DE1533890B1

DE1533890B1 - Vorrichtung zum Spruehfrischen von Metallschmelzen

Info

Publication number: DE1533890B1
Application number: DE19671533890
Authority: DE
Inventors: Rhydderch Malvern John
Original assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Current assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Priority date: 1966-05-23
Filing date: 1967-05-22
Publication date: 1971-04-01
Also published as: LU53712A1; DE1533891B1; AT320699B; ES340759A1; BE698826A; US3554521A; US3542351A; CS152283B2; GB1187972A; US3672870A; NL6707065A; JPS5141567B1

Description

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Durch die britischen Patentschriften 809 282, eine Ausflußöffnung für die Metallschmelze und 949 610 und 1 006 082 sind Vorrichtungen zum mindestens eine Zuleitung für das Frischgas vorge-Sprühfrischen von Metallschmelzen, insbesondere sehen ist, und besteht im wesentlichen darin, daß die von Eisen, bekannt, bei denen ein Strom aus ge- Ausflußöffnung des Schmelzaufnahmebehälters einen schmolzenem Metall durch Ströme des Frischgases 5 horizontal gestreckten Austrittsquerschnitt aufweist in Tröpfchen versprüht wird. Dabei hat der Metall- und eine schlitzförmige Austrittsöffnung der Frischstrom zylindrische Gestalt, und er wird dadurch gaszuleitung parallel zur Längsachse der Ausflußversprüht, daß radial nach innen gerichtete konver- Öffnung des Schmelzeaufnahmebehälters auf tiegierende Strahlen des Frischgases auf ihn gerichtet fer liegender Ebene angeordnet ist, wobei werden. io die Achse der Austrittsöffnung der Frisch-Auf diese Weise konnte man nur kleine Durch- gaszuleitung zum Gießstrahl geneigt gerichtet ist. flußmengen erzielen, das heißt z.B. 0,2 t flüssiges Me- Die Ausflußöffnung des Schmelzeaufnahmebehältall pro Minute, wobei der Strom einen Durchmesser ters kann dabei im einzelnen einen rechteckigen oder von etwa 15,5 mm (⁵Zs") hat. Um einen höheren elliptischen Querschnitt besitzen, und es sind vorDurchsatz zu erzielen, kann man den Durchmesser 15 teilhaft an jeder Längsseite der Ausflußöffnung des des Stromes vergrößern, aber die Oberfläche der Schmelzeaufnahmebehälters eine schlitzförmige Aus-Volumeinheit pro Längeneinheit des Stromes, wel- trittsöffnung für Frischgas angeordnet, deren Achsen ehe dem oxydierenden Gas ausgesetzt ist, wird sich in einem gemeinsamen Punkt des Gießstrahles kleiner mit sich vergrößerndem Durchmesser, wo- schneiden.

durch der Wirkungsgrad des Frischprozesses ver- 20 Durch die Vorrichtung nach der Erfindung wird schlechtert wird, weil mehr Sauerstoff zur erforder- ein Strom aus geschmolzenem Metall erzeugt, der liehen Versprühung des Stromes benötigt wird. Das in einer Ebene normal zur Strömungsrichtung in heißt also, daß bei größer werdendem Durchsatz der einer Richtung eine mehrfach größere Ausdehnung Durchmesser des Stromes größer werden muß, wo- hat als in einer dazu senkrechten Richtung, die ebendurch aber die pro Tonne Metall erforderliche Sauer- 25 falls in der Normalebene bezüglich der Flußrichtung stoffmenge größer wird. Die obere Grenze für den liegt, wobei dieser Strom mit dem Frischgas verDurchmesser des Metallstromes liegt bei etwa sprüht wird.

37,5 mm, was einem Durchfluß von etwa 1 Tonne Der Strom kann z. B. nach Art eines Vorhangs Metall pro Minute entspricht. herunterfallen und im wesentlichen einen rechtecki-Diese Nachteile konnten auch bei einer weiterhin 30 gen oder elliptischen Querschnitt haben, wodurch bekannten Vorrichtung nicht beseitigt werden, bei die Oberfläche pro Volumeinheit, bezogen auf die welcher die Schmelze aus einem horizontalen Rohr Längeneinheit des Stromes, sehr viel größer wird kreisförmigen Querschnitts zum Austritt gebracht als bei den oben beschriebenen Möglichkeiten, wurde, welches an einer Seite eines Schmelztiegels Das flüssige Metall kann dabei aus einem Aufangeordnet war und dessen Austrittsöffnung von 35 gabetrichter in Form eines frei fallenden Vorhangs einer ringförmigen Luftaustrittsöffnung umgeben war. von etwa 12,5 mm Dicke und 75 mm Breite herab-Hierbei waren die Luftaustrittsöffnungen unterhalb fallen, wobei man mit einem Pegelstand von 35 cm des horizontal ausfließenden Metallstromes für den im Trichter etwa einen Durchsatz von 11 pro Min. Austritt eines größeren Luftvolumens ausgelegt, um erhält. Bei auf diese Weise durchlaufenden und vom das Gewicht des Metallstromes auszugleichen. Ein 40 oxydierenden Gas versprühten flüssigen Eisen kann außergewöhnlich schlechter Wirkungsgrad war fer- der Verunreinigungsgrad bereits auf Prozentsätze nerhin auch bei einer weiterhin bekannten Einrich- vermindert werden, die etwa dem fertigen Stahl enttung zum Frischen von Roheisen gegeben, bei wel- sprechen.

eher das Frischgas in einem von dem Roheisen Der vorhangartig herabfallende Strom kann aber kontinuierlich durchflossenen rinnenförmigen Gefäß 45 auch wesentlich breiter sein, das heißt z. B. 60 cm zur Einwirkung gebracht wurde. breit und 12,5 cm dick, womit man — wieder bei Durch die britische Patentschrift 1 006 082 ist fer- 35 cm Pegel im Trichter — einen Durchsatz von 8 t nerhin eine Vorrichtung zum Sprühfrischen von geschmolzenem Eisen pro Minute erhält. Metall bekanntgeworden, bei welcher eine Ringdüse Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Ausfür den Metallaustritt vorgesehen war, um die Ein- 5° flußöffnung, daß das Metall in Form eines dünnen Wirkungsfläche des Frischgases zu erhöhen. Die Vorhangs herunterfällt, wird der Verbrauch an hohen Oberflächenspannungen sowohl der Innen- Frischgas pro Tonne Metall direkt in Beziehung zur wie auch der Außenoberfläche des Ringstromes sucht Abmessung des Metallstromes gesetzt und damit in aber hierbei den ringförmigen Strom in einen »mas- Beziehung zum Durchsatz.

siven« Strom zusammenzuziehen, was aber wieder 55 Beim Frischen eines Eisens mit 4% Kohlenstoff, auf Kosten der großen Oberfläche pro Volumein- 2^fl/o Silicium, l°/o Mangan, 0,15% Phosphor und heit — gerechnet auf die Längeneinheit — geht. Der 0,04 % Schwefel kann das Metall durch eine Auslaßgrößte Durchsatz liegt bei einem Ringdurchmesser öffnung von 12,5 X 37,5 mm und einem Durchsatz von 15 cm relativ niedrig, und zwar bei 2,5 t pro von 0,51 pro Min. fließen und mit 80 cbm Sauerstoff Minute. 60 gefrischt werden, um ein Material zu erhalten, wel-Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine ches 0,02 °/o Kohlenstoff, 0,01 °/o Silicium, 0,01⁰Zo Vorrichtung zum Sprühfrischen von Metallschmelzen Mangan, 0,015 °/o Phosphor und 0,01 % Schwefel mittels eines an einem Schmelzeaufnahmegefäß ange- enthält. Wenn man einen Durchsatz von 21 pro Min. ordneten Düsenkörpers zu schaffen, bei dem die erreichen will, dann gibt man dem vorhangartig Nachteile der bisher bekannten Vorrichtung ver- 65 herabfallenden Metallstrom im Querschnitt etwa die mieden werden und ein hoher Durchsatz bei gutem Abmessungen von 12,5 X150 mm, und es werden da-Wirkungsgrad erzielbar ist. Die Erfindung geht hier- bei nur 80 cbm Sauerstoff pro Tonne Metall benötigt, bei von der bekannten Vorrichtung aus, bei welcher Das gefrischte Material wird in einem Behälter

Claims

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gesammelt, der vor der Behandlung des flüssigen halb einer feuerfesten Düse eines Trichters ange-Eisens mit einer entsprechenden Menge an Schrott bracht. Die Düse ist in den Fig. 1 bis 3 strichpunkgefüllt wurde. Das behandelte flüssige Eisen schmilzt tiert dargestellt, obwohl sie bei der Darstellung nach den Schrott beim Einlaufen. Man kann aber auch Fig. 1 oberhalb der Papierebene liegt. Die Anord-Schrott und/oder vorreduziertes bzw. teilreduziertes 5 nung zum Einführen von Gas weist ein Verteiler-Eisenerz in Granulatform in den Aufnahmebehälter rohr 2 und zwei Ausströmkammern 4 mit Auslaßöffwährend des Frischens einführen. Dabei können nungen S auf, wobei die Auslaßöffnungen 5 so breit solche Zusätze intermittierend oder kontinuierlich sind, wie die Breite der feuerfesten Düse. Die Wandzugegeben werden. Ein besonders vorteilhaftes Merk- teile im Bereich der Auslaßöffnungen laufen zumal der Erfindung liegt darin, daß man vorreduzier- io nächst zusammen und divergieren dann wieder, wie tes oder ieilreduziertes Material in Granulatform als Fig. 2 zeigt, um das Gas zu beschleunigen, und die Kühlmittel bei der Behandlung des flüssigen Eisens Auslaßöffnungen für das Gas sind winkelmäßig verwenden kann, weil solches Material besonders derart orientiert, daß der Pfad des nach Art eines leicht zuteilbar ist, was bei Eisen oder Stahl in Form Vorhangs aus einer Düse austretenden Gases den von Schrott weniger einfach möglich ist. 15 Pfad des aus der anderen Düse austretenden Gases

Das Eisen kann mit der erfindungsgemäßen Vor- im Metallstrom schneidet. Die Auslaßdüsen für das richtung auch mehrstufig behandelt werden. So kann Gas können relativ schmal, d. h. mit einer Schlitzbeispielsweise in einer ersten Stufe das Silicium und breite von 0,25 cm ausgebildet sein. Die Einrichtung teilweise der Kohlenstoff entzogen werden, und das zur Zuführung von Flußmittel ist in F i g. 2 schema-Metall kann in einer zweiten Stufe in Form eines 20 tisch angedeutet und weist auf jeder Seite der Düse 1 dünnen breiten Vorhangs durch weitere Sauerstoff- einen Behälter 6 auf, der jeweils einen Einlaß 7 für ströme gegossen werden, um weitere Verunreinigun- Gas- und Flußmittel und einen schräggeneigten Ausgen zu entfernen. laß 8 aufweist, um so jeweils ein vorhangartiges

Die Verfahrensstufe zum Entzug des Siliciums Herabfallen von Flußmittel neben den beiden Breitkann auch als Quelle für vorgefrischtes Material für 25 sehen des aus der Düse austretenden Metallstromes die Stahlherstellung in einem anderen Gefäß, z. B. zu ermöglichen.

einem L.D.-Konverter verwendet werden. Das in Bei der Anordnung nach F i g. 4 ist zunächst ein einer solchen Silicium entziehenden Stufe behandelte Beladegefäß 10 mit einem zur Steuerung des AusMetall kann entweder in einem getrennten Behälter laufes dienenden Stopfen 11 vorgesehen. Aus dem aufgenommen werden, oder der L.D.-Konverter bzw. 30 Behälter 10 gelangt das flüssige Metall in einen ein anderes entsprechendes Gefäß kann als Auf- Trichter 12, dessen Pegel durch Betätigung des Stopnahmebehälter für die erste Stufe verwendet werden, fens 11 gesteuert wird. Der Trichter 12 bzw. das von und eine Sauerstofflanze kann in das Gefäß geführt ihm gebildete Abgabegefäß weist eine feuerfeste werden, nachdem die erste Verfahrensstufe abge- Düse entsprechend den Fig. 1 bis 3 auf. Die Düse schlossen wurde, um das Frischen zu vollenden. 35 führt in ein Aufnahmegefäß 13, welches unter einer

Die üblichen Flußmittel können auch in Form von Haube 14 angeordnet ist. Von der Haube 14 führt Vorhängen auf den beiden Breitseiten des vorhang- ein Rohr 15 zum Abzug von Rauch ab. Zwischen artigen Metallflusses eingeführt werden, und zwar der Haube und dem Behälter selbst ist ein Luftspalt bevor das Metall die oxydierenden Gasströme er- 16 vorgesehen. Eine Aufgabeöffnung 17 dient der reicht. Dabei sind die Gasströme zweckmäßig breit 4° Zugabe von Kühlmittel. Im Betrieb läuft das flüssige ausgebildet und derart gerichtet, daß sie den Metall- Metall durch die Düse, und der Metallstrahl wird strom schneiden. Zu diesem Zweck kann vorteilhaft durch die auf ihn treffenden Sauerstoffstrahlen verzwischen der Ausflußöffnung des Schmelzaufnahme- sprüht, wobei die Verunreinigungen oxydiert werden, behälters und der Austrittsöffnung oder den Aus- Am Abzug wird Rauch aus der Haube abgezogen, trittsöffnungen für das Frischgas mindestens eine 45 wodurch Luft durch den Spalt 16 eingesaugt wird. Kammer mit Zuleitungen 7 für Gas und Flußmittel Bei dem Frischen von Eisen verbrennt diese zusätzvorgesehen sein, deren Austrittsöffnung oder Öff- lieh eingesaugte Luft dasjenige Kohlenmonoxyd, nungen parallel zur Ausflußöffnung des Schmelzauf- welches durch die primäre Oxydation des Kohlennahmebehälters angeordnet sind. Stoffs erzeugt wurde, so daß allein dadurch die

Im Axialschnitt haben die Gasdüsen zweckmäßig 50 Menge des eingeblasenen Sauerstoffs kleiner ist, als einen erst zusammenlaufenden und dann divergieren- sie sein müßte, wenn dieser Sauerstoff zur vollständen Schnitt, um das Gas zu beschleunigen; Vorzugs- digen Oxydierung der zu entfernenden Verunreiniweise werden zwei vorhangartig ausgebildete Gas- gungen dienen müßte,
ströme von der Breite des Metallstromes entspre- „ . . ...
chender Breite erzeugt. 55 Patentansprüche:

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung 1. Vorrichtung zum Sprühfrischen von Metallergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung schmelzen mittels eines an einem Schmelzaufeines Ausführungsbeispiels der Einrichtung nach der nahmegefäß angeordneten Düsenkörpers, welcher Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung. Es aus einer Ausflußöffnung für die Metallschmelze zeigt 60 und mindestens einer Zuleitung für das Frischgas

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Anordnung zur besteht, dadurch gekennzeichnet, daß

Gaszuführung, die Ausflußöffnung des Schmelzaufnahmebehäl-

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der ters (12) einen horizontalgestreckten Austritts-

F i g. 1, querschnitt aufweist und eine schlitzförmige Aus-

F i g. 3 eine Seitenansicht und 65 trittsöffnung der Frischgaszuleitung (5) parallel

F i g. 4 schematisch im Schnitt eine ganze Anord- zur Längsachse der Ausflußöffnung des Schmelz-

nung nach der Erfindung. aufnahmebehälters auf tiefer liegender Ebene an-

Die Einrichtung zur Zuführung von Gas ist unter- geordnet ist, wobei die Achse der Austrittsöff-

nung der Frischgaszuleitung zum Gießstrahl geneigt gerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußöffnung des Schmelzaufnahmebehälters (12) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
3. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußöffnung des Schmelzaufnahmebehälters (13) einen elliptischen Querschnitt aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Längsseite der Ausflußöffnung des Schmelzaufnahmebehälters (12) eine schlitzförmige Austrittsöffnung für Frischgas angeordnet ist, deren Achsen sich in einem gemeinsamen Punkt des Gießstrahles schneiden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ausflußöffnung des Schmelzaufnahmebehälters (12) und der Austrittsöffnung oder den Austrittsöffnungen für das Frischgas mindestens eine Kammer (6) mit Zuleitungen (7) für Gas und Flußmittel vorgesehen sind, deren Austrittsöffnung oder Öffnungen (8) parallel zur Ausflußöffnung des Schmelzaufnahmebehälters angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen