DE1458889A1

DE1458889A1 - Verfahren zur metallurgischen Behandlung von Metall-,insbesondere Eisenschmelzen

Info

Publication number: DE1458889A1
Application number: DE19651458889
Authority: DE
Inventors: Heinrich Faste
Original assignee: KOCKS DR ING FRIEDRICH
Current assignee: KOCKS DR ING FRIEDRICH
Priority date: 1965-07-10
Filing date: 1965-07-10
Publication date: 1969-02-13
Also published as: US3393997A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland ⁴ J*·»"?* ₇fⁿ 9. -Juii -1965 ^

r yJ Cecilienallee76 1 / COOQQ

Patentanwälte I 400003

Bank-Konto:

Deutsche Bank AG., Filial« Düsseldorf Postscheck-Konto: Essen 8734

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Herr Dr.-Ing.!Friedrich. Rocks, Düsseldorf,Freiligrathstraße 1

"Verfahren zur metallurgischen Behandlung von Metall-, insbesondere Bisenschmelzen"

Die metallurgische Behandlung von Metallschmelzen erfolgt vorwiegend in stationären Gefäßen, "beispielsweise in Herdöfen, Siemens-Martin-Öfen, Elektroöfen oder Konvertern, in denen die Schmelze nur durch die jeweiligen Behandlungsmittel, z.B. beim Prischen durch das Aufblasen von Sauerstoff, in Bewegung gebracht wird. Dabei ist für den Ablauf der Reaktion die jeweilige Berührungsfläche zwischen den Reaktionspartnern entscheidend.

Es ist bereits bekannt, zum Zwecke der Reaktionsbeschleunigung Erz in eine sich langsam drehende und eine Roheisenschmelze enthaltende Irommel zu chargieren und dort zu reduzieren. Das im allgemeinen feinstückige Erz wird dabei von der sich aufwärts bewegenden Trommelwandung mitgenommen, über den Badspiegel angehoben, an die Schmelze zurückgegeben und hier gründlich vermischt. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in dem außerordentlich starken Abrieb

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des feuerfesten Irommelf utters, das schon nach verhältnismäßig kurzer Zeit neu zugestellt werden muß.

Um den Angriff aggressiver Schlacken, Beispiels- · weise dünnflüssiger, eisenoxydulreicher Schlacken, auf das Ofexuaaaerwerk zu verhindern, ist vorgeschlagen worden, einen feuerfest ausgekleideten !trommelofen mit so hoher Drehzahl zu !betreiben, daß die zu behandelnde Schmelze unter Einwirkung der die Schwerkraft übersteigenden Zentrifugalkraft einen Rotationszylinder bildet, der das Mauerwerk der Zustellung abdeckt und vor dem Sehlackenangriff schützt. Die Schlacke Mldet infolge ihres geringeren spezifischen Gewichtes und der sich daraus ergebenden geringeren Fliehkraft eine auf der Innenseite des aus der Schmelze bestehenden Rotationszylinders befindliche Schicht· Heben dem wirksamen Schutz des Ofenfutters ergibt sich ein weiterer Vorteil aus der relativ großen Berührungsfläche zwischen Schmelze und Schlacke.

Die Erfindung geht von dem bekannten Verfahren aus, in einer feuerfest zugestellten Schleudertrommel mit . .,, stirnseitigen Wällen eine Metallschmelze unter Drehung der ..<... Trommel mit hoher Drehzahl um eine horizontale oder gegen d4.e Horizontale schwach geneigte Achse mit Behandlungsmit- , teln zur Reaktion zu bringen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so abzuwandeln, daß sich eine maximale Berührungsflache zwischen den Reaktionspartnern

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ergibt.

Die Lösimg dieser Aufgabe beruht auf dem Prinzip der Auflösung der Me tall schmalze in Tröpfchen und dem innigen Inheruhrungbringen der Metalltröpfchen mit den Reaktionsmitteln.

Im einzelnen geschieht das durch Verminderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel in der Weise, daß die auf die Schmelze einwirkende Zentrifugalkraft im Scheitelpunkt des Rotationszylinders nicht ausreicht, die Schwerkraft der sich bis dahin als geschlossener Zylinder bewegenden Schmelze zu überwinden. Das führt zu einem Metallregen, der der Einwirkung fester, flüssiger und/oder gasförmiger Reaktionsmittel ausgesetzt werden kann, die in den freien Raum der Trommel kontinuierlich oder diskontinuierlich eingespeist werden. Dabei kann die sich anschließend sammelnde Schmelze im Gegenstrom zum Reaktionsmittel oder einer Teilmenge desselben oder in gleicher Richtung wie das Reaktionsmittel durch die geneigt angeordnete Schleudertrommel wandern· Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann es auch zweckmäßig sein, das frommelinnere insoweit in einzelne Reaktionszonen zu unterteilen, als die Reaktionsmittel in wechselnden Abständen von den Stirnseiten der Schleudertrommel aufgegeben werden«

Die Erfindimg wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung zur Durchführung

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des Verfahrens näher erläutert. Babel zeigen

Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch eine Schleudertrommel,

Fig. 2 einen Radialschnitt durch die in Fig· 1 dargestellte Schleudertrommel und

Fig« 5 eine Draufsicht auf die Stirnplatte der Schleudertrommel nach Fig. 1.

Die Schleudertrommel besteht aus einem Stahlmantel 1 mit Bollringen 2, über die die Trommel mittels eines starken Elektromotors angetrieben wird* Der Stahlmantel 1 ist mit einem feuerfesten Futter 3, 4 ausgekleidete Beschickungsseitig wird die lichte Weite der Trommel durch einen Wallstein 5 und austrittsseitig durch einen ähnlich ausgebildeten Wallstein 6 verringert. Dabei ist die lichte Weite des beschickungsseitigen Wallsteins 5 geringer als die des Wallsteins 6 am Austrittsende. Der Schleudertrommel ist in dichter Verbindung ein Fangofen 7 nachgeschaltet, der zur Aufnahme des die Schleudertrommel 1 verlassenden Metalls dient.

Die Beschickungsöffnung der Schleudertrommel ist mit einer Stirnplatte 8 verschlossen, die ihrerseits eine Eeihe von öffnungen für die einzelnen Beschickungsorgane besitzt. So durchragt das Auslaufende eines Aufgafeetrichtere 9 für die zu behandelnde Schmelze, eine Schüttelrinne 10, die mittels eines Vibrators 11 angetrieben wird, sowie eine Doppellanze Ϊ2, für gasförmige und/oder flüssige Reaktionsffiittel die Stirnplatte Q₉

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Die Schleudertrommel 1 wird zunächst über den Trichter 9 mit einem Sumpf flüssigen Metalls aus der Pfanne 13 gefüllt und alsdann in Rotation versetzt. Dabei bildet sieh auf der inneren Oberfläche der Trommel ein zweischichtiger Rotationszylinder, dessen äußere Schicht 14 aus der Schmelze und dessen innere Schicht 15 aus der spezifisch leichteren Schlacke besteht» Die Umfangsgeschwindigtosit der Schleudertrommel wird nun durch ¥erringerung der Drehzahl so weit Termindert, daß der Rotationszylinder aus Schmelze und Schlacke gerade noch erhalten bleibt. Alsdann werden weitere zu behandelnde Schmelze sowie über die Schüttelrinne 10 die Seaktionsmittel 16 in das Srommelinnere eingespeist.

Έach dem erfindungsgemäßen Verfahren führt der Schmelzzulauf zu einer Verringerung der lichten Weite der Schleudertrommel, so daß der Rotationszylinder auf seiner Innenseite in Radiusbereiche hineinwächst, für die die Schwerkraft die auf jeden Teilbereich der Schmelze einwirkende fliehkraft übersteigt. Demzufolge wird sieh im Scheitelpunkt des Rotationszylinders so viel Schmelze ablösen und infolge Einwirkung der Schwerkraft nach unten fallen, wie für eine Vergrößerung der lichten Weite des Rotationszylinder auf einen Radius erforderlich ist, bei dem in der Vertikalen Schwerkraft und Zentrifugalkraft einander gleich sind. Durch Konstanthalten der Drehzahl und Einregulierung

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der Zulauf menge, die dann stets der sich im Scheitelpunkt vom Rotationszylinder lösenden Sehmelzmenge entspricht, kann die Menge der durch den freien Saum der Schleudertrommel fallenden Schmelztropfen gesteuert werden«,

Der Bereich des Abtropfens der Schmelze braucht nicht allein auf den Scheitelpunkt des Rotationszylinders beschränkt zu sein, er kann auch durch weitere Yerringerung der Drehzahl auf einen mehr oder minder großen Kreisbogen erstreckt werden_o Die Größe des als 3?ropf bereich wirksamen leils des Rotationszylinders wird dabei durch den Betrag bestimmt, um den die Schwerkraft die jeweils wirksame Fliehkraft tibersteigtο

Während ihres freien !Falles durch den freien Raum der Schleudertrommel kommen die einzelnen Schmelztropfen auf einer verhältnismäßig langen Strecke mit dem ■ den freien Raum ausfüllenden Reaktionsmittel in Berührung. Wegen der dabei gegebenen großen Phasengrenzfläche und des für die Diffusion wichtigen geringen Durchmessers der einzelnen Schmelztropfen kommt es zu einer sehr guten Reaktion zwischen Schmelze und den Reaktionsmitteln," die als Sas den gesamten freien Raum der Schleudertrommel ausfüllen können oder je nach spezifischem Gewicht eine mehr oder minder dicke und ausgedehnte Schicht auf dem unteren Teil des Rotationszylinders bilden.

Auf diese Weise kann nicht nur eine Reaktionsbe-909807/0380

Zum Schreiben vom _3*J.Uli,.1365L an 'ife-rfatlTRTt XUT mpJLalXiirglachen^->.^>t.. Blaff

handlung, sondern auch eine wirksame Entgasung der Schmelze durchgeführt werden, da die einzelnen Sohmelztropf en während ihres freien !alles durch den freien Raum der Schleudertrommel entsprechend dem Partialdruck der gelösten Gase in den "beiden Phasen zwangläufig entgast werden, Die Entgasungswirkung ist dabei wegen der großen Phasengrenzfläche außerordentlich gut und kann noch durch Erhöhung des Konzentrationsgradienten, doho "beispielsweise durch Einleiten von Spülgas verbessert werden. Das Spülgas wird dabei zweckmäßig über eine am Austragende der Schleudertrommel angeordnete Spülgaslanze 17 eingeleitet, so daß das Spülgas den Ofen im Gegenstrom zu dem von der BeSchickungs- zur Austragseite wandernden Metall durchströmt» Mit dem Spülgas wird dann auch das im Falle einer Desoxydation entstehende Kohlendioxyd-/ -monoxydgemisch. aus dem Ofen gedrängt und tritt an der Be-» schickungsseite aus«. Durch Einleiten von Argon kann so beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff aus der Schmelze entfernt werden, wobei die erforderliche Spülgasmenge in keinem Verhältnis zu den beim Durchleiten von Spülgas durch eine Schmelze erforderlichen großen Spülgasmengen steht.

Heben der Entfernung von Gasen, Verunreinigungen und De soxydati ons produkt en aus der Schmelze kann in Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung auch eine Entschwefelung von Stahl in der Weise durchgeführt werden, daß das

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Entschwefelungsmittel in feindisperser Form mit einem Träger- oder Spülgas in das Trommelinnere eingeblasen wird_o Wegen der bereits erwähnten im Verhältnis zu Masse großen Phasengrenzfläche der Schmelztropfen wird es dabei zu einer wirksamen Entschwefelung der Schmelze kommen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so durchgeführt werden, daß die Behandlung der Schmelze je nach Länge der Schleudertrommel in verschiedenen Eeaktionszonen erfolgt. Die Ausbildung der Reaktionszonen kann dabei durch die Lage des Aufgabepunktes der einzelnen Reaktionsmittel in Bezug auf die Ofenlänge und/oder durch die Anordnung von umlaufenden Zwischenwällen bestimmt werden_o Die Anordnung der Zwischenwälle und deren lichte Weiten, die durchaus unterschiedlich sein können, braucht lediglich so gewählt zu werden, daß ein Rückstau der Schmelze zur Beschickungsseite hin vermieden wird. Die Unterteilung des Innenraums der Trommel in einzelne Reaktionszonen bzw* -kammern ist insbesondere für das Anfahren der Irommel von großem Vorteil, weil auf diese Weise ein allzu schneller Durchlauf der Schmelze durch die Schleudertrommel bei Behandlungsbeginn vermieden wird«,

Die behandelte Schmelze verläßt ebenso wie die Schlacke entsprechend der Zulaufmenge an der Beschiokungsseite die Schleudertrommel über den Wallstein 6 und gelangt in einen Jangofen 7_r der entweder lediglich al$ Saamsl-

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■behälter oder auch zur liachbehandlung der Schmelze dienen kanne In jedem Palle empfiehlt es sich, den Pangofen mit einem Schutzgas zu füllen, um eine Aufgasung der Schmelze zu verhindern.

Die Doppellanze 12 für flüssige und/oder gasförmige Reaktionsmittel kann selbstverständlich auch am Austragende der Trommel angeordnet sein, um so eine Reaktion mit der Schmelze im ffegenstrom zu ermöglichen,. Im übrigen eignet sich das Verfahren nach der Erfindung zur Behandlung aller Arten von Schmelzen mit festen, flüssigen und/oder gasförmigen Behandlungsmitteln. Wichtig ist dabei vor allem, daß gegenüber den herkömmlichen Verfahren die Schmelze in einzelne Partikel mit großer Phasengrenzfläche aufgelöst wird und die Schmelztropfen auf einem möglichst langen Fallweg mit den Reaktionsmitteln in Berührung kommen.

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Claims

Zum Schreiben vom ....9.,..J[IiIi 19.65. an!.l.¥.e.ri:ahren.....z.ur.....m.e±allurg.i.aßh.e3ix,..ft..a..!t. Blatt' -ml Herr Dr.-Ing.Friedrich Kocks, Düsseldorf, Freiligrathstraße 1 Patentansprüche;

1. Verfahren zur metallurgischen Behandlung von Metall-, insbesondere Ton Roheisen- oder Stahlschmelzen, in einer mit hoher Drehzahl rotierenden, waagerecht oder geneigt angeordneten Schleudertrommel, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die die Zustellung der Trommel zunächst als Metallzylinder bedeckende Schmelze einwirkende Zentrifugalkraft durch Erniedrigung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel dergestalt verringert wird, daß sie etwa im Scheitelpunkt des Rotationszylinders nicht ausreicht, die Schwerkraft des Metallzylinders zu überwinden und der sich danach aus dem Metallzylinder lösende Metallregen der Einwirkung fester, flüssiger und/oder gasförmiger Reaktionsmittel ausgesetzt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schmelze im G-egenstrom zum Reaktionsmittel oder einer Teilmenge desselben" durch die Schleudertrommel wanderte

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die einzelnen Reaktionsmittel in wechselndem Abstand von den Stirnseiten der Schleudertrommel aufgegeben werden«

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