DE3045242A1 - Einrichtung zur durchfuehrung von pfannenmetallurgischen verfahren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Durchführung von pfannenmetallurgischen
• Verfahren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Durchführung von pfannenmetallurgischen Verfahren, wie Desoxidieren, Entschwefeln und/oder Legieren von Stahl, mit einer Gießpfanne und Vorrichtungen zum Einbringen von Zuschlagstoffen und von Spülgas in das flüssige Metall.
• Obwohl die moderne Stahlmetallurgie, wie das LD-Verfahren und dessen verschiedene Modifikationen Edelstahl-Qualitäten erreichen lassen, werden in immer stärker werdendem Umfang erhöhte Anforderungen an die Reinheit der erzeugten Stähle bzw. an die Treffsicherheit der Endanalysen gestellt. Während die wesentlichen Frisch- bzw.
• Raffinationsvorgänge im Konverter vor sich gehen und man früher auch die Zugabe von Legierungskomponenten im Konverter vorgenommen hat, werden neuerdings zum treffsicheren Erzielen der Endanalyse, d.h. der Gehalte an den Eisenbegleitern und an den gewünschten Legierungskomponenten, metallurgische Behandlungen in der Gießpfanne selbst durchgeführt, so das Desoxidieren, Entschwefeln und das Legieren mit Metallträgern. Weiters ist es auch bekannt, die in eine Pfanne abgegossene Schmelze von unten her mit inertem Gas, wie Argon oder Stickstoff, zu spülen, hauptsächlich um feste Desoxidationsprodukte, wie Aluminiumoxid-, Kalziumoxid- und Siliziumoxidteilchen, an die Oberfläche zu bringen, wo sie von einer oberflächigen Schlackenschicht aufgenommen werden.
• Bekannte Einrichtungen zur Durchführung von pfannenmetallurgischen Verfahren umfassen rohr- und rutschenförmige Vorrichtungen, mit denen die Desoxidationsmittel, Entschwefelungsmittel oder Legierungskomponenten in den in die Pfanne einfließenden Strahl geleitet werden, wobei der Strahl diese Zuschlagstoffe innerhalb der Schmelze in der Pfanne verteilt. Mit diesen Einrichtungen war es nicht oder nur mit Schwierigkeiten möglich, Korrekturbehandlungen, z.B. eine Desoxidationskorrektur oder eine Entschwefelungskorrektur, vorzunehmen. Auch war die Verteilung der Zuschlagstoffe nicht immer optimal.
• Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine einfach zu betätigende Einrichtung zur Durchführung von pfannenmetallurgischen Verfahren zu schaffen, mit der die Einstellung der Endanalyse des Stahls in der Pfanne sichergestellt wird und eine genaue Kontrolle bzw.
• Korrektur des Sauerstoffgehaltes, des Schwefelgehaltes und auch der Temperatur der Schmelze ermöglicht wird.
• Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß oberhalb der Pfanne ein Lanzenträger mit mindestens drei unabhängig voneinander heb- und senkbaren Lanzen sowie eine Rutsche zum Einbringen von Legierungskomponenten angeordnet sind, wobei an eine Lanze Meßköpfe für die Temperaturmessung und Sauerstoffpotentialmessung sowie gegebenenfalls ein Probeentnahmekopf anschließbar sind, die zweite Lanze eine Tauchlanze aus einem Stahlrohr mit geringem Abbrandverhalten ist, und die dritte Lanze als hohles feuerfest ummanteltes Rohr zum Einbringen von Entschwefelungsmitteln ausgebildet ist, dessen Mündung knapp oberhalb des Pfannenbodens endigt, und daß im Boden der Pfanne in deren peripheren Randbereich ein poröser Bodenstein zum Einbringen von Spülgas vorgesehen ist.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Mündungsbereich der Rutsche zum Einbringen von Legierungskomponenten eine Vibrationsrinne für Kühlschrott oder weitere Zuschlagstoffe vorgesehen.
• Die Ausbildung des Lanzenträgers mit drei voneinander unabhängigen heb- und senkbaren Lanzen ermöglicht eine sichere Beherrschung und Kontrolle der in der Pfanne ablaufenden Vorgänge. Eine erste Fällungsdesoxidation wird während des Abstechens der Schmelze in der Pfanne mit Desoxidationsmitteln, wie Aluminium, Kalzium, Silizium oder Manganlegierungen vorgenommen, deren Menge aufgrund einer Analyse vor dem Schmelzenabstich aus dem Konverter errechnet wurde. Dieser Hauptteil der Desoxidationsmittel wird, wie üblich, in den Abstichstrahl geleitet, wobei es vorteilhaft ist, durch den porösen Stein im Pfannenboden Argon oder Stickstoff einzuleiten. Wie sich gezeigt hat, hat die Einleitung des Spülgases in den erfindungsgem5ß außermittig im Randbereich der Pfanne eingesetzten Bodenstein eine verbesserte Verteilung der Desoxidationsmittel zur Folge. Nach Einbringen des Hauptteils der Desoxidationsmittel - wie beschrieben -in den Abstichstrahl wird die Pfanne aus der Abstichstellung unter den Lanzenträger verfahren,mittels welchem die Meßlanze in die Schmelze eingetaucht wird. Der Zustand der Schmelze wird mit der Meßlanzer die einen Meßkopf zur Messung der Temperatur und des Sauerstoffpotentials besitzt, ermittelt.
• Meßköpfe dieser Art, die für Kurzzeitmessungen (one-wayprobe) verwendet werden, sind bekannt und beispielsweise in "Stahl und Eisen 99" (1979), Seite 398-401, beschrieben. Ein solcher Meßkopf besteht aus Kontaktschaft, Keramiksockel und Schlackenabweiser. In den Keramiksockel sind ein Thermoelementrohr, ein Sauerstoffmeßfühler und die Ableitelektrode eingelassen. Der Meßfühler kann aus einem Elektrolytrohr gebildet sein, in dessen Innerem, in einem Zelenraum, sich ein Metall/Metalloxid-Bezugsgemisch mit der Bezugselektrode befindet. In einen anderen Zellenraum dringt die zu messende sauerstoffhältige Metallschmelze ein, nachdem eine abschmelzbare Kappe an der Spitze des Meßkopfes abgeschmolzen ist. Zwischen Bezugs-und Ableitelektrode wird die EMK der Kette gemessen.
• Statt eines solchen kombinierten Temperaturmeß-Sauerstoffpotentialmeß-Kopfes können auch Meßköpfe ausschließlich für die Temperaturmessung verwendet werden. Solche sind ebenfalls bekannt.
• An die Meßlanze kann gegebenenfalls auch ein sogenannter Sampler zur Entnahme einer Schmelzenprobe anschließbar sein. So.lche Sampler sind ebenfalls bekannt. Sie bestehen aus, von einer Papphülle umgebenen Gießformen aus Stahlblech zum Aufnehmen der Probe.
• Nachdem die Schmelztemperatur und das Sauerstoffpotential in der beschriebenen Weise gemessen wurden, wird die Desoxidationskorrektur mit der aus einem alitierten Stahlrohr bestehenden Lanze, durchgeführt, indem diese Lanze unter die Oberfläche der Schmelze getaucht bzw. in Stellung gebracht wird. Während der Desoxidationskorrektur wird weiterhin das inerte Gas durch den Bodenstein in die Schmelze geleitet, um die Desoxidationsprodukte aufzuschwemmen. Die Mündung der Desoxidationslanze soll etwa 50 bis 100 cm unter der Badoberfläche im Bereich des absteigenden Stromes der durch die Spülung durch den Bodenstein bewirkten Badumlaufbewegung stehen.
• Nach durchgeführter Desoxidationskorrektur erfolgt die Entschwefelung der Schmelze durch Einbringen von Entschwefelungsmitteln in die als hohles Rohr ausgebildete Entschwefelungstauchlanze, deren Mündung, wie erwähnt, knapp über dem Pfannenboden - etwa 20 cm darüber - in Stellung gebracht ist. Die Menge der Entschwefelungsmittel wurde ebenfalls vor dem Pfannenabstich aufgrund der.
• gefundenen Endanalyse im Konverter berechnet. Nach Zugabe dieser errechneten Menge an Entschwefelungsmitteln wird wieder der Zustand der Schmelze mit einer Kurz zeitmeßlanze ermittelt, indem die Messung des Sauerstoffpotentials und die Temperaturmessung in der schon vorbeschriebenen Weise vorgenommen werden. Während der Entschwefelung und nachträglichen Messung ist die Zuführung von Spülgas nicht erforderlich.
• Schließlich wird die Analyse der Legierungsbestandteile an eine durch den Sampler gezogenen Probe ermittelt und, wenn notwendig, zusätzliche Legierungskomponenten durch die Legierungsrutsche zugeführt. Schließlich kann abschließend eine Sauerstoffpotential- und Temperaturmessung vorgenommen werden. Wird eine zu hohe Temperatur als die gewünschte gemessen, so kann Kühlschrott in kleinstückiger Form durch die Vibrationsrinne zugeführt werden.
• Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch erläutert. Fig. 1 stellt einen Vertikalschnitt dar, Fig. 2 eine Draufsicht.
• Auf dem Hüttenflur 1 ist ein Pfannenstand 2 angeordnet, in den die Gießpfanne 3, die eine feuerfeste Auskleidung besitzt, eingesetzt ist. Im Boden 4 der Gießpfanne ist ein poröser Bodenstein 5 eingesetzt, und zwar im peripheren Randbereich der Pfanne. Durch diesen Bodenstein kann inertes Gas von unten durchgeleitet werden. Oberhalb der Pfanne 3 ist ein Lanzenträger 6 an der Hallenkonstruktion 7 angeordnet. Dieser Lanzenträger trägt drei heb- und senkbare Lanzen, und zwar eine Meßlanze 8 mit auswechselbaren Kurzzeitmeßköpfen zur Messung der Temperatur und des Sauerstoffpotentials und einem Sampler, eine Tauchlanze 9 aus alitiertem Stahlrohr mit geringem Abbrandverhalten zum Einbringen von Desoxidationsmitteln zur Desoxidationskorrektur, sowie eine als Rohr ausgebildete, feuerfest ummantelte Tauchlanze 10 zum Einbringen von Entschwefelungsmitteln.
• Die Mündungen der Lanzen sind auf verschiedene Höheniiiveaus einstellbar. Die Lanze 10 endigt knapp oberhalb des Bodens der Pfanne in einem Abstand von etwa 20 cm.
• Die Lanze 9 endigt im dargestellten Beispiel in einem Abstand von 50 bis 1-00 cm unterhalb der Schmelzenoberfläche. Die Lanze 8 endigt auf etwa gleichem Niveau wie die Lanze 9. Die Achsen der Lanze 9 und des Bodensteines 5 sind an gegenüberliegenden Stellen der Pfannenachse 11 angeordnet. Auch die Lanze 10 liegt, gesehen zur Pfannenachse 11, der Lanze 9 gegenüber und zwar in einer durch die Achse des Bodensteines 5, der Pfannenachse 11 und der Achse deri;"'ze9 verlaufenden Ebene. Diese außermittige Anordnung des Bodensteins 5 und der Lanze 9 hat den Zweck, daß die eingebrachten Korrektur-Desoxidationsmittel in den abfallenden Ast der durch die Gasspülung entstehenden Schmelzenströmung gelangen, somit eine sehr gute Verteilung gewährleistet ist. Auch die Anordnung der Mündung der Tauchlanze 10 knapp über dem Boden der Pfanne verfolgt diesen Zweck.
• Die Pfanne ist mit einem Deckel 12 versehen, der vertikal im Abstand über dem porösen Bodenstein eine Öffnung 13 besitzt. Oberhalb dieser Öffnung ist eine Schrägrinne bzw. -schurre 14 zum Einbringen von Legierungskomponenten, wie Ferrolegierungen, in Stellung gebracht. Weiters befindet sich im Bereich oberhalb der Öffnung 13 eine Vibrationsrinne 15 zum Einbringen von Schrott.
• In Fig. 2 ist eine Draufsicht der -erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt aus der die Anordnung der Lanzen an dem Lanzenträger veranschaulicht ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Durchführung von pfannenmetallurgischen Verfahren, wie Desoxidieren, Entschwefeln und/ oder Legieren von Stahl, mit einer Gießpfanne und Vorrichtungen zum Einbringen von Zuschlagstoffen und von Spülgas, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Pfanne ein Lanzenträger (6) mit mindestens drei unabhängig voneinander heb- und senkbaren Lanzen (8, 9, 10) sowie eine Rutsche (14) zum Einbringen von Legierungskomponenten angeordnet sind, wobei an eine Lanze (8) Meßköpfe für die Temperaturmessung und Sauerstoffpotentialmessung sowie gegebenenfalls ein Probeentnahmekopf anschließbar sind, die zweite Lanze (9) eine Tauchlanze aus einem Stahlrohr mit geringem Abbrandverhalten zum Einbringen von Desoxidationsmitteln wie Aluminium, Kalzium und Silizium ist, und die dritte Lanze (10) als hohles feuerfest ummanteltes Rohr zum Einbringen von Entschwefelungsmitteln ausgebildet ist, dessen Mündung knapp oberhalb des Pfannenbodens endigt, und daß im Boden der Pfanne in deren peripheren Randbereich ein poröser Bodenstein (5) zum Einbringen von Spülgas vorgesehen ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Mündungsbereich der Rutsche (14) zum Einbringen von Legierungskomponenten eine Vibrationsrinne (15) für Kühlschrott oder weitere Zuschlagstoffe vorgesehen ist.
3. \.» 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Desoxidationslanze (9) und die Achse des porösen Bodensteins (5) an gegenüberliegenden Seiten der Pfannenachse (11), vorzugsweise in einer durch diese Achsen verlaufenden Ebene liegen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen der Vibrationsrinne (15) und der Rutsche (14) zum Einbringen von Legierungskomponenten vertikal oberhalb des porösen Bodensteins (5) angeordnet sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßlanze (8) mit auswechselbaren Meßköpfen bzw. Samplern versehen ist.