EP0003037A1 - Verfahren, Vorrichtung und Mittel zum Behandeln von Eisenschmelzen mit einem festen Reinalkali- oder Erdalkalimetall - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for treating molten iron with a solid pure alkali or alkaline earth metal, in particular for desulfurization with pure magnesium.
- the invention also relates to a device for carrying out the method and a means for carrying it out.
- Magnesium-containing master alloys are known for treating cast iron melts.
- the high manufacturing costs of these master alloys and the limited application have proven to be disadvantageous, since other undesirable substances contained in the master alloys also get into the melt with the Mg.
- DE-AS 18 15 214 a tiltable treatment vessel with a fixed chamber for pure magnesium is known.
- the chamber is aerodynamically arranged and prevents the magnesium from floating.
- the tilting device is complex and encapsulation after the treatment is necessary, which is associated with loss of time and temperature.
- reaction products have to be removed from the chamber.
- DE-AS 22 089 60 shows a special container with a hollow body attached to a cover with hydraulic cylinders in a heavy version.
- the hollow body is designed as a diving bulb.
- the thermal shock of the immersion bulb when immersed is particularly disadvantageous, which is detrimental to the service life. A longer delay time must also be accepted due to the heat absorption of the immersion bulb. As a result, the melt cools down, so that there is a risk of the openings in the immersion bulb freezing.
- the positioning and lowering process of the immersion bulb leads to waiting times and temperature losses because the melt must first be in the treatment vessel. Cleaning the diving bulb is also cumbersome and time-consuming.
- the central location of the diving pear is also unfavorable for flow, which leads to an increased Mg consumption.
- the object of the present invention is to avoid the disadvantages mentioned at the outset and to propose an economical method and device.
- the hollow body can be produced relatively thinly and cheaply through the single use and through a wire mesh reinforcement or a fiber reinforcement. There is no need to clean the hollow body or to pour the treated melt into a transport pan. Temperature losses of the Melting through absorption is minimal and the openings in the hollow body cannot freeze. The pouring takes place when all other preparations have already been made so that the melt can be poured without loss of temperature and without waiting times. The actual casting can also be done within a very short time. Any conventional ladle can be used as a treatment vessel without any modification.
- cylindrical hollow body 1 from a hardened at 400 ° C phosphate-bonded, reinforced with a wire mesh reinforcement 2 is partially filled with lumpy magnesium 3 and has a bolt 7 at its flat, upper end and a nut at its lower end 8 on.
- Fiber reinforcement instead of wire mesh reinforcement 2 serves the same purpose.
- the hollow bodies 1 are standardized in sizes of, for example, 10, 20 or 30 liters and are closed and already delivered with a certain amount of Mg, the lower and upper openings 9 and 10 being drilled in place shortly before use. This ensures optimal adaptation to the metallurgical conditions.
- the size of the holes depends, among other things, on the initial temperature, the chemical composition and the desired reaction delay.
- a hollow body 1 with a volume of 20 L contains, for example, about 12 kg of Mg, which corresponds to a volume ratio of pure metal / hollow body of about 0.8. This ratio is optimal because at higher values the wall thickness of the hollow body must be significantly thicker due to the risk of premature destruction of the hollow body due to excessive vapor formation.
- Only a single, lateral opening 9 can be provided in the lower region of the hollow body 1.
- the total passage area of the opening or openings 9 is expediently 42 mm 2 per kg Mg and the diameter is in the range from approximately 12 to 30 mm.
- Approximately 4 openings 10 are preferably provided in the upper region of the hollow body 1.
- the hollow body 1 is screwed with the bolt 7 into a holding member in the form of a holding rod 15 made of metal (welding is also possible) and is located near the bottom of a treatment vessel of a normal ladle. 16 in position.
- the hollow body 1 can also be fastened to a stopper rod or to a fastening rod guided through the base spout of the pan.
- the support rod 15 with a refractory protective tube 18 made of, for example, croning sand is connected via a boom 19 to a hydraulic and pneumatic device 20 that can be raised and lowered.
- the device 20 can also be rotated according to the arrow 21, so that a second hollow body 1 which is in the standby position can be quickly brought into position on a second holding rod 25 and a second arm 26 during a subsequent treatment.
- the support rod 15 can also be supported for the sake of simplicity by means of a crossbar not shown on the pan edge.
- the pan 16 is filled with a cast iron melt to be treated from a tapping pan 29 to approximately half the height 30.
- the reaction which begins after about 30 seconds takes about 120 seconds.
- the duration of the reaction delay can be controlled by the diameter of the opening 9 and is preferably 25 to 30 seconds, so that the treatment pan, without Mg losses due to premature Onset of the reaction can be filled with melt.
- the bath level 33 should be at least 30 cm above the highest elevations of the hollow body at a height of 30, since otherwise the application will be insufficient.
- the upper pan wall forms a splash guard. This makes it possible for the method to be carried out without a lid.
- a suction hood for dust or vapors can possibly be provided.
- the reaction time is waited, the melt being overtreated, and thereafter the same is left untreated Refill the melt from the pan 29 up to the maximum bath level 31, so that the final composition is achieved by the dilution. Due to the more or less refilling, the desired sulfur content can also be achieved with the standardized Mg quantities.
- the hollow bodies 35 can also be designed in the shape of a truncated cone with the truncated cone base mounted upwards.
- the upper openings 39 can be aligned vertically.
- the truncated cone base can also be designed as an upper cover which is fastened in the form of a chamotte pin after the hollow body has been filled with magnesium.
- the chamotte pin can be designed as a connecting piece between the hollow body 1 and a fastening rod or a plug rod.
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Abstract
Das Verfahren zur Entschwefelung von Eisen-Schmelzen sieht vor, daß standardisierte, feuerfeste, Mg-Brocken enthaltende Hohlkörper (1), die allseits verschlossen angeliefert und kurz vor Gebrauch mit Öffnungen versehen werden, von einem Halteorgan (15) in Bodennähe einer Herkömmlichen Giesspfanne (16) gehalten werden, daß dann die Hohlkörper (1) von der Schmelze übergossen werden, wodurch die Schn alze überbehandelt wird, und daß nach der Behandlung die Schmelze auf die gewünschte Zusammensetzung verdünnt wird. Der zerstörte Hohlkörper (1) wird durch die Schmelze auf die Oberfläche geschwemmt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Eisenschmelzen mit einem festen Reinalkali-oder Erdalkalimetall, insbesondere zur Entschwefelung mit Reinmagnesium. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Mittel zu dessen Ausführung.
- Zum Behandeln von Gusseisenschmelzen sind Magnesium-haltige Vorlegierungen bekannt. Als nachteilig erweisen sich hierbei die hohen Herstellungskosten dieser Vorlegierungen und die eingeschränkte Anwendungsmöglichkeit, da mit dem Mg auch andere, in den Vorlegierungen enthaltene, unerwünschte Stoffe in die Schmelze gelangen. Beispielsweise aus der DE-AS 18 15 214 ist ein kippbares Behandlungsgefäss mit einer festangeordneten Kammer für reines Magnesium bekannt. Die Kammer ist strömungsgünstig angeordnet und verhindert ein Aufschwimmen des Magnesiums. Jedoch ist die Kippvorrichtung aufwendig und ein Umgiessen nach der Behandlung ist notwendig, was mit Zeit- und Temperaturverlusten verbunden ist. Des weiteren müssen Reaktionsprodukte aus der Kammer entfernt werden.
- Die DE-AS 22 089 60 zeigt einen Spezialbehälter mit einem an einem Deckel mit Hydrozylindern befestigten Hohlkörper in schwerer Ausführung. Der Hohlkörper ist als Tauchbirne gestaltet. Besonders nachteilig ist der Wärmeschock der Tauchbirne beim Eintauchen, was der Standzeit abträglich ist. Auch eine grössere Verzögerungszeit muss in Kauf genommen werden, bedingt durch die Wärmeabsorption der Tauchbirne. Dadurch kühlt die Schmelze ab, so dass die Gefahr eines Einfrierens der Oeffnungen in der Tauchbirne gegeben ist. Das Instellungbringen und der Absenkvorgang der Tauchbirne führt zu Wartezeiten und Temperaturverlusten, weil sich zuerst die Schmelze im Behandlungsgefäss befinden muss. Auch eine Reinigung der Tauchbirne ist umständlich und zeitraubend. Die zentrale Lage der Tauchbirne ist zudem strömungsungünstig, was zu einem vermehrten Mg- Verbrauch führt.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs genannten Nachteile zu vermeiden und eine wirtschaftliche Methode und Vorrichtung vorzuschlagen.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 4 und 11.
- Beim erfindungsgemässen Verfahren kann der Hohlkörper durch den einmaligen Gebrauch und durch eine Maschendrahtarmierung oder eine Faserverstärkung relativ dünn und billig hergestellt werden. Eine Reinigung des Hohlkörpers und auch ein Umgiessen der behandelten Schmelze in eine Transportpfanne entfällt. Temperaturverluste der Schmelze durch Absorption sind minim und ein Einfrieren der Oeffnungen im Hohlkörper kann nicht stattfinden. Das Uebergiessen geschieht wenn alle anderen Vorbereitungen bereits getroffen worden sind, so dass die Schmelze ohne Temperaturverluste und ohne Wartezeiten vergossen werden kann. Auch das eigentliche Giessen kann innert kürzester Zeit geschehen. Als Behandlungsgefäss kann jede herkömmliche Giesspfanne ohne irgendwelchen Umbau verwendet werden.
- Weitere erfindungsgemässe Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Beispieles näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. l eine erfindungsgemässe Anordnung, teilweise im Vertikalschnitt,
- Fig. 2 einen Hohlkörper nach Fig. 1, und
- Fig. 3 eine andere Ausführung des Hohlkörpers.
- Ein in Fig. 2 dargestellter, zylindrischer Hohlkörper 1 aus einer unter 400 °C ausgehärteten phosphatgebundenen, mit einer Maschendrahtarmierung 2 verstärkten Masse ist mit stückigem Magnesium 3 teilweise gefüllt und weist an seinem flachen, oberen Ende einen Bolzen 7 und an seinem unteren Ende eine Mutter 8 auf. Eine Faserverstärkung statt einer Maschendrahtarmierung 2 dient demselben Zweck. Durch die Verwendung von der Armierung 2 kann die Wanddicke der Körper 1 herabgesetzt werden. Die Hohlkörper 1 sind standardisiert in Grössen von beispielsweise 10, 20 oder 30 Liter und werden geschlossen und bereits mit einer bestimmten Menge Mg angeliefert, wobei die unteren und oberen Oeffnungen 9 bzw. 10 an Ort und Stelle kurz vor Gebrauch gebohrt werden. Dadurch wird eine optimale Anpassung an die metallurgischen Gegebenheiten erreicht. Die Grösse der Löcher hängt u.a. ab von der Ausgangstemperatur, von der chemischen Zusammensetzung und von der gewünschten Reaktionsverzögerung. Auch das nicht ungefährliche Lagern von Mg-Brocken alleine entfällt. Ein Hohlkörper 1 mit einem Volumen von 20 L enthält beispidlsweise etwa 12 kg Mg, was einem Volumenverhältnis Reinmetall/Hohlkörper von etwa 0,8 entspricht. Dieses Verhältnis ist optimal, weil bei höheren Werten die Wanddicken des Hohlkörpers wegen der Gefahr einer durch übermässige Dampfbildung vorzeitigen Zerstörung des Hohlkörpers bedeutend dicker sein müssen. Im unteren Bereich des Hohlkörpers 1 kann lediglich eine einzige, seitliche Oeffnung 9 vorgesehen sein. Die Gesamtdurchtrittsfläche der Oeffnung oder der Oeffnungen 9 beträgt zweckmässigerweise 42 mm2 pro kg Mg und der Durchmesser liegt im Bereich von etwa 12 bis 30 mm. Im oberen Bereich des Hohlkörpers 1 sind vorzugsweise etwa 4 Oeffnungen 10 vorgesehen.
- Der Hohlkörper 1 ist mit dem Bolzen 7 in ein Halteorgan in Form einer Haltestange 15 aus Metall geschraubt (auch ein Anschweissen ist möglich)und befindet sich in Bodennähe eines Behandlungsgefässes einer normalen Giesspfanne . 16 in Stellung. Der Hohlkörper 1 kann auch an einer Stopfenstange oder an einer durch den Bodenausguss der Pfanne geführten Befestigungsstange befestigt werden. Ebenfalls ist es möglich, mehrere Hohlkörper untereinander (Fig. 3) oder nebeneinander anzuordnen. Sie sollten sich aber aus strömungstechnischen Gründen nicht zentral,sondern seitlich in der vertikalen Längsachse der Pfanne 16 befinden, so dass ein hohes Mg-Ausbringen ermöglicht wird. Aus diesem Grunde sollten sich die Oeffnungen 9, 10 auch nicht zu nah an der Pfannenwand befinden.
- Die Haltestange 15 mit einem feuerfesten Schutzrohr 18 aus beispielsweise Croning-Sand ist über einen Ausleger 19 mit einer heb- und senkbaren, hydraulischen oder pneumatischen Einrichtung 20 verbunden. Die Einrichtung 20 ist gemäss dem Pfeil 21 auch drehbar, so dass ein zweiter, in Be- t reitschaftsstellung sich befindlicher Hohlkörper 1 an einer zweiten Haltestange 25 und einem zweiten Ausleger 26 bei einer nachfolgenden Behandlung schnell in Stellung gebracht werden kann. Die Haltestange 15 kann sich aber auch einfachheitshalber mittels einer nichtgezeichneten Traverse auf den Pfannenrand abstützen.
- Die Pfanne 16 wird mit einer zu behandelnden Roheisenschmelze aus einer Abstichpfanne 29 etwa zur halben Höhe 30 gefüllt. Bei 40 t Roheisen dauert die nach ca. 30 Sek. einsetzende Reaktion etwa 120 Sek. Die Dauer der Reaktionsverzögerung kann durch den Durchmesser der Oeffnung 9 gesteuert werden und beträgt vorzugsweise 25 bis 30 Sek., damit die Behandlungspfanne, ohne Mg-Verluste durch vorzeitiges Einsetzen der Reaktion mit Schmelze gefüllt werden kann. Der Badspiegel 33 sollte sich bei der Höhe 30 mindestens etwa 50 cm über die höchsten Erhebungen des Hohlkörpers befinden, da sonst das Ausbringen ungenügend wird. Die obere Pfannenwand bildet einen Spritzschutz. Dadurch ist es möglich, dass das Verfahren ohne Deckel durchgeführt werden kann. Eventuell kann eine Absaughaube für Staub bzw. Dämpfe vorgesehen werden. Bei der Höhe 30 wird die Reaktionszeit abgewartet, wobei die Schmelze überbehandelt wird, und danach wird mit derselben unbehandelten Schmelze aus der Pfanne 29 bis zu der maximalen Badspiegelhöhe 31 nachgefüllt, so dass durch die Verdünnung die endgültige Zusammensetzung erreicht wird. Durch das mehr oder weniger Nachfüllen kann auch mit den standardisierten Mg-Mengen der gewünschte Schwefelgehalt erreicht werden.
- Auch können die Hohlkörper 35 kegelstumpfförmig mit nach oben montierter Kegelstumpfbasis ausgebildet sein. Die oberen Oeffnungen 39 können vertikal ausgerichtet sein. Auch kann die Kegelstumpfbasis als oberer Deckel ausgebildet sein, der in Form eines Schamottezapfens nach dem Füllen des Hohlkörpers mit Magnesium befestigt wird. Der Schamottezapfen kann als Verbindungsstück zwischen Hohlkörper 1 und einer Befestigungsstange oder einer Stopfenstange ausgebildet sein.
- Mit dem erfindungsgemässen Verfahren sind allgemein folgende Vorteile erzielbar:
- - Auch bei hohem Ausgangsschwefelgehalt lässt sich eine treffsichere Entschwefelung auf weniger als 0,01 % S erzielen.
- - Dadurch,dass der Formkörper nur einmal verwendet wird, ergibt sich eine einfache Handhabung.
- - Der Schlackenanfall ist gering, da nur geringe Reinmagnesiummengen zugegeben werden.
- - Die Eisenverluste in der Schlacke und.die Eisenverluste beim Abschlacken sind gering.
- - Es lässt sich in den Stofffluss des Stahlwerkes integrieren und erlaubt die schnell aufeinanderfolgende Behandlung von Eisenmengen auch über 50 Tonnen ohne lange Wartezeiten und damit ohne entsprechend hohe Temperaturverluste, d.h. ohne Störung des Betriebsablaufes.
- - Durch eine exotherme Reaktion ergibt sich, z.B. im Vergleich zur Soda-Entschwefelung, ein geringerer Temperaturverlust.
- - Durch das zweistufige Verfahren (Ueberbehandlung/Ver- dünnung) werden die Spritzeisenverluste im Vergleich zu einstufigen Verfahren vermindert.
- - Wie Versuche zeigten, kann bei Schwefel-Anfangsgehalten von über 0,08 % ein Magnesiumausbringen von 100 % erreicht werden und
- - pro Tonne Schmelze werden lediglich 0,3 bis 0,8 kg Mg benötigt, was zu einer geringeren Staubentwicklung führt.
Claims (11)
1. Verfahren zum Behandeln von Eisenschmelzen mit einem festen Reinalkali- oder Erdalkalimetall, insbesondere zur Entschwefelung mit Reinmagnesium, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein ein Reinmetall enthaltender, feuerfester Hohlkörper mit mindestens zwei auf unterschiedlicher Ebene angeordneten - Oeffnungen unter den Badspiegel einer Schmelze gebracht wird, wobei das Reinmetall durch Wärmezufuhr aus der Schmelze verflüssigt bzw. verdampft wird und der Hohlkörper durch die Behandlung zerstört wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper in einem leeren Behandlungsgefäss befestigt und dass der Hohlkörper nachfolgend mit einer zu behandelnden Schmelze übergossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnde Schmelze bis zu einer bestimmten Bandspiegelhöhe in das Behandlungsgefäss gegossen wird, wobei die Schmelze überbehandelt wird, und dass nach der Behandlung der Schmelze durch Verdünnen mit derselben, unbehandelten Schmelze die gewünschte Endzusammensetzung erreicht wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Behandlungsgefäss, mindestens einem ein Reinmetall enthaltenden,feuerfesten Hohlkörper mit mindestens zwei auf unterschiedlicher Ebene angeordneten Oeffnungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper(l) maschendrahtarmiert oder faserverstärkt und als standardisierter Einwegkörper ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,- dass das Behandlungsgefäss eine herkömmliche Giesspfanne (16) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis Reinmetall/Hohlkörper mindestens 0,2 ,vorzugsweise 0,8 beträgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper am unteren Bereich eines in das Behandlungsgefäss (16) ragenden Halteorganes (15) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Hohlkörper unten am ersten Hohlkörper befestigbar ist.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung (7, 8, 15) eine Schraubverbindung ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteorgan (15) über einen Ausleger (19) mit einer drehbaren heb- und senkbaren Einrichtung (20) betriebsverbunden ist, die mindestens einen zweiten Ausleger (26) mit einem zweiten Halteorgan (25) aufweist.
11. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit Reinmetall (3) gefüllten, allseits verschlossenen,Hohl- körper (1), wobei die notwendigen Oeffnungen (9, 10) kurz vor Gebrauch angebracht werden.
Applications Claiming Priority (2)
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