DE3137693A1

DE3137693A1 - Verfahren zum entschwefeln von eisenschmelzen

Info

Publication number: DE3137693A1
Application number: DE19813137693
Authority: DE
Inventors: Jean 3521 Dudelange Goedert
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1982-10-21
Also published as: LU82977A1; JPS57120608A; DE3137693C2; GB2089376A; GB2089376B; BE890686A; NL8104939A; FR2495186B1; FR2495186A1

Description

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Verfahren zum Entschwefeln von Eisenschmelzen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entschwefeln von Eisenschmelzen, insbesondere durch das Einbringen von Entschwefelungsmitteln, mit Hilfe einer Tauchlanze und eines Trägergases.

Es ist bekannt, dass Entschwefelungsprozesse umso günstiger verlaufen, je weniger Sauerstoff in der Schmelze vorhanden ist. Aus diesem Grunde werden Eisenschmelzen vor dem Entschwefeln desoxydiert und es wird Sorge getragen, dass die sich über dem Bad befindliche Schlacke eine solche chemische Zusammensetzung aufweist, dass die Gefahr einer Rückoxydation im Verlauf des anschliessenden Entschwefelns unterdrückt wird·

Dies hat zur Entwicklung von Verfahren, geführt, die diese Erkenntnisse berücksichtigen. Ein solches Verfahren beschreibt die DE-AS 22 09 902, gemäss welcher man zur Entschwefelung einer Schmelze dieselbe in einer Pfanne mit Auskleidung aus Schamotte, Magnesit, Dolomit oder hochtonerdehaltigen Materialien zunächst desoxydiert und dann mit einer Schlacke bestimmter chemischer Zusammensetzung abdeckt, um dann ein Gemisch aus feinkörnigem Calcium oder Ca-Verbindungen mit einem neutralen Trägergas einzublasen. Als Entschwefelungsmittel kommen dabei in der Hauptsache Calcium bzw. Calciumverbindungen, wie CaO, CaF2, CaSi, CaC2 in Frage; das Trägergas ist ein neutrales Gas, wie z.B. Argon.

Die Schlacke soll weniger als 2% FeO aufweisen, die Mündung der Einblaslanze tiefer als 2000 mm unter dem Badspiegel liegen und die Desoxydation vorher so geführt worden sein, dass mehr als 0,015 Al in der Metallphase vorliegen.

Es fällt auf, dass die Eintauchtiefe der Blaslanze mindestens 2 m betragen soll; im spezifischen Ausfuhrungsbeispiel werden 2.6 m für eine 4 m hohe Pfanne angegeben. In der Tat wird vorausgesetzt, dass Calcium, das bei 1600⁰C einen Dampfdruck von 2.13 atm. hat, innerhalb der Schmelze flüssig vorliegt, sofern es sich zumindest 1.7 m

unterhalb der Badoberfläche befindet. So wird gelehrt, dass die flüssigen Calciumtropfen wesentlich langsamer aufsteigen als die Dampfblasen dies tun, wodurch man eine verlängerte Reaktionszeit und damit eine günstigere Ausnutzung der eingesetzten Calciummengen erzielt.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das in der Lage ist, Eisenschmelzen weitestgehend zu entschwefeln und gleichzeitig auf den Einsatz synthetischer Schlacken und νauf die Beachtung der Zusammensetzung der Ofenschlacke zu verzichten, sowie die verschleissfordernden hohen . Eintauchtiefen der Blaslanzen zu vermeiden.

Dieses Ziel wird erreicht durch das erfindungsgemässe Verfahren, das vorsieht, dass man eine Eisenschmelze in eine geeignete Pfanne einträgt, sorgfältig abschlackt und mit 1 - 2 kg Kalk/Tonne Eisen abdeckt, dass man die Schmelze bis auf höchstens 35 ppm Sauerstoff desoxydiert und ihr anschliessend ein Gemisch bestehend aus Kalk, Flusspat und metallischem Aluminium durch Einblasen mittels eines Trägergases durch eine Tauchlanze so zuführt, dass der Lanzenausgang sich auf einer mittleren.Tiefe von ca. 1.500 mm unterhalb der Badoberfläche befindet»

Die Massnahme des Abschlackens der Schmelze vollzieht man erfIndungsgemäss am günstigsten sofort beim Abstich, indem man die Ofenschlacke bei Beginn und Ende des Abstichs und zwar vorzugsweise durch Setzen eines Holzstopfens und einer Kugel im Ofen zurückhält· Nachträglich worden mitgerissene Schlackenres te In der Pfanne er fasst und ent Ee nil , woraufhin man dna !lad mil 1-2 kg CaO/Tonne Eisen abdeckt»

Das Zurückhalten von Ofenschlacken bei Beginn und am Ende des Abstichs erfolgt demnach vorzugsweise gemäss der von der Anmelderin in der Lu 61.204 geoffenbarten Methode und mit den ebendort beschriebenen Hilfsmitteln.

Wesentlich ist, dass auf der Badoberfläche so wenig Schlacke wie

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nur Irgend möglich verbleibt". Γη der Tat konnte nachgewiesen wer-■ den, dass bei Abwesenheit von Ofenachlncken die Tendenz zur Aufnahme von- Stickstoff und von Wasserstoff in die Schmelze merklich zurückgedrängt wird. In diesem Zusammenhang ist auch das erfindungsgemässe Abdecken des Bades mit reinem Kalk in erster Linie als Schutzmassnahme gegen die Stickstoff bzw. Wasserstoffaufnahme zu sehen und erst in zweiter Linie als Massnahme zum Beeinflussen der metallurgischen Vorgänge an den Phasengrenzen. In der Tat konnte festgestellt werden, dass sowohl Stickstoff als auch Wasserstoff beim anschliessenden Entschwefeln in die Metallmatrix eindringen, sofern Ofenschlacken bestimmter Zusammensetzung in ausreichenden Mengen vorhanden sind.

^""^ Erf indungsgemäss wird nach dem Abdecken'der Schmelze mit Kalk eine

weitere Schutzmassnahme gegen die Aufnahme von N2 bzw. H2 vorgenommen, indem man die Pfanne mit einem Deckel abschliesst, der lediglich Oeffnungen zum Einführen der Blaslanze sowie von Messsonden zum Erfassen der Temperatur und eventuell der Sauerstoffaktivität aufweist.

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Das erfindungsgemässe Verfahren sieht, wie bereits gesagt vor, ein entschwefelndes Gemisch, bestehend aus CaO, CaF2 sowie metallischem Aluminium zu verwenden, wobei letzteres zu 0-30 Gew.-% vorhanden sein kann, wahrend der Anteil an Flusspat 0-20 Gew.-% und der Anteil an Kalk 50-100 Gew.-% betragen kann. Es ist selbstverständlich, dass sich der Anteil an metallischem Aluminium nach der gemessenen Sauerstoffaktivität in der Schmelze richtet. Darüber hinaus ist trotz aller Masstiahmen, wie Abdecken mit Kalk, Verschliessen durch Deckel, ein Luftzutritt in die Schmelze infolge der Durchwirbelung der Badoberfläche durch das Trägergas nie ganz zu vermeiden, so dass es sich empfiehlt, immer einen gewissen Mehranteil an Aluminium, auch bei nur sehr geringen gemessenen Sauerstoffkonzentrationen vorzusehen.

Ueberraschenderweise ist es nicht notwendig, die einzelnen Gemisch— komponenten auf sehr geringe Korngrössen zu zerkleinern; die obere Korngrosse der Stoffe kann bis zu 2 mm gehen.

Eine weitere überraschende Erkenntnis besteht darin, dass es nicht nicht nur nun rc I el11 sondi-rn nundriickUch ?,u empfehlen 1st, die· Eintauchtiefe der Mündung der Blaslanze auf ca=1500 mm festzusetzen.

Zum Einblasvorgang selbst ist zu sagen, dass er sich erfindungsgemäss abspielt indem man einen konstanten Trä'gergasdurchfluss durch die Blaslanze einstellt und die Menge an einzutragendem Gemisch pro Zeiteinheit, je nach Bedarf variiert. So wird man je nach der Schmelztemperatur die Menge an Gemisch über die Behandlungszeit hinweg konstant halten, oder aber den Hauptanteil innerhalb der Anfangsperlode eintragen. Alternativ ist es erfindungsgemäss vorgesehen, dass man die Gemischmenge pro Zeiteinheit konstant hält und den Trägergasdurchfluss variiert und zwar dann, wenn man zu bestimmten Zeitpunkten auf eine stärkere oder schwächere Durchwirbelung des Bades Wert legt.

Die Freizügigkeit bei der Wahl der Einblasebedingungen wird ermöglicht durch die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Einrichtung, die in der Hauptsache eine Zellenrad-Durchblasschleuse begreift. Letztere ermöglicht ein stufenloses, lediglich durch Aendern der Zellenrad-Umdrehungsgeschwindigkeit zu bewirkendes Variieren der einzutragenden Menge an Gemisch pro Zeiteinheit, wobei der Trägergas-Durchfluss in der Blaslanze unabhängig hiervon variiert werden kann.

Eine besonders günstige Verfahrensweise wird ferner dadurch ermöglicht, dass man die Menge an tatsächlich eingeblasenen Entschwefelungsmitteln kontinuierlich bestimmen kann und zwar genügt es hierzu, das Gewicht des sich entleerenden Gemisch-Vorratsbehälters laufend zu messen; ein Massnahme die die Bauweise dt>r meisten konventionneller Anlagen nicht gestattet.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren entschwefelte Schmelze weist nicht nur den erwünschten niedrigen Schwefelgehalt auf, sondem das Metall selbst zeichnet sich durch einen äusserst niedrigen Gehalt an Einschlüssen aas, wobei letztere ausgesprochen sphärischen Charakter haben.

Claims

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DR. KARL TH. HEGEL DIPL.-ING. KLAUS DICKEL

HALBMONDSWEG 49 2000 HAMBURG TELEFON (040) 8806463

JIJLIUS-KREIS-STRASSE 33 8000 MÜNCHEN

TELEFON (089) 885210 ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

TELEGRAMM-ADRESSE: DOELLNER-PATENT MÜNCHEN FERNSCHREIBER: 5216739 dpal ü

IHRZEiCHEN:

UNStRZEICHEN: H 3178 8000 MÜNCHEN, DEN

ARBED S.A.

Avenue de la Liberte

Luxemburg

Verfahren zum Entschwefeln von Eisenschmelzen

Patentansprüche

1» Verfahren zum Entschwefeln von Eisenschmelzen, d a - . durch gekennze lehnet, daß man die Schmelze in eine geeignete Pfanne einträgt, sorgfältig abschlackt und mit 1 - 2 kg Kalk/Tonne Eisen abdeckt, daß man die Schmelze auf höchstens 35 ppm Sauerstoff desoxydiert und ihr anschließend ein Gemisch bestehend aus Kalk, Flusspat

POSTSCHECKKONTO: HAMBURO 291220-205 BANK. DRIiSI)NIiK BANK ACi, HAMUIIKCi ICrO.-NK. J8I.1KV7 (III./ 20OH(H)OU)

POSTSCHIiCKKONIO M(INCHI N 888-»02 HANK I)I UTSiHI BANK A(i. M(INC III N KIO NK. fidHKIIM (III / '(111/UIlI(I)

und metallischem Aluminium durch Einblasen mittels eines Trägergases durch eine Tauchlanze so zuführt, daß der Lanzenausgang sich auf einer mittleren Tiefe von ca. 1 500 mm unterhalb der Bodenoberfläche befindet. 5
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ofenschlacke bei Beginn und Ende des Abstiches vorzugsweise durch Setzen eines Holzstopfens und einer Kugel im Ofen zurückhält und die in die Pfanne eingetragene Schmelze von mitgerissenen Restschlacken befreit»
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Abschlacken der

IS Schmelze und nach Abdecken mit Kalk, einen Deckel dicht auf die Pfanne aufsetzt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3, d adurch gekennzeichnet, daß das Gemisch einen Anteil von 0-30 Gew.-% an metallischem Aluminium, einen Anteil von ο - 2o Gew.-% an Flusspat und einen Anteil von 50 - 100 Gew.-% an Kalk aufweist.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch

gekennzeichnet, daß die das Gemisch bildenden Stoffe eine Korngröße von 0-2 mm aufweisen.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, da durch gekennzeichnet , daß man das Gemisch mittels einer Zellenrad-Durchblasschleuse dosiert, wobei man einen konstanten Trägergasdurchfluß durch die Lanze einstellt und die Menge an einzutragendem Gemisch stufenlos variiert.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, dadurch

gekennzeichnet, daß man den Trägergasdurchfluß ändert.

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8. Verfahren nach den Ansprüchen 1-7 , dadurch gekennzeichnet, daß man die Menge an tatsächlich eingeblasenem Gemisch kontinuierlich mißt, indem man die Gewichtsabnahme des Gemisch-Vorratsbehälters kontinuierlich bestimmt.