DE102015113241A1

DE102015113241A1 - Method for introducing additives into molten metals

Info

Publication number: DE102015113241A1
Application number: DE102015113241.9A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: RHM Rohstoff Handels GmbH
Current assignee: RHM Rohstoff Handels GmbH
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2017-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von Zuschlagstoffen in eine Metallschmelze (5), wobei die Metallschmelze (5) in einem Schmelzbehälter (1) vorliegt, der über einen Abstichkanal (3) verfügt, durch den die Metallschmelze (5) in einen Abgießbehälter (2) gelangt, wobei der Abstichkanal (3) während der Erzeugung und/oder Behandlung der Metallschmelze (5) mit einem Füllmaterial gefüllt ist, welches entfernt wird, bevor die Metallschmelze (5) aus dem Schmelzbehälter (1) in den Abgießbehälter (2) abgelassen wird, wobei die Zuschlagstoffe während des Ablassens der Metallschmelze (5) dieser über den Abstichkanal (3) zugeführt werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine einfache und effektive Zuführung von Desoxidationsmitteln oder Legierungsmitteln in eine Metallschmelze (5), insbesondere eine Stahlschmelze möglich. Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung auch eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for introducing additives into a molten metal (5), wherein the molten metal (5) is present in a melting container (1) which has a tapping channel (3) through which the molten metal (5) into a casting container (5). 2), wherein the tapping channel (3) during the generation and / or treatment of the molten metal (5) is filled with a filling material, which is removed before the molten metal (5) from the melting container (1) in the Abgießbehälter (2) is discharged, wherein the aggregates are supplied during the discharge of the molten metal (5) through the tapping channel (3). With the aid of the method according to the invention, a simple and effective supply of deoxidizers or alloying agents into a molten metal (5), in particular a molten steel, is possible. In addition to the method according to the invention, the invention also relates to a corresponding device for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von Zuschlagstoffen in Metallschmelzen, insbesondere von Desoxidationsmitteln zur Reduzierung des Sauerstoffgehaltes der Metallschmelze oder Legierungsmitteln. The invention relates to a method for introducing additives into molten metals, in particular deoxidizers for reducing the oxygen content of the molten metal or alloying agents.

Bei der Stahlerzeugung kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Eine Möglichkeit besteht darin, zunächst Roheisen aus Eisenerz im Hochofen zu erzeugen, wobei das Roheisen anschließend einem Konverter zugeführt wird, um aus dem Roheisen Stahl herzustellen. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die Reduzierung des hohen Kohlenstoffanteils des Roheisens, wozu dem Roheisen Sauerstoff zugeführt wird, insbesondere durch Aufblasen von Sauerstoff über eine Lanze. Different processes are used in steelmaking. One possibility is to first produce pig iron from iron ore in the blast furnace, wherein the pig iron is then fed to a converter to produce steel from the pig iron. Of particular importance in this connection is the reduction of the high carbon content of the pig iron, for which purpose oxygen is supplied to the pig iron, in particular by blowing oxygen over a lance.

Das zweite bedeutsame Verfahren zur Stahlerzeugung ist die Elektrostahlroute, bei der die zum Schmelzen erforderliche Wärme üblicherweise über einen Lichtbogen erzeugt wird. Dieser Weg eignet sich besonders zur Herstellung von Qualitäts- und Edelstahl. Darüber hinaus kann über die Elektrostahlroute bis zu 100 % mit Stahlschrott gearbeitet werden, während bei der Hochofen-Konverter-Route zwar Schrotte zugesetzt werden können, das Verfahren aber im Übrigen von Eisenerz ausgeht. Ein weiterer Vorteil ist die höhere Flexibilität der Produktion. The second important steelmaking process is the electric steel route, where the heat required to melt is usually generated by an arc. This way is particularly suitable for the production of quality and stainless steel. In addition, up to 100% of steel scrap can be processed via the electrical steel route, while scrap can be added to the blast furnace converter route, although the process is otherwise based on iron ore. Another advantage is the higher flexibility of production.

In einem Elektrolichtbogenofen erzeugter Stahl enthält in der Regel zunächst zu große Mengen Sauerstoff; der Stahl, der beim Abstich aus dem Elektrolichtbogenofen in die Stahlgießpfanne abgegossen wird, weist typischerweise einen Sauerstoffanteil von 600–1000 ppm auf. Wünschenswert ist jedoch eine deutliche Reduktion des Sauerstoffanteils auf ca. 10 ppm oder weniger. Aus dem Stand der Technik sind hierzu bereits Verfahren bekannt, bei denen der Stahlschmelze Desoxidationsmittel zugeführt werden. Insbesondere kann Aluminium als Desoxidationsmittel zum Einsatz kommen. Steel produced in an electric arc furnace usually initially contains too large amounts of oxygen; The steel poured from the electric arc furnace into the steel ladle during tapping typically has an oxygen content of 600-1000 ppm. However, it is desirable to significantly reduce the oxygen content to about 10 ppm or less. For this purpose, methods are already known from the prior art, in which the steel melt deoxidizer are supplied. In particular, aluminum can be used as a deoxidizer.

Herkömmlich wird Aluminium während des Ablassens der Stahlschmelze in Form von kleinen Aluminiumteilen in die Stahlgießpfanne gegeben, um dort eine Reduktion und damit Senkung des Sauerstoffanteils herbeizuführen. Nachteilig macht sich hierbei bemerkbar, dass die Ausbeute relativ schlecht ist, weil ein erheblicher Teil des Aluminiums bereits mit Luftsauerstoff reagiert und daher nicht mehr für die Bindung des in der Stahlschmelze gelösten Sauerstoffs zur Verfügung steht. Conventionally, aluminum is added to the steel ladle during the discharge of the molten steel in the form of small aluminum parts, in order to bring about a reduction and thus a decrease in the oxygen content. The disadvantage here is that the yield is relatively poor, because a considerable part of the aluminum already reacts with atmospheric oxygen and therefore is no longer available for the binding of the dissolved oxygen in the molten steel.

Aus der WO 98/41658 A1 ist ein Verfahren zum Einbringen von körnigen Feststoffen in Metallschmelzen bekannt, bei dem Zuschlagstoffe in Form von rieselfähigen Schüttgütern über eine Einblasvorrichtung gasarm nach dem Prinzip der Dichtstromförderung in turbulente Bereiche der Schmelze eingeblasen werden, nämlich in den Abstichstrahl eines für die Stahlherstellung eingesetzten Konverters oder Elektrolichtbogenofens während des Abstichs, in den Auftreffbereich des Abstichstrahls eines Konverters oder Elektrolichtbogenofens in der Stahlgießpfanne oder auch im Anschluss an den Schmelzprozess in den Bereich des Spülflecks in der Stahlgießpfanne während der Spülbehandlung. Beim Eindringen in die Pfanne macht sich jedoch auch hier das Problem bemerkbar, dass nicht unerhebliche Teile des Desoxidationsmittels bereits durch Luftsauerstoff oxidiert werden und die Ausbeute daher zu wünschen übrig lässt. Darüber hinaus kann es vorkommen, dass größere Aluminiumstücke in der Schlacke aufschwimmen und für den eigentlichen Zweck nicht mehr zur Verfügung stehen. From the WO 98/41658 A1 a method for introducing granular solids in molten metal is known in which aggregates in the form of free-flowing bulk materials are blown via a gas injection sparger according to the principle of dense phase conveying in turbulent areas of the melt, namely in the tapping stream of a converter used for steel production or electric arc furnace during tapping, into the impingement area of the tapping stream of a converter or electric arc furnace in the steel ladle or even after the melting process into the area of the rinsing spot in the steel ladle during the rinsing treatment. When penetrating the ladle, however, the problem also becomes noticeable here that not insignificant parts of the deoxidizer are already oxidized by atmospheric oxygen and the yield therefore leaves something to be desired. In addition, it may happen that larger aluminum pieces float in the slag and are no longer available for the actual purpose.

Das seitliche Einblasen von Aluminium in den Abstichstrahl ist vom Grundsatz her mit guten Ausbeuten möglich, um eine ausreichende Durchmischung zu erreichen und zu verhindern, dass die Aluminiumpartikel vom Abstichstrahl abprallen, war es aber erforderlich, das Aluminium mit einem relativ großen Impuls auszustatten, sodass ein Eindringen in den Abstichstrahl gewährleistet wird. Dies ist relativ aufwendig, zumal die Lanze, durch die das Desoxidationsmittel eingebracht wird, während des Ausgießens der Stahlschmelze nachgeführt werden muss. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass sich durch den Aufprall der Aluminiumpartikel auf den Abstichstrahl letzterer aufweitet, was wiederum zu unerwünschten Oxidationserscheinungen beim Kontakt mit der Umgebungsluft führen kann. The lateral injection of aluminum into the tapping stream is in principle possible with good yields in order to achieve sufficient mixing and to prevent the aluminum particles from bouncing off the tapping stream, but it was necessary to equip the aluminum with a relatively large impulse, so that Penetration into the tapping stream is ensured. This is relatively expensive, especially since the lance, through which the deoxidizer is introduced, must be tracked during the pouring of the molten steel. A further disadvantage is that due to the impact of the aluminum particles on the tapping jet, the latter widens, which in turn can lead to undesired oxidation phenomena on contact with the ambient air.

Das europäische Patent EP 2 039 785 B1 schlägt vor, das Aluminium als Desoxidationsmittel in Form kleiner Partikel in einem konzentrierten Hochgeschwindigkeitsstrom mit vergleichsweise hohem Kraftimpuls in den Strom der Stahlschmelze einzubringen. Auf diese Weise soll der Anteil an Desoxidationsmittel, der verloren geht und nicht für die Reduzierung des Sauerstoffanteils in der Stahlschmelze zur Verfügung steht, herabgesetzt werden. The European patent EP 2 039 785 B1 Proposes to introduce the aluminum as a deoxidizer in the form of small particles in a concentrated high-velocity stream with a comparatively high force pulse in the stream of molten steel. In this way, the proportion of deoxidizer, which is lost and is not available for the reduction of the oxygen content in the molten steel, to be reduced.

Ausgehend vom vorbeschriebenen Stand der Technik stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zum Einbringen von Zuschlagstoffen in Metallschmelzen zur Verfügung zu stellen, das die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet und sich insbesondere mit geringerem apparativen Aufwand verwirklichen lässt als die in der WO 98/41658 A1 bzw. EP 2 039 785 B1 beschriebenen Verfahren. Starting from the above-described prior art, the object is to provide a method for introducing additives in molten metals available, which avoids the known from the prior art disadvantages and can be realized in particular with less expenditure on equipment than those in the WO 98/41658 A1 respectively. EP 2 039 785 B1 described method.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Einbringen von Zuschlagstoffen in eine Metallschmelze, wobei die Metallschmelze in einem Schmelzbehälter vorliegt, der über einen Abstichkanal verfügt, durch den die Metallschmelze in einen Abgießbehälter gelangt, wobei der Abstichkanal während der Erzeugung und/oder Behandlung der Metallschmelze mit einem Füllmaterial gefüllt ist, welches entfernt wird, bevor die Metallschmelze aus dem Schmelzbehälter in den Abgießbehälter abgelassen wird, und wobei die Zuschlagstoffe während des Ablassens der Metallschmelze dieser über den Abstichkanal zugeführt werden. This object is achieved by a method for introducing aggregates into a molten metal, wherein the molten metal is present in a melting vessel, which has a tapping channel through which the Molten metal enters a Abgießbehälter, wherein the tapping channel is filled during the production and / or treatment of the molten metal with a filling material which is removed before the molten metal is discharged from the melting vessel in the Abgießbehälter, and wherein the additives during the discharge of the molten metal this be fed through the tapping channel.

Die Erfindung macht sich zu Nutze, dass Schmelzbehälter, insbesondere Elektrolichtbogenöfen, heutzutage zumeist über einen Abstichkanal verfügen, durch den die Metallschmelze abgelassen werden kann. Dieser Abstichkanal ist normalerweise exzentrisch im Randbereich des Schmelzbehälters angeordnet und wird auch als EBT (Eccentric Bottom Tap-hole) bezeichnet. Häufig ist der Abstichkanal in einem Vorsprung angeordnet, der radial über den Umfang des Schmelzbehälters nach außen vorsteht. Man verwendet daher auch teilweise den der Architektur entlehnten Begriff „Erker“. Im Übrigen ist der Schmelzbehälter in der Regel rund oder oval. Die Verwendung eines EBT hat sich im Vergleich zur früher üblichen Verwendung eines Ausgusses bewährt, um die Einschlüsse an Stickstoff und Schlacke im flüssigen Stahl niedrig zu halten. Der Abstichkanal erstreckt sich im ungekippten Zustand senkrecht durch den Boden des Schmelzbehälters. Um ein vorzeitiges Ausfließen von Metallschmelze zu verhindern, ist er normalerweise mit einem rieselfähigen, mineralischen Füllmaterial gefüllt, insbesondere mit Sand, auch Schiebersand genannt, bzw. vergleichbaren Materialien auf Magnesitbasis. Das Füllmaterial verhindert, dass die Metallschmelze vorzeitig ausläuft. Sobald ein Abstich erfolgen soll, wird das Füllmaterial aus dem Abstichkanal bzw. EBT entfernt, beispielsweise abgelassen, und der Schmelzbehälter soweit gekippt, dass die Metallschmelze in einen Abgießbehälter, insbesondere in eine Stahlgießpfanne, fließen kann. Für die nächste Metallschmelze wird der Schmelzbehälter wieder in seine Ausgangsposition bewegt und der Abstichkanal erneut mit Füllmaterial gefüllt, das typischerweise aus einem Vorratsbehälter zugeführt wird. Neben kippbaren Schmelzbehältern sind allerdings auch solche bekannt, bei denen der Abstich ohne Kippen erfolgen kann, beispielsweise aus der DE 10 2012 209 504 A1 oder der DE 10 2011 087 065 A1 . The invention makes use of the fact that nowadays melting vessels, in particular electric arc furnaces, usually have a tapping channel, through which the molten metal can be discharged. This tapping channel is usually located eccentrically in the edge region of the melting container and is also referred to as EBT (Eccentric Bottom Tap-hole). Often, the tapping passage is disposed in a projection which projects radially outwardly beyond the periphery of the fusing vessel. One therefore partly uses the term borrowed from the architecture "bay window". Incidentally, the melting container is usually round or oval. The use of an EBT has proven to be useful in keeping down the inclusions of nitrogen and slag in the liquid steel, compared to the previously common use of a spout. The tapping channel extends in the untilted state vertically through the bottom of the melting container. In order to prevent premature leakage of molten metal, it is usually filled with a free-flowing, mineral filler material, in particular sand, also called sliding sand, or comparable magnesite-based materials. The filler prevents the molten metal from leaking prematurely. As soon as a tapping is to take place, the filling material is removed from the tapping channel or EBT, for example discharged, and the melting container is tilted so far that the molten metal can flow into a pouring container, in particular into a steel ladle. For the next molten metal, the melt container is moved back to its original position and the tapping channel filled again with filling material, which is typically supplied from a reservoir. In addition to tiltable melt containers, however, those are also known in which the tapping can be done without tilting, for example from the DE 10 2012 209 504 A1 or the DE 10 2011 087 065 A1 ,

Die Erfindung basiert nun in erster Linie darauf, den Abstichkanal während des Abstichs zum Einbringen von Zuschlagstoffen zu verwenden. Hierbei kann es sich um Desoxidationsmittel handeln, ebenso ist aber die Zufuhr von Legierungsmitteln möglich, die der Einstellung der Stahlzusammensetzung dienen. Dadurch, dass die Zuschlagstoffe über den Abstichkanal zugeführt werden, werden sie quasi automatisch vom Abstichstrahl der flüssigen Metallschmelze mitgerissen, ohne dass es der Beaufschlagung mit einem hohen Kraftimpuls bedarf. Darüber hinaus wird über das Mitreißen der Zuschlagstoffe sichergestellt, dass diese sich in ausreichendem Maß mit dem Abstichstrahl vereinigen, ohne dass hierbei eine unerwünschte Aufweitung des Abstichstrahls erfolgt. Des Weiteren wird bei Zusatz eines Desoxidationsmittels die Verlustrate an Desoxidationsmittel, das unerwünscht mit Luftsauerstoff reagiert, niedrig gehalten. Durch die exotherme Reaktion des Desoxidationsmittels mit in der Metallschmelze gelöstem Sauerstoff wird ein Absinken der Temperatur verhindert oder sogar eine Temperaturerhöhung erreicht. The invention is now primarily based on using the tapping channel during tapping for the introduction of aggregates. This may be deoxidizer, but it is also possible to supply alloying agents which serve to adjust the steel composition. Due to the fact that the additives are supplied via the tapping channel, they are virtually automatically entrained by the tapping stream of the liquid molten metal, without the need for the application of a high force impulse. In addition, it is ensured by the entrainment of the aggregates that they combine sufficiently with the tapping stream, without causing an undesirable widening of the tapping stream. Furthermore, when a deoxidizer is added, the rate of loss of deoxidizer that undesirably reacts with atmospheric oxygen is kept low. Due to the exothermic reaction of the deoxidizer with oxygen dissolved in the molten metal, a drop in the temperature is prevented or even an increase in temperature is achieved.

Bei der Metallschmelze handelt es sich insbesondere um eine Stahlschmelze, auch wenn grundsätzlich der Einsatz für andersgeartete Metallschmelzen ebenso denkbar ist. Die Erfindung hat jedoch die größte Bedeutung im Rahmen der Bearbeitung von Stahlschmelzen, insbesondere mittels eines Elektroofens, wobei es sich typischerweise um einen Elektrolichtbogenofen handelt. The molten metal is, in particular, a molten steel, even if in principle the use for differently shaped molten metals is just as conceivable. However, the invention has the greatest importance in the context of processing molten steel, in particular by means of an electric furnace, which is typically an electric arc furnace.

Der erwähnte Abstichkanal, über den der Schmelzbehälter, beispielsweise der Elektrolichtbogenofen, verfügt, ist in der Regel exzentrisch im Randbereich des Schmelzbehälters angebracht. Insofern entspricht der Abstichkanal einem herkömmlichen EBT. Die Metallschmelze kann somit durch Neigen des Schmelzbehälters in Richtung des Abstichkanals durch diesen abgelassen werden, wobei gleichzeitig die Zufuhr der Zuschlagstoffe erfolgt. Bei anderen Schmelzbehältern, insbesondere Konvertern, kann der Abstichkanal aber auch näher am Zentrum des Schmelzbehälters angeordnet sein. Der Abstichkanal hat typischerweise einen Durchmesser von 100 bis 500 mm, insbesondere von 150 bis 250 mm, besonders von ca. 200 mm The said tapping channel, over which the melting container, for example the electric arc furnace, has, is usually mounted eccentrically in the edge region of the melting container. In this respect, the tapping channel corresponds to a conventional EBT. The molten metal can thus be discharged by tilting the melt container in the direction of the tapping channel through this, wherein at the same time the supply of the additives takes place. In other melting containers, in particular converters, the tapping channel can also be arranged closer to the center of the melting container. The tapping channel typically has a diameter of 100 to 500 mm, in particular of 150 to 250 mm, especially of about 200 mm

Bei den Zuschlagstoffen kann es sich insbesondere um Desoxidationsmittel handeln, deren Zufuhr zur Metallschmelze häufig notwendig ist, um den Sauerstoffgehalt zu verringern. Als Zuschlagstoff kann insbesondere Aluminium verwendet werden, auch der Einsatz anderer Desoxidationsmittel wie Ferrosilicium, Ferromangan, Silicium, Mangan, Magnesium, Barium und Calcium oder Mischungen der genannten Desoxidationsmittel ist aber möglich. Ebenso ist die Zugabe von Legierungsmitteln/Legierungsbestandteilen als Zuschlagstoff denkbar. In particular, the additives may be deoxidizers, the supply of which to the molten metal is often necessary to reduce the oxygen content. In particular, aluminum may be used as an additive, but the use of other deoxidizers such as ferrosilicon, ferromanganese, silicon, manganese, magnesium, barium and calcium or mixtures of said deoxidizers is also possible. Likewise, the addition of alloying agents / alloying ingredients as an additive is conceivable.

Von Vorteil ist in diesem Zusammenhang eine sequentielle Zugabe verschiedener Stoffe in einer gewünschten, voreingestellten Reihenfolge. Beispielsweise kann zunächst ein Desoxidationsmittel durch den Abstichkanal in die Metallschmelze eingebracht werden, bevor zusätzlich ein oder mehrere Legierungsmittel zur Einstellung der Legierungszusammensetzung hinzugefügt werden. Möglich ist auch die Vormischung verschiedener Zuschlagstoffe, die anschließend gemeinsam der Metallschmelze zugeführt werden. Of advantage in this context is a sequential addition of various substances in a desired, preset order. For example, first a deoxidizer may be introduced into the molten metal through the tapping channel before additionally adding one or more alloying agents to adjust the alloy composition. It is also possible to premix different aggregates, which are then fed together to the molten metal.

Die Zuschlagstoffe sollten partikel- oder pulverförmig vorliegen, damit sie durch den Abstichkanal vom Abstichstrahl mitgerissen werden und sich mit letzterem gut vermischen. Bevorzugt sind Korngrößen der Zuschlagstoffe ≤ 20 mm, weiter bevorzugt ≤ 10 mm, noch weiter bevorzugt ≤ 5 mm. Die in Partikel- oder Pulverform vorliegenden Zuschlagstoffe werden vom sich im engen Abstichkanal ausbildenden Wirbel (Vortex-Effekt) erfasst und mitgerissen. The aggregates should be particulate or powdered so that they are entrained by the tapping channel from the tapping stream and mix well with the latter. Grain sizes of the additives are preferably ≦ 20 mm, more preferably ≦ 10 mm, even more preferably ≦ 5 mm. The aggregates present in particle or powder form are captured and entrained by the vortex (vortex effect) forming in the narrow tapping channel.

Bevorzugt ist zur Einbringung der Zuschlagstoffe in die Metallschmelze die Anwendung einer Einblastechnik, bei der die Zuschlagstoffe mit Druck beaufschlagt werden. Die Zuschlagstoffe werden in diesem Fall pneumatisch eingebracht. Der hierbei angewandte Druck liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 1 und 10 bar (10⁵ bis 10⁶ Pa). Es hat sich herausgestellt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine nennenswerten Mengen des Fördergases in die Metallschmelze gelangen, was vermutlich darauf zurückzuführen ist, dass das Fördergas beim Auftreffen auf die Metallschmelze abgelenkt wird und entweicht. Gleichwohl können die Menge an Fördergas zur Druckbeaufschlagung sowie der Druck vergleichsweise niedrig gehalten werden, da ohnehin ein Mitreißen der Zuschlagstoffe durch den Abstichstrahl erfolgt. Als Fördergase zur Druckbeaufschlagung können übliche im Bereich der metallerzeugenden Industrie bekannte Gase wie Druckluft, Argon, Stickstoff etc. eingesetzt werden. Durch die Anwendung von Druck wird darüber hinaus das Eindringen der Zuschlagstoffe in die Metallschmelze unterstützt. For the introduction of the additives into the molten metal, it is preferred to use a blowing-in technique in which the additives are pressurized. The aggregates are introduced pneumatically in this case. The applied pressure is typically in a range between 1 and 10 bar (10 ⁵ to 10 ⁶ Pa). It has been found that in the method according to the invention no appreciable amounts of the conveying gas get into the molten metal, which is probably due to the fact that the conveying gas is deflected when hitting the molten metal and escapes. Nevertheless, the amount of conveying gas for pressurizing and the pressure can be kept comparatively low, since entrainment of the aggregates by the tapping jet takes place anyway. As conveying gases for pressurizing conventional gases known in the metal-producing industry such as compressed air, argon, nitrogen, etc. can be used. The application of pressure also supports the penetration of the additives into the molten metal.

Grundsätzlich kann das Verfahren aber auch rein unter Ausnutzung der Schwerkraftwirkung ausgeführt werden, d. h. die Zuschlagstoffe fallen quasi durch den Abstichkanal nach unten und werden vom Abstichstrahl der Metallschmelze mitgerissen. Der eigentlich senkrecht verlaufende Abstichkanal wird zwar beim Ablassen der Metallschmelze wie der Schmelzbehälter selbst meist leicht gekippt und aus der Senkrechten hinausbewegt, der vertikale Anteil des Abstichkanals bleibt jedoch hinreichend groß, dass ein Durchtritt der Zuschlagstoffe auf Basis der Schwerkraftwirkung möglich ist. In principle, however, the method can also be carried out purely by utilizing the force of gravity, ie. H. The aggregates fall down through the tapping channel and are entrained by the tapping stream of the molten metal. Although the actually vertical tapping channel is usually slightly tilted when draining the molten metal as the melt itself and moved out of the vertical, but the vertical portion of the tapping channel remains sufficiently large that a passage of the additives based on the gravitational effect is possible.

Die Zuschlagstoffe können durch ein über dem Abstichkanal positioniertes Rohr in die Metallschmelze eingebracht werden. Ein solches Rohr kann auch als Lanze bzw. Stahllanze bezeichnet werden, ähnlich wie Sauerstofflanzen im Rahmen des Frischens von Stahl nach dem LD-Verfahren. Dieses Rohr kann fest installiert oder auch vertikal, d. h. in Richtung der Längsachse des Abstichkanals verfahrbar angeordnet sein, um die metallschmelzenseitige Öffnung des Rohres in die Nähe der Metallschmelze oder auch in die Metallschmelze selbst einzubringen. Zum Einbringen der Zuschlagstoffe kann das Rohr somit in Richtung der Metallschmelze verschoben und anschließend wieder zurückgezogen werden. Typischerweise wird ein Abstand des metallschmelzenseitigen Endes des Rohrs von der Metallschmelze von ca. 10 bis 200 cm eingestellt; das Rohr kann aber auch leicht in die Metallschmelze eintauchen. Die vertikale Verfahrbarkeit ist auch insofern von Vorteil, als das Rohr bei Nichtgebrauch außerhalb des Abstichkanals gekühlt werden kann, z. B. mittels Durchleiten von Kühlluft. Falls erforderlich, kann der Abstand des Rohres von der Metallschmelze über geeignete Verfahren wie Laser- oder Ultraschallmessung eingestellt werden. The aggregates can be introduced into the molten metal through a tube positioned above the tapping channel. Such a tube can also be referred to as a lance or steel lance, similar to oxygen lances in the context of the refining of steel by the LD method. This pipe can be fixed or vertical, d. H. be arranged to be movable in the direction of the longitudinal axis of the tapping channel to bring the molten metal side opening of the tube in the vicinity of the molten metal or in the molten metal itself. To introduce the additives, the tube can thus be moved in the direction of the molten metal and then withdrawn. Typically, a distance of the metal melt-side end of the tube from the molten metal is adjusted from about 10 to 200 cm; but the tube can also easily dip into the molten metal. The vertical mobility is also advantageous in that the tube can be cooled when not in use outside of the tapping channel, z. B. by passing cooling air. If necessary, the distance of the tube from the molten metal can be adjusted by suitable methods such as laser or ultrasonic measurement.

Darüber hinaus oder anstelle dessen kann es sinnvoll sein, das Rohr horizontal schwenkbar anzuordnen, um es bei Bedarf in die Achse des Abstichkanals zu bringen. In diesem Fall wird das Rohr typischerweise nur für die Einbringung der Zuschlagstoffe in die Achse des Abstichkanals eingebracht; im Übrigen bleibt die Achse des Abstichkanals frei für die Zufuhr des Füllmaterials. In addition, or instead, it may be useful to arrange the tube horizontally pivotable to bring it in the axis of the tapping channel if necessary. In this case, the tube is typically introduced only for the introduction of the aggregates in the axis of the tapping channel; Incidentally, the axis of the tapping channel remains free for the supply of the filling material.

Sofern ein ausreichend großer Abstand des Rohrs von der Metallschmelze eingehalten wird, kann eine herkömmliche Lanze als Rohr verwendet werden, die ggf. von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden muss. Um die Standzeit des Rohrs zu erhöhen, ist es aber ebenso möglich, das Rohr an seinem metallschmelzenseitigen Ende ganz oder teilweise aus einem feuerfesten Material vorzusehen, um es gegen Verschleiß, insbesondere durch Kontakt mit der Metallschmelze zu schützen. Gerade im Elektrolichtbogenofen können erhebliche Temperaturen von bis zu 1.800°C erreicht werden. Alternativ kann das Rohr ganz oder teilweise, insbesondere am metallschmelzenseitigen Ende mit Hilfe einer zylindrischen Hülse aus einem Isoliermaterial geschützt werden. If a sufficiently large distance of the tube from the molten metal is maintained, a conventional lance can be used as a pipe, which may need to be replaced from time to time. In order to increase the service life of the tube, it is also possible to provide the tube at its molten metal end completely or partially made of a refractory material to protect it against wear, in particular by contact with the molten metal. Especially in the electric arc furnace, significant temperatures of up to 1,800 ° C can be achieved. Alternatively, the tube can be completely or partially protected, in particular at the metal melt-side end by means of a cylindrical sleeve made of an insulating material.

Denkbar ist auch das Vorsehen eines mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, aktiv gekühlten Rohres. It is also conceivable to provide a tube actively cooled with a coolant, in particular water.

Für die Zuschlagstoffe können ein oder mehrere Behälter vorgesehen sein, aus denen die Zuschlagstoffe zugeführt werden. Eine Dosiervorrichtung kann für die Einbringung der richtigen Mengen des oder der Zuschlagstoffe sorgen. Die Dosiervorrichtung kann unmittelbar oberhalb des Abstichkanals angeordnet sein, in der Regel ist es jedoch aus Platzgründen sinnvoller, die Behälter in einer gewissen, ggf. auch größeren Entfernung vom Schmelzbehälter vorzusehen und von dort pneumatisch durch Rohr- oder Schlauchleitungen zum Abstichkanal zu fördern. Die Dosiervorrichtung sollte dabei geeignet sein für die Einstellung der Mengen an einzuführenden Zusatzstoffen und diese vorteilhafterweise automatisch erfassen. Ebenso ist das Vorsehen eines weiteren Behälters für das Füllmaterial möglich. Ggf. kann zwischen den Behältern für die unterschiedlichen Zuschlagstoffe und dem Abstichkanal auch eine Mischkammer angeordnet sein, in der verschiedene Zuschlagstoffe in einem bestimmten, einstellbaren Verhältnis gemischt und anschließend zusammen der Metallschmelze zugeführt werden. Sofern die Zufuhr unter Beaufschlagung mit Druck durch ein Fördergas erfolgt, kann es sich bei der Mischkammer um die Injektorkammer der eingesetzten Einblasvorrichtung handeln. For the aggregates, one or more containers may be provided, from which the additives are supplied. A metering device can provide for the introduction of the correct quantities of the additive (s). The metering device can be arranged directly above the tapping channel, but usually it makes more sense for reasons of space to provide the container in a certain, possibly even greater distance from the melting tank and from there pneumatically through pipe or hose lines to promote tapping. The metering device should be suitable for adjusting the amounts of additives to be introduced and this advantageously automatically detect. Likewise, the provision of a further container for the filling material is possible. Possibly. can be between the containers for the different aggregates and the tapping canal as well a mixing chamber may be arranged, are mixed in the various aggregates in a specific, adjustable ratio and then fed together the molten metal. If the supply takes place under the action of pressure by a delivery gas, the mixing chamber may be the injector chamber of the injection device used.

Die einzelnen Behälter für die verschiedenen Zuschlagstoffe können entlang einer zum Abstichkanal führenden Leitung in Reihe geschaltet sein. Auf diese Weise können nacheinander die einzelnen Behälter aktiviert, d. h. geöffnet werden, um sequentiell dem Abstichkanal verschiedene Zuschlagstoffe zuzuführen. Alternativ können die einzelnen Behälter auch über einzelne Leitungen mit dem Abstichkanal verbunden sein oder von den Behältern ausgehende Leitungen können in einer gemeinsamen Leitung münden, die zum Abstichkanal führt. The individual containers for the various additives can be connected in series along a line leading to the tapping channel. In this way, the individual containers can be successively activated, d. H. be opened to sequentially supply different additives to the tapping. Alternatively, the individual containers can also be connected via individual lines to the tapping channel or lines emanating from the containers can open into a common line leading to the tapping channel.

Die Erfindung ist insbesondere für Elektroöfen, insbesondere Elektrolichtbogenöfen einsetzbar, zumal diese zumeist ohnehin über einen Abstichkanal in Form eines EBT verfügen. Grundsätzlich ist es aber ebenso möglich, die Erfindung im Bereich von Konvertern oder anderen Schmelzbehältern einzusetzen, sofern ein entsprechend verwendbarer Abstichkanal gegeben ist. Im Gegensatz zum EBT ist der Abstichkanal bei einem Konverter allerdings typischerweise nicht exzentrisch im Außenbereich, sondern zentraler angeordnet und wird vor dem Abstich mit anderem Füllmaterial gefüllt, beispielsweise mit einem Gemisch aus Lehm und Graphit, welches sich ggf. leicht ausdehnt und den Abstichkanal vollständig ausfüllt, um so ein unerwünschtes Austreten von Schlacke zu verhindern. Bei Kontakt mit der Metallschmelze hingegen schmilzt das Füllmaterial, so dass der Abstichkanal freigegeben wird. The invention can be used in particular for electric ovens, in particular electric arc furnaces, especially since these usually have a tapping channel in the form of an EBT anyway. In principle, however, it is also possible to use the invention in the field of converters or other melting containers, provided that a suitably usable tapping channel is provided. In contrast to the EBT, however, the tapping channel in a converter is typically not eccentric in the outer region, but rather centrally arranged and filled with other filling material before tapping, for example with a mixture of clay and graphite, which possibly expands slightly and completely fills the tapping channel so as to prevent unwanted leakage of slag. On contact with the molten metal, on the other hand, the filling material melts, so that the tapping channel is released.

Um ein unerwünschtes Überführen von Schlacke in den Abgießbehälter, in der Regel die Stahlgießpfanne, weiter zu verhindern, kann vor dem Ende des Ablassens der Metallschmelze, beispielsweise ca. 2 min vor Ende des Ablassens, ein Stopfen in den Abstichkanal eingebracht werden, der den Abstichkanal teilweise verschließt und den Abfluss verlangsamt. Der Bediener der Anlage kann auf diese Weise den Abstich gut beobachten und, kurz bevor die Schlacke den Abstichkanal erreicht, entscheiden, dass der Konverter zur Beendigung des Abflusses in seine Normalposition zurückgeschwenkt werden muss. Der Stopfen setzt sich vorteilhafterweise aus einem länglichen Schaft und einem sich erweiternden Kopfteil zusammen. Bei dieser Ausführungsform kann eine Vorrichtung zur Einbringung des Stopfens in den Abstichkanal auch dazu verwendet werden, zuvor ein Rohr zum Einbringen von Zuschlagstoffen über den Abstichkanal zu bringen. In order to further prevent unwanted transfer of slag into the pouring vessel, typically the steel ladle, prior to the end of the discharge of the molten metal, for example about 2 minutes before the end of the discharge, a plug may be introduced into the tapping passage which forms the tapping passage partially closes and slows down the drain. The operator of the plant can thus observe the tapping well and, just before the slag reaches the tapping channel, decide that the converter must be returned to its normal position to complete the drain. The plug is advantageously composed of an elongate shaft and a widening headboard. In this embodiment, a device for introducing the plug into the tapping channel can also be used to advance a tube for introducing additives through the tapping channel.

Neben dem beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung auch eine entsprechende Vorrichtung, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Hinsichtlich der einzelnen Merkmale der Vorrichtung wird auf die Beschreibung des Verfahrens verwiesen, d. h. sämtliche zum erfindungsgemäßen Verfahren gemachten Ausführungen gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Vorrichtung. Insbesondere können sämtliche im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale in gleicher Weise Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein. In addition to the method described, the invention also relates to a corresponding device with the aid of which the method according to the invention can be carried out. With regard to the individual features of the device, reference is made to the description of the method, d. H. All statements made for the process according to the invention apply in the same way for the device according to the invention. In particular, all features described in connection with the method can be in the same way features of the device according to the invention.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten 1 beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Ansicht. The invention will be apparent from the attached 1 exemplified in more detail. This shows an embodiment of an apparatus for performing the method according to the invention in a schematic view.

Bei der hier dargestellten Ausführungsform handelt es sich um einen Elektrolichtbogenofen, der über einen Schmelzbehälter 1 verfügt. In diesem wird das Metall mit Hilfe von Elektroden 4 soweit erhitzt, dass das Metall als Metallschmelze 5 vorliegt, deren Oberfläche durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Am Rande des Schmelzbehälters 1 befindet sich der exzentrisch angebrachte Abstichkanal 3, durch welchen während des Abstichs die Metallschmelze in den Abgießbehälter 2 gelangt. Während der Erzeugung und Behandlung der Metallschmelze im Schmelzbehälter 1 ist der Abstichkanal 3 mit einem Füllmaterial gefüllt, das einen Austritt von Schlacke in den Abgießbehälter 2 verhindert, vor dem Abstich, d. h. vor Ablassen der Metallschmelze 5 in den Abgießbehälter 2 jedoch aus dem Abstichkanal 3 abgelassen wird. In the embodiment shown here is an electric arc furnace, which via a melting tank 1 features. In this, the metal with the help of electrodes 4 so far heated that the metal as molten metal 5 is present, whose surface is indicated by the dashed line. At the edge of the melting tank 1 is the eccentrically mounted tapping channel 3 through which during the tapping the molten metal into the Abgießbehälter 2 arrives. During the production and treatment of molten metal in the melting vessel 1 is the tapping channel 3 filled with a filling material, which is an outlet of slag in the Abgießbehälter 2 prevented before tapping, ie before draining the molten metal 5 in the pouring tank 2 but from the tapping channel 3 is drained.

Wenn der Abstich durchgeführt und die Metallschmelze 5 in den Abgießbehälter 2 transferiert werden soll, muss der Schmelzbehälter 1 leicht zur Seite gekippt werden. Während des Abstichs werden Zuschlagstoffe, insbesondere Desoxidationsmittel und Legierungsmittel, nacheinander dem Abstichkanal 3 und damit der Metallschmelze 5 zugegeben. Die Zugabe erfolgt mit Hilfe eines über dem Abstichkanal 3 befindlichen Rohrs 6. When the tapping is done and the molten metal 5 in the pouring tank 2 must be transferred, the melting tank 1 be easily tilted to the side. During tapping, aggregates, particularly deoxidizers and alloying agents, sequentially become the tapping channel 3 and thus the molten metal 5 added. The addition takes place with the help of an over the tapping channel 3 located pipe 6 ,

Die Zuschlagstoffe werden dem Rohr 6 über eine Leitung 8 zugeführt und den Behältern 7 entnommen. In der hier gewählten Ausführungsform werden drei Behälter 7 mit unterschiedlichen Zuschlagstoffen verwendet, wobei die einzelnen Zuschlagstoffe dem Abstichkanal 3 nacheinander zugeführt werden, d. h. zunächst ein Desoxidationsmittel aus dem Behälter a, anschließend ein Legierungsmittel aus dem Behälter b und schließlich ein weiteres Legierungsmittel aus dem Behälter c. Die Behälter 7 befinden sich in gewisser Entfernung vom Schmelzbehälter 1 und dem Abstichkanal 3; die Förderung der Zuschlagstoffe erfolgt pneumatisch mit Hilfe von Druckluft durch die Leitung 8. Die hierfür benötigte Druckluft wird vom Verdichter 9 erzeugt. The aggregates become the pipe 6 over a line 8th fed and the containers 7 taken. In the embodiment chosen here, three containers are used 7 used with different aggregates, with the individual aggregates the tapping channel 3 be supplied in succession, ie first a deoxidizer from the container a, then an alloying agent from the container b and finally another alloying agent from the container c. The containers 7 are at some distance from the melting tank 1 and the tapping channel 3 ; The promotion of aggregates is carried out pneumatically with the help of Compressed air through the pipe 8th , The compressed air required for this purpose is supplied by the compressor 9 generated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 98/41658 A1 [0006, 0009]
EP 2039785 B1 [0008, 0009]
DE 102012209504 A1 [0011]
DE 102011087065 A1 [0011]

Claims

Method for introducing aggregates into a molten metal ( 5 ), wherein the molten metal ( 5 ) in a melting vessel ( 1 ) present via a tapping channel ( 3 ), through which the molten metal ( 5 ) in a pouring container ( 2 ), wherein the tapping channel ( 3 ) during the production and / or treatment of the molten metal ( 5 ) is filled with a filling material which is removed before the molten metal ( 5 ) from the melting vessel ( 1 ) in the pouring container ( 2 ) is discharged, characterized in that the aggregates during the discharge of the molten metal ( 5 ) this over the tapping channel ( 3 ).

Method according to claim 1, characterized in that the melting container ( 1 ) is an electric furnace, in particular an electric arc furnace, or a converter.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the molten metal ( 5 ) is a molten steel.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tapping channel ( 3 ) at the edge of the melting container ( 1 ) is in an eccentric position.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the additives is a deoxidizer, in particular aluminum, ferrosilicon and / or ferromanganese.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the additives is an alloying agent.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the additives are particulate or powdered.

A method according to claim 7, characterized in that the grain size of the additives ≤ 20 mm, preferably ≤ 10 mm, more preferably ≤ 5 mm.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the aggregates for introduction into the molten metal ( 5 ) are pressurized.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the aggregates of the molten metal ( 5 ) are fed by gravity.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the aggregates of the molten metal ( 5 ) through an over the tapping channel ( 3 ) located pipe ( 6 ).

Method according to claim 11, characterized in that the tube ( 6 ) is vertically movable and / or arranged horizontally pivotable.

Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that one or more containers ( 7 ) are provided for the aggregates and the aggregates by means of a metering device the tapping channel ( 3 ).

Apparatus for carrying out a method according to one of claims 1 to 13 with a melting container ( 1 ), which has a tapping channel ( 3 ), through which one in the melting tank ( 1 ) located molten metal ( 5 ) in a pouring container ( 2 ) is transferable, wherein the tapping channel ( 3 ) can be filled with a filling material and is set up so that additives during the discharge of the molten metal ( 5 ) in the pouring container ( 2 ) of molten metal ( 5 ) via the tapping channel ( 3 ) can be supplied.