DE1900191B1

DE1900191B1 - Durchlaufbehaelter fuer die kontinuierliche Behandlung einer Metallschmelze

Info

Publication number: DE1900191B1
Application number: DE19691900191
Authority: DE
Inventors: Jean Foulard; Jean Galey
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1968-01-10
Filing date: 1969-01-03
Publication date: 1969-12-04
Also published as: OA02967A; JPS4841404B1; GB1230553A; SU455548A3; ES362275A1; AT287324B; CH494821A; ES380652A1; CA944147A; NO128875B; SU555860A3; FR1582780A; US3743500A; BE803757Q

Description

Die Erfindunc betrifft einen Durchlaufbchältcr für daß die Filtcrsteinc mindestens die Hälfte eines Abdic kontinuierliche Behandlung einer Metallschmelze. teils oder beider Abteile einnehmen.

Im allccmcincn erfolgt die Gascinblasung in eine Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausfüh-

Mctallschmclzc im statischen Zustand, d. h. in einer rungsbcispielc der Erfindung an Hand der Zeichnung Pfanne oder einem Ofen, der das ganze zu bchan- 5 erläutert.

dclnde Metall enthält. Es ist jedoch" verfahrenstech- Fig. 1 stellt einen Behälter in der ersten Aus-

nisch vorteilhaft, die Gasbehandlung von Metall- führungsform in senkrechtem Schnitt nach Linie I-I schmelzen kontinuierlich durch Zwischenschaltung der F i g. 2 dar;

eines Durchlaufbchältcrs zwischen zwei normaler- Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die beiden Abteile,

weise benutzte Geräte, beispielsweise einen Schmelz- io des Behälters nach Fig. 1. wobei der Deckel abgeofen und einen Bereitschaftsofen oder einen Fcrti- nommen ist;

eunesofen und eine Gicßstelle zu gestalten, da sich F i g. 3 stellt die zweite Ausführungsform eines

bei dem dadurch ergebenden, als dynamisch be- Behälters nach der Erfindung im Schnitt nach Linie zeichneten Verfahren die Gasbehandlung während III-III der Fig. 4 dar; einer der üblichen Mctallüberführungen in zeit- 15 Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Behälter nach sparender Weise durchführen läßt. Darüber hinaus F i g. 3 unter Fortlassung des Deckels, kühlt sich die Metallschmelze weniger ab, und es Der Behälter nach F i g. 1 und 2 besteht aus feuerbrauchen keine großen Metallmengen in speziellen festem Material, das von einer Panzerung 2 aus Pfannen übertragen zu werden. dickem Blech umgeben ist. Eine nicht dargestellte

Aus der französischen Patentschrift 1 404 505 ist 20 Wärmeisolierung vermindert die Wärmeverluste. Der ein Durchlaufbchälter für die kontinuierliche Be- zylindrische Behälter weist einen Boden 6 und eine handlung einer Metallschmelze bekannt, der in ein Trennwand auf. welche ihn in zwei ungleiche Abteile Aufstromabte:! und ein Abstromabteil unterteilt ist unterteilt. Eine Öffnung 8 unten in der Trennwand und dessen Trennwand zwischen diesen Abteilen in läßt das Aufstromabteil 10 mit dem Abstromabteil ihrem unteren Abschnitt eine Verbindungsöffnung 25 12 kommunizieren. Dessen allgemeine Form kann aufweist. Die aufzubereitende Metallschmelze wird auch elliptisch oder rechteckig sein, in kleinen Mengen und im freien Fall durch den eva- Das zu behandelnde Metall wird von dem Ofen

kuierten Raum über dem Aufstromabteil in dieses 14. aus dem es kommt, durch die Schnauze 14 abcir.geführt und durch einen im Boden dieses Abteils fließen gelassen und dann durch eine Rutsche 16 in eingelassenen, gasdurchlässigen, feuerfesten Filter- 30 den Eintrittskanal 18 des Behälters gebracht. Aus stein hindurch mittels einer an diesem angeschios- diesem Kanal fließt das Metall durch ein Loch 29 in senen Druckgaszuführung mit dem Behandlungsgas das Aufstromabteil, und zwar etwa unterhalb des durchsetzt. Bei dieser Vorrichtung wird als nachteilig Metaiispiegels 21 in diesem Abteil. Eine verstellbare empfunden, daß sie wegen des ungleichförmigen Gas- Qucrtrcnnung 22 versoerrt den oberen Tc:' des Kacurchgrifis eine Dichtungsprobicme und hohe Be- 35 nais, um die Krätzen aufzufangen, die in diesem triebskosten erfordernde Evakuierungseinrichtung Augenblick oben schwimmen. Außerdem läßt die aufweist, durch die nicht nur das der Metallschmelze Trennwand 22 den Spiecel im Kanal nach Maßgabe entzogene Gas, sondern im stationären Betriebs- der Strömungsmenge ansteigen. Eine bekannte Vorzustand auch das gesamte, bodenseitig in die richtung, z.B. ein Schwimmer 24, betätigt einen Schmelze eingeführte Bchandiungsgas abgeführt wer- 40 Schalterkasten 26, der die Neieung des Ofens steuert, den muß. Man hält so in dem Kanal IS einen konstanten Spie-

Dcr Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, gel. entsprechend der gewünschten Strömuncsmcnce einen Durchlaufbehälter zu schaffen, mit dem eine für das durch den Behälter gehende Metal! aufrecht, wirksame, kontinuierliche Behandlung einer Metall- Im Austrittskanal 28 des Behälters verhindert eine

schmelze durchführbar ist, ohne irgendwelche Eva- 45 andere Quertrennwand 30 den Austritt des geschmolkuierungsvorrichtungen vorsehen zu müssen. zenen Flußmittels 32, welches das Metall" aus dem

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Stromabteil überlagert. Außerdem hält sie Eineine oberhalb der Metalloberfläche des Aufstrom- Schlüsse zurück, dfe durch die eingepreßten Gasabtcils in dem Behälter vorgesehene, mit der Außen- blasen im Abstromabteil ausgespült worden sind, luft in Verbindung stehende Öffnung und einen FiI- 50 Der Boden des Aufstromabteils wird zum großen terstein oder mehrere derartige Steine solcher An- Teil von fünf porösen Stücken 34, 36. 38. 40 und 42 Ordnung im Boden mindestens des Aufstromabteils, in Stopfenform eingenommen, durch welche man ein daß das Druckgas die Metallschmelze fast vollständig Gas einbläst. Ein teilweise dargestelltes Leituncscurchsetzen kann. system 44 speist diese porösen Stücke. Das Gas geht

Der Durchlaufbehälter nach der Erfindung ermög- 55 durch einen Strömunesmesscr -\6 und einen Druck-I:ch; somit eine intensive, kontinuierliche Gasbehand- minderer 40. Die Stücke lichen »cnüüend dicht an l'jp.g einer Metallschmelze und ist wesentlich ein- den Wänden des Abteils und"untereinander so nahe, fächer aufgebaut als die herkömmlichen Vorrichtun- daß praktisch das canzc Metall in diesem Abtei! gen dieser Art. In seinem Aufstromabteil wird das innig mit den Gasblascn vermischt wird. Diese Meta:! durch das Gas in feinen Blasen und im Gegen- 60 Blasen entweichen im wesentlichen durch die iianze strom und somit sehr wirksam behandelt. Oberfläche 21. nachdem sie im Abteil 10 aufgestiegen

_E:nc vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung er- sind. Im Aufstromableil bewegt sich das Metall "all- ':.■'·-. sich dadurch, daß die im Boden mindestens gemein nach unten, während das Gas aufe::y.-s Abteils angeordneten Filtcrsteinc hinreichend steigt. Diese entgegengesetzten Sirümungsrichuinijcn r::::e i::rtere::K::H:er uiid der Cden) Ablcihvandungfcn) 65 machen das Gas" wirksamer. Man stellt\intlercrscii«; abordnet sind, so da", avs Druckgas die! Metall- fest, daß man ohne weiteres einen spezifischen Gar.chrneize fast vollständig durchsetzen kann. . ., durchsalz von 0,7 !/min/cm- an Stelle von._a!!;-c!iK-in

Es hr-.t Sich als besonderm; zweckmäßig crviieScn, in Betracht gezogenen 0,30 l/min.cnii¹ bei statischem

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Betrieb durchgehen lassen kann, und zwar als Maximum, oberhalb dessen sich der Wirkungsgrad der Einblasung rasch vermindert, und die Mctallspritzer erheblich werden. Als spezifischen Durchsatz bezeichnet man den Durchsatz je Flächeneinheit des porösen Stückes am Kontakt mit dem geschmolzenen Metall.

Der Boden des Abstromabteils wird zum großen Teil von zwei stopfenförmigen, porösen Stücken 50 und 52 eingenommen. Eine Rohrleitung 54 mit Strömungsmengenmesser und Druckminderer speist diese Stopfen einzeln mit Gas. Die Gaseinblasung in das Abstromabteil ist nicht immer erforderlich. Im allgemeinen dient sie hauptsächlich zur Ausspülung von chlorkohlcnstoff eindrücken, wenn man selektiv Mangan und Titan aus einer Schmelze entfernen will.

Der in F i g. 3 und 4 dargestellte Behälter kann zur kontinuierlichen Entgasung einer großen Durchflußmenge Stahl dienen. Er kann auch beispielsweise zur Entgasung von Aluminium oder Legierung von Aluminium gebraucht werden, wenn es sich um große Durchflußmengen dieser zu behandelnden Metalle handelt.

Der Körper 70 des Behälters besitzt außer seiner Seitenwand und seinem Boden eine gewisse Anzahl Querwände, welche das Aufstromabteil 72, Zwischenabteile 74, 76, 78 und in den vier Ecken vier Abstromabteile 82, S4, S6 und 88 begrenzen. Das Auf

Einschlüssen durch Blasen, die sich daran anhängen 15 stromabteil, in das der Stahl in einem Strahl 89 ein-

und sie zur Metalloberfläche aufsteigen lassen. Das gegossen wird, ist von einer Wand 90 von quadra-

Flußmittel 32, das an sich nicht immer erforderlich tischem Umriß umgeben. Diese besitzt am Boden

ist, fängt dann diese Einschlüsse irreversibel ein. Das zwei Öffnungen 92 und 94 für die offene Verbindung

in das Absiromabteil eingeblasene Gas kann eine mit dem Zwischenabteil 74. Am Boden des Abteils

andere Zusammensetzung als das in das Aufstrom- 20 74 sind zwölf poröse Stücke, z. B. 96, 9S für die

abteil eingeblasene Gas haben.

Ein mit feuerfester Alasse und Wärmeschutzmittel ausgerüsteter Deckel 56 wird auf das Aufstromabteil aufcesetzt. Er kann auch das Abstromabteil mit ab-Gaseinblasung eingelassen. Das Abteil 74 steht mit den anderen Zwischenabteilen 76, 78 durch Öffnungen 100 und 102 in offener Verbindung, die im unteren Teil der Wände 104 und 106 vorgesehen

decken. Der Zweck des Deckels besteht in der Ver- 25 sind.

hinderung des Luftzutritts, der Verminderung von Wärmeverlusten durch Strahlung und in der Ausschaltung der Oxydation des Metalls. Ein Abzug 5S cestattet es, die aus dem Aufstromabteil stammenden Am Boden der Abteile 76 und 78 können vier poröse Stücke 1OS eingelassen sein. Das gegebenenfalls durch diese Stücke eingeblasene Gas erleichtert das Aufschwemmen von Einschlüssen, während die

Gase abzuziehen. Ein beweglicher Trichter 60 gestat- 30 Entgasung in der Hauptsache im Abteil 74 erfolgt.

tet, feste Zuschlagstoffe, wie z. B. Magnesium, Silizium und Kupfer, oder Flüssigkeiten in das Aufstromabteil herabfallen zu lassen. Durch ein Rohr 62 kann man Gas zutreten lassen, z. B., um vor der Durch Öffnungen 110, 112 an der Unterseite der Wände 113 und 114, welche die Abteile 76 und 78 von den Aufstromabteilen trennen, geht der Stahl in die Abstromabteile S2, 84, 86 und SS, von wo er

Füllung mit

geschmolzenem

Metall eine inerte 35 durch Düsen 114 in Gießformen, Kokillen, kontinu-

Atmosphäre zu erzeugen. Am Schluß einer Behandlung entleert man das Gefäß durch Kippen.

Für die Entgasung von Aluminium verwendet man einen Behälter der dargestellten Art mit einem ierliche Gießvorrichtungen usw. fließt. Die Bewegung des geschmolzenen Metalls ist durch unterbrochene Linien 116, IIS, 120, 122, 124 und 126 angedeutet. Die Bewegung verläuft vom Abstromabteil 72 zu dem

Inhalt von 600 kg Metall, dessen größte Ausdehnung 40 Zwischenabteil 74, wo sie in mehreren Wieder-64 bis 66 500 mm mißt. Das Auf stromabteil ist mit
fünf porösen Stopfen ausgerüstet, von denen jeder
eine obere Fläche 68 von 340 cm² besitzt. Stickstoff
wird in einem Verhältnis von 60 m³/h eingeblasen,

holungen unter dem Auftrieb der eingedrückten Blasen aufsteigt und dann wieder abwärts geht. Anschließend verläuft die Bewegung in die Zwischenabteile 76 und 78 und dann in die vier Abstrom-

was einem spezifischen Strömungsdurchsatz von 45 abteile und die Gießdüsen.

0,60 l/min/cm² entspricht. Gute Ergebnisse erhält man auch mit demselben porösen Stopfen, wenn die Einblasung von 50 bis 150 m^s/h, d. h. von 0,50 bis 1,5 l/min/cm² schwankt.

Ein Deckel 128 verhindert den Zutritt der Umgebungsluft, abgesehen vom mittleren Speiseloch 130, und stellt oberhalb des Metalls eine sich wenig vom eingeblasenen Gas unterscheidende Atmosphäre

Das Abstromabteil ist mit zwei den vorstehenden 5° und zwar im allgemeinen aus Argon her.

gleichen porösen Stopfen ausgerüstet, durch welche Stickstoff mit einem Durchsatz von 4,2 m³/h eingeleitet wird. Die Durchsatzdichte beträgt also nur 0,1 l/min/cm², und der Aufstieg der Blasen in dem Bei einer Ausführungsform besitzt der Behälter nach F i g. 3 und 4 im Grundriß Abmessungen von 2,30 · 1,60 m. Das Zwischenabteil 74 hat die Form eines Quadrates von 1,30 m Seitenlange. Die Tiefe

Abteil erfolgt im Sinn des Umlaufes des Metallls. Mit 55 der Metallschmelze darin beträgt 0,60 m. Durch die

denselben Stopfen kann der Durchsatz von 2,1 bis 12,6 nvVh, d. h. von 0,05 bis 0,3 l/min/cm² schwanken. In diesem verhältnismäßig kleinen Behälter kann man so in der Stunde 451 Aluminium mit zwölf porösen Stücke des Abteils 74, die eine Blasflächc von 4120 cm² bieten, bläst man ]2m^J Argon je Minute, d. h. 720 m³/h ein. Die Metalldurchflußmcnge schwankt praktisch von 4,6 bis 2,3 t je Minute,

einem ziemlich kleinen Gasgehalt oder 301 je 60 während die Menge des eingcblascnen Argons von

Stunde Aluminium mit einem großen Gasgehalt behandeln.

Der Behälter nach der Erfindung gestattet auch andere Behandlungen. Bcispielswjcise kann man bis 6 m³ je Tonne schwankt. Wenn man eine Entgasungsbehandlung bei Aluminium anwendet, bläst man 2,5 bis 4 m³ Stickstoff oder Argon je Minute ein. Die Metalldurchflußmenge beträft dann 75

Kupfer desoxydiercn und cntgasen,./indem man Was- 65 bis 120 t je Stunde, je nach der Natur des Metalls und scrstoff in das Aufstromabteil und Stickstoff in das seinem ursprünglichen Gasgehalt.

Abstromabteil einbläst. Man karm" "auch durch die Die dargestellten Behälter können, ohne vom

poröser. Stücke Raffinalionsflüssigkeit, z. B. Tetra- Wesen der Erfindung abzuweichen, beispielsweise

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dadurch abgewandelt werden, daß man Anordnung und Zahl der porösen Stücke verändert.

Claims

P atentansprüche:

1. Durchlaufbehältcr für die kontinuierliche Behandlung einer Metallschmelze, der in wenigstens ein Äufstromabteil und ein Abstromabtcil unterteilt ist, mit einer Verbindungsöffnung im unteren Abschnitt zwischen beiden Abteilen, einem im Boden des Aufstromabteils eingelassenen. gasdurchlässigen, feuerfesten Filterstein und einer an diesem außerhalb der Abteile angeschlossenen Druckgaszuführung. gekennzeichnet durch eine oberhalb der Metalloberfläche des Aufstromabtcils in dem Behälter vorgesehene, mit der Außenluft in Verbindung stehende Öffnung und einen Filterstein oder mehrere derartige Steine solcher Anordnung im Boden mindestens des Aufstromabteiles, daß das Druckgas die Metallschmelze fast vollständig durchsetzen kann.

2. Durchlaufbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Boden mindestens" eines Abteils angeordneten Filtersteine hinreichend nahe untereinander und der (den) Abteihvandung(en) angeordnet sind, daß das Druckgas die Metallschmelze fast vollständig durchsetzen kann.

3. Durchlaufbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtersteine mindestens die Hälfte eines Abteils oder beider Abteile einnehmen.

4. Durchlaufbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Filterstein den ganzen Boden des Abstromabteils einnimmt.

5. Durchlaufbehälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Oberfläche der Metallschmelze in dem Abstromabteil eine Auslaßvorrichtung für die Schmelze vorgesehen ist.

6. Durchlaufbehälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche der Metallschmelze in dem Aufstromabteil eine Einlaßöffnung für die Schmelze vorgesehen ist.

7. Durchlaufbehältcr nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Abteile oder Gruppen von Abteilen hintereinander von der Schmelze durchströmbar sind.

S. Durchlaufbehälter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufstromabteil und/oder mindestens ein anderes Abteil mit einem Deckel bedeckt sind (ist).

9. Durchlaufbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel mit eine"m Gaseinlaß ausgerüstet ist.

10. Durchlaufbehälter nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel mit weiteren EinlaßcinrichUingcn versehen ist.

11. Verwendung des Durchlaufbchältcrs nach Anspruch 1 durch Einblasen mindestens eines Gases zur Entfernung von im Metall gelösten oder suspendierten Stoffen durch Mitnahme mittels Blasen und/oder chemische Reaktion.

12. Verfahren zur Entgasung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Einrühren von inerten Gasblasen in die Metallschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß das zu entgasende Metall in einen Durchlaufbehälter nach Anspruch 1 gelangt und in dessen Aufslromabteil absinkt, während die von mindestens einem Filterstein im Boden des Aufstromabteils hindurchgelassenen Blasen im Gegenstrom zu dem zu entgasenden Metall aufsteigen und sich nahezu mit dem ganzen in diesem Abteil vorhandenen Volumen der Metallschmelze vermischen, wobei die Metalloberfläche in diesem Abteil praktisch unter Luftdruck steht.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Aufstromabteil behandelte Metall im Abstromabteil einer zweiten Durchperlung von Gasblasen unterzogen wird, die aus mindestens einem im Boden des Abstromabteils angeordneten Filterstein austreten, wobei die Metalloberfläche in dem Abstromabteil im wesentlichen ebenfalls unter Luftdruck steht.

14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze in dem Abstromabteil von einer Flußmittelschicht überlagert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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