DE19748389C2 - Feststoffspüler - Google Patents
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- C21C5/48—Bottoms or tuyéres of converters
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten von
staub- oder granulatförmigen Feststoffen in metallene Schmel
zen enthaltende metallurgische Gefäße mittels eines Trägerga
ses, mit einem wand- oder bodenseitig in die Feuerfestaus
mauerung des Gefäßes einsetzbaren, mit einer Zuführleitung für
die Feststoffe und das Trägergas verbundenen, feuerfestem
Formteil, in dessen Inneren ein Kanal für die Feststoffe und
das Trägergas ausgebildet ist, der es von der Kalt- zur Heiß
seite durchzieht.
Bei modernen Stahlherstellungsverfahren wird ein Teil der
metallurgischen Arbeit wie etwa die Entschwefelung und Ent
phosphorung und die Feineinstellung der Legierungszusammenset
zung in der Stahlpfanne durchgeführt. Dazu müssen der Schmelze
in der Pfanne die entsprechenden Zuschlagstoffe bzw. Legie
rungsbestandteile in möglichst genauen Mengenanteilen zugege
ben werden.
Bei der früher üblichen Zugabe von großvolumigen Stücken der
Zuschlagstoffe auf die Schmelzenoberfläche kam es zu uner
wünschten Oxidations- und Verschlackungsprozessen, so daß die
Schmelzenzusammensetzung durch Schnellanalysen überprüft und
ggfs. die Zugabe weiterer Legierungs- und Zuschlagsstoffe
erforderlich wurde.
Um derartige Reaktionen im Schlackenbereich der Schmelze zu
vermeiden, sind dann staub- und granulatförmige Reaktions-
bzw. Legierungsstoffe mit Hilfe von feuerfesten Tauchlanzen
zugegeben worden, die in die Schmelze abgesenkt werden. Die
Eintauchtiefe ist dabei jedoch aufgrund der wirkenden Auf
triebskräfte begrenzt, so daß der untere Schmelzenbereich ohne
zusätzliche Homogenisierungsmaßnahmen nicht mit den Zuschlags
stoffen reagieren kann.
Bei einem weiteren, dem Stand der Technik zu entnehmenden
Verfahren, wird ein sogenannter Spuldraht von einer Spule
abgewickelt und mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit über
ein Führungsrohr in die Schmelze eingeführt. Der Spuldraht
besteht aus einem hohlen Blechrohr und ist mit den Legierungs
bestandteilen bzw. Zuschlagsstoffen wie Ferrotitan, Kohlen
stoff, Calziumsilikat und dergleichen gefüllt.
Eine Feinstlegierung ist jedoch auch mit diesem Spuldraht nur
schwer möglich, da der Draht zur Erreichung einer genügend
großen Eintauchtiefe auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt
werden muß und daher ein genaues Abbremsen der Vorratsrolle
aufgrund der Massenträgheit nur schwer möglich ist.
Um die erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden, sind auch bo
denseitige Spüler vorgeschlagen worden, bei denen in einem
feuerfesten Formteil ein Einblaskanal vorhanden ist, durch den
die granulat- oder staubförmigen Feststoffe mit Hilfe eines
Trägergases wie Argon in die Schmelze eingeblasen werden sol
len. Ein derartiger Spüler ist beispielsweise aus der DE 195 08 849 A1
bekannt.
Das Problem bei derartigen Spülern besteht jedoch darin, daß
nach dem Ende des Eindüsens der Feststoffe Schmelze in den
Einblaskanal eindringt, da dieser einen relativ großen Quer
schnitt haben muß, um einen freien Durchgang für die einzubla
senden Feststoffe zu gewährleisten.
In dem aus der zitierten Druckschrift bekannten Spüler ist der
Eindüsungskanal daher im Inneren eines in Längsrichtung des
Spülers verschiebbaren Kolbens angeordnet und mündet an der
seitlichen Umfangswandung des Kolbens. Dieser Kolben wird beim
Einblasen der Feststoffe nach oben verschoben, so daß sich das
freie Ende des Einblaskanals in der Schmelze befindet. Nach
Beendigung des Blasvorganges wird mit nachlassendem Druck der
Kolben nach unten verschoben, so daß die Mündungsöffnung des
Blaskanals durch die Innenwandung des den Kolben umgebenden
feuerfesten Formteiles verschlossen wird und ein Eindringen
von Schmelze auf diese Art und Weise verhindert werden soll.
Derartige Gasspülsteine sind jedoch bisher nicht in größerem
Umfang eingesetzt worden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs ge
nannte Vorrichtung zu schaffen, mit der staub- oder granulat
förmige Feststoffe mittels eines Trägergases problemlos in
metallene Schmelzen eingeblasen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur
Erwärmung des Kanals und/oder der Zuführleitung eine elek
trische Beheizung vorgesehen ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Feststoffspüler wird also nicht mehr
versucht, das Eindringen von flüssiger Schmelze in den Kanal
zu verhindern. Vielmehr wird bewußt in Kauf genommen, daß
Schmelze nach dem Ende des Einblasvorganges in den Kanal in
filtriert, wobei sie im unteren, kühleren Bereich des Form
teiles, der durch das zuvor eingedüste Trägergas gekühlt wird,
erstarrt. Dieser erstarrte Metallpropfen kann nunmehr erfin
dungsgemäß durch die elektrische Beheizung, die den Kanal bzw.
das obere Ende der Zuführleitung umgibt, bei einer neuerlichen
Charge aufgeschmolzen werden. Durch Druckbeaufschlagung der
Zuführleitung bzw. des Kanals mit Trägergas kann der aufge
schmolzene Pfropfen nach oben in die Schmelze ausgeblasen
werden, da der obere Bereich des Kanals oberhalb der Heizung
durch die neuerlich eingefüllte Schmelze erwärmt wird und
somit keine Feststoffbrücken mehr vorhanden sind.
Um ein hinreichend schnelles Aufschmelzen des Metallpfropfens
zu gewährleisten, ist die elektrische Beheizung vorzugsweise
als Induktionsheizung ausgebildet, die, beispielsweise in Form
einer Wicklung, den unteren Bereich des Kanals bzw. den End
bereich der Zuführleitung umgibt.
Um zu verhindern, daß die Induktionswicklung zu heiß wird und
selber abschmilzt, kann das entsprechende Metallrohr von einem
Kühlmedium, wie z. B. einem Gas oder einer geeigneten Flüssig
keit zwangsweise durchströmt werden. Eine derartige Kühlung
kann auch während Eindüsens erfolgen und führt dazu, daß der
Spüler nach Beendigung des Einblasens von Feststoffen in die
sem Bereich hinreichend kalt ist, so daß die eindringende
Schmelze dort mit Sicherheit erstarrt und nicht zu weit in die
Zuführleitung vordringt.
Bei einer weiteren Ausführungsart der Einblasvorrichtung kann
die Induktionswicklung aus Graphit oder einem Kohlenstoff
verbundwerkstoff bestehen, der in das feuerfeste Material
eingebettet ist und somit einem Verschleiß durch Abbrand bzw.
Oxidation nicht oder nur in geringem Ausmaß unterliegt.
Bei einer anderen Ausführungsform ist zur Beheizung des Kanals
eine Widerstandsheizung aus einem entsprechend hochschmelzen
den, elektrisch leitenden Material vorgesehen.
Da das feuerfeste Formteil mit dem Kanal im Mündungsbereich
einem vorauseilenden Zerschleiß aufgrund der hohen Badbewegung
unterliegt, kann es vorteilhaft sein, daß dieses Formteil als
separate, wechselbare Innenhülse ausgebildet ist und in ein
Aufnahmeelement eingemörtelt wird, in dem die elektrische
Beheizung angeordnet ist.
Auf diese Weise kann das Formteil nach einer entsprechenden
Anzahl von Pfannenreisen ausgetauscht werden, ohne daß das
Aufnahmeelement mit der elektrischen Beheizung ersetzt werden
muß und die entsprechenden Anschlüsse für Strom und Kühlmedium
installiert bleiben können.
Des weiteren besteht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die
Möglichkeit, das Formteil oder das Aufnahmeelement als übli
chen Gasspüler auszubilden, mit dem nicht feststoffhaltige
Spülgase eingedüst werden können. Hinsichtlich der Konstruk
tion dieser Gasspülsteine kann auf die bekannten Spüler mit
gerichteter oder ungerichteter Porosität zurückgegriffen wer
den.
Bei der Erprobung der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat es
sich bewährt, den Kanal im Inneren des Formteils leicht ko
nisch auszubilden, wobei er sich von der Kalt- zur Heißseite
hin erweitert. Dadurch wird im unteren Bereich die Erstar
rungsneigung der Schmelze gefördert und ein Ausblasen des
Kanals erleichtert, selbst wenn dieser bereichsweise noch
erstarrte oder nur teilweise aufgeschmolzene Metallpfropfen
enthalten sollte.
Bezüglich der Geometrie des Kanals hat es sich als vorteilhaft
herausgestellt, wenn dieser kreisförmig ausgebildet ist und
auf der Heißseite eine Mündungsöffnung aufweist, deren Durch
messer unter 30 mm liegt. Bei dieser Öffnungsweite ist einer
seits gewährleistet, daß ein genügend großer freier Quer
schnitt zum Eindüsen der Feststoffe vorhanden ist und anderer
seits die Infiltrationsgeschwindigkeit der Schmelze nach dem
Ende des Blasvorganges vermindert ist, so daß sie im Bereich
der Induktionsheizung mit hinreichender Sicherheit erstarrt.
Aus dem gleichen Grunde kann der Kanal im Formteil bereichs
weise auch spiralig verlaufen.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit
Hilfe einer angemachten Feuerfestmasse kann der spätere Kanal
dadurch erzeugt werden, daß in die angemachte Masse ein der
Geometrie des späteren Kanals entsprechendes Kernstück einge
setzt wird, das z. B. aus einer ausschmelzbaren oder ausbrenn
baren Substanz besteht. Diese Substanz wird beim anschließen
den Trocknen oder Brennen des feuerfesten Materials entfernt.
Bei der Herstellung des Formteiles empfiehlt es sich weiter
hin, aus Verschleißgründen hochwertige Materialien einzusetzen
und darüber hinaus durch entsprechende Verdichtung der ange
machten Masse bzw. deren Zusammensetzung dafür zu sorgen, daß
die abgebundene Feuerfestmasse möglichst lunkerfrei ist. Auf
diese Weise findet keine mechanische Verklammerung der Innen
wände des Kanals mit erstarrter Schmelze statt, so daß das
Ausblasen erleichtert wird. Das Formteil kann beispielsweise
aus einer korund- und kohlenstoffhaltigen Feuerfestmasse be
stehen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschau
licht und wird im nachfolgenden anhand der Zeichnung im ein
zelnen beschrieben.
Die Zeichnung zeigt in einer Schnittansicht einen Feststoff
spüler 1, der aus einem inneren feuerfesten Formteil 2 und
einem das Formteil 2 umgebendas Aufnahmeelement 3 besteht. Das
Aufnahmeelement 3 kann seinerseits in einen entsprechenden,
nicht dargestellten Aufnahmeelement der boden- oder wandseiti
gen Feuerfestausmauerung einer Pfanne eingesetzt werden.
Im Inneren des Formteiles 2 ist ein Kanal 4 ausgebildet, der
es von der Kalt- zur Heißseite durchzieht und sich zur Heiß
seite hin geringfügig konisch erweitern kann.
Im Bereich der Kaltseite ist das Ende einer Zuführleitung 5 in
den Kanal 4 eingesetzt, durch die staub- oder granulatförmige
Feststoffe mittels eines Trägergases zugeführt werden.
Zur gasdichten Verbindung der Zuführleitung 5 mit dem Kanal 4
können beispielsweise Schraubmuffen 6 verwendet werden, die im
unteren Bereich des Formteiles 2 bei dessen Herstellung einge
gossen werden.
Das Aufnahmeelement 3 verjüngt sich zur Heißseite hin konisch
und ist umfang- und bodenseitig von einem Blechmantel 7 umge
ben, so daß es nach Art und Weise der bekannten Gasspülsteine
in einen nicht dargestellten, größeren Aufnahmeelement einge
setzt werden kann.
Der Boden des Blechmantels 7 wird von der Zuführleitung 5
sowie elektrischen Anschlüssen durchgriffen, die eine Induk
tionsspule 8 mit elektrischer Energie versorgen, die im Inne
ren des aus feuerfestem Material bestehenden Aufnahmeelementes
3 eingearbeitet ist. Die Induktionsspule 8 umgibt dabei etwa
konzentrisch den unteren Bereich des Kanals 4 bzw. den oberen
Bereich der Zuführleitung 5. Anschlüsse für geeignete Kühl
mittel sind ebenfalls durch den Boden des Blechmantels 7 ge
führt.
Um dem Formteil 2 einen hinreichend festen Halt zu verleihen,
ist dieses in die entsprechende Öffnung des Aufnahmeelementes
3 eingemörtelt. Gegebenenfalls kann auch aus dem gleichen
Grunde die Geometrie des Formteiles 2 so gewählt werden, daß
es sich konisch nach oben verjüngt, so daß ein Ausblasen des
Formteiles 3 unter den üblichen Betriebsdrücken von etwa 20 bar
nicht möglich ist.
1
Feststoffspüler
2
Formteil, Innenhülse
3
Aufnahmeelement
4
Kanal
5
Zuführleitung
6
Schraubmuffe
7
Blechmantel
8
Induktionsspule
Claims (12)
1. Vorrichtung zum Einleiten von staub- oder granulatförmigen
Feststoffen in metallene Schmelzen enthaltende metall
urgische Gefäße mittels eines Trägergases, mit einem wand-
oder bodenseitig in die Feuerfestausmauerung des Gefäßes
einsetzbaren, mit einer Zuführleitung für die Feststoffe
und das Trägergas verbundenen feuerfestem Formteil, in
dessen Inneren ein Kanal für die Feststoffe und das Trä
gergas ausgebildet ist, der es von der Kalt- zur Heißseite
durchzieht, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erwärmung des Kanals (4) und/oder der Zuführlei
tung (5) eine elektrische Beheizung (8) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die elektrische Beheizung als Induk
tions- oder Widerstandsheizung (8) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Induktionswicklung (8) aus einer
mittels eines Kühlmediums kühlbaren Metallrohrwicklung
besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Beheizung bzw. Induk
tionsheizung (8) aus Graphit oder einem Kohlenverbundwerk
stoff besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß das feuerfeste Formteil
(2) mit dem Kanal (4) in ein Aufnahmeelement (3) einsetz
bar ist, in dem die elektrische Beheizung (8) angeordnet
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Aufnahmeelement (3) als Gasspül
stein zum Eindüsen von Spül- oder Reaktionsgasen in die
Schmelze ausgebildet ist.
7. Vorrichtung anch einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Formteil (2) und/oder
das Aufnahmeelement (3) Gasdurchtrittskanäle zum Eindüsen
von Spül- oder Reaktionsgasen in die Schmelze aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß sich der Kanal (4) im
Formteil (2) von der Kalt- zur Heißseite hin konisch er
weitert.
9. Vorrichtung anch einem der Ansprüche 1-8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kanal (4) einen
kreisförmigen Querschnitt hat und seine Mündungsöffnung
auf der Heißseite des Formteils (2) einen Durchmesser von
unter 30 mm aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kanal (4) mit einer
ausschmelzbaren oder ausbrennbaren Substanz gefüllt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Formteil (2) aus
einer lunkerfreien Feuerfestmasse besteht.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Formteil (2) aus
einer korund- und kohlenstoffhaltigen feuerfesten Masse
besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997148389 DE19748389C2 (de) | 1997-11-03 | 1997-11-03 | Feststoffspüler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997148389 DE19748389C2 (de) | 1997-11-03 | 1997-11-03 | Feststoffspüler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19748389A1 DE19748389A1 (de) | 1999-05-06 |
DE19748389C2 true DE19748389C2 (de) | 2002-06-27 |
Family
ID=7847371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997148389 Expired - Fee Related DE19748389C2 (de) | 1997-11-03 | 1997-11-03 | Feststoffspüler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19748389C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012149551A2 (en) * | 2011-04-29 | 2012-11-01 | Berry Metal Company | Gas and particulate delivery system and method for metallurgical vessel |
CN117587239B (zh) * | 2024-01-19 | 2024-04-19 | 北京航空航天大学 | 一种精炼剂与精炼气体共吹的合金熔体净化方法 |
Citations (3)
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EP0204076B1 (de) * | 1985-06-05 | 1989-08-16 | Didier-Werke Ag | Hülsenanordnung zum Einblasen von Gasen oder Feststoffen in eine Metallschmelze enthaltende Pfanne |
US4971294A (en) * | 1989-03-15 | 1990-11-20 | Teledyne Industries, Inc. | Induction heated sliding gate valve for vacuum melting furnace |
DE19508849A1 (de) * | 1995-03-11 | 1996-09-12 | Lorenz Doetsch | Einblasvorrichtung |
-
1997
- 1997-11-03 DE DE1997148389 patent/DE19748389C2/de not_active Expired - Fee Related
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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DE-Z: Dipl.-Ing. Hans Joachim Winkler: "Gasspül-Systeme in Stahlwerken" in Fachberichte Hüttenpraxis Metallweiter- verarbeitung, Vol. 21, No. 10, 1983, S. 769-775 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19748389A1 (de) | 1999-05-06 |
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