DE2440205B2

DE2440205B2 - Verfahren zur Herabsetzung des Schwefelgehalts von geschmolzenem Eisen

Info

Publication number: DE2440205B2
Application number: DE2440205A
Authority: DE
Inventors: Michael Carl Valley Center Calif. Carosella; Alan Lewiston Fitzgibbon; Donald Cleve Sanburn N.Y. Hilty; Lamar Spaulding Tonawanda Todd
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1973-08-31
Filing date: 1974-08-22
Publication date: 1979-10-18
Also published as: FR2242468B1; JPS5051409A; SE7411025L; CA1024748A; US3929464A; GB1476182A; DE2440205A1; FR2242468A1; NO743126L; IT1019175B; JPS5624009B2; BE819430A

Description

Die Erfindung betrifft ein einstufiges, diskontinuierliches Verfahren zur Herabsetzung des Schwefelgehaltes einer Eisenschmelze von einem Wert zwischen 0,025 bis 0,075% auf nicht mehr als 0,015%, wobei handelsübliches Calciumcarbid in feinteiliger Form mittels eines Trägergases über eine Lanze in die Schmelze eingeblasen wird.

Ein Verfahren der vorgenannien Art ist aus der US-PS 35 98 573 bekanntgeworden. Für die Entschwefelung wird dort ein handelsübliches Calciumcarbid verwendet, das etwa 80% CaC2 enthält. Dieses Carbid wird in zwei verschiedenen Körnungen, die zwischen 300 und 700 μπι bzw. zwischen 60 und 80 μιτι liegen, mit Hilfe von trockener Luft in die Eisenschmelze eingeführt. Die dabei aufgewendeten Mengen an Carbid pro Tonne Eisen liegen für die grobe Körnung zwischen 2,84 und 7,70 kg, für die feinere Körnung zwischen 2,86 und 4,b5 kg. Der Schwefelgehalt nach der Entschwefelung beträgt als Mittel aus neun Versuchen mit grober Carbidkörnung 0,015% und als Mittel aus fünf Versuchen bei der feineren Körnung 0,023%. Für den Ausnutzungsgrad des Carbids wird im Mittel 8,2 bzw. 10,9% angegeben.

Auch in »Gießerei« (55), Heft 1, Seiten 1 bis 6, wird das Entschwefeln von Gußeisen mit Calciumcarbid behandelt. Die dort beschriebenen Ergebnisse sind allerdings nur an verhältnirmäßig kleinen Chargen von etwa 250 kg Eisen ermittelt und lassen sich wohl rieht ohne weiteres auf Betriebsverhältnisse übertragen. Für die Versuche wurde ein technisches Calciumcarbid mit einem Gehalt von etwa 80% CaC₂ und etwa 15% CaO benutzt. Für das Einblasen mittels einer Tauchlanze wird als inertes Trägergas Stickstoff und die Verwendung eines Calciumcarbids mit Körnungen im Bereich von 100 bis ΙΟΟΟμπι empfohlen. Dabei soll die Lanze sehr tief, jedoch nicht bis auf den Boden eingetaucht werden. Im Zusammenhang mit den Angaben über die Korngröße wird vor der Verwendung eines sehr feinteiligen Carbids gewarnt, da sich dieses schlecht in die Eisenschmelze einbringen lasse und sich damit die Entschwefelungswirkung verringere. Die an Chargen von 250 kg Eisen ermittelten Ergebnisse zeigen, daß der Restschwefelgehalt bei Calciumcarbid-Zusätzen von unter 0,6% erheblich zunimmt und die Grenze von 0,015% übersteigt
In »Radex-Rundschau« 1972, Heft 1, Seiten 3 bis 26,

in sind die Ergebnisse ausführlicher Untersuchungen mit verschiedenen Entschwefelungsmitteln und unterschiedlichen Methoden ihrer Einbringung beschrieben. Zwar wurden hier auch handelsübliche technische Carbide mit 86 bzw. 78% CaC₂ und 8 bis 15 CaO, Rest

is SiO₂, 0,05 S und andere Bestandteile, in einer Körnung von über 100 μπι für ein kontinuierliches Blasverfahren untersucht Für das diskontinuierliche, einstufige Tauchlanzenverfahren liegen jedoch nur Versuche vor bei denen ein Gemisch von Calciumcarbid mit 14% CaCO₃ benutzt wurde, dessen Körnung zu 70% unter 50 und zu 20% zwischen 10 und 50 μιη lag.

Nach der US-PS 28 03 533 sollen zur Entschwefelung weniger als 0,9 bis 1,8 kg Calciumcarbid je Tonne Eisen und 0,01 % Schwefelabbau verbraucht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einstufiges, diskontinuierliches Verfahren zum Entschwefeln von geschmolzenem Eisen anzugeben, bei dem handelsübliches technisches Calciumcarbid mit einem CaC₂-Gehalt von etwa bis zu 80%, Rest

jo hauptsächlich CaO und untergeordnete Mengen an SiO₂, MgO und AI2O3 als Entschwefelungsmittel verwendet wird, um eine rasche Entschwefelung mit besserem Ausnutzungsgrad, niedrigem Verbrauch an Carbid/1 t Eisen und 0,01% Schwefelabbau bei mäßiger

y, Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Calciumcarbid mit Teilchendurchmessern von nicht mehr als 200 μιη, wobei wenigstens 50% aller Teilchen Durchmesser unter 50 μίτι und wenigstens 20% aller Teilchen solche unter 10 μιη aufweisen, im Gewichtsverhältnis 75 bis 130 Teile Calciumcarbid auf ein Teil Trägergas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von nicht mehr als etwa 4,5 m/sec in die unteren 75% der Tiefe der Eisenschmelze eingeblasen wird.

Sehr gute Ergebnisse werden erzielt, wenn das handelsübliche Calciumcarbid soweit zerkleinert wird, daß die Teilchendurchmesser zu 60% unter 5 μπι und zu 30% unter 10 um liegen. Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Carbidstrom in die unteren 10% der Tiefe der Eisenschmelze einzublasen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Calciumcarbid 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.

bo Nach der Zeichnung wird 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. Das fluidisierende Gas wie Stickstoff wird durch das

b? 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 il eingeführt und fördert das fcinverteilte

Calciumcarbid durch die biegsame Schlauchleitung 13 in die Lanze 15, die zweckmäßigerweise einen inneren Durchmesser von etwa 3,2 mm hat Die I-inze 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 eingetaucht in das schwefelhaltige geschmolzene 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 U bis 2,8 m.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Fördern von Calciumcarbid in einer Menge von 75 bis 130 Gewichtsteilen 1 Gewichtsteil Gas verwendet Bei einem niedrigeren Mengenverhältnis unter etwa 75 sind sehr lange Einführungszeiten erforderlich, unter einem höheren Meng'-nverhältnis über 130 wird unerwünscht schlecht entschwefelt Das Calciumcarbid enthaltende Gas wird in die unteren 75% der Tiefe des geschmolzenen Eisens eingeführt. 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 0,015% und darunter, beispielsweise auf 0,01% 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 ei.-ie 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 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 und auch wegen der geringen Strömungsgeschwindigkeit des Gases von beispielsweise nicht mehr als 4,5 m je Sekunde nur langsam zur Oberfläche aufsteigen. Die Umsetzungsdauer der Teilchen in dem geschmolzenen Metall wird erhöht, und der Verlust an feinen Teilchen an der Metalloberfläche durch Aufnahme in die Schlacke wird herabgesetzt. Zusätzlich wird ein starkes Spritzen und ein Verlust an Metall dadurch vermieden, daß das Gas mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit in den Behälter für die Eisenschmelze 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 4,61% C, 1,03% SL 0,060 P, 0,047% S, 0,69% Mn. Eine senkrecht angeordnete Lanze aus einei.i 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 dem Gefäß hatte eine Höhe von etwa 1,8 bis 2,2 m. Durch die Lanze wurde Stickstoff in einer Menge von 385 I/min bei einer

ίο Strömungsgeschwindigkeit von etwa 4,6m/sec eingeführt Das eingeführte Gas enthielt feinverteiltes Calciumcarbid mit nachstehender Verteilung der Teilchendurchmesser.

Teilchendurchmesser	%	Gesamtmenge
208-295 am	0,36%
147-208 um	9,15%	9,51%
104-147 am	22,18%	31,69%
74-104 am	0%	31,69%
53- 74 am	5,36%	37,05%
35- 53 am	11,05%	An ΐΛηι to, IUVo
20- 35 arr	7,03%	55,13%
10- 20 am	13,06%	68,19%
<10 am	30,46%	98,65%

Das GewichtsverhältniE des feinverteiiten 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

j-> eingeführt, wobei die Temperatur des geschmolzenen Eisens bei etwa 1380° C lag. Nach dem Ende dieser Behandlung lag der Schwefelgehalt des Eisens bei 0,015%. Insgesamt waren 4,3 kg des feinverteilten Materials je Tonne Eisen eingeführt, d.h. 135kg je

4(i Tonne Eisen je 0,01% Schwefel. Je Minute waren 61,2 kg Calciumcarbid eingeführt worden. Die Ausnutzung des Calciumcarbids, bezogen auf den Gehalt an CaC₂ lag bei 22,9%.

In einer Reihe von weiteren Versuchen zum

4-, Behandeln von mehr als 50 Einzelchargen von geschmolzenem Eisen in Mengen von 100 bis 200 Tonnen wurde bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein mittlerer Ausnutzungsgrad des Calciumcarbids von etwa 21,5% festgestellt.

w Bei Versuchen mit handelsüblichem feinverteiltem Calciumcarbid mit Teilchendurchmessern von 0,5 mm, wobei etwa 88% der Teilchen Durchmesser zwischen 74 und 590 Mikrometer hatten, ergaben in Übereinstimmung mit den in der US-PS 35 98 573 enthaltenen Ergebnissen der handelsüblichen Calciumcarbid-Produkte mit Körnungen zwischen 700 und 60 μιτι Ausnutzungsgrade des Calciumcarbids, die weniger als die Hälfte der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten betrugen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einstufiges, diskontinuierliches Verfahren zur Herabsetzung des Schwefelgehaltes einer Eisenschmelze von einem Wert zwischen 0,025 bis 0,075% auf nicht mehr als 0,015%, wobei handelsübliches Calciumcarbid in feinteiliger Form mittels eines Trägergases über eine Lanze in die Schmelze eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcarbid mit Teilchendurchmessern von nicht mehr als 200 Mikrometer, wobei wenigstens 50% aller Teilchen Durchmesser unter 50 Mikrometer und wenigstens 20% aller Teilchen solche unter 10 Mikrometer aufweisen, im Gewichtsverhältnis 75 bis 130 Teile Calciumcarbid auf ein Teil Trägergas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von nicht mehr als etwa 4,5 m/sec in die unteren 75% der Tiefe der Eisenschmelze eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengrößen des verwendeten Calciumcarbids mindestens zu 60% unter 50 μΐη und zu 30% unter 10 μπι liegen.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Calciumcarbidstrom in die unteren 10% der Tiefe der Eisenschmelze eingeblasen wird.