnahmekapazität und ihre spezifische Leistung immer mehr zu erhöhen, zahlreiche Verfahren zur Stahlbehandlung außerhalb der Schmelzvorrichtung entwickelt wurden. Diese Verfahren werden in erster Linie zum Desoxydieren und Entschwefeln des Stahls angewendet.

Die legierenden bzw. veredelnden Zusätze sind pulverförmig oder körnig und werden mit Hilfe von Injektionsvorrichtungen in die Schmelze eingebracht.

Auf der Welt gibt es zahlreiche verschiedene Typen von Injektionssystemen. Diese können jedoch aufgrund ihres Hauptfunktionsprinzips in zwei Gruppen eingeteilt werden. Die eine umfaßt die Vorrichtungen mit mechanischer Do­ sierung und die andere die sog. Fluidisationsvorrichtungen.

Der wichtigste Teil der nach dem Wirbelbettprinzip funktionierenden Fluidisa­ tionsvorrichtungen ist der sog. Fluidisationsbehälter, in dem die streng klassi­ fizierten Reagentien bzw. Behandlungsstoffe, deren Teilchengröße innerhalb eines sehr engen Bereiches (0,32-063 mm) schwankt, nach dem Einfüllen in den fluiden Zustand versetzt und dann mit Hilfe eines Trägergases durch ein Rohrsystem und eine mit feuerfestem Material ausgekleidete Lanze hindurch in die Metallschmelze eingebracht werden.

Die nach diesem Prinzip arbeitenden Systeme haben den Nachteil, daß die einzubringenden pulverförmigen Substanzen über eine streng definierte und nur innerhalb eines engen Intervalls variierbare Teilchengröße verfügen müssen. Dadurch werden die Reagentien sehr verteuert. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß unter vorgegebenen Bedingungen die Leistung des Systems nicht re­ gulierbar ist. Ferner sind die Vorrichtungen zum Pulvereinblasen meistens nicht dazu geeignet, Gemische verschiedener Stoffe in die Schmelze einzubla­ sen.

Eine gattungsgemäße zum Dosieren und Einblasen von Pulver geeignete Vor­ richtung ist beispielsweise aus der DE-OS 24 20 914 bekannt. Diese Vorrich­ tung ist zum Dosieren eines Pulvers vorgesehen, welches nach Passieren eines Meßtrichters von Wischern in einen Sammeltrichter befördert wird, an welchen ein Venturigehäuse angeschlossen ist, in welches das Pulver von dem Trägergas Luft hineingesaugt wird und von der strömenden Luft durch eine Rohrleitung weiterbefördert wird. Diese "Vorrichtung zur Messung von Mengen teilchenför­ migen Materials" ist jedoch nicht für das Herstellen und Transportieren eines Pulvergemisches vorgesehen, welches aus vielen unterschiedlichen Komponen­ ten mit entsprechend unterschiedlichen Teilchengrößen besteht.

Bei den nach dem mechanischen Prinzip arbeitenden Systemen kann die Ein­ blasleistung mit Hilfe eines eingebauten mechanischen Dosierers, im allgemei­ nen eines Dosiertellers, verändert werden. Diese Systeme sind, was die Teil­ chengröße anbetrifft, weniger anspruchsvoll, jedoch ist ihr Aufbau wegen des mechanischen Funktionsprinzips außerordentlich kompliziert, ihre Betriebs­ sicherheit unter betrieblichen Bedingungen ist unzureichend, und sie erfordern beträchtliche Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten.

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, mit der pulverförmige und/oder körnige Stoffe auch heterogener Teilchengröße insbesondere zu deren Einbringen in Metallschmelzen bei beliebig wählbarer Leistung dosiert und miteinander vermischt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem sich verjün­ genden Behälterteil ein Fülltrichter angeordnet ist, dessen obere Öffnung mit einem Metallsieb oder einer perforierten Platte abgedeckt ist und in dessen unterem Teil der zweistufig ausgebildete Ejektor angeordnet ist, daß der Fülltrichter mit einem Vibrator verbunden ist und der Austragsbehälter auf einer Waage abgestützt ist, und daß der Austragsbehälter mit den Do­ sierbehältern über wenigstens einen Mischbehälter verbunden ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der mit dem Austragsbehälter verbundene Mischbehälter rotierende Schaufelblätter auf.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Dosierbehälter gesondert mit Dosiereinheiten versehen, welche mit einer Kontrollwaage in Verbindung stehen.

Bei der nächsten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Mischbehälter vorgesehen, an die jeweils eine Mehrzahl von Dosierbehältern angeschlossen sind, wobei die Mischbehälter an den Austragsbehälter über einen zusätzlichen Mischbehälter angeschlossen sind, wobei darüber hinaus der zusätzliche Mischbehälter auf dem Austragsbehälter angeordnet sein kann.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen von Legierungs- oder Behandlungsstoffen in eine Metallschmelze verwendet wird, so ist die gemischtransportierende Leitung mit einer Blaslanze verbunden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat gegenüber den bekannten Lösungen zahlreiche Vorteile.

Durch den Ejektor ist es möglich, die Intensität des Einblasens innerhalb eines weiten Bereiches (10-140 kg/min) zu regeln, wozu auch der Vibrator und die mit variierbarer Strömungsgeschwindigkeit betriebenen Düsen beitra­ gen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß mit ihr Teilchen einer Teilchengröße zwischen 0,01 und 4 mm dosiert bzw. eingebla­ sen werden können. Das bedeutet, daß die zu dosierenden Stoffe mit einem wesentlich geringeren Aufwand für das Mahlen und Sichten hergestellt wer­ den können als die üblicherweise verwendeten, einen sehr engen Korn­ größenbereich aufweisenden Stoffe. Dadurch können die Mahlvorrichtungen einfacher und billiger gewählt werden und das einzublasende Material kann mit wenigeren Manipulationen hergestellt werden.

Die Vorrichtung kann mit unterschiedlichen Trägergasen, unter anderem mit Sauerstoff, Stickstoff oder Argon, betrieben werden. Dadurch wird das An­ wendungsgebiet der Vorrichtung stark ausgedehnt.

Vorteilhaft ist auch, daß mit der Vorrichtung aus Stoffen unterschiedlicher Dichte bestehende Mehrkomponentengemische beliebiger Zusammensetzung dosiert werden können. Dadurch kann beim Einbringen von Behandlungs- oder Legierelementen in die Metallschmelze immer die jeweils optimale Zu­ sammensetzung gewählt werden. Gleichzeitig wird die außerordentlich teure Herstellung der unterschiedlichen Vorlegierungen überflüssig.

Die an die Vorrichtung anschließende Blaslanze widersteht auch außerordent­ lichen mechanischen Beanspruchungen wie auch starken Wärmeeinflüssen, so daß auch außerordentlich lange Behandlungszeiten von etwa 40-50 Minuten durchgeführt werden, ohne daß eine Gefahr des Schadhaftwerdens der Blas­ lanze besteht. Die Blaslanze ist sogar für während des Abstichs vorzu­ nehmende Behandlungen geeignet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur schnellen und genauen Vornahme unterschiedlicher technologischer Maßnahmen, zur Intensivierung von Pro­ zessen und deshalb zur Erhöhung der spezifischen Leistung der Vorrichtungen des Hüttenwesens geeignet.

Mit der Vorrichtung können ferner auch die staubförmigen oder zerkrümelten Teile von Desoxydantien und anderen Zusatzstoffen restlos verwendet werden.

Dementsprechend kann durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine beträchtliche Material- und Energieeinsparung erzielt werden. Die Ge­ nauigkeit der Stahlherstellungsprozesse wächst und die Effektivität der Fa­ brikation steigt an.

Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe der Zeichnung an Hand von bei­ spielhaften Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung und

Fig. 2 teilweise im Schnitt einen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Behälter.

Die aus Fig. 1 ersichtliche Vorrichtung ist zum Einbringen von Legierungs­ stoffen oder Behandlungssubstanzen in Metallschmelzen geeignet. Die Vor­ richtung weist mehrere Dosierbehälter 1, zwei Mischbehälter 2 und einen Behälter 3 auf. Der Behälter 3 ist mit seinen Einzelheiten aus Fig. 2 er­ sichtlich. Er besteht aus einem zylindrischen Teil 4 und einem sich dem Boden des zylindrischen Teils 4 anschließenden konischen Teil 5 und ist oben durch einen Deckel 6 abgeschlossen. Der Behälter 3 ist auf einen Ständer 7 mon­ tiert. Auf dem Ständer 7 befinden sich elektronische Waagen 8 und auf diesen sind die an der Seitenwand des Behälters 3 befestigten Konsolen 9 abgestützt.

Im Inneren des Behälters 3 und mit diesem konzentrisch ist im kegelförmigen unteren Teil 5 ein ebenfalls kegelförmiger Fülltrichter 10 an­ geordnet. Der Fülltrichter 10 ist mit einem in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellten Vibrator verbunden, mit dem der Fülltrichter 10 in eine mit beliebiger Frequenz erfolgenden Schwingung versetzt werden kann. Der obere Teil des Fülltrichters 10 ist mit einem Metallsieb 11 abgedeckt. Zwischen dem oberen und unteren Rand des Fülltrichters 10 und der Wand des Behälters 3 sind, um zu verhindern, daß Material in den Spalt fällt, Abgrenzelemente aus vorzugsweise elastischem Material vorgesehen.

Am Boden des Behälters 3 ist eine senkrecht nach oben ragende Düse 12 befestigt. Über ihr befindet sich ein Ejektor 13, der mit einer gemischtrans­ portierenden Leitung 14 verbunden ist. Die Düse 12 ist über eine Rohrleitung 15 an eine zentrale Gasleitung oder an eine mit Gasdruckflaschen bestückte Gasstation angeschlossen.

An den Enden der gemischtransportierenden Leitung 14 sind Aufnahmekon­ struktionen 16 vorgesehen, in denen Blaslanzen 17 angeordnet sind. Mit diesen kann das hergestellte Gemisch in die Metallschmelze eingeführt werden.

Der innere Teil der Blaslanze wird von zwei konzentrischen Stahlrohren, nämlich dem an seinem äußeren Mantel mit Rippen versehenen Transportrohr und dem Hüllrohr gebildet. Die zwischen Transportrohr und Hüllrohr befind­ lichen Rippen gewährleisten einesteils die entsprechende mechanische Festigkeit der Konstruktion, zum anderen können sie vorteilhafterweise als Kanäle für ein Kühlmedium dienen.

Der äußere Teil der Blaslanze 17 besteht aus drei Schichten, nämlich aus einer auf dem Hüllrohr angeordneten elastischen Schicht (die z. B. ein auf das Rohr gewickeltes Asbestband sein kann), aus einer auf dieser angeordne­ ten feuerfesten Deckschicht (die vorteilhafterweise aus einer selbstbindenden flüssigen feuerfesten Masse hergestellt wird) und aus einem aus feuerfestem Material angefertigten äußeren Schutzrohr.

Die auf die beschriebene Weise aufgebaute Blaslanze 17 verträgt 40-50 Minuten lang Temperaturen von über 1800 K, ohne ihre Feuerfestigkeit und Wärmeisolationsfähigkeit einzubüßen. Auch die durch die intensive Bewegung der Metallschmelze verursachten mechanischen Belastungen verträgt die Blaslanze gut.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.

In die Dosierbehälter werden voneinander verschiedene pulverförmige oder körnige Legierungs- bzw. Behandlungsstoffe getrennt eingefüllt. Die Dosier­ behälter 1 sind vorteilhafterweise so ausgeführt, daß sie - auf Dosierstellen 23 aufgesetzt - sich automatisch öffnen. Die dosierte Materialmenge wird von in die Dosierstellen eingebauten Waagen automatisch eingestellt. Die do­ sierten Materialmengen gelangen in den Mischbehälter 2, wo sie mittels der Schaufelblätter homogen miteinander vermischt werden.

Wenn es sich lediglich um die Dosierung von 2-3 verschiedenen Stoffen handelt, genügt ein einziger Mischbehälter 2. Sollen jedoch viele Stoffe ver­ mischt werden, so ist es erforderlich, mehrere Mischbehälter 2 zu benutzen, weil die Anzahl der mit einem Mischbehälter 2 verbundenen Dosierbehälter 1 beschränkt ist. Werden mehrere Mischbehälter 2 benutzt, so ist es vorteilhaft, die Gemische vor dem Einbringen in den Behälter 3 in einem weiteren Mischbehälter 2 zu homogenisieren.

Die Mischbehälter 2 bzw. ein Mischbehälter 2 sind (ist) vorteilhafterweise auf dem Behälter 3 befestigt. Das Gemisch wird durch ein Ventil oder eine Schleuse in den Behälter 3 gelassen. Nach Beendigung der Dosierung muß der Behälter 3 hermetisch verschlossen werden.

Gegebenenfalls kann das homogene Gemisch auch auf eine beliebige andere Art herge­ stellt und dann in den Behälter 3 eingegeben werden.

Die Dosierung der jeweils gewünschten Menge wird von auf dem Ständer 7 angeordneten elektronischen Waagen 8 kontrolliert. Wenn die entsprechende Materialmenge auf dem Metallsieb 11 vorhanden ist, kann die Dosierung ge­ startet werden. Das bedeutet, daß der mit dem Fülltrichter 10 in Verbindung stehende Vibrator eingeschaltet wird. Durch die Vibration fällt das Gemisch durch die Löcher des Metallsiebes 11 in den Fülltrichter 10, wird dort in dem aus der Düse 12 strömenden Gas gleichmäßig verteilt und tritt zu­ sammen mit dem Trägergas durch den Ejektor 13 aus.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gelangt das Gemisch zusammen mit dem Trägergas in die Blaslanze 17 und aus dieser in die Metallschmelze.

Verglichen mit dem früher üblichen Zusetzen von Pulvergemischen hat die erfindungsgemäße Vorrichtung zahlreiche Vorteile. Wichtig ist, daß zur ge­ nauen Dosierung kein Mahlgut homogener Teilchengröße erforderlich ist, denn dadurch wird die Herstellung des Pulvergemisches wesentlich einfacher und billiger. Da die dosierten Pulvergemische im allgemeinen eine inhomo­ gene Teilchengröße aufweisen und deshalb auch verhältnismäßig große Teil­ chen enthalten, werden die Leitungen nicht verstopft, weil die großen, über eine beträchtliche Bewegungsenergie verfügenden Teilchen die Leitungen reinigen und Verstopfungen verhindern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur schnellen und genauen Vornahme unterschiedlicher technologischer Maßnahmen, zur Intensivierung von Prozes­ sen und deshalb zur Erhöhung der spezifischen Leistung der Vorrichtungen des Hüttenwesens geeignet.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung ist es wesentlich einfacher, durch Transport und Lagerung zerkrümeltes, pulverförmiges Material mitzuverwen­ den.

Durch die genaue und zuverlässige Dosierung und die Möglichkeit, Pulverge­ mische beliebiger Zusammensetzung aufbereiten zu können, wird die Herstel­ lung der teuren Vorlegierungen überflüssig, weil die Behandlungsstoffe in ihrer gewünschten Zusammensetzung unmittelbar in Form von Pulverge­ mischen dosiert werden können.

Daraus folgt, daß nur die unbedingt erforderliche Menge an Behandlungsstoff in die Metallschmelze eingeführt werden muß, die bei den herkömmlichen Technologien im allgemeinen übliche Überdosierung ist nicht erforderlich.

Bei der Behandlung von Stählen braucht z. B. die im Ofen hergestellte Schlacke nicht ausgewechselt und nicht einmal partiell erneuert werden. Die Behandlung kann gleich nach dem Beginn des Abstichs begonnen werden.

Die unterschiedlichen Behandlungsprozesse können praktisch unabhängig vom Material des Pfannenfutters vorgenommen werden, was verglichen mit den herkömmlichen Technologien einen Anstieg der Effektivität und ein Absinken der Kosten bedeutet.

Gemäß der Erfindung können demnach unterschiedliche Pulvergemische we­ sentlich wirksamer und zuverlässiger dosiert werden, als dies früher möglich war. Beim Einsatz dieser Pulvergemische in Technologien des Hüttenwesens können die einzelnen Arbeitsprozesse wesentlich vereinfacht und die Kosten bedeutend gesenkt werden. Darüber hinaus kann auch die Qualität der Erzeug­ nisse stark verbessert werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Dosieren von pulverförmigen und/oder körnigen Stoffen, insbesondere zu deren Einbringen in eine Metallschmelze, mit einem an einem Dosierbehälter ange­ schlossenen Austragsbehälter mit einem zylindrischen Behälterteil und einem sich daran nach unten anschließenden, sich nach unten verjüngenden Behälter­ teil sowie einem Ejektor zum Austragen des Gemischgutes aus dem Austragsbe­ hälter, wobei die Düse des Ejektors an eine Trägergasleitung angeschlossen ist und der Ejektorausgang an eine Transportleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem sich verjüngenden Behälterteil (5) ein Fülltrichter (10) angeordnet ist, dessen obere Öffnung mit einem Metallsieb (11) oder einer perforierten Platte abgedeckt ist und in dessen unterem Teil der zweistufig ausgebildete Ejektor (12, 13) angeordnet ist, daß der Fülltrichter (10) mit einem Vibrator verbunden ist und der Austragsbehälter (3) auf einer Waage (8) abge­ stützt ist, daß der Austragsbehälter (3) mit den Dosierbehältern (1) über wenig­ stens einen Mischbehälter (2) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kontrollwaagen für die Dosierbehälter (1) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mischbehäl­ ter (2) vorgesehen sind, an die jeweils eine Mehrzahl von Dosierbehältern (1) angeschlossen sind, und daß die Mischbehälter (2) an den Austragsbehälter (3) über einen zusätzlichen Mischbehälter angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Mischbehälter auf dem Austragsbehälter (3) angeordnet ist.