DE19621141C2

DE19621141C2 - Vorrichtung zum Behandeln einer Metallschmelze

Info

Publication number: DE19621141C2
Application number: DE1996121141
Authority: DE
Inventors: Ewald Dipl Ing Feuerstacke
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2016-05-16
Also published as: DE19621141A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln einer in einem metallischen, mit einer Feuerfestauskleidung versehenen Gefäß befindlichen Metallschmelze.

Zum Stand der Technik zählen verschiedene Ofentypen, in die Flüssigmetall einbringbar ist und die in Rotation versetzt werden.

So ist aus DE-OS 27 30 784 ein zylindrischer Drehofen bekannt, dessen Mittenachse im wesentlichen horizontal angeordnet ist und an dessen Entladeende ein Enddamm vorgesehen ist. Über diesem Enddamm wird flüssige Schlacke aus dem Endladeende des Drehofens gegossen. Der Pegel der Flüssigkeit wird hierbei von der Höhe des Dammes und der Winkelstellung des Drehofens zur Waagerechten bestimmt.

Aus EP 0 234 536 B1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem geschmolzenes Metall mittels mindestens eines elektromagnetischen Rührers in einem Ofengefäß um eine vertikale Achse drehbar ist. Das hierbei verwendete Gefäß besitzt mindestens ein Abzapfloch im Boden, wobei das Loch exzentrisch nahe der Seitenwand angeordnet ist. Bei diesem Gefäß ist ein Abstich während der Rotation der Schmelze mit gleichzeitigem Unterbrechen des Metallausflußes nicht möglich.

Ein weiteres Rotationsgefäß ist aus der US-PS 2611693 bekannt. Dieses weist eine durch einen Stopfen verschließbare Öffnung auf. Eine in das Gefäß hineinragende Elektrode ist nicht vorgesehen, so daß dieses Gefäß nicht zum Feinen geeignet ist.

Zum Behandeln von Schmelze dient auch das aus der DE-OS 15 08 302 bekannte, aufrechtstehende Rotationsgefäß. Die aufrechte Achse ist im Gefäß so legbar, daß verschiedene Punkte in der Innenfutterfläche unterschiedliche Abstände zur Drehachse aufweisen. Auf diese Weise lassen sich besondere Mischwirkungen erreichen.

Eine weitere Vorrichtung, die zum Entschwefeln, Entgasen und Entschlacken von Eisen dient, ist aus der DE-PS 628210 bekannt. Hierbei wird die Umdrehungsgeschwindigkeit so bemessen, daß der Scheitel des eingegossenen, einen Rotationsparaboloiden bildenden flüssigen Eisens höher liegt als die Ausflußöffnung.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zum Behandeln einer Metallschmelze, insbesondere von Stahl, zu schaffen, bei der mit einfachen konstruktiven Mitteln über eine verschleißfreie Abstichöffnung ein schlackearmes Abstechen der Metallschmelze möglich ist.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die im Patentanspruch 1 angegeben Merkmale.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Metallschmelze, insbesondere Stahl, um seine vertikale Mittenachse in Rotation versetzt, indem ein Ofengefäß, welches in der Bodenmitte eine Abstichöffnung ausweist, in seiner Geschwindigkeit beliebig steuerbar gedreht wird.

Das Ofengefäß ist dabei so ausgestaltet, daß im Boden sich auch bei Stillstand des Ofengefäßes ein Flüssigsumpf befindet. Bei Beginn des Schmelzprozesses wird das Gefäß um seine vertikale Achse in Rotation versetzt mit der Folge, daß sich die Schmelze gleichmäßig und großflächig vor die Innenwand des Ofengefäßes legt.

Anschließend wird die Charge ins Gefäß eingefüllt. Die Feststoffe werden dabei aufgrund der Fliehkraft nach außen gefördert und lehnen sich an die Innenwand des Ofengefäßes an. Dabei werden die Feststoffe weitgehend von der Schmelze umhüllt, so daß ein Maximum an Wärmeenergie auf den noch nicht aufgeschmolzenen Teil übertragen werden kann.

Für die Feuerfestwand bedeutet dies, daß der zuchargierte Festschrott, der sich wegen der höheren Dichte direkt vor die Wand legt, diese vor weiteren Einflüssen schützt. Darüber hinaus tritt keine unzulässige örtliche Überhitzung der Schmelze wie auch der Feuerfestwand durch die Lichtbögen auf.

Durch die frei einstellbare Rotationsgeschwindigkeit des Gefäßes kann das sich im Zentrum des Bodens befindende Abstichloch freigehalten werden. Unter Berücksichtigung des Schmelzenvolumens ist die Rotation so einstellbar, daß keine Schmelze abfließt, obwohl kein Verschluß vorhanden ist.

Zum Abschlacken kann in einfachster Weise durch Minderung der Drehgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit abgeschlackt werden. Bei dieser Abstichmethode entfällt der beim Abstechen üblicherweise über einem Bodenausguß auftretende Wirbel und damit die Vermischung zwischen Schlacke und Flüssigmetall.

Zum Abstechen des Metalls wird dann die Drehgeschwindigkeit weiter gesenkt, ggf. bis zum Stillstand des Ofengefäßes.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein portionsweises Abstechen der Schmelze dadurch durchgeführt werden, daß die Drehgeschwindigkeit des Ofens gesenkt und nach Erreichen der gewünschten Abstichmenge wieder beschleunigt wird.

Bei dem Gefäß handelt es sich um ein geschlossenes Ofengefäß, bei dem mindestens teilweise der Deckel fest steht und nur die am Gefäßboden vorgesehene Abstichöffnung offen ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Gefäßes wird nicht nur die Gefäßinnenwand sondern auch der Gefäßmantel in einer Weise ausgestaltet, daß er eine Form hat, die dem von der Schmelzoberfläche gebildeten Rotationsparaboloiden entspricht, die bei höchster Drehzahl erreicht wird.

Im Bereich des Eintritts der Abstichöffnung ist eine Erhöhung vorgesehen, hinter der sich in radialer Richtung nach außen eine ringförmige Auskolkung erstreckt, in der sich auch bei Stillstand des Ofens ein Flüssigkeitssumpf sammeln kann.

In besonders einfacher Weise ist die Abdichtung des feststehenden Deckelteils zum rotationsbeweglichen Gefäß bzw. Deckelteil ausgestaltet, in dem eine mit einem Dichtfluid gefüllte Dichtrinne vorgesehen ist, in die eine ringförmige Nase hineinragt.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen die

Fig. 1 einen Schnitt durch das Rotationsgefäß,

Fig. 2 eine Draufsicht.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Gefäß 11, das einen Gefäßmantel 13 aufweist, der im Gefäßinneren mit einer Feuerfestauskleidung 14 ausgekleidet ist. Im linken Teil der Figur weist das Gefäß eine kurvenförmige Gestalt auf, die dem von der Schmelzenoberfläche bei höchster Drehzahl gebildeten Paraboloid entspricht, und im rechten Teil der Figur ist ein zylindrisches Gefäß dargestellt.

Das Gefäß 11 besitzt in der Mitte des Gefäßbodens 16 eine Abstichöffnung 17. Die Gefäßinnenwand 12 ist im Bereich des Gefäßbodens 16 mit einer Auskolkung 19 versehen, die zum Eintritt, zur Abstichöffnung 17 hin einen mit einer Erhöhung versehenen Eintrittsrand 18 aufweist.

Auf der Gefäßmündung 15 ist ein Deckel 21 vorgesehen. Im rechten Teil der Figur wird das Gefäß 11 durch einen feststehenden Deckel 22 verschlossen, im linken Teil weist der Deckel einen feststehenden Deckelteil 22 und einen drehbeweglichen Deckelteil 23 auf.

Im Deckel sind Durchtritte 24 für die Elektroden 41, 42 sowie Durchtritte 25 für die Materialzufuhr 51 vorgesehen.

Am Außenrand 26 des feststehenden Deckels 22 ist eine Nase 61 vorgesehen, die in eine Dichtrinne 62 hineingreift die mit einem Dichtfluid F gefüllt ist. Im Bereich des Gefäßbodens 16 des Gefäßes 11 sind Antriebselemente 31 vorgesehen. Im rechten Teil der Figur werden Räder 32 für die horizontale und Räder 33 für die vertikale Führung des Gefäßes eingesetzt. Im linken Teil der Figur kommen Magnete zum Einsatz, und zwar Magnete 34 für die horizontale und Magnete 35 für die vertikale Führung.

An der Mündung der Abstichöffnung 17 ist ein Ableitungselement 71 zur Abführung der Fehlluft angeordnet.

Das Gefäß ist während des Rotationsvorganges dargestellt, so daß sich das Metall M an die Gefäßinnenwand 12 anlehnt und Schlacke S in Form eines Paraboloids auf der Oberfläche des Metalls ansammelt.

Die Fig. 2 zeigt die Draufsicht des Deckels 21. Im rechten Teil der Figur ist ein feststehender Deckel 22 dargestellt, durch den die Elektrode 41 und das Materialzufuhrbauteil 51 geführt ist.

Im linken Teil ist der innere Teil des Deckels 21 als feststehender Deckelteil 22 und der äußere als ringförmiger drehbeweglicher Deckel 23 ausgeführt. Durch den feststehenden Deckel 22 ist die Elektrode 42 und das Materialzufuhrbauteil 52 geführt.

Mit D ist der Gefäßmanteldurchmesser und mit d der Durchmesser des feststehenden Teils des Deckels, soweit der mit einem beweglichen Deckelteil 23 kombiniert, ist, bezeichnet. Der Teilkreisdurchmesser, auf dem die Elektroden angeordnet sind, ist mit D_Egekennzeichnet, wobei beim linken Teil der Fig. 2 das Materialzufuhrbauteil 52 auf diesem Teilkreis mit angeordnet ist. Die Mittenachse ist mit I gekennzeichnet. Die Scheitelhöhe der Auskolkung 19 ist mit h bezeichnet. Sie verhält sich zum Durchmesser D wie h = 0,1 bis 0,3 × D.

Bezugszeichenliste

10

Behälter

11

Gefäß

12

Gefäßinnenwand

13

Gefäßmantel

14

Feuerfestauskleidung

15

Gefäßmündung

16

Gefäßboden

17

Abstichöffnung

18

Eintrittsrand

19

Auskolkung

20

Abdeckung

21

Deckel

22

Feststehender Deckel

23

Drehbeweglicher Deckelteil

24

Durchtritt für Elektrode

25

Durchtritt für Materialzufuhr

26

Außenrand feststehender Deckel

30

Antrieb

31

Antriebselemente

32

Räder horizontale Führung

33

Räder vertikale Führung

34

Magnete horizontale Führung

35

Magnete vertikale Führung

40

Elektrik

41

,

42

Elektrode,

50

Materialeinrichtung

51

,

52

Materialzufuhrbauteil

60

Abdichtung

61

Nase

62

Dichtrinne

70

Abluft

71

Ableitungselement
FDichtfluid
D_E

Teilkreisdurchmesser Elektrode
MMetall
SSchlacke
IMittenachse
hScheitelhöhe
DGefäßmanteldurchmesser
dDurchmesser feststehender Teil des Deckels

Claims

1. Vorrichtung zum Behandeln einer in einem metallischen, mit einer Feuerfestauskleidung versehenen Gefäß befindlichen Metallschmelze,

1. die in Rotation bringbar,
2. durch in das Gefäß hineinragende Elektroden aufheizbar
3. und durch eine im Gefäßboden vorgesehene Öffnung abstechbar ist,
4. wobei das Gefäß eine zur vertikalen Mittenachse rotationssymmetrische Form aufweist

und die verschlußlose Abstichöffnung im Zentrum des Gefäßbodens angeordnet ist,

1. wobei die Feuerfestauskleidung ausgehend von dem Eintrittsrand der Abstichöffnung hin zur Gefäßinnenwand eine ringförmige Auskolkung zur Aufnahme eines Schmelzsumpfes aufweist, deren Scheitelhöhe (h) sich zum Durchmesser (D) des Gefäßmantels verhält wie h = 0,1 bis 0,3 × D,
2. bei der ein zumindest teilweise feststehender Deckel (21) zum Verschließen der Gefäßmündung vorgesehen ist und
3. bei der Antriebselemente (31) zum Drehen des Gefäßes (11) vorgesehen sind, die im Bereich des Gefäßbodens (16) mit dem Gefäßmantel (13) in Verbindung stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (12) der Feuerfestauskleidung (14) des rotationssymmetrischen Gefäßes (11) eine kurvenförmige Gestalt besitzt, die dem Rotationsparaboloiden entspricht, der von der Schmelzenoberfläche bei höchster Drehzahl gebildet wird und daß der Gefäßmantel (13) eine zylindrische oder eine der Gefäßinnenwand (12) entsprechende Form aufweist.