SE459122B - Anordning foer behandling och raffinering av smaelta metallegeringar medelst likstroemsljusbaagsupphettning - Google Patents

Description

459 122 2 ligheten att använda anordningar vid gjutskänkar med en rymd under 15 ton.

Vidare är ett förfarande för raffinering av smälta legeringar känt, varvid en likströmsljusbåge användes i skänken (3), vilket på grund av svårigheter med strömav- ledningen (vattenkylda elektroder, elektromagnetisk vind) inte kan användas i praktiken.

Uppfinningen har fått till uppgift att åstadkomma en anordning för behandling och raffinering av smälta metallegeringar genom uppvärmning med likströmsljusbå gar i skänken, varvid medelst symmetrisk strömavledning genom slaggelektrolyten erhålles betingelser för samtidigt ge- nomförande av värmefysikaliska, fysikaliskt-kemiska och elektrokemiska processer, som säkerställer en djup raf- finering (avgasning, avsvavling), mycket effektiv ljus- bågsupphettning under eliminering av ljusbågens erosions- effekt på skänkens infodring, minskad förbrnkning av elenergi och elektroder samt säker kontroll av proces- serna. Samtidigt skall anordningen uppvisa en förenklad konstruktion och inte kräva vakuum, dvs innebära minskade kapitalinvesteringar.

Enligt uppfinningen löses uppgiften vid en anord- ning för behandling och raffinering av smälta metallege- ringar medelst likströmsljusbâgsupphettning, varvid på' åtminstone en del av smältans yta sker en elektrolys, innefattande en med eldfast material inklädd skänk, som är försedd med en mekanism för direkt gjutning av smäl- tan, en porös propp för inblåsning av inert gas i bot- ten eller en induktionsomrörare, ett med eldfast mate- rial klätt rörligt lock med öppningar för elektroderna, en öppning för tillsättning av tillsatser och provtagning, öppningar för avledning av avgaser och rörliga förbruk- ningselektroder, vilka matas av en likströmskälla, däri- 459 122 3 genom att likströmskällan består av två eller fler ström- likriktare samt att de positiva och negativa rörliga elektrodernas centra är anordnade inbördes symmetriska på en rät linje, varvid likriktarna är oberoende av var- andra och strömkretsens anslutning sker genom en gemen- sam pol (+ resp -) av likriktarnas poler, Uppfinningen har följande fördelar: den åstadkom- mer villkor för elektrokemisk avskiljning av skadliga anjoniska föroreningar ur slaggen resp metallen paral- lellt med att metallurgiska operationer utföres såsom legering, uppvärmning, homogenisering och raffinering I under syntetisk slagg i skänken. Vidare elimineras den elektromagnetiska vindens skadliga inverkan på den eld- fasta inmurningen medelst symmetrisk strömavledning ge- nom slaggelektrolyten. Upphettningen blir effektivare och smidigare. Slaggelektrolytens sammansättning kan kontrolleras genom kontinuerlig mätning av slaggens spän- ningsfall. Kostnaderna sjunker. Man har möjlighet att omkasta polariteten genom enkel omställning av elektro- derna.

Andra fördelar med anordningen består i en förenk- ling av konstruktionen, diameterminskning av de indivi- duellt som anod anslutna grafitelektroderna, ljudlös upphettning under användning av likström samt förbätt-' rade möjligheter till automatisering och kontroll av pro- cesserna.

Uppfinningens grundtanke består i att substanser bringas i kontakt med metallsmältan, vilka vid skänkens temperatur under ljusbågsupphettningen bildar ett skikt av flytande slaggelektrolyt, vilken medelst icke mindre än två rörliga förbrukningselektroder, vilka individuellt matas av två eller fler likströmskällors (likriktares) positiva poler, är ansluten som anod så att smältan också 459 122 4 verkar som anod medan smältans förbindning med katoden eller katoderna sker medelst en eller flera ljusbàgar.

Katodbågen leder till minskning av den i den som anod anslutna smältan lösta vätgasen (H), varvid genom in- blåsning av en lämplig mängd inert gas i atmosfären ovanför skänkens yta eller genom motsvarande evakuering möjliggöres att avleda i ljusbågen utvecklad vätgas. tidigt uppnås en effektiv upphettning av metallen, Sam- kon- tinuerlig omröring och kontaktering med slaggen medelst en eller flera vid katoden resp katoderna brinnande lik- strömsljusbâgar. Enligt lagarna för kemisk jämvikt_ur metallen till slaggen avskilda an joniska föroreningar såsom S2- och 02- urladdas vid anoderna och avskiljas huvudsakligen såsom flyktiga föreningar SO 2,00 genom se- kundära elektrokemiska reaktioner.

Vidare skapas möjlig- het för ändring av metallsmältans polaritet genom anslut- ning av likströmskällorna eller ändring av de rörliga elektrodernas läge samt arbete under en viss tidsrymd med anodiska ljusbågar.

Uppfinningen skall nu förklaras närmare i anslutning till bifogade ritningar. Därvid visar fig l en anordning enligt uppfinningen i Snitt, fig 2 föremålet enligt fig l i planvy, fig 3 - 7 på schematiskt sätt olika placeringar av. elektroderna, fig 8 excentrisk linjär anordning av elektroderna, fig 9 föremålet för fig l med alternativ anordning av elektroderna och fig l0 föremålet för fig 9 i en planvy.

Anordningen enligt uppfinningen består av en gjut- skänk l som är invändigt klädd med eldfast material, mekanism 2 för direkt gjutning av stålet, en en porös propp 3 för inblåsning av inert gas eller en induktionsomrör ~ a'_ re 4, ett med eldfasta stenar belagt lock 5 som är för- sett med vattenkylda öppningar för elektroderna, riskt på en rak linje anordnade centra sam för tillsättan symmet- t öppning(ar) de av legerings- och slaggbildande till- lß l5 459 122 satser och en öppning 8 för avgaser, rörliga grafit- elektroder, däribland katoder 9, anoder 10, likströms- källor 15 och 16, vilka enligt det visade kopplings- schemat är förbundna med elektroderna 9 och l0, varvid ljusbàgen ll brinner vid katoden 9 och anoderna l0 är neddoppade i slaggen l2, vilken täcker metallsmäl- tan vilken via slaggen är ansluten som anod. Genom kon- tinuerlig mätning av anodernas l0 spänningsfall i slag- gen med hjälp av skrivare l4 kontrolleras slaggelektro- lytens 12 kemiska sammansättning och egenskaper.

Fig 3 och 4 åskådliggör på schematiskt sätt en pla- cering av anoderna Al och A2 lO relativt katoden 9, var- Ovanför 2 slaggen 12 erhålles en maximal avvikelse av ljusbågen vid medelst upplyftning av anoderna Al resp A resp den anodiska fläcken från centrum mot metallskän- kens l3 periferi.

Fig 5 och 6 visar hur genom inbördes ändring av anodernas l0 strömtillförsel för I >I eller IA < Al A2 2 IAI sker en förflyttning av ljusbàgen i riktning mot A (fig 5) eller Al (fig 6).

Fig 7 och 8 åskådliggör en excentrisk linjär place- 2 ring av anoderna lO, vilket möjliggör en kretscirkula- tion av de övre skikten metall 13 och slaggelektrolyt 12, varvid en intensiv omröring sker genom inblàsning av inert gas genom den porösa proppen 3 som är placerad diametralt mittemot katoden 9 med ett avstånd på l/2 från katoden.

Anordningen enligt uppfinningen har följande funk- tionssätt: I skänken l tappas, utan att slagg finns, ur ugnen en bestämd mängd smält metall l3, och skänken bort- transporteras under det rörliga locket 5. na 7 tillsättes slaggbildande (kalk, CaF2) tillsatser.

Genom öppningar- Därefter inkopplas inblåsning av inert gas för omröring via proppen 3 och påbörjas nedsänkningen av de som anod anslutna elektroderna till dess att de kommer i kontakt med slaggskiktet l2, vilket konstateras genom att mäta anodspänningsfallet på instrumentet 14. Därefter nedsän- 459 122 l5 6 kes katoden 9 till dess att ljusbågen ll tänder, bágen brinner i spegelns centrum. varvid I detta fall är metall- badet 13 genom slaggen l2 anslutet som anod. Är det nöd- vändigt att omkasta polariteten, anslutes genom upplyft- ning av anoderna Al och A 2 l0 över skänken och neddopp- ning av katoden 9 i slaggen metallbadet som katod, medan ljusbågar tändes elektroderna har fig 10 i planvy.

Anordningen vid anoderna. En sådan placering av återgivits i fig 9 i tvärsnitt och i förklaras närmare i anslutning till nedan- stående exempel: - I en sex tons gjutskänk med 300 mm höjd av det fria rummet, vilken är anordnad pá en rörlig vagn, tappas me- delst en mellantransportskänk under avskiljning av ugns- slaggen 5,5 ton smält otätat stål, som tillverkats i en ljusbågsugn. Vid tappningen uppgår metallens temperatur till ls2o°c, varvia den kemiska sammansättningen är föl- jande: C% Mn% 0,18 0,23 Si% _ S% P% Cr% H% 0,06 0,041? 0,024 O,l2 7,73 Efter stålets tappning från transportskänken i ar- betsskänken inblåses argon för omröring i en mängd på 40 - 50 l/min och skänken på vagnen köres under ett rör- ligt lock med tvâ anoder ø 150 mm och en katod ø 200 mm' samt med öppningar för provtagning och tillsättning av tillsatser. Därefter sker under kontinuerlig omröring genom botten med argon (30 l/min) och inblåsning under locket med argon (60 l/min) med katodisk ljusbåge. jande: likströmsljusbâgsupphettning Uppvärmningsparametrarna är föl- Arbetsspänning 75 V 5000 A Under ljusbàgsuppvärmningen tillsättes följande ämnen: Arbetsström Slaggbildare: kalk l5 kg/ton; flusspat 2 kg/ton; schamott l kg/ton.

Reduktionsmedel och legeringstillsatser: FeMn 7,8 lO 459 122 7 kg/ton; FeNi 5,6 kg/ton; FeCr 7,8 kg/ton; Femo 3,1 kg/ton; Al 0,9 kg/ton.

Uppvärmningstiden med likströmsljusbåge uppgick till 93 min. Metallens temperatur i skänken före behand- lingen var l545oC och efter behandlingen l590OC. När ter- misk jämvikt uppnåtts i skänken uppnås en ljusbâgsupp- värmningshastighet på 2,lOC/min.

Såsom behandlingsresultat erhölls ett stål typ 35XM med följande sammansättning: C 0,35%; Mn 0,74%; Si 0,36%; P 0,030%; S 0,0053%; Cr 0,92%; Mo 0,17%; As 0,030%; O 25 ppt; H 5,0_ppt.

Följande resultat har uppnåtts: Avsvavling % 87,3 Avgasning % 35,0 Upptagning av legeringstillsatser och järnlegeringar % 95 Förbrukning av elenergi Avh/t 99 Elektrodförbrukning kg/t.h. 1,09

Claims (1)

1. 459 122 10 15 PATENTKRAV Anordning för behandling och raffinering av smälta metallegeringar medelst likströmsljusbågsupphettning, var- vid på åtminstone en del av smältans yta sker en elektro- lys, innefattande en med eldfast material inklädd skänk, som är försedd med en mekanism för direkt gjutning av smäl- tan, en porös propp (3) för inblåsning av inert gas i bot- ten eller en induktionsomrörare (4), ett med eldfast mate- rial klätt rörligt lock (5) med öppningar (6) för elektro- derna, en öppning (7) för tillsättning av tillsatser och provtagning, öppningar (8) för avledning av avgaser och rörliga förbrukningselektroder (9, 10), vilka matas av en likströmskälla (15, 16), k ä n n e t e c k n a d därav, att likströmskällan består av två eller fler strömlikriktare (15, 16) samt att de positiva (10) och negativa (9) rör- liga elektrodernas centra är anordnade inbördes symmetriska på en rät linje, varvid likriktarna (15, 16) är oberoende av varandra och strömkretsens anslutning sker genom en gemen- sam pol (+ resp -) av likriktarnas (15, 16) poler (9).