DE2711369A1

DE2711369A1 - Verfahren und vorrichtung zum frischen eines metallbades

Info

Publication number: DE2711369A1
Application number: DE19772711369
Authority: DE
Inventors: Jacques Piret
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1976-03-18
Filing date: 1977-03-16
Publication date: 1977-09-22
Also published as: BE839754A

Description

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES
CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sans but lucratif Vereniging zonder winstoogmerk Verfahren und Vorrichtung zum Frischen eines Metallbades Die Erfindung betrifft in Verfahren und eine Vorrichtung zum Frischen eines Metallbades, insbesondere eines Kupferbades, in einem reduzierenden Arbeitsgang.
Der einfacheren Darstellung wegen ist auch die nachfolgende Beschreibung vor allem auf Kupfer bezogen, wobei vorausgesetzt ist, daß die dargelegten Überl@gungen wie auch die Ansprüche in gleiciier Weise auch für alle anderen Metalle Gültigkeit haben, fijr welche das erficdungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbar sind.
In der Kupfermetallurgie besteht die allgemein als Sauerstoff-Frischen bekannte Bchandlung darin, ddß das Metall im flüssigen oder festen Zustand in Flammöfen eingesetzt wird ung die Verunreiniger durch Einblasen von Luft oxydiert werden Unter dem Einfluss des oxydierenden strahls bilden sicn nämlich Cu2O-Oxyde, die unter Bildung einer das Metallbad abdeckenden Schlaule mit dentienigen Metallen reagieren, die stärker oxydierbar sind als Kupfer. Diese die Verunreiniguiigen enthaltende Schlacke wird von Zeit zu Zeit abgezogen, doch bleibt immer noch Cu2O-Oxyd, das zum Teil im Kupfer zur Lösung gelangt und eine unerwunschte Badoxydation bewirkt. Für gewöhnlich wird diese Oxydation durch eine reduzierende Behandlung gemindert, bei welcher die Badoberfläche mit einer Koksschicht abgedeckt wird und grosse Holzpfähle in das im Schmelzen begriffene Metall gegeben werden, was eine intensive Badbewegung und eine Verringerung an Cu20-Oxyd hewirkt. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass die verwendeten Flammöfen im Fassungsvermögen zwischen 20 unu 300 Tonnen schwanken könnerl.
Diese reduzierende Behandlung bringt normalerweise zufriedenstellende Resultate, ist jedoch mit den Nachteilen der erschwerten Durchführung, eines schwankenden Ausbringens, hoher Gestehungskosten und der Notwendigkeit des Einsatzes von liolz, also eines Materials, dessen Bereitstellung immer schwieriger wird, behaftet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem sich die genannten Nachteile u.d insbesondere die Notwerldigkeit der Verwendung von iiolzpiählen ausschalten lassen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist im wesentlicheii dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Badoxydation mit Hilie von in der Hauptsache CO und H2 enthaltenden Gasen reduziert wird, wobei diese reduzierenden Gase einerseits aus einem ozydierenden Gas wie beispielsweise handelsüblich reinem Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft und andererseits aus einem itohlen;;asserstof'fgas, beispielsweise Erdgas, nergestellt sind; diese beiden Gase werden unterhalb des MetallEadspiegels mittels einer aus zwei koaxialen Rohre.
bestehenden Düse eingeblasen, wobei aas Inrienrohr das oxydierende Gas führt und der Raum zwischen dem Innenrohr und dem Aussenrohr mit Kohlenwasserstoffgas beschickt wird, wobei Form und Abmessungen dieser Rohre so konzipiert sind, dass eine schnelle Vermischung dieser beiden Gase und eine Teiloxydation des Kohlenwasserstoffgases am Düsenauslass sichergestellt sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft desweiteren eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung in Form einer aus zwei koaxialen Rohren bestehenden Düse ist im wesentlichen dadurch gekelm,zeichnet, dass das zur Führung eines oyydierenden Gases bestimmte Innenrohr in seinem Innern mit einer schraubenförmig verlaufenden Ableirkfläche versehen ist, welche diesen Gasstrahl bei seinem Austritt verbreitern soll, wobei der Raum zwischen dem Innen-und dem Aussenrohr zur Führung eines Kohlenwasserstoffgases bestimmt ist, das bei seinem Austritt auf diese Weise in einen innigen und schnellen Kontakt mit dem oxydierenden Gasstrahl gebracht wird.
Nach einer besonders vorteilhaften Abwandlung besteht die Ablenkfläche aus einem dünnen Metallband, das diametral im Innenrohr angeordnet ist, wobei die Schraubenform durch Verdrallen hergestellt wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die aus zwei koaxialen Rohien bestehende Düse gegenüber dem Metall@ad durch eine Umhullung aus einem mit feuerfestem Beton ummantelten metallischen Rohr gescnutzt.
Ebenfalls ist erfindungsgemass Qas metallische Rohr, welches die Schutzumhullung für die aus zwei koaxialen Honren bestehende Duse bildet, in die feuerfeste Ofenzustellung eingebettet.
Zum bessere@ Verständnis des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung sei nachfolgend anhand eines in einem nicht einschränkenden Sinne zu betrachtenden Beispiels eine in@ustrielle Anwendung der Erfindung tescnrieben.
In einen Flammofen von 40 t Fassungsvermögen wird flüssiges Kupfer eingesetzt. Dieses Kupferbad enthalt noch Cu,O, so dass, um seinen Oxydationsgrad auf einen annehmbaren Wert zu bringen, reduzierende Gase mit Hilfe einer aus zwei koaxialen Rohren bestehenden Düse eingeblasen werden.
Das industriertässig reinii Sauerstoff führende Innenrohr hat einen Innendurchmesser von 14 mm und einen Aussendurchmesser von 17 mm und ist in seinem Innern mit einer schraubenförmig verlaufenden Ablenkfläche versehen, die am Austritt eine Ausbreitung des Sauerstoffstrahls bewirken soll.
Das Aussenrohr zur Führung von Erdgas besitzt einen Innendurchmesser von 27 mm und einen Aussendurchmesser vori 32 iwn. Am Austritt des Aussenrohrs trifft das Erdgas auf den verbreiterten Sauerstoffstrahl beispielsweise unter solchen Bedingungen, dass durch Verarernung in der Hauptsache aus CO und H2 bestehende reduzierende Gase erzeugt werden.
Speziell im Falle von Erogas ist die Menge dieses Gases etwa 2.4 mal grösser als die Sauerstoffmenge.
Die aus zwei koaxialen Rohren bestehende Duse wird vor der aggressiven Wirkung des Metallbads mit Hilfe eier Umhüllung geschützt, welche aus einem 40 mm dick mit feuerfestem Beton ummantelter starren Metallrohr besteht. Diese rohrartige Umhüllung wiid uiiter einem Winkel von 45 Grad zur Se@@rechten in das Bad eingetaucht. Es wird auf diese Weise eine stärkere Durchdringung des Bades mit dem reduzierenden Gas und damit eine stärkere Badbewegung durch Übertragung kinetischer Energie vom Gas aul das Bad bewirkt. Diese Bewegung führt zu einer ständigen Metallerneuerung in der Wirkzone der Düse. Die Eintauchstelle der rohrförmigen Umhüllung in das Bad wird so gewahlt, dass eine möglichst grosse Badbewegung erzielt wird (exzentrische Anordnung).
PATENTANSPRÜCHE

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Prischen eines Metallbade , inst@esendere eines Kupferbades, dadurch gekennzeich@@@, da@ der Oxydationsgrad des Bades mit Hilfe von überwiegend CO und H2 enthaltenden Gasen reduziert wird, wobei diese aus einem oxydierenden Gas, wie handel ü@lich reinem Sauerstoff oder sauerstoffanger@icherter Luft.

und aus einem Kohlenwasserstoff, wie Erdgas, hergestellt werden und die Einblasung der beiden @a@@ unterhalb des Metallbadspiegels mittels einer aus zwei Koaxialen Rohren bestchenden 0U5e erfolgt, von denen das Innenrohr das oxydierende Gas führt und der Raum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr mit Kohlenwasserstoffgas beschickt wird. wobei Form und Abmessungen dieser Rohre mit der Maßgabe einer schnellen Vermischung dieser beiden G Gase und einer Teiloxydation des Kohlenwasserstoffgases am Düsenauslaß gestaltet sind.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1 in Form einer aus zwei koaxialen Rohren bestehenden Düse, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Führung eines oxydierenden Gases bestimmte Innenrohr in seinem Innern mit einer schraubenförmig verlaufenden, den Gasstrahl bei seinem Austritt verbrtiternden Ablenkfläche versehen ist, wobei dem Raum zwischen dem Innern und dem Außenrohr Kohlenwasscrstoffgas zuführbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, laß die Abienkfläche aus einem dünnen metallband Destcht, das diametral im Innenrohr angeordnet ist, wobei die Schraubenform durch Verdrallen hergestellt wird.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3. dadurch gekennzeichnet, daß die aus zwei koaxialen Rohren bestehende Düst gegenüber dem Metallbad durch eine Umhüllung aus einem mit feuerfestem Beton ummantelten metallischen Rohr geschützt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr, welches die Schutzumhüllung für die aus zwei koaxialen Rohren bestehende Düse bildet, in die feuerfeste Ofenzustellung eingebettet ist.