DE1758608A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Einbringen von Schrott in ein Metallbad waehrend des Frischens und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

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WH.lA'ilRASSE 24 TELfifON 242761/2

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5. Juli 1968

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INSTITUT HB RECHERCHBB BB IA 8XDBRURGIB PRAKCAISE 185, rue President Roosevelt, SAIHIi OBRHAIN-en^Laye (Yvelinee), Frankreioh

Verfahren zum kontinuierlichen Einbringen von Schrott in ein Metallbad während des Kriechens und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene

Die Irfindung betrifft ein Verfahren aus kontinuierlichen Binbringen τοη Schrott in ein Metallbad während dee Vrieohene sowie eine Vorrichtung sur Durohführung dieeea Verfahrene.

Die Aufgab·, Schrott in friaohbehälter einzubringen» war bislang eo gelöet worden« dal Sohrott in kleine, etwa fauatgroSe

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Körper verkleinert;bew, verdichtet wurde und. diese

einer Schurre unmittelbar in den Fischbehälter eingebracht wurden-,

Pur sperrige Sohrottstüoke oAr auch Schrottgu&aaaenballungen mit elnea verhältnismäßig geringen epeeifieoben Gesaatgewicht sind jedoch Schurren sua Einbringen nicht geeignet, da diese sehr leioht der Gefahr einer Verstopfung ausgasest sind. Andererseits 1st die Regelung einer verhältnismäßig kleinen kontinuierlich ausflieseenden Menge geschmolzenen Metalls praktisch unmöglich, wenn die in den Behälter eingebrachten SchrottstUoks sehr groß und sohwer sind« da man dann innerhalb einer gegebenen EeIt entweder su viel oder tu wenig Schrott in den Frischbehälter einbringt. Schließlich wird auch la HiBbIlQk auf «le verhältnlsaä#lg geringe leBtaktflache großer echrottstUcke alt dea flüssigen Metall *it SohmelBseit einee Oefcrottstttokes wesentlich

Der Erfindung liegt daher dl· Aufgabe sugruade, diese lach· teile su vemeiden. O—l der Irfiadung wird dl·· b#l eines rrlschrerfahr·!! un$«r koatlBttl«rlloh«r BlnbrlnguBg vam Sobrott daduroh errvloht, 4M der 8ohrott in «la Behilter* teil» dessen uatersr, alt Atp elgsotlleasn fTlsj— ttmm*~ feil ai« wAaii—%mm UilmU· ftfrit«Mfl| HHaIl

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erfüllt ist, in einer solchen Menge eingebracht wird, daß ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet iat

Vor!eilhafterweise wird die Schrott zufuhr in den mit dem ei gentlichen Frischraum kommunizierenden Teil des Fri8cb.behälters so geregelt, daB die Schmelzsonenfront, also die Übergangsstelle zu gegenüber der in der Sohmelzzone herrschenden Temperatur wesentlich höheren Temperatui-en in ihrer Lage gegenüber dem Behälter stabil prhal^en bleibt*

Diese das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnenden können selbstverständlii·'' mit anderen Merkmalen kombiniert werden, wie sie bei kontinuierlich durchgeführten ?rischver fahren anoich bekannt sind. So wird beispielsweise vorteilhafterweise die Schlacke auch bei dem erfindungsgcnäßen Ver fahren kontinuierlich abgezogen.

Zur Durchführung des erfindungegeaäßen Verfahrenn dient ein Behälter, in welchem zwischen de« dem Frischen dienenden Raum und dem Sohmelzraum eine Trennwand vorgesehen ist_f die zwischen den beiden vorgenannten Räumen einen Durchlass frei läast, dessen obere Begreneung unterhalb der Oberfläche des flüssigen Metalls in der FrlBcheone liegt,

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Dae erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung dienende Vorrichtung ermöglicht ee somit, den eigentlichen Pritchrauo auf indirekte und selbst dann noch kontinuierliche Weloe mit Metall zu beaufschlagen, wenn die SchrottetUcke in den dem Friechraum vorgeschalteten, mit diesem am Boden kommunizierenden Sohmelzraum in diskontinuierlicher Weise eingebracht werden. Infolge der Verbindung dieoer beiden Räume erfüllt das flüssige Metall während des Frlschens den unteren Teil des 8chmelzrauaes und bewirkt dort ein gleichmäßiges kontinuierliches Schneisen der in den Schmelzraua eingebrachten Schrottstucke, so daß ein Schmelzbad im wesentlichen gleichbleibender Höhe aufrechterhalten wird.

Sa die im Schneisen begriffenen SchrottetUcke eich außerhalb des Frischraumes befinden, sind sie auch der Einwirkung der Frischgase nicht unterworfen. Ee besteht eomit ein erster Temperaturgradient zwischen dem flüssigen Metall in der Frltschzone und dem durch die Zwischenwand von dem Friechraum getrennten, außerhalb der eigentlichen Schmelzzone befindlichen Metall sowie ein zweiter Temperaturgradient im Bereich der Schmeltzone selbst zwischen den schmelzenden Schrottoberflächen und der Sobmelzzonenfront. unter "Schmelzzonenfront" coil die Granzc einer verhältnismäßig schmalen Zone verstanden werden, in der die festen Sohrottstücke in Berührung mit des

flüssigen

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Metall sind, dessen Temperatur etwas oberhalb der Schmelztemperatur liegt, was eine vollständige Schmelzung gewährleistet und einen schnellen Temperaturanstieg in dem geschmolzenen Metall bewirkt.

Der erstgenannte Temperaturgradient resultiert einesteils aus thermischen Verlusten und andererseits aus der vorhandenen Wärmeleitung bzw. Wärmekonvektion. um die thermischen Verluste ao klein wie mOglioh zu halten, 1st die Anordnung vorzugsweise so getroffen» dafl der Schmeleraum unmittelbar an den Prischraum angrenzt. Um andererseits eine möglichst wirksame Wärmekonvektion tu erzielen» 1st der Durchbruch in der die beiden vorgenannten Räume trennenden Wand ■■ groß wie ir-°nd möglich vorgesehen. Der zweite Temperaturgradient hängt von der Schmelzgeschwindigkeit der Schrottetücke und somit von dem Wärmeauetaueohkoeffiaient ζwieeheη dem festen und dem flüssigen Metall in der eigentlichen Sohaelsione ab. Es ist daher anzustreben, die Kontaktfläohe «wieoben festem und flüssigem Metall möglichst groü aber auch möglichet stabil zu halten. Zu diesem Zweck kann mann entweder die Schmelezone und auch das Volumen der in das Bad eingetauchten Sohrottetüeke und damit auch deren Kontaktflache vergrößern, oder man kann die epezifieohe Sohrottoberflache, d.h. das Verhältnis ihrer

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Oberfläche zu ihren Gewicht vergrößern, Indem man alη Schrott vorzugsweise Blecbabfall verwendet.

JSe ist hieraus ersichtlich, daß ein solches Verfahren eine automatische Regulierung der Tenperatur des.fHiesigen Metalles in der Frlsohsone ernögllcht, Der Wärmeübergang ist den to größer, je gröütr die Teeperaturdifferenz »wischen dem flüaoi-

Metall » gen Metall in der Prioehtone und de» flüssigen an den BrUh-

mngsflachen alt den SchrottstUcken In der Schnei?;zone ist. letztere Temperatur let konstant und zvht gleich d&r

des Schrotts. Die Schmelzgeschwindi^kfeit Jer öchrottetucke ist deneufol^e eine loato grpQf?re, Je n»«hr 4« 1 or lon der Frlacheone entzogen werden. Dit- Tempernture cn wankungen in der Princhj&one werden daher durch ein raehr oder weniger rasches Schneisen der SchrottetUcke unterdruckt, was einen' weeentHohen Torteil dee erfidnungegeBäSen Verfahrens darstellt« Ue dieee Regulierung nooh *u erleichtert», geht nan rorteilhafterveise ron leitlloh reprodueierberen Bedingungen aus, lndea wui beieplelewelse hinei^htlich ihrer Abaeosungen abglichet gleiohföreige üohrottetUcke verwendet» beiepielsweise Buesjaenfepr«eete quaderfüreige Stücke. .

Bei der fur DurohfUhrung dee erfiwiunjHjeaMSen Verfahrene

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vorgesehenen Vorrichtung ist die Verbindung zwischen dem ■prischraum und dem Schmelzraum vorteilhafterweise in einer Höhe angeordnet, die unterhalb der Oberfläche des flüssigen Metalles in d<«n Priechraua liegt, Auf diese Weise wird der Übertritt νου Schlacke in den Schmelzraum mit Sicherheit verhindert, was eine merkliche Beeinträchtigung des Wärmeüberganges von dem flüeoigen Metall auf die Schrottutücke bedeuten würde.

In der Zeichnung sind in achematiechei Weiee Auaführungebeiopielij zweier «ur Ouruhführuitg Cien erfindungagemüßen Verfahrene dienender Vorrichtungen dargestellt. Es zeigen im einzelnen

Fig» 1 in einem senkrechten Schnitt ein erstes Aunführungobeiepiel, bei dem die Schmelszone im wesentlichen mit Blechectirott beechickt wird ι

Pig. 2 ebenfalle In einem senkrechten Schnitt ein zweites AuefUhrungebeiopiel, dessen S_ch»elezone mit quaderförmig geproBctem Schrott beschickt wird}

Pig. 5 Gin«? gröMJiHcho Daratellung dea Tenjpeiaturvfrlaufn 1st öchnel Kton?nter»ich.

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Das in Pig- 1 dargestellte Λ lefllhrungsbelrpiel wt-i:;t einen Frischbehälter 1 auf, an dem auf der einen 3eit« »in überi'.'uf» behälter 2 und auf der anderen Seite ein SehneIzraum 3 angeordnet ist. Alle drei Räume sind mit feuerfesten Stoffen auegekleidet. In der Wandung deο Behälter» 1 let eine Öffnung 4 vorgesehen, durch welche flüssiges Metall in den Princhbehülter eingeleitet wird. Diene Schneise wird mittele eines durch eine Lanze 5 eingeblaeenen Sauerstoffstromeo gefrischt. Diener enthält in feiner Verteilung schlackenbildend» Stoffe *ie beiaplelsweine Kalk. Durch die Prinohbohandlung wird, eine ochaumfannige Emulsion 6 gebildet, die gefrischte Metall-Partikel, Schlacke und kleine Oaabläschen enthält« Diese Emulsion tritt durch einen rfanddurchbrucb 7 in daa Dekantiergefäß 2 über, in welchem sie eich in eine durch den Ausfluss θ abfließsende Schlackenphase und eine durch den Ausfluss 9 ab* flieseende Metallphase trennt. Das Metall flieset von hier a us in eine nicht dargestellte kontinuierlich arbeitende Oießrorrichtung.

Durch eine im unteren Teil des irischbehälters 1 vorgesehene öffnung 10 tritt ein Teil des der Frisohbehandlung unterworfenen Metalles 11 in den Schaelibehalter 3 Über. Diese öffnung 10 liegt unterhalb des lireaus dee flüssigen Metalles 11. Der Schnelebehtter 3 weist ei»Abdeckung 12 und einen eich nach

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oben erweiternden Querschnitt auf. Dieser Behälter wird mittels Schrott in Gestalt von Blechatfällen in einer Stärke von 1 bis 5 mm beschickt. Diese Blechabfälle weisen eine Größe von etwa 30 bis 60 mm auf. Dieser Schrott wird ohne unterbrechung auf einem unter der Wirkung eines nicht dargestellten Elektromagneten stehenden endlosen Transportband 13 an eine öffnung H herangeführt, duroh die der Schrott in den Behälter 3 fällt. In diesen bildet der Schrott eine sich dauernd erneuernde Anhäufung 15· An der Abdeckung 12 ist mittels eines Scharnieres 17 eine Klappe 16 aus feuerfestem Stahl befestigt, Bitteis der die öffnung 14 verschlossen werden kannο Auf diese. Weise werden Strahlungeverluar.e während der Zeit vermieden» während der kein Schrott in den Behälter eingeführt wird,

Da an der Berührungsfläche ewlschen flüssigem und festem Metall etets die gleiche» der SohmelBteaper&tur des Schrotts entsprechende Temperatur herrecht, tat die Geschwindigkeit des Schmelzen« der Schrottetücke eine Punktion der Differenz zwischen dieser Sohne 1 «temperatur und der iff Prißc^ibehalter herrschenden Temperatur des Metall·· Brhöht eich daher die von dem flüssigen Metall 11 dee 8ohMlsbehältere 1 abgAene und der Sohmelssone sugefttorte Menge, so erhöht eich, auch die Schmelegeechwindigkeit dt· 8ohrotte. Diese Erhöhung der Sohaelsgeeohwlndigkeit führt Jedoch «u einer YerfrS8erung

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der absorbierten Wärmemenge, so daß die Temperatur des flueeigen Metalle in de» irieohbehalter absinkt« Vermindert eich anderereeite die von de» flüssigen Metall des Friechbehältere abgegeben« und der Sohaelsson· eugeftihrte Wärmemenge, so vermindert eioh auch die Oeeehwlndlgkeit dee Sehneleeno der SchrottstUcke und damit auoh die absorbierte Wärmemenge, so das die Temperatur la FrleohbehAlter wieder anetelgt. Hieraus let erslohtlich, daß die Temperatur des flUeeigen Metallee n während des 7riechene eich selbsttätig einregelt, waa οinen wesentlichen Vorteil de· erfindungsgeaäßen Verfahrene bildet.

Dae erfindungegeaäße Verfahren wurde bein Frischen einer hänatltischen Sohaelee durchgeführt, die 4,1 * C, 0,7 1» Si, 0,7 i Mn und 0,25 % P enthielt. Der Ausstoß an flttsslgeB Metall betrug 200 kg/feinute. Dae Metall wurde Mittels eines Sauerstoffetrahles von 13 ■■ /Minute gefrischtf dsr Sauerstoffstrahl enthielt 16 kg/Minute etaubfömlgen EaIk. Die Temperatur des flüssigen Metalles 11 la frlschbehJUUr betrug 1 650° C, was die Möglichkeit ergab, abkühlende Stoff· «ubufügen. Diese wurden in wesentlichen durch 40 kg/Minute Schrott in Gestalt τοη Eisenblech in dl· Sehaelssone eingeführt. Die Beaufschlagung mit einer so groSen Menge Sohrott war nur durch die Anwendung des erflndungegeaJUtai Verfahrene aögllch, woraus ersichtlich 1st, daß ein weiterer Vorteil dee erfindungegeeÄßen Verfahrens

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d&rin besteht, daß die Erzeugung an gefriechteir Bisen durch Beschickung der Schmelzxone nit verhältniemäOi?, sperrigem Schrott wesentlich erhöht werden kann. Die Benchickung mit abkühlenden Stoffen wurde noch durch die Einführung von 6 kg/ Minute an Itabira reichen Ere unmittelbar In den F Tischbehälter 1 mittels einer Schurre ergänzt, Dieeemsloh bekannte Art der Beschickung wurde in der Zeichnung nicht benondere dargestellt.

Infolge des dauernden Vorhandeneeins eines Vorräten von Schrott in der Schmelze des Behälters 3 kann diener Behalte, diskontinuierlich beecb'<, :t werden» ohne daü der Schmelzvorgang unterbrochen würde. Kau erhält somit mit anderen Worten einen kontinuierlichen Schneicvorgang aufgrund einer diskontinuierlichen Beeohickung des Behälters mit Schrott. Diese diakontinuierliche Beschickung hat einen weiteren Vorteil, der darin besteht, daB die Klappe dieses Behälters nur zeitweilig offensteht und soalt ein Wärmeaustausch nur in den kurzen Augenblicken der Beschickung des Behälters stattfindet, so daß thermische Verluste weltgehend vermieden sind.

Schließlich besteht ein weiterer Vorteil des erfindungogemäOen Verfahrens darin, daß nan ein völlig unregelmäßige« und loses UeBiech von Schrottstlicken Bit einer über dar. Geoamtvo-

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lumen gemessen somit niedrigen Dichte vez'wenden kam. nur die einzelnen Schrottatücke dieselbe chemische ^ eetzung aufweisen.

Tatsächlich kann die öffnung 14 auch belJoblg praQ pew^Mt werden_t damit Schrottstücke beliebig großer Abneoeun^rn ohne die Gefahr einer Sperrung oder Verstopfung der Öffnung durch diese eingebracht werden können.

Bei dem AuflfUhrungsbeispiel nach der Fig. 2 let dor Behälter 1B durch zwei aus feuerfesten Stein bestehende Trennwände P? und 23 in drei Teilräuae 19„ 20 und 21 unterteilt. Der Te)I-raum 19 bildet den eigentlichen Blechbehälter, der schon teilweise gefrischtes flüssiges Metall enthält. Durch die in oiner Seltenwand vorgesehene öffnung 24 kann dan su frischende Metall eingeführt werden. Die Buhe des Metalle in dienern Gesamtbehälter wird durch einen überlauf 2$ in der Begrenzungswand des Teilraumes 21 bestimmt, Über welchen sich dao gefrischte Metall in einen Pufferbehälter ?6 erglesnt, aus dem das Metall in eine nicht dargestellte Gießvorrichtung flienn*. Die drei Teilräume 19, 20 und 21 stehen Über Durchbrüche 22a und 23a In den Trennwänden 22 und 23 miteinander in Verbindung

In den Tellraum 19 wird der Sauerstoff durch eine, im Beden

dan Behältern 18 angeordnete porüno Pletto i?7 «um feuerfester.

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31«.; ~ liber einen Windkasten 27a eingeblasen., der über exne Leitung 27b gespeist wird. Mittels einflr Lanze 28 wird staub« formiger Kalk eingeblasen, der auf das in kreisender Strömung befindliche flüssige Metall auftrifft, dessen Bewegung durch das an Boden eingeblaeene Gras und durch die Entbindung von CO hervorgerufen wurde» Hierbei, bildet sich eine basische Schlacke, die durch den Auslauf 29 abf!leset« Ein kleiner Durchbruch 30 in der Trennwand 22 erlaubt es, daß ein Toll der Schlaoke in den Teilraum 20 übertritt, um in diesem die Verechlackung bestimmter Elemente, insbesondere von P und Hn eu beendigen. Diese Sohlacke flieset duroh den Ausfluss 29a ab.

Von dem Teilraum 19 flieset das Metall über die öffnung 22a in den Teilraum 2Ck In diesem Teilraum wird das Metall mitteis Sauerstoff zu Ende gefrischt, der durch ein im Boden des Behälters angeordnetes gasdurchlässiges Element 31 aus einem Windkasten 31a eingeblasen wird, der über eine Leitung 31b gespeiet wird. Das von Schlacke befreite Metall flieest durch die öffnung 23a In den '.Ceilraum 21 und aus diesem über die Ablaufrinne 25 aus.

Meoeu an-eich bekannten Behälter wird gemäß der Erfindung ein Sohmelzbehälter 32 mit einer Besohiukungssohleuae 33

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vorgeschaltet. Auch dieser Teil der Vorrichtung ist mit feuerfestem Material auegekleidet.

Die Schleuse 33 weist swei Klappen 31 und 35 aus feuerfestes Stahl auf. Diese sind mittels Gelenke 34a und 35a an der Abdeckung 36 des Behälters befestigt. Kittels eines endlosen Transportbandes 37 wird der in gleichgroßen Ballen 38 eu-Bammengepresete Schrott angeliefert. Biese Ballen werden mittels eines Stöesele 39 über die Kante des Behälters 32 geschoben und bilden in dieses einen sieb atets erneuernden Stapel 40,

Gemäß diesem Verfahren wurde eine Schmelze behandelt, die 4 % C, 0,8 Si, 0,7 * Mn und 0,28 0 P enthielt. Der Ausstoß an flüssigem Metall betrug 200 kg/ftjiute« Durch die gasdurchlässige Platte 31 wurden 8 Ia _y1finute Sauerstoff und mittels der Lanze 28 2 Hm /Minute Sauerstoff eingeblaßen. In den mittels der Lanae eingeblasenen Sauerstoffstrahl waren 18 kg/Minute Kalketaub suspendiert« Die Temperatur des flüssigen Metalles betrug ie Baus 19 1 630° C, was dl· Zugabe von 34 kgSohrott je Minute ermöglichte_; der in Gestalt von Würfeln mit einer Kantenlänge von 50 oi eingebracht wurde, von denen jeder etwa 70 kg wog. Bs wurden somit alle swei Minuten ein Würfel bsw. alle Tier Minuten iwei WUrfel in den

SchnelBbehälter eingebracht· Sie elnselnon WUrfel wurden Je-

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weilB für sich gewoben und ihr Gewicht je Stunde zusammengezählt, worauf gegebenenfalls durch Zugabe weiterer Würfel das Gesamtgewicht je Stunde auf 34 χ 60 « 2 040 kg berichtigt wurde₀

Fig» 3 zeigt den Temperaturverlauf innerhalb der Verrichtung. Man sieht, daß innerhalb des Behälters 18 die Temperatur im wesentlichen konstant ist und etwa 1 63O⁰C beträgtr In dem Sohmelzbehälter 32 sinkt die Temperatur von diesem Wert ziemlich gleichmäßig bis zu der theoretisch angenommenen Fläche F 1 der Schmelzzonenfront auf einen Wert von etwa 1 580⁰C, so daß die Neigung dieses linearen Kurvenstückes S 1 ein Maß für den im Vorstehenden genannten ersten Temperaturgradienten bildet,. Von dieser theoretischen Fläche F 1 bis zu der mit der Begrenzungsfläche der schmelzenden Schrottstücke zusammenfallenden Fläche F 2 sinkt die Temperatur sehr rasch auf die Schmelztemperatur von Schrott ab, die bei etwa 1 53O⁰C liegt„ Das geradlinige Kurvenstück S 2 bildet somit ein Haß für den zweiten Teraperaturgradienten_o Unter Schmelzzonenfront wird somit der Raum zwischen den beiden Ebenen F 1 und F 2 verstanden.

Bei den beiden in Vorstehenden beschriebenen AusfUhrungsbeispielen des erfindungsgenäßen Verfahrens wird das zu frischende flüssige Metall unmittelbar in den Frischbehälter eingeführt,, Es steht ledgeh selbstverständlich dem nichts im

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drß dieeee Metall in gleioher Weise auch Über den die Schmelz* zonti bildenden Raum eingeführt werden kann..

Er kann zweckmäßig sein, den in die Schall»«one eingebrachten Schrott BU erhitzen. Biese Erhltsung kann auf die Weise Torgenommen werden» daß die aus dem Fischbehälter entweichenden dee β entettndet und deren Flamme auf die So.&rottetUcke gerichtet wird, Selbetreretttndlich kann die Bepclickuag dee SchmelebehMlterB auch kontinuierlich erfolgin« Dae erfindungegemäße Terfahren wurde «war anhand eweler BeiepieIe erläutert, bei denen der Frieohproeese kontlnulerlloh durchgeführt wurde. Dae erfindungegemäfle Terfahren lmnn JedQoh mit gleichem Torteil auoh bei nicht kontinuierlich arbeitenden Frischrerfahren angewendet werden.

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Claims (4)

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1. Verfahren zum kontinuierlichen Einbringen von Schrott in ein Metallbad während des Frischens, dadurch gekennzeichnet , daß der 3chrott in einen Behälterteil (3t 32), dessen unterer, mit dem eigentlichen Fischbehälter (1,18) kommunizierender Teil mit mindestens teilweise gefriechtem Metall erfüllt ist, in einer solchen Menge eingebracht wird, daß ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet ist·

2. Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daS die Schrottsufuhr so geregelt wird, daß die Schmelszonenfront, worunter der Bereich des Sohaelzbadee verstanden wird, Innerhalb dessen dit Badtenperatur von der Sohmelzteaptratur des Schrotte zu wesentlich höheren Temperaturen ansteigt, in ihrer Lage gegenüber den Behälter stabil erhalten bleibt.

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3. Verfahren nach den Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlacke kontinuierlich, abgesogen wird·

4. Torrichtung sur Durchführung dee Terfahrene nach einen der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet durch einei Behälter« In welches »wischen de« den Frischen dienenden Hau» und des Schmelsraun eine Trennwand vorgesehen ist, die «wischen diesen beiden vorgenannten Räuaeit einen Durchbrach aufweist» dessen obere Begrenzung unterhalb der Oberfläche des flüssigen Hetallee in den friashbehälter liegt.

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