DE2828634A1

DE2828634A1 - Verfahren und einrichtung fuer das raffinieren von schmelzen auf eisenbasis

Info

Publication number: DE2828634A1
Application number: DE19782828634
Authority: DE
Inventors: Vassil Georgiev Dipl Ing Peev; Peter Christov Dipl Ing Savov
Original assignee: Cherna Metalurgia DSO
Current assignee: Cherna Metalurgia DSO
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1979-02-01
Also published as: IN150219B; CS224701B1; JPH0224888B2; SE7807257L; IT1174317B; YU155978A; ES471286A1; GB2000523B; RO75435B1; GB2000523A; CA1115759A; JPS5440215A; PL208081A1; YU172382A; SE449373B; JPS6132365B2; DE2828634C2; IT7850089A0; US4246023A; RO75135A

Description

SCHIFF ν. FONER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINQHAUS FINCK

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für das Raffinieren von Schmelzen auf Eisenbasis außerhalb eines Ofens, wobei eine Gleichstromheizung und eine Gasrührung des Bades verwendet "werden.

Es sind Verfahren für das Raffinieren von Stahl außerhalb des Ofens bekannt, bei denen an die Pfanne ein Vakuum angelegt und eine Beheizung mittels Wechselstrom-Lichtbogen (ASEA-SKF, Finkle u.a. Vorgänge) bei gleichzeitiger Gasoder Elektromagnetrührung der Schmelze in der Pfanne vorgenommen wird.

Es wurde auch eine· Variante mit Anwendung einer induktiven Erhitzung (IT-Vorgang) entwickelt.

Sin wesentlicher Nachteil dieser Verfahren ist die durch die Trennung der Vorgänge Vakuumentgasung, Lichtbogenerhitzung und Entschwefelung in selbständige Arbeitsstufen hervorgerufene Verlängerung des Produktionszyklus.

Die Einrichtungen, die Vakuumsysteme in Kombination mit Wechselstrom-Lichtbogen oder einer anderen Art der. Erhitzung des Metalls in der Pfanne verwenden, haben zwei oder mehrere hintereinander angeordnete Stationen des Vakuumoder Erhitzungssystems, wobei an jeder Station ein entsprechendes Gerät für das Umrühren der Schmelze vorgesehen ist,

Die gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Anwendung von Vakuum und Wechselstrom-Lichtbogenerhitzung führt zu einer komplizierten Konstruktion des Deckels oder des Oberteils der Vakuumkammer und zu einer schnellen Abnützung der Ausmauerung und bedingt einen großen Elektrodenaufwand.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Raffinieren von Schmelzen auf Eisenbasis zu schaffen, bei denen eine Entgasung, Desoxydierung, Legierung, Homogenisierung nach Zusammensetzung und Temperatur, sowie eine Entschwefelung in einem Arbeitszyklus durchgeführt werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die unbearbeitete Schmelze in eine Reaktionspfanne eingegeben wird, in welcher die Grundvorgänge der Raffinierung erfolgen: Gleichstromerhitzung, elektrochemische Entgasung und Bearbeitung der Schmelze, Umrühren unter Anwendung von Inertgas, das durch einen oder mehrere poröse Pfropfen geblasen wird, Einhaltung eines minimalen Partialdruckes von O₂, N₂ und CO₂ in der Reaktionspfannenatmosphäre mittels Einblasen von Inertgas (Ar oder N₂) oder mittels eines durch ein Evakuiersystem geschaffenen Unterdrucks; Korrektur der chemischen Zusammensetzung und der Desoxydierung durch Zugabe der erforderlichen Menge von Ferrolegierungen und Desoxydationsmittel; Behandlung mittels synthetischer Schlacken oder anderer Legierungen zur Entschwefelung der Schmelze, Durchblasen mit Sauerstoff durch den Deckel oder mit einem Inert-Sauerstoff-Gemisch durch den Boden, wenn eine Tiefentkohlung der Schmelze angestrebt wird, Probenentnahme und Temperaturmessung des Schmelzbades.

Die Anwendung einer Gleichstrom-Lichtbogenerhitzung gewährleistet den Ablauf einiger elektrochemischer Raffinationsreaktionen, wie die elektrochemische Wasserstoffentfernung (Dehydrogenisierung), Entschwefelung u.a. parallel zur Beheizung. Die Zufuhr von Stickstoff durch eine der Elektroden gestattet einen intensiven Ablauf der Schmelzenitrierung.

Die Einrichtung, mittels welcher das Verfahren verwirklicht wird, besteht aus einer Reaktionspfanne, an deren Boden

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Öffnungen angebracht sind, die für das Einbauen der für das Verblasen bestimmten feuerfesten porösen Pfropfen, sowie für den Pfannenausguß vorgesehen sind. Die Pfanne ist mit einem beweglichen Deckel versehen, welcher mittels Sandverschluß oder mittels eines Verschlusses anderer Bauart den Ofenraum abdichtet. Durch den ausgekleideten Deckel werden Graphitelektroden (Kathode und Anoden) durchgeführt. Die Anoden können jedoch auch in die Metallschmelze durch den Pfannenkörper eingeführt werden. Durch den Deckel ist eine Düse oder ein Rohr zur Einführung von Inert- oder Oxydationsgas durchgeführt. Dem Gaseingaberohr gegenüberliegend ist außerhalb der Pfanne ein Bunker für die Aufgabe von Ferrolegierungen angeordnet.

Die Einrichtung ist einfach aufgebaut und ermöglicht die gleichzeitige Durchführung technologischer Vorgänge in einer breiten Vielfalt, wie Desoxydierung, Entgasung, Entschwefelung, Legierung, Nitrierung u.a.

Anhand der Zeichnung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung zeigt, wird die Erfindung näher erläutert.

Die das Metall enthaltende Pfanne 1 wird unter einem Deckel 13 positioniert. Danach wird in dem von der Oberfläche des Metalls 9 bzw. der Schlacke 10 und dem Deckel 13 abgegrenzten freien Raum Inertgas zur Bildung einer neutralen Atmosphäre durch das Rohr 5 eingegeben oder es wird in diesem Raum mittels Vakuumpumpen der erforderliche Unterdruck erzeugt. Zwei bis drei Minuten später erfolgt die Zündung des Lichtbogens, der zwischen der. Kathode 2 und dem Metall 9 bzw. der Schlacke 10 brennt. Die Lichtbogenleistung wird, automatisch geregelt, jedoch so, daß die für den Verlauf der elektrochemischen Reaktionen erforderliche Stromdichte und der für die Erhitzung des Metalls auf die erforderliche Temperatur und für die Kompensation der durch das parallel

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zur Zündung des Lichtbogens begonnene Verblasen des Metalls mit Argon oder Stickstoff hervorgerufenen Wärmeverluste benötigte Wärmestrom gesichert sind. Die Inertgasmenge, die durch die porösen Pfropfen eingegeben wird, variiert im Bereich von 0,05 bis 0,6 Nnr/t, wobei die Zeitdauer des Verblasens und der Bearbeitung bzw. die Menge des verblasenen Gases von der Zusammensetzung der Schmelze und den angestrebten Endkonzentrationen von Gasen in derselben abhängig sind.·

Während der Bearbeitung werden durch den Bunker 11 oder mittels Einblasen von Inertgas durch das Rohr 5 entschwefelnde, desoxydierende und legierende Mischungen zugegeben. Durch Regelung des Abstands zwischen Elektroden und Bad kann die Polarität des flüssigen Bades abhängig davon geändert werden, ob eine bestimmte elektrochemische Reaktion durchgeführt werden soll.

Zahn bis fünfzehn Minuten vor dem Ende der Metallbehandlung werden vom Bunker 11 die Ferrolegierungen zur Korrektur der Zusammensetzung eingegeben. Die Temperatur wird aufgezeichnet. Nach dem Präzisieren der Korrekturzusammensetzung ist ' die Metallbehandlung beendet.

Bei der Behandlung von rostfreiem, hochlegiertem Chromstahl kann eine Säuerstoff-Argon-Mischung durch den porösen Pfropfen 6 geblasen oder Sauerstoff durch eine eingetauchte Lanze anstelle von Schutzgas durch das Rohr 5 parallel zum Verblasen von Inertgas vom Pfannenboden aus eingeführt werden.

■ Die Zeitdauer und die Leistung des erforderlichen Wärmestroms werden mittels präziser Automatik, nach einem für

■ eine jede Schmelze im voraus ausgearbeiteten Steuerprogramm geregelt, wobei in das Programm der Temperaturaufzeichnung und der Analyse von Probeentnahmen entsprechende dynamische Korrekturen eingegeben werden. Falls die Metallschmelze mit

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Stickstoff oder irgend einem anderen Fluid zu legieren ist, ■wird durch die Bohrungen 14 und 15 der Kathode 2 oder der Anode 3 die erforderliche Menge an legierendem Fluid zugeführt.

Die Einrichtung besteht aus der Pfanne 1 für die Behandlung und das Vergießen des Metalls, an deren Boden außer der für den Metallausguß bestimmten Öffnung 7 ein poröser Pfropfen für das Verblasen von Inertgasen angebracht ist. Seitlich sind unter einem bestimmten Winkel oder radial eine oder mehrere wassergekühlte Anoden 4 eingebaut, die für das Zuführen des Pluspols bis zur Metallschmelze bestimmt sind. Die Reaktionspfanne ist von dem feuerfesten Deckel 13 bedeckt, welcher die Pfanne durch einen die erforderliche Abdichtung des Arbeitsraums sichernden Sandverschluß oder durch einen Verschluß anderer Bauart abdichtet. Längs der Gewölbeachse ist eine öffnung angebracht, durch welche eine Graphit- oder Metallkathode 2 eingeführt wird. Seitlich von ihr ist parallel oder unter einem bestimmten Winkel eine Öffnung für das Einführen einer Graphit» oder Metallanode 3 angebracht. In einem Abstand, der kleiner als der halbe Radius ist, liegt eine Öffnung für die Einführung von Inertgas oder für den Anschluß einer Flanschverbindung des Vakuumsystems. An der einen Seite des Deckels ist eine Öffnung 17 vorgesehen, durch welche die Ferrolegierungen vom Bunker 11 eingegeben werden.

Beim Betrieb wird der Pluspol von einer der Anoden 3 oder 4 gebildet. Falls ein Legieren der Metallschmelze mit Gas erforderlich ist, werden durch die Bohrungen 14 und 15 der von einer Gleichstromquelle 16 versorgten Kathode 2 und Anode 3 Gase eingeführt.

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Claims

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-800O MÖNCHEN 95

DSO ¹¹TSCHERNA MSTALURGIA"

KARL LUDV/IG SCHIFF

DIPL-CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DIPL. INQ. PETER STREHL

DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBSL-HOPF

DIPL. ING. DIETER EBBINQHAUS

DR. INQ. DIETER FINCK

TELEFON (OS9) 4S2O54

TELEX 5-Q3 565 AURO D

TELEaRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

DSA/G-18679

29. Juni 1978

VERFAHREN UND EINRICHTUNG FÜR DAS RAFFINIEREN VON SCHMELZEN AUF EISENBASIS

Patentansprüche

1„ Verfahren für das Raffinieren von Schmelzen auf Eisenbasis mittels Beheizung und Umrühren in einer Reaktionspfanne, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung in Form einer Gleichstromerhitzung zusammen mit einer elaktrochemischen Entgasung und Entschwefelung durchgeführt wird, wobei gleichzeitig die Eisenschmelze zum Erreichen vorgegebener Parameter behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Eisenschmelze zum Erreichen der vorgegebenen Parameter eine Entkohlung, Desoxydierung und Legierung umfaßt, die in einer nach Zusammensetzung und Druck steuerbaren Atmosphäre erfolgen«

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ORIGINAL INSPECTED
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Behandlung der Eisenschmelze ein Nitrieren mit durch eine der Elektroden eingeblasenem gasförmigem Stickstoff durchgeführt wird.
4. Einrichtung für das Raffinieren von Schmelzen auf Eisenbasis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Reaktionspfanne, die einen Deckel mit Öffnungen für die Elektroden, mit einer Öffnung für die Feststoffaufgäbe und mit einer Öffnung für die Gaszuführung oder für das Anlegen von Vakuum sowie Öffnungen am Boden für den Schmelzausguß und für die Gasrührung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 3 und 4) mit einer Gleichstromquelle (16) verbunden sind, wobei eine oder mehrere der Elektroden-(3, 4) in die Schmelze eingetaxicht sind, und eine andere Elektrode (2) über ihr zu liegen kommt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 3) in ' Längsrichtung durchbohrt sind.

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