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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahl mit niedrigem P-Gehalt durch
Frischen eines Eisenbades
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Stahl mit niedrigem P-Gehalt durch Frischen eines Eisenbades, insbesondere eines hochphosphorhaltigen Eisenbades, in einem basisch ausgekleideten Konverter od. dgl. unbeheizten Gefäss durch Aufblasen von sauerstoffhaltigen Gasen, insbesondere technisch reinem Sauerstoff, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Um bei einem derartigen Verfahren die für den Ablauf des Frischprozesses erforderlichen Schlackenbildner, u. zw. insbesondere Kalk, auf den Konverterinhalt aufzubringen, ist man bisher verschiedene Wege gegangen. Es wurde entweder der übliche grobstückige Stahlwerkskalk, der im allgemeinen überwiegend Korngrössen von etwa 50 bis 100 mm enthält, vor oder während des Blasens mittels Rutschen auf die Oberfläche des Konverterinhaltes aufgebracht. Hiebei tritt der Nachteil auf, dass sich der Kalk infolge seiner Grobstückigkeit nur langsam und manchmal sogar unvollständig unter Schlackenbildung löst.
Für den günstigen Prozessablauf ist es aber erforderlich, dass die Auflösung des Kalkes möglichst rasch
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den Konverterinhalt aufgebracht. Die Aufbringung von gemahlenem Kalkstaub erfordert aber, wenn sie während des Frischprozesses erfolgt, einen Träger, welcher den gemahlenen Kalk entgegen den aufsteigenden Konverterabgasen bzw. entgegen dem Überdruck im Konverter auf den Konverterinhalt aufbringt. Als Träger für den gemahlenen Kalkstaub wurde der zum Frischen benützte sauerstoffhaltige Gasstrahl verwendet. Die Verwendung von gemahlenem Kalk hat aber gewisse Nachteile.
Es ist hiebei einerseits eine eigene Feinmahlvorrichtung notwendig, deren Anschaffung und Betrieb verhältnismässig hohe Kosten bedingen, und es ist anderseits eine verhältnismässig komplizierte Vorrichtung für die Zuteilung des unter Druck aufzubringenden Kalkstaubes zu dem als Trägergas verwendeten sauerstoffhaltigen Gasstrahl erforderlich. Wenn man den Kalkstaub vor dem Blasen auf den Konverterinhalt aufbringen würde, so würde bei Blasbeginn ein Teil des Staubes wieder aus dem Konverter ausgeblasen werden, während der andere Teil zu Klumpen zusammenbacken würde, wodurch wiederum die Forderung nach der raschen Auflösung des Kalkes nicht erfüllt wäre.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, beim Bodenblasen im Thomaskonverter Kalk in Korngrösse von etwa 10 bis 40 nun zu verwenden. Beim Blasen von oben wird der Kalk in der Reaktionszone, wo höhere Temperatur herrscht und grössere Mengen von FeO gebildet werden, gelöst, während er abseits der Reaktionszone, insbesondere wenn er kleinstückig ist, in der Schlacke bleibt und diese kühl hält. Die Verhältnisse sind dort also ähnlich wie beim Thomasverfahren. Nur sind die Verhältnisse beim Oberflächenblasen abseits der Reaktionszone noch ungünstiger als beim Bodenblasen, weil die FeO-Bildung und damit die Schlackenbildung fast ausschliesslich auf die Oberfläche im Bereich der Reaktionszone und deren näherer Umgebung beschränkt ist.
Feinstückiger Kalk abseits der Reaktionszone wird daher eine noch nachhaltigere Kühlwirkung ausüben als beim Bodenblasen.
In der Reaktionszone sind beim Sauerstoffaufblasverfahren die Bedingungen für die rasche Bildung einer reaktionsfähigen Schlacke günstiger als bei den Verfahren im bodenblasenden Konverter. Es ist bekannt, dass das Aufblase-Verfahren bei höheren P-Gehalten insbesondere dann, wenn besonders niedrige P-Gehalte im fertigen Stahl benötigt werden, bisher kostspielige Sondermassnahmen erforderte, wie das Aufblasen von Kalkstaub, welches komplizierte Einrichtungen erfordert.
Wenn, wie dies bei der üblichen Praxis unter Verwendung von stückigem Kalk der Fall ist, die Kalkstücke nicht vornehmlich und bewusst in die Reaktionszone eingebracht werden, löst sich der Kalk auch dann nur sehr allmählich, wenn die Reaktion des Sauerstoffes mit dem Metallbad im wesentlichen nur an der Oberfläche des letzteren stattfindet.
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren verwendet gleichfalls das Aufblasen von sauerstoffhaltigen Gasen, insbesondere technisch reinem Sauerstoff, wobei mit dem Gasstrahl zusammen Kalk od. dgl. dem Bad zugeführt wird. Die wesentlichen Merkmale des neuen Verfahrens bestehen darin, dass die gesamte, während des Blasens zuzuführende Kalkmenge oder zumindest der überwiegende Teil derselben, in Korngrössen von zwischen etwa 3 mm und etwa 20 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 10 mm, gegebenenfalls zusammen mit andern Schlackenbildnern, auf die Oberfläche des Inhaltes des Konverters od. dgl. in den Bereich der Reaktionszone des Gasstrahles in der Weise aufgebracht wird, dass sie in den
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freien Gasstrahl zwischen Düse und Badoberfläche eingeführt wird.
Entsprechend einem weiteren Verfahrensmerkmal wird der Kalk, gegebenenfalls zusammen mit den andern Schlackenbildnern, nur während eines Teiles der Blasezeit aufgebracht.
Die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung besteht erfindungsgemäss aus min-
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sein. Hiedurch wird eine besonders günstige Lenkung und Verteilung des durch diese Leitung eingebrachten Materials in den Bereich der Reaktionszone des Gasstrahles ermöglicht.
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kieselsäurehaltigenFeO bedeckte Oberfläche des Metallbades gedrückt, so dass der Kalk in der Reaktionszone rasch zur Auflösung gelangt. Durch den mechanisch begünstigten Eintritt des Kalkes in die Reaktionszone wird auch die Verstaubungsgefahr geringer als beim bodenblasenden Konverter.
Der Kalk bzw. die allenfalls mitverwendeten Flussmittel können nun ohne Verwendung eines Trägergases auf den Konverterinhalt auf-
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Vorteile beibehalten, nämlich der rasche Reaktionsablauf, eine gute Entphosphorung, Ersparnis an Kalk, Schonung der Ausmauerung des Konverters und verbesserte Entschwefelung des Eisenbades.
Bei der Zerkleinerung des Kalkes und bei der Klassierung sollte wenn möglich darauf geachtet werden, dass praktisch die gesamte Kalkmenge, welche zur Aufbringung auf den Konverterinhalt bestimmt ist, in Korngrössen von zwischen etwa 3 mm und etwa 20 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 10 mm, liegt.
Es soll also einerseits der unter 3 mm Korngrösse liegende Anteil möglichst auf Null reduziert werden, um damit Kalkverluste durch Ausblasen des Kalkes durch die Konverterabgase zu vermeiden, und es soll anderseits auch der über 20 mm Korngrösse liegende Anteil möglichst gering gehalten werden, so dass der gesamte, auf den Konverterinhalt aufgebrachte Kalk rasch und vollständig reagieren kann.
Um die Zufuhr des auf die Badoberfläche aufgebrachten Kalkes regeln und unterbrechen zu können,
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vorgesehen.gemässen Vorrichtung dar, wobei sich diese beiden Ausführungsbeispiele durch die Anordnung der Zuführungsleitung für den Kalk bzw. die andern Schlackenbildner unterscheiden.
Fig. 3 stellt einen teilweisen Schnitt der Vorrichtung nach Fig. 2 dar.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Konverter bezeichnet. 2 stellt die Konverterausmauerung dar. Gegen den Konverterinhalt. ? ist der am Ende eines Düsenrohres 4 austretende Blasstrahl 5 gerichtet. Die Auf- trefffäche des Blasstrahles 5 auf der ruhenden Oberfläche des Konverterinhaltes ist mit 6 bezeichnet.
Die Reaktionszone des Blasstrahles 5 ist durch diese Fläche bestimmt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird der Kalk 19,'gegebenenfalls in Mischung mit andern Schlackenbildnern, mittels eines Förderbandes 7 in einen Schüttrichter 8 entleert, von welchem er durch eine Zuführungsleitung 9, welche sich durch die Seitenwand des Konverters 1 ertreckt, in den Konverter,
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spielsweise durch einen Wassermantel, gekühlt sein.-Die Einbringung des Kalkes in den Konverter erfolgt lediglich durch die Wirkung der Schwerkraft.
Die bevorzugte Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. l lediglich durch die Anordnung der Zuführungsleitung für den Kalk bzw. die andern Schlackenbildner.
In diesem Falle ist die Zuführungsleitung als das Düsenrohr 4 konzentrisch umgebendes Rohr 10 ausgebildet. Um das Rohr 10 ist ein Mantel 11 angeordnet, welcher zum Zwecke der Kühlung des Rohres 10 von Wasser durchflossen ist. Mit 12 und 13 ist die Zu- bzw. die Ableitung für das Kühlwasser bezeichnet.
Nach obenhin geht das Rohr 10 in einen Trichter 14 über, in welchen ein Zufuhrrohr 15 mündet, welches von der Unterseite eines Behälters ausgeht. Das in den Trichter 14 einmündende Ende des Zuführrohres ist in Form einer Verteilerschnauze 17 ausgebildet, um eine gleichmässige Verteilung des eingebrachten Materials zu gewährleisten. Zu diesem Zwecke können auch mehrere, beispielsweise zwei um 180 '
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Zufuhrrohr 15 ist eine als Schieber 18 ausgebildete Mengenregeleinrichtung zur Regelung des in das Rohr 15 strömenden Materials vorgesehen.
Der lichte Durchmesser der Zuführungsleitung 10 soll nicht wesentlich grösser als der Durchmesser der Reaktionszone 6 sein.
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reinem Sauerstoff mit 99% O2 auf die Badoberfläche begonnen. Der lichte Durchmesser der Düse betrug 35 mm. Bei dem angegebenen Düsendurchmesser und Düsenabstand ergibt sich ein Durchmesser des Strahlkegels in der Höhe der ruhenden Badoberfläche von etwa 370 mm. Der Druck des Sauerstoffs vor dem Düsenrohr 4 wurde während der ganzen Blaszeit auf 8 atü gehalten. Das wassergekühlte Düsenrohr 4 hatte einen Aussendurchmesser von 133 mm und war von dem ebenfalls wassergekühlten, unten offenen Zuführungsrohr 10 mit einem lichten Durchmesser von 340 mm, das oben in einen Trichter 14 auslief, konzentrisch umgeben. Die Blasdauer betrug 18 Minuten.
Während des Blasens wurde eine Mischung von 1200 kg klassiertem Kalk und 600 kg Feinerz in den Trichter 14 am oberen Ende des das
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verterinhaltes fielen. Nach Ausfahren der Sauerstofflanze 4 und des sie umgebenden wassergekühlten Rohres 10 und Abschalten der Sauerstoffzufuhr wurde der Konverter gekippt und der flüssige Stahl ohne Ferromangan-Zugabe in die Giesspfanne abgestochen. Die Analyse des erzeugten Stahles betrug 0, 08% C, 0, 35% Mn, 0, 016% P und 0, 019O S. I1
Diese Schmelze wurde also ohne Schlackenwechsel erschmolzen, während bei der im folgenden Bei- J spiel angeführten Schmelze ein Schlackenwechsel vorgenommen wurde.
Es kann aber auch in bekannter Weise so vorgegangen werden, dass der Schlackenwechsel mehrfach vorgenommen wird. 11
B ei s p i el 2 : Nach Abstechen der vorhergehenden Schmelze wurde der Konverter 1 gekippt und 3000 kg
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110, 81% P und 0, 028% S eingeleert. Der Konverter 1 wurde sodann in die senkrechte Stellung gebracht und durch eine Rutsche 200 kg klassierter Kalk mit einer Korngrösse von 5 bis 10 mm und 500 kg Walzenzunder auf die Oberfläche des Roheisenbades gebracht. Sodann wurde die Sauerstofflanze 4 mit dem sie umgebenden konzentrischen Rohr 10 für die Kalkzuführung von oben in den Konverter 1 eingefahren und in eine solche Lage gebracht, dass der Abstand der Düsenmündung von der ruhenden Oberfläche des
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undbegonnen.
Der lichte Durchmesser der Sauerstoffdüse betrug auch in diesem Falle 35 mm. Der Sauerstoffdruck vor dem Düsenrohr 4 war 6, 5 atü. Die Blasdauer betrug zunächst 16 Minuten. In den ersten
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Nach 16 Minuten Blaszeit wurde die Sauerstofflanze 4 mit dem sie umgebenden konzentrischen Rohr 10 nach oben aus dem Konverter ausgefahren, der Konverter umgelegt und eine Stahlprobe genommen die
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Stahlprobe wurde die erste Frischschlacke zum überwiegenden Teil abgezogen und der Konverter wieder in seine senkrechte Stellung gebracht.
Es wurden daraufhin 300 kg Sand und 300 kg Walzenzunder durch eine Rutsche eingebracht, die Lanze 4 mit dem sie umgebenden konzentrischen Rohr 10-von oben in den Konverter gesenkt und weitere 4 Minuten mit einem Sauerstoffdruck vor dem Düsenrohr von 6 atü und einem Düsenabstand von 1200 mm von der ruhenden Badoberfläche 3 geblasen. In dieser
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wieder gekippt und eine Stahlprobe entnommen, deren Zusammensetzung 0, 05% C, 0, 22% Mn, 0, 013% P und 0, 017% S betrug. Nach Zugabe von Ferromangan in den Konverter wurde der flüssige Stahl in eine 11
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