NO762364L - - Google Patents

Description

fremgangsmåte for fjerning av karbon fra meget karbonholdig ferromangan aller ferrokrom.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte som går ut på fjerning av karbon fra meget karbonholdig ferromangan eller ferrokrom ved friskning under anvendelse av raantelgass-dyser, hvorunder legeringssmelten for innblåsning av oksygen overhetes, f.eks. til en temperatur mer enn 100°C over smelteområdet. Denne kjente fremgangsmåte utgår fra anvendelse av kjente tiltak for atfkarbonisering av en vanlig stålsmelte under innblåsning av oksygen ved hjelp av mantelgass-dyser, idet fremgangsmåen anvendes for det formål å avkarbonlsere ferrokrom eller ferromangan med hdyt karboninnhold» hvorunder på den ene side denne legeringssmelte på den angitte måte f6r innblåsning av oksygen oppvarmes tlh en temperatur mer enn 100°C over smelteområdet, og på den annen side den gjennomblåste ferrolegering for hver prosent karbon

3

som skal fjernes og hver tonn legering tilfores 15 Km oksygen ilopet av 1 - .5 minutter. Uttrykket "legeringssmelte" betegnet her smeiten av vedkommende ferrolegering under behandlingen.

Ved hjelp av sådanne kjente tiltak lykkes det i hdy grad å undertrykke dannelse av slagg som er lik på kromoksyd eller manganoksyd.

Det slagg som eventuelt likevel oppstår er også så å si et t5rt slagg og inneholder hovedsakelig bare fysisk bundene andeler av ferrolegeringene, som lett kan utsmeltes. Ved de kjente tiltak finner det antagelig sted en spessiell forbruksreaksjon for det foreliggende karbon i legeringssmelten, som således bringes til å lagre seg i et slagg. Alt dette har stått sin prove i praksis, men gjor det no&vendig med en bestemt fastlagt reaksjonshastighet, hvilket i praksis kommer til uttrykk ved at det ilopet av 1 - 5 minutter må fjernes 1 % karbon fra den samlede foreliggende mengde legeringssmelte, og dette må skje ved hjelp av ca. 15 Wca<3>oksygen pr. tonn legeringssmelte (den således definerte resiproke avkarboniseringstakt har dimensjonen : min/% C). Dette forlanger tilsvarende styringsteknxske og/eller reguleringstekniske tiltak og holder også innenfor rammen av en besjiktning den hensiktsmessig anvendbare gassmengde Innenfor visse grenser.

På denne bakgrunn er det et formål for foreliggende oppfinnelse å forbedre den innledningsvis beskrevede fremgangsmåte på sådann måte at prossessforlopet kan styres ved hjelp av legeringssmeltens temperatur, samtidig som en betraktelig storsé gasstilforsel kan hensiktsmessig utnyttes.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved at legeringssmeltens temperatur ved nevnte innblåsning av oksygen uten tilforsel av kjSlemiddel bringes opp i temperaturområdet 1.650 - 1.900°C for ferromangan, eller temperaturområdet 1.750 - 2.000°C for ferrokrom, hvorved det dannes en tungtsmeltende mangan- henholdsvis krom-oksydfase, og denne metalloksydfase derefter reduseres ved på den ene side å tilfore kalk og på den annen side å tilsette reduksjonsmidler som silisium og aluminium og/eller deres legeringer. Fortrinnsvis arbeides det med faste reduksjonsmidler. Tilsatsen av kalk på den ene side og reduksjonsmiddel på den annen side utfores i henhold til en foretrukket utfdrelsesform av oppfinnelsen samtidig. Det oppnås et særlig gunstig prosessforlop når kalk innblåses i legeringssmelten gjennom manteigass-dysene ved hjelp av en inert bærergass (f.eks. argon ved ferrokrom samt argon og/ eller nitrogen ved ferromangan), mens vedkommende reduksjonsmidler tilfores ovenfra på legeringssmelten. Som reduksjonsmiddel kan f.eks. anvendes silisium, ferrosilisium, ferroaluminium, rent aluminium, sllikokrom, silikomangan. Disse midler kan f.eks. bringes inn ovenfra 1 konverteren eller, når de foreligger i flytende form, helles inn. Ved oppfinnelsens fremgangsmåte kan også kalk innblåses sammen med oksygenet for å sikre en rask og rolig binding av gassen og utskillelse fra smeiten.

Også innenfor rammen av denne arbeidsprosess er det fordelaktig å gå frem slik at metalloksydf asen blir liten. For å oppnå dette må det i henhold til oppfinnelsen sørges for at avkarboniseringsreaksjonen ikke finner sted i slagget på sraeltebadets overflate. Dette kan oppnås saår tilførselen og tilførselstakten av oksygen gjennom mantelgassdysene velges slik at avkarboniseringsreaksjonen finner sted i brennflekker over mantelgassdysene. Oppfinnelsen utgår i denne forbindelse fra en erkjennelse som ikke tilborer tidligere kjent teknikk, nemlig at i den innledningsvis omtalte prosess avkarboniseringsreaksjonen ikke finner sted hvor som helst i legeringssmelten og særlig ikke finner sted over en slaggdannelse, men er virksom i visse brennflekker over mantelgassdysene. Sn "brennflekk" betegne^ & rdenne forbindelse det området over en mantegassdyse hvori en intim sammenblanding av smelte og oksygen (samt naturligvis også mantelgassen) finner sted. Over en mantel-gassdyse oppstår i legeringssmelten runde©Iler også mer eller mindre slangeformede gassbobler eller gassboblekjeder, hvis indre veggområde på gassiden består av kromoksyd eller manganoksyd i ytterst tynne og derved reaksjonsfremmende sjikt, eventuelt av molykulser tykkelse. Avkarboniseringen skjer daved at det foreliggende karbon reagerer med dette kromoksyd eller mangang-oksyd, og dette finner sted etter ligningen 2 (Cr^O^)/3 + 2C = 4 Cr/3 + 2C0. Dette er en endoterm forbruksreaksjon for det karbon som skal fjernes, og som man tidligere bare har kunnet virkelig-gjøre i et slagg over vedkommende smelte. I en brennflekk hersker imidlertid helt andre termodynamiske forhold enn på andre steder i legeringssmelten eller i slagget. På den ene side ligger i en brennflekk temperaturen på et annet og høyere nivå, og på den annen side hersker eventuelt i de enkelte bobler, avhengig av deres diameter, ekstremt hoye trykk, som ikke bare fremkommer som kombinasjon av r. ^mosf^etryfcket°9smeltene hydrostatiske trykk, men også er bestemt av boblenes overflatespenning, i alle-fall foreligger en reaksjonsmekanisme som har som resultat at det praktisk talt ikke forekommer noen forsimpling av krom eller mangan, og at en slaggdannelse som deltar i vedkommende reaksjon faktisk ikke lenger er nødvendig.

I henhold til oppfinnelsen oppnås den ønskede avkarboniserings-reaksjon i brennflekkene over mantelgassdysene innenfor forholdsvis store områder for tilførselsmengde og tilforselstakt for det oksy§en

som inngår i reaksjonen. Overhetningen av legeringssmelten må

velges slik at avkarboniserlngsreaksjonen igangsettes ved inn-blåsningen av oksygen. For dette formål kan overhetnings-temperaturen for legeringssmelten f.eks. ligge mer enn 100°C over legeringens smeltaområde, men kan også ligge lavere enn dette. Da avkarboniseringsreaksjonen ved oppfinnelsens fremgangsmåte igangsettes og holdes vedlike i brennflekker over hver mantelgass-dyse, kan i henhold til en ytterligere erkjennelse i forbindelse med foreliggende oppfinnelse ved andre sammensetninger av legerings-smelten arbeides med andre temperaturer. Særlig foreligger det mulighet for ytterligere økning av materialmengden ved utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte på sådann måte at det i konverterens legeringssmelte foreligger fast legeringsmaterial i høyst sådann mengde at brennflekkdannelsen og igangsettningen av avkarboniseringsreaksjonen i disse flekker ikke forstyrres. For dette formål lean det også utføres en styring eller regulering av temperaturen. Herunder kan det foreligge forholdsvis store mengder fast legeringsmaterial og/eller tilføres under innblåsningsprosessen. Bfeermere bestemt kan det i dette sammenheng i henhold til oppfinnelsen angis at legeringssmelten kan være tilsatt opptil ca. 20 % fast legeringsmetall, fortrinnsvis imidlertid ;.eo. 12 % fast material (beregnet av^den totale foreliggende legeringsmengde, nemlig

smelte plus fast material, = 100 % ) .

I denne forbindelse spesifiseres i henhold til oppfinnelsen konkret at det i den foreliggende materialmengde av legeringssmelte og fast legeringsmaterial for hver prosent karbon som skal fjernes og for hvert tonn legering kan innblåses 10 - 30 Km 3 og fortrinnsvis 15 !&n<3>oksygen, og fortrinnsvis innenfor et tidsrom på 0,1 - 2, fortrinnsvis

Q, 5 minutter. Den resiproke avkarboniseringstakfe som defineres i denne forbindelse, har dimensjonen min/%Cxt. Uttrykt på annen måte utføres fremgangsmåten således at det for hvert tonn legerings-3 3

smelte tilføres 10 - 30 Nm , fortrinnsvis ca. 15 Em oksygen, og dette på sådann måte at det fra den samlede materialmengde fjernes 1 % karbon iløpet av et tidsrom på 5 - 12,5 minutter.§an her definerte resiproke avkarboni ser ingst akt har dimensjonen min/% C og skiller seg således fra dimensjonal for den størrelse som ble angitt ovenfor. Når silisluminnholdet i legeringssmelten er meget høyt

forskyves den angitte oksygentilførsel til den ovre grense. Også silisiuraholdig ferrokrom eller ferromangan kan således behandles, selvom dette naturligvis må skje 1 to trinn, hvorved det dannede silikat-slagg tas bort etter det første prosesstrinn og avkarboniseringen derefter utføres i henhold til oppfinnelsen. Ved den beskrevede utførelse forblir avkarboniseringsreaksjonen i brennflekkene stabil. En tungtsmeltende manganoksyd- eller kromoksyd-fase som dannes, kan uten videre fjernes, selv ved små mengder av metalloksyd, ved tilførsel av på den ene side kalk og på den annen side tilsetning av faste reduksjonsmidlar som silisium og aluminium og/eller deres legeringer.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere forklart ved hjelp av utførelseseksempler.

EKS EM? EI* 1@ ( ferromangan)

Det dreier seg her om fremstilling av ferromangan med høyst 1 % karbon. 4.840 kg flytende ferromangan med en temperatur på 1.370°C og med et innhold på 76,3 % m,

6,3 % C,

0,61% Sl,

0,18% P,

0,04% S,

såvel som 500 kg fast ferromangan med samme bestanddelanalyse ble tilført en konverter som var foret med mangesitt (smelteområde for ferromanganlegeringen: 1.060 - 1.220°C). Konverteren var utstyrt med seks dobbeltveggede bunndyser, som alle dannet en vinkel på

15° med vertikalretningen. Som beskyttelsefluid ble det i den ytre dysemantel anvendt jordgass. Under avkarboniseringsfasen ble det under 24,78 minutter blås inn oksygen med en innblåsningstakt på 18 Km 3/min. Ved slutten av oksygeninnblåsningsperioden var legerins-smeltens temperatur steget til 1840 °c. Etter dette fele argon tilført i 3,75 min ved en innblåsningstakt på 14 Km /min, og ilopet av denne tid blev 240 kg kalkstøv bragt inn sammen med argonstrømmen. 482 kg silikomangan ble hovedsakelig iløpet av samme tidsrom tømt inn i konverteren ovenfra. Etter avslutningen av reduksjonsfasen ble legeringssmelten av ferromangan tømt ut av konverteren over en

mellompanne i en støpeskål.

På denne måte ble det oppnådd 5.030 kg ferromangan med et innhold

på 81.0 %Mn,

0,61 % Si,

0,96 % C,

0,18 % P,

0,02 % S.

Manganutbyttet: beløp seg til 91,8 % Mn.

EKSEMPEL 2 ( fergokrom)

Det dreier seg her om fremstilling av ferrokrom med et største karboninnhold på 1 %. 8.540 kg flytende ferrokrom med en temperatur på 1.520°C og et innhold på 66,4 % Cr,

5,1 % C,

0,71 % Si,

0,10 % S,

0,04 % P

samt 1.100 kg fast ferrokrom med samme bestandelenalyse ble tilført en konverter foret med mangesitt (smelteoraråd£ for ferrokrom-leger ingen 2 1.360 - 1.400°C, tilsatstemperaturj 1.000°C). Konverteren var utstyrt med seks dobbeltveggede bunndyser. Som beskytte!sefluid ble det i den ytre mantel anvendt propan. Onder avkarboniseringsfasen ble det ilopet av 25,44 minutter blåst inn oksygen med en innblåsningstakt på 25 Nm /min. Ved slutten av oksygeninnblåsningsperioden, hvilket vil si slutten av avkarboniseringsfasen, var legeringssmeltens temperatur steget til 1.920°C. Derpå ble argon blåst inn under 3 minutter ved en innblåsningstakt på 15 fiJra /min. Under denne tid ble 627 kg kalkstøv ført inn i smeiten med argon-strømmen. I hovedsaklig samme tidsrom ble 386 kg Mlikokrom tømt ovenfra ned i konverteren. Etter avslutning av reduksjonsfasen ble legeringssmelten av ferrokrom tømt fra konverteren over en mellompanne i en stopeskål.

Det ble på denne måte oppnådd tilsammen 9.050 kg affinert ferrokrom med et innhold på 69,7 % Cr, 0,40 % Si, 0,91 % C, 0,03 % S, 0,02 % P. Kromutbyttetbeløp seg til 96,1 %.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for fjerning av karbon fra meget karbonholdig ferromangan eller ferrokrom ved friskning under anvendelse av mantelgass-dyser, hvorunder legeringssmelten for innblåsning av oksygen overhetes,f .eks?, til en temperatur mer enn 10G°C over smelteområdet; karakterisert ved at legeringssmeltens temperatur ved nevnte innblåsning av oksygen uten tilførsel av kjølemiddel bringes opp i temperaturområdet 1.650 - 1.900°C for ferromangan, eller temperaturområdet 1.750 - 2.000°C for ferrokrom, hvorved det dannes en tungt smeltende mangan- henholdsvis krora-oksydfase, og denne metalloksydfase derefter reduseres ved på den ene side å tilføre kalk og på den annen sidé å tilsette faste reduseringsmidier, slik som silisium og aluminium og/eller deres legeringer.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, k a r a k t e r'.i sert ved at nevnte kalk blåses inn i smeiten gjennom metallgassdysene ved hjelp av en inert hærergass, mens de faste reduskjonsmidler tilfores ovenfra til legeringssmelten.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, /karakterisert ved at tilf orselsmengden og tilførsels - takten for oksygen velges slik at avkarboniseringsreaksjonen finner sted i brennflekker over mantelgassdysene.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at fast legeringsmetall foreligger og/eller tilføres under blåseprosessen i sådann mengde i konverterens legeringssmelte at dannelse av nevnte brennflekker ikke forstyrres.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at fast legeringsmetall tilføres legeringssmelten i en mengde på opptil ca. 20 % og fortrinnsvis omkring 12 % (regnet som andel av den totale materialmengde bestående av legeringssmelter plus fast legeringsmetall lik 100 %).

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at den foreliggende materialmengde av legeringssmelte og legeringsmetall for hver prosent karbon som skal fjernes, og hvert tonn legeringsmaterial tilføres 10 - 30 Mm 3 , fortrinnsvis ca. 15 Sm 3 oksygen, og dette ilopet av0 ,1 til høyst 2, fortrinnsvis ca. 0,5 minutter (dimensjonen for den resiproke avkarboniseringstakt% min/% Cxti

7. Fremgangsmåte som angitt i krav I-S, karakterisert ved at det for hvert tonn legeringssmelte tilføres 10 - 30 Nm 3 , fortrinnsvis ca. 15 £3m 3 oksygen, og dette finner sted således at det fra den samlede legeringsmengde fjernes 1 % karbon iløpet av 5 - 12,5 minutter. (Dimensjon for den resiproke avkarboniseringstakt: min/% C) .