EP0281796A1 - Verfahren zur Herstellung von Ferromangan affiné - Google Patents

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EP0281796A1
EP0281796A1 EP88102163A EP88102163A EP0281796A1 EP 0281796 A1 EP0281796 A1 EP 0281796A1 EP 88102163 A EP88102163 A EP 88102163A EP 88102163 A EP88102163 A EP 88102163A EP 0281796 A1 EP0281796 A1 EP 0281796A1
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EP
European Patent Office
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ferromanganese
converter
carburé
melt
phase
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EP88102163A
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English (en)
French (fr)
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EP0281796B1 (de
Inventor
Hans Dr.-Ing. Litterscheidt
Manfred Dr.-Ing. Rähder
Carl.-Heinz Dipl.-Ing. Schütz
Richard A. Dr.-Ing. Weber
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Thyssen Stahl AG
Original Assignee
Thyssen Stahl AG
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/003—Making ferrous alloys making amorphous alloys

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of low-carbon and low-silicon ferromanganese (ferromangan affiné) by refining ferromangan with a high carbon content (ferromangan carbrance) produced in the blast furnace.
  • low-carbon ferromanganese can be freshly converted in the converter by blowing in oxygen with the help of jacket gas nozzles without any significant formation of a slag rich in manganese oxide, the alloy melt being heated to a temperature of over 100 ° C. over the melting range and before the oxygen is blown in about 15 Nm3 of oxygen are blown into the ferroalloy to be blown for 1% carbon and 1 ton alloy.
  • the heating over the melting range is carried out by starting or adding oxygen-affine metals or their alloys, for example silicon metal, ferrosilicon, aluminum added to the blowing period and oxidized with oxygen.
  • the working temperature of the alloy melt is kept constant by adding solid cooling material, for example, its own return metal, its own slag-containing metal, fine ore, pre-reduced ore or the like (DE-PS 22 01 388).
  • the temperature of the alloy melt is raised to a temperature of over 1650 to 1900 ° C. by blowing in the oxygen without the addition of coolants, a high-melting manganese oxide phase being formed.
  • This phase is then reduced on the one hand by introducing lime and on the other hand by adding solid reducing agents such as silicon and aluminum and / or their alloys (DE-OS 25 31 034).
  • a method for the production of ferromanganese is also known by blowing in an oxidizing gas, water vapor and / or an inert gas below the molten metal level by means of immersed nozzles which are protected by introducing a circumferential cooling fluid that opens into the bath to be freshly cleaned .
  • pure oxygen is blown through the nozzles up to an intermediate carbon content of 2 to 3.5% until the temperature of the bath to be freshly heated is between 1650 and 1750 ° C.
  • a process for the production of ferromanganese is known, with a carbon content of 0.5 to 2% by decarburization of a ferromangan melt with a carbon content of 3 to 8% and up to 7% silicon with an oxidizing agent in a reactor.
  • the oxidizing agent e.g. Oxygen
  • the oxidizing agent introduced into the lower region of the melt, which is kept under an atmospheric pressure, preferably from 1.5 to 15 bar.
  • a temperature-regulating gas in the form of carbon dioxide, air, nitrogen, argon and / or water vapor can be added to the oxidizing agent.
  • US Pat. No. 3,305,352 describes a process for producing ferromanganese with a carbon content of not more than 1.5% by oxygen inflation. This process is based on a ferromanganese which has been produced, for example, in a blast furnace, with a carbon content of at least 3% and a silicon content of up to 5%. This high-carbon ferromanganese is brought to a decarburization temperature of at least 1550 ° C. Oxygen is then blown up in an amount sufficient to bring the melt to a temperature of about 1700 ° C. before the carbon has been reduced to 1.5%.
  • the blowing operation is continued until the temperature of the melt reaches 1750 ° C, and is stopped when this temperature is reached, whereby a ferromanganese is obtained with a carbon content of not more than 1.5%.
  • a quarter of the total oxygen required can be blown to reach the decarburization temperature of at least 1550 ° C.
  • the melt can also be brought to this temperature by induction heating in an induction furnace.
  • This method has the advantage that it is possible to work in comparatively simple units which are known in principle from steelmaking.
  • the significant disadvantage of this process is that at the end of the process there is a high proportion of high-melting manganese oxide slag, which makes high tapping and casting temperatures necessary so that adequate metal-slag separation is ensured.
  • this slag represents a significant manganese loss, which is reflected in a comparatively low metal or manganese yield.
  • the invention has for its object to provide a process for the production of low-carbon and low-silicon ferromanganese (ferromangan affiné) by refining a ferromanganese with a high carbon content (ferromangan carbrance) produced in the blast furnace by means of pure oxygen in a converter, in which the essential advantages of known bottom blowing method used, the significant disadvantages are avoided, ie low-energy, loss-free production without major feed wear is made possible.
  • the melt is preferably cooled to the casting temperature using the material of its own in a cooling phase while the stirring gas is continued to be blown in.
  • the tapping temperature can be adapted to the requirements of the casting technology within wide limits.
  • the amount of bottom gas can be determined so far by the choice of the nozzle cross-section, the number and arrangement of the nozzles and by the regulation of the gas amount specified by process parameters can be reduced as is necessary to maintain the bath movement necessary for the individual process steps.
  • the amount of oxygen blown is 1.50 to 4.0 Nm3 / min ⁇ FeMn carb Reason, preferably 2.5 to 3.5 Nm3 / min ⁇ t FeMn carb Reason and the amount of stirring gas is 0.02 to 0.50 Nm3 / min ⁇ t FeMn carb Reason, preferably 0.02 to 0.15 Nm3 / min ⁇ t FeMn carbache.
  • nitrogen, argon, carbon dioxide or exhaust gases are used as the stirring gas in the oxidation phase and argon or nitrogen in the reduction phase.
  • Silicomanganese, ferrosilicon, silicon, aluminum or their alloys are preferably used as solid reducing agents in the reduction phase in amounts of 5 to 15 kg silicon or aluminum / t ferromanganese carb Reason; depending on the silicon content, the quantity of lime amounts to 10 to 40 kg / t ferromanganese carb fate.
  • manganese ore or filter dusts separated in the process are used for cooling both during and after the fresh phase, and the subsequent reduction phase is modified so that manganese is obtained both from the fresh slag and from the manganese ore in which the others mentioned above are obtained solid reducing agents are added.
  • ferromangan affiné as a coolant can be replaced in whole or in part by Manganez or filter dusts separated during the process.
  • Dolomite and / or magnesite can be used as additional slag formers in quantities of up to 40 kg / t ferromanganese carbrance, which, in addition to the desired cooling effect, provide special protection for the refractory lining of the vessel.
  • a converter which is conventional for steel production can be used as the production vessel, in which 2 to 20, preferably 6 to 10, nozzles for blowing in stirring gas are arranged in the converter base according to the invention.
  • a water-cooled inflation lance which is characterized by 3 to 10, preferably 4 to 6, nozzle openings at the tip of the lance is used to inflate the oxygen.
  • the blowing speed and the lance height are set according to the decarburization process and are also dependent on the analysis of the ferromanganese carbrance to be blown and the ferromanganese affine to be produced.
  • the individual process stages are assigned the type and amount of the stirring gas to be blown in below the bath.
  • the blowing nozzles are arranged and dimensioned in such a way that they can be operated with comparatively small amounts of gas, so that the known disadvantages do not occur with jacket nozzles charged with large amounts of gas.
  • the floor nozzles are preferably arranged in the middle of the floor in a row parallel to the axis of rotation of the converter or completely in the part of the floor of the converter which is free of melt and slag when the converter is turned over. As a result, an effective orbital movement of the melt can be set, so that metal and slag are constantly in intensive contact without the refractory lining of the converter being subject to increased wear.
  • the proposed arrangement of the nozzles in the converter base has the further advantage that the nozzles are exposed when the converter is turned over and the amount of stirring gas can be reduced accordingly in this process section. In addition, evaporation of the metal by sputtering can be avoided.
  • the inner diameters of the floor nozzles are 3 to 12 mm, preferably 7 to 9 mm.
  • the advantages achieved with the invention can be seen in particular in that - By blowing stirring gas into the melt, the amount of inert gas can be measured according to the amounts required for the individual phases, resulting in a leads to a considerable reduction in inert gas consumption, the nozzles modified compared to known jacket gas-cooled nozzles and the slag guidance lead to a strong reduction in refractory wear, particularly in the floor area, the use of expensive cooling gases, which moreover require complicated control and complex evaporator devices, can be dispensed with, the converter base construction is considerably simplified by using simple tubular nozzles, - The reduction and cooling phase following the oxidation phase enables the tapping temperature to be set within wide limits, - high output losses in the slag can be avoided.
  • oxygen was blown onto the melt at a speed of 300 Nm 3 / min using an inflation lance with four nozzle openings.
  • argon was introduced into the melt through six bottom nozzles at a speed of 6.3 Nm3 / min.
  • the oxygen supply through the lance was switched off with an amount of oxygen of 8150 Nm3O2 and the lance was pulled out of the converter.
  • 5838 kg of SiMn were added to the converter from above within 2 minutes. With a delay of one minute, 2144 kg of lime were drawn into the converter.
  • 12.6 Nm3 argon / min were blown into the melt through the bottom nozzles.
  • the melt was then cooled in the converter to the tapping temperature of approx. 1580 ° C using its own coolant.
  • the coolant consumption was 6902 kg ferromanganese affine.
  • 4032 kg of dolomite lime were added as slag formers.
  • the amount of slag was approx. 10500 kg, the slag had the following composition: 19.7% Mn2+ 23.6% SiO2 30.0% CaO 19.7% MgO Balance FeO, Al2O3
  • the metal output was 83.9%.
  • the Mn output was 88%.
  • oxygen was blown onto the melt at a speed of 300 Nm3 / min using an inflation lance with four nozzle openings.
  • argon was introduced into the melt through six bottom nozzles at a speed of 6.3 Nm3 / min.
  • the oxygen supply through the inflation lance was interrupted after a blown quantity of 9000 Nm3 O2 and the inflation lance was moved out of the converter.
  • the manganese oxide from the slag was reduced back into the melt.
  • 788 kg of aluminum and 2280 kg of lime were drawn into the converter and at the same time 10.5 Nm3 argon / min were blown into the bath through the floor nozzles.
  • the melt was brought to a temperature of 1611 ° C. in the converter using its own coolant. This required 11820 kg of cooling affine.
  • 4284 kg of dolomite lime were added as slag formers.
  • the amount of slag was about 11100 kg; the slag had the following composition: 19.3% Mn2+ 12.4% SiO2 31.2% CaO 11.2% Al2O3 18.3% MgO Rest FeO
  • the metal output was 83.6%.
  • the manganese yield was 87.4% Mn.
  • the floor nozzles 5 are arranged in the middle of the converter floor 2 in a row parallel to the axis of rotation 3 and in the center plane of the converter 1.
  • the pivots are designated by 4.
  • the floor nozzles 5 are arranged in the part of the converter floor 2 which is free of melt and slag when the converter 1 is folded over, that is the upper part of the converter floor 2 when the converter 1 is folded over. These arrangements of the floor nozzles 5 in the converter base 2 ensures that after flipping the converter 1, the floor nozzles 5 are exposed. The amount of stirring gas can be reduced accordingly in this process section. There is no atomization of slag and metal and thus no evaporation of metal.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kohlenstoff- und siliciumarmem Ferromangan (Ferromangan affiné) durch Frischen eines im Hochofen erzeugten Ferromangans mit hohem Kohlenstoffgehalt (Ferromangan carburé) mittels reinem Sauerstoff in einem Konverter, Kennzeichen der Erfindung, ist, daß in einer Oxidationsphase Sauerstoff auf die hochkohlenstoffhaltige Manganschmelze (Ferromangan carburé) von oben mittels einer Aufblaslanze aufgeblasen und gleichzeitig ein inertes Rührgas unterhalb des Schmelzbadspiegels durch Blasdüsen in die Schmelze eingeblasen wird und nach Beendigung des Sauerstoffaufblasens bei fortgesetztem Einblasen von Rührgas in einer sich anschließenden Reduktionsphase der Schmelze zur Rückgewinnung des verschlackten Mangans feste Reduktionsmittel und Stückkalk zugesetzt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kohlenstoff- und siliciumarmem Ferromangan (Ferromangan affiné) durch Frischen von im Hochofen erzeugtem Ferromangan mit hohem Kohlenstoffgehalt (Ferromangan carburé).
  • Es ist bekannt, niedriggekohltes Ferromangan (Ferromangan affiné) im Konverter durch Einblasen von Sauerstoff mit Hilfe von Mantelgasdüsen ohne nennenswerte Bildung einer manganoxidreichen Schlacke zu frischen, wobei die Legierungsschmelze vor dem Einblasen des Sauerstoffs auf eine Temperatur von über 100 °C über den Schmelzbereich erhitzt und in die zu verblasende Ferrolegierung für je 1% zu entfernenden Kohlenstoff und je Tonne Legierung etwa 15 Nm³ Sauerstoff eingeblasen werden. Die Erhitzung über den Schmelzbereich wird durchgeführt, indem vorhandene oder zugesetzte sauerstoffaffine Metalle oder deren Legierungen, z.B. Siliciummetall, Ferrosilicium, Aluminium, zu Beginn der Blasperiode zugesetzt und mit Sauerstoff oxidiert werden. Die Arbeitstemperatur der Legierungsschmelze wird durch Versetzen derselben mit festem Kühlmaterial, z.B. arteigenem Rücklaufmetall, arteigenem schlackenhaltigem Metall, Feinerz, vorreduziertem Erz oder dergleichen, konstant gehalten (DE-PS 22 01 388).
  • In Weiterbildung dieses Verfahrens wird die Temperatur der Legierungsschmelze durch das Einblasen des Sauerstoffs ohne Zugabe von Kühlmitteln auf eine Temperatur von über 1650 bis 1900 °C gesteigert, wobei sich eine hochschmelzende Manganoxidphase bildet. Diese Phase wird danach einerseits durch Einbringen von Kalk und andererseits durch Zugabe von festen Reduktionsmitteln, wie Silicum und Aluminium und/oder deren Legierungen, ausreduziert (DE-OS 25 31 034).
  • Nach einem weiteren Vorschlag wird der Legierungsschmelze bis etwa 20% festes Legierungsmetall beigegeben, und die Zuführmenge sowie die Zuführgeschwindigkeiten des Sauerstoffs werden so gewählt, daß die Entkohlungsreaktion in Brennflecken über den Mantelgasdüsen erfolgt (DE-PS 25 40 290).
  • Aus der DE-OS 20 01 707 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Ferromangan bekannt durch Einblasen eines oxidierenden Gases, von Wasserdampf und/oder eines inerten Gases unterhalb des Metallschmelzenspiegels mittels eingetauchter Düsen, die durch Einführen eines im zu frischenden Bad mündenden Umfangskühlfluids geschützt sind. Bei diesem Verfahren wird bis zu einem Zwischen­kohlenstoffgehalt von 2 bis 3,5% durch die Düsen reiner Sauerstoff geblasen bis zum Erreichen einer Temperatur des zu frischenden Bades zwischen 1650 und 1750 °C. Bis zu einem Kohlenstoffgehalt von höchstens 1,6% wird dann durch die Düsen getrennt oder in Mischung gleichzeitig reiner Sauerstoff und Wasserdampf mit oder ohne Inertgas geblasen, wobei die Volumenanteile des reinen Sauerstoffs höchstens 50%, des Wasserdampfes wenigstens 30% und des Inertgases höchstens 70% des gesamten jeweils geblasenen Gasvolumens betragen und die Regulierung dieser Anteile zur ständigen Beibehaltung der Temperatur des Ferromanganbades zwischen 1670 und 1700 °C erfolgt.
  • Ferner ist aus der DE-OS 30 01 941 ein Verfahren zur Herstellung von Ferromangan bekannt, mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,5 bis 2% durch Entkohlung einer Ferromanganschmelze mit einem Kohlenstoffgehalt von 3 bis 8% und bis zu 7% Silicum mit einem Oxidationsmittel in einem Reaktor. Bei diesem Verfahren wird das Oxidationsmittel, z.B. Sauerstoff, in den unteren Bereich der Schmelze eingeführt, die unter einem Atmosphären­überdruck, vorzugsweise von 1,5 bis 15 bar, gehalten wird. Dem Oxidationsmittel kann ein temperaturregelndes Gas in Form von Kohlendioxid, Luft, Stickstoff, Argon und/oder Wasserdampf zugesetzt werden.
  • Alle oben beschriebenen Verfahren arbeiten mit Mantelgasdüsen, durch die der für die Entkohlungsreaktion notwendige Sauerstoff eingeblasen wird. Diese Düsen liegen unterhalb der Badoberfläche und müssen infolge dessen zusätzlich mit Kühlmedien, wie Kohlenwasserstoffen, beaufschlagt werden, um ein Zurückbrennen zu verhindern. Diese Schutzmedien sind teuer und metallurgisch ohne Bedeutung und stellen somit einen erheblichen Kostenfaktor dar.
  • Außerdem sind für solche Gase aufwendige Verdampfer- und Beheizungseinrichtungen sowie zusätzliche Regelstationen notwendig. Kohlenstoffhaltige Kühlgase führen überdies zu einem erhöhten Sauerstoffverbrauch bzw. können auch durch ihre aufkohlende Wirkung den erreichbaren Kohlenstoffgehalt einschränken. Da die Düsenquerschnitte notwendigerweise nach der für die Frischgeschwindigkeit erforderlichen Sauerstoffmenge dimensioniert werden, müssen sie in Konverterleer- oder Liegezeiten von ähnlich hohen Inertgasmengen (Ar, N₂) durchströmt werden, was zu einer zusätzlichen Kostenbelastung des Verfahrens führt.
  • Erfahrungsgemäß führt das Einblasen von Sauerstoff durch den Konverterboden bzw. unterhalb der Badoberfläche zu starken örtlichen Badturbulenzen, die infolge der Erosionswirkung zu einem starken voreilenden Feuerfest-Verschleiß des Bodens und der angrenzenden Bereiche führen. Dadurch ergeben sich zusätzliche Reparaturzeiten und Feuerfestkosten.
  • Schließlich ist in der US-PS 3 305 352 ein Verfahren zur Herstellung von Ferromangan mit einem Kohlenstoffgehalt von nicht mehr als 1,5% durch Sauerstoffaufblasen beschrieben worden. Dieses Verfahren geht aus von einem Ferromangan, das z.B. im Hochofen erzeugt worden ist, mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 3% und einem Siliciumgehalt bis 5%. Dieses hochkohlenstoffhaltige Ferromangan wird auf eine Entkohlungstemperatur von mindestens 1550 °C gebracht. Anschließend wird Sauerstoff mit einer solchen Menge aufgeblasen, die ausreicht, um die Schmelze auf eine Temperatur von etwa 1700 °C zu bringen, bevor der Kohlenstoff auf 1,5% abgesenkt worden ist. Die Blasoperation wird fortgesetzt, bis die Temperatur der Schmelze 1750 °C erreicht hat, und wird nach Erreichen dieser Temperatur beendet, wobei ein Ferromangan erhalten wird mit einem Kohlenstoffgehalt von nicht mehr als 1,5%. Zum Erreichen der Entkohlungstemperatur von mindestens 1550 °C kann ein Viertel des insgesamt benötigten Sauerstoffs geblasen werden. Die Schmelze kann aber auch durch Induktionserwärmung in einem Induktionsofen auf diese Temperatur gebracht werden.
  • Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß in vergleichsweise einfachen, im Prinzip von der Stahlerzeugung her bekannten Aggregaten gearbeitet werden kann. Der erhebliche Nachteil dieses Verfahrens ist dagegen, daß am Ende des Prozesses ein hoher Anteil an manganoxidreicher, hochschmelzender Schlacke vorliegt, der hohe Abstich- und Gießtemperaturen erforderlich macht, damit eine ausreichende Metall-Schlacken-Trennung gewährleistet ist. Darüber hinaus stellt diese Schlacke einen erheblichen Manganverlust dar, der sich in einer vergleichsweise geringen Metall- bzw. Manganausbeute niederschlägt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von kohlenstoff- und siliciumarmem Ferromangan (Ferromangan affiné) durch Frischen eines im Hochofen erzeugten Ferromangans mit hohem Kohlenstoffgehalt (Ferromangan carburé) mittels reinen Sauerstoffs in einem Konverter zu schaffen, bei dem die wesentlichen Vorteile der bekannten Bodenblasverfahren genutzt, die erheblichen Nachteile jedoch vermieden werden, d.h. eine möglichst energiearme, verlustfreie Erzeugung ohne großen Futterverschleiß ermöglicht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die Maßnahmen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
  • Nach Beendigung der Zugabe von festen Reduktionsmitteln wird bevorzugt in einer Kühlphase unter Fortsetzen des Einblasens von Rührgas die Schmelze mit arteigenem Material auf Gießtemperatur abgekühlt.
  • Die Abstichtemperatur kann dabei in weiten Grenzen an die Erfordernisse der Gießtechnik angepaßt werden. Die Bodengasmenge kann durch die Wahl des Düsenquerschnittes, die Anzahl und Anordnung der Düsen sowie durch die von Prozeßparametern vorgegebene Regelung der Gasmenge so weit reduziert werden, wie dies zur Aufrechterhaltung der für die einzelnen Verfahrensstufen notwendigen Badbewegung erforderlich ist.
  • In Ausgestaltung der Erfindung beträgt in der Oxidationsphase die Menge des aufgeblasenen Sauerstoffs 1,50 bis 4,0 Nm³/min ˙ t FeMn carburé, bevorzugt 2,5 bis 3,5 Nm³/min ˙ t FeMn carburé und die Rührgasmenge 0,02 bis 0,50 Nm³/min ˙ t FeMn carburé , bevorzugt 0,02 bis 0,15 Nm³/min ˙ t FeMn carburé. In der Reduktions- und Kühlphase wird mit Vorteil mit einer Rührgasmenge von 0,05 bis 0,50 Nm³/min ˙ t FeMn carburé gearbeitet.
  • Als Rührgas werden in der Oxidationsphase erfindungsgemäß Stickstoff, Argon, Kohlendioxid oder Abgase und in der Reduktionsphase Argon oder Stickstoff verwendet.
  • Als feste Reduktionsmittel werden in der Reduktionsphase bevorzugt Silicomangan, Ferrosilicium, Silicium, Aluminium oder deren Legierungen verwendet in Mengen von 5 bis 15 kg Silicium oder Aluminium/t Ferromangan carburé; die Stückkalkmenge beläuft sich dabei abhängig vom Siliciumgehalt auf 10 bis 40 kg/t Ferromangan carburé.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird Manganerz oder beim Verfahren abgeschiedene Filterstäube sowohl während als auch nach der Frischphase zur Kühlung angewandt, und die anschließende Reduktionsphase wird modifiziert, damit Mangan sowohl aus der Frischschlacke als auch aus dem Manganerz gewonnen wird, in dem die vorerwähnten anderen festen Reduktionsmittel zugesetzt werden.
  • In der an die Reduktion sich anschließenden Kühlphase wird bevorzugt Ferromangan affiné in Mengen von 40 bis 350 kg/t Ferromangan carburé, vorzugsweise 60 bis 180 kg/t Ferromangan carburé, zugesetzt. Das Ferromangan affiné kann als Kühlmittel jedoch ganz oder teilweise durch Manganez oder beim Verfahren abgeschiedene Filterstäube ersetzt werden.
  • Als zusätzliche Schlackenbildner können Dolomit und/oder Magnesit in Mengen bis 40 kg/t Ferromangan carburé eingesetzt werden, die neben der gewünschten Kühlwirkung einen besonderen Schutz der Feuerfestzustellung des Gefäßes bewirken.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Ferromangan affiné liegt ein wesentlicher Vorteil in der Anwendung von unter der Badoberfläche angeordneten Blasdüsen, die durch Einblasen von geringen Rührgasmengen während des Frischprozesses und nach Beendigung eine ausreichend starke Badbewegung bewirken.
  • Dadurch wird in der Oxidationsphase bei nachlassender Entkohlung ein ausreichender Bad-Schlacke-Umsatz aufrechterhalten und in einer sich anschließenden Reduktionsphase die Ausreduzierung der manganoxidreichen Schlacke ermöglicht, so daß beim Abstich eine notwendige Metall-Schlacken-Trennung bei ausreichendem Flüssigkeitsgrad vorliegt.
  • Als Erzeugungsgefäß kann ein an sich für die Stahlerzeugung üblicher Konverter verwendet werden, bei dem erfindungsgemäß im Konverterboden 2 bis 20, vorzugsweise 6 bis 10, Düsen zum Einblasen von Rührgas angeordnet sind.
  • Für das Aufblasen des Sauerstoffs wird eine wassergekühlte Aufblaslanze eingesetzt, die gekennzeichnet ist durch 3 bis 10, vorzugsweise 4 bis 6, Düsenöffnungen an der Lanzenspitze.
  • Die Blasgeschwindigkeit und die Lanzenhöhe werden dem Entkohlungsverlauf folgend eingestellt und sind darüber hinaus von der Analyse des zu verblasenden Ferromangan carburé und des zu erzeugenden Ferromangan affiné abhängig.
  • Den einzelnen Verfahrensstufen sind Art und Menge des unterhalb des Bades einzublasenden Rührgases zugeordnet.
  • Die Blasdüsen sind so angeordnet und dimensioniert, daß sie mit vergleichsweise geringen Gasmengen betrieben werden können, so daß sich die bekannten Nachteile bei mit hohen Gasmengen beaufschlagten Manteldüsen nicht einstellen. Die Bodendüsen sind bevorzugt in der Mitte des Bodens in einer Reihe parallel zur Konverterdrehachse oder vollkommen in dem Teil des Konverterbodens angeordnet, der beim Umlegen des Konverters schmelze- und schlackefrei ist. Hierdurch kann eine wirksame Umlaufbewegung der Schmelze eingestellt werden, so daß sich Metall und Schlacke ständig in einem intensiven Kontakt befinden, ohne daß es zu einem erhöhten Verschleiß der feuerfesten Auskleidung des Konverters kommt. Die vorgeschlagene Anordnung der Düsen im Konverterboden hat den weiteren Vorteil, daß beim Umlegen des Konverters die Düsen freigelegt werden und die Rührgasmenge in diesem Verfahrensabschnitt entsprechend reduziert werden kann. Zusätzlich kann dadurch eine Verdampfung des Metalls durch Zerstäuben vermieden werden. Die Innendurchmesser der Bodendüsen betragen 3 bis 12 mm, vorzugsweise 7 bis 9 mm.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß
    - durch das Einblasen von Rührgas in die Schmelze die Inertgasmenge nach der für die einzelnen Phasen erforderlichen Mengen bemessen werden kann, was zu einer erheblichen Verminderung des Inertgasverbrauches führt,
    - die gegenüber bekannten mantelgasgekühlten Düsen veränderten Düsen und die Schlackenführung zu einer starken Reduzierung des Feuerfestverschleißes insbesondere im Bodenbereich führen,
    - auf die Anwendung von teuren Kühlgasen, die überdies komplizierte Regel- und aufwendige Verdampfereinrichtungen erfordern, verzichtet werden kann,
    - die Konverterbodenkonstruktion durch Einsetzen einfacher rohrförmiger Düsen erheblich vereinfacht wird,
    - durch die Reduktions- und Kühlphase im Anschluß an die Oxidationsphase eine gezielte Einstellung der Abstichtemperatur in weiten Grenzen möglich wird,
    - hohe Ausbringensverluste in der Schlacke vermieden werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
    • Beispiel 1
  • In einen Konverter mit einem Fassungsvermögen von 140 t wurden 120700 kg hochkohlenstoffhaltiges Ferromangan (FeMn carburé) mit einer Temperatur von 1335 °C und folgender Zusammensetzung
        7,10 % C
        0,81 % Si
        79,30 % Mn
        0,120 % P
        0,014 % S
        Rest Fe
    eingefüllt.
  • Anschließend wurde ca. 27 Minuten lang mit einer Aufblaslanze mit vier Düsenöffnungen Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von 300 Nm³/min auf die Schmelze geblasen. Gleichzeitig wurde mit einer Geschwindigkeit von 6,3 Nm³/min Argon durch sechs Bodendüsen in die Schmelze eingeleitet.
  • Die Sauerstoffzufuhr durch die Lanze wurde bei einer Sauerstoffmenge von 8150 Nm³O₂ abgeschaltet und die Lanze aus dem Konverter gezogen. Im Anschluß an die Oxidationsphase wurden von oben innerhalb von 2 Minuten 5838 kg SiMn in den Konverter gegeben. Mit einer Minute Verzögerung wurden 2144 kg Kalk in den Konverter gezogen. Während dieser Reduktionsphase wurden durch die Bodendüsen 12,6 Nm³ Argon/min in die Schmelze eingeblasen. Anschließend wurd die Schmelze im Konverter mittels arteigenem Kühlmittel auf die Abstichtemperatur von ca. 1580 °C abgekühlt. Dabei betrug der Kühlmittelverbrauch 6902 kg Ferromangan affiné. Gleichzeitig wurden 4032 kg Dolomitkalk als Schlackenbildner zugegeben.
  • Aus dem Konverter wurden 112000 kg Ferromangan affiné mit folgender Analyse abgestochen:
        1,22 % C
        0,64 % Si
        82,20 % Mn
        0,120 % P
        0,010 % S
        Rest Fe
  • Der Schlackenanfall betrug ca. 10500 kg, die Schlacke hatte folgende Zusammensetzung:
        19,7 % Mn²⁺
        23,6 % SiO₂
        30,0 % CaO
        19,7 % MgO
        Rest FeO, Al₂O₃
  • Das metallische Ausbringen betrug 83,9%. Das Mn-Ausbringen betrug 88%.
    • Beispiel 2
  • In einen Konverter wie Beispiel 1 wurden 127400 kg Ferromangancarbur mit einer Temperatur von 1345 °C und folgender Analyse
        7,14 % C
        0,73 % Si
        79,2 % Mn
        0,120 % P
        0,013 % S
        Rest Fe
    eingefüllt.
  • Anschließend wurde 26 Minuten lang mit einer Aufblaslanze mit vier Düsenöffnungen Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von 300 Nm³/min auf die Schmelze geblasen. Gleichzeitig wurde mit einer Geschwindigkeit von 6,3 Nm³/min Argon durch sechs Bodendüsen in die Schmelze eingeleitet.
  • Die Sauerstoffzufuhr durch die Aufblaslanze wurde nach einer verblasenen Menge von 9000 Nm³ O₂ unterbrochen und die Aufblaslanze aus dem Konverter gefahren.
  • Anschließend wurde - ähnlich wie im Beispiel 1 - das Manganoxid aus der Schlacke zurück in die Schmelze reduziert. Dazu wurden von oben 788 kg Al und 2280 kg Kalk in den Konverter gezogen und gleichzeitig durch die Bodendüsen 10,5 Nm³ Argon/min in das Bad eingeblasen. Nach erfolgter Reduktion wurde die Schmelze im Konverter mit arteigenem Kühlmittel auf eine Temperatur von 1611 °C gebracht. Dazu waren 11820 kg Kühlaffiné notwendig. Gleichzeitig wurden 4284 kg Dolomitkalk als Schlackenbildner zugesetzt.
  • Aus dem Konverter wurden 117000 kg FeMn affiné mit folgender Analyse abgestochen:
        0,83 % C
        0,17 % Si
        82,70 % Mn
        0,150 % P
        0,010 % S
        Rest Fe
  • Der Schlackenanfall betrug ca. 11100 kg; die Schlacke hatte folgende Zusammensetzung:
        19,3 % Mn²⁺
        12,4 % SiO₂
        31,2 % CaO
        11,2 % Al₂O₃
        18,3 % MgO
        Rest FeO
  • Das metallische Ausbringen betrug 83,6%. Das Manganausbringen betrug 87,4% Mn.
  • Zwei bevorzugte Anordnungen der Bodendüsen im Konverterboden sind in der Zeichnung dargestellt.
    • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Draufsicht eines Konverters in einer Ausführung mit Bodendüsen und
    • Fig. 2 die Draufsicht eines Konverters mit einer anderen Anordnung der Bodendüsen.
  • Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 sind die Bodendüsen 5 in der Mitte des Konverterbodens 2 in einer Reihe parallel zur Drehachse 3 und in der Mittenebene des Konverters 1 angeordnet. Die Drehzapfen sind mit 4 bezeichnet.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die Bodendüsen 5 in dem Teil des Konverterbodens 2 angeordnet, die beim Umlegen des Konverters 1 schmelze- und schlackefrei ist, das ist im umgelegten Zustand des Konverters 1 der obere Teil des Konverterbodens 2. Durch diese Anordnungen der Bodendüsen 5 in dem Konverterboden 2 wird sichergestellt, daß nach dem Umlegen des Konverters 1 die Bodendüsen 5 freigelegt werden. Die Rührgasmenge kann in diesem Verfahrensabschnitt entsprechend reduziert werden. Ein Zerstäuben von Schlacke und Metall und damit eine Verdampfung von Metall findet nicht statt.

Claims (20)

1. Verfahren zur Herstellung von kohlenstoff- und siliciumarmem Ferromangan (Ferromangan affiné) durch Frischen eines im Hochofen erzeugten Ferromangans mit hohem Kohlenstoffgehalt (Ferromangan carburé) mittels reinem Sauerstoff in einem Konverter, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Oxidationsphase Sauerstoff auf die hochkohlenstoffhaltige Manganschmelze (Ferrromangan carburé) von oben mittels einer Aufblaslanze aufgeblasen und gleichzeitig ein inertes Rührgas unterhalb des Schmelzbadspiegels durch Blasdüsen in die Schmelze eingeblasen wird und nach Beendigung des Sauerstoff­aufblasens bei fortgesetztem Einblasen von Rührgas in einer sich anschließenden Reduktionsphase der Schmelze zur Rückgewinnung des verschlackten Mangans feste Reduktionsmittel und Stückkalk zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der Zugabe von festen Reduktionsmitteln in einer Kühlphase unter Fortsetzen des Einblasens von Rührgas die Schmelze mit arteigenem Material auf Gießtemperatur abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferromangan carburé mit einer Blasgeschwindigkeit von 1,5 bis 4,0 Nm³O₂/min · t FeMn carburé gefrischt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oxidationsphase die Rührgasmenge zwischen 0,02 bis 0,50 Nm³/min · t FeMn carburé beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reduktions- und Kühlphase die Rührgasmenge 0,05 bis 0,50 Nm³/min · t FeMn carburé beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oxidationsphase Stickstoff, Argon, Kohlendioxid oder Abgase und in der Reduktionsphase Argon oder Stickstoff als Rührgas in die Schmelze eingeblasen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reduktionsphase 10 bis 15 kg Silicium oder Aluminium pro t Ferromangan carburé in Form von Silicomangan, Ferrosilicium, Silicium, Aluminium oder deren Legierungen und abhängig vom Siliciumgehalt im Ferromangan carburé zwischen 10 und 40 kg Kalk pro t Ferromangan carburé zugesetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Manganerz oder während des Verfahrens abgeschiedene Filterstäube sowohl während als auch nach der Oxidationsphase zur Kühlung zugesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß während der Reduktionsphase zur Reduktion des verschlackten Mangans und des Manganerzes die Reduktionsmittel gemäß Anspruch 7 zugesetzt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlphase 40 bis 350 kg Ferromangan affiné pro t Ferromangan carburé zugesetzt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Kühlphase zugesetzte Ferromangan affiné ganz oder teilweise durch Manganerz oder während des Verfahrens abgeschiedene Filterstäube ersetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kühlphase als zusätzliche Schlackenbildner Dolomit und/oder Magnesit in Mengen bis 40 kg/t Ferromangan carburé zugesetzt werden.
13. Wassergekühlte Sauerstoffaufblaslanze zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch 3 bis 10 Düsenöffnungen an der Lanzenspitze.
14. Wassergekühlte Sauerstoffaufblaslanze nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch 4 bis 6 Düsenöffnungen an der Lanzenspitze.
15. Konverter zur schmelzmetallurgischen Behandlung von Metallschmelzen, insbesondere zur Herstellung von kohlenstoff- und siliciumarmem Ferromangan nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Boden 2 bis 20 Bodendüsen zum Einblasen von Rührgas angeordnet sind.
16. Konverter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß 6 bis 10 Bodendüsen im Konverterboden angeordnet sind.
17. Konverter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodendüsen in der Mitte des Konverterbodens in einer Reihe parallel zur Konverterdrehachse angeordnet sind.
18. Konverter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodendüsen vollkommen in dem Teil des Konverters angeordnet sind, der beim Umlegen des Konverters schmelze- und schlackefrei ist.
19. Konverter nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Innendurchmesser der Bodendüsen 3 bis 12 mm betragen.
20. Konverter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Innendurchmesser der Bodendüsen 7 bis 9 mm betragen.
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