NO123433B

NO123433B -

Info

Publication number: NO123433B
Application number: NO2155/68A
Authority: NO
Inventors: J Matsumoto
Original assignee: Tohoku Special Steel Works Ltd
Priority date: 1967-06-10
Filing date: 1968-06-01
Publication date: 1971-11-15
Also published as: FR1570814A

Description

Fremgangsmåte og apparat for smeltning og raffinering Process and apparatus for smelting and refining

av stål med likestrøm. of steel with direct current.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og apparat for smeltning The invention relates to a method and apparatus for melting

og raffinering av stål med likestrom, og mer spesielt en fremgangsmåte og apparat for smeltning og raffinering av stål med varme ut-viklet fra en likestromslysbue over minst to toppelektroder festet til et ovnsdeksel og strekkende seg nedad i ovnen, og minst én bunnelektrode innlagret i ovnens innvendige bunn. and refining steel with direct current, and more particularly a method and apparatus for melting and refining steel with heat developed from a direct current arc over at least two top electrodes attached to a furnace cover and extending downwards in the furnace, and at least one bottom electrode stored in the furnace internal bottoms.

Ved vanlige likestromslysbueovner smeltes forst den del av det til ovnen tilforte metall som ligger nær lysbuen, mens en annen del av det til ovnen tilforte metall som ligger nær ovnsveggen og mellom to tilstotende elektroder, forst smeltes etter en viss tid. In ordinary direct current arc furnaces, the part of the metal added to the furnace that is close to the arc is first melted, while another part of the metal added to the furnace that is close to the furnace wall and between two adjacent electrodes is only melted after a certain time.

Dersom det til ovnen tilforte metall smeltes med en likestromslysbue og så underkastes et elektrolytisk raffineringstrinn, er den elektrolysestrdm som er nodvendig for raffinering ca. 60 % av den for smeltning av metallet i ovnen nodvendige strom. Hvis det derfor tilveiebringes en anordning for tilforsel av den for smeltning av metallet i ovnen nodvendige strom, vil anordningen ikke benyttes under raffineringstrinnet som kan utfores med en del av den elektriske kraft som er nodvendig for smeltning av metallet i ovnen, hvilket er langt mer uokonomisk. If the metal added to the furnace is melted with a direct current arc and then subjected to an electrolytic refining step, the electrolytic current required for refining is approx. 60% of the current required to melt the metal in the furnace. If, therefore, a device is provided for supplying the current necessary for melting the metal in the furnace, the device will not be used during the refining step which can be carried out with part of the electrical power required for melting the metal in the furnace, which is far more uneconomical .

Det er kjent fra fransk patentskrift nr. 11+71101 å anvende It is known from French patent document No. 11+71101 to use

en brenner i en elektrisk lysbueovn for å spare strom under smeltningen. a burner in an electric arc furnace to save electricity during melting.

Det taes ved foreliggende oppfinnelse sikte på å tilveiebringe The present invention aims to provide

en forbedret fremgangsmåte og apparat for smeltning og raffinering av stål med likestrom hvorved det fåes en betraktelig nedsatt arbeidstid og således en oket arbeidseffektivitet og produktutbytte samtidig som anleggsomkostningene for smeltning og raffinering nedsettes . an improved method and apparatus for melting and refining steel with direct current, whereby a considerably reduced working time is obtained and thus an increased work efficiency and product yield at the same time as the plant costs for melting and refining are reduced.

Oppfinnelsen angår derfor en fremgangsmåte av den i patent- The invention therefore relates to a method of the one in the patent

krav l's overbegrep angitte type, og fremgangsmåten er særpreget ved de i patentkravets karakteriserende del angitte trekk. claim l's preamble specified type, and the method is characterized by the features specified in the characterizing part of the patent claim.

Oppfinnelsen angår dessuten et apparat for gjennomføring av fremgangsmåten, og apparatet er særpreget ved de i patentkrav 2's karakteriserende del angitte trekk. The invention also relates to an apparatus for carrying out the method, and the apparatus is characterized by the features indicated in the characterizing part of patent claim 2.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningene. Av disse viser fig. 1 et tverrsnitt av en vanlig Heroult-lysbueovn som viser det innbyrdes forhold mellom de ovre elektroder og de deler av det til ovnen tilforte metall som smeltes noe forsinket. Fig. 2 er et lengdesnitt av en lysbueovn med en ved bunnen anordnet elektromagnet. The invention will be described in more detail with reference to the drawings. Of these, fig. 1 a cross-section of an ordinary Heroult arc furnace showing the mutual relationship between the upper electrodes and the parts of the metal added to the furnace which are melted somewhat delayed. Fig. 2 is a longitudinal section of an arc furnace with an electromagnet arranged at the bottom.

Fig. 3 er et tverrsnitt av ovnen ifolge fig. 2, og Fig. 3 is a cross-section of the oven according to fig. 2, and

Fig. k- er et lengdesnitt av en utforelsesform av apparatet Fig. k- is a longitudinal section of an embodiment of the apparatus

for utforelse av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen. for carrying out the method according to the invention.

Ved foreliggende oppfinnelse anvendes en brenner som en - hjelpeanordning for oppvarming av den del av det til ovnen tilforte stål som smeltes etter en viss forsinkelse. Ved oppfinnelsen tilveiebringes således en virkningsfull måte for påvirkning av smeltningen av stålet med den til elektrodene tilforte strom og folgelig også en nedsatt sraeltetid og nedsatt kraftforbruk for smeltning av stålet. Ved oppfinnelsen kan det således tilveiebringes en tilfor selsanordning for elektrisk strom som tjener til bare å tilfore den elektrolysestrom som er nodvendig for gjennomforing av den elektrolytiske raffinering av det smeltede stål, hvorved det kan gjbres betraktelige besparelser med hensyn til omkostningene for likeretteren og andre elektriske apparater som er nodvendige for anvendelse i forbindelse med tilforselsanordningen for den elektriske strom. Den elektrolytiske raffinering av det smeltede stål blir dessuten mer effektiv ved hjelp av den elektromagnetiske omrorer, og raffineringsperioden kan således gjores kortere. Det er således mulig effektivt å utfore hele operasjonen bestående av ned-smeltning av stålet og raffinering av det smeltede stål og å redusere den nodvendige tid for hele operasjonen, hvorved produksjons-utbyttet stiger. Den elektrolytiske raffinering av det smeltede stål ved hjelp av den elektromagnetiske omrorer ^jor det mulig å oppnå en hoy desoxydasjons- og avsvovlingsgrad og dermed en effektiv fjernelse av ikke-metallisk inneslutninger, hvorved ujevnheter i det oppnådde produkts kvalitet minskes. En tilstrekkelig minskning av legeringselementene gjor det mulig å forbedre utbyttet av de tilsatte legeringselementer, og det fåes derved lavere omkostninger i forbindelse med det nodvendige råmateriale og et billig raffinert stål. In the present invention, a burner is used as an auxiliary device for heating the part of the steel supplied to the furnace which is melted after a certain delay. The invention thus provides an effective way of influencing the melting of the steel with the current supplied to the electrodes and consequently also a reduced heating time and reduced power consumption for melting the steel. The invention can thus provide a supply device for electric current which serves to supply only the electrolysis current which is necessary for carrying out the electrolytic refining of the molten steel, whereby considerable savings can be made with regard to the costs of the rectifier and other electrical devices which are necessary for use in connection with the supply device for the electric current. The electrolytic refining of the molten steel also becomes more efficient with the help of the electromagnetic stirrer, and the refining period can thus be shortened. It is thus possible to effectively carry out the entire operation consisting of melting down the steel and refining the molten steel and to reduce the time required for the entire operation, thereby increasing the production yield. The electrolytic refining of the molten steel by means of the electromagnetic stirrer makes it possible to achieve a high degree of deoxidation and desulphurisation and thus an effective removal of non-metallic inclusions, whereby unevenness in the quality of the obtained product is reduced. A sufficient reduction of the alloying elements makes it possible to improve the yield of the added alloying elements, thereby resulting in lower costs in connection with the necessary raw material and a cheap refined steel.

Ved foreliggende fremgangsmåte for raffinering og smeltning av stål er det nodvendig å gjennomfore smeltningen under slike betingelser at toppelektrodene virker som katode mens bunnelektroden virker som anode slik at det mellom disse fåes en elektrisk lysbue-utladning. Samtidig injiseres flammen fra brenneren for brenning av gassformig brensel med eller uten flytende brensel mot den del av det i ovnen tilforte metall som befinner seg nær ovnsveggen og mellom to tilstotende toppelektroder. Raffineringen av det smeltede metall utfores ved hjelp av den elektromagnetiske omrorer etter at metallet er blitt smeltet slik at det fåes smeltet metall på ovnsbunnen. In the present method for refining and melting steel, it is necessary to carry out the melting under such conditions that the top electrodes act as cathode while the bottom electrode acts as anode so that an electric arc discharge is obtained between them. At the same time, the flame from the burner for burning gaseous fuel with or without liquid fuel is injected against the part of the metal added to the furnace which is located near the furnace wall and between two adjacent top electrodes. The refining of the molten metal is carried out using the electromagnetic stirrer after the metal has been melted so that molten metal is obtained on the bottom of the furnace.

Når raffineringen påbegynnes, reverseres elektrodenes polaritet slik at toppelektrodene virker som anode og ovnsbunnelektroden som katode for derved å bevirke at raffineringen, som desoxydasjon og fjernelse av svovel, gjores ved elektrisk spaltning av de fremstilte slagg og tildekking av det smeltede stål. Under dette trinn av raffineringen fremmer den elektromagnetiske omrorer i vesentlig grad raffineringsreaksjonen. When refining begins, the polarity of the electrodes is reversed so that the top electrodes act as anode and the furnace bottom electrode as cathode, thereby causing the refining, such as deoxidation and removal of sulphur, to be carried out by electrical splitting of the produced slag and covering of the molten steel. During this stage of refining, the electromagnetic stirrer significantly promotes the refining reaction.

Det er meget viktig å bestemme elektrodenes polaritet under smeltningen og raffineringen av metallet på den ovenfor beskrevne måte. Det har nu vist seg at dersom elektrodenes polaritet under smeltningen er den samme som under raffineringen, oker det elektriske kraftforbruk og den nodvendige tid for smeltning av metallet like meget som dersom vekselstrom skulle ha vært benytttet. Det elektriske kraftforbruk med polariserte elektroder ifolge oppfinnelsen er ca. 25 % mindre enn kraftforbruket til elektroder med tilfor sel av vekselstrom. It is very important to determine the polarity of the electrodes during the melting and refining of the metal in the manner described above. It has now been shown that if the polarity of the electrodes during melting is the same as during refining, the electrical power consumption and the time required for melting the metal increase as much as if alternating current had been used. The electrical power consumption with polarized electrodes according to the invention is approx. 25% less than the power consumption of electrodes with alternating current supply.

Under raffineringen gjennomføres folgende raffineringsreaksjon, forutsatt at toppelektrodene virker som anode mens ovnsbunnelektroden er katode. De folgende desoxydasjons- og avsvovlingsreaksjoner forekommer ved grenseflatene mellom slaggen og det smeltede metall: During refining, the following refining reaction is carried out, provided that the top electrodes act as anode while the furnace bottom electrode is cathode. The following deoxidation and desulphurisation reactions occur at the interfaces between the slag and the molten metal:

Disse reaksjoner forloper glatt dersom den ovre elektrode virker som anode. Reaksjonene påvirkes dessuten gunstig av den elektromagnetiske omroring. These reactions proceed smoothly if the upper electrode acts as anode. The reactions are also favorably influenced by the electromagnetic stirring.

Ved utforelse av foreliggende fremgangsmåte strekker den brenner som benyttes som hjelpeanordning for smeltning av stålet, seg nedad gjennom ovnsveggen eller ovnstoppen inn i ovnen. Denne brenner er således anordnet i en vanlig Hlroult-lysbueovn at den dannede flamme rettes mot den del av det til ovnen tilforte metall som befinner seg nær ovnsveggen og mellom to tilstotende toppelektroder. Denne del av metallet er vist på fig. 1 som en skygge-lagt del S. Dette skyldes at delen S tilsvarer det område hvor metallet smeltes etter noen forsinkelse på grunn av den av lysbuen frembragte varme. På fig. 1 angir 1 ovnsveggen og 2 de til ovnstoppen festede toppelektroder som strekker seg nedad i ovnen. In carrying out the present method, the burner, which is used as an auxiliary device for melting the steel, extends downwards through the furnace wall or the furnace top into the furnace. This burner is so arranged in an ordinary Hlroult electric arc furnace that the flame formed is directed towards the part of the metal added to the furnace which is located close to the furnace wall and between two adjacent top electrodes. This part of the metal is shown in fig. 1 as a shaded part S. This is because the part S corresponds to the area where the metal is melted after some delay due to the heat produced by the arc. In fig. 1 indicates 1 the furnace wall and 2 the top electrodes attached to the furnace top which extend downwards in the furnace.

Den ovennevnte brenner virker til å supplere den varmeenergi som tilfores fra den elektriske tilforselsanordning som er avpasset for tilforsel bare av den elektriske kraft som er nodvendig for gjennomforing av den elektrolytiske raffinering, og den nodvendige tid for smeltning av stålet nedsettes derved betraktelig. Dette skyldes at den del av stålet som smeltes av lysbuen etter noen forsinkelse, også oppvarmes komplementært av den i brenneren The above-mentioned burner acts to supplement the heat energy supplied from the electrical supply device which is adapted to supply only the electrical power necessary for carrying out the electrolytic refining, and the time required for melting the steel is thereby considerably reduced. This is because the part of the steel that is melted by the arc after some delay is also heated complementary by it in the burner

fremstilte flamme, hvorved metallets varmefordeling forbedres. manufactured flame, whereby the heat distribution of the metal is improved.

For den elektromagnetiske omrorer utnyttes elektromagnetiske krefter som induseres i det smeltede metall ved innvirkning av like-strømmen og de magnetiske kraftlinjer i overensstemmelse med Flemings venstrehåndsregel. For the electromagnetic stirrer, electromagnetic forces induced in the molten metal by the impact of the direct current and the magnetic lines of force are utilized in accordance with Fleming's left-hand rule.

På fig. 2 og 3 er det vist en lysbueovn med en elektromagnet ved ovnsbunnen. 1 angir ovnsveggen, 2 toppelektrodene, 3 bunnelektroden, h smeltet stål, 5 magnetiseringsspoler, 6 en magnetisk spole, 7 en ytre ovnskasse av magnetisk materiale som også virker som en magnetisk pol som samarbeider med den magnetiske pol 6, og 8 ovnens bunnflate fremstilt av et magnetisk metall. In fig. 2 and 3 an arc furnace is shown with an electromagnet at the bottom of the furnace. 1 denotes the furnace wall, 2 the top electrodes, 3 the bottom electrode, h molten steel, 5 magnetizing coils, 6 a magnetic coil, 7 an outer furnace case of magnetic material which also acts as a magnetic pole cooperating with the magnetic pole 6, and 8 the bottom surface of the furnace made of a magnetic metal.

Toppelektrodenes (anoder i dette tilfelle), bunnelektrodenes (katodenes) og den magnetiske pols anordning er vist på fig. 3. The arrangement of the top electrodes (anodes in this case), the bottom electrodes (cathodes) and the magnetic pole is shown in fig. 3.

De relative stillinger til topp- og ovnsbunnelektrodene og den magnetiske pol er av stor betydning for bevegelsen av det smeltede stål i ovnen. Den på fig. 2 og 3 viste ovn er utstyrt med tre toppelektroder 2 og tre ovnsbunnelektroder 3. Toppelektrodene og bunnelektrodene er omvekslende anordnet ved hjornene til et heksa-gon samtidig som den magnetiske pol 6 er anordnet ved heksagonete sentrum. Antallet og stillingen til elektrodene er ikke begrenset til bare en slik anordning, men kan f.eks. være anordnet på en slik måte at tre bunnelektroder er plasert direkte under tre toppelektroder eller en rekke bunnelektroder kan være nedsenket i ovnsbunnen nær omkretsen til en sirkel som passerer gjennom vertikale projeksjoner av de tre toppelektroder. Toppelektrodene og bunnelektrodene kan også være omvekslende anordnet ved hjornene av et polygon. Det er ikke nodvendig å anvende bare tre toppelektroder, og to toppelektroder eller flere enn tre toppelektroder kan anvendes under oppnåelse av en god omroring. I ethvert tilfelle er det nodvendig å anordne bunnelektrodene på ovnens bunn nær omkretsen til en sirkel som passerer gjennom toppelektrodenes vertikale projeksjoner for å oppnå en effektiv omroring av det smeltede stål. The relative positions of the top and bottom electrodes and the magnetic pole are of great importance for the movement of the molten steel in the furnace. The one in fig. The oven shown in 2 and 3 is equipped with three top electrodes 2 and three oven bottom electrodes 3. The top electrodes and the bottom electrodes are alternately arranged at the corners of a hexagon while the magnetic pole 6 is arranged at the hexagonal center. The number and position of the electrodes is not limited to just such a device, but can e.g. be arranged in such a way that three bottom electrodes are placed directly under three top electrodes or a series of bottom electrodes may be immersed in the furnace bottom near the circumference of a circle passing through vertical projections of the three top electrodes. The top electrodes and the bottom electrodes can also be alternately arranged at the corners of a polygon. It is not necessary to use only three top electrodes, and two top electrodes or more than three top electrodes can be used while achieving good agitation. In any case, it is necessary to arrange the bottom electrodes on the bottom of the furnace near the circumference of a circle passing through the vertical projections of the top electrodes to achieve an effective stirring of the molten steel.

Ovnens ytre kasse 7 kan være fremstilt av et umagnetisk materiale, og andre likestromselektromagneter kan være festet til den umagnetiske, ytre kasse 7. Disse andre likestromselektromagneter kan være slik innrettet at de vil gi magnetiske poler med en felles magnetisk polaritet motsatt den til den magnetiske pol ved midten av ovnsbunnen og som fåes på grunn av den forste likestromselektromagnet. Hver av de andre eller sekundære likestromselektromagneter er anbragt i et horisontalt plan som omtrentlig går gjennom middel-nivået til det smeltede metall i ovnen, og ved et punkt på en radial linje loddrett på den vertikale akse gjennom ovnens geometriske sentrum og som skjærer lengdeaksen til en av de nevnte forste elektroder . The oven's outer box 7 can be made of a non-magnetic material, and other direct current electromagnets can be attached to the non-magnetic, outer box 7. These other direct current electromagnets can be arranged in such a way that they will provide magnetic poles with a common magnetic polarity opposite to that of the magnetic pole at the center of the furnace bottom and which is obtained due to the first direct current electromagnet. Each of the second or secondary direct current electromagnets is arranged in a horizontal plane passing approximately through the mean level of the molten metal in the furnace, and at a point on a radial line perpendicular to the vertical axis through the geometrical center of the furnace and intersecting the longitudinal axis of a of the aforementioned first electrodes.

Ned tre toppelektroder 2, tre bunnelektroder 3 og en magnetisk pol 6 anordnet som vist på fig. 35 ledes en elektrisk strom til hver toppelektrode 2 og strommer mot to tilstotende bunnelektroder 3? som vist ved de ubrudte pillinjer. Elektromagneten 6 ved ovnsbunnens sentrale del produserer magnetiske kraftlinjer som stråler radialt ut fra den magnetiske pol 6 gjennom det smeltede metall h og mot den ytre kasse 7 som omgir ovnsveggen, og det fåes et radialt magnetfelt som vist ved de stiplede linjer på fig. 3. De elektriske strommer og megnetiske kraftlinjer vil da skjære hverandre, f.eks. ved punktene a,b,c,d,e og f som vist på fig. 3. Elektromagnetiske krefter induseres i det smeltede stål ved virkningen mellom de elektriske strommer og de magnetiske kraftlinjer i overensstemmelse med Flemings venstrehåndsregel. Disse elektromagnetiske krefter bevirker en sterkere omroring av det smeltede metall. Down three top electrodes 2, three bottom electrodes 3 and a magnetic pole 6 arranged as shown in fig. 35, an electric current is led to each top electrode 2 and flows towards two adjacent bottom electrodes 3? as shown by the solid arrow lines. The electromagnet 6 at the central part of the furnace base produces magnetic lines of force which radiate radially from the magnetic pole 6 through the molten metal h and towards the outer box 7 which surrounds the furnace wall, and a radial magnetic field is obtained as shown by the dashed lines in fig. 3. The electric currents and magnetic lines of force will then intersect, e.g. at points a,b,c,d,e and f as shown in fig. 3. Electromagnetic forces are induced in the molten steel by the action between the electric currents and the magnetic lines of force in accordance with Fleming's left-hand rule. These electromagnetic forces cause a stronger stirring of the molten metal.

Selv under smeltningen av stålet påbegynnes den elektromagnetiske omroring etter at det til ovnen tilforte stål er blitt lokalt ned-smeltet for derved å nedsette den for smeltning av stålet nodvendige tid. Som nevnt ovenfor anvendes det ved foreliggende fremgangsmåte en brenner som hjelpeoppvarmningsanordning for derved å få et supplement til likestromskapasiteten, hvorved den elektromagnetiske omroringsvirkning under nedsmeltningen av metallet okes i vesentlig grad. Even during the melting of the steel, the electromagnetic stirring is started after the steel added to the furnace has been locally melted down, thereby reducing the time required for melting the steel. As mentioned above, in the present method a burner is used as an auxiliary heating device to thereby obtain a supplement to the direct current capacity, whereby the electromagnetic stirring effect during the melting of the metal is increased to a significant extent.

Den elektromagnetiske omroring under raffineringen av det smeltede stål gjor det mulig ikke bare å påskynde den elektrolytiske spaltning av slaggen og derved å nedsette den nodvendige raffineringstid, men bevirker også en hurtig og jevn fordeiing av de til stålet tilsatte elementer, hvorved det fåes en hoy raffi-neringsgrad og kortere raffineringstid. The electromagnetic stirring during the refining of the molten steel makes it possible not only to speed up the electrolytic splitting of the slag and thereby reduce the necessary refining time, but also causes a rapid and uniform distribution of the elements added to the steel, whereby a high raffi is obtained -neration degree and shorter refining time.

Raffineringstrinnet, som desoxydasjon og avsvovling på basis The refining step, such as deoxidation and desulphurisation on the basis

av elektrolyse av slaggen, utfores under slike betingelser at topp-elektroden virker som anode og at det anvendes en slagg av systemet CaO-SiC^-A^O-^ hovedsakelig bestående a/ kalksten og flusspat. of electrolysis of the slag, is carried out under such conditions that the top electrode acts as anode and that a slag of the system CaO-SiC^-A^O-^ mainly consisting of limestone and fluorspar is used.

Ved utforelse av foreliggende fremgangsmåte foretrekkes det å anvende en belastningsfri likestromspenning av 70 - l*+0 V under stålsmeltningen og en belastningsfri spenning av 30 - 80 V under raffineringen av det smeltede stål. Det er en generell tilboyelig-het til å oke spenningen under smeltning av metallet, og dette krever en stbrre ovnskapasitet. Spenningen under raffineringen varieres fortrinnsvis i overensstemmelse med den type metall som skal raffineres. ;En beregning vil vise at en forholdsvis liten likestrbmslysbue-ovn av størrelsesordenen 5 tonn og hvor det anvendes oxygengass som gassformig brensel og tungolje som flytende brensel, gjor det mulig å tilbakebetale hele installeringsomkostningene for likeretteren ;og elektromagneten i lopet av 3 år dersom oxygenet ikke koster mer enn *+3 ore/m^/bg at det kan oppnåes en 30 - 35 % hbyere reprodu-serbarhet enn med en vanlig vekselstrbmlysbueovn. When carrying out the present method, it is preferred to use a no-load direct current voltage of 70 - 1*+0 V during the steel melting and a no-load voltage of 30 - 80 V during the refining of the molten steel. There is a general tendency to increase the tension during melting of the metal, and this requires a larger furnace capacity. The tension during refining is preferably varied in accordance with the type of metal to be refined. A calculation will show that a relatively small direct current arc furnace of the order of 5 tonnes and where oxygen gas is used as gaseous fuel and heavy oil as liquid fuel, makes it possible to repay the entire installation costs for the rectifier and the electromagnet over the course of 3 years if the oxygen does not costs more than *+3 ore/m^/bg that a 30 - 35% higher reproducibility can be achieved than with a normal alternating current arc furnace.

Et apparat for utfbrelse av foreliggende fremgangsmåte vil bli beskrevet under henvisning til fig. h. An apparatus for carrying out the present method will be described with reference to fig. h.

På fig. k vises en ovnsvegg 1, ovnsbunn 1', toppelektroder 2 In fig. k shows a furnace wall 1, furnace bottom 1', top electrodes 2

og bunnelektroder 3 og 3'. Elektrodene 3 består fortrinnsvis av en rekke stenger av mykt stål, men elektrodenes 3' sammensetning kan på egnet måte være valgt avhengig av sammensetningen til det stål som skal smeltes og raffineres. and bottom electrodes 3 and 3'. The electrodes 3 preferably consist of a number of rods of mild steel, but the composition of the electrodes 3' can be suitably chosen depending on the composition of the steel to be melted and refined.

På tegningen er videre vist det smeltede stål h, en magnetiseringsspole 5 for elektromagneten, en av elektromagnetens magnetiske poler 6 og en ytre ovnskasse 7 av et magnetisk materiale, som en jernplate, som også tjener som en ytre magnetisk pol for elektromagneten. Ovnens bunnplate 8 er fremstilt av et umagnetisk metall. Henvisningstallet 9 betegner en likestrbmskilde, og 10 er en vender anordnet i kretsen mellom likestrbmskilden 9 og elektrodene 2 og 39 3' og istand til å reversere polariteten til like-strømmen som tilfores elektrodene 2 og 3, 3'. Elektromagnetens magnetiseringsspole 5 mottar strom fra likeretterne 11, men det er selvfølgelig også mulig å tilfore strbm til magnetiseringsspolen 5 fra likeretterne 9 ved å koble spolen 5 enten i serie eller i parallell med ovnen istedenfor å anvende en separat likeretter 11. Polariteten til strommen i spolen 5 kan reverseres ved hjelp av en vender 12 for derved å forsterke omrøringen ved å snu sirkulasjons-retningen til det smeltede metall. 13 angir en slagg som dekker det smeltede metall h. Elektromagneten 6 og magnetiseringsspolen 5 må være anordnet i overensstemmelse med antallet av og stillingen til toppelektrodene 2. lk angir brennere som er fort gjennom ovnstoppen og som virker som en hjelpeoppvarmningsanordning. The drawing also shows the molten steel h, a magnetizing coil 5 for the electromagnet, one of the electromagnet's magnetic poles 6 and an outer furnace box 7 of a magnetic material, such as an iron plate, which also serves as an outer magnetic pole for the electromagnet. The oven's bottom plate 8 is made of a non-magnetic metal. The reference number 9 denotes a direct current source, and 10 is a inverter arranged in the circuit between the direct current source 9 and the electrodes 2 and 39 3' and capable of reversing the polarity of the direct current which is supplied to the electrodes 2 and 3, 3'. The magnetizing coil 5 of the electromagnet receives current from the rectifiers 11, but it is of course also possible to supply current to the magnetizing coil 5 from the rectifiers 9 by connecting the coil 5 either in series or in parallel with the furnace instead of using a separate rectifier 11. The polarity of the current in the coil 5 can be reversed by means of a turner 12 in order to thereby enhance the stirring by reversing the direction of circulation of the molten metal. 13 denotes a slag covering the molten metal h. The electromagnet 6 and magnetizing coil 5 must be arranged in accordance with the number of and the position of the top electrodes 2. lk denotes burners which are fast through the furnace top and which act as an auxiliary heating device.

Ved foreliggende oppfinnelse er det mulig å anvende flammen fra en hjelpeoppvarmningsanordning bestående av en brenner, til den del av det i ovnen tilforte stål som smeltes med forsinkelse, og således å oppvarme metallet samtidig med en elektromagnetisk omroring. Det er således mulig å redusere den for smeltning av stålet nodvendige elektriske kraft og betraktelig å redusere den for smeltning av stålet nodvendige tid. Det er ved foreliggende oppfinnelse dessuten mulig å redusere tilforselskilden for elektrisitet til en målestokk som er avpasset for tilfor sel av den elektris^^traf t som er nodvendig for å kunne utfore den elektE^^^^le^^afM^nering, og å gjennomfore metoden rasjonelt med reduserte installasjonsom-kostninger. Den elektromagnetiske omroring finner også sted under den elektrolytiske raffinering, hvorved den elektrolytiske raffineringsreaksjon understøttes i betraktelig grad med det resultat at raffineringstiden kan gjores kortere og desoxydasjonen og avsvov-lingen forbedres, og den samlede fremgangsmåte bestående av smelte-trinnet og det elektrolytiske raffineringstrinn kan utfores på en effektiv og meget godt reproduserbar måte. Ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes således en bkonomisk fremgangsmåte ved fremstilling av raffinert stål med jevn sammensetning og et hbyt utbytte av de tilsatte legeringselementer på en effektiv og rimelig måte. With the present invention, it is possible to apply the flame from an auxiliary heating device consisting of a burner to the part of the steel added to the furnace which is melted with a delay, and thus to heat the metal simultaneously with an electromagnetic stirring. It is thus possible to reduce the electrical power required for melting the steel and to considerably reduce the time required for melting the steel. With the present invention, it is also possible to reduce the supply source for electricity to a scale that is adapted to the supply of the electricity that is necessary to be able to carry out the electrification, and to carry out the method rationally with reduced installation costs. The electromagnetic stirring also takes place during the electrolytic refining, whereby the electrolytic refining reaction is supported to a considerable extent with the result that the refining time can be shortened and the deoxidation and desulphurisation improved, and the overall process consisting of the smelting step and the electrolytic refining step can be carried out in an efficient and highly reproducible manner. The present invention thus provides an economical method for the production of refined steel with a uniform composition and a high yield of the added alloying elements in an efficient and reasonable manner.

Claims

1. Method of melting and refining steel, especially noble steel alloys, with heat from an electric arc burning between at least two top electrodes extending downward into the furnace, and one or more electrodes stored in the bottom of the furnace, and using a burner arranged in the furnace to save current during the melting period, characterized in that a flame emitted from the burner for burning gaseous fuel with or without liquid fuel is injected against the part of the added to the furnace metal located near the furnace wall and between two adjacent top electrodes, and the molten metal thus produced is electromagnetically stirred, and by the molten metal being refined during the electromagnetic stirring by reversing the polarity of the top electrodes so that they become anodes and the polarity of the bottom electrode so that it becomes the cathode to thereby cause electrolytic splitting of the slag thus produced and electrolytic refining of the molten metal into steel.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it consists of an oven with an electromagnetic stirring device which is magnetized with direct current for producing magnetic lines of force across an electric arc that burns between at least two top electrodes (2) and at least one bottom electrode (3), a burner (lh) for burning gaseous fuel with or without liquid fuel and for projecting the produced flame against the part (s) of the metal supplied to the furnace (h) which is located near the furnace wall (1) and between two adjacent top electrodes, and a switch (10) for reversing the polarity of the top and bottom electrodes for transition from melting to refining of molten metal.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the electromagnetic stirring device comprises at least two top electrodes (2) which extend downwards into the oven, at least one electrode (3) with the opposite polarity of the top electrodes and stored in a suitable place in the bottom of the oven, whereby the top electrodes and the bottom electrode are arranged in such a way that they can supply direct current through the metallic material (h) introduced into the furnace in both directions in order to thereby melt and stir the molten metal, and at least one direct current electromagnet (6) arranged at the central part of the furnace bottom to generate of radial magnetic lines of force radiating from the central part of the furnace base towards an outer box (7) surrounding the furnace wall (1) and vice versa, whereby the molten metal in the electric furnace is stirred due to the mutual effects of the direct current through the molten metal and the radial magnetic field produced by direct current electromagnet en. h.

Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the electrodes (3) are embedded in the bottom of the oven along the circumference of a circle that passes through the vertical projections of the top electrodes (2) on the surface of the interior bottom of the oven (8), and that the outer case (7) which surrounds the furnace wall (1) consists of magnetic material with a magnetic polarity opposite to that of the DC electromagnet in the magnetized state.

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the electrodes (3) are stored in the bottom of the oven in such a way that the vertical projections of the bottom electrodes and the top electrodes (2) on the surface of the interior bottom of the oven are alternately located in the corners of a polygon.

6. Apparatus according to claim 2, characterized in that the electrodes (3) are stored in the bottom of the furnace in the vertical projections from the top electrodes (2) near the circumference of a circle with a center that coincides with or is located close to the vertical axis through the geometric center of the oven.

7. Apparatus according to claim 2 or 3> characterized in that the direct current electromagnet comprises a direct current electromagnet (6) arranged at the central part of the furnace bottom and a number of other direct current electromagnets attached to an outer box (7) of non-magnetic material which surrounds the furnace wall (l) and which is adapted to form magnetic poles with a common magnetic polarity opposite to the polarity of the magnetic pole formed by the direct current electromagnet (6) at the center of the furnace bottom, each of the other direct current electromagnets being arranged in a horizontal plane which approximately passes through the middle level of the molten metal (h) in the furnace, and at a point on a radial line perpendicular to the vertical axis through the geometric center of the furnace and intersecting the longitudinal axis of one of the top electrodes.