SE464263B

SE464263B - METHOD AND APPARATUS FOR MOVING A METAL MELT

Info

Publication number: SE464263B
Application number: SE8803345A
Authority: SE
Inventors: C Leal
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1988-09-21
Filing date: 1988-09-21
Publication date: 1991-03-25
Also published as: SE8803345L; SE8803345D0; WO1990003544A1

Description

464 263 2 Uppfinningen går ut på en metod för att åstadkomma omrörning av en metall- smälta innesluten i ett metallurgiskt kärl av exempelvis skänk- eller skänkugnstyp och en anordning för att utföra metoden. Metoden karakterise- ras av att den omrörning som åstadkommes är asymmetiskt fördelad i smältan och att omrörning i både tangentiell, axiell och radiell led åstadkommes. ¿ Anordningen för att utföra metoden utmärks av att en induktiv omrörare placeras vid en del av skänken så att den omrörning som åstadkommas blir asymmetrisk i förhållande till centrum av skänken. Genom att omrörarens längd endast omsluter en del av skänken fås ett avbrutet kraftfält vid omrörarens ändar som ger upphov till en radiellt riktad tryckkraft på smältan. Tryckkraften överlagrar den tangentiella dragkraft som omrörarens magnetfält åstadkommer i smältan och den vertikala kraft som gravitationen utövar och därvid uppkommer spiralformadeströmningsbilder i smältan. Asym- metrin i kraftpåverkan på smältan, p g a omrörarens endast delvis omslut- ande längd eller att en omslutande omrörare matas olikformigt i olika delar av omröraren, åstadkommer turbulenta strömmar i smältan. Detta ger upphov till homogenisering av smältan och god omblandning av slagg och smälta. Det har visat sig särskilt gynnsamt att utforma omröraren så att dess längd och poldelning samt frekvens ger en radiell kraft i smältan vars belopp är minst 50 X av den tangentiella dragkraftens belopp. Den tangentiella kraften ger en horisontell omrörning av smältan som ger upp- hov till en paraboliskt formad badyta med parabolens centrum förskjuten på grund av asymmetrin. Det är fördelaktigt att ha en parabolisk badyta i t ex en skänkugn eftersom slaggen då ansamlas mot parabolens centrum och förhindras att komma i kontakt med infodringen och därmed kan slitaget på infodringen från slaggreaktioner minskas. Det är även fördelaktigt att ha slaggen samlad i närheten av ljusbågselektroden och att skänkens sidor skyddas från ljusbâgens värmeutveckling. Genom att på så sätt öka slagg- djupet vid en given slaggmängd kan man använda högre effekt på ljusbågen och lägre placering av elektroden och på så sätt erhålla betydligt snabbare behandling av smältan. Den asymmetriska kraftfördelningen ger även upphov till turbulens i smältan som har en mycket gynnsam effekt på homogeniseringsförloppet i smältan och ger en god omblandning av slagg och smälta vilket påskyndar raffineringen. Genom uppfinningen är det således möjligt att snabbare och med väsentligt mindre utrustning än tidigare åstadkomma en omrörning av en metallsmälta som ger både en parabolisk badyta och god homogenisering på kort tid och omblandning av slagg och smälta. 3 464 263 God homogenisering är önskvärt vid inblandning av legeringsämnen i en smälta t ex vid inblandning av ferrolegeringar i en järnsmälta för fram- ställning av stål, rostfritt stål eller speciallegeringar, vid tillverk- ning av mässing eller andra kopparlegeringar och även för tillverkning av aluminium-, bly-, zink- och tennlegeringar. The invention relates to a method for effecting stirring of a metal melt enclosed in a metallurgical vessel of, for example, a ladle or ladle oven type and a device for carrying out the method. The method is characterized in that the agitation achieved is asymmetrically distributed in the melt and that agitation in both tangential, axial and radial directions is achieved. The device for performing the method is characterized in that an inductive stirrer is placed at a part of the ladle so that the stirring that is effected becomes asymmetrical in relation to the center of the ladle. Because the length of the stirrer only encloses a part of the ladle, an interrupted force field is obtained at the ends of the stirrer which gives rise to a radially directed compressive force on the melt. The compressive force superimposes the tangential tensile force that the stirrer's magnetic field produces in the melt and the vertical force that gravity exerts, thereby creating helical flow images in the melt. The asymmetry in the effect on the melt, due to the only partially enclosing length of the stirrer or the fact that an enclosing stirrer is fed non-uniformly in different parts of the stirrer, produces turbulent currents in the melt. This gives rise to homogenization of the melt and good mixing of slag and melt. It has proved particularly advantageous to design the stirrer so that its length and pole division as well as frequency give a radial force in the melt whose amount is at least 50 X of the amount of the tangential tensile force. The tangential force provides a horizontal agitation of the melt which gives rise to a parabolically shaped bathing surface with the center of the dish displaced due to the asymmetry. It is advantageous to have a parabolic bathing surface in, for example, a ladle furnace because the slag then accumulates towards the center of the dish and is prevented from coming into contact with the lining and thus the wear on the lining from slag reactions can be reduced. It is also advantageous to have the slag collected in the vicinity of the arc electrode and that the sides of the ladle are protected from the heat development of the arc. By thus increasing the slag depth at a given amount of slag, it is possible to use a higher effect on the arc and a lower placement of the electrode and thus obtain significantly faster treatment of the melt. The asymmetric force distribution also gives rise to turbulence in the melt which has a very favorable effect on the homogenization process in the melt and gives a good mixture of slag and melt, which accelerates the refining. By means of the invention it is thus possible to achieve a stirring of a metal melt faster and with considerably less equipment than before, which gives both a parabolic bathing surface and good homogenization in a short time and mixing of slag and melt. 3 464 263 Good homogenization is desirable when mixing alloying elements in a melt, for example when mixing ferroalloys in an iron smelter for the production of steel, stainless steel or special alloys, in the manufacture of brass or other copper alloys and also in the manufacture of aluminum. , lead, zinc and tin alloys.

Vid raffinering av stål genom slagg-smältareaktioner är det viktigt att skapa god kontakt mellan slaggen och smältan. Även vid avsvavling och avfosforisering av stål ger asymmetrisk omrörning stora fördelar. Likaså vid borttagande av föroreningar såsom arsenik och antimon från kopparsmäl- tor. Vid desoxidation av stål erhålles vid behandling enligt uppfinningen en snabb och god separation av oxiderade ämnen och inneslutningar vilket ger ett renare stål.When refining steel by slag-melting reactions, it is important to create good contact between the slag and the melt. Even with desulphurisation and dephosphorization of steel, asymmetric agitation offers great advantages. Also when removing contaminants such as arsenic and antimony from copper smelters. In the case of deoxidation of steel, the treatment according to the invention results in a rapid and good separation of oxidized substances and inclusions, which gives a cleaner steel.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGSFIGURER I figur 1 visas en genomskärning av en skänk 1, innehållande en smälta 2.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING FIGURES Figure 1 shows a section of a ladle 1, containing a melt 2.

Vid skänkens ena sida är anordnad en omrörare för horisontell omrörning 3.At one side of the sideboard is arranged a stirrer for horizontal stirring 3.

På grund av omrörarens geometriska utformning erhålles förutom den tangen- tiella dragkraft som omrörarens magnetfält åstadkommer även tryckkrafter A på smältan som tillsammans med gravitationens inverkan ger upphov till radiella och axiella rörelser B och C i smältan. Figur 2 visar skänken 1 uppifrån och omröraren 3 vilken endast delvis omsluter skänken, vilket gör att den horisontella rotationen D blir asymmetrisk i förhållande till skänkens centrum.Due to the geometric design of the stirrer, in addition to the tangential tensile force obtained by the stirrer's magnetic field, compressive forces A are also obtained on the melt which, together with the effect of gravity, give rise to radial and axial movements B and C in the melt. Figure 2 shows the ladle 1 from above and the stirrer 3 which only partially encloses the ladle, which makes the horizontal rotation D asymmetrical in relation to the center of the ladle.

Metoden och anordningen enligt ovan kan varieras på mångahanda sätt inom ramen för nedanstående patentkrav.The method and device as above can be varied in many ways within the scope of the following claims.

Claims

464 265 I 9 PATENT CLAIMS

Method for stirring a molten metal (2), enclosed in a metallurgical vessel (1) to which is applied at least one electromagnetic stirrer for horizontal stirring, characterized in that the (a) melt is caused to rotate in such a way that the melt (2) surface acquires a parabolic shape with the center of the dish displaced relative to the center of the vessel (b) the force with which the stirrer acts on the melt is asymmetrically distributed along the periphery of the melt and consists of a tangentially directed part and a radially directed part.

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the electromagnetic stirrer (3) only partially encloses the vessel and has a length and pole division and frequency so that the amount of the radial force (A) on the melt is at least 50 X of the amount of the tangential force on the melt at a position in the melt near the center of the stirrer.