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Verfahren zum Frischen von Roheisen
Die Erfindung bezieht sich auf das Frischen von Roheisen und ähnlichen Legierungen mit freiem
Sauerstoff und betrifft insbesondere das Frischen von geschmolzenem Roheisen od. dgl. legiertem oder unlegiertem kohlenstoffhaltigem Eisen in einem um eine Drehachse rotierbaren Ofen unter Einblasen eines wenigstens 40N Sauerstoff enthaltenden Gases, wie z. B. Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Voraussetzungen zu schaffen, unter welchen der Frischprozess bei einer verhältnismässig niedrigen Rotationsgeschwindigkeit durchgeführt werden kann.
Ein weiteres Ziel besteht darin, die Verwendung eines höheren Füllgrades des Ofens, als er in gewöhnlichen Drehöfen. erreichbar ist, zu ermöglichen. Weitere Ziele gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
In der USA-Patentschrift Nr. 2, 598, 393 ist ein Verfahren zur Raffination von Roheisen in einem Drehofen beschrieben, bei welchem Sauerstoff oder mit Sauerstoff auf einen Gehalt von mindestens 40% angereicherte Luft in den Ofen eingeblasen wird. Es ist für diese Methode kennzeichnend, dass die erforderliche Badbewegung im wesentlichen unabhängig von der Gaszufuhr erzielt wird. Dies steht im Gegensatz zu den Arbeitsbedingungen bei andern schnell ablaufenden Frischprozessen, bei welchen die Badbewegung mit der Gaszufuhr gekoppelt ist und gänzlich aufhört, wenn diese unterbrochen wird. Dies ist beispielsweise sowohl bei dem gewöhnlichen sauren oder basischen Bessemerprozess als auch bei dem sogenannten LD-Prozess der Fall, bei welchem die Raffination mit reinem gasförmigem Sauerstoff erfolgt, welcher in einem feststehenden Konverter vertikal gegen das Bad geblasen wird.
Wenn ein feststehender Ofen benutzt wird und der gasförmige Sauerstoff von oben eingeblasen wird, ist die Badbewegung am Beginn des Prozesses verhältnismässig unbedeutend, nämlich solange das Roheisen eine wesentliche Siliziummenge enthält, und ebenso in den späteren Verfahrensstufen, insbesondere beim Frischen von Roheisen mit hohem Phosphorgehalt, Während jener Phase des Frischprozesses, bei welcher die Entkohlung sehr lebhaft wird, verursacht jedoch das Kochen eine heftige Durchwirbelung, die für das Fortschreiten der Reaktion wichtig ist.
Wird aber das Verfahren in einem Drehofen ausgeführt, so lässt sich während der gesamten Dauer des Prozesses eine lebhafte Badbewegung erzielen. Hiedurch wird bewirkt, dass die Reaktionen zwischen dem Metallbad und der Schlacke rascher und vollständiger verlaufen. Damit wird es u. a. ermöglicht, den Eisengehalt in der Endschlacke herabzusetzen und dadurch die Ausbeute an metallischem Eisen in einem wesentlichen Ausmasse zu erhöhen. Die Rotation macht es des weiteren möglich, eine genügende Berührung zwischen dem Sauerstoff und dem Bad herbeizuführen, ohne dabei den Sauerstoff mit einem hohen Überdruck auf bzw. in das Bad blasen zu müssen, wie dies bei einem stationären Ofen notwendig ist. Die Sauerstoffdüsen brauchen auch nicht direkt gegen das Bad gerichtet zu sein.
Auf diese Weise wird der gasförmige Sauerstoff vor dem Erreichen des Bades in einem gewissen Ausmass mit den Ofengasen vermischt und die Berührung mit dem Bade wird über eine verhältnismässig grosse Oberfläche verteilt. Hiedurch wird die Verdampfung beträchtlicher Mengen, insbesondere von Eisen und Mangan, herabgesetzt ; diese Verdampfung ist bei der streng lokalisierten Sauerstoffzufuhr in feststehenden Öfen unvermeidbar und führt zu grossen Eisenverlusten durch die entweichenden Gase, die einen besonders stark belästigenden Rauch bilden.
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Zur Erzielung einer ausreichenden Badbewegung im Drehofen scheint aber eine verhältnismässig hohe
Rotationsgeschwindigkeit besonders geeignet. Eine Steigerung dieser Geschwindigkeit auf 30-40 Umdre- hungen je Minute wäre vor allem dann sehr erwünscht, wenn eine besonders kräftige Durchrührung erreicht werden soll. Während bestimmter Zeitabschnitte des Blasvorganges und insbesondere dann, wenn die Ent- kohlung im Frischprozess sehr lebhaft ist und zu der Durchwirbelung beiträgt, könnte jedoch die Ge- schwindigkeit ohne Nachteil beträchtlich verringert werden.
Von der Möglichkeit, den Ofen an jenen Stellen des Prozesses, wo dies vom metallurgischen Stand- punkt aus ohne Nachteil möglich ist, mit einer geringeren Geschwindigkeit laufen zu lassen, sollte Ge- brauch gemacht werden, weil dadurch neben andern Vorteilen eine beträchtlich höhere Lebensdauer des
Konverterfutters erzielt werden kann. Es scheint nämlich, dass-zumindest unter gewissen Umständen - bei Anwendung einet erhöhten Rotationsgeschwindigkeit mit einer kürzeren Lebensdauer des Futters ge- rechnet werden muss.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine weitere Entwicklung der bekannten Prozesse und schafft ein Verfahren, das sich namentlich auch zum Frischen von Eisen mit mehr als 1% Silicium und bzw. oder mehr als 0, Xo Phosphor eignet. Gemäss dem neuen Verfahren wird während jener Perioden des
Frischvorganges, in denen keine oder nur geringe Gasentwicklung und damit keine selbsttätige Durchmi- schung des Bades stattfindet, in etwa liegender Stellung des Ofens mit Rotation desselben gearbeitet, wäh- rend in der Zeit der lebhaften Kohlenstoffverbrennung, in der lebhafte CO-Entwicklung und damit eine selbsttätige Durchmischung des Bades erfolgt, mit etwa senkrecht gestelltem Ofen gearbeitet und das sauerstoffhaltige Gas dem Bad von oben her zugeführt wird,
wobei mit oder ohne Rotation des Ofens gear- beitet werden kann. Unter dem Arbeiten mit etwa liegendem, rotierendem Ofen ist eine horizontale oder geneigte, vorzugsweise nicht mehr als 450 geneigte Lage der Drehachse des Ofens zu verstehen. Das Ar- beiten mit liegendem, rotierendem Ofen kann mit besonderem Vorteil am Beginn des Frischens, wenn in der Hauptsache Silizium und Mangan oxydiert werden, sowie am Ende des Frischprozesses vorgenommen werden.
Zur praktischen Ausführung des Verfahrens kann zweckmässig ein Ofen verwendet werden, der aus einer feuerfest ausgekleideten, mit einer stirnseitigen Öffnung versehenen, sonst aber geschlossenen Trom- mel besteht, die um eine durch das geschlossene Trommelende und durch die genannte Öffnung hindurch- gehende Drehachse rotierbar ist. Die Trommel muss verschwenkbar aufgehängt oder gelagert sein, so dass ihre Rotationsachse aus der etwa liegenden in eine im wesentlichen aufgerichtete Stellung und umgekehrt gebracht werden kann, und muss ferner wenigstens für die erwähnte liegende, also im wesentlichen hori- zontale oder geneigte Stellung der Drehachse eine Antriebsvorrichtung zur Rotation des Ofens um diese
Achse besitzen. Der Ofen kann verschwenkbar eingerichtet sein, indem er zusammen mit dem Antriebs- mechanismus auf Wende-bzw. Stirnzapfen gelagert ist.
Wenn die Trommel in die vertikale Stellung auf- gerichtet wird, ergibt die Rotation nur eine verhältnismässig geringe Rührwirkung. Daher kann das Blasen mit ebenso guten Ergebnissen wie bei einem feststehenden Ofen stattfinden, d. h. also gemäss dem Prinzip des LD-Verfahrens.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann zum Frischen von Thomas-Roheisen oder anderem Roheisen mit einem Phosphorgehalt von z. .0,57to oder mehr, unter Benützung einer Ofeneinrichtung der beschrie- benen Art, nach den Angaben des folgenden Ausführungsbeispieles angewendet werden :
Sobald der Ofen mit Roheisen beschickt ist, wird gasförmiger Sauerstoff einige Minuten lang in den in ho- rizontaler oder annähernd horizontaler Lage befindlichen Ofen eingeblasen, der mit relativ hoher Drehge- schwindigkeit rotiert, damit der Entwicklung eines starken Rauches bei der Oxydation von Silizium und Man -
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begegnet werden kann. Wenn stärkeres Kochen einsetzt unddgl. zum Bade wird das Blasen durch Eintauchen einer lotrechten Sauerstoffdüse in das Bad fortgeführt.
Der Ofen braucht während dieser Arbeitsphase nicht gedreht zu werden. In der Endphase des Prozesses wird das Blasen wieder bei mehr oder weniger horizontaler Lage des Ofens durchgeführt, damit die Geschwindigkeit der Reaktion zwischen der Schlacke und dem Stahlbad erhöht wird und dadurch die Eisenverluste in der Schlacke herabgesetzt werden können. Zur Kühlung des Bades während der Reaktion kann sowohl Erz als auch Schrott kontinuierlich oder stufenweise hinzugefügt werden. Wenn Schrott in grösseren Stücken dem Schmelzbad zugesetzt werden soll, dann soll dies vorzugsweise unmittelbar vor dem Aufrichten des Ofens in die vertikale Stellung geschehen. Feiner verteilter Schrott kann ohne Nachteil auch vor oder während des Rotierens zugesetzt werden.
Roheisen anderer Art kann in gleicher Weise gefrischt werden. Es ist im allgemeinen zweckmässig,
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die Dauer des Blasens im Drehofen soweit als möglich zu beschränken, ohne aber hiedurch das Fortschreiten des Prozesses ungünstig zu beeinflussen, worauf man den noch durchzuführenden Teil des Blasprozesses, gewöhnlich nach Einlegen einer Pause während des lebhaftester1Teiles der Kochperiode, bei feststehendem oder nur langsam rotierendem Ofen in vertikaler Lage desselben ausführt. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Ofenauskleidung beträchtlich erhöht werden und die Vorteile der Rotationswirkung können gleichzeitig zur Gänze nutzbar gemacht werden.
Während des Kochens wird durch die Gasentwicklung immer eine, mitunter sehr bedeutende Volumensvergrösserung der Charge hervorgerufen,. insbesondere wenn die gleichzeitig im Ofen gebildete Schlacke zum Schäumen gelangt, was oft der Fall ist. Im Hinblick darauf, dass der zulässige Fullungsgrad des Ofens in der Vertikalstellung grösser als in der Horizontallage ist, ist es daher möglich, eine grö- ssere Charge im Ofen zu verwenden, wenn das Blasen bei mehr oder weniger vertikalem Ofen stattfindet, zumindest während des sehr lebhaften Vlallens. Eine Erhöhung der Blasegeschwindigkeit bzw. -intensität ist auch bei dieser Arbeitsweise erreichbar.
Ein bedeutender Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist darin gelegen, dass es sich zum Frischen von Roheisen mit hohen Siliziumgehalten besonders gut eignet. Wenn die Siliziumgehalte 1-1, 5je überschreiten, ist es bei Ausführung des Prozesses'in einem stationären Ofen bisher schwierig gewesen, die Reaktion am Beginn des Blasvorganges in Gang zu setzen. Lässt man aber den Ofen derart rotieren, dass eine lebhafte Badbewegung hervorgerufen wird, so setzt die Reaktion sofort ein und sobald der Siliziumgehalt verringert ist, kann das Blasen bei vertikaler Stellung des Ofens, falls dies von andern Gesichtspunkten aus erwünscht ist, fortgesetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Frischen von geschmolzenem Roheisen od. dgl. legiertem oder unlegiertem kohlenstoffhaltigem Eisen, insbesondere von Eisen mit mehr als 10/in Silizium und bzw. oder mehr als 0,5je Phosphor, in einem um eine Drehachse rotierbaren Ofen, durch Einblasen eines mindestens 40% Sauerstoff enthaltenden Gases, wie gasförmiger Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft, dadurch gekennzeichnet, dass während jener Perioden, in denen keine oder nur geringe Gasentwicklung und damit keine selbsttätige Durchmischung des Bades stattfindet, in etwa liegender Stellung des Ofens mit Rotation desselben gearbeitet wird, während in der Zeit der lebhaften Kohlenstoffverbrennung, in der lebhafte CO-Entwicklung und damit eine selbsttätige Durchmischung des Bades erfolgt,
mit etwa senkrecht gestelltem Ofen gearbeitet und das sauerstoffhaltige Gas dem Bad von oben her zugeführt wird, wobei mit oder ohne Rotation des Ofens gearbeitet werden kann.
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Process for refining pig iron
The invention relates to the refining of pig iron and similar alloys with free
Oxygen and relates in particular to the refining of molten pig iron or the like, alloyed or unalloyed carbonaceous iron in a furnace that can be rotated about an axis of rotation while blowing in a gas containing at least 40N oxygen, such as. B. oxygen or oxygen enriched air.
One aim of the present invention is to create the conditions under which the freshening process can be carried out at a relatively low speed of rotation.
Another aim is to use a higher degree of filling of the furnace than in ordinary rotary kilns. is achievable to enable. Further goals emerge from the description below.
US Pat. No. 2,598,393 describes a process for refining pig iron in a rotary kiln, in which oxygen or air enriched with oxygen to a content of at least 40% is blown into the furnace. It is characteristic of this method that the required bath movement is achieved essentially independently of the gas supply. This is in contrast to the working conditions in other fast-running fresh processes, in which the bath movement is coupled with the gas supply and stops completely when it is interrupted. This is the case, for example, with the usual acidic or basic Bessemer process as well as with the so-called LD process, in which the refining is carried out with pure gaseous oxygen which is blown vertically against the bath in a stationary converter.
If a fixed furnace is used and the gaseous oxygen is blown in from above, the movement of the bath at the beginning of the process is relatively insignificant, namely as long as the pig iron contains a substantial amount of silicon, and also in the later stages of the process, especially when refining pig iron with a high phosphorus content, During that phase of the freshening process when the decarburization becomes very lively, however, the boiling causes a violent turbulence which is important for the reaction to proceed.
However, if the process is carried out in a rotary kiln, vigorous bath movement can be achieved during the entire duration of the process. This causes the reactions between the metal bath and the slag to proceed more quickly and more completely. So it will u. a. makes it possible to reduce the iron content in the final slag and thereby to increase the yield of metallic iron to a substantial extent. The rotation also makes it possible to bring about sufficient contact between the oxygen and the bath without having to blow the oxygen onto or into the bath with a high excess pressure, as is necessary with a stationary furnace. The oxygen nozzles also do not have to be aimed directly at the bath.
In this way, the gaseous oxygen is mixed to a certain extent with the furnace gases before it reaches the bath and the contact with the bath is distributed over a relatively large surface. This reduces the evaporation of considerable quantities, particularly of iron and manganese; This evaporation is unavoidable with the strictly localized oxygen supply in fixed ovens and leads to large iron losses through the escaping gases, which form a particularly annoying smoke.
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In order to achieve sufficient bath movement in the rotary kiln, however, a relatively high movement appears
Rotation speed particularly suitable. An increase in this speed to 30-40 revolutions per minute would be very desirable, above all, if particularly vigorous stirring is to be achieved. During certain time segments of the blowing process and especially when the decarburization in the fresh process is very lively and contributes to the turbulence, however, the speed could be reduced considerably without any disadvantage.
Use should be made of the possibility of running the furnace at a lower speed at those points in the process where this is possible from a metallurgical point of view without disadvantage, because, among other advantages, this results in a considerably longer service life of the
Converter feed can be achieved. This is because it seems that - at least under certain circumstances - a shorter service life of the chuck must be expected when using an increased rotational speed.
The present invention relates to a further development of the known processes and provides a method which is also particularly suitable for refining iron with more than 1% silicon and / or more than 0.1% phosphorus. According to the new procedure, during those periods of
Fresh process, in which no or only little gas development and thus no automatic mixing of the bath takes place, in the roughly lying position of the furnace with rotation of the same, during the time of the lively carbon combustion, in the lively CO development and thus a the bath is mixed automatically, the furnace is positioned approximately vertically and the oxygen-containing gas is fed into the bath from above,
it is possible to work with or without rotation of the furnace. Working with an approximately lying, rotating furnace is to be understood as a horizontal or inclined, preferably not more than 450 inclined position of the axis of rotation of the furnace. Working with a horizontal, rotating furnace can be particularly advantageous at the beginning of the refining, when mainly silicon and manganese are oxidized, and at the end of the refining process.
For the practical execution of the method, a furnace can be used which consists of a refractory lined, with an opening at the front, but otherwise closed, which can be rotated about an axis of rotation passing through the closed end of the drum and the opening mentioned . The drum must be suspended or mounted pivotably so that its axis of rotation can be brought from the approximately lying to an essentially upright position and vice versa, and must also be at least for the above-mentioned lying, i.e. essentially horizontal or inclined position of the axis of rotation Drive device for rotating the furnace around it
Own axis. The furnace can be designed to be pivotable by being able to turn or rotate together with the drive mechanism. Front journal is stored.
When the drum is erected in the vertical position, the rotation results in only a relatively small stirring effect. Therefore, blowing can take place with as good results as with a fixed oven, i.e. H. that is, according to the principle of the LD method.
The inventive method can be used for refining Thomas pig iron or other pig iron with a phosphorus content of z. .0.57to or more, using a furnace device of the type described, can be used in accordance with the information in the following exemplary embodiment:
As soon as the furnace is loaded with pig iron, gaseous oxygen is blown for a few minutes into the furnace, which is in a horizontal or approximately horizontal position and which rotates at a relatively high speed, so that a strong smoke develops during the oxidation of silicon and man -
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can be encountered. When more boiling sets in and the like. For bathing, the blowing is continued by immersing a vertical oxygen nozzle in the bath.
The furnace does not need to be turned during this work phase. In the final phase of the process, blowing is carried out again with the furnace in a more or less horizontal position, so that the speed of the reaction between the slag and the steel bath is increased and the iron losses in the slag can thereby be reduced. Both ore and scrap can be added continuously or in stages to cool the bath during the reaction. If larger pieces of scrap are to be added to the weld pool, this should preferably be done immediately before the furnace is set up in the vertical position. Finely distributed scrap can also be added before or during rotation without any disadvantage.
Other types of pig iron can be refined in the same way. It is generally useful
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To limit the duration of the blowing in the rotary kiln as far as possible without, however, adversely affecting the progress of the process, whereupon the part of the blowing process still to be carried out, usually after taking a break during the liveliest part of the cooking period, with the oven stationary or only slowly rotating executes the same in the vertical position. In this way the service life of the furnace lining can be increased considerably and at the same time the advantages of the rotation effect can be fully utilized.
During cooking, the evolution of gas always causes an, sometimes very significant, increase in the volume of the batch. especially when the slag formed at the same time in the furnace starts to foam, which is often the case. In view of the fact that the permissible degree of filling of the furnace in the vertical position is greater than in the horizontal position, it is therefore possible to use a larger batch in the furnace if the blowing takes place with the furnace more or less vertical, at least during the very long lively Vlallens. An increase in the blowing speed or intensity can also be achieved with this method of operation.
A significant advantage of the process according to the invention is that it is particularly well suited for refining pig iron with high silicon contents. If the silicon content exceeds 1-1.5 each, it has been difficult to start the reaction at the beginning of the blowing process when the process is carried out in a stationary furnace. If, however, the furnace is rotated in such a way that a lively bath movement is produced, the reaction starts immediately and, as soon as the silicon content is reduced, blowing can be continued with the furnace in a vertical position, if this is desired from other points of view.
PATENT CLAIMS:
1. A method for refining molten pig iron or the like, alloyed or unalloyed carbon-containing iron, in particular iron with more than 10% in silicon and / or more than 0.5% phosphorus, in a furnace rotatable about an axis of rotation, by blowing a Gas containing at least 40% oxygen, such as gaseous oxygen or oxygen-enriched air, characterized in that during those periods in which no or only little gas development and thus no automatic mixing of the bath takes place, the furnace is in an approximately horizontal position with rotation during the period of lively carbon combustion, there is lively CO development and thus an automatic mixing of the bath,
worked with the furnace positioned approximately vertically and the oxygen-containing gas is fed into the bath from above, with or without rotation of the furnace.