LU82977A1 - Verfahren zum entschwefeln von eisenschmelzen - Google Patents

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 Entschwefe-5 lungsmittein, 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 10 wird Sorge getragen, dass die sich über dem Bad befindliche Schlacke eine solche chemische Zusammensetzung aufweist, dass die Gefahr einer

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Rückoxydation im Verlauf des anschliessenden Entschwefelns unterdrückt wird.

15 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 20 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 25 z.B. Argon.

* Die Schlacke soll weniger als 2% FeO aufweisen, die Mündung der Ein blaslanze tiefer als 2000 mm unter dem Badspiegel liegen und die Desoxydation vorher so geführt worden sein, dass mehr als 0,015 Al in 30 der Metallphase vorliegen.

Es fällt auf, dass die Eintauchtiefe der Blaslanze mindestens 2 m betragen soll; im spezifischen Ausführungsbeispiel werden 2.6 m für eine 4 m hohe Pfanne angegeben. In der Tat wird vorausgesetzt, dass 35 Calcium, das bei 1600°C einen Dampfdruck von 2.13 atm. hat, innerhalb der Schmelze flüssig vorliegt, sofern es sich zumindest 1.7 m - 2 - 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 Calcium-5 mengen 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 10 Schlacken und auf die Beachtung der Zusammensetzung der Ofenschlacke zu verzichten, sowie die verschleissfordernden hohen * , Eintauchtiefen der Blaslanzen zu vermeiden.

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Dieses Ziel wird erreicht durch das erfindungsgemasse Verfahren, 15 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 20 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 erfin-25 dungsgemäss am günstigsten sofort beim Abstich, indem man die

Ofenschlacke bei Beginn und Ende des Abstichs und zwar vorzugs-v weise durch Setzen eines Holzstopfens und einer Kugel im Ofen zurückhält. Nachträglich werden mitgerissene Schlackenreste in der Pfanne erfasst und entfernt, woraufhin man das Bad mit 1 - 2 kg 30 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 35 beschriebenen Hilfsmitteln.

Wesentlich ist, dass auf der Badoberfläche so wenig Schlacke wie - 3 - nur irgend möglich verbleibt. In der Tat konnte nachgewiesen werden, dass bei Abwesenheit von Ofenschlacken die Tendenz zur Aufnahme von Stickstoff und von Wasserstoff in die Schmelze merklich zurückgedrängt wird. In diesem Zusammenhang ist auch das erfin-5 dungsgemässe 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 Was-10 serstoff beim anschliessenden Entschwefeln in die Metallmatrix eindringen, sofern Ofenschlacken bestimmter Zusammensetzung in * ausreichenden Mengen vorhanden sind.

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Erfindungsgemäss wird nach dem Abdecken der Schmelze mit Kalk eine 15 weitere Schutzmassnahme gegen die Aufnahme von N2 bzw. H2 vorgenommen, indem man die Pfanne mit einem Deckel abschliesst, der lediglich Oeffnungen zum Einfuhren 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, während der Anteil an Flusspat 0-20 Gew.-% 25 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 Massnahmen, wie Abdecken mit Kalk,

Verschliessen durch Deckel, ein Luftzutritt in die Schmelze infol-30 ge 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.

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

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Eine weitere überraschende Erkenntnis besteht darin, dass es nicht nicht nur ausreicht sondern ausdrücklich zu empfehlen ist, die Eintauchtiefe der Mündung der Blaslanze auf ca.1500 mm festzusetzen.

5 Zum Einblasvorgang selbst ist zu sagen, dass er sich erfindungsge-mäss abspielt indem man einen konstanten Trägergasdurchfluss 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 10 hinweg konstant halten, oder aber den Hauptanteil innerhalb der

Anfangsperiode eintragen. Alternativ ist es erfindungsgemäss vor-gesehen, 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 Durchwir-15 belung 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-Durch-20 blasschleuse 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.

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Eine besonders günstige Verfahrensweise wird ferner dadurch er-* möglicht, dass man die Menge an tatsächlich eingeblasenen Ent schwefelungsmitteln kontinuierlich bestimmen kann und zwar genügt es hierzu, das Gewicht des sich entleerenden Gemisch-Vorratsbe-30 hälters laufend zu messen; ein Massnahme die die Bauweise der meisten konventionneller Anlagen nicht gestattet.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren entschwefelte Schmelze weist nicht nur den erwünschten niedrigen Schwefelgehalt auf, son-35 dern das Metall selbst zeichnet sich durch einen ausserst niedrigen Gehalt an Einschlüssen aus, wobei letztere ausgesprochen sphärischen Charakter haben.

Claims (8)

1. Verfahren zum Entschwefeln von Eisenschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Schmelze in eine geeignete Pfanne einträgt, sorgfältig abschlackt und mit 1 - 2 kg Kalk/Tonne Eisen abdeckt, dass man die Schnelze auf höchstens 35 ppm Sauer-

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man . ‘ die Ofenschlacke bei Beginn und Ende des Abstiches Vorzugs- ✓ weise durch Setzen eines Holzstopfens und einer Kugel im Ofen zurückhält und die in die Pfanne eingetragene Schmelze von 15 mitgerissenen Restschlacken befreit.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man nach Abschlacken der Schmelze und nach Abdecken mit Kalk, einen Deckel dicht auf die Pfanne aufsetzt. 20

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch einen Anteil von 0-30 Gew.-% an metallischem Aluminium, einen Anteil von 0-20 Gew.-% an Flusspat und einen Anteil von 50 - 100 Gew.-% an Kalk aufweist. 25

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass » die das Gemisch bildenden Stoffe eine Korngrösse von 0-2 mm auf weisen.

5 Stoff 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. 10

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, dadurch 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. 35 ta

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. 1