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Verfahren. nid Vorrichtung zur Entschwefelung von Rohejsenbädern
Es ist bekannt, Roheisenbäder mit Soda oder Soda-Kalksplitt-Gemischen zu entschwefeln, denen zur Erniedrigung des Schmelzpunktes der sich bildenden Schlacke teilweise noch Flussspat zugesetzt ist. Es ist auch vorgeschlagen worden, diese Entschwefelungsmittel in der Roheisenpfanne oder in einem Sonderge- fäss zwecks besserer Wirksamkeit in verteilter Form durchzublasen. Schliesslich kann man den Schwefel mit fein verteiltem Kalk entfernen. Als Traggas hat man Luft oder besser nicht oxydierende Gase ver- wendet.
Bei diesen bekannten Verfahren hat sich als Nachteil herausgestellt, dass die Luft wegen der damit gegebenen oxydierenden Bedingungen den Erfolg der Entschwefelung vermindert. Ausserdem entsteht bei der reinen Kalkentschwefelung ein zwar trockener, aber äusserst fester Schlackenkuchen, der das durch den Blasevorgang in die Schlacke gelangende Eisen fast vollständig festhält. Die dadurch und durch die Schwierigkeiten beim Abziehen dieser festen Schlacke, die erst zerstossen werden muss und dabei teilweise in das Eisenbad eintaucht und weiteres Eisen aufnimmt, hervorgerufenen Eisenverluste standen aus wirtschaftlichen Erwägungen auch einer Einführung des Verfahrens entgegen.
Es sind auch Versuche unternommen worden, bei denen man dem Roheisen in einer Schüttelpfanne pulverförmigen Kalk zur Entschwefelung zugegeben hat und man hat dabei auch bereits die Erfahrung gemacht, dass geringe Sodazusätze von zirka e das Festsetzen der Schlacke an der Pfannenwandung verhindern und den Verlust von Eisentropfen im Kalkpulver verringern. Bei diesen Versuchen kam kein wesentlich besserer Entschwefelungsgrad durch den genannten Sodazusatz innerhalb der ersten 5 Minuten der Behandlung des Roheisens in der Schüttelpfanne zur Geltung, wenn auch der Entschwefelungsgrad mit zirka 900/0 nach 30 Minuten Wirkungsdauer als ausserordentlich gut angesehen werden kann. Diese Versuche wurden aber in einer kleinen Pfanne durchgeführt und die Länge bzw. Einwirkungszeit führt leicht zu einer zu starken Abkühlung des Roheisens.
Ausserdem ergeben sich für die Aufstellung aufwendiger Schüttelpfannen in vielen Fällen Schwierigkeiten.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die genannten Nachteile zu vermeiden und sie betrifft ein Entschwefelungsverfahren für Roheisen mit einem in einem Trägergas suspendierten und in die Schmelze einzublasenden, pulverförmigen, im wesentlichen aus gebranntem Kalk und Soda bestehenden Gemisch. Dabei werden im Entschwefelungsgefäss reduzierende Verhältnisse aufrechterhalten.
Erfindungsgemäss wird das pulverförmige Kalk-Soda-Gemisch mit einem Anteil von 1 bis 18% Soda und in einer Menge von 5 oder weniger Litern Trägergas/kg Kalk-Soda-Gemisch mittels einer Tauchlanze in die Schmelze eingeblasen. Vorzugsweise wird der Einblasedruck nur etwa 0, 1-0, 2 atü höher als der an dem Lanzenmundstück herrschende Druck in der Pfanne gehalten.
In Sonderheit setzt man dem Roheisenbad bei einer Temperatur von 1200 bis 14000C und einem Schwefelgehalt des Einsatzes von 0, 10 bis 0, 2, Wo Schwefel 5-le Soda im Gemisch mit dem einzublasenden Kalk zu. Ist die Badtemperatur niedriger und liegt sie unter 1200 C, so wird der Sodazusatz
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steigenden Kalkzuschlägen von 6 kg Entschwefelungsgemisch pro Tonne Roheisen bis etwa 40 kg Ent- schwefelungsgemisch pro Tonne Roheisen von 1 bis 18% in der Gesamtmischung erhöht wird.
Zur Veran- schaulichung ist in der Zeichnung ein Diagramm wiedergegeben, welches den Sodagehalt der Mischung in Abhängigkeit von der dem Roheisen zuzugebenden Kalkmenge wiedergibt. i Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kommt es wesentlich darauf an, nur solche Trägergasmengen zu verwenden, dass die Feststoffe gerade gefördert werden und das Trägergas selbst keine metallurgische
Wirkung auf das Roheisen ausübt und nur als Transportmedium dient. Bei den in Frage kommenden kleinen
Gasmengen sind zwar auch bei der Verwendung von Luft keine merklichen metallurgischen Wirkungen zu erkennen, unter Umständen kann es jedoch angebracht sein, an Stelle von Luft ein inertes Gas, z. B.
Stickstoff, zu verwenden.
Des weiteren wird auch der Einblasedruck nur gering höher gehalten als es dem Gegendruck an der
Lanzenmündung entspricht. Durch diese Massnahme wird bewirkt, dass die Feststoffe aus der oder den Aus- trittsöffnungen der Lanze ohne wesentlichen Druck heraustreten. Das Roheisen wird nur schwach durchge- wirbelt und die Feststoffe steigen vermöge ihres gegenüber dem Stahl geringen spezifischen Gewichtes langsam an die Oberfläche. Dabei ergibt sich einerseits die Umsetzung des Kalks mit dem Schwefel bzw. eine geringe Umsetzung des Kalks mit dem Silizium, insbesondere wenn Luft als Trägergas verwendet wird, anderseits wird Kohlensäure frei. Sie perlt mit dem Trägergas durch das Bad langsam hindurch und bläht die an der Oberfläche entstandene Schlacke auf.
Dieser Vorgang wird durch noch nicht voll ent- gastes, in die Schlacke gelangendes NaCO in der Schlacke selbst gefördert.
Ein wesentlicher Teil des Kalks geht dabei auch noch ungehindert durch das Bad hindurch. An der
Oberfläche des Bades wird eine gewisse Menge des Siliziums zu Kieselsäure oxydiert, so dass sich eine
Schlacke ergibt, die im wesentlichen 30% CaO, 2-4% CaS, zirka 4% SiO und 21o Na 0 enthält. Der
Rest sind Eisengranalien bzw. Eisenoxyd.
Diese Schlacke hat eine Schmelztemperatur, die 300 - 4000C über der Temperatur des Roheisens liegt, so dass sie trocken ist. Gleichzeitig ergeben sich aber durch den Sodazusatz beim Einblasevorgang neben der genannten Blähwirkung auch örtlich grössere Schmelzpunkterniedrigungen, so dass die Schlacke keinen fest zusammenhängenden Kuchen bildet, sich leicht in kurzer Zeit abziehen lässt und auch nicht an den Wandungen hängen bleiben kann.
Der Gesamteisengehalt, d. h. Eisengranalien sowie metallisches Eisen und Eisenverbindungen in dem granalienfreien Material, in der Schlacke, der bei den üblichen Schlacken ohne Sodazusatz rund 75"/0 beträgt, sinkt bei der nach dem Verfahren gemäss der Erfindung entstehenden Schlacke auf unter 500/0.
Grossversuche haben ergeben, dass der gesamte Eisenverlust bei einer Arbeitsweise ohne Sodazusatz über : J1/0 vom Einsatzgewicht liegt, während bei sonst gleichen Bedingungen jedochemem 8-bis 10% igen
Sodazusatz die Eisenverluste auf 1-91o, also um rund 50ja, zurückgehen.
Ein stärkerer Siliziumgehalt des Roheisens stört das Verfahren nicht, sondern führt sogar zu einem besseren Entschwefelungsgrad, wobei ab zirka 0', 90/0 Si-Gehalt eine maximale Wirkung erreicht wird.
Das Verfahren wird vorzugsweise so durchgeführt, dass man nach Beginn des Blasens die Lanze von oben in die Roheisenpfanne einführt und den pulverförmigen Kalk und die pulverförmige Soda getrennt über Rohrleitungen in einen pneumatischen Mischer fördert, dort vermischt und dann einbläst.
Bei einem Schwefelgehalt des Roheisens von 0, 1-ego wird bei einem Sodagehalt des Kalk-Soda-Ge- misches von 87o eine Wirkungsgradsteigerung der Entschwefelung beim erfindungsgemässen Einblasever- fahren von 201o gegenüber dem reinen Kalk-Einblasen erzielt. Dies entspricht einer gleichgrossen Senkung des Kalkverbrauches um 20go. Gegenüber dem üblichen Sodaverfahren ergibt sich ausserdem eine bessere
Entschwefelung.
Durch die Möglichkeit einer genauerenEndschwefelgehalteinstellung beim erfindungsgemässen Blase- verfahren entfällt auch eine zusätzliche Korrektur des Schwefelgehaltes der Einsatzpfannen im Thomas- werk.
Das Verfahren sei an einem praktischen Beispiel erläutert :
42, 3 t Roheisen mit 0, 144% S, 0, 27% Si und 0,53% Mn wurden erfindungsgemäss in einer Pfanne be- arbeitet. Die Temperatur des Eisens betrug 1223 C. In der Nähe der Pfanne standen zwei Behälter, die mit Kalk bzw. Soda bis zu 0,6 mm Korngrösse gefüllt waren. Die Behälter waren durch zwei Förderrohr- leitungen mit einem pneumatischen Mischer verbunden, in dem der Mischvorgang so eingestellt war, dass auf 100 kg CaO 8, 7 kg Soda entfielen.
Über der Roheisenpfanne hing die Lanze, die mit dem Mischer verbunden und in das Bad von oben versenkbar war. Bei gefüllter Pfanne wurde mit dem Blasevorgang kurz über der Oberfläche begonnen und die Lanze dann in einem Gang bis in 1,20 m Badtiefe gesenkt. Dabei betrug die Beladung des Träger-
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gases mit dem Kalk-Soda-Gemisch auf 4 l Gas 1 kg Feststoff. Innerhalb von 3 Minuten wurden so 528 kg Kalk-Soda-Gemisch in das Roheisen eingeführt, wobei mit einem Stickstoffdruck von 1, 1 atü gearbeitet wurde.
Nach der Behandlung betrug der Schwefelgehalt 0, oye, der Si-Gehalt 0, 200/0 und der Mn-Gehalt 0, 49%. Eine noch grössere Tauchtiefe der Lanze brachte keine Wirkungsgradverbesserung mehr.
Somit war ein Abbau bei Schwefel von 0,084tao, bei Silizium von 0, 0 7% und bei Mangan von 0, 04% gegeben. Hieraus ergibt sich ein Entschwefelungsgrad von 57,7So bei einem Wirkungsgrad der Kalkausnutzung von 11, 6'/0.
Die Schlacke war locker und liess sich leicht abziehen, wodurch die Eisenverluste nur 0, 61 t, also 1,49si betrugen, gegenüber 1, 80 t oder 4,'zo des Einsatzes beim Einblasen von reinem Kalk in eine gleichermassen mit 41 t Roheisen gefüllte Pfanne.
Vergleicht man diese Versuche mit den bekannten Verfahren, bei denen Sauerstoff und Kalkstaub mittels Lanze in ein Eisenbad geblasen werden, so ist festzustellen, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren keine nennenswerten metallurgischen Einwirkungen des Gases beabsichtigt waren und auch nicht stattgefunden haben können, weil man mit 4 l Gas pro kg Feststoff auskommt, während man beim Frischen mit dem Sauerstoffverfahren Mengen von 0, 4 bis 8 kg pro Nm oder mindestens 125 l Gas pro kg Feststoff anwendet.
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mittels Stickstoff wurden mit wenigstens 26 l Trägergas pro kg Entschwefelungsgemisch durchgeführt.
Für die Durchführung des Verfahrens ist bei der Beschreibung des Beispieles bereits gesagt worden, dass Kalk und Soda aus zwei Behältern genommen werden, die durch Förderrohrleitungen mit einem pneu- matischen Mischer verbunden sind. Die Mischung wurde in der Weise eingestellt, dass über die beiden
Zuleitungen bestimmte, abgewogene Mengen dem Mischer zugeführt wurden und dann fluidisierend eine gute Durchmischung erzielt wurde.
Derartige Geräte bestehen aus einem Behälter, der nach unten durch eine Auflockerungsplatte abgeschlossen wird. In dem so gebildeten unteren Raum befindet sich eine Gaszuführung, wogegen im oberen Raum eine Steigleitung angeordnet ist. Hiebei ist der Auflockerungsboden solcher Behälter in Zonen verschiedener Durchlässigkeit aufgeteilt, dergestalt, dass beispielsweise bei einem kreisrunden Boden eines Behälters im wesentlichen drei ring- bzw.
kreisförmige Zonen verschiedener Durchlässigkeit bestehen, nämlich erstens eine schmale äussere Ringzone grosser Durchlässigkeit, durch die fast die gesamte für den Fördervorgang notwendige Gasmenge zuströmt, zweitens eine breitere Ringzone, deren Durchlässigkeit so klein ist, dass das einströmende Gas gerade die Reibung des von aussen der Förderdüse zufliessenden Gutes auf dem Auflockerungsboden klein werden lässt oder aufhebt und Ablagerungen verhindert, und drittens einer kreisförmigen Mittelzone, die undurchlässig ist, und mindestens den Durchmesser der Förderdüse besitzt.
Dabei kann die undurchlässige Mittelzone nicht nur eine flächenhafte Fortsetzung des porösen Teiles des Bodens sein, sondern auch eine erhöht aufgesetzte schüsselförmige Gestalt besitzen, deren höchstgelegener Durchmesser grösser als die Düsenöffnung ist und deren oberer Aussenrand bei jeweils geeignetem Durchmesser in gleicher Höhe mit der Düsenöffnung oder höher liegt. Die Grenzen zwischen den Zonen verschiedener Durchlässigkeit können sowohl scharf ausgeprägt als auch mit stetigen Übergängen versehen sein. Bei einer stetig einstellbaren Durchlässigkeit kann z. B. unter einem gewölbten Auflockerungsboden mit gleichmässiger Durchlässigkeit ein zweiter Auflockerungsboden mit hochstehendem Rand angeordnet sein. Der Zwischenraum zwischen diesen Böden kann mit elastisch verformbaren Kugeln ausgefüllt sein.
Wird ein Druck auf die Böden ausgeübt, so werden die Kugeln mehr oder weniger flachgedrückt und verringern infolge ihrer an sich vergrösserten Auflagefläche die Durchlässigkeit.
Man kann aber auch mit Vorrichtungen arbeiten, wie sie an sich bekannt sind, bei denen das Mischungsverhältnis während des Betriebes variiert und die Menge des Pulvergemisches gesteuert werden kann. Solche Vorrichtungen sind z. B. so gestaltet, dass man in die Zuführung zwischen den Vorratsbehältern und dem pneumatischen Mischer Dosierschnecken einbaut, die gleichzeitig eine Schleusenwirkung haben. Im eigentlichen Mischer befindet sich dann jeweils nur so viel Entschwefelungsmittel, dass durch die unterschiedliche programmgeregelte Dosierung der Förderung aus dem Vorratsbehälter in den Mischer das Mischungsverhältnis kontinuierlich beliebig variierbar ist. Dadurch ist eine genaue Steuerung der Roheisenbehandlung möglich, z.
B. lassen sich auf diese Weise die ersten 6 kg Kalk pro Tonne Roheisen ohne Sodazusatz einblasen und erst bei steigenden Kalkmengen wird auch das Kalk-Soda-Verhältnis während des Einblasens entsprechend geändert, wodurch sich Entschwefelungsgrad und Schlackenbeschaffehheit günstig beeinflussen lassen. Das gleiche gilt für einen langsamen Blasebeginn und sich dann pro Zeiteinheit steigernde Entschwefelungsmittelzusätze.