DE2540009C2

DE2540009C2 - Behälter zur Behandlung von Metallschmelze

Info

Publication number: DE2540009C2
Application number: DE2540009A
Authority: DE
Inventors: Sven-Einar Dipl.-Ing. Västeraas Stenkvist
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1974-09-20
Filing date: 1975-09-09
Publication date: 1986-06-26
Also published as: SE396226B; FR2285459A1; GB1522701A; SE7411831L; DE2540009A1; FR2285459B3; JPS5156723A; JPS5632370B2; US4032704A

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.

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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

Patentansprüche:

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.

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