DE1408188A1

DE1408188A1 - Verfahren zur Entschwefelung von Roheisenbaedern

Info

Publication number: DE1408188A1
Application number: DE19591408188
Authority: DE
Inventors: Ludwig Bahrke; Opfer Dipl-Phys Gustav; Kopineck Dr Rer Hermann-Josef; Hoff Dr-Ing Hubert; Haucke Dipl-Phys Manfred
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Priority date: 1959-12-19
Filing date: 1959-12-19
Publication date: 1968-10-17
Also published as: BE598113A; GB924646A; US3192037A; LU39449A1

Description

Hoesch Aktiengesellschaft, Dortmund,

F a ten t a η me1 du η g
Verfahren zur

Es ist bekannt, Roheisenbäder mit Soda oder Soda-Kalksplitt Gemischen zu entschwefeln, denen zur Erniedrigung des Schmelzpunktes der sich •bildenden Schlacke teihveise noch Flußspat zugesetzt ist. Es ist auch vorgeschlagen worden, diese Entschwefelungsmittel in der Roheisenpfanne oder in einem Sondergefäß zwecks besserer Wirksamkeit in verteilter Form durchzublasen. Schließlieh kann man den Schwefel mit fein verteiltem Kalk entfernen. Als Traggas hat man Luft oder besser nicht oxydierende Gase verwendet.

Bei diesen bekannten Verfahren hat sich als Nachteil herausgestellt, daß die Luft wegen der damit gegebenen oxydierenden Bedingungen den Erfolg der Entschwefelung vermindert. Außerdem entsteht bei der reinen Kalkentschwefelung ein zwar trockener, aber äußerst fester Schlackenkuchen, der das durch den Blasevorgang in die Schlacke gelangende Eisen fast vollständig festhält Die dadurch und durch die Schwierigkeiten beim Abziehen dieser festen Schlacke, die erst zerstoßen werden muß, und dabei teilweise in das Eisenbad eintaucht und weiteres Eisen aufnimmt, hervorgerufenen Eisenverluste, standen aus wirtschaftlichen Erwägungen auch einer Einftihrüng des Verfahrens entgegen. ■ . . "

Es sind aiich Versuche unternommen worden, bei denen man dem Roheisen in einer Schüttelpfanne pulverförmiges Kalkpulver zur Entschwefelung zugegeben hat und man hat dabei auch bereits die Erfahrung gemacht, daß geringe Sodazüsätze von ca. 5 % das Festsetzen der Schlacke an der Pfannenwandung verhindern und den Verlust von Eisentropfen in Kalkpulver verringern. Bei diesen Versuchen kam kein wesentlich besserer Entschwefelungsgrad durch " den genannten .Sodazusatz innerhalb der ersten 5 Min. der Behandlung des

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Roheisen in der Schüttelpfanne zur Geltung., wenn auch der Entschwefelungsgrad mit ca. 90 % nach 30 Min. Wirkungsdauer als außerordentlich gut angesehen werden kann. Diese Versuche wurden aber in einer kleinen Pfanne durchgeführt und die Einwirkungszeit führt leicht zu einer zu starken Abkühlung des Roheisens. Außerdem ergeben sich für die Aufstellung aufwendiger Schüttelpfaimen in vielen Fällen Schwierigkeiten,,

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die genannten kachteile zu vermeiden und betrifft ein Entschwefelungsverfahren für Roheisen unter Verwendung von Kalk-Soda-Gemischen, wobei im Entschwefelungsgefäß reduzierende Verhältnisse aufrecht erhalten werden»

Erfindungsgemäß werden mit einer Lanze in die mit Roheisen gefüllte Pfanne Kalk-Soda-Gemische eingeblasen, wobei der Anteil der Soda-im Kalk-Soda-Gemisch zwischen 1 bis 18 % mit der Maßgabe beträgt, daß nur soviel Trägergas angewendet wird, daß auf 1 kg Peststoff nur 3 bis 7 Liter Trägergas entfallen, und daß schließlich der Einblasedruck nur etwa 0,1 bis 0,2 atü höher als der an dem Lanzenmundstück herrschende Druck in der Pfanne gehalten wird»

In Sonderheit setzt man dem'Roheisenbad bei einer Temperatur von 1200 bis 1400° C und einem Schwefelgehalt des Einsatzes von 0,10 bis 0, 25 % Schwefel 5 bis 15 % Soda im Gemisch mit dem einzublasenden Kalk zu. Ist die Badtemperatur geringer und liegt unter 1200 C, so wird der SOdäzusatz zum Kalk un 3 bis 5 ⁰Io gegenüber dem oben genannten Wert zum einzublasenden Kalk erhöht.

Ganz allgemein ist nun die einztiblasende Kalkmenge vom Schwefelgehalt des Roheisens abhängig, wobei erfindungsgemäß zur Erzielung der gewünschten Schlackenkonstitution der Sodazusatz entsprechend steigenden Kalkzuschlägen von 6 kg Entschwefelungsgemisch pro Tonne Roheisen bis etwa 40 kg Entsctov. M. /to Roheisen von 1 bis 18 % in der Gesamtmischung erhöht wird. Zur Veranschaulichung sei ein Diagramm Aviedergegeben welches den Sodagehalt der Mischung in Abhängigkeit von der dem Roheisen zuzugebenden Kalkmenge wiedergibt. *

Bei dem angemeldeten Verfahren kommt es wesentlich darauf an, nur solche t ■ - 3 - BAD ORIGINAL

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Trägergasmengen zu verwenden, daß die Feststoffe gerade gefördert werden und das Trägergas selbst aber keine metallurgische Wirkung auf das Roheisen ausübt. Eei den in Frage kommenden kleinen Gasmengen ist zur Vermeidung aller schädlichen Nebenwirkungen das Blasen mit Stickstoff zu empfehlen. Des weiteren wii-d auch der Einblasedruck nur gering höher gehalten als es dem Gegendruck an der Lanzenmündung entspricht. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß die Feststoffe aus der oder den Austrittsöffnungen der Lanze ohne wesentlichen Druck heraustreten. 'Das Roheisen wird nur schwach durchgewirbelt und die Feststoffe steigen vermöge ihres gegenüber dem Stahl. geringen spezifischen Gewichtes langsam an die Oberfläche. Dabei ergibt sich einerseits die Umsetzung des Kalkes mit dem Schwefel bzw. eine geringe Umsetzung des Kalkes mit dem Silizium, insbesondere wenn Luft als Trägergas verwendet wird, andererseits wird die Kohlensäure frei. Sie perlt mit dem Trägergas durch das Bad langsam hindurch und bläht die an der Oberfläche entstandene Schlacke auf. Dieser Vorgang wird durch noch nicht voll entgastes in die Schlacke gelangendes Na₀CO₀ in der Schlacke selbst "gefördert.

Ein wesentlicher Teil des Kalkes geht dabei auch noch ungehindert durch das Bad hindurch. An der Oberfläche des Bades wird eine gewisse Menge des Siliziums noch zu Kieselsäxire oxydiert, so daß sich eine Schlacke ergibt, die im wesentlichen 30 % CaO, 2 bis 4 % CaS, ca. 4 % SiO₀ und 2 % Na₀O enthält. Der Rest sind Eisengranalien bzw. Eisenoxyd.

Diese Schlacke hat eine Schmelztemperatur, die 300 bis 400 C über der Temperatur des Roheisens liegt, so daß sie trocken ist. Gleichzeitig ergeben sich aber durch den Sodazusatz beim Einblasevorgang neben der genannten ' Blähwirkung auch örtlich höhere Schmelzpunkterniedrigungen, so daß die Schlacke keinen fest zusammenhängenden Kuchen bildet, sich leicht in kurzer Zeit abziehen läßt und auch nicht an den Wandungen hängen bleiben kann. Dabei fällt der Gesamteisengehalt der Schlacke von 75 % auf 50 % ab. ObAvohl aber z. B. bei der Entschwefelung eines 0,15 % Schwefel enthaltenden Roheisens in der Schlacke selbst bei einem achtprozentigen Sodagehalt des Kalk-Soda-Gemisches etwa nur 30 % weniger Eisen enthalten ist gegenüber dem

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.reinen CaO-Blasen, liegt dass Verhältnis der.wahren Eisenverluste aus Vorher angeführten Gründen noch günstiger, nämlich ungefähr bei 1:3 bei den Chargen mit Sodazusatz gegen die ohne Sodazusatz. Dies kommt ,· bei 40 t Pfannen einem Eisengewinn von ca. 1 t /Charge gleich. Gleichzeitig ergibt sich ein Zeitgewinn.

Ein stärkerei- Siliziumgehalt des Roheisens stört das Verfahren nicht,, sondern führt sogar zu einem besseren Entschwefelungsgrad, wobei ab ■ ca. 0,9 % Si-Gehalt, eine max. Wirkung erreicht .wird.'

Das Verfahren wird vorzugsweise set-durchgeführt, daß man nach Beginn des Blasens die Lanze von oben in die Roheisenpfanne einführt und den pulverförmigen Kalk und die'pulverförmige Soda getrennt über Rohrleitungen in einen pneumatischen Mischer fördert, dort vermischt, und dann einbläst.

Bei einem Schwefelgehalt des Roheisens von 0,15 % wird bei einein Sodagehalt des Kalk-Soda-Gemisches von 8 % eine Wirkungsgradsteigerung der Entschwefelung beim Einblaseverfaiiren von 20 % gegenüber dem reinen Kalk-Einblasen erzielt. Dies entspricht einer gleich großen Senkung des Kalkverbrauchs um 20 %. Gegenüber dem üblichen Sodaverfahre.n ergibt sich außerdem eine bessere Entschwefelung. -

Durch die Möglichkeit einer genaueren Endschwefelgehalteinstellung beim erfindungsgemäßen Blaseverfahren entfällt auch eine zusätzliche Korrektur des Schwefelgehaltes der Einsatzpfannen im Thomaswerk.

Das Verfahren sei an einem praktischen Baispiel erläutert:

42, 3;tarröheisen mit 0,144 % S, 0, 27 % Si und 0, 53 % Mn wurden erfindungsgemäß in einer Pfanne bearbeitet. Die Temperatur des Eisens betrug 1223 C-In der Nähe der Pfanne standen zwei Behälter, die mit Kalk bzw. Soda bis zu Ü.G mm Korngröße gefüllt waren. Die Behälter waren durch zwei Förderrolirleitungen mit einem pneumatischen Mischer verbunden, in dem der Mischvorgang so eingestellt war, daß auf IUO kg CaO 8, 7 kg Soda entfielen.

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Über der Boheisenpfanne hing die Lanze, die mit dem Mischer verbunden war und in das Bad von oben versenkbar .war. Bei gefüllter Pfanne wurde mit dem Blasevorgang kurz über der Oberfläche begonnen und die Lanze dann in einem ' Gang bis in 1, 20 m Badtiefe gesenkt. Dabei betrug die Beladung des Trägergases mit dem Kalk-Soda-Gemisch auf 4 Liter Gas 1 kg Feststoff. Innerhalb von 3 Min. wux-den so 528 kg Kalk-Soda-Gemisch in das Roheisen eingeführt, wobei mit einem Stickstoff druck von 1,1 atü gearbeitet wurde.

Nach der Behandlung betrug der-Schwefelgehalt 0, 06 %, der Si-Gehalt 0, 20 % und der Mn-Gehalt 0^40 %. Eine noch größere Tauchtiefe der Lanze'brachte keine Wirkungsgradverbesserung mehr.

Somit war ein Abbau bei Schwefel von 0, 084 %, bei Silizium von 0., 07 % und bei Mangan von 0,04 % gegeben. Hieraus ergibt sich ein Entsohwefelungsgrad • von 57,7 % bei einem Wirkungsgrad der Kalkausnutzung von 11,6 %.

Die Schlacke war locker und ließ sich leicht abziehen., wodurch die Eisenverluste nur 0,61 to, also I₅ 49 % betrugen gegenüber 1^80 t oder 4, 3 % des Einsatzes beim Einblasen von reinem Kalk in eine, gleichermaßen mit 41 t RoIieisen gefüllte Pfanne. ■ ...

Vergleicht man diese Versuche mit den bekannten Ve rfahren, bei denen Sauerstoff und Kalkstaub mittels Lanze in ein Eisenbad geblasen werden, _sso ist festzustellen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine nennenswerten metallurgischen Einwirkungen des Gases beabsichtigt waren und auch nicht

. stattgefunden haben, weil man mit 4 Liter Gas pro kg Feststoff auskommt, . f ■ ..

während man beim Frischen mit dem Sauerctoffverfahren Mengen von Q, 4 bis

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8 kg pro Nm oder mindestens 125 Liter Gas pro kg Feststoff anwendet.

Ebenso stark unterscheiden sich die Drucke beim hier durchgeführten Verfahren mit 1-1 atü gegen 4 bis 20 atü beim Sauerstoffblaseverfahren. Andere Entschwefelungsversuche durch Einblasen von Kalk mittels Stickstoff wurden mit wenigstens 26 Liter Trägergas pro kg Entschwefelungsgemisch durchgeführt (Trentini und Mitarbeiter).

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Für die Durchführung des Verfahrens ist bei der Beschreibung des Beispiels bereits gesagt worden, daß Kalk und Soda aus zwei Behaltern genommen werden, die mit Förderrohrleitungen mit einem pneumatischen Mischer verbunden sind. Die Mischung wurde in der Weise eingestellt, daß über die beiden Zuleitungen bestimmte abgewogene Mengen dem Mischer zugeführt wurden und dann fluidisierend eine gute Durchmischung erzielt wurde.

Für den pneumatischen Mischer und die Förderung zur Lanze eigent sich vorzugsweise ein Fördergerät, wie es durch die deutsche Patentanmeldung H 37 711 XI/8Ie besehrieben ist. Es sei an dieser Stelle auf den Inhalt und die Zeichnung dieser Anmeldung hingewiesen. Sie beschreibt einen Auflocke rungsboden für pneumatische Fördergeräte, der aus Zonen verschiedener spezifischer Durchlässigkeit zusammengesetzt wird, wobei die Durchlässigkeit in einem Gebiet von mindestens der Größe des Förderdüseneintritts und von gleicher Flächengestalt wie dieser gleich Null ist., während der übrige Anteil des Auflockerungsbodens einer mit zunehmendem Abstand von der Düse stufenweise-oder stetig zunehmende Durchlässigkeit hat, bis am Randes des Bodens die für die Aufgabe oder das Aufgabengebiet des Förderers errechnete Höchstdurchlässigkeit erreicht wird. Das durchlässige Gebiet des Bodens besitzt dabei einen über die Fläche des Bodens hervorragenden Rand und ist so regelbar, daß die Durchlässigkeit während des Betriebes verändert werden kann.

Man kann aber auch mit Vorrichtungen arbeiten, wie sie an sich bekannt sind, bei denen das Mischungsverhältnis während des Betriebes variiert und die Menge des Pulvergemisches gesteuert werden kann. Solche Vorrichtungen Sind z. B. so gestaltet, daß man in die Zuführung zwischen den Vorratsbehältern und dem pneumatischen Mischer Dosierschnecken einbaut, die eine gleichzeitigi'Schleusenwirkung haben. In dem eigentlichend. Mischer befindet sich dann jeweils nur soviel Entschwefelungsmittel, daß durch die unterschiedliche programmgeregelte Dosierung der Förderung aus dem Vorratsbehälter in den Mischer das Mischungsverhältnis kontinuierlich ,beliebig yariierbar ist. Dadurch ist eine genaue Steuerung der Roheisenbehandlung möglich, z. B. lassen sich auf diese Art die ersten G kg Kalk/t Roheisen ohne. Sodazusatz einblasen, und erst bei steigenden Kalkmengen wird auch

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das Kalk-Soda-Verhältnis während des Einblasens entsprechend geändert,, wodurch sich Entschwefelungsgrad und Schlackenbeschaffenheit günstig beeinflussen lassen. Das gleiche gilt für einen langsamen Blasebeginn und sich dann pro Zeiteinheit-steigernde Entschwefelungsmittel zusätze. '"-"".

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Claims

P a te ntansprtiche

1. Verfahren zur Entschwefelung von Roheisen mittels eines . in einem Trägergas suspendierten Kalk-Soda-Gemisches, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensmerkmale:

1. Die Verwendung eines an sich bekannten Kalk-^Soda-Gemisches mit einem Anteil von 5 bis 15% Soda

2. Die Suspension des Entschwefelungsgemisches in einem beliebigen Trägergas bei einem Gas/Peststoff-Verhältnis von max. 5 1/1 kg.

3. Das Einblasen des Entschwefelungsgemisches in an sich bekannter Weise mit Hilfe einer Lanze tief in das Roheisenbad.

4. Die Anwendung eines Blasdruckes, der einen Überdruck von o,l bis o,2 atü über dem an der Lanzenmündung herrschenden ferrostatischen Druck gewährleistet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis des Entschwefelungsgemisches während des Einbringens innerhalb der beanspruchten Grenzen kontinuierlich verändert, insbesondere der Sodaanteii gesteigert wird.

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3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in das Roheisen einzubringenden Entschwefelungsgemisches während des Einbringens kontinuierlich gesteigert wird.

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