DE3879994T2

DE3879994T2 - Verfahren zur verringerung der abnutzung der auskleidung einer pfanne fuer geschmolzenes gut.

Info

Publication number: DE3879994T2
Application number: DE8888105362T
Authority: DE
Inventors: Hans Ekander; Clas Ericson; Staffan Oestroem; Goete Tallbaeck Goet Tallbaeck; Hernan Tinoco
Original assignee: Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1988-04-02
Publication date: 1993-09-16
Anticipated expiration: 2008-04-03
Also published as: DE3879994D1; JPS63263383A; US4820342A; EP0286934A1; EP0286934B1; SE460621B; SE8701525D0; SE8701525L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mischung von Schmelze und Schlacke in einem Schmelze enthaltenden Tiegel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Verfahren ist bekannt aus der SE-B-447 846.
Die SE-B-447 846 beschreibt einen Tiegelofen mit einem Tiegel, der mit einer zentralen Gleichstrom-Lichtbogenelektrode und mindestens einem Bodenkontakt ausgerüstet ist, welcher in der Seitenwand nahe dem Boden des Tiegels angeordnet ist. Der Tiegel ist von einer elektrischen Spule umgeben, die mit Gleichstrom gespeist wird. Das magnetische Feld, welches durch die genannten Spulen erzeugt wird, wirkt mit dem durch die Schmelze fließenden Strom in der Weise zusammen, daß eine horizontale rotierende Bewegung in der Schmelze entsteht, welche die Oberfläche der Schmelze in eine parabolische Form bringt. Dieses Phänomen wird verwendet, um die Ausfütterung des Tiegels gegen die Hitzestrahlung des elektrischen Lichtbogen zu schützen.
Ein Problem in Verbindung mit einem Ofen der vorgenannten Art, besteht in der Vermischung von Stahlschmelze und Schlacke, zum Beispiel für die Schwefelbeseitigung. Auch die Homogenisierung der Schmelze kann ein Problem darstellen.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Effizienz der Reaktionen zwischen Schlacke und Schmelze in einem Bad aus geschmolzenem Metall, zum Beispiel im Zusammenhang mit der Schwefelbeseitigung aus der Stahlschmelze, wird in der älteren, nicht yorveröffentlichen EP-A-86117529.7 beschrieben. Bei diesem Verfahren findet das Rühren der Schmelze mittels mindestens einem induktiven Rührer statt, wobei das Rühren in der Weise erfolgt, daß der Kraftvektor der Rührung sich aus einer horizontalen und einer vertikalen Komponente zusammensetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Mischung von Schmelze und Schlacke in einem Schmelze enthaltenden Tiegel der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches Verfahren sich durch eine verbesserte Intensität bei der Mischung von Stahl und Schlacke zur Erhöhung der metallurgischen Effizienz, zum Beispiel bei der Schwefelbeseitigung aus einer Stahlschmelze, auszeichnet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.
Das Rühren, welches zweckmäßigerweise von einem horizontal wirkenden elektromagnetischen Rührer erzeugt wird, der mit mehrphasigem Strom gespeist wird, wird in der Weise vorgenommen, daß die Schmelze und die Schlacke durch entsprechendes Anordnen des Rührers im Verhältnis zu dem mit Stahlschmelze gefüllten Tiegel in eine horizontale Rotation versetzt werden. Dies ergibt eine große Flexibilität hinsichtlich der Strömungsmuster. Während der horizontalen Rotation der Schmelze sammelt sich die Schlacke im zentralen Bereich der Schmelzenoberfläche unter den Lichtbögen und wird auf diese Weise leicht geschmolzen. Zusätzlich wird durch die Wirkung der Störvorrichtung eine Turbulenz in der Schmelze erzeugt, die metallurgisch vorteilhaft ist, zum Beispiel hinsichtlich der direkten Schwefelbeseitigung und hinsichtlich verbesserter Homogenisierung.
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung kann der Kontakt zwischen Schlacke und Ausfütterung vermieden werden und so der Verschleiß der Ausfütterung vermindert werden. Die parabolische Oberfläche schützt die Tiegelwand gegen die von den Lichtbögen ausgehende Strahlung.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Schmelze nicht nur von einem horizontal wirkenden elektromagnetischen Rührer gerührt, sondern zusätzlich von einem vertikal wirkenden Rührer, der von dem erstgenannten Rührer getrennt ist und zweckmäßigerweise diametral gegenüber dem erstgenannten Rührer angeordnet ist. Der letztgenannte Rührer dient der Verbesserung der Homogenisierung der Schmelze.
Durch Vergrößerung der Parabelhöhe durch verstärkte horizontale Rotation können sowohl der Strom- als auch der Elektrodenverbrauch vermindert werden.
Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Figuren 1a und 1b die Verwendung von zwei Rührern,
Figuren 2a und 2b die Verwendung eines keramischen Stabes als Störvorrichtung,
Figuren 3a und 3b die Verwendung eines keramischen Steines als Störvorrichtung,
Figuren 4a und 4b die Verwendung eines keramischen Flügels als Störvorrichtung,
Figur 5 einen elektromagnetisch wirkenden Störstab,
Figuren 6a und 6b die Verwendung des in Figur 5 gezeigten Störstabes,
Figuren 7a und 7b eine Störvorrichtung in Gestalt eines Elektromagneten,
Figur 8 eine Anordnung mit einem horizontalen Rührer und einem Elektromagneten.
Figur 1a zeigt einen Tiegel 1 mit einem elektromagnetischen Rührer 2, welcher mit Mehrphasenstrom gespeist wird und an der Seite des Tiegels 1 plaziert ist. Figur 1b zeigt dieselbe Anordnung von oben. Durch Wahl der Richtung des magnetischen Wanderfeldes kann das Rühren in jeder der durch die Pfeile 3 und 4 angegebenen Richtungen erfolgen. Das Rühren verursacht eine Rotation der Schmelze, zum Beispiel einer Stahlschmelze, wodurch die Oberfläche 5 der Schmelze eine parabolische Form annimmt und die Schlacke 6 sich in deren Zentrum ansammelt, wo sie leicht durch den Lichtbogen 7 der Lichtbogenelektrode oder der Lichtbogenelektroden 8 geschmolzen werden kann. Auf diese Weise erreicht man einen nachhaltigen Schutz der Ausfütterung des Tiegels 1. Ferner erhält man einen nachhaltigen Schutz gegen die direkte Strahlung des Lichtbogens 7 gegen die Wand des Tiegels 1. Auch wird ein direkter Kontakt zwischen Schlacke und Ausfütterung vermieden, wodurch die Lebensdauer der Ausfütterung beträchtlich verlängert wird. Falls gewünscht, kann die Anordnung durch einen vertikalen Rührer 9 ergänzt werden, welcher in vertikaler Richtung rührt und die Homogenisierung der Schmelze und die Homogenisierung der Temperatur der Schmelze verbessert. Die Schlacke, die sich im Zentrum sammelt, wird auf diese Weise leicht geschmolzen. Feinungseffekte, wie zum Beispiel die Schwefelbeseitigung, sind erreichbar und können möglicherweise verbessert werden. In diesem Zusammenhang wird auch eine effizientere Vermischung von Stahl und Schlacke erreicht.
Der Tiegel 1 ist mit einer Störvorrichtung versehen, was im folgenden beschrieben wird.
Die Figuren 2a und 2b zeigen das Eintauchen einer störenden Stange oder eines Stabes 10 aus keramischem oder einem anderen feuerfesten Material in die Schmelze. Hierdurch wird die Bewegung der Schmelze, die durch den horizontal wirkenden Rührer 11 herbeigeführt wird, gestört, und es wird eine wirksamere Vermischung von Stahl und Schlacke erreicht, was unter anderem eine verstärkte Schwefelentfernung zur Folge hat. Figur 2b zeigt die Rührrichtung und den keramischen Stab 10, der exzentrisch angeordnet ist im Verhältnis zur vertikalen Tiegelachse und zur Grenzfläche zwischen Stahl und Schlacke.
Die Figuren 3a und 3b zeigen eine Störvorrichtung, welche der in den Figuren 2a, 2b ähnlich ist, jedoch aus einem keramischen Stein, zum Beispiel einem Ziegelstein 12, besteht, der in die Schmelze hineinragt, und zwar zweckmäßigerweise unterhalb der Schmelzenoberfläche an der Tiegelwand. In der gleichen Weise wie in dem oben beschriebenen Fall des Stabes 10, erreicht man eine Störung der Rührung und folglich eine intensivere Vermischung von Schlacke und Stahl. Der keramische Stein 12 soll solche Abmessungen haben, daß er von der inneren Wand des Tiegels in die Schmelze ragt, und zwar an oder unmittelbar unter der Oberfläche der Schmelze (siehe Figur 3a).
Eine alternative Ausführungsform einer Störvorrichtung zeigen die Figuren 4a und 4b, in denen ein keramischer Flügel 12 in die Schmelze eintaucht oder unter der Schmelzenoberfläche angeordnet ist. Auch in diesem Falle wird eine intensivere Vermischung von Schlacke und Stahlschmelze erreicht.
Figur 5 zeigt eine elektromagnetische Störvorrichtung, die aus einem Eisenkern 15 besteht, der von einer Spule 14 umgeben ist. Der Eisenkern 15 ist der Schmelze zugewandt und preßt diese magnetisch nach unten, wenn die Spule 14 mit Strom versorgt wird (Siehe die Schmelzenoberfläche 16). Die Anwendung geht auch aus den Figuren 6a und 6b hervor, welche die parabolische Oberfläche 17 zeigt, die von dem nicht dargestellten Rührer verursacht wird. Es sind auch der Eisenkern 15 und die Spule 14 gezeigt, deren magnetisches Feld die Schmelze zur Verbesserung der Mischungsintensität um ein zusätzliches Stück herunterdrückt. Die elektromagnetische Störvorrichtung, die die Schmelze lokal verzögert, kann zum Beispiel ein stationäres Wechselfeld, ein Wanderfeld (zweckmäßigerweise von anderer Frequenz als die des Rührers 2) und/oder ein Gleichfeld erzeugen. Die Lage der Störvorrichtung ist ebenfalls in Figur 6b gezeigt, die eine Ansicht des Gefäßes in Figur 6a von oben zeigt.
Die Figuren 7a und 7b zeigen einen Elektromagneten 18, dessen Spule mit Gleichstrom gespeist wird und der an einer Stelle im Tiegel wirksam ist, die im wesentlichen diametral gegenüber dem Rührer 2 angeordnet ist, der in horizontaler Richtung arbeitet, um die parabolische Schmelzenoberfläche 19 zu erzeugen. Der mit Gleichstrom gespeiste Magnet 18 verzögert (bremst) die Schmelze örtlich und erzeugt so ein verstärktes Rühren (siehe auch den Querschnitt in Figur 7b).
Bei bekannten Tiegeln mit normaler Rührung geht die Entfernung von Schwefel aus dem Stahl nur relativ langsam voran. Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung kann, unter anderem gemäß Figur 8, die Intensität der Vermischung von Schlacke und Schmelze und damit die Schwefelentfernung verbessert werden. Ein horizontal wirkender Rührer 21, der in Umfangsrichtung wirkt, ist am Tiegel 20 angeordnet. Diametral gegenüber oder etwas demgegenüber im Winkel versetzt, ist eine elektromagnetische Spule 22 angeordnet, die ein magnetisches Feld an der Oberfläche der Schmelze erzeugt, welches als elektromagnetische Bremse wirkt. Am Ort der Spule 22 wird die Trennfläche zwischen Schlacke und Schmelze gestört, wodurch eine kraftvolle Vermischung erreicht wird. Figur 8 zeigt deutlich den Ort der Spule 22 im Verhältnis zur Schlacke 23. Das Mischen beginnt bei 24.

Claims

1. Verfahren zur Mischung von Schmelze und Schlacke in einem Schmelze enthaltenden Tiegel, vorzugsweise Stahlschmelze, die von mindestens einem elektrischen Lichtbogen (7) erhitzt wird und mit Hilfe von stromgespeisten elektromagnetischen Spulen (2) derart in horizontaler Richtung gedreht wird, daß sich eine parabolische Oberfläche auf der Schmelze bildet, welche die Tiegelauskleidung gegen die Strahlung des Lichtbogens schützt, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Spulen einen elektromagnetischen Rührer (2) bilden, der ein horizontales magnetisches Wanderfeld erzeugt, dessen Stärke so gewählt wird, daß sich die in der Schmelze vorhandene Schlacke (6) im zentralen Bereich sammelt, wodurch die Tiegelauskleidung auch gegen den Angriff der Schlacke geschützt wird, daß der Lichtbogen oder die Lichtbögen (7), zusätzlich zur Erhitzung der Charge, auch die Schlacke (6) schmilzt/schmelzen und daß eine Störvorrichtung (10, 12) vorhanden ist, die so beschaffen ist, daß sie eine wirksame Vermischung von Schmelze und Schlacke herbeiführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Störvorrichtung eine Stange oder ein Stab (10) aus keramischem oder anderem feuerfesten Material ist, die/der in die Schmelze eintaucht, und zwar vorzugsweise in die Grenzfläche zwischen Schmelze und Schlacke.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störvorrichtung einen keramischen Stein enthält, zum Beispiel ein Ziegelstein (12), der in die Schmelze hineinragt, zweckmäßigerweise unter der Oberfläche der Schmelze an der Tiegelwand.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Störvorrichtung einen keramischen Flügel (13) hat, der in die Badoberfläche eintaucht oder unter dieser angeordnet ist, und zwar vorzugsweise in die/der Grenzfläche zwischen Schmelze und Bad.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Störvorrichtung eine elektromagnetische Bremse enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Störvorrichtung einen elektromagnetischen Störstab (14, 15) enthält, der zur Schmelzenoberfläche hin abgesenkt werden kann, wobei der Störstab magnetisch die Schmelzenoberfläche nach unten drückt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet (18), der mit Gleichstrom gespeist wird, oder eine andere elektromagnetische Einrichtung an der Schmelzenoberfläche des Tiegels angesetzt wird, wobei der Magnet oder die andere elektromagnetische Einrichtung die Schmelze verzögert durch Erzeugung eines magnetischen Gleichfeldes, eines stationären magnetischen Wechselfeldes oder eines magnetischen Wanderfeldes, welches von dem normalen Rührer (2) getrennt ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze von einem horizontal wirkenden elektromagnetischen Rührer (2) und einem vertikal wirkenden Rührer (9) gerührt wird, der von dem erstgenannten Rührer getrennt angeordnet ist, und zwar zweckmäßigerweise diametral gegenüber dem erstgenannten Rührer.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rühren, welches von dem horzontal wirkenden elektromagnetischen Rührer (2) erzeugt wird, durch ein zusätzliches magnetisches Feld gestört wird, welches von einer Spule (22), die im wesentlichen diametral gegenüber dem Rührer (2) angeordnet ist, erzeugt wird, wobei die Spule (22) mit Gleichstrom oder einphasigem Wechselstrom derart gespeist wird, daß sie als elektromagnetische Bremse wirkt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Parabelhöhe durch Vergrößerung der horizontalen Rotation vergrößert wird, wodurch sowohl der Strom- als auch der Elektrodenverbrauch reduziert werden können.