DE19621141C2 - Device for treating a molten metal - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln einer in einem metallischen, mit einer Feuerfestauskleidung versehenen Gefäß befindlichen Metallschmelze.The invention relates to a device for treating a metal, molten metal with a refractory lining.
Zum Stand der Technik zählen verschiedene Ofentypen, in die Flüssigmetall einbringbar ist und die in Rotation versetzt werden.The state of the art includes various types of furnace in which liquid metal can be introduced and which are set in rotation.
So ist aus DE-OS 27 30 784 ein zylindrischer Drehofen bekannt, dessen Mittenachse im wesentlichen horizontal angeordnet ist und an dessen Entladeende ein Enddamm vorgesehen ist. Über diesem Enddamm wird flüssige Schlacke aus dem Endladeende des Drehofens gegossen. Der Pegel der Flüssigkeit wird hierbei von der Höhe des Dammes und der Winkelstellung des Drehofens zur Waagerechten bestimmt.A cylindrical rotary kiln is known from DE-OS 27 30 784, the center axis of which is arranged substantially horizontally and at the discharge end of an end dam is provided. Above this end dam, liquid slag from the end loading end of the rotary kiln. The level of the liquid is determined by the height of the dam and the Angular position of the rotary kiln determined to the horizontal.
Aus EP 0 234 536 B1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem geschmolzenes Metall mittels mindestens eines elektromagnetischen Rührers in einem Ofengefäß um eine vertikale Achse drehbar ist. Das hierbei verwendete Gefäß besitzt mindestens ein Abzapfloch im Boden, wobei das Loch exzentrisch nahe der Seitenwand angeordnet ist. Bei diesem Gefäß ist ein Abstich während der Rotation der Schmelze mit gleichzeitigem Unterbrechen des Metallausflußes nicht möglich. A method is known from EP 0 234 536 B1 in which molten metal by means of at least one electromagnetic stirrer in a furnace vessel by one vertical axis is rotatable. The vessel used here has at least one Tap hole in the bottom, the hole being arranged eccentrically near the side wall is. This vessel is tapped during the rotation of the melt simultaneous interruption of the metal outflow is not possible.
Ein weiteres Rotationsgefäß ist aus der US-PS 2611693 bekannt. Dieses weist eine durch einen Stopfen verschließbare Öffnung auf. Eine in das Gefäß hineinragende Elektrode ist nicht vorgesehen, so daß dieses Gefäß nicht zum Feinen geeignet ist.Another rotary vessel is known from US-PS 2611693. This shows one a stopper opening. An electrode protruding into the vessel is not provided, so that this vessel is not suitable for refining.
Zum Behandeln von Schmelze dient auch das aus der DE-OS 15 08 302 bekannte, aufrechtstehende Rotationsgefäß. Die aufrechte Achse ist im Gefäß so legbar, daß verschiedene Punkte in der Innenfutterfläche unterschiedliche Abstände zur Drehachse aufweisen. Auf diese Weise lassen sich besondere Mischwirkungen erreichen.The melt known from DE-OS 15 08 302 is also used to treat melt. upright rotating vessel. The upright axis can be placed in the vessel so that different points in the lining surface different distances from the axis of rotation exhibit. In this way, special mixing effects can be achieved.
Eine weitere Vorrichtung, die zum Entschwefeln, Entgasen und Entschlacken von Eisen dient, ist aus der DE-PS 628210 bekannt. Hierbei wird die Umdrehungsgeschwindigkeit so bemessen, daß der Scheitel des eingegossenen, einen Rotationsparaboloiden bildenden flüssigen Eisens höher liegt als die Ausflußöffnung.Another device for desulfurizing, degassing and purifying iron is known from DE-PS 628210. Here the speed of rotation becomes like this dimensioned that the vertex of the cast, forming a paraboloid of revolution liquid iron is higher than the outlet opening.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zum Behandeln einer Metallschmelze, insbesondere von Stahl, zu schaffen, bei der mit einfachen konstruktiven Mitteln über eine verschleißfreie Abstichöffnung ein schlackearmes Abstechen der Metallschmelze möglich ist.The invention has set itself the goal of a device for treating a Melting metal, especially of steel, to create with simple constructive means through a wear-free tap opening a low-slag Parting off the molten metal is possible.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die im Patentanspruch 1 angegeben Merkmale.The invention achieves this goal by the in claim 1 specified characteristics.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Metallschmelze, insbesondere Stahl, um seine vertikale Mittenachse in Rotation versetzt, indem ein Ofengefäß, welches in der Bodenmitte eine Abstichöffnung ausweist, in seiner Geschwindigkeit beliebig steuerbar gedreht wird.In the device according to the invention, a molten metal, in particular steel, is around its vertical Center axis set in rotation by a furnace vessel which is in the center of the bottom identifies a tap hole, rotated in any speed controllable becomes.
Das Ofengefäß ist dabei so ausgestaltet, daß im Boden sich auch bei Stillstand des Ofengefäßes ein Flüssigsumpf befindet. Bei Beginn des Schmelzprozesses wird das Gefäß um seine vertikale Achse in Rotation versetzt mit der Folge, daß sich die Schmelze gleichmäßig und großflächig vor die Innenwand des Ofengefäßes legt.The furnace vessel is designed so that in the bottom even when the A liquid sump is located in the furnace vessel. At the start of the melting process, this will be Vessel rotated around its vertical axis with the result that the Place the melt evenly and extensively in front of the inner wall of the furnace vessel.
Anschließend wird die Charge ins Gefäß eingefüllt. Die Feststoffe werden dabei aufgrund der Fliehkraft nach außen gefördert und lehnen sich an die Innenwand des Ofengefäßes an. Dabei werden die Feststoffe weitgehend von der Schmelze umhüllt, so daß ein Maximum an Wärmeenergie auf den noch nicht aufgeschmolzenen Teil übertragen werden kann.The batch is then filled into the container. The solids are thereby conveyed to the outside due to the centrifugal force and lean against the inner wall of the Oven. The solids are largely enveloped by the melt, so that a maximum of thermal energy on the not yet melted part can be transferred.
Für die Feuerfestwand bedeutet dies, daß der zuchargierte Festschrott, der sich wegen der höheren Dichte direkt vor die Wand legt, diese vor weiteren Einflüssen schützt. Darüber hinaus tritt keine unzulässige örtliche Überhitzung der Schmelze wie auch der Feuerfestwand durch die Lichtbögen auf.For the refractory wall, this means that the hard-packed scrap that is because of the higher density directly in front of the wall, this from further influences protects. In addition, there is no inadmissible local overheating of the melt also the refractory wall through the arcs.
Durch die frei einstellbare Rotationsgeschwindigkeit des Gefäßes kann das sich im Zentrum des Bodens befindende Abstichloch freigehalten werden. Unter Berücksichtigung des Schmelzenvolumens ist die Rotation so einstellbar, daß keine Schmelze abfließt, obwohl kein Verschluß vorhanden ist. Due to the freely adjustable speed of rotation of the vessel, this can occur in the Tap hole located in the center of the floor must be kept clear. Under Taking the melt volume into account, the rotation can be set so that none Melt flows off, although there is no closure.
Zum Abschlacken kann in einfachster Weise durch Minderung der Drehgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit abgeschlackt werden. Bei dieser Abstichmethode entfällt der beim Abstechen üblicherweise über einem Bodenausguß auftretende Wirbel und damit die Vermischung zwischen Schlacke und Flüssigmetall.Slagging can be done in the simplest way by reducing the Rotational speed can be slagged with high accuracy. At this The tapping method is usually not necessary when tapping over a floor spout occurring vortex and thus the mixing between Slag and liquid metal.
Zum Abstechen des Metalls wird dann die Drehgeschwindigkeit weiter gesenkt, ggf. bis zum Stillstand des Ofengefäßes.To cut off the metal, the speed of rotation is then reduced further, if necessary until the furnace vessel comes to a standstill.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein portionsweises Abstechen der Schmelze dadurch durchgeführt werden, daß die Drehgeschwindigkeit des Ofens gesenkt und nach Erreichen der gewünschten Abstichmenge wieder beschleunigt wird.In an advantageous embodiment, the melt can be tapped off in portions be carried out by reducing the speed of rotation of the furnace and accelerated again after reaching the desired tapping amount.
Bei dem Gefäß handelt es sich um ein geschlossenes Ofengefäß, bei dem mindestens teilweise der Deckel fest steht und nur die am Gefäßboden vorgesehene Abstichöffnung offen ist.The vessel is a closed oven vessel in which the lid is at least partially fixed and only the one provided on the bottom of the vessel Tap hole is open.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Gefäßes wird nicht nur die Gefäßinnenwand sondern auch der Gefäßmantel in einer Weise ausgestaltet, daß er eine Form hat, die dem von der Schmelzoberfläche gebildeten Rotationsparaboloiden entspricht, die bei höchster Drehzahl erreicht wird.In an advantageous further development of the vessel, it is not only the inner wall of the vessel but also designed the vessel shell in such a way that it has a shape that that formed by the melt surface Paraboloid of revolution corresponds to that which is reached at highest speed.
Im Bereich des Eintritts der Abstichöffnung ist eine Erhöhung vorgesehen, hinter der sich in radialer Richtung nach außen eine ringförmige Auskolkung erstreckt, in der sich auch bei Stillstand des Ofens ein Flüssigkeitssumpf sammeln kann.An increase is provided in the area of the entry of the tap opening, behind which extends in the radial direction to the outside an annular excavation in which a liquid sump can collect even when the furnace is at a standstill.
In besonders einfacher Weise ist die Abdichtung des feststehenden Deckelteils zum rotationsbeweglichen Gefäß bzw. Deckelteil ausgestaltet, in dem eine mit einem Dichtfluid gefüllte Dichtrinne vorgesehen ist, in die eine ringförmige Nase hineinragt.In a particularly simple manner, the sealing of the fixed cover part is Rotatable vessel or lid part designed in which one with a Sealing fluid filled sealing channel is provided, into which an annular nose protrudes.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen dieAn example of the invention is set out in the accompanying drawing. Show the
Fig. 1 einen Schnitt durch das Rotationsgefäß, Fig. 1 shows a section through the rotary vessel,
Fig. 2 eine Draufsicht. Fig. 2 is a plan view.
Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Gefäß 11, das einen Gefäßmantel 13 aufweist, der im Gefäßinneren mit einer Feuerfestauskleidung 14 ausgekleidet ist. Im linken Teil der Figur weist das Gefäß eine kurvenförmige Gestalt auf, die dem von der Schmelzenoberfläche bei höchster Drehzahl gebildeten Paraboloid entspricht, und im rechten Teil der Figur ist ein zylindrisches Gefäß dargestellt. Fig. 1 shows a section through the vessel 11 having a vessel jacket 13 that is lined at the inside of the vessel with a refractory liner 14. In the left part of the figure, the vessel has a curved shape which corresponds to the paraboloid formed by the melt surface at the highest speed, and in the right part of the figure a cylindrical vessel is shown.
Das Gefäß 11 besitzt in der Mitte des Gefäßbodens 16 eine Abstichöffnung 17. Die Gefäßinnenwand 12 ist im Bereich des Gefäßbodens 16 mit einer Auskolkung 19 versehen, die zum Eintritt, zur Abstichöffnung 17 hin einen mit einer Erhöhung versehenen Eintrittsrand 18 aufweist.The vessel 11 has a tap opening 17 in the middle of the vessel bottom 16 . The inner wall 12 of the vessel is provided in the region of the bottom 16 of the vessel with a bulge 19 which has an inlet edge 18 provided with an elevation toward the inlet and towards the tap opening 17 .
Auf der Gefäßmündung 15 ist ein Deckel 21 vorgesehen. Im rechten Teil der Figur wird das Gefäß 11 durch einen feststehenden Deckel 22 verschlossen, im linken Teil weist der Deckel einen feststehenden Deckelteil 22 und einen drehbeweglichen Deckelteil 23 auf.A lid 21 is provided on the vessel mouth 15 . In the right part of the figure, the vessel 11 is closed by a fixed cover 22 , in the left part the cover has a fixed cover part 22 and a rotatable cover part 23 .
Im Deckel sind Durchtritte 24 für die Elektroden 41, 42 sowie Durchtritte 25 für die Materialzufuhr 51 vorgesehen.Passages 24 for the electrodes 41 , 42 and passages 25 for the material feed 51 are provided in the cover.
Am Außenrand 26 des feststehenden Deckels 22 ist eine Nase 61 vorgesehen, die in eine Dichtrinne 62 hineingreift die mit einem Dichtfluid F gefüllt ist. Im Bereich des Gefäßbodens 16 des Gefäßes 11 sind Antriebselemente 31 vorgesehen. Im rechten Teil der Figur werden Räder 32 für die horizontale und Räder 33 für die vertikale Führung des Gefäßes eingesetzt. Im linken Teil der Figur kommen Magnete zum Einsatz, und zwar Magnete 34 für die horizontale und Magnete 35 für die vertikale Führung.On the outer edge 26 of the fixed cover 22 , a nose 61 is provided which engages in a sealing groove 62 which is filled with a sealing fluid F. Drive elements 31 are provided in the region of the vessel bottom 16 of the vessel 11 . In the right part of the figure, wheels 32 are used for the horizontal and wheels 33 for the vertical guidance of the vessel. In the left part of the figure, magnets are used, namely magnets 34 for the horizontal guide and magnets 35 for the vertical guide.
An der Mündung der Abstichöffnung 17 ist ein Ableitungselement 71 zur Abführung der Fehlluft angeordnet.At the mouth of the tap hole 17 is a dissipation element 71 is disposed for removing the unwanted air.
Das Gefäß ist während des Rotationsvorganges dargestellt, so daß sich das Metall M an die Gefäßinnenwand 12 anlehnt und Schlacke S in Form eines Paraboloids auf der Oberfläche des Metalls ansammelt. The vessel is shown during the rotation process, so that the metal M rests on the inner wall 12 of the vessel and slag S in the form of a paraboloid accumulates on the surface of the metal.
Die Fig. 2 zeigt die Draufsicht des Deckels 21. Im rechten Teil der Figur ist ein feststehender Deckel 22 dargestellt, durch den die Elektrode 41 und das Materialzufuhrbauteil 51 geführt ist. Fig. 2 shows the top view of the lid 21. In the right part of the figure, a fixed cover 22 is shown, through which the electrode 41 and the material feed component 51 are guided.
Im linken Teil ist der innere Teil des Deckels 21 als feststehender Deckelteil 22 und der äußere als ringförmiger drehbeweglicher Deckel 23 ausgeführt. Durch den feststehenden Deckel 22 ist die Elektrode 42 und das Materialzufuhrbauteil 52 geführt.In the left part, the inner part of the cover 21 is designed as a fixed cover part 22 and the outer part as an annular, rotatable cover 23 . The electrode 42 and the material feed component 52 are guided through the fixed cover 22 .
Mit D ist der Gefäßmanteldurchmesser und mit d der Durchmesser des feststehenden Teils des Deckels, soweit der mit einem beweglichen Deckelteil 23 kombiniert, ist, bezeichnet. Der Teilkreisdurchmesser, auf dem die Elektroden angeordnet sind, ist mit DEgekennzeichnet, wobei beim linken Teil der Fig. 2 das Materialzufuhrbauteil 52 auf diesem Teilkreis mit angeordnet ist. Die Mittenachse ist mit I gekennzeichnet. Die Scheitelhöhe der Auskolkung 19 ist mit h bezeichnet. Sie verhält sich zum Durchmesser D wie h = 0,1 bis 0,3 × D.D denotes the vessel jacket diameter and d the diameter of the fixed part of the lid, insofar as it is combined with a movable lid part 23 . The pitch circle diameter on which the electrodes are arranged is identified by D E , the material feed component 52 being arranged on this pitch circle in the left part of FIG. 2. The center axis is marked with I. The apex height of the excavation 19 is denoted by h. It is related to the diameter D as h = 0.1 to 0.3 × D.
1010th
Behälter
container
1111
Gefäß
vessel
1212th
Gefäßinnenwand
Inner wall of the vessel
1313
Gefäßmantel
Vessel jacket
1414
Feuerfestauskleidung
Refractory lining
1515
Gefäßmündung
Vascular mouth
1616
Gefäßboden
Vessel bottom
1717th
Abstichöffnung
Tap hole
1818th
Eintrittsrand
Entry edge
1919th
Auskolkung
Excavation
2020th
Abdeckung
cover
2121
Deckel
cover
2222
Feststehender Deckel
Fixed lid
2323
Drehbeweglicher Deckelteil
Rotatable cover part
2424th
Durchtritt für Elektrode
Passage for electrode
2525th
Durchtritt für Materialzufuhr
Passage for material feed
2626
Außenrand feststehender Deckel
Fixed lid on the outer edge
3030th
Antrieb
drive
3131
Antriebselemente
Drive elements
3232
Räder horizontale Führung
Wheels horizontal guidance
3333
Räder vertikale Führung
Wheels vertical guidance
3434
Magnete horizontale Führung
Magnets horizontal guidance
3535
Magnete vertikale Führung
Magnets vertical guidance
4040
Elektrik
Electrics
4141
, ,
4242
Elektrode,
Electrode,
5050
Materialeinrichtung
Material setup
5151
, ,
5252
Materialzufuhrbauteil
Material feed component
6060
Abdichtung
seal
6161
Nase
nose
6262
Dichtrinne
Sealing channel
7070
Abluft
Exhaust air
7171
Ableitungselement
FDichtfluid
DE Derivative element
F sealing fluid
D E
Teilkreisdurchmesser Elektrode
MMetall
SSchlacke
IMittenachse
hScheitelhöhe
DGefäßmanteldurchmesser
dDurchmesser feststehender Teil des Deckels
Pitch circle diameter electrode
MMetal
SSlag
I Center axis
h apex height
D vessel shell diameter
d Fixed part of the lid
Claims (2)
- 1. die in Rotation bringbar,
- 2. durch in das Gefäß hineinragende Elektroden aufheizbar
- 3. und durch eine im Gefäßboden vorgesehene Öffnung abstechbar ist,
- 4. wobei das Gefäß eine zur vertikalen Mittenachse rotationssymmetrische Form aufweist
- 1. wobei die Feuerfestauskleidung ausgehend von dem Eintrittsrand der Abstichöffnung hin zur Gefäßinnenwand eine ringförmige Auskolkung zur Aufnahme eines Schmelzsumpfes aufweist, deren Scheitelhöhe (h) sich zum Durchmesser (D) des Gefäßmantels verhält wie h = 0,1 bis 0,3 × D,
- 2. bei der ein zumindest teilweise feststehender Deckel (21) zum Verschließen der Gefäßmündung vorgesehen ist und
- 3. bei der Antriebselemente (31) zum Drehen des Gefäßes (11) vorgesehen sind, die im Bereich des Gefäßbodens (16) mit dem Gefäßmantel (13) in Verbindung stehen.
- 1. which can be brought into rotation,
- 2. heated by electrodes protruding into the vessel
- 3. and can be cut off through an opening provided in the bottom of the vessel,
- 4. wherein the vessel has a shape that is rotationally symmetrical to the vertical central axis
- 1. wherein the refractory lining, starting from the entry edge of the tap opening towards the inner wall of the vessel, has an annular deflection for receiving a melting sump, the apex height (h) of which corresponds to the diameter (D) of the vessel shell, such as h = 0.1 to 0.3 × D,
- 2. in which an at least partially fixed cover ( 21 ) is provided for closing the vascular mouth and
- 3. in the drive elements ( 31 ) for rotating the vessel ( 11 ) are provided, which are connected to the vessel jacket ( 13 ) in the region of the vessel bottom ( 16 ).
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