DE2440205A1 - METHOD FOR REDUCING THE SULFUR CONTENT OF MOLTEN IRON - Google Patents
METHOD FOR REDUCING THE SULFUR CONTENT OF MOLTEN IRONInfo
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Description
DIPL-INO.DIPL-INO.
6 Frankiüi ar.i Main 70
Schneckenhbf:*. 27 - Tal. 61 70 79 6 Frankiüi ar.i Main 70
Schneckenhbf: *. 27 - valley. 61 70 79
21. August 1974August 21, 1974
Gzy/Ra.Gzy / Ra.
Union Carbide Corporation, New York,N.Y. 10017 / U.S.A.Union Carbide Corporation, New York, N.Y. 10017 / U.S.A.
Verfahren zur Herabsetzung des Schwefelgehalts von geschmolzenem EisenProcess for reducing the sulfur content of molten iron
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.The invention relates to a method for reducing the sulfur content of molten iron from about 0.025 to about 0.075 % to no more than 0.015% by introducing calcium carbide by means of a gas stream.
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.It is known to add calcium carbide to molten iron to reduce its sulfur content. US Pat. No. 2,803,533 describes a method according to which a fluidized stream of powdered calcium carbide in molten
/ Iron is introduced to carry out desulfurization.
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-The patent describes an effective utilization of calcium carbide, for example less than 0.9 to 1.8 kg of calcium carbide being used to reduce the sulfur content by 0.010 % per ton of iron. These successes have been achieved with small amounts of iron and a relatively high final content of sulfur. British Patent 829,274 describes a process by which a stream of calcium carbide-laden gas with particle diameters of 0.07-1.68 mm is introduced into molten iron. In this case it is necessary to subsequently introduce a further stream of gas without calcium carbide for stirring in order to achieve an effective utilization for the achievement of the lower final sulfur content.
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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.to achieve salary. U.S. Patent 3,001,864 is also described introducing a fluidized stream of calcium carbide into molten iron. Here are relatively high flow velocities of the gas required to cause a strong stirring, which for the Reaction of molten iron with calcium carbide with particle sizes below 0.3 is now required.
Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß anschließend mit Gas gerührt werden muß und daß sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Gases erforderlich sind.These known methods have the disadvantage that gas must then be used for stirring and that very high flow velocities of the gas are required.
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.The object of the invention is a one-step process for introduction voo calcium carbide for desulphurising molten Iron, in which only moderate gas flow rates are required, and through which effective utilization calcium carbide and rapid desulfurization can be achieved.
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.The process according to the invention consists in that very finely divided calcium carbide is introduced well below the surface of the molten iron in a gas stream at moderate flow rates. Here, the sulfur content of the iron is effectively reduced to 0.015 % and below, without the need to stir in a second process step. The method of the invention is suitable for the treatment of molten iron in large quantities.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird ein feinverteiltes Calciumcarbid verwendet. Die Teilchendurchmesser dieses Calciumcarbids liegen unter 200 Mikron, wenigstens 50 $ habenA finely divided one is used for the process according to the invention Calcium carbide used. The particle diameters of this calcium carbide are less than 200 microns, at least $ 50
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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 7f5.Particle diameters no greater than about 50 microns and at least about 20 microns particle diameters no greater than about 10 microns. The aggregate of finely divided calcium carbide has a Fischer sub-sieve number of less than about 12.0. The preferred calcium carbide has total particle diameters of no more than 200 microns, with at least about 60 % having particle diameters of no more than about 50 microns and at least about JO% having particle diameters of no more than about 10 microns. The unit preferably has a Fischer lower sieve count of less than 7 f 5.
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.Calcium carbide of this type can be produced by grinding commercially available calcium carbide, its particle diameter be in the range between 0.6 mm and 0.074 mm. Finely divided Calcium carbide of the specified particle sizes can according to the invention can be easily introduced into molten iron using an apparatus as shown in the drawing can.
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 vonAccording to the drawing, finely divided calcium carbide in powder form 1 is brought from the container 2 through the valve 3 into the distribution vessel 5. This has in its lower part a conventional device 7 for fluidizing, which can be any commercially available device of this type. The fluidizing gas such as nitrogen is introduced through the valve 9. The gas for conveying, for example nitrogen or another inert gas or a moisture-free gas such as dry air, is introduced through the valve ii and conveys the finely divided calcium carbide through the flexible hose line ± 3 into the lance 15 »which expediently has an inner diameter of
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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-about 3 »2 mm. The lance consists of a particularly heavy one Steel pipe which is protected by a brick jacket 17. The lance 15 is located in a vessel 19, which as Usual torpedo cart is shown. The lance is in
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. geechaolzene tauoht in the sulphurous / cast iron 21, on which there is a layer 23 of a slag. The vessel shown typically contains about 100 to 250 tons of molten metal with a depth of 1.2 to 2.8 meters.
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 eineWhen carrying out the method according to the invention, 1 part by weight of gas is used to convey calcium carbide in an amount of 75 to 140 parts by weight. If the quantity ratio is lower than about 75, very long introduction times are required; if the quantity ratio is higher than 140, desulphurisation is undesirably poor. The calcium carbide-containing gas is introduced into the lower 75 % of the depth of the molten iron. In practicing the procedure, excellent results have been obtained when it is inserted into the lower 10 0 yo of depth. The gas introduced into the molten iron preferably has a flow rate of about 1.5 to 4.5 meters per second. With the described combination of working conditions, the sulfur content in 100 to 200 tons of molten iron can be reduced to no more than 0.015 % and below, for example to $ 0.01 and below, if the original sulfur content is between $ 0.025 and $ 0.075. No more than 1.8 kg of calcium carbide are used to achieve a reduction in the sulfur content of 0.01 % per ton of iron, about 0.68 to 1.8 kg of calcium carbide being required for this purpose. That can be achieved without one
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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.Post-treatment and without additional stirring. With the introduction of gas can be stopped if the calculated required amount of calcium carbide is within the above stated Area is introduced into the molten metal. The specified combination of working conditions ensures a good utilization of calcium carbide, because the very fine calcium carbide reacts better because, because of their small diameter, the particles slowly move into the molten metal rise and also because of the low flow rate of the gas of, for example, not more than 4.5 η each Ascend slowly to the surface for a second. The reaction time of the particles in the molten metal is thus increased, and the loss of fine particles on the metal surface by trapping in the slag or otherwise degraded. In addition, a strong. This avoids splashing and loss of metal in the container because that Gas is introduced at a relatively slow rate.
Das Beispiel erläutert eine Ausführungsform der Erfindung.The example illustrates an embodiment of the invention.
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 -140 tons of molten iron from a blast furnace were brought into a torpedo car at a temperature of 1390 C according to the drawing. The iron contained 4.6 %> C, 1.03 % Si, 0.060 P, 0.047 % S, 0.69 % Mn. A vertically arranged lance made of a steel tube with an inner diameter of. 3.2 cm was introduced into the molten iron to a depth of about 60 to 90 cm from the bottom of the jar. The molten iron in a vessel had a height of about -
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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. 1.8 to 2.2 η. Through the lance was nitrogen in abundance of 385 l / min, and a flow rate of about 4.6 m / sec. introduced. The gas introduced contained finely divided gas Calcium carbide bit distribution of particle diameter below.
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 %. The weight ratio of the finely divided calcium carbide, which was obtained by grinding commercially available calcium carbide with particle diameters below 0.5 mm, to nitrogen was about 127%. The calcium carbide was introduced for 8 minutes and 45 seconds, the temperature of the molten iron was about 1380 0 C. At the end of this treatment the sulfur content of the iron was 0.015 %. A total of 4.3 kg of finely divided material per ton of iron was imported . 1.35 kg per ton of iron per 0.01 % sulfur. 6l, 2 kg of calcium carbide were introduced per minute. The utilization of the Calciuraeartids, based on the CaC 2 content, was 22.9 %.
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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.In a series of more attempts to treat more than 50 individual batches of molten iron in quantities of 100 to 200 tons was used in the method according to the invention found an average calcium carbide utilization of about $ 21.5.
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.Additional tests using finely divided calcium carbide according to the invention have shown that a greater effect of the calcium carbide is achieved with the decrease in the particle diameter and with the decrease in the Fischer lower sieve number. Tests with commercially available finely divided calcium carbide with particle diameters of 0.5 µm, with about 88 % of the particles having diameters between 1h and 590 microns, resulted in utilizations of the calcium carbide which were less than half of the utilization achieved in the process of the invention.
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Claims (1)
aufhört, wenn etwa 0,68 bis 1,8 kg Calciumcarbid zur Herabsetzung des Schwefelgehaltes um 0,01 % je Tonne Eisen verwendet worden sind.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that one starts with the introduction of calcium carbide
ends when about 0.68 to 1.8 kg of calcium carbide have been used to reduce the sulfur content by 0.01% per ton of iron.
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