DE2440205A1

DE2440205A1 - Verfahren zur herabsetzung des schwefelgehalts von geschmolzenem eisen

Info

Publication number: DE2440205A1
Application number: DE2440205A
Authority: DE
Inventors: Michael Carl Carosella; Alan Fitzgibbon; Donald Cleve Hilty; Lamar Spaulding Todd
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1973-08-31
Filing date: 1974-08-22
Publication date: 1975-03-27
Also published as: CA1024748A; SE7411025L; IT1019175B; GB1476182A; JPS5051409A; FR2242468B1; JPS5624009B2; NO743126L; DE2440205B2; BE819430A; US3929464A; FR2242468A1

Description

DIPL-INO.

HELMUT GORTZ

6 Frankiüi ar.i Main 70
Schneckenhbf:*. 27 - Tal. 61 70 79

21. August 1974

Gzy/Ra.

Union Carbide Corporation, New York,N.Y. 10017 / U.S.A.

Verfahren zur Herabsetzung des Schwefelgehalts von geschmolzenem Eisen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herabsetzung des Schwefelgehalts von geschmolzenem Eisen von etwa 0,025 his etwa 0,075 $ auf nicht mehr als 0,015 % durch Einführen von Calciumcarbid mittels eines Gasstromes.

Es ist bekannt, geschmolzenem Eisen Calciumcarbid zuzusetzen, um dessen Schwefelgehalt zu verringern. In der USA-Patentschrift 2 803 533 ist ein Verfahren beschrieben, nach welchem ein fluidisierter Strom von pulverförmigem Calciumcarbid in geschmolzenes
/Eisen eingebracht wird, um eine Entschwefelung durchzuführen.

Das Patent beschreibt eine wirksame Ausnutzung des Calciumcarbids, wobei beispielsweise weniger als 0,9 bis 1,8 kg Calciumcarbid zur Herabsetzung des Schwefelgehaltes um 0,010 % je Tonne Eisen verwendet werden. Diese Erfolge sind erreicht worden mit kleinen Mengen von Eisen und einem verhältnismäßig hohen Endgehalt an Schwefel. Das britische Patent 829 274 beschreibt ein Verfahren, nach welchem ein Strom von mit Calciumcarbid beladenem Gas mit Teilchendurchmessern von 0,07^ bis I,l68 mm in geschmolzenes Eisen eingeführt wird. Hierbei ist es notwendig, anschließend einen weiteren Strom von Gas ohne Calciumcarbid zum Rühren einzuführen, um eine wirksame Ausnutzung zurErreichung des niedrigeren endgültigen Schwefel-

509813/0760

gehalts zu erreichen. In der USA-Patentschrift 3 001 864 ist ebenfalls das Einführen eines fluidisierten Stromes von Calciumcarbid in geschmolzenes Eisen beschrieben. Hierbei sind verhältnismäßig hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Gases erforderlich, um ein starkes Rühren zu bewirken, das für die Umsetzung von geschmolzenem Eisen mit Calciumcarbid mit Teilchengrößen unter 0,3 nun erforderlich ist.

Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß anschließend mit Gas gerührt werden muß und daß sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Gases erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist ein einstufiges Verfahren zur Einführung voo Calciumcarbid zum Entschwefeln von geschmolzenem Eisen, bei welchem nur mäßige Strömungsgeschwindigkeiten des Gases erforderlich sind, und durch welches eine wirksame Ausnutzung des Calciumcarbids und eine schnelle Entschwefelung erzielt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man sehr fein verteiltes Calciumcarbid in einem Gasstrom mit mäßigen Strömungsgeschwindigkeiten gut unter die Oberfläche der Eisenschmelze einführt. Hierbei wird der Schwefelgehalt des Eisens wirksam auf 0,015 % und darunter herabgesetzt, ohne daß in einem zweiten Verfahrensschritt gerührt werden muß. Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet für die Behandlung von geschmolzenem Eisen in großen Mengen.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird ein feinverteiltes Calciumcarbid verwendet. Die Teilchendurchmesser dieses Calciumcarbids liegen unter 200 Mikron, wenigstens 50 $ haben

509813/0760

Teilchendurchmesser von nicht mehr als etwa 50 Mikron und wenigstens etwa 20 $ Teilchendurchmesser von nicht mehr als etwa 10 Mikron. Das Aggregat des feinverteilten Calciumcarbids hat eine Fischer-Untersiebzahl (sub-sieve number) von weniger als etwa 12,0. Das bevorzugte Calciumcarbid hat insgesamt Teilchendurchmesser von nicht mehr als 200 Mikron, wobei wenigstens etwa 60 % Teilchendurchmesser von nicht mehr als etwa 50 Mikron und wenigstens etwa JO % Teilchendurchmesser von nicht mehr als etwa 10 Mikron haben. Vorzugsweise hat das Aggregat eine Fischer-Untersiebzahl von weniger als 7_f5.

Calciumcarbid dieser Art kann hergestellt werden durch Mahlen von handelsüblichem Calciumcarbid, dessen Teilchendurchmesser in dem Bereich zwischen 0,6 mm und 0,074 mm liegen. Feinverteiltes Calciumcarbid der angegebenen Teilchengrößen kann erfindungsgemäß leicht in geschmolzenes Eisen eingeführt werden, wobei eine Vorrichtung nach der Zeichnung verwendet werden kann.

Nach der Zeichnung wird feinverteiltes Calciumcarbid in Pulverform 1 aus dem Behälter 2 durch das Ventil 3 in das Verteilungsgefäß 5 gebracht. Dieses hat in seinem unteren Teil eine übliche Vorrichtung 7 zum Fluidisieren, die eine beliebige handelsübliche derartige Vorrichtung sein kann. Das fluidisierende Gas wie Stickstoff wird durch das Ventil 9 eingeführt. Das Gas zum Fördern, z.B. Stickstoff oder ein anderes inertes Gas oder ein feuchtigkeitsfreies Gas wie trockene Luft, wird durch das Ventil ii eingeführt und fördert das feinverteilte Calciumcarbid durch die biegsame Schlauchleitung ±3 in die Lanze 15» die zweckmäßigerweise einen inneren Durchmesser von

509813/0760

etwa 3»2 mm hat. Die Lanze besteht aus einem besonders schweren Stahlrohr, das durch einen Mantel 17 aus Backstein geschützt ist. Die Lanze 15 befindet sich in einem Gefäß 19, das als Üblicher Torpedowagen dargestellt ist. Die Lanze ist einge-

geechaolzene tauoht in das schwefelhaltige/Gußeisen 21, auf welchem sich eine Schicht 23 einer Schlacke befindet. Das abgebildete Gefäß enthält in der Regel etwa 100 bis 250 Tonnen geschmolzenes Metall mit einer Tiefe von 1,2 bis 2,8 m.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Fördern von Calciumcarbid in einer Menge von 75 bis 140 Gewichtsteilen 1 Gewichtsteil Gas verwendet. Bei einem niedrigeren Mengenverhältnis unter etwa 75 sind sehr lange Einführungszeiten erforderlich, unter einen höheren Mengenverhältnis über 140 wird unerwünscht schlecht entschwefelt. Das Calciumcarbid enthaltende Gas wird in die unteren 75 % der Tiefe des geschmolzenen Eisens eingeführt. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens wurden beim Einführen in die unteren 10 ⁰Jo der Tiefe ausgezeichnete Ergebnisse erzielt. Das in das geschmolzene Eisen eingeführte Gas hat vorzugsweise eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1,5 bis 4,5 m je Sekunde. Bei der beschriebenen Kombination der Arbeitsbedingungen kann der Gehalt an Schwefel in 100 bis 200 Tonnen geschmolzenem Eisen auf nicht mehr als 0,015 % und darunter, beispielsweise auf 0,01 $ und darunter herabgesetzt werden, wenn der ursprüngliche Schwefelgehalt zwischen 0,025 und 0,075 $ liegt. Es werden nicht mehr als 1,8 kg Calciumcarbid verwendet, um je Tonne Eisen eine Herabsetzung des Schwefelgehalts um 0,01 % zu erzielen, wobei für diesen Zweck etwa 0,68 bis 1,8 kg Calciumcarbid gebraucht werden. Das kann erreicht werden ohne eine

509813/0760

2U0205

Nachbehandlung und ohne zusätzliches Rühren. Mit dem Einführen von Gas kann aufgehört werden, wenn die berechnete erforderliche Menge von Calciumcarbid innerhalb des oben angegebenen Bereiches in das geschmolzene Metall eingeführt ist. Die angegebene Kombination von Arbeitsbedingungen gewährleistet eine gute Ausnutzung des Calciumcarbids, weil das sehr feine Calciumcarbid besser reagiert, weil die Teilchen wegen ihres geringen Durchmessers langsam in dem geschmolzenen Metall aufsteigen und auch wegen der geringen Strömungsgeschwindig- keit des Gases von beispielsweise nicht mehr als 4,5 η je Sekunde nur langsam zur Oberfläche aufsteigen. Die Umsetzungsdauer der Teilchen in dem geschmolzenen Metall wird also erhöht, und der Verlust an feinen Teilchen an der Metalloberfläche durch Einfangen In der Schlacke oder sonstwie wird herabgesetzt. Zusätzlich wird ein starkes. Spritzen und ein Verlust an Metall dadurch in dem Gefäß vermieden, weil das Gas mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit eingeführt wird.

Das Beispiel erläutert eine Ausführungsform der Erfindung.

Beispiel

140 Tonnen geschmolzenes Eisen aus einem Hochofen wurden bei einer Temperatur von 1390 C in einen Torpedowagen gemäß der Zeichnung gebracht. Das Eisen enthielt 4,6i %> C, 1,03 % Si, 0,060 P, 0,047 % S, 0,69 % Mn. Eine senkrecht angeordnete Lanze aus einem Stahlrohr mit einem Inneren Durchmesser von. 3,2 cm wurde in das geschmolzene Eisen bis auf eine Tiefe von etwa 60 bis 90 cm vom Boden des Gefäßes eingeführt. Das geschmolzene Eisen in ü@m Gefäß hatte eine Höhe-von etwa -

509813/07 60

1,8 bis 2,2 η. Durch die Lanze wurde Stickstoff in einer Menge von 385 l/Min, und eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 4,6 m/Sek. eingeführt. Das eingeführte Gas enthielt feinverteiltes Calciumcarbid Bit nachstehender Verteilung der Teilchendurchmesser.

Teilchendurchmeseer	0,36 %	Gesamtmenge
208-295 Mikron	9,15 %
147-208 Mikron	22,18 %	9,51 $
104-147 Mikron	0 %	31,69 %
74-104 Mikron	5,36 %	31,69 $
53-74 Mijcpon	11,05 %	37,05 %
35-53 Mikron	7,03 #	48,10 %
20-35 Mikron	13,06 %	55,13 %
1Ο-2Ο Mikron	30,46 %	68,19 %
weniger als 10 Mikron	98,65 1o

Das Gewichtsverhältni» des feinverteilten Calciumcarbides, das erhalten war durch Mahlen von handelsüblichem Calciumcarbid mit Teilchendurchmessern unter 0,5 mm, zu Stickstoff lag bei etwa 127 #. Das Calciumcarbid wurde während 8 Minuten und 45 Sekunden eingeführt, wobei die Temperatur des geschmolzenen Eisens bei etwa 1380⁰C lag. Mach dem Ende dieser Behandlung lag der Sehwefelgehalt des Eisens bei 0,015 %. Insgesamt waren 4,3 kg «las feinverteilten Materials je Tonne Eisen eingeführt, üih. 1,35 kg je Tonne Eisen je 0,01 % Schwefel. Je Minute waren 6l,2 kg Calciumcarbid eingeführt worden. Die Ausnutzung des Calciuraeartids, bezogen auf den Gehalt an CaC₂ lag bei 22,9 %.

509813/0760

In einer Reihe von weiteren Versuchen zum Behandeln von mehr als 50 Einzelchargen von geschmolzenem Eisen In Mengen von 100 bis 200. Tonnen wurde bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine mittlere Ausnutzung des Calciumcarbids von etwa 21,5 $ festgestellt.

Zusätzliche Versuche unter Verwendung von feinverteiltem Calciumcarbid gemäß der Erfindung haben gezeigt, daß mit der Abnahme der Teilchendurchmesser und mit der Abnahme der Fischer-Untersiebzahl eine höhere Wirkung des Calciumcarbids erzielt wird. Bei Versuchen mit handelsüblichem feinverteilten Calciumcarbid mit Teilchendurchmessern von 0,5 um, wobei etwa 88 fo der Teilchen Durchmesser zwischen lh und 590 Mikron hatten, ergaben Ausnutzungen des Calciumcarbids, die weniger als die Hälfte der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Ausnutzung betrugen.

509813/0760

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herabsetzung des Schwefelgehalts von geschmolzenem Eisen von etwa 0,025 his etwa 0,075 % auf nicht mehr als 0,015 fo durch Einführen von Calciumcarbid mittels eines Gasstromes, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Verringerung des Schwefelgehaltes um 0,01 % je Tonne Eisen nicht mehr als etwa 1,8 kg Calciumcarbid mit Teilchendurchmessern von nicht mehr als 200 Mikron, wobei wenigstens etwa 50 $ der Teilchen Durchmesser unter 50 Mikron, wenigstens 20 $ der Teilchen Durchmesser unter 10 Mikron haben, und wobei das Aggregat der Teilchen des Calciumcarbids eine Fischer-Untersiebzahl (sub-sieve number) von weniger als etwa 12 hat, mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als etwa 4,5 m je Sekunde in die unteren 75 % der Tiefe der Eisenschmelze einführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Calciumcarbid mittels eines etwa mlttlg angeordneten senkrechten Rohres in die Eisenschmelze einführt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Calciumcarbid in die unteren 10 % der Tiefe der Eisenschmelze einführt.

h. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Einführen von etwa 75 bis etwa 130 Gewichtsteilen Calciumcarbid 1 Gewichtsteil Gas verwendet.

509813/0760

_ Q —

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man mit dem Einführen von Calciumcarbid
aufhört, wenn etwa 0,68 bis 1,8 kg Calciumcarbid zur Herabsetzung des Schwefelgehaltes um 0,01 % je Tonne Eisen verwendet worden sind.

509813/0760

Leerseite