DE2237253B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen eines Pulvers in ein Bad aus flüssigem Metall - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen eines Pulvers in ein Bad aus flüssigem MetallInfo
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- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs I vorausgesetzten
Gattung und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
Es geht dabei um das Einführen von Material, wie Kalk, Kalkstein, Eisenoxide, Erze, unterschiedliche
Schmelzzusätze usw. in pulverförmigem Zustand in ein Bad aus flüssigem Metall, um auf die Zusammensetzung
und die physikalischen sowie chemischen Eigenschaften der sich bildenden oder bereits gebildeten Schlacke
einzuwirken.
ίο Es ist bekannt, pulveriges Material in ein flüssiges
Metallbad dadurch einzuführen, daß man das Material in einem Transportgas suspendiert, das Luft oder Sauerstoff
oder irgendein anderes Gas sein kann.
Bei den Konvertern oder den Stahlwerköfen ist es ι5 bekannt, diese pulverigen Materialien, in einem
Transportgas suspendiert, auf zweierlei unterschiedliche Weisen einzuführen:
a) Die erste Art besteht darin, daß ran das mit
pulverigem Material beladene Transportgas mit Hilfe einer vertikalen oder schräg von oben nach
unten geführten Lanze einbläst
b) Die zweite Art besteht darin, daß man mit pulverigem Material beladenes Transportgas durch
Blasdüsen oder Windformen einbläst, die vertikal oder geneigt von unten nach oben in dem Boden
eines Stahlwerkkonverters eingebaut sind, wobei von einem Mantelschutzgasschleier im äußeren
Düsenquerschnitt Gebrauch gemacht wird (DE-OS 19 09 779).
Die erste Art hat den Nachteil, daß man eine Lanze benötigt Die mit dieser Art des Einblasens verbundenen
Nachteile sind großer Einbauraumbedarf, die Notwendigkeit eines Umlaufes von Kühlwasser, der Ersatz der
durchgefressenen Lanzen, manchmal die Bildung von »Lanzenbären«, d.h. von metallischen Ansätzen am
Lanzenende usw.
Beim Einblasen nach der zweiten Art treten die Partikel der pulverigen Materialien aus der Düse mit
einem Impuls (oder Bewegungsgröße je Zeiteinheit) aus, welcher recht erheblich ist, da die Partikel ungefähr die
Geschwindigkeit des Transportgases haben und diese hohe Geschwindigkeit mit einer spezifischen Masse
verbunden ist, die wesentlich größer als die des Gases ist Daraus folgt: Während das Gas auf das Metallbad
mit einem hohen Wirkungsgrad einwirkt und sein Impuls wegen der geringen spezifischen Masse verhältnismäßig
klein ist durchqueren die meisten festen Partikel wegen ihres hohen Impulses das Metallbad,
wobei sie sich mit einem dünnen Metallfilm umgeben (zu dem auch noch eine feine Haut aus Schlacke kommen
kann), treten aus dem Bad mit einer noch beachtlichen Geschwindigkeit aus und werden von den Gasen
mitgenommen, die aus der Konvertermündung austretan.
Ein derartiges Einführen von Teilchen hat infolgedessen
nur einen begrenzt günstigen Effekt auf das Metallbad und vergrößert andererseits die Verluste an
Metall.
Ein Einführen von Partikeln durch geneigt in dem Boden des Konverters sitzende Düsen hat praktisch die
gleichen Nachteile wie das Einführen durch vertikale Düsen, da die ausführbare Neigung relativ zur
Vertikalen für derartige Düsen eindeutig zu gering ist,
h5 um zu verhindern, daß Partikel pulverförmigen Materials
mit einer erheblichen Geschwindigkeit aus dem Bad austreten können.
Für solche im Boden eines Stahlkonverters eineebau-
Für solche im Boden eines Stahlkonverters eineebau-
te Dosen ist es an sich auch bekannt (DE-OS 20 33 975),
als kohlenwasserstoffhaltiges Mantelschutzfluid flüssige
Kohlenwasserstoffe zu verwenden, die unter der thermischen Wirkung der im Konverter herrschenden
Temperaturen gekrackt bzw. thermisch zersetzt werden.
c) Es wurde auch noch eine dritte Art bekannt,
pnlverförmige Materialien mit einem Trägergas in einen Konverter einzublasen (»Iron and Coal«,
26.8.1960, Seiten 459-463). Danach wird wie nach
der ersten erwähnten Art pulverförmiger Kalk von oben auf das Stahlbad aufgeblasen, doch dienen
hierzu nicht Lanzen, sondern in der seitlichen Auskleidung des Konverters angebrachte einfache
Düsen, die ähnlich wie die Lanzen schneller als die sie umgebende seitliche Konverterauskleidung
verschleißen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern,
daß die in ein !Metallbad eingeführten pulverförmigen Stoffe ausreichend im Bad verbleiben und nicht
vorzeitig mit den abgegebenen Gasen nach oben entweichen und daß gleichzeitig eine nur langsame
Abnutzung der Blasdüsen gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst
Das Trägergas kann ein raffinierend wirkendes Gas, z. B. reiner Sauerstoff sein, und das Mantelschutzfluid
kann z.B. Heizöl sein. Diese Ausführungsform der
Erfindung ist insbej-^idere anwendbar für das Umwandeln
eines Hämatit-Roheisens in einem Konverter mit basischem Futter, d. h. mit einer geeigneten Entphosphorung,
unter gleichzeitigem Ve·meiden der Nachteile, weiche den eine Lanze verwendenden Verfahren
anhaften.
Die Erfindung ist ebenfalls auf phosphorhaltige Roheisen anwendbar, in diesem Fall gestattet sie es,
Auswurfe zu vermeiden und die Entphosphorung trotz des Einblasens unter der Oberfläche des Bades viel
schneller durchzuführen.
Für den Fall, daß das Einblasen unter der Badoberfläche erfolgt, das Trägergas ein raffinierend wirkendes
Gas ist und die einzubringenden pulverigen Materialien teilweise oder insgesamt aus Kalk oder Kalkstein
bestehen, können diese Pulver nur einen Teil des einzubringenden Kalkes sein, der für die Konverterbehandlung
notwendig ist, der Rest oder der notwendige Zusatz an Kalk wird dann in Stücken zugegeben und
durch die Mündung des Konverters eingeführt.
Falls das Einblasen unterhalb der Oberfläche des Bades erfolgt und als Transportgas ein Raffiniergas
verwendet wird, kann man den Momentandurchsatz an Kalk oder Kalkstein in Pulverform während der
Konverterbehandlung veränderlich machen. Dieser Durchsatz kann auch während gewisser Zeitspannen auf
Null zurückgehen; dabei ist es günstig, zu Beginn der Konverterbehandlung einen größeren zeitlichen Durchsatz
an Kalk oder pulverisiertem Kalkstein anzuwenden, um ein Schäumen der Schlacke und das Auftreten
von Auswürfen zu vermeiden, das durch das Schäumen entstehen könnte: andererseits wird Kalk- oder
Kalksteinpulver auch während des letzten Drittels der Konverterbehandlungsperiode zweckmäßigerweise zugegeben,
um die Bildung einer flüssigen Schlacke zu erleichtern, ohne deshalb sehr niedrige Kohlenstoffgehalte
in dem Bad und eine Überoxydierung des Metalls
zu erhalten.
Falls das Einblasen unter der Badoberfläche erfolgt und das Transportgas ein Reinigungsgas ist, kann man
auch pulverförmigen Flußspat mit Kalk oder Kalkstein in Pulverform mischen, um durch das oxydierende Gas
in bestimmten Augenblicken der Konverterbehandlung eingeführt zu werden.
Die pulverförmigen Materialien, die in dem oxydierenden
Gas suspendiert eingeblasen werden, können auch Oxyde, insbesondere Eisenoxyde, enthalten.
Wie man leicht versteht, bringt die Erfindung Abhilfe
für drei größere Schwierigkeiten eines Konverterbehandlungsvorganges für Roheisen durch Einblasen von
oxydierenden Strahlen in oder unter der Badoberfläche.
a) Das Betriebsverhalten der Düsen bleibt dank des Schutzes jeder Blasdüse durch das peripher
eingebrachte Heizöl ausgezeichnet
b) Das Schäumen der Schlacke während der ersten Hälfte des Konverterbehandlungsvorganges wird
durch das Einbringen von feinen Teilchen aus Kalk, die durch das oxydierende Gas in das Bad
eingebracht werden, vermieden und vollständig beherrscht
c) Die Bildung einer flüssigen Schlacke ist nicht mehr erst in einem späteren Stadium zu erzielen; dies
dank der Anwendung der feinen Kalkteilchen, deren für die Schlacke günstige Wirkung gegebenenfalls
noch durch Zufügen feiner Partikel aus
k> Flußspat verstärkt werden kann, die ebenfalls
durch das oxydierende Gas transportiert und eingeblasen werden.
erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht, insbesondere wegen der Anordnung der Düsen doppelter getrennter
Speisung in der feuerfesten Auskleidung des Konverters, was es möglich macht, die Düsen derart
auszurichten, daß sie von unten nach oben mit einem kleinen Winkel gegenüber der Horizun&lebene oder
horizontal oder schließlich von oben nach unten blasen. Dabei ergibt sich eine besonders gründliche Wirkung
des Kalks, und starke Eisenverluste, die man beim Einblasen von Partikeln innerhalb eines Trägergases
durch den Boden des Konverters nicht vermeiden könnte, werden unterbunden. Man kann in gewissen
Fällen ein Interesse daran haben, erfindungsgemäß horizontale Düsen genau in der Oberfläche und
unterhalb dieser Badoberfläche zu benutzen. Dies kann der Fall sein, wenn man — wie bei den Blasverfahren
mittels Lanzen — das Ungleichgewicht zwischen der Schlacke und dem Metall zu verstärken wünscht, um die
Entphosphorung relativ zu der Entkohlung zu begünstigen.
Gegenstand der Erfindung sind auch die in den Patentansprüchen 2 bis 5 gekennzeichneten Vorrichtungen.
Die Blasdüsen gemäß der Erfindung, welche die pulverigen Materialteilchen einblasen, können also auch
bei einem Konverter verwendet werden, in den ein oxydierendes Reinigungsgas über andere Düsen eingeblasen
wird, die beispielsweise in dem Boden des Konverters angeordnet sind und von unten nach oben
vertikal oder schräg blasen.
Einer der Hauptvorteile des Verfahrens und der Vorrichtungen gemäß der Erfindung liegt darin, daß der
Ausgangs-Geschwindigkeitsvektor jedes pulverförmigen Materialteilchens zu Beginn seines Durchquerens
des Bades entweder nach unten oder horizontal oder
schräg und nach oben, aber im letzteren Fall mit einer sehr kleinen Vertikalkomponente gerichtet ist Daraus
folgt, daß die Wirkung des pulverigen Materials auf das Metallbad oder auf die Schlacke tatsächlich diejenige ist,
welche man anstrebt, die Teilchen haben nicht genügend Impuls nach oben, um aus dem Bad aufzutauchen und
auszutreten.
Ein weilerer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt
darin, daß man die erfindungsgemäB benutzten Doppeldüsen in (Combination mit einer Gruppe von Düsen
verwenden kann, weiche von unten nach oben durch den
Boden des Konverters ein oxydierendes Gas hindurchblasen, das keine pulverformigen Materialteilchen
enthält Dies ergibt dank der beiden Sätze von Blasdüsen, denen im Boden und denjenigen, die
erfindungsgemäß durch die Auskleidung einblasen, eine sehr große Anpassungsfähigkeit
In allen Fällen wird der Schutz der Düsen in der Weise gesichert, daß sie nicht schneller verschleißen als
die sie umgebende feuerfeste Auskleidung.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nunmehr als die Erfindung nicht einschränkendes
Ausführungsbeispiel eine Umwandlungsbehandlung von hämatitischem Roheisen in Stahl durch Einblasen von
reinem Sauerstoff unterhalb der Badoberfläche beschrieben.
Es handelt sich darum, ein hämatitisches Roheisen, das 4% Kohlenstoff, 0,8% Silizium, 0,5% Mangan,
0,15% Phosphor und 0,035% Schwefel enthält bei 13000C in Stahl zu verwandeln.
Hierzu wird der Konverter zur Gewinnung von 27 Tonnen flüssigen Stahls beschickt mit:
a) 4 Tonnen Schrott
b) 600 kg reichem, nicht siliziumhaltigem Erz,
c) 26 Tonnen Roheisen.
Drei Doppelblasdüsen sind horiz >ntal im unteren Teil
der Seitenwand des Konverters ang eordnet
Drei weitere Doppeldüsen sind in einer größeren Höhe derart angeordnet daß diese Düsen mit ihren
Mündungen in das Bad eintauchen, wenn der Konverter sich in vertikaler Stellung befindet; die Düsen sind mit
einem Winkel von 45° gegenüber der Vertikalen nach unten geneigt.
Während der ersten drei Minuten bläst man durch die sechs Düsen mit doppelter getrennter Speisung, die in
der feuerfesten Auskleidung des Konverters sitzen; und zwar
durch die zentralen Rohre der sechs Düsen:
— 130 Nm3 Sauerstoff je min
— 30 kg/min Kalk
— tO kg/min Kalkstein
durch die Umfangsleitung der sechs Düsen:
— 8 l/min Heizöl.
Während der 5 folgenden Minuten unterbricht man die Zufuhr von Kalk und Kalksteinpulver, und man bläst
lediglich durch die zentralen Rohre der sechs Düsen 130
NmVmin Sauerstoff und durch die Umfangsleitung der sechs Düsen 8 !/min Heizöl.
Schließlich bläst man während der 4 letzten Minuten wiederum Kalk und Xalksteinpulver ein, diesmal unter
Zugabe von Flußspat, und zwar:
durch die zentralen Rohre der sechs Düsen:
— 130 NmVmin Sauerstoff
— 200 kg/min Kalk
— 100 kg/min Kalkstein
— 100 kg/min Flußspat und
durch die Umfangsleitung der sechs Düsen:
— 8 l/min Heizöl.
— 1560 Nm3 Sauerstoff, d.h. 60 Nm3 je Tonne Roheisen
— 1700 kg gepulverter Kalk, d. h. 65 kg/t Roheisen
— 700 kg gepulverter Kalkstein, d. h. 27 kg/t Roheisen
— 400 kg Schrott d. h. 15* kg/t Roheisen
— 600 kg reichen Erzes, d. h. 23 kg/t Roheisen
— 961 Heizöl, d.h. 3,7 l/t Roheisen.
— 961 Heizöl, d.h. 3,7 l/t Roheisen.
erhält man in der Gießgrube txaen weichen Stahl mit
den folgenden Analysewerten:
C=0,060%;Mn=0,600%; P=0.025%;
S = 0,019%;Nj = 0,0023%.
S = 0,019%;Nj = 0,0023%.
wesentlich geringerer Menge als bei den Verfahren durch Aufblasen von oben mittels Lanze.
μ verringern, indem man in dem Hauptrohr jeder Düse ein
oxydierendes Gas einbläst das nicht reiner Sauerstoff ist beispielsweise eine Mischung von Sauerstoff und
Wasserdampf oder auch eine Mischung von Sauerstoff und einem neutralen Gas in ausreichender Menge.
Man muß nicht die gesamte Menge an Kalk in Pulverform einblasen; wenn man beispielsweise nur
vermeiden will, daß sich in der ersten Hälfte der Entkohlung eines Thomas-Roheisens Auswurfe bilden,
kann man 80% an Kalk oder Kalkstein durch die Chargieröffnung des Konverters gleichzeitig mit dem
Roheisen eingeben und über die Düsen gemäß der Erfindung nur eine Kalkmenge in Form von Pulver
einblasen, die 20% der gesamten für die Umwandlung notwendigen Kalkmenge ist Dieser letztere Anteil kann
-15 überdies zweckmäßigerweise an den Siliziumgehalt des
Roheisens angepaßt werden.
Man kann auch den Kalk in Pulverform durch gepulverten Kalkstein ersetzen, indem man in der
Wärmebilanz der Umwandlung ein Opfer bringt; dies ist
so nicht unbedingt störend, wenn diese Bilanz einen Überschuß aufweist und man die folgenden Vorteile
erzielen kann:
— Kalk in Form von Kalkstein ist billiger als gebranntPr Kalk.
— Die Zufuhr von Schwefel ist bei dem Kalkstein geringer als bei Kalk.
— Es erfolgt eine geringe Zufuhr von Sauerstoff durch den Kalkstein kostenlos.
Andererseits, wenn das Einblasen von Kalk oder Kalkstein über die erfindungsgemäßen Düsen in dsm
Eisen der Charge am Ende der Entkohlung einen Phosphorgehalt in dem Bad beläßt, der noch zu hoch für
f.", die verfolgten Zwecke ist, oder wenn es sich um ein hämatitisches Roheisen handelt, das zu entkohlen ist, bei
dem die endgültige Schlacke sich sehr spät einwandfrei ausbildet, kann man mit Nutzen eine Mischung von Kalt
und Kalkstein in Pulverform und einem gepulverten
Flußspat einblasen.
Man erkennt, wie vielfältig die möglichen metallurgischen Anwendungen der erfindungsgemäßen Düsen
bzw. der geschilderten Düsenanordnung sind.
Claims (5)
1. Verfahren zum Einblasen eines Pulvers, insbesondere eines Kalk- oder Kalksteinpulvers,
mittels eines Trägergases in einen mit flüssigem Metall, insbesondere Roheisen, gefüllten Konverter
nach der Kohlenwasserstoffmantelschutzfluid-Durchblastechnik,
dadurch gekennzeichnet, daß das Einblasen in Höhe oder unterhalb des
Badspiegels erfolgt, wobei die Blasrichtung entweder
schräg nach unten oder horizontal oder in Richtung der Badoberfläche bei einem Winkel von
weniger als 30° mit der Horizontalen erfolgt und daß als kohlenwasserstoffhaltiges Mantelschutzfluid in
an sich bekannter Weise flüssige Kohlenwasserstoffe verwendet werden.
2. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit zumindest einer Düse mit
doppelter getrennter Speisung, die zwei konzentrische Rohre oder Leitungen aufweist, welche durch
die feuerfeste Auskleidung des Konverters hindurchgehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse
oder Düsen die seitliche Auskleidung des Konverters durchsetzen und entweder schräg nach unten
oder horizontal oder schräg nach oben gerichtet sind, wobei ein kleiner Winkel von weniger als 30°
mit der horizontalen Ebene besteht und diese Düsen in das Metallbad während der Blasstellung des
Konverters münden, aber stets in derjenigen Auskleidungszone angeordnet sind, die aus dem Bad
heraustaucht, wenn der Konverter gekippt wird und sich das gesamte Metallbad in dem Bauch des
Konverters befindet
3. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit zumindest einer Düse mit
doppelter getrennter Speisung, die zwei konzentrische Rohre oder Leitungen aufweist, welche durch
die feuerfeste Auskleidung des Konverters hindurchgehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse
oder Düsen die seitliche Auskleidung des Konverters durchsetzen und entweder schräg nach unten
oder horizontal gerichtet sind und in die Oberfläche des Metallbades in der Blasstellung des Konverters
einmünden, aber stets in derjenigen Auskleidungszone angeordnet sind, die aus dem Bad heraustaucht,
wenn der Konverter gekippt wird und sich das gesamte Metallbad vollständig in dem Bauch des
Konverters befindet
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Düse in der Blasstellung
des Konverters die feuerfeste Auskleidung des Konverters waagerecht durchsetzt und in der
Spiegelhöhe des Metallbades, aber nicht oberhalb dvr Schlackenschicht mündet
5. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch die Kombination der
Vorrichtung mit einer Blasvorrichtung für ein oxydierendes Gas durch Düsen, die die Bodenauskleidung
des Konverters durchsetzen und nach oben' vertikal oder schräg gerichtet sind und einen kleinen
Winkel mit der Vertikalen einschließen.
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DE2237253A1 DE2237253A1 (de) | 1973-02-08 |
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- 1972-07-28 DE DE19722237253 patent/DE2237253B2/de not_active Withdrawn
Also Published As
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8230 | Patent withdrawn |