CH528593A - Verfahren zum Entschwefeln und Desoxydieren von kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen in einem ruhenden Gefäss für eisenmetallurgische Zwecke und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Entschwefeln und Desoxydieren von kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen in einem ruhenden Gefäss für eisenmetallurgische Zwecke und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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CH528593A
CH528593A CH431169A CH431169A CH528593A CH 528593 A CH528593 A CH 528593A CH 431169 A CH431169 A CH 431169A CH 431169 A CH431169 A CH 431169A CH 528593 A CH528593 A CH 528593A
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CH431169A
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Dieter Dr Haverkamp Klaus
Kraemer Friedrich
Mandel Jorn
Juergen Dr Motz
Mayer Siegfried
Klaus Dr Roehrig
Peter Dr Schulz Hans
Hilmar Dr Weidenmueller
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Rheinstahl Huettenwerke Ag
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    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D27/00Stirring devices for molten material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00Refining of pig-iron; Cast iron

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Description


  Verfahren zum Entschwefeln und Desoxydieren von kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen       in    einem     ruhenden        Gefäss    für     eisenmetallurgische    Zwecke und Vorrichtung  zur     Durchführung    des     Verfahrens       Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entschwe  feln und Desoxydieren von kohlenstoffhaltigen Eisen  schmelzen     in    einem ruhenden Gefäss für eisenmetallur  gische Zwecke, bei dem mittels eines Rührgerätes eine an  der Gefässwand nach unten gerichtete und im     Gefäss-          zentrum    nach oben gerichtete Zirkulationsströmung der  Schmelze hervorgerufen wird,

   sowie eine Vorrichtung  zur Durchführung des Verfahrens.  



  Aus dem deutschen Patent<B>1190</B> 479 ist eine     Rühr-          und    Pumpvorrichtung zum Beschleunigen physikalisch  chemischer Vorgänge in Metallschmelzen bekannt, die  aus einem unteren Ansaugrohr und mindestens einem  über dem Ansaugrohr seitlich angeordneten, im wesent  lichen horizontalen Auslaufrohr besteht. Die Vorrich  tung rotiert innerhalb des Metallbades, so dass die  Schmelze aus dem unteren Teil der Pfanne in die dort  befindliche Öffnung des vertikalen Rohres hineinsaugt  und durch die horizontalen Auslaufrohre wieder heraus  gedrückt wird. Infolge dieser Pumpwirkung findet in der  Pfanne eine Zirkulationsströmung der Metallschmelze  statt.

   Gleichzeitig findet zufolge der horizontalen Aus  laufrohre auch eine gewisse Rührbewegung statt, der  jedoch, wie die angegebenen Einzelheiten erkennen las  sen, eine deutlich geringere Bedeutung zugemessen wird.  



  Die Behandlung findet in einer normalen     Giesspfan-          ne    statt, so dass zusätzliche Umfüllvorgänge, die zwangs  läufig mit Temperaturverlusten verbunden sind, entfal  len. Das leichte und bewegliche Gerät kann zu den ein  zelnen Pfannen gebracht werden. Sein wesentlicher Nach  teil besteht darin, dass das Rohr- und Pumporgan aus  Rohren gebildet ist und mithin einen Hohlkörper dar  stellt, der von der Schmelze innen und aussen kräftig um  spült ist. Vielfach sind besondere Massnahmen erforder  lich, .um ein Verstopfen der Rohre zu vermeiden, insbe  sondere beim Einführen des Gerätes in eine schlacken  bedeckte Schmelze.

   Die recht hohen Betriebstempera  turen des Gerätes zusammen mit dem schroffen Tem-    peraturwechsel in den Behandlungspausen begrenzen da  her seine     Lebensdauer    beträchtlich, so dass die Kosten  für Reparatur und Erneuerung     einen    beachtlichen An  teil der gesamten Betriebskosten ausmachen.  



  Die Hauptaufgabe der Verfahrenserfindung besteht  darin,     kohlenstoffhaltige    Eisenschmelzen in einer ruhen  den Pfanne oder einem ähnlichen Gefäss für eisenme  tallurgische Zwecke zu entschwefeln und zu desoxydie  ren. Die Behandlung kann mithin entweder im Schmelz  aggregat selbst, beispielsweise im Schmelztiegel eines In  duktionsofens oder im Vorherd eines Kupolofens oder  vorzugsweise in der Giesspfanne durchgeführt werden.  



  Die wohl grösste technische Bedeutung für das Ent  schwefeln von Eisenschmelzen haben in den letzten Jah  ren die mechanisch bewegten Pfanneneinheiten gewon  nen. Dabei werden die Pfannen derart in Bewegung ver  setzt, dass die auftretenden, teilweise nach Betrag und  Richtung wechselnden Beschleunigungen infolge der  Massenträgheit des flüssigen Eisenbades und des Ent  schwefelungsmittels eine Durchmischung beider Partner  verursachen. Mit solchen bewegten Pfannen lassen sich  bei guten Ausnutzungsgraden des Entschwefelungsmit  tels von der Schmelzweise des sauren Kupolofens ent  sprechenden Anfangsschwefelgehalten zwischen 0,08 /,  bis     0,12Q/,    ausgehend Endgehalte von     0,010/o    Schwefel  oder weniger erreichen.

   Dem stehen aber als bedeutsame  Nachteile ein hoher Kostenaufwand für die Errichtung  der Anlagen, die ortsgebundene umständliche Handha  bung .und ein beachtlicher Energiebedarf gegenüber.  



  Bei anderen bekannten Verfahren ist der Aufwand  geringer, weil die Pfanne mit Inhalt ruht und eine Zir  kulationsströmung im Eisenbad durch das Einleiten eines  Gases über eine     Blaslanze    oder über im     Pfannenboden     angeordnete poröse Steine hervorgerufen wird, wobei ge  legentlich auch das     Entschwefelungsmittel    mit eingebla  sen wird. Abgesehen davon, dass das eingeführte Gas  eine     unerwünschte    Kühlwirkung ausübt, erwies sich ent-      weder die erzielbare Badbewegung als zu gering oder die  Haltbarkeit war nicht     ausreichend.     



  Mit der mechanischen Rühr- .und Pumpvorrichtung  nach dem deutschen Patent<B>1190</B> 479 kann die Ent  schwefelung in einer normalen Giesspfanne erfolgen,  wobei der schon erwähnte Nachteil vornehmlich in der  geringer Lebensdauer des Pumpkörpers liegt.  



  Die bekannten Verfahren und Einrichtungen verfol  gen das Ziel, möglichst eine intensive Durchmischung  des Entschwefelungsmittels mit der Eisenschmelze zu er  reichen. Dem liegt offenbar der Gedanke zugrunde, dass  die Entschwefelung um so besser ist, je stärker die     Durch-          wirbelung    ist.  



  Die spezielle Aufgabe der Verfahrenserfindung hin  gegen besteht darin, nicht nur in der     Eisenschmelze    eine  Zirkulationsströmung hervorzurufen, sondern auch im  Entschwefelungsmittel eine geeignete Strömung zu er  zeugen, ohne dass eine durchwirbelnde Durchmischung  des Entschwefelungsmittels mit der Eisenschmelze er  folgt.

   Es wurde nämlich gefunden, dass eine intensive  Durchwirbelung des Entschwefelungsmittels mit der  Eisenschmelze keineswegs notwendig ist, um eine weit  gehende Entschwefelung zu erreichen.     Viehmehr    reicht  es völlig aus, wenn beide Reaktionspartner voneinander  getrennt bleiben und in ihren     Teilräumen    Umlaufströ  mungen ausführen, so dass der Stoffaustausch zwar auf  eine     Grenzfläche        beschränkt,    aber durchaus sehr inten  siv ist.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren ist dadurch gekenn  zeichnet, dass auf die Schmelzbadoberfläche als Reak  tionspartner eine Aufschüttung eines feinkörnigen, Kal  zium und Kohlenstoff gegebenenfalls chemisch gebunden  enthaltenden Materials aufgegeben wird und dass in der  Grenzzone eine Rührbewegung     erfolgt    und die     Rührbe-          wegung        derart    gewählt wird, dass die     Einschmelze    an  der Badoberfläche eine Strömung aufweist,

   die die Teil  chen aus feinkörnigem Material an der Unterseite der  Aufschüttung durch Mitnahme zum Gefässrand hin       transportiert    und dort     eine    Teilchenanhäufung     aufbaut,     längs deren Böschung sich die Teilchen einzeln oder als  gröbere Verbände zum Rührzentrum hin zurückbewegen.  



  Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch ge  kennzeichnet,     dass    ein Antriebsmotor über ein Getriebe  eine Welle antreibt, an der ein aus einer feuerfesten  Masse bestehendes,     balkenförmiges    Rührorgan querste  hend angeordnet ist.  



  Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeich  nung an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:  Fig. 1 ein auf eine gefüllte Pfanne aufgesetztes     Rühr-          gerät,    zum Teil im     vertikalen        Schnitt,     Fig.2 eine Pfanne mit Eisenschmelze, Kalziumkar  bid-Aufschüttung und eingesetzten Rührgerät im verti  kalen Schnitt,  Fig.3 eine horizontale Draufsicht nach Fig. 2 mit  geschnittener Antriebswelle.  



  Das Rührgerät nach Fig. 1 weist einen Antriebsmo  tor 1 auf, der über ein Getriebe 2 eine Welle 3, 4 an  treibt.  



  An dieser Welle ist ein aus feuerfesten Massen     mit          Armierung    bestehendes, balkenförmiges Rührorgan 5  querstehend angeordnet.     Eine    brauchbare hydraulisch  abbindende feuerfeste Masse besteht aus 33% SiO2, 6001,  A1203, 3,501o CaO, 1,501, Fe2O3 und 1,301o Alkalien. Diese  Masse wird mit Wasser     angerührt,    bis sie gerade     fliess-          fähig        ist    und in eine Schalung vergossen, in der die Ar  mierung angebracht ist.     Anschliessend    findet eine etwa    eintägige Lufttrocknung statt.

   Eine brauchbare     chemisch     abbindende feuerfeste Masse besteht aus 26% SiO2, 69%  A120., 0,9% P205, 1,3% Fe2O3, 1,5a/0 TiO2 und 1,2%       Alkalien.    Diese Masse wird     zusammen    mit 5     bis        60/o.     eines chemischen     Bindemittels    in     eine    die     Armierung     enthaltende Form gestampft.     In    einigen Fällen haben  sich auch Rührorgane aus Graphit gut     bewährt.     



  Der untere Teil 3 der Antriebswelle ist     feuerfest    um  kleidet und bildet mit dem     balkenförmigen        Rührorgan    5  eine bauliche Einheit die mit dem Oberteil 4 der An  triebswelle auswechselbar verbunden ist. Das     Rühror-          gan    5 ist derart gestaltet, dass im Längsachsenquer  schnitt ein Verhältnis der Länge L zur Höhe h von 2:1  vorliegt; die Querschnitte senkrecht zur Längsachse ha  ben eine runde Form. Die Drehzahl der Antriebswelle 3,  4 ist stetig oder in Stufen derart regelbar, dass dabei die  Enden des     balkenförmigen    Rührorgans 5 eine Bahnge  schwindigkeit insbesondere im Bereich von 1,8 bis  3,5 m/sek, vorzugsweise von 2,0 bis 2,8 m/sek annehmen  können.  



  Wenn die Dauer der     Einzelbehandlung    etwa 45     min     wesentlich überschreitet, oder wenn der     Zeitabstand    zwi  schen den     einzelnen    Behandlungen unter etwa einer hal  ben Stunde liegt und bei hohen Badtemperaturen, kann  sich eine Kühlung der Armierung mitempfehlen. Hierfür  ist ein Anschlussstutzen 13 vorgesehen, von dem aus sich  eine Kühl-Doppelleitung über die Antriebswelle in das  balkenförmige Rührorgan 5 erstreckt, in dem die Kühl=  luft durch dessen Armierung hindurchströmt.  



  Das Rührgerät ist auf einer Querplatte 6 eines Trag  gestelles befestigt, an dessen Stützen 7 die Querplatte  höhenverstellbar gerührt ist. Zur Höhenfeinverstellung  des balkenförmigen     Rührorgans    5     greift    ein Motor 8  mit Getriebe am obtren Teil 4 der Antriebswelle an.  



  Das     Traggestell        mit    Rührgerät ist auf dem Pfannen  deckel 9 montiert, der von der Antriebswelle mit     Rühr-          organ    durchsetzt ist. Der Pfannendeckel 9 deckt die  Pfanne 10 ab und     hält    die Temperaturverluste gering.  Er ist mit einem Zugabetrichter 15 versehen. In der       Pfanne    10 befindet sich die     Metallschmelze    11, auf der  die Reaktionspartner 12, z.B. eine Schlacke, schwimmen.  Das Rührorgan 5     ist    in der Grenzzone zwischen beiden  Phasen angeordnet .und taucht etwa ¹ seiner eigenen  Höhe in die     Metallschmelze    ein.  



  Das vorbeschriebene Rührgerät kann für die ver  schiedensten metallurgischen Reaktionen verwendet wer  den, beispielsweise für die Aufkohlung von     Gusseisen-          vorschmelzen    mittels Koksgrus, für die Zugabe von  Legierungsmitteln, wie     Reimnickel    in flüssiges Kupfer,  Silizium in flüssiges Aluminium, Ferrosilizium oder     Fer-          romangan    oder Ferrochrom in flüssiges Eisen.  



  Gute Ergebnisse werden auch bei Fällungsdesoxyda  tionen in Eisenschmelzen, beispielsweise durch Zugabe  von Aluminiumgranalien, Ferrosilizium und dgl. erzielt,  da zum     einen    eine schnelle und     gleichmässige    Vertei  lung in der     Schmelze    erreicht wird und zum anderen das  Aufsteigen der     Desoxydationsprodukte    an die     Badober-          fläche    durch das Rührgerät begünstigt wird.  



  Gute     Ergebnisse    werden     weiterhin    erzielt bei Reak  tionen zwischen einem Eisenbad und     aufliegenden    flüs  sigen Schlacken. Bei der Behandlung von     Hochofen-Roh-          eisen    mit Feinerz und Soda kann     eine        Gusseisenvor-          schmelze    hergestellt werden     mit    unter     0,08%    Mangan,  unter<B>0,035%</B> Phosphor, unter     0,008%    Schwefel, unter       0,015%    Titan und unter     0,

  00801o        Vanadium.    Alle Ver  fahrensschritte sind     in    der     Giesspfanne    kontinuierlich  aufeinanderfolgend in einem Zeitraum von etwa 60     min         durchführbar, wobei die Temperaturverluste etwa 150 C  betragen. Die fertige Gusseisenvorschmelze ist besonders  geeignet zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgra  phit, das selbst bei dünnwandigen     Gussstücken    schon im  Gusszustand ein weitgehend ferritisches Gefüge aufweist.  



  Bei dem Entschwefelungsverfahren ist nach Fig. 2  das Rührorgan 5 460 mm lang, 350 mm hoch und  250 mm breit, so dass seine Länge L zur Höhe h     im     Verhältnis 1,3:1 steht. Das Balkenrührorgan taucht  340 mm tief in die Eisenschmelze ein und ragt 10 mm  weit in die Aufschüttung aus pulverigem Kalziumkarbid  ein. Die Länge L des balzenförmigen Rührorgans 5  hat den 0,42fachen Wert des Pfannendurchmessers D.  



  Mit dem geschilderten Rührgerät aus Schamottemas  se mit Armierung wurden bei Temperaturen des Eisen  bades     zwischen    1380 und 1420 C regelmässig etwa 60  Entschwefelungsbehandlungen von 8 bis 12 min Dauer  durchgeführt.  



  Erfindungsgemäss wird nun so vorgegangen, dass auf  die Schmelzenoberfläche als Reaktionspartner 12 eine  Aufschüttung eines feinkörnigen, Kalzium ,und Kohlen  stoff enthaltenden Materials, beispielsweise Kalziumkar-  
EMI0003.0003     
  
    Ausgangs-S- <SEP> End-S- <SEP> Rühr- <SEP> Eisen- <SEP> CaC2 <SEP> Dreh- <SEP> Umfangs- <SEP> Eintauch  Nr. <SEP> Anzahl <SEP> Gehalt <SEP> Gehalt <SEP> zeit <SEP> menge <SEP> Zusatz <SEP> zahl <SEP> geschwindig- <SEP> tiefe <SEP> L/D
<tb>  % <SEP> % <SEP> min, <SEP> t <SEP> % <SEP> Upm <SEP> keit <SEP> m/sek <SEP> mm
<tb>  1. <SEP> 5 <SEP> 0,086/1<B>1</B>2 <SEP> 0,003/4 <SEP> 10 <SEP> 6,1 <SEP> 1,2 <SEP> 74 <SEP> <B>1</B>,78 <SEP> 340 <SEP> 0,41
<tb>  2. <SEP> 2 <SEP> 0,106/1<B>1</B>8 <SEP> 0,003/5 <SEP> 4 <SEP> 8,0 <SEP> 1,0 <SEP> 72 <SEP> 1,74 <SEP> 340 <SEP> 0,41
<tb>  3.

   <SEP> 4 <SEP> 0,100/120 <SEP> 0,007/9 <SEP> 2 <SEP> 8,0 <SEP> 1,2 <SEP> 86 <SEP> 2,07 <SEP> 350 <SEP> 0,41
<tb>  4. <SEP> 2 <SEP> 0,082 <SEP> 0,003 <SEP> 10 <SEP> 20,7 <SEP> 0,97 <SEP> 70 <SEP> 2,35 <SEP> 320 <SEP> 0,39
<tb>  5. <SEP> 2 <SEP> 0,086 <SEP> 0,045 <SEP> 12 <SEP> 9,5 <SEP> 1,2 <SEP> 55 <SEP> 0,84 <SEP> 330 <SEP> 0,25       bid, aufgegeben und in der Grenzzone eine     Rührbewe-          gung    durchgeführt wird.

   Diese wird so gewählt,     dass    die  Eisenschmelze an der Badoberfläche eine Strömung auf  weist, die die Kalziumkarbidteilchen zum Pfannenrand  hin     transportiert    und     dort    eine Teilchenanhäufung 16  aufbaut, längs deren Böschung 17 sich die Kalziumkar  bidteilchen einzeln oder als gröbere Verbände zum     Rühr-          zentrum    hin zurückbewegen. Die Kalziumkarbid-Auf  schüttung 12 bildet auf der Eisenschmelze eine geschlos  sene Decke. Die Temperaturverluste werden dadurch auf  ein Minimum reduziert und     liegen    unter den obenge  nannten Bedingungen     erfahrungsgemäss    bei etwa 10 bis  30 C.  



  In Fig. 2 sind weiterhin die Strömungsverhältnisse in  der Eisenschmelze 11 und in der Kalziumkarbid-Auf  schüttung 12 schematisch angedeutet. Gemäss den     zwei-          schäftigen    Pfeilen ist die Eisenströmung an den Pfannen  wänden nach unten und in der Pfannenmitte nach oben  gerichtet. Aber auch in der Kalziumkarbid-Aufschüt  tung 12 findet zufolge der Teilchenanhäufung 16 mit  Böschung 17 eine Zirkulationsströmung entsprechend den  einschäftigen Pfeilen statt, die eine wesentliche Voraus  setzung dafür ist, dass die nachstehend noch zu beschrei  benden hervorragenden Ergebnisse bei der Entschwefe  lung erzielt werden. Eine Durchmischung der beiden Re  aktionspartner findet nicht statt; der Stoffaustausch voll  zieht sich in einer Grenzschicht.

      In Fig. 3 sind oben die Bahnkurve 18 eines     Eisen-          Volumenelementes    und die Bahnkurve 19 eines Volu  menelementes der Aufschüttung, und unten die zugehö  rigen rotatorischen 20 und zentrifugalen 21 Geschwin  digkeitsvektoren dargestellt. Auf der Bahnkurve 48       (Eisen)    nimmt die im Bereich des Rührorgans 5 starke  Krümmung zum Rand der Pfanne 10 hin ständig ab, so  dass eine zentrifugale Kraftkomponente gegeben ist und  durch verzögerte Mitnahme der Kalziumkarbidteilchen       im    Randbereich der Pfanne eine Anhäufung entsteht.  Der Verlauf der Bahnkurve 19 (Kalziumkarbid) ist in  seiner grundsätzlichen Gestalt (Strömungsverlauf)     ähn-          lich    ausgebildet.

   Fig. 3 soll die Bewegungsvorgänge nach  Art und Grössenordnung nur im grundsätzlichen auf  zeigen.  



  Als wesentlich ist erkennbar, dass in der     Grenz-          schicht    beachtliche Relativgeschwindigkeiten beider Re  aktionspartner untereinander gegeben sind. Zusammen  mit der Zirkulationsströmung im Eisen und in der Auf  schüttung führt das zu einer Optimierung des Stoffaus  tausches.  



  In der     nachstehenden    Tabelle sind als Überblick eini  ge Ergebnisse von Entschwefelungsbehandlungen an  Gusseisenschmelzen zusammengestellt:    und Kohlenstoff enthaltenden Materials aufgegeben     wird     und dass in der     Grenzzone    eine Rührbewegung erfolgt  und derart gewählt wird, dass die Eisenschmelze an der  Badoberfläche eine Strömung aufweist, die die Teilchen  aus feinkörnigem Material an der Unterseite der Auf  schüttung durch Mitnahme zum Pfannenrand hin trans  portiert und dort eine Teilchenanhäufung aufbaut, längs  deren Böschung sich die Teilchen     einzeln    oder als grö  bere Verbände langsam zum Rührzentrum hin zurück  bewegen.  



  Das feinkörnige Material kann anstatt aus Kalzium  karbid auch aus anderen feinkörnigen Entschwefelungs  mittel, wie z..B. Kalkstickstoff oder Mischungen aus fei  nem Kalk .und Koskgrus, bestehen.  



  Das beschriebene     Verfahren    hat den grossen Vorteil,  dass durch das Rühren in der Grenzzone eine solche  Strömung der einzelnen Eisen-Volumelemente an der  Badoberfläche herbeigeführt werden kann, dass die im  Bereich des Rührorgans stark gekrümmte Bahnkurve der  Eisen-Volumelemente eine ständig abnehmende Krüm  mung aufweist, die am Pfannenrand eine zentrifugale  Schubkraft verursacht, und dass die Bahnkurve der     Vo-          lumelemente    der Aufschüttung einen hinsichtlich der       Krümmungsänderung    ähnlichen Verlauf hat.

   Dabei sol  len die Bahngeschwindigkeiten der     Eisen-Volum-Ele-          mente    und der     Aufschüttungsvolumelemente    in einem  Wertverhältnis stehen, das grösser als 2:1,     vorzugsweise     grösser als 5 : 1 ist.      Die     Rührbewegung    wird vorzugsweise so gewählt,  dass die Aufschüttung aus     feinkörnigem    Material auf  der Eisenschmelze     eine    geschlossene Decke bildet, um  Wärmeabstrahlung und eine Oxydation der     Schmelze    zu       -vermeiden.     



  Um die gewünschte Strömung im Eisenbad und dem  Entschwefelungsmittel zu erzielen, wird das     balkenför-          tnige    Rührorgan     zweckmässig    in eine solche Höhenlage  eingestellt, dass es während des Rührens mindestens bis  zur Hälfte seiner eigenen Höhe, jedoch nicht mehr als  gerade vollständig in die Eisenschmelze eintaucht. Da  durch wird auch gefördert, dass das Entschwefelungs  mittel im Rührzentrum zwar mitbewegt wird, aber gleich  wohl die geschlossene Decke auf der     Eisenschmelze     bildet.  



  Die beschriebene Vorrichtung hat den grossen Vor  teil, dass sie     ausser    den bereits genannten Vorteilen der  bekannten Rühr- und Pumpvorrichtung nach der deut  schen Patentschrift<B>1190</B> 479 auch noch eine lange Le  bensdauer aufweist, ohne dass dadurch     Nachteile    hin  sichtlich der Wirksamkeit in Kauf genommen werden  müssen.  



  Es hat sich     nämlich    überraschend gezeigt, dass auch  ein weitaus einfacheres Rührgerät, dessen     eigentliches     Rührorgan eine etwa     balkenförmige    Gestalt aufweist, das       mithin    ein Vollkörper     ist    und nicht     als    Pumpe arbeitet,  für den bereits genannten Zweck in ganz hervorragender  Weise geeignet ist.  



  Das beschriebene     Verfahren    und die beschriebene  Vorrichtung haben sich im Betrieb hervorragend be  währt. Obwohl die Rührbewegung selbst entsprechend  der Höhe des balkenförmigen, in der Horizontalebene  rotierenden Rührorgans nur in einer relativ schmalen  Zone, bezogen auf die Badtiefe, durchgeführt wird, wird  gleichwohl, das gesamte Bad in eine kräftige Zirkula  tionsströmung versetzt, die in kurzer Zeit eine völlige  Homogenisierung der Metallschmelze gewährleistet.

   Das  beschriebene     Verfahren    kann demnach     vorteilhaft    überall  eingesetzt werden wo es vorrangig auf eine     gleichmäs-          sige    Verteilung in der     Metallschmelze    ankommt, bei  spielsweise für die Zugabe von Legierungsmetallen, von  Desoxydationsstoffen, für die Aufkohlung und ähnliche  Prozesse.  



  Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens  und der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass  damit auch eine beachtliche Horizontalströmung verur  sacht wird, so dass es auch für Reaktionen zwischen der       Metallschmelze    und auf dieser ruhenden festen oder flüs  sigen Reaktionsstoffen, insbesondere für Reaktionen mit  aufliegenden Schlacken, wie sie beispielsweise     beim    Ent  fernen unerwünschter Metall-Begleitelemente auftreten,  gut geeignet ist.  



  Die beschriebene Vorrichtung kann in verschiedener  Weise vorteilhaft weiter ausgestaltet sein. Das     balken-          förmige    Rührorgan kann aus einer     feuerfesten    Stampf  masse oder Giessmasse bestehen, die im     Inneren    eine  Armierung aufweist.     Hierfür    stehen     zahlreiche    hydrau  lisch und/oder chemisch abbindende Feuerfestmassen  zur Verfügung. Das Rührorgan hat dann eine hohe     Ver-          schleissfestigkeit    und gute Temperaturwechselbeständig  keit.

   In der Regel wird man den unteren Teil der An  triebswelle feuerfest umkleiden, wobei dieser mit dem     bal-          kenförmigen    Rührorgan eine bauliche Einheit bildet, die  mit dem Oberteil der Antriebswelle auswechselbar ver  bunden ist: Das balkenförmige Rührorgan sollte eine ge  drungene Gestalt haben, die im Längsachsenquerschnitt  ein Verhältnis der Länge zur Höhe zwischen 2;5 und    1,0 aufweist und die in den Querschnitten senkrecht zur  Längsachse eine runde oder rechteckige kantenabgerun  dete Form hat.

   Für Sonderfälle, die bei sehr hohen Bad  temperaturen und/oder relativ langen Behandlungszeiten  bei kurzen Arbeitspausen     vorliegen,    empfiehlt es sich,  die     Armierung    der feuerfesten Masse des Rührorgans  als Kühlleitung auszubilden, indem über eine durch die  Antriebswelle geführte Doppelleitung Luft hindurchge  führt wird.  



  Die beschriebene Vorrichtung wird vorzugsweise auf       einer    Querplatte eines Traggestelles befestigt werden, in  dessen     Stützen    die     Querplatte    höheneinstellbar     verschieb-          lich    ist. Zwecks gesonderter Höhenfeinverstellbarkeit  kann ein Motor mit Getriebe vorgesehen sein, der an der  Antriebswelle angreift.  



  Das beschriebene Verfahren und die beschriebene  Vorrichtung zeigen besonders     grosse        Vorteile    bei der Be  handlung von Metallschmelzen, die sich in einer ruhen  den Pfanne befinden. Dabei wird     zweckmässig    die Länge  des     balkenförmigen    Rührorgans derart gewählt, dass sie  zwischen dem 0,25 und 0,65fachen Wert, vorzugsweise  zwischen dem 0,35 und 0,50fachen Wert des inneren  Pfannendurchmessers (in Höhe des Rührorgans) liegt.  Dabei ist die beschriebene Vorrichtung besonders ein  fach zu handhaben, wenn sie mit     ihrem    Traggestell auf  einem den Behälter abschliessenden Deckel befestigt ist,  wobei die Antriebswelle mit     Rührorgan    den Deckel  durchsetzt.

   Das beschriebene Verfahren und die beschrie  bene Vorrichtung vermögen     insbesondere    auch solche  metallurgische Reaktionen zu beschleunigen und zu ver  bessern, die auf einen Stoffaustausch an der Grenzfläche  zwischen ,der     Metalloberfläche    und aufliegenden festen.  oder flüssigen Reaktionsstoffen, insbesondere Schlacken  oder     feinkörnigen,        schwimmfähigen    Massen, beruhen.  Dabei hat es sich als besonders wirkungsvoll erwiesen,  die Drehzahl des Rührorgangs so einstellbar zu machen,  dass die Enden des     balkenförmigen    Rührorgans Bahn  geschwindigkeiten im Bereich von 1,$ bis 3,5 m/sek, vor  zugsweise zwischen 2,0 und 2,8 m/sek, annehmen.

   Wird  mit solchen Geschwindigkeiten in der Grenzzone zwi  schen flüssigem     Metallbad    und angrenzendem Reaktions  stoff     gerührt,    so werden erhebliche Relativbewegungen  zwischen beiden Phasen erzielt. Obwohl das Rührorgan       praktisch    nur in der Oberflächenzone     rotiert,    ist das Me  tallbad homogen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Entschwefeln und Desoxydieren von kohlenstoffhaltigen Eisenschmezen in einem ruhenden Gefäss für eisenmetallurgische Zwecke, bei dem mittels eines Rührgerätes eine an der Gefässwand nach unten gerichtete und im Gefässzentrum nach oben gerichtete Zirkulationsströmung der Schmelze hervorgerufen wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Schmelzbadober- fläche als Reaktionspartner (12) eine Aufschüttung eines feinkörnigen, Kalzium und Kohlenstoff gegebenenfalls chemisch gebunden enthaltenden Materials aufgegeben wird, und dass in der Grenzzone eine Rührbewegung er folgt und die Rührbewegung derart gewählt wird,
    dass die Eisenschmelze an der Badoberfläche eine Strömung aufweist, die die Teilchen aus feinkörnigem Material an der Unterseite der Aufschüttung durch Mitnahme zum Gefässrand hin transportiert und dort eine Teilchenan häufung (16) aufbaut, längs deren Böschung (17) sich die Teilchen einzeln oder- als gröbere Verbände zum Rühr- zentrum hin zurückbewegen. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das feinkörnige Material aus Kal ziumkarbid besteht. 2.
    Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass durch das Rühren in der Grenzzone eine solche Strömung der einzelnen Eisen-Volumelemen- te an der Badoberfläche herbeigeführt wird, dass die im Bereich des Rührorgans (5) stark gekrümmte Bahn kurve (18) der Eisen-Volumelemente eine ständig abneh mende Krümmung aufweist, die am Pfannenrand eine zentrifugale Schubkraft verursacht, und dass die Bahn kurve (19) der Volumelemente der Aufschüttung einen hinsichtlich der Krümmungsänderung ähnlichen Verlauf hat.
    3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Bahngeschwindigkeit (18, 19) der Eisen-Volumelemente und der Aufschüttungs-Volum- elemente in einem Wertverhältnis stehen, das grösser als 2:1, vorzugsweise grösser als 5:1 ist. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Rührbewegung derart gewählt wird, dass die Aufschüttung aus feinkörnigem Material auf der Eisenschmelze eine geschlossene Decke bildet. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Balken-Rührorgan (5) während des Rührens mindestens bis zur Hälfte seiner eigenen Höhe (h), jedoch nicht mehr als gerade vollständig in die Eisenschmelze eingetaucht wird. 6.
    Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Enden des balkenförmigen Rührorgans (5) mit einer Bahngeschwindigkeit im Bereich von 1,8 bis 3,5 m/sek, vorzugsweise zwischen 2,0 und 2,8 m/sek bewegt werden. PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I mit einem Gefäss für eisenmetallurgi sche Zwecke und einem in dieses hineinragenden .und sich an ihm abstützenden Rührgerät, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Antriebsmotor (1) über ein Getriebe (2) eine Welle (3, 4) antreibt, an der ein aus einer feuer festen Masse bestehendes, balkenförmiges Rührorgan (5) querstehend angeordnet ist. UNTERANSPRÜCHE 7.
    Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass das balkenförmige Rührorgan (5) aus einer Stampfmasse oder eine Giessmasse besteht und im Innern eine Armierung aufweist. B. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass der untere Teil (3) der Antriebswelle feuerfest umkleidet ist und mit dem balkenförmigen Rührorgan eine bauliche Einheit bildet und mit dem Oberteil der Antriebswelle durch eine Schraubverbin dung fest verbunden ist. 9.
    Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass das balkenförmige Rührorgan (5) im Schnitt, der die Welle (3, 4) und die längste Seite des balkenförmigen Rührorgans enthält und parallel zu die ser Seite ist, ein Verhältnis der Länge (L) zur Höhe (h) zwischen 2,5 und 1,0 aufweist. 10. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass die Querschnitte des Rührorgans senkrecht zu dessen Längsachse eine runde oder recht eckige kantenabgerundete Form aufweisen. 11.
    Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch ge kennzeichnet, dass in der Antriebswelle (3, 4) eine am Stutzen (13) mit Luft gespeiste Doppelleitung geführt ist, die im balkenförmigen Rührorgan als gekühlte Armie- rung gestaltet ist. 12. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Rührgerät auf einer Querplatte (6) eines Traggestelles befestigt ist, in dessen Stützen (7) die Querplatte höheneinstellbar verschieblich ist. 13.
    Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass an der Antriebswelle (3, 4) ein Mo tor (8) mit Getriebe angreift zur gesonderten Höhenfein verstellung des balkenförmigen Rührorgans (5). 14. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass das Rührgerät zusammen mit dem Traggestell an einem Behälterdeckel (9) befestigt ist, der den zur Aufnahme der Metallschmelze diendenden Be hälter (10) abdeckt. 15.
    Vorrichtung nach Unteranspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Länge (11) des balkenförmigen Rührorgans (5) zwischen dem 0,25 und 0,65fachen Wert, vorzugsweise zwischen dem 0,35 und dem 0,50fachen Wert des inneren Behälterdurchmessers (D) liegt.
    <I>Anmerkung des</I> Eidg. <I>Amtes für geistiges Eigentum:</I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentan spruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Ein klang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbereich des Patentes massgebend ist.
CH431169A 1968-03-23 1969-03-21 Verfahren zum Entschwefeln und Desoxydieren von kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen in einem ruhenden Gefäss für eisenmetallurgische Zwecke und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens CH528593A (de)

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