Gefäss zur Behandlung von schmelzflüssigen Metallen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Gefäß zur kontinuierlichen Behandlung von schmelzflüssigen Metallen unter Unterdruck nach dem Umlaufverfahren, insbesondere zum Entgasen von Stahlschmelzen gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Derartige Gefäße, wie sie z.B. aus der LU-A-36943 bekannt sind, werden für die Entgasung von flüssigem Stahl nach dem sogenannten Umlaufverfahren zum Einsatz gebracht. Bei diesem Verfahren wird der in einer unterhalb des Gefäßes aufgestellten Pfanne befindliche flüssige Stahl durch Einleiten von Fördergas in das Einlaufrohr und unter Anwendung eines Unterdruckes in Gefäß in das Gefäß gehoben und fließt in stetigen Strom durch das Auslaufrohr des Gefäßes wieder in die Pfanne zurück. Die Behandlungsdauer des Stahls ist bei diesem Verfahren durch die Umlaufrate des Stahls gegeben, die ihrerseits vom Gefäßdurchmesser und den Querschnitten von Ein- und Auslaufrohr abhängt (DE-A- 14 58 874).

[0003] Im Hinblick auf die Erreichung einer möglichst großen Produktionsrate sowie sur Vermeidung von Wärmeverlusten während der Behandlung von flüssigem Stahl ist der Stahlwerker bemüht, die Behandlungsdauer des Stahls so kurz wie möglich zu halten.

[0004] In der Vergangenheit ist es bereits versucht worden, die Umlaufrate des flüssigen Stahls dadurch zu erhöhen, daß man die Querschnitte von Ein- bzw. Auslaufrohr des Gefäßes vergrößert hat. Bei gegebenem Durchmesser des Gefäßbodens ist eine Vergrößerung von Ein- bzw. Auslaufrohr aber nur in geringem Maße möglich. Da der fließende Stahl auf die Feuerfestauskleidung des Gefäßes eine enorme Erosionswirkung ausübt, ist es erforderlich, Ein-und Auslaufrohr in ausreichend großem Abstand sowohl zueinander als auch zu den Gefäßwandungen hin im Gefäßboden anzuordnen, um eine ausreichend lange Standzeit der Feuerfestausmauerung zu erreichen.

[0005] Mußte aus metallurgischen oder wirtschaftlichen Erwägungen heraus die Behandlungszeit des Stahls kurz sein, so war in der Vergangenheit immer der Einsatz eines entsprechend größer dimensionierten Entgasungsgefäßes erforderlich.

[0006] Der Einsatz eines entsprechend größeren Gefäßes bedingt aber nicht nur den zusätzlichen Einsatz großer Kapitalmittel, oft ist auch aus räumlichen Gründen der Einbau eines größeren Gefäßes in einer bereits bestehenden Anlage gar nicht möglich.

[0007] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gefäß zur Behandlung von flüssigem Metall der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bei geringem Platzbedarf eine gegenüber herkömmlichen Gefäßen deutlich größere Umlaufrate des flüssigen Metalls erreichbar ist.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

[0009] Im Gegensatz zu gleichartigen Behandlungsgefäßen nach dem Stand der Technik, die über die gesamte Gefäßhöhe rotationssymmetrischen Querschnitt haben ist bei der erfindungsge-mäßen Gefäßausbildung der Gefäßboden in Richtung der Linie, die (im Querschnitt gesehen) die Achsen des Einlaufrohres und des Auslaufrohres verbindet, vergrößert gegenüber der dazu quer liegenden Achse so daß bei einem für einen erhöhten Durchsatz vergrößerten Querschnitt des Einlaufrohres und Auslaufrohres der erforderliche Abstand der Rohre zueinander und zu den Gefäßwandungen eingehalten werden kann und deshalb nicht die Gefahr erhöhter Erosion des Feuerfestmaterials besteht. Da das Gefäß lediglich im unteren Bereich in einer Achse vergrößert ist, ist der Platzbedarf des Gefäßes insgesamt unwesentlich verändert. Insbesondere kann die Höhe des Gefäßes unverändert bleiben, was im Hinblick auf die während der Reparatur des ff-Materials erforderlichen Manipulationen des Gefäßes von besonderer Bedeutung ist.

[0010] Ferner ist die Oberfläche des erfindungsgemäßen Gefäßes erheblich geringer als die Oberfläche eines Gefäßes herkömmlicher Konstruktion, mit dem eine gleich große Umlaufrate erreichbar ist. Aus diesem Grund ergeben sich Einsparungen beim Feuerfestmaterial der Ausmauerung und auch bei der für die Erwärmung des Gefäßes aufzuwendenden Heizleistung.

[0011] Die nicht kreisrunde Geometrie des Gefäßbodens läßt sich auf verschiedene Art und Weise, beispielsweise durch eine elliptische Form oder eine zigarrenförmige Form verwirklichen, wobei eine ovale Form bevorzugt wird. Ein solches mindestens einseitig abgeflachtes Gefäßunterteil bietet bei einer unter dem Gefäß angeordneten Stahlwerkspfanne mit kreisförmigem Querschnitt genügend freien Raum für die Zugabe von Zuschlagstoffen in die Pfanne.

[0012] Das Gefäßunterteil wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung derart aus gebildet, daß seine Querschnittsfläche in Richtung auf den Gefäßboden kontinuierlich zunimmt, also glockenförmig ist. Bei einer solchen Form des Gefäßunter-teils läßt sich die Ausmauerung der Gefäßwandung einfach ausführen. Darüber hinaus ist eine stufenweise Erweiterung des Querschnitts des Gefäßunterteils möglich.

[0013] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 ein Gefäß zur Behandlung von schmelzflüssigem Metall mit darunter angeordneter Pfanne im axialen Längsschnitt durch das Einlaufrohr und Auslaufrohr des Gefäßes,

Fig. 2 das Gefäß gemäß Fig. 1 im axialen Längsschnitt zwischen dem Einlaufrohr und dem Auslaufrohr nach der Linie I - I der Fig. 1 und

Fig. 3 das Gefäß gemäß Fig. 1 im Querschnitt nach der Linie 11 - 11 der Fig. 1.

[0014] Das in den Zeichnungen dargestellte Gefäß besteht aus einem rotationssymmetrischen Gefäßoberteil 1 und einem daran angeflanschten Gefäßunterteil 2. Das Gefäßoberteil 1 ist durch einen Deckel 3 zur Atmosphäre hin verschlossen. Über einen schräg in das Gefäßoberteil 1 einmündenden Schacht 4, in dem eine Schleuse zum Abschluß nach außen vorgesehen ist, können Zusätze, beispielsweise Legierungsmittel, eingeführt werden. Durch eine am Gefäß-oberteil 1 angeschlossene Saugeinrichtung 5 läßt sich das Gefäß 1, 2 unter Unterdruck setzen. Im Boden 6 des Gefäßes sind räumlich voneinander getrennt ein Einlaufrohr 7 und ein Auslaufrohr 8 angeordnet, die in das schmelzflüssige Metall einer unter dem Gefäß 1, 2 angeordneten Pfanne 9 eintauchen. Über eine in das Einlaufrohr 7 einmündende Leitung 10 wird Gas, beispielsweise Argon, Stickstoff oder Kohlenstoff-Monoxyd eingeleitet.

[0015] Bei im Gefäß 1, 2 herrschendem Unterdruck und in die Schmelze der Pfanne 9 eintauchendem Einlaufrohr 7 hat das als Blasen im Einlaufrohr 7 hochsteigende Gas die Wirkung, das spezifische Gewicht des sich aus schmelzflüssigem Metall und Gas zusammensetzenden Volumens im Einlaufrohr 7 herabzusetzen. Da die Gasblasen sich beim schmelzflüssigen Metall im Gefäß 1, 2 trennen, enthält das schmelzflüssige Metall im Auslaufrohr 8 keine das spezifische Gewicht vermindernde Gasblasen mehr, so daß aufgrund der unterschiedlichen Gewichte in den beiden Rohren 7, 8,in Verbindung mit dem Unterdruck im Gefäß 1, 2,das schmelzflüssige Metall über das Gefäß 1, 2 umgepumpt und dabei behandelt, insbesondere entgast, wird.

[0016] Im Unterschied zum Stand der Technik ist beim Ausführungsbeispiel der Erfindung der Gefäßboden in Richtung der durch beide Achsen des Einlaufrohres 7 und Auslaufrohres 8 verlaufenden Geraden vergrößert, so daß bei größeren Querschnitten des Ein- und Auslaufrohres 7, 8 und größerem, gegenseitigen Abstand zu den Wänden, genügend Freiraum vorhanden ist, um die Gefahr von Erosionen durch das umlaufende Metall zumindest zu verringern. Wie Fig. 3 zeigt, hat der Boden 6 des Gefäßes 1, 2 eine elliPtische Form. Diese elliptische Form läßt auf beiden Seiten der Verbindungslinie der beiden Rohre bei einer kreisförmigen Pfanne 9 genügend Platz, um in die Schmelze Zuschlagstoffe geben zu können. Natürlich ist es nicht erforderlich, daß,wie bei einer elliptischen fomn,der Gefäßboden 6 auf beiden Seiten gegenüber einem kreisrunden abgeplattet ist. Es reicht aus, wenn für die Zugabe von Zuschlagstoffen die Abplattung nur an einer Seite vorgesehen ist.

[0017] Wie Fig. 1 und 2 erkennen lassen, gehen die Seitenwände im Bereich der Längsachse des elliptischen Bodens 6 schräg in den Gefäßoberteil über, während die Wände im Bereich der dazu querliegenden elliptischen Achse senkrecht verlaufen. Um noch mehr Bewegungsfreiheit zu haben, ist es möglich, eine dieser Wände sogar entgegengesetzt schräg zu den Wänden an den Enden der großen elliptischen Achse verlaufen zu lassen. Dies würde zu einer an einem Ende der kleinen elliptischen Achse liegenden Einbuchtung des Gefäßbodens 6 führen.

[0018] Der gegenüber einer Kreisform abgeplattete Gefäßboden 6 und dem entsprechend darüber angeordnete glockenförmige Gefäßunterteil ermöglicht bei kleinem Volumen des Gefäßunterteils 2 und kleiner Oberfläche einen großen, gegenseitigen Abstand der im Querschnitt vergrößerten Rohre 7, 8 mit genügend Abstand zu den Wandungen des Gefäßes 1, 2 und genügend Freiraum zum Rand der Pfanne 9 für das Einfüllen von Zuschlagstoffen.

Ansprüche

1. Gefäß zur kontinuierlichen Behandlung von schmelzflüssigen Metallen unter Unterdruck nach dem Umlaufverfahre, insbesondere zum Entgasen von Stahlschmelzen, das in seinem Boden mit einem in das schmelzflüssige Metall eintauchenden Einlaufrohr mit darin einmündender Gasleitung sowie einem hiervon räumlich getrennt angeordneten in das schmelzflüssige Metall eintauchenden Auslaufrohr für das behandelte schmelzflüssige Metall versehen ist, wobei

das in seiner Form vom rotationssymmetrischen Oberteil abweichen de Gefäßunterteil sich zum Gefäßboden hin glockenförmig erweitert,

dadurch gekennzeichnet, daß

der die Achsen des Ein- (7) und Auslaufrohres (8) kreuzende Durchmesser (D) des Gefäßbodens größer als der dazu senkrechte, zwischen dem Ein- (7) und Auslaufrohr hindurch verlaufende Durchmesser (d) des Gefäß-bodens (6) ist, der im wesentlichen gleich dem entsprechenden Durchmesser des Gefäßoberteils (1) ist.

2. Gefäß nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gefäßboden (6) eine etwa elliptische Form hat.

Claims

1. A vessel for continuous processing of molten metals under vacuum according to a circulation process, in particular for degassing of steel melts, said vessel comprising in its bottom portion a supply pipe submerged in the molten metal, and a gas pipe discharging into said supply pipe, as well as a discharge pipe for the processed molten metal provided in spaced relationship to the supply pipe and submerged in the molten metal, wherein the lower portion of the vessel differing in its shape from the rotationally symmetrical upper portion extends in a bellmouthed design towards the vessel bottom portion,
characterized in that
diameter (D) of the vessel bottom intersecting the axes of supply pipe (7) and discharge pipe (8) is larger than diameter (d) of vessel bottom (6) vertically extending between supply pipe (7) and discharge pipe (8), said diameter (d) being substantially identical with the corresponding diameter of upper vessel portion (1).

2. A vessel as defined in claim 1,
characterized in that
vessel bottom (6) has a substantially elliptical shape.

Revendications

1. - Récipient pour le traitement en continu de matériaux fusés sous dépression selon le procédé par circulation, en particulier pour le dégazage d'acier fondu, dont le fond comporte une tubulure d'entrée plongeant dans le métal fusé avec une tubulure de gaz débouchant dedans, ainsi qu'une tubulure de sortie qui est disposée separée spatialement et plongeant dans le métal fusé pour le métal fusé traité, la partie inférieure du récipient différant par la forme de la partie supérieure symétrique de revolution en s'élargissant vers le fond du récipient en forme de cloche, caractérisé par le fait que le diamètre (D) croisant les axes des tubulures d'entrée (7) et de sortie (8) est plus grand que le diamètre (d) du fond (6) du récipient qui lui est orthogonal, s'étendant entre les tubulures d'entrée (7) ct de sortie (8), qui est sensiblement égal au diamètre correspondant de la partie supérieure (1) du récipient.

2. - Récipient selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fond (6) du récipient a uneforme sensiblement elliptique.

Zeichnung