DE2540009C2 - Behälter zur Behandlung von Metallschmelze - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter zur Behandlung von Metallschmelze gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ein solcher Behälter ist bekannt aus der DD-PS 1 04 557.
Aus dem SE-PS 3 71 211 und der DE-OS 24 38 611 ist
ein konverterähnlicher Behälter bekannt, der für ein injektionsmetallurgisches Verfahren zur Raffinierung einer
Metallschmelze, vorzugsweise eine Stahlschmelze, durch Reaktion zwischen Stoffen, die in der Schmelze gelöst oder
dispergiert sind, und pulverförmigen Partikeln, die in die Schmelze injiziert werden, bekannt. Der konverterähnliche
Behälter ist mit einer Schmelzrinne zum Warmhalten der Schmelze bei einer für den Reaktionsprozeß erforderlichen
Temperatur versehen, während gleichzeitig pulverförmige Partikel mittels eines kühlenden Trägergases durch
eine oder mehrere Einblasöffnungen in die Schmelze eingeblasen werden. Die Wärme wird dem Behälter also
mit Hilfe eines Rinnenofeninduktors zugeführt. Bei größerem Wärmezufuhrbedarf könnte man den Behälter mit
mehreren der genannten Induktoren ausrüsten. Dies hätte jedoch den Nachteil, daß die maximal zuführbare Leistung
begrenzt ist. Der Aufbau des Induktors stellt eine gewisse «1 Grenze für die zuführbare elektrische Energie dar, und
auch aus praktischen Gründen ist es nicht wünschenswert, mehr als ein paar Induktoren an demselben Konverter
anzubringen.
Der aus der DD-PS 1 04 557 bekannte Behälter hat eine M
relativ breite Form, wobei durch den Deckel des Behälters zwei Lichtbogenelektroden geführt sind. Eine Schmelzkontaktelektrode
ist nicht vorhanden. In dem relativ breiten Boden des Behalters ist eine Einblasöffnung angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei
welchem einerseits das Problem einer begrenzten Wärmezufuhr praktisch beseitigt ist und andererseits eine gute
Durchmischung der Schmelze mit zugeführten Rcageii/-mitteln
sichergestellt ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Behäfter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I vorgeschlagen, welcher
erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.
Der Behälter kann normalerweise mit Vorteil für das aus der DE-OS 24 38 611 bekannte Verfahren verwendet
werden, wobei praktisch keine Begrenzung in der Zufuhrmöglichkeit von Wärme besteht. Die einzige Grenze für
die Leistungszufuhr wird durch die Haltbarkeit der Ausfütterung des Behälters gezogen. Der Behälter kann
somit für größere, reaktionsschnellere und flexiblere Einheiten verwendet werden. Ein Gieichstromiichlbugcii
mit negativer Polarität der Grafitelektrode ist in dieser Hinsicht einem Wechselstromlichtbogen überlegen, da bei
dem Gleichstromlichtbogen der größte Teil der Lichtbogenwirkung auf die Anode, d. h. auf das Schmelzenbad,
gerichtet ist, welches mit einer Schmelzkcntaktelektrode
verbunden ist und somit als Anode wirkt. Diese Betriebsform erlaubt es. den Gleichstromlichtbogen mit hoher
Spannung und niedrigem Strom zu betreiben, wobei die Elektrode so weit vom Schmelzbad entfernt ist, daß sie
gegen Schlacke und Metallspritzer geschützt ist und folglich nicht nennenswert zur Aufkohlung des Stahlhadcs beiträgt.
Anhand der beiden in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele eines Behälters gemäß der Erfindung
soll diese näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt einen Behälter 5, der unter Verwendung
üblicher Ausfütterungsmasse oder Ziegel hergestellt ist. Durch einen Deckel 7 oder ein Ofengewölbe ist eine
Elektrode aus Grafit heruntergeführt. Li kann jedoch auch
eine Söderberg-Elektrode verwendet werden, und die Elektrode ist auf übliche Weise an einem Elektrodcnurm 8
befestigt. In gewissen Fällen kann man auch eine nicht
verbrauchbare Elektrode verwenden, wie beispielsweise eine gekühlte Metallelektrode. Über den Spalt 13 zwischen
der Elektrode 1 und dem Deckel 7 kann während des Verfahrensablaufes Gas entnommen werden. Dies kann
jedoch auch auf andere Weise geschehen, beispielsweise wie in F i g. 5 der deutschen Offenlegungsschrift 24 38 611,
wo im Deckel des Behälters ein mit einem Ventil versehenes Absaugorgan angeordnet ist. In der Behälterwand
sind, genau wie bei dem Behälter nach der erstgenannten Patentanmeldung, eine oder mehrere Einblasöffnungen
3 angeordnet, deren detailliertere Ausführung aus der schwedischen Patentanmeldung 74 03 730-0
hervorgeht. Die Einblasrichtung ist im Verhältnis zu einer Horizontalebene 12 durch den Ofen nach unten geneigt.
Zwischen der beweglichen Elektrode 1 aus Graphit und der Schmelze 11 im Behälter 5 brennt ein Lichtbogen.
Vorzugsweise wird der Lichtbogen mit Gleichstrom betrieben, es kann jedoch uueh Wechselstrom verwendet
werden. Bei Verwendung von Gleichstrom wird die Elektrode 1 vorzugsweise an dem negativen Pol der
Gleichstromquelle angeschlossen, d. h. die Elektrode arbeitet als Kathode. Am unteren Teil des Behälters 5 ist
eine Schmelzkcntaktelektrode 2 angeordnet, die vorzugsweise von der in der schwedischen Patentanmncltlung
74 08 067-2 beschriebenen Art ist. Die Elektrode hat in bekannter Weise einen zentralen Metallkörper, dessen am
dichtesten an der Schmelze liegender Teil flussig ist,
während der zentrale Metallkörper im übrigen im festen Aggregatzustand ist, wobei die räumliche Grenze zwischen
diesen beiden Aggregatzuständen von der Temperatur der Schmelze 11 abhängt. Die Schmelzkontaktelektrode ist an
den positiven Pol der Gleichstromquelle angeschlossen, so daß die Schmelze 11 als Anode wirkt, und zwischen der als
Kathode geschalteten Elektrode 1 und der Schmelze 11 der Lichtbogen 9 entsteht.
In die Einblajöffnung(en) 3 kann Trägergas, beispielsweise
Inertgas, und Pulver oder flüssiges oder gasförmiges Medium, eingeblasen werden, wobei das Pulver beispielsweise
ein Raffinierungsmittel wie Kalk, Legieningsstoffe,
Erzschlick, Kohlenstaub oder Mischungen hieraus sein kann. "5
Zum Chargieren, Entschlacken und Entleeren des Behälters wird die Lichtbogenelektrode durch den als
I lebeanojrdnung ausgebildeten Elektrodenarm herausgezogen
und zur Seite geschwenkt. Die Elektrode 1 braucht nicht unbedingt durch einen Deckel 7 in den Behälter
eingeführt zu werden, wie es die Figur zeigt; sie kann auch durch die Seite des Behälters 5 schräg zur Schmelze 11
geneigt eingeführt werden, wobei eine kürzere Grafitelektrode oder Söderberg-Elektrode benutzt werden kann.
Durch Kippen des Behälters kann die Schmelze durch eine geeignete Abgußöffnung 4 abgelassen werden, und
das Abgießen kann auf übliche Weise vor sich gehen.
Die Umrührung, die durch die Injektion von Trägergas
und Fluidum über die Einblasöffnung 3 zustandekommt, reicht normalerweise aus, um die Wärmemenge, die vom x
Lichtbogen 9 zugeführt wird, gleichmäßig über die Schmelze 11 zu verteilen. Sollte es jedoch erforderlich sein,
kann man eventuell Magnete mit ihren Polen am Behälter anbringen, wobei deren magnetischer Fluß in Zusammenwirkung
mit dem die Schmelze durchfließenden Strom eine Umruhrkraft F erzeugt, deren Größe sich aus dem
nachfolgend angegebenen Biot-Savartschen Gesetz ergibt:
/· = ß χ T.
40
Der Kraftvektor F ist also glejch dem vektoriellen
Produkt aus dem Induktionsvektor B und dem Stromvektor /. I lierdurch erhält man eine zusätzliche Umrührung,
und es ist selbstverständlich auch die Verwendung eines hcrkinnnmlichcn. nicht dargestellten elektromagnetischen
lliimihn-rs 'lenkbar.
Bei einem in der beschriebenen Art angeordneten
Lichtbogen dürfte als Begrenzung für die mögliche Lcistungszufuhr nur die Haltbarkeit des Ofenfutters eine
Rolle spielen. Es ist also ';'ne sehr große Leistungszufuhr *
möglich, so daß der Behälter gemäß der Erfindung für sehr große Char-cn ausgeführt "/erden kann. In den meisten
Fällen wird nur eine Elektrode 1 verwendet, grundsätzlich können jedoch auch mehrere Elektroden verwendet
werden.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Behälters nach der Erfindung. Bei einigen Prozessen,
beispielsweise Reduktionsprozessen, entwickelt sich eine große Menge Kohlenmonoxidgas. Dieses Gas will man
auffangen und ausnutzen, z. B. zu Heizzwecken (direkt M
oder indirekt). Dieses Auffangen kann über den Spalt 13 in Fig. I geschehen. Es kann jedoch auch der Fall sein, daß
dieser Spalt 13 gasdicht sein soll, was für die Durchführung 14 in Fig. 2 angenommen wird. In diesem Falle verwendet
man lilcktrotlcn 15, die aus einer hohlen Stange 16 aus
Metall oder einem anderen Material bestehen, und die
vorzugsweise gekühlt wi_riU-n, was in der Figur jedoch nicht
dargestellt ist. Die Durchführung 14 kann im Deckel oder in der Wand angeordnet sein, und die Anbringung ist
einfacher, wenn die Stange aus Metall und nicht aus Grafit besteht. An das Elektrodenende im Gefäß ist ein
Grafitstück 17 angebracht, und die Gasabsaugung erfolgt über einen Kanal 18 in der Stange 16. Der Lichtbogen 9
brennt zwischen dem Grafitstück 17 und der Schmelze 11. Die Gasabsaugung kann auch getrennt von der Elektrode
durchgeführt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Behälter zur Behandlung von Metallschmelze, wobei Stoffe in die Schmelze injizieri werden und mit ,
den Stoffen reagieren, die in der Schmelze gelöst oder
ilispcrgicrl sind, welcher Behälter mit einer Abgußöffnung
(4). mindestens einer Einblasöffnung (3) und einer über der Schmelze angeordneten Lichtbogenelektrode
versehen ist. dadurch gekennzeichnet. daß der Behälter eine an sich bekannte konverterähnliche
Form hat, daß neben der als Kathode dienenden Lichtbogenelektrode (1) im unteren Teil des Behälters
eine als Anode dienende Schmelzkontaktelektrode (2) angeordnet ist und daß die mindestens eine Einblasöffnung
(3) derart in der Behälterwand angeordnet ist, daß sie im Verhältnis zur Horizontalebene durch den Ofen
nach unten geneigt ist und bei aufrechtstehendem Behälter unterhalb des Schmelzspiegels im Behälter
mündet.
2. Behälter nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Gasabsaugung in der Behälterwand odet der Behälterdecke, abgetrennt von der Elektrodendurchführung
(13), angeordnet ist.
3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine hohjs Stange (16), die
gasdicht durch die Behälterwand oder Behälterdecke geführt ist, für die Gasabsaugung (18) vorgesehen ist
und daß auf dem Ende der Stange (16) ein Grafitstück (17) aufgesetzt ist und der auf diese Weise zusammengesetzte
Körpc. als Lichtbogenelektrode dient.
4. Behälter nach einen* der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter kippbar angeordnet ist.
35
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