DE975543C

DE975543C - Device for introducing a reaction substance, in particular magnesium, into an iron melt

Info

Publication number: DE975543C
Application number: DEG14977A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr-Ing Koepke; Kurt Dipl-Ing Ulbricht
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Priority date: 1954-07-25
Filing date: 1954-07-25
Publication date: 1962-01-04

Description

Vorrichtung zum Einführen eines Reaktionsstoffes, insbesondere von Magnesium, in eine Eisenschmelze Als Reaktionsstoff zur Gütesteig#rung von Eisen, vorne ' hmlich von Gußeisen, erweist sich Magnesium als besonders geeignet. Da der Siedepunkt des Magnesiums wesentlich unterhalb der Eisenschmelztemperatur liegt, besteht die Schwierigkeit, daß das im festen oder flüssigen Zustande eingeführte Magnesium bei Berührung mit der Eisenschmelze explosionsartig verdampft und dadurch ein heftiges Aufwallen der Schmelze verursacht.Means for introducing a reaction substance, in particular magnesium, in an iron melt in response to the material quality Terminal # tion of iron, front 'hmlich of cast iron, magnesium proves to be particularly suitable. Since the boiling point of magnesium is significantly below the iron melting temperature, there is the problem that the magnesium introduced in the solid or liquid state evaporates explosively when it comes into contact with the iron melt, thereby causing the melt to boil up violently.

In diesem Zusammenhang sind schon zahlreiche Vorschläge gemacht worden, mit denen eine solche explosionsartige Verdampfung des Magnesiums beim Eintritt in die Schmel ze und die damit verbundenen sonstigen- Gefahren gebannt werden sollen. Dabei hat sich als wesentlich herausgestellt, das Magnesiurh möglichst tief unterhalb des Schmelzbadspiegels einzuführen. je höher nämlich der statische Druck der flüssigen Eisensäule oberhalb der Magnesiumeintrittsstelle ist, um so mehr wird der Verdampfungsvorgang des Magnesiums gedämpf t.In this context, numerous suggestions have already been made, with which such an explosive evaporation of the magnesium on entry into the melt and the associated other dangers are to be banned. It has been found to be essential that the magnesia is as deep as possible below of the melt pool level. namely, the higher the static pressure of the liquid If the iron column is above the magnesium entry point, the greater the evaporation process of magnesium attenuated.

Aus diesem Grunde konnte bisher mit der Behandlung einer Eisenschmelze, insbesondere bei der in wirtschaftlicher und technologischer Hinsicht erwünschten Zuführung möglichst reinen oder mindestens hochprozentig legierten Magnesiums, ergt begonnen werden, wenn die Pfanne vollkommen öder doch weitgehend gefüllt war, so daß die Mündung eines von-oben her in die Pfanne hineinreichenden Zuführungsrohres oder einer anderweitigen, im unteren Teil der Pfanne angeordneten Zuführungseinrichtung für das Magnesium genügend tief unterhalb des Schmelzbadspiegels lag. Damit war man auf verhältnismäßig großc Schmelzbadmengen angewiesen. Häufig fällt aber das Fertigungsprogramm unterschiedlich an, -und es wird die Behandlung nur geringer Gußeisenmengen in einer Pfanne verlangt, um den jeweiligen kleineren Bedarf der Gießfo rmen zu decken.For this reason, with the treatment of a molten iron, especially when it comes to economically and technologically desirable ones Supply of magnesium that is as pure as possible or at least a high percentage of alloyed magnesium be started when the pan was completely empty but largely filled, so that the mouth of a feed pipe reaching into the pan from above or another feed device arranged in the lower part of the pan enough for the magnesium deep below the melt pool level lay. This meant that one had to rely on relatively large quantities of the molten bath. Frequently but the production program is different, and it becomes the treatment only a small amount of cast iron is required in a pan to make the smaller one To meet the needs of the casting molds.

Hinzu kommt noch, daß im Interesse eines möglichst ununterbrochenen Betriebes eine fortlaufende Behandlung des unmittelbar aus dem Kupolofen kommenden Gußeisens erwünscht ist. Bisher sah man sich genötigt, mit der Behandlung so lange zu warten, bis das unmittelbar aus dem Kupolofen kommende Eisen eine Pfanne gefüllt hatte. Vornehmlich bei größeren Pfannen erfbrdert jedoch der Füllvorgeng eine längere Zeitspanne, die nicht nur eine unangenehme Betriebsunterbrechung darstellt, sondern auch eine " merkbare Abkühlung 'der Eisenschnielze mit sich bringt. Dieser Abkühlungsvorgang setzt sich dann während der Dauer der anschließenden Behandlung der Schmelze mit Magnesium fort.. Infolgedessen ist nach Abschluß der'Behandlung das dann gebildete Gußeisen mit Ausscheidung des Graphits in sphärolithischer Form vielfach schon zu matt.In addition, in the interests of the most uninterrupted operation possible, continuous treatment of the cast iron coming directly from the cupola is desirable. So far, one has felt compelled to wait so long before the treatment until the iron coming directly from the cupola had filled a pan. Especially with larger pans, however, the filling process requires a longer period of time, which not only represents an unpleasant interruption in operation, but also brings about a " noticeable cooling down" of the iron snout. This cooling process then continues during the duration of the subsequent treatment of the melt with magnesium. As a result, after the end of the treatment, the cast iron that is then formed is often too dull with precipitation of the graphite in spherulitic form.

Daraus ergibt sich nun die Aufgabe, um ein zu starkes Abkühlen der Schmelze bis zum Vergießen zu vermeiden, mit der Magnesiumbehandlung bereits möglichst gleichzeitig mit dem Füllvorgang der Pfanne zu beginnen und dadurch die zum Füllen notwendige Zeit sinnvoll gleichzeitig für die Behandlung der Eisenschmelze auszu.nutzen. Zu diesem Zweck muß dafür gesorgt werden, daß auch im Anfangsstadium des Füllvorganges, d. h. bei nur kleinem statischein Druck der flüssigen Eisensäule, die Verdampfung des Magnesiums beim Zutritt zur Schmelze genügend gedämpft- und diese dadurch gegen zu heftiges Aufwallen geschütz,i wird.This results in the task of avoiding excessive cooling of the melt until it is poured, starting with the magnesium treatment at the same time as possible with the filling process of the ladle and thereby making good use of the time required for filling for the treatment of the iron melt . For this purpose it must be ensured that even in the initial stage of the filling process, i. H. with only a small static pressure of the liquid iron column, the evaporation of the magnesium on entry to the melt is sufficiently dampened - and this is thereby protected against excessive surge, i.

Zur Lösung der erwähnten Aufgabe geht die Erfindung von der Anordnung eines kamnierartigen Raumes im unteren Tbil der Pfanne aus, welche die zu behandelnde Schmelze enthält. Man hat zwar in diesem Zusammenhang schon derartige Kammern vorgesehen, in denen aber die ganze für den Pfanneninhalt bemessene Reaktionsstoffmenge vorher untergebracht wird. Zum Durchführen des Reaktionsvorganges wird dabei in einem Fall ein die Kammer vorher abschließender Deckel zeitweilig angehoben und in einem anderen Fall die ganze als Konverter ausgebildete Pfanne um ihre waagerechte Längsachse gedreht. In beiden Fällen läßt sich trotz gesteuerter Bewegungen des Kammerdeckels bzw. der Pfanne nicht vermeiden, daß die ganze Reaktionsstoffmenge annähernd gleichzeitig mit der Eisenschmelze in Berührung kommt.In order to achieve the stated object, the invention is based on the arrangement a chamber-like space in the lower part of the pan that contains the to be treated Contains melt. Such chambers have already been provided in this context, in which, however, the entire amount of reactant measured for the contents of the pan beforehand is housed. To carry out the reaction process, in one case a cover that closes off the chamber is temporarily lifted and in another Fall the whole pan designed as a converter around its horizontal longitudinal axis turned. In both cases, despite controlled movements of the chamber lid or the pan do not avoid that the entire amount of reaction substance almost simultaneously comes into contact with the molten iron.

Im Gegensatz dazu bezieht sich die Erfindung -auf eine Vorrichtung, bei welcher schon die Zuführung -des Reaktionsstoffes, insbesondere von Magnesium, in einen kammerartigen Raum im unteren Teil der Pfanne dosiert erfolgt, und zwar in festem oder flüssigem Zustand durch ein-Rohr mit vergleichsweise kleinerem Querschnitt. Dabei ist der kammeraxtige Raum erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß er unten offen und durch eine tiefer als sein Außenmantel hinabreichende Zwischenwand in zwei am oberen Ende miteinander in Verbindung stehende Räume unterteilt ist. Auf diese Weise wird der im inneren Raum der Kammer sich bildende und aufsteigende Magnesiumdampf in den Verbindungsquerschnitten zwischen dem inneren und dem äußeren Raum vor dem Austritt nach unten umgelenkt.In contrast, the invention has the feeding relates -to an apparatus, wherein - the reaction substance, in particular magnesium, in a chamber-like space at the bottom of the pan dosed takes place, in solid or liquid state through a pipe with comparatively smaller cross-section. According to the invention, the chamber-ax-shaped space is designed in such a way that it is open at the bottom and divided into two interconnected spaces at the upper end by a partition wall that extends deeper than its outer casing. In this way, the magnesium vapor that forms and rises in the inner space of the chamber is deflected downward in the connecting cross-sections between the inner and outer space before the outlet.

Die Ausführung kann verschieden sein, indemdie Kam%iner und die Zwischenwand entweder am unteren Ende eines in die Pfanne absenkbaren Rohres angeordnet oder in die Pfanne etwas oberhalb ihres Bodens im Bereich des seitlich einmündenden Einführungsrohres eingebaut sind.The execution can be different in that the chimney and the partition wall either arranged at the lower end of a tube that can be lowered into the pan or into the pan a little above its bottom in the area of the laterally opening insertion tube are built in.

.Mit einer solchen Vorrichtung wird zunächst erreicht, daß die.erste Berührung des Magnesiums mit der Eisenschmelze, die dadurch bewirkte plötzliche Verdampfung des Mag'nesiums und ein gewisses Aufwallen der Schmelzoberfläche nur innerhalb der nach oben geschlossenen Kammer stattfinden, wobei diese Vorgänge infolge der zeitmäßig verteilten Zuführung des Magnesiums ohnehin entsprechend gemäßigt verlaufen. Außerhalb der Kammer tritt also das Magnesium nur in Dampfform auf, und zwar wird der Magnesi ' umdampf, wie aus den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen näher ersichtlich ist, so geleitet, daß die weitere Vermischung und Reaktion mit der Schmelze betriebssicher erfolgen. Die Austrittsstellen der Kammer liegen zunächst oberhalb des beim Füllen der Pfanne steigenden Schmelzbadspiegels und gestatten anfänglich ein Abblasen des Magnesiumdampfes aus der Kammer, so daß in dieser der im Zuge des Verdampfungsvorganges steigende Druck sich nach außen entspannen kann. Damit ist aber die Ursache für ein Aufwallen der Schmelze weitgehend beseitigt. Im weiteren Verlauf des Füllvorganges erreicht dann der Schmelzbadspiegel den unteren Rand dies Außenmantels -der Kammer und s teigt darüber hinaus immer höher, so daß der zuneh#lende statische Druck der Eisenschmelze seinerseits für die nötige Dämpfung beim Entstehen und Übertreten des Magnesiumdampfes in die Schmelze ohne unerwünschte Begleiterscheinungen sorgt.With such a device it is first achieved that the first contact of the magnesium with the molten iron, the resulting sudden evaporation of the magnesium and a certain surge of the surface of the melt only take place within the chamber closed at the top, these processes being due to the time distributed supply of magnesium is already correspondingly moderate. Outside the chamber so the magnesium occurs only in vapor form, namely the Magnesi 'is umdampf, as is more apparent from the embodiments described below, so directed that the further mixing and reaction with the melt take place reliably. The exit points of the chamber are initially above the level of the molten bath, which rises when the ladle is filled, and initially allow the magnesium vapor to be blown out of the chamber so that the pressure which increases in the course of the evaporation process can relax outwards. However, this largely eliminates the cause of the melt boiling up. In the further course of the filling of the molten bath then reaches the bottom of this outer casing -the chamber and s teigt about higher and higher so that the increas # loin static pressure of the molten iron in turn provides the necessary attenuation in the emergence and trespassing of the magnesium vapor in the melt without unwanted side effects.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch zwei Ausführungsbeispiele 'des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt Abb. i eine Dämpfungskammer an einem von oben in die Pfanne einzusenkenden Einführungsrohr, Abb. 2 eine in die Pfanne fest eingebaute Dämpfungskammer.The drawing schematically illustrates two exemplary embodiments 'of the subject matter of the invention, namely Fig. i shows a damping chamber on one Insertion tube to be lowered into the pan from above, Fig. 2 one into the pan permanently installed damping chamber.

Nach Abb. i schließt an das untere Ende eines Magnesiumeinführungsrohres i eine erweiterte Schamottekammer 2 an, die durch eine ringförmige Zwischenwand 3 in einen inneren und einen äußeren Raum unterteilt ist. Beim Absenken des Rohres taucht zunächst der untere Rand dieser Zwischenwand 3 in die zu behandelnde Eisenschmelze4 ein. -Am oberen Rand der Zwischenwand befindet sich ein die beiden Räume der-Kammer verbindender Spaltquerschnitt5. Der die Kammer nach außen begrenzende Mante16 reicht nicht ganz so tief wie die Zwischenwand herab; er taucht deshalb erst später beim weiteren Füllen der Pfanne 7 in die Eisenschmelze ein.According to Fig. I, the lower end of a magnesium inlet tube i is followed by an enlarged fireclay chamber 2, which is divided by an annular partition 3 into an inner and an outer space. When the pipe is lowered, the lower edge of this partition 3 first dips into the molten iron 4 to be treated. -At the upper edge of the partition there is a gap cross-section connecting the two spaces of the chamber5. The outer wall delimiting the chamber does not extend quite as deep as the partition; it therefore only dips into the molten iron later when the ladle 7 is further filled.

Wie die eingezeichneten Pfeile erkennen lassen, wird der aus dem durch das Rohr i entsprechend der zunehmenden Füllung der Pfanne nach und nach zugeführten Magnesium sich im inneren Raum der Kammer 2 bildende Dampf in dem Übertrittsquerschnitt 5 aus seiner zunächst aufsteigenden Richtung nach unten umgelenkt. Am unteren Rand des Mantels 6 kann der Magnesiumdampf dann anfangs noch oberhalb des Schmelzbadspiegels ungehindert entweichen, während er bald darauf gegen den zunehmenden statischen Druck der Schmelze durch diese hindurchtreten muß.As the drawn arrows show, the steam forming in the inner space of the chamber 2 from the magnesium gradually supplied through the tube i according to the increasing filling of the pan is deflected downwards in the cross-section 5 from its initially ascending direction. At the lower edge of the jacket 6 , the magnesium vapor can initially escape unhindered above the molten bath level, while soon thereafter it has to pass through the molten metal against the increasing static pressure.

Nach Abb. 2 ist die Kammer 2' in die Pfanne 7 etwas oberhalb des Pfannenbodens fest eingebaut. Durch den Pfannenmantel mündet das Einführung.3rohr i` seitlich in die Kammer 2' ein. Im übrigen entspricht die Kammer 2' grundsätzlich der Kammerausführung nach Abb. i. Sie ist nämlich gleichfalls durch eine Zwischenwand 3' in zwei Räume unterteilt, die durch einen Spaltquerschnitt 5' am oberen Rand der Zwischenwand miteinander verbunden sind. Auch liegt der untere Rand des Außenmantels 6' wieder etwas höher als der untere Rand der Zwischenwand 3. Demzufolge vollziehen sich auch die Bildung und der Austritt des Magnesiumdampfes, wie wieder durch Pfeile veranschaulicht, in der bereits bei der ersten Ausführung erläuterten Weise.According to Fig. 2, the chamber 2 'is built into the Pf anne 7 slightly above the pan bottom. The inlet 3 pipe i` opens laterally into the chamber 2 'through the pan jacket. Otherwise, the chamber 2 'basically corresponds to the chamber design according to Fig. I. This is because it is likewise divided into two spaces by an intermediate wall 3 ' , which are connected to one another by a gap cross-section 5' at the upper edge of the intermediate wall. The lower edge of the outer jacket 6 ' is also slightly higher than the lower edge of the partition 3. As a result, the formation and escape of magnesium vapor also take place, as again illustrated by arrows, in the manner already explained in the first embodiment.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the metered introduction of a reaction substance, in particular magnesium, in solid or liquid state into an iron melt by means of a tube opening into a chamber-like space in the lower part of the pan, the chamber cross-section being larger than that of the insertion tube, characterized in that the chamber-like space is below is open and is divided by an intermediate wall (3, A ) which extends deeper than its outer casing (6, 6) into two interconnected spaces at the upper end.: 2. Device according to Claim j, characterized in that the chamber (2) and the partition (3) are arranged at the lower end of a tube (i) which can be lowered into the pan (7) (Fig. i). 3. Device according to claim i, characterized in that the chamber (2 ') and the partition (3 ') are built into the pan (7) a little above its bottom in the area of the insertion tube (i') which opens on the side (Fig.:2) Publication No. 291 858; German Patent Nos. -843 166, 732 761; "Gießerei", 40 (1953), pp. 93 to 103, in particular pp. 94 and 95; "Foundry", Technical and Scientific Supplements, Issue 6/8 (March 1952), p. 320, Issue ii (May 1953), p. 529.