DE1533890C

DE1533890C - Device for spray refining molten metal

Info

Publication number: DE1533890C
Authority: DE
Inventors: Malvern John Firbeck Worksop Nottingham Rhydderch (Großbritannien)
Original assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Current assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Publication date: 1971-11-11

Description

Durch die britischen Patentschriften 809 282, eine Ausflußöffnung für die Metallschmelze und 949 610 und 1 006 082 sind Vorrichtungen zum mindestens eine Zuleitung für das Frischgas vorge-Sprühfrischen von Metallschmelzen, insbesondere sehen ist, und besteht im -wesentlichen darin, daß die von Eisen, bekannt, bei denen ein Strom aus ge- Ausflußöffnung des Schmelzaufnahmebeliälters einen schmolzenem Metall durch Ströme des Frischgases 5 horizontal gestreckten Austrittsquerschnitt aufweist in Tröpfchen versprüht wird. Dabei hat der Metall- und eine schlitzförmige Austrittsölfnung der Frischstrom zylindrische Gestalt, und er wird dadurch gaszuleitung parallel zur Längsachse der Ausflußversprüht, daß radial nach innen gerichtete konver- öffnung des Schmelzeaufnahmebehälters auf tiegierende Strahlen des Frischgases auf ihn gerichtet fer liegender Ebene angeordnet ist, wobei werden. . io die Achse der Austrittsöffnung der Frisch-By British patents 809 282, an orifice for the molten metal and 949 610 and 1 006 082 are devices for at least one feed line for the fresh gas pre-spray-freshening of molten metal, in particular, and consists essentially in the fact that the of iron, known, in which a stream from the outflow opening of the melt receiving container molten metal by streams of fresh gas 5 has horizontally extended outlet cross-section is sprayed in droplets. The metal and a slot-shaped outlet opening for the fresh flow cylindrical shape, and it is thereby sprayed gas supply line parallel to the longitudinal axis of the outflow, that radially inwardly directed converging opening of the melt receiving container on rising Jets of fresh gas directed at him fer lying plane is arranged, wherein will. . io the axis of the outlet opening of the fresh

Auf diese Weise konnte man nur kleine Durch- gaszuleitung zum Gießstrahl geneigt gerichtet ist. flußmengen erzielen, das heißt z. B. 0,2 t flüssiges Me- Die Ausflußöffnung des Schmelzeaufnahmebehältall pro Minute, wobei der Strom einen Durchmesser ters kann dabei im einzelnen einen rechteckigen oder von etwa 15,5 mm (^S/V) hat. Um einen höheren elliptischen Querschnitt besitzen, und es sind vorDurchsatz zu erzielen, kann man den Durchmesser 15 teilhaft an jeder Längsseite der Ausflußöffnung des" des Stromes vergrößern, aber die Oberfläche der Schmelzeaufnahmebehälters eine schlitzförmige Aus-Volumeinheit pro Längeneinheit des Stromes, wel- trittsöffnung für Frischgas angeordnet, deren Achsen ehe dem oxydierenden Gas ausgesetzt ist, wird sich in einem gemeinsamen Punkt des Gießstrahles kleiner mit sich vergrößerndem Durchmesser, wo- schneiden.In this way, only a small through-gas supply line could be directed inclined towards the pouring stream. Achieve flow rates, that is, z. B. 0.2 t of liquid Me- The outflow opening of the melt receiving container per minute, the flow having a diameter ters can be rectangular or approximately 15.5 mm ( ^S / V). In order to have a higher elliptical cross-section, and to achieve throughput, the diameter 15 can be partially enlarged on each longitudinal side of the outflow opening of the flow, but the surface of the melt receiving container has a slit-shaped volume unit per unit length of the flow, wel- passes opening for Fresh gas arranged, the axes of which are exposed to the oxidizing gas before, will become smaller with increasing diameter at a common point of the pouring jet, where the diameter will increase.

durch der Wirkungsgrad des Frischprozesses ver- 30 Durch die Vorrichtung nach der Erfindung wird schlechtert wird, weil mehr Sauerstoff zur erforder- ein Strom aus geschmolzenem Metall erzeugt, der liehen Versprühung des Stromes benötigt wird. Das in einer Ebene normal zur Strömungsrichtung in heißt also, daß bei größer werdendem Durchsatz der einer Richtung eine mehrfach größere Ausdehnung Durchmesser des Stromes größer werden muß, wo- hat als in einer dazu senkrechten Richtung, die ebendurch aber die pro Tonne Metall erforderliche Sauer- as falls in der Normalebene bezüglich der Flußrichtung stoffmenge größer wird. Die obere Grenze für den liegt, wobei dieser Strom mit dem Frischgas verDurchmesser des Metallstromes liegt bei etwa sprüht wird.is reduced by the efficiency of the fresh process worsens because more oxygen is required, creating a stream of molten metal that lent spraying of the electricity is required. That in a plane normal to the direction of flow in This means that with increasing throughput in one direction a multiple larger expansion The diameter of the stream must be larger, whatever has, than in a direction perpendicular to it, which is straight through but the acid required per ton of metal in the normal plane with respect to the direction of flow amount of substance increases. The upper limit for the is, whereby this flow is related to the fresh gas diameter the metal flow is about sprayed.

37,5 mm, was einem Durchfluß von etwa 1 Tonne Der Strom kann z. B. nach Art eines Vorhangs37.5 mm, which corresponds to a flow rate of about 1 ton. B. in the manner of a curtain

Metall pro Minute entspricht. herunterfallen und im wesentlichen einen rechtecki-Metal per minute. fall down and essentially form a rectangular

Diese Nachteile konnten auch bei einer weiterhin 30 gen oder elliptischen Querschnitt haben, wodurch bekannten Vorrichtung nicht beseitigt werden, bei die Oberfläche pro Volumeinheit, bezogen auf die welcher die Schmelze aus einem horizontalen Rohr . Längeneinheit des Stromes, sehr viel größer wird kreisförmigen Querschnitts zum Austritt gebracht als bei den oben beschriebenen Möglichkeiten,
wurde, welches an einer Seite eines Schmelztiegels Das flüssige Metall kann dabei aus einem Aufangeordnet war und dessen Austrittsöffnung von 35 gabetrichter in Form eines frei fallenden Vorhangs einer ringförmigen Luftaustrittsöffnung umgeben war. von etwa 12,5 mm Dicke und 75 mm Breite herab-Hierbei waren die Luftaustrittsöffnungen unterhalb fallen, wobei man mit einem Pegelstand von 35 cm des horizontal ausfließenden Metallstromes für den im Trichter etwa einen Durchsatz von 1 t pro Min. Austritt eines größeren Luftvolumens ausgelegt, um erhält. Bei auf diese Weise durchlaufenden und vom das Gewicht des Metallstromes auszugleichen. Ein 4° oxydierenden Gas versprühten flüssigen Eisen kann außergewöhnlich schlechter. Wirkungsgrad war fer- der Verunreinigungsgrad bereits auf Prozentsätze nerhin auch bei einer weiterhin bekannten Einrich- vermindert werden, die etwa dem fertigen Stahl enttung zum Frischen von Roheisen gegeben, bei wel- sprechen.These disadvantages could continue to have an elliptical or elliptical cross-section, as a result of which the known device cannot be eliminated, with the surface area per unit volume, based on which the melt from a horizontal tube. Unit of length of the stream, the circular cross-section is made to exit much larger than with the options described above,
The liquid metal can be arranged on one side of a crucible and its outlet opening was surrounded by a dropping funnel in the form of a freely falling curtain of an annular air outlet opening. 12.5 mm thick and 75 mm wide - the air outlet openings fell below, with a level of 35 cm of the horizontally flowing metal stream being designed for a throughput of about 1 t per minute for a larger volume of air to exit the funnel to receive. When traversing in this way and dated to balance the weight of the stream of metal. A 4 ° oxidizing gas sprayed liquid iron can be exceptionally worse. Efficiency was also reduced to percentages even with a still known facility, which is given, for example, to the finished steel for refining pig iron, in which case.

eher das Frischgas in einem von dem Roheisen Der vorhangartig herabfallende Strom kann aberrather the fresh gas in one of the pig iron The stream, falling like a curtain, can

kontinuierlich durchflossenen rinnenförmigen Gefäß 45 auch wesentlich breiter sein, das heißt z. B. 60 cmcontinuously traversed channel-shaped vessel 45 also be much wider, that is z. B. 60 cm

zur Einwirkung gebracht wurde. breit und 12,5 cm dick, womit man _:— wieder beiwas brought to action. wide and 12.5 cm thick, which means _: - again at

Durch die britische Patentschrift 1 006 082 ist fer- 35 cm Pegel im Trichter — einen Durchsatz von 8 t nerhin eine Vorrichtung zum Sprühfrischen von geschmolzenem Eisen pro Minute erhält.
Metall bekanntgeworden, bei welcher eine Ringdüse Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Ausfür den Metallaustritt vorgesehen war, um die Ein- 5° flußöffnung, daß das Metall in Form eines dünnen Wirkungsfläche des Frischgases zu erhöhen. Die Vorhangs herunterfällt, wird der Verbrauch an hohen Oberflächenspannungen sowohl der innen- Frischgas pro Tonne Metall direkt in Beziehung zur wie auch der Außenoberfläche des Ringstromes sucht Abmessung des Metallstromes gesetzt und damit in aber hierbei den ringförmigen Strom in einen »mas- Beziehung zum Durchsatz.British patent specification 1 006 082 also provides a device for spray-freshening molten iron per minute - 35 cm level in the hopper - a throughput of 8 t.
Metal has become known in which an annular nozzle was provided by the design according to the invention of the outlet for the metal outlet to increase the inlet 5 ° flow opening that the metal in the form of a thin effective surface of the fresh gas. When the curtain falls down, the consumption of high surface tensions of both the inside fresh gas per ton of metal is directly related to as well as the outside surface of the ring flow is looking for the dimensions of the metal flow and thus the ring-shaped flow is related to the throughput.

siven« Strom zusammenzuziehen, was aber wieder 55"· Beim Frischen eines Eisens mit 4% Kohlenstoff, auf Kosten der großen Oberfläche pro Volumein- 2%> Silicium, I⁰Zo Mangan, O,15^e/o Phosphor und heit — gerechnet auf die Längeneinheit — geht. Der 0,04 % Schwefel kann das Metall durch eine Auslaßgrößte Durchsatz liegt bei einem Ringdurchmesser öffnung von 12,5 X 37,5 mm und einem Durchsatz von 15 cm relativ niedrig, und zwar bei 2,5 t pro von 0,5 t pro Min. fließen und mit 80 cbm Sauerstoff Minute. ⁶° gefrischt werden, um ein Material zu erhalten, wel-immersive 'current contract, but again 55 "· When refining an iron with 4% carbon, at the expense of the large surface area per Volumein- 2%> silicon, I ⁰ Zo manganese, O, 15 ^e o phosphorus and beauty / - calculated on The unit of length - goes. The 0.04% sulfur can the metal through an outlet throughput is relatively low with a ring diameter opening of 12.5 X 37.5 mm and a throughput of 15 cm, namely at 2.5 t per of 0.5 t per minute and refined with 80 cbm oxygen minute. ⁶ ° in order to obtain a material that wel-

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine ches 0,02% Kohlenstoff, 0,01 % Silicium, 0,01 Vo The invention has the task of providing a Ches 0.02% carbon, 0.01% silicon, 0.01 Vo

Vorrichtung zum Sprühfrischen von Metallschmelzen Mangan, 0,015 Vo Phosphor und 0,01 % SchwefelDevice for spray refining of molten metal manganese, 0.015 Vo phosphorus and 0.01% sulfur

mittels eines an einem Schmelzeaufnahmegefäß ange- enthält. Wenn man einen Durchsatz von 2 t pro Min.by means of a contained on a melt receiving vessel. If you have a throughput of 2 t per min.

ordneten Düsenkörpers zu schaffen, bei dem die erreichen will, dann gibt man dem vorhangartigto create an ordered nozzle body that the wants to achieve, then you give it like a curtain

Nachteile der bisher bekannten Vorrichtung vor- 65 herabfallenden Metallstrom im Querschnitt etwa dieDisadvantages of the previously known device are about 65 falling metal stream in cross section

mieden werden und ein hoher Durchsatz bei gutem Abmessungen von 12,5X150 mm, und es werden da-be avoided and a high throughput with good dimensions of 12.5X150 mm, and there are

Wirkungsgrad erzielbar ist. Die Erfindung geht hier- bei nur 80 cbm Sauerstoff pro Tonne Metall benötigt,Efficiency is achievable. The invention goes here - only 80 cbm of oxygen per ton of metal is required,

bei von der bekannten Vorrichtung aus, bei welcher Das gefrischte Material wird in einem Behälterin from the known device in which the fresh material is placed in a container

Claims

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collected before the treatment of the liquid half of a refractory nozzle of a funnel-iron with a corresponding amount of scrap. The nozzle is filled with dashed lines in FIGS. 1 to 3 would. The treated liquid iron melts animals shown, although they are shown in the illustration after the scrap when running in. But you can also Fig. 1 is above the plane of the paper. The Anortl scrap and / or pre-reduced or partially reduced 5 niing for introducing gas has a distributor iron ore in granulate form in the receiving container tube 2 and two Ausströmkamniern 4 with AushiBöliwause of freshness. In this case, openings 5 can be opened, with the outlet oil openings 5 being as wide such additions are intermittent or continuous as the width of the refractory nozzle. The Waiul admitted will. A particularly advantageous feature in the area of the outlet openings is running the invention is that one vorreduzier- io next together and then diverge again how tes or partially reduced material in granulate form as Fig. 2 shows to accelerate the gas, and the Coolants in the treatment of liquid iron Outlet openings for the gas are angular can use because such material is particularly oriented that the. Path of the kind of one it is easy to allocate what gas escaping from a nozzle in the case of iron or steel in the form of a curtain scrap is less easily possible. 15 Path of the gas exiting the other nozzle

The iron can with the inventive pre. cuts in the stream of metal. The outlet nozzles for the direction can also be treated in several stages. So gas can be relatively narrow, i.e. H. with a slot for example in a first stage the silicon and a width of 0.25 cm. The establishment partially the carbon can be removed, and that for the supply of flux is in Fig. 2 schematic metal can be indicated in a second stage in the form of a table and has 1 on each side of the nozzle thin wide curtain by further oxygen a container 6 on. each one inlet 7 for Streams are poured to remove further impurities, gas and flux and a sloping level to remove. let 8 has, so in each case a curtain-like

The process step for the removal of the silicon falling flux next to the two Breitkann also as a source of pre-freshened material for 25 sides of the stream of metal emerging from the nozzle steel making in another vessel, e.g. B. to enable.

can be used with an L.D. converter. In the case of the arrangement according to FIG. 4 is initially a A loading vessel 10 treated in such a silicon-removing stage with a stopper II serving to control the metal can either be provided in a separate container. From the be included, or the L.D. converter or 30 container 10 gets the liquid metal into a Another corresponding vessel can be used as a hopper 12, the level of which can be reached by actuating the stop receptacle are used for the first stage, "fens 11 is controlled. The hopper 12 or that of and an oxygen lance can be guided into the vessel after the first process stage is removed, the nozzle according to FIGS. 1 to 3 on. The nozzle was closed to complete the freshness. 35 leads into a receptacle 13, which under a

The usual flux can also be arranged in the form of a hood 14. From the hood 14 leads

Curtains on the two broad sides of the curtain - a pipe 15 for the extraction of smoke. Between

like metal flow are introduced, namely the hood and the container itself is an air gap

before the metal the oxidizing gas streams are provided. A feed opening 17 is used

suffices. The gas flows are expediently broad. Addition of coolant. The liquid runs in operation

formed and directed to pass the metal-metal through the nozzle and the metal jet

cut electricity. For this purpose, the oxygen jets that hit it can advantageously

between the outflow opening of the melt receiving spray, whereby the impurities are oxidized.

container and the outlet opening or the exhaust. Smoke is extracted from the hood.

openings for the fresh gas at least one 45, whereby air is sucked in through the gap 16.

Chamber with feed lines 7 for gas and flux. When iron is refined, this also burns

'be provided, the outlet opening or air sucked in by the carbon monoxide.

openings parallel to the outflow opening of the enamel, which is caused by the primary oxidation of the carbon

receiving container are arranged. Substance was generated, so that by this alone the

In the axial section, the gas nozzles expediently have the amount of oxygen blown in less than 50 one converging first and then diverging - it would have to be if this oxygen were to be complete Cut to accelerate the gas; Preferential oxidation of the impurity to be removed two curtain-like formed gassings would have to serve. streams of the width of the metal stream correspond to- "" · '■ ".. ... of the same width. 55 claims:

Further Advantages and Details of the Invention 1. Apparatus for spray refining metal results melt from the following description by means of an on a melting bar Embodiment of the device after the hahmegäß arranged nozzle body, which Invention with reference to the drawing. It from an outflow opening for the molten metal shows 60 and at least one supply line for the fresh gas

Fig. 1 is a plan view of the arrangement for, characterized in that

Gas supply, the outflow opening of the melt receptacle

Fig. 2 is a section along the line IMI of the ters (12) a horizontally stretched outlet

Fig. 1. has a cross-section and a slot-shaped

Fig. 3 is a side view and 65 outlet opening of the fresh gas supply line (5) parallel

Fig. 4 shows schematically in section a whole arrangement to the longitudinal axis of the outflow opening of the Schmeb-

tion according to the invention. receptacle on a lower level

The device for supplying gas is subordinate, with the axis of the outlet opening

mine of the iTischgaszuIeitung inclined to the Gicßstrahl is directed. "

2. .Vorrichtung'nach claim 1, characterized marked / eiclinet. that the outflow oil opening of the melt receiving container (12) is rectangular Has cross section.

3. Device according to claim 1, characterized in that that the outflow opening of the Schinelzaufnahmebchälters (13) is elliptical Has cross section.

4. Apparatus according to claim 1.2 or 3, characterized in that on each longitudinal side the outflow opening of the melt receptacle (12) a slot-shaped outlet opening for fresh gas is arranged, the axes of which are in intersect a common point of the pouring stream.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that that between the outflow opening of the melt receiving container (12) and the outflow opening or at least one chamber (6) with feed lines (7) for gas and flux is provided to the outlet openings for the fresh gas are, the outlet opening or openings (8) parallel to the outlet opening of the melt receiving container are arranged.

1 sheet of drawings