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Umlauf-Trommelkonverter zum Behandeln von Schmelzen, insbesondere
flüssigem Roheisen .Bisher wurde im allgemeinen ein zur Erzeugung von Roheisen dienender
Hochofen od. dgl. intermittierend betrieben und etwa sechsmal in 2q. Stunden abgestochen.
Das dem Hochofen entnommene Roheisen wurde in einer Pfanne auf einem Transportwagen
einem Mischer zugeführt und die Pfanne mittels eines Kranes in den Mischer ent#.
-leiert. Van diesem gelangte das flüssige Eisen wieder über Pfannen in einen Konverter,
der zum Fertigblasen des Eisens dient. Neuerdings wird im Zuge dies Thomasverfahrens
zuweilen noch eine Vorbl asestufe zwischen dem Hochofen und dem Mischer eingeschaltet
und das Roheisen in einer Pfanne vorentsiliziert, so daß es bereits mit nur geringem
Siliziumgehalt in den Mischer und Kon-Ein solches Verfahren erfordert zahlreiche
Transportmittel, einen beträchtlichen Aufwand an Bedienungspersonal, umfangreiche
Zusatzanlagen sowie große und hohe Gebäude.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, diesen Mängeln dadurch abzuhelfen,
daß die Behandlung von flüssigem Roheisen zur Herstellung von. Stahl, gegebenenfalls
auch die Behandlung anderer metafrischer oder nicht metallischer Schmelzen, in einem
Umlauf-Trommelkonverter zügig und unter Fortfall der bisher notwendigen Hilfseinrichtungen
vollzogen wird.
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Diese Aufgabe wird mit einer bekannten Vorrichtung zum kontinuierlichen
Vor- und Fertigfrischen von Roheisen nicht gelöst, die aus einem um eine waagerechte
Längsachse schwenkbaren Behälter besteht,
' der an den Seitenwänden
mit Zu- und Ablauf für Roheisen bzw. Stahl versehen ist und drei Kammern aufweist,
von denen die mittlere mit Winddüsen versehen ist, während die beiden sich seitlich
anschließenden Kammern als Scheideräume für Metall und Schlacke dienen. Diese bekannte
Vorrichtung erlaubt zwar auch ein kontinuierliches Windfrischen zum Unterschied
von einem absatzweisen Arbeiten, versagt aber, wenn die aufgegebene Schmelze auf
ihrem Wege durch den Behälter mehrere verschiedenartige Behandlungen, wie z. B.
Entsilixierung, Entkohlung, Entphosphorung usw., erfahren soll.
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Um mit einem Umlauf-Trommelkonverter derartige Behandlungen der Schmelze
durchführen und dadurch insbesondere die Stahlherstellung vereinfachen zu können,
soll erfindungsgemäß die Trommel in mehrere in Durchsatzrichtung aufeinanderfolgende
Behandlungsabschnitte unterteilt werden, und zwar unter Ausbildung der einzelnen
Abschnitte derart, daß die Füllung eines Abschnittes in den in Trommeldurchsatzrichtung
folgenden Abschnitt nach Maßgabe des Trommelumlaufes übertritt. Die Zahl der einzelnen
Behandlungsabschnitte oder Zonen innerhalb eines Trommelkonverters ist nicht beschränkt.
Wesentlich ist, daß die auf dem Trommelende eingefüllte Schmelze nacheinander verschiedenartige
Behandlungen erfährt und der Trommelumlauf sowohl der Behandlung selbst als auch
der Bewegung der Schmelze in Durchsatzrichtung zugute kommt.
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Der Übertritt der Füllung aus einem Abschnitt in den nächstfolgenden
kann, durch den Trommelunnlauf beherrscht, schrittweise erfolgen. - Die einzelnen
Abschnitte können auch so gestaltet werden, daß der Übertritt von einem Abschnitt
in den folgenden beim Trommelumlauf ununterbrochen vonstatten geht.
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Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden an ehiigen Ausführungsbeispielen
erörtert, die in. deal Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigt Abb. i im Längsschnitteinen
Kaskaden-Trommelkonverter mit gemischt zylindrisch-konischer Außenfläche und waagerechter
Drehachse einschließlich der zugehörigen Betriebseinrichtungen, Abb. z a bis z e
Teildarstellungen eines Trommelkonverters im Sinne von Abb. i in verschiedenen Ausführungen,
Abb. 3 a und 3 b Querschnitte durch einen konischen bzw. zylindrischen Trommelkonverter,
Abb. 4a bis 4f Teildarstellungen eines Trommelkonverters mit verschiedenen Auslaßformen,
Abb. 5 im Längsschnitt einen zweistufigen Trommelkonverter mit zylindrischer Außenfläche
und geneigter Drehachse, Abb. 6 im Längsschnitt einen Schnecken-Trommelkonverter
mit zylindrischer Wand und waagerechter Drehachsie.
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Es .sei angenommen, daß ein Hochofen mit dauernd geöffnetem Abstich,
also mit kontinuierlichem Roheiisenausfluß, arbeitet. Das Roheisen gelangt zur Entschlackung
zuerst in eine stationäre Pfanne mit Siphonausfluß. Die Schlacke fließt oben ab
in einen Schlackenwagen und däs entschlackte Roheisen über den Siphonausgwß und
eine Rinne in den TroRnmelkonverter. Ein zweiter Trommelkonverter kann als Reserve
vorgesehen sein, so daß die Neuzustellung ohne Betriebsunterbrechung erfolgen kann.
Der Trommelkonverter hat mehrere Arbeitskammern, in denen der Stahl nacheinander
fertiggeblasen wird. Nach Beendigung des Prozesses wird zuerst die Schlacke und
dann der Stähl abgelassen. Die Schlacke fließt in eine Schlackenpfanne und der Stahl
in die Pfanne eines Roheisenwagens.
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Da ein Dreikammerkonverter, dessen erste Kammer zum E.ntsilizieren,
zweite Kammer zum Entkohlen und dri_te .Kammer zum Entphosphoren dient, bei einer
Blasezeit von insgesamt 15 Minuten alle 5 Minuten eine Umdrehung macht und bei jeder
Umdrehung die letzte Kammer entleert wird, ist die abfließende Stahlmenge relativ
gering. Sie beträgt z. B. bei Verarbeitung des Roheisens eines 6oo-t-Ofens alle
5 Minuten etwa a t Stahl aus flüssigem Roheisen, zuzüglich etwa o, 5 t Stahl aus
der Schrottzugabe, so daß eine 3o-t-Stahlpfanne in i Stunde gefüllt wird. Um -eine
Abkühlung des Stahles zu vermeiden, sind an der Füllstelle des Stahlpfannenwagens
stationäre, heb- und senkbare Deckel mit eingebautem Brenner vorgesehen, welche
die Pfannen beim Anheizen und Füllen abdecken. Diese Deckel haben eine Öffnung für
den in die Pfanne fließenden Stahl. Der Stahl kann auch in eitlen kleinen beheizten
Mischer oder in einen Mischerwagen laufen oder direkt im Wagenguß oder im Strangguß
vergossen werden.
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Es besteht ferner die Möglichkeit, das Roheisen oder Metall chargenweise
in den Trommelkonverter zu füllen und zu behandeln.
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In Abb. i ist als Beispiel ein Trommelkonverter mit waagerechter Drehachse
dargestellt, der außen eine teils zylindrische, teils konische Mantelfläche hat
und drei zylindrische Abschnitte 1, z, 3 mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist.
Zwischen dein zweiten und dem dritten Abschnitt ist eine schmale Ringkammer 4 zum
Ablassen einer Vorschlacke und hinter dien dritten Abschnitt 3 eine schmale Ringkammer
5 zum Ablassender gesamten Endschlacke und anschließend des fertiggeblasenen Stahles
vorgesehen. Zwischenschlacken können auch über warzenartige, mit einer Abflußbohrung
6 versehene Erhöhungen 7 an der inneren Trommelseite abgezogen werden (Abb.4a).
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An beiden Trommelenden sind als Verschlußdeckel dienende Trommelköpfe
8, 9 angeordnet, die ausfahren werden können. In den Trommelköpfen befinden sich
verschließbare Öffnungen zum Entnehmen von Proben und Beobachten der Chargen. Die
Blasnittel, z. B. Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft, Sauerstoff oder äridere
Gase, wie z. B. Kohlensäure, Dampf usw., werden durch Rohre io zugeführt und auf
die Oberfläche aufgeblasen oder im. das Bad eingeblasen. Diese Rohre sind in ein
horizontales Kühlrohr i i eingebettet, dem ausreichende Mengen von Kühlmitteln zugeführt
werden. In dieses Kühlrohr können zusätzlich zum Kühlen von besonders temperaturgefährdeten
Stellen
weitere Kühlleitungen eingeführt werden. Das Hauptkühlrohr
ist leicht auswechselbar in einem Trommelkopf 9 gelagert und kann sich ungehindert
auGdehnen. Die Blasmittel können getrennt, entsprechend der Anzahl der vorgesehenen
Blasleiturigen jedes für sich oder gemdnsam eingestellt werden. Den einzelnen Behandlungsabschntten
können verschiedene Blasmittel in verschiedener Konzentration und Menge zugeführt
werden.
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Durch die Trommelköpfe 8, 9 werden außerdem Schrott, Zuschlagstoffe
und - gegebenenfalls Kühlmittel am Anfang, während oder am Ende der Behandlung aufgegeben.
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Die Abb. 2a bis 2e veranschaulichen weitere Ausführungsb:ei,spiele
der Trommelunterteilung, die noch beliebig vermehrt werden können.
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Die Ausmauerung der einzelnen Trommelabschnitte kann je nach Bedarf
sauer, basisch oder neutral sein, z. B. für das Entsilizieren sauer, für das Entkohl:en
und Fertigblasen basisch oder neutral. Die Abschnitte sind mt ihrer waagerecht verlaufenden
Mantellinie kaskadenartig angeordnet. Für den Übertritt des flüssigen Einsatzes
aus einem Abschnitt in den folgenden sind die Abschnitte gegeaeinander abgrenzende
Ringwülste 12 bei 13 ausgespart (Abb. 3). Die Aussparungen 13 sind so angeordnet,
daß der Inhalt des vorgeschalteten Ab-
schnittes erst weiterfließen kann,
wenn die Aussparung des nachgeschalteten, gerade entleerten Ab-
schnittes
bereits den unteren Totpunkt genügend überschritten hat.
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Es können auch mehrere Aussparungen mit verschiedenen überlaufhöhen
in der gleichen Wulst angeordnet -#yerden, so daß zunächst nur die Badoberfläche
abgezogen und dann beim Weiterdrehen der betreffende Abschnitt ganz entleert wird
(Abb. 4c). Da sich die Aussparu?:gen 13 beim Drehen der Trommel in Auslaufstellung
von der Badoberfläche aus nach unten bewegen, kann s gar mit derselben Aussparung
zuerst die Schlacke und dann das flüssige Metall abgelassen werden.
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Für die vorbeschriebene Behandlung eignet sich auch die Trommel nach
Abb. S mit zylindrischer oder nur schwach konischer Außenfläche, geneigter Umlaufachse
und dementsprechend konischen Innenabschnitten.
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Die einzelnen Trommelabschnitte können verschieden axiale Ausdehnung
haben, so daß sich unterschiedliche Oberflächen und Badtiefen ergeben. Dadurch und
durch Beaufschlagungen mit verschiedenen Blasmittelmengen können bei gleicher Dauer
der verschiedenen Behandlungsphasen die einzelnen Reaktionen in denselben verschieden
schnell verlaufen und aufeinander abgestimmt werden. Man kann einzelne Behandlungsphasen
auch über mehrere Abschnitte und damit mehrere Konverterumdrehungen oder nur über
einen Teil einer Umdrehung erstrecken, so daß für die betreffenden Reaktionen verschiedene
Behandlungszeiten möglich sind.
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Eine weitere Ausführungsmöglichkeit ist in. Abb. 6 dargestellt. Hier
ist an Stelle mehrerer Ringwülste eine schrauben- oder wendelförmige Wulst 12' vorgesehen,
welche die an einem Ende zufließende Schmelze durch die ganze Trommel langsam zum
Auslauf fördert. Die Wendel 12' unterteilt die Trommel nach Maßgabe der Windungszahl
in mehrere Abschnitte, in denen die Schmelze beim Durchgang durch die Trommel nacheinander
behandelt wird. Gibt man den Windungen auf der Trommellänge verschiedene Steigurigen,
so werden die einzelnen Behandlungsabschnitte verschieden lang, so daß sie verschiedene
Badoberflächen, verschiedene Badtiefen und verschiedene Blaszeiten haben. In diesem
Fall können Schlacken entweder durch die bereits erwähnten warzenartigen Erhöhungen
7 mit Ausflußbohrurig 6 gemäß Abb. 4a oder über die an der Schlackenabzugsstelle
niedriger gehaltene Wulst abgezogen werden, so daß sie überfließt und durch ein
an dieser Stelle ian Trommelmantel befindliches Loch abfließt. Im Abstand von diesem
Loch ist die zulaufseftig benachbarte Windung der Wendel unterbrochen. Auf der anderen
Seite des Abflußlochen beginnt mit einer etwa der Breite des Badspiegels entsprechenden
überlappung eine neue Windung (Abb. 4,e, 4f).
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Die Wendel 12' erstreckt sich bis kurz vor das Trommelende, und die
Charge fließt, an der Badoberfläche beginnend, aus, so daß auch hier Schlacke und
flüssiges Metall getrennt abgezogen werden können. Durch entsprechende Formgebung
des Windungsendes der Wendel kann das Abfließen von Schlacke und flüssigem Metall
zeitlich verlängert oder getrennt werden. Auch ein solcher Trommelkonverter kann
auf der ganzen Länge mit verschiedenen Futtern ausgekleidet werden.
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Um das Anblasen der Windungswulst beim Durchlaufen unter einer Blasöffnung
zu vermeiden, kann das Blasmittel beim Durchlaufen automatisch abgeschaltet werden,
indem das Blasmittelventil durch Gestänge oder Nocken zwangläufig vom Trommelantrieb
oder von der Trommel aus vorübergehend geschlossen wird.
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Zuschlagstoffe werden, wie beim. Kaskadenkonverter .eingangs beschrieben,
aufgegeben.
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Die Trommelkonverter können den verschiedensten metallurgischen und
Schmelzöfen nachgeschaltet werden, wie z. B. Hochöfen, Kupolöfen, Schachtöfen, Niederschachtöfen,
Flammöfen, Trommelöfen, Drehtrammelöfen, Schaukelöfen usw., um einen Vor-oder Fertigstahl
oder ein Metall oder Mineral oder sonstiges, z. B. chemisches Produkt zu erzeugen.
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Der besondere Vorteil liegt im geringen Platzbedarf, im niedrigen
Anschaffungspreis, in der Einsparung von Gebäuden und Transportmitteln, in der Möglichkeit,
ein. Blasverfahren kontinuierlich durchzuführen, in der Einsparung von Arbeitskräften
und in den niedrigen Betriebskosten.
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Die Ausmauerung wird gegenüber einem normalen Konverter weniger beansprucht,
da beim Konverterumlauf ein und dieselbe Stelle des Mantelfutters jeweils nur vorübergehend
von der Schmelze bespült wird, die Abgastemperatur niedriger als die Badtemperatur
ist, Ansätze bei jeder Umdrehung wieder abschmelzen und die Futterdurchschnittstemperätur
wenig schwankt.
Gegebenenfalls kann die Drehbewegung eines gemäß
der Erfindung ausgebildeten Trommelkonverters auch vorübergehend kurzzeitig unterbrochen
werden. Das kommt z. B. dann in Betracht, wenn bei einem mit Ringwülsten ausgerüsteten
Konverter Schrott oder sonstige feste Zuschlagstoffe zugegeben werden, die während
einer Umdrehung des Konverters noch nicht geschmolzen sind, weil für den Durchtritt
durch die Aussparungen in den Ringwülsten der ganze Einsatz flüssig sein muß.