DE3508620A1 - Vorrichtung zum dosieren von pulverfoermigen und/oder koernigen guetern oder gutgemischen - Google Patents

Vorrichtung zum dosieren von pulverfoermigen und/oder koernigen guetern oder gutgemischen

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Description

Vorrichtung zum Dosieren von pulverförmiqen und/oder körnigen Gütern oder Gutgemischen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren von pulverförmigen und/oder körnigen Gütern oder Gutgemischen, in erster Linie zum Einbringen von legierenden Stoffen oder Behandlungszusätzen in Metallschmelzen. Die Vorrichtung weist einen Behälter und eine Dosiereinheit auf.
Es ist bekannt, daß im letzten Jahrzehnt aufgrund der Weiterentwicklung der Technologien der Eisenverhüttung und durch die Bestrebungen bei den Hüttenvorrichtungen die Aufnahmekapazität und ihre spezifische Leistung immer mehr zu erhöhen, zahlreiche Verfahren zur Stahlbehandlung außerhalb der Schmelzvorrichtung entwickelt wurden. Diese Verfahren werden in erster Linie zum Desoxydieren und Entschwefeln des Stahls angewendet.
Die legierenden bzw. veredelnden Zusätze sind pulverförmig oder körnig und werden mit Hilfe von Injektionsvorrichtungen in die Schmelze eingebracht.
Auf der Welt gibt es zahlreiche verschiedene Typen von Injektionssystemen. Diese können jedoch aufgrund ihres Hauptfunktionsprinzips in zwei Gruppen eingeteilt werden. Die eine umfaßt die Vorrichtungen mit mechanischer Dosierung und die andere die sog. Fluidisationsvorrichtungen.
Der wichtigste Teil der nach dem Wirbelbettprinzip funktionierenden Fluidisationsvorrichtungen ist der sog. Fluidisationsbehälter, in dem die streng klassifizierten Reagentien bzw. Behandlungsstoffe, deren Teilchen größe innerhalb eines sehr engen Bereiches (0,32 -0,63 mm) schwankt, nach dem Einfüllen in den fluiden Zustand versetzt und dann mit Hilfe eines Trägergases durch ein Rohrsystem und eine mit feuerfestem Material ausgekleidete Lanze hindurch in die Metallschmelze eingebracht werden.
Die nach diesem Prinzip arbeitenden Systeme haben den Nachteil, daß die einzubringenden pulverförmigen Substanzen über eine streng definierte und nur innerhalb eines engen Intervalls variierbare Teilchengröße verfügen müssen. Dadurch werden die Reagentien sehr verteuert. Ein weiterer Nach teil besteht darin, daß unter vorgegebenen Bedingungen die Leistung des Systems nicht regulierbar ist. Ferner sind die Vorrichtungen zum Pulvereinblasen meistens nicht dazu geeignet, Gemische verschiedener Stoffe in die Schmelze einzublasen.
Se/ den nach dem mechanischen Prinzip arbeitenden Systemen kann die Einblasleistung mit Hilfe eines eingebauten mechanischen Dosierers, im allgemeinen eines Dosiertellers, verändert werden. Diese Systeme sind, was die Teilchengröße anbetrifft, weniger anspruchsvoll, jedoch ist ihr Aufbau wegen des mechanischen Funktionsprinzips außerordentlich kompliziert, ihre Betriebssicherheit unter betrieblichen Bedingungen ist unzureichend, und sie erfordern beträchtliche Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten.
Ziel der Erfindung ist die Erstellung einer Vorrichtung, mit der pulverförmige und/oder körnige Güter oder Gutgemische auch heterogener Teilchengröße bei beliebig wählbarer Leistung dosiert werden können.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch eine einen Behälter und eine Dosiereinheit enthaltende Vorrichtung gelöst, bei der der untere Teil des Behälters mit nach unten zu kleiner werdendem Durchmesser, vorteilhafterweise konisch ausgebildet ist und auf seinem Grund wenigstens eine Düse und über dieser ein Ejektor vorgesehen sind, und die Düse(n) an eine Trägergasleitung und der Ejektor an eine gemischtransportierende Leitung angeschlossen sind.
Der in der Dosiereinheit vorgesehene Ejektor ist vorteilhafterweise ein zweistufiger Ejektor. In dem nach unten zu sich verjüngenden Teil des Behälters ist ein sich verjüngender, vorteilhafterweise ein konischer Einfülltrichter vorgesehen, dessen Oberteil mit einem Metallsieb oder einer perforierten Platte abgedeckt ist. Der Einfülltrichter kann mit einem Vibrator verbunden sein.
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Der Behälter der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ggf. mit einer eingebauten Waage, vorteilhafterweise einer elektronischen Waage, versehen sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung steht der Behälter mit wenigstens einem Mischbunker in Verbindung, in dem rotierende Schaufelblätter vorgesehen sind.
Die Mischbunker oder der Behälter sind vorzugsweise mit Dosierkontainern verbunden und die Dosierkontainer sind gesondert mit Dosiereinheiten versehen. Diese Dosiereinheiten stehen vorteilhafterweise mit einer Kontroll waage in Verbindung.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen von Legierungsoder Behandlungsstoffen in eine Metallschmelze verwendet wird, so ist die gemischtransportierende Leitung vorzugsweise mit einer Blaslanze verbunden. Die Blaslanze besteht aus einem an seinem äußeren Mantel mit Rippen versehenen Transportrohr, einem dieses umgebenden Hüllrohr, einer das Hüllrohr umgebenden elastischen feuerfesten Schicht, einer feuerfesten Deckschicht und einem äußeren Schutzrohr. Zwischen dem Transportrohr und dem Hüllrohr sind vorteilhafterweise Kanäle für ein Kühlmittel ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat gegenüber den bekannten Lösungen zahlreiche Vorteile.
Durch den Injektionsbehälter ist es möglich, die Intensität des Einblasens innerhalb eines weiten Bereiches (10 - 140 kg/min) zu regeln, wozu auch der Vibrator und die mit variierbarer Strömungsgeschwindigkeit betriebenen Düsen beitragen.
On weiterer wesentlicher Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß mit ihr Teilchen einer Teilchengröße zwischen 0,01 und 4 mm dosiert, bzw. eingeblasen werden können. Das bedeutet, daß die zu dosierenden Stoffe mit einem wesentlich geringeren Aufwand für das Mahlen und Sichten hergestellt werden können als die üblicherweise verwendeten, einen sehr engen Korn größenbereich aufweisenden Stoffe. Dadurch können die Mahlvorrichtungen
einfacher und billiger gewählt werden und das einzublasende Material kann mit wenigeren Manipulationen hergestellt werden.
Die Vorrichtung kann mit unterschiedlichen Trägergasen, unter anderem mit Sauerstoff, Stickstoff oder Argon, betrieben werden. Dadurch wird das Anwendungsgebiet der Vorrichtung stark ausgedehnt.
Vorteilhaft ist auch, daß mit der Vorrichtung aus Stoffen unterschiedlicher Dichte bestehende Mehrkomponentengemische beliebiger Zusammensetzung dosiert werden können. Dadurch kann beim Einbringen von Behandlungs- oder Legierelementen in die Metallschmelze immer die jeweils optimale Zu sammensetzung gewählt werden. Gleichzeitig wird die außerordentlich teure Herstellung der unterschiedlichen Vorlegierungen überflüssig.
Die an die Vorrichtung anschließbare Blaslanze widersteht auch außerordentliehen mechanischen Beanspruchungen wie auch starken Wärmeeinflüssen, so daß auch außerordentlich lange Behandlungszeiten von etwa 40 - 50 Minuten durchgeführt werden, ohne daß eine Gefahr des Schadhaftwerdens der Blaslanze besteht. Die Blaslanze ist sogar für während des Abstichs vorzunehmende Behandlungen geeignet.
20
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur schnellen und genauen Vornahme unterschiedlicher technologischer Maßnahmen, zur Intensivierung von Prozessen und deshalb zur Erhöhung der spezifischen Leistung der Vorrichtungen des Hüttenwesens geeignet.
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Mit der Vorrichtung können ferner auch die staubförmigen oder zerkrümelten Teile von Desoxydantien und anderen Zusatzstoffen restlos verwendet werden.
Dementsprechend kann durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine beträchtliche Material- und Energieeinsparung erzielt werden. Die Genauigkeit der Stahlherstellungsprozesse wächst und die Effektivität der Fabrikation steigt an.
Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe der Zeichnung an Hand von bei-
spielhaften Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
5
Fig. 2 teilweise im Schnitt einen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Behälter.
Die aus Fig. 1 ersichtliche Vorrichtung ist zum Einbringen von Legierungsstoffen oder Behandlungssubstanzen in Metallschmelzen geeignet. Die Vor richtung weist mehrere Dosierkontainer 1, zwei Mischbunker 2 und einen Behälter 3 auf. Der Behälter 3 ist mit seinen Einzelheiten aus Fig. 2 er sichtlich. Er besteht aus einem zylindrischen Teil 4 und einem dem Boden des zylindrischen Teils 4 anschließenden konischen Teil 5 und ist oben durch einen Deckel 6 abgeschlossen. Der Behälter 3 ist auf einen Ständer 7 montiert. Auf dem Ständer 7 befinden sich elektronische Waagen 8 und auf diesen sind die an der Seitenwand des Behälters 3 befestigten Konsolen 9 abgestützt.
! 20 Im Inneren des Behälters 3 und mit diesem konzentrisch ist im
' kegelförmigen unteren Teil 5 ein ebenfalls kegelförmiger Fülltrichter 10 an-
j geordnet. Der Fülltrichter 10 ist mit einem in der Zeichnung der Einfachheit
j halber nicht dargestellten Vibrator verbunden, mit dem der Fülltrichter 10 in
! eine mit beliebiger Frequenz erfolgenden Schwingung versetzt werden kann.
Der obere Teil des Fülltrichters 10 ist mit einem Metallsieb 11 abgedeckt.
j Zwischen dem oberen und unteren Rand des Fülltrichters 10 und der Wand
\ des Behälters 3 sind, um zu verhindern, daß Material in den Spalt fällt,
Abgrenzelemente aus vorzugsweise elastischem Material vorgesehen.
j 30 Am Boden des Behälters 3 ist eine senkrecht nach oben ragende Düse 12
j befestigt. Über ihr befindet sich ein Ejektor 13, der mit einer gemischtrans-
portierenden Leitung 14 verbunden ist. Die Düse 12 ist über eine Rohrleitung 15 an eine zentrale Gasleitung oder an eine mit Gasdruckflaschen bestückte
Gasstation angeschlossen.
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An den Enden der gemischtransportierenden Leitung 14 sind Aufnahmekonstruktionen 16 vorgesehen, in denen Blaslanzen 17 angeordnet sind. Mit diesen kann das hergestellte Gemisch in die Metallschmelze eingeführt werden.
Der innere Teil der Blaslanze wird von zwei konzentrischen Stahlrohren, nämlich dem an seinem äußeren Mantel mit Rippen versehenen Transportrohr und dem Hüllrohr gebildet. Die zwischen Transportrohr und Hüllrohr befindlichen Rippen gewährleisten einesteils die entsprechende mechanische Festigkeit der Konstruktion, zum anderen können sie vorteilhafterweise als Kanäle für ein Kühlmedium dienen.
Der äußere Teil der Blaslanze 17 besteht aus drei Schichten, nämlich aus einer auf dem Hüllrohr angeordneten elastischen Schicht (die z.B. ein auf das Rohr gewickeltes Asbestband sein kann), aus einer auf dieser angeordneten feuerfesten Deckschicht (die vorteilhafterweise aus einer selbstbindenden flüssigen feuerfesten Masse hergestellt wird) und aus einem aus feuerfestem Material angefertigten äußeren Schutzrohr.
Die auf die beschriebene Weise aufgebaute Blaslanze 17 verträgt 40 - 50 Minuten lang Temperaturen von über 1800 K, ohne ihre Feuerfestigkeit und Wärmeisolationsfähigkeit einzubüßen. Auch die durch die intensive Bewegung der Metallschmelze verursachten mechanischen Belastungen verträgt die Blaslanze gut.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.
In die Dosierkontainer werden voneinander verschiedene pulverförmige oder körnige Legierungs- bzw. Behandlungsstoffe getrennt eingefüllt. Die Dosier-/container 1 sind vorteilhafterweise so ausgeführt, daß sie - auf Dosierstellen 23 aufgesetzt - sich automatisch öffnen. Die dosierte Materialmenge wird von in die Dosierstellen eingebauten Waagen automatisch eingestellt. Die dosierten Materialmengen gelangen in den Mischbunker 2, wo sie mittels der Schaufelblätter homogen miteinander vermischt werden.
Wenn es sich lediglich um die Dosierung von 2-3 verschiedenen Stoffen handelt, genügt ein einziger Mischbunker 2. Sollen jedoch viele Stoffe vermischt werden, so ist es erforderlich, mehrere Mischbunker 2 zu benutzen, weil die Anzahl der mit einem Mischbunker 2 verbundenen Dosierkontainer 1 beschränkt ist. Werden mehrere Mischbunker 2 benutzt, so ist es vorteilhaft, die Gemische vor dem Einbringen in den Behälter 3 in einem weiteren Mischbunker 2 zu homogenisieren.
Die Mischbunker 2, bzw. ein Mischbunker 2 sind (ist) vorteilhafterweise auf dem Behälter 3 befestigt. Das Gemisch wird durch ein Ventil oder eine Schleuse in den Behälter 3 gelassen. Nach Beendigung der Dosierung muß der Behälter 3 hermetisch verschlossen werden.
Ggf. kann das homogene Gemisch auch auf eine beliebige andere Art hergestellt und dann in den Behälter 3 eingegeben werden.
Die Dosierung der jeweils gewünschten Menge wird von auf dem Ständer 7 angeordneten elektronischen Waagen 8 kontrolliert. Wenn die entsprechende Materialmenge auf dem Metallsieb 11 vorhanden ist, kann die Dosierung ge~ startet werden. Das bedeutet, daß der mit dem Fülltrichter 10 in Verbindung stehende Vibrator eingeschaltet wird. Durch die Vibration fällt das Gemisch durch die Löcher des Metallsiebes 11 in den Fülltrichter 10, wird dort in dem aus der Düse 12 strömenden Gas gleichmäßig verteilt und tritt zusammen mit dem Trägergas durch den Ejektor 13 aus.
Bei der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gelangt das Gemisch zusammen mit dem Trägergas in die Blaslanze 17 und aus dieser in die Metallschmelze.
Verglichen mit dem früher üblichen Zusetzen von Pulvergemischen hat die erfindungsgemäße Vorrichtung zahlreiche Vorteile. Wichtig ist, daß zur genauen Dosierung kein Mahlgut homogener Teilchengröße erforderlich ist, denn dadurch wird die Herstellung des Pulvergemisches wesentlich einfacher und billiger. Da die dosierten Pulvergemische im allgemeinen eine inhomogene Teilchengröße aufweisen und deshalb auch verhältnismäßig große Teilchen enthalten, werden die Leitungen nicht verstopft, weil die großen, über eine
beträchtliche Bewegungsenergie verfügenden Teilchen die Leitungen reinigen und Verstopfungen verhindern.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur schnellen und genauen Vornahme unterschiedlicher technologischer Maßnahmen, zur Intensivierung von Prozessen und deshalb zur Erhöhung der spezifischen Leistung der Vorrichtungen des Hüttenwesens geeignet.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung ist es wesentlich einfacher, durch Transport und Lagerung zerkrümeltes, pulverförmiges Material mitzuverwenden.
Durch die genaue und zuverlässige Dosierung und die Möglichkeit, Pulvergemische beliebiger Zusammensetzung aufbereiten zu können, wird die Herstellung der teuren Vorlegierungen überflüssig, weil die Behandlungsstoffe in ihrer gewünschten Zusammensetzung unmittelbar in Form von Pulvergemischen dosiert werden können.
Daraus folgt, daß nur die unbedingt erforderliche Menge an Behandlungsstoff in die Metallschmelze eingeführt werden muß, die bei den herkömmlichen Technologien im allgemeinen übliche Überdosierung ist nicht erforderlich.
Bei der Behandlung von Stählen braucht z.B. die im Ofen hergestellte Schlacke nicht ausgewechselt und nicht einmal partiell erneuert werden. Die Behandlung kann gleich nach dem Beginn des Abstichs begonnen werden.
Die unterschiedlichen Behandlungsprozesse können praktisch unabhängig vom Material des Pfannenfutters vorgenommen werden, was verglichen mit den herkömmlichen Technologien einen Anstieg der Effektivität und ein Absinken der Kosten bedeutet.
Gemäß der Erfindung können demnach unterschiedliche Pulvergemische wesentlich wirksamer und zuverlässiger dosiert werden, als dies früher möglich war. Beim Einsatz dieser Pulvergemische in Technologien des Hüttenwesens können die einzelnen Arbeitsprozesse wesentlich vereinfacht und die Kosten bedeutend gesenkt werden. Darüberhinaus kann auch die Qualität der Erzeugnisse stark verbessert werden.
Leeseite -

Claims (12)

. ■ Patentanwälte ' " : VIERING & JENTSCHURA 3508620 zugelassen beim Europäischen Patentamt European Patent Attorneys — Mandataires en Brevets Europeens DipWng. Hans-Martin Viering · Dipl.-Ing. Rolf Jentschura · Steinsdorfstraße 6 · D-8000 München Anwaltsakte Vasipari Kutato es Fejlesztö Väüalat H-1116 Budapest, Fehervari ut 130. UNGARN Vorrichtung zum Dosieren von pulverförmigen und/oder körnigen Gütern oder Gutgemischen Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Dosieren von pulverförmigen und/oder körnigen Gütern oder Gutgemischen, insbesondere von Legier- und Behandlungsstoffen für Metallschmelzen, mit einem Behälter und Dosiereinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) einen sich nach unten zu ver jüngenden unteren Teil (5) aufweist, an dessen Boden wenigstens eine Düse (12) und oberhalb derselben ein Ejektor (13) vorgesehen sind, und daß die Düse (12) an eine Trägergasleitung (15) und der Ejektor (13) an eine gemischtransportierende Leitung (14) angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ejektor
(13) ein zweistufiger Ejektor ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil (5) des Behälters (3) ein nach unten zu schmaler werdender Fülltrichter (10) angeordnet ist, dessen obere öffnung durch ein Metallsieb (11) oder eine perforierte Platte bedeckt ist.
l/l Telefon (O 89) 29 3413 und 29 3414 ■ Telefax (O 89) 22 839 20 ■ Telex 17 898 454+ · Telegramm Steinpat München
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fülltrichter (10) mit einem Vibrator in Verbindung steht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) mit einer eingebauten Waage (8) versehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) mit wenigstens einem Mischbunker (2) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mischbunker (2) rotierende Schaufelblätter vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischbunker (2) oder der Behälter (3) mit Dosierkontainern (1) verbunden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennezichnet, daß die Dosierkontainer (1) mit Dosierstellen (23) verbunden sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierstellen (23) mit Kontrollwaagen verbunden sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich- net, daß die gemischtransportierende Leitung (14) mit einer Blaslanze
(17) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaslanze (17) aus einem an seinem äußeren Mantel mit Rippen versehenen Transportrohr, einem dieses umgebenden Hüllrohr, einer das Hüllrohr umgebenden elastischen feuerfesten Schicht, einer feuerfesten Deckschicht und einem äußeren Schutzrohr besteht und zwischen Transportrohr und Hüllrohr Kanäle für ein Kühlmittel ausgebildet sind.
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