AT399343B - Verfahren zur verminderung des gehaltes an verunreinigungen von heissem metall - Google Patents

Description

AT 399 343 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verminderung des Gehaltes an Verunreinigungen in heißem Metall. Im spezielleren bezieht sich die Erfindung auf ein kontinuierliches Entphosphorungsverfahren, das ausgeführt wird, während das heiße Metall vom Hochofenabstich zur Gießpfanne oder zum Gießwagen geführt wird. 5 Bekanntlich fordert die moderne Technologie Stähle, die für bestimmte Anwendungen "maßgeschneidert" sind, im speziellen Stähle mit einem niedrigen oder äußerst niedrigen Gehalt an Verunreinigungen, insbesondere an Phosphor. Der Konverter (BOF und ähnliche Konverter) nimmt jedoch mehr und mehr die Rolle eines Entkohlungsreaktors an und muß unter Bedingungen betrieben werden, die zunehmend stärker standardisiert werden. 10 Es ist daher offensichtlich, daß die Schmelze, welche den Hauptanteil der Konvertercharge darstellt, eine engbegrenzte Analyse aufweisen muß und insbesondere einen Phosporgehait unterhalb eines bestimmten spezifischen Wertes haben muß. Beispielsweise kann erwähnt werden, daß das Eisen aus einem Hochofen, der mit einer sorgfältig ausgewählten Beschickung chargiert worden ist, einen Phosphorgehalt von etwa 600 bis 750 Teile pro Million (ppm) aufweist, wogegen es zur Erreichung "reiner" Stähle, nämlich 15 solcher mit einem Phosphorgehalt von unter 150 ppm, es zweckmäßig ist, von einem Roheisen auszugehen, das nicht mehr als etwa 400 ppm Phosphor enthält.

Von den zahlreichen, zur Erfüllung dieser Forderung vorgeschiagenen Methoden haben nur zwei Verfahren praktische Anwendung gefunden, die beide japanischen Ursprungs sind und das Einblasen eines Zusatzmittels in das heiße Metall im Gießwagen vorsehen. In dem einen Verfahren besteht das Zusatzmittel 20 im wesentlichen aus einem Gemisch aus Eisenoxid und Kalk, wogegen in dem anderen Verfahren das Reaktionsmittel im wesentlichen ein Gemisch aus Eisenoxid und Natriumcarbonat ist. Diese letztgenannte Methode führt zur Ausbildung einer äußerst reaktionsfähigen, Natriumoxid enthaltenden Schlacke, die unter anderem einen starken Verschleiß der feuerfesten Auskleidung des Gießwagens verursacht. Demgemäß hat nur jenes Verfahren in einigen Stahlwerken technische Anwendung gefunden, das den Einsatz von Kalk 25 vorsieht, trotz der Tatsache, daß es hinsichtlich der Entphosphorung weniger effizient ist. Selbst bei diesem Verfahren ist jedoch eine allgemeine Anwendung dieses Verfahrens durch eine Reihe von Nachteilen verhindert worden, wobei die größten Nachteile die folgenden sind: - lange Behandlungszeiten, mit der Folge, daß die Anzahl der umlaufenden Gießwagen erhöht werden muß; 30 - hohe Anlagenkosten, weil das Einblasen des Reaktionsmittels gegen einen erheblichen metallostati- schen Druck erfolgen muß, sodaß die gesamte Anlage unter Hochdruck betrieben werden muß (etwa 10 bar); - Bildung großer Mengen stark schäumender Schlacke, die aus dem Mund des Gießwagens überläuft.

Diese Methode erfordert somit nicht nur eine größere Anzahl von Gießwagen, sie führt auch zu einem 35 Überlaufen von Schlacke aus den Wagen, sodaß auch Vorkehrungen getroffen werden müssen, um die Schlacke aufzufangen und abzuführen, und zusätzliche maschinelle Einrichtungen zum Reinigen der Gießöffnung der Wagen vorgesehen werden müssen, die daher häufiger gewartet werden müssen. Alle diese Forderungen führen natürlich zu einer erheblichen Kostensteigerung. Überdies kann dieses Verfahren auf einige bestehende Hochöfen gar nicht anwendbar sein, bei welchen beispielsweise das Schienennetz-40 werk nicht genügend vergrößert werden kann, um die starke Steigerung der in Betrieb zu nehmenden Gießwagen unterbringen zu können. Dies führt dazu, daß eine aus verschiedenen Gründen äußerst attraktiv erscheinende Behandlung tatsächlich verhältnismäßig uninteressant sein kann.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden, wobei die vorgesehene Methode zur Behandlung der heißen Schmelze einfach und billig ist undkeine weitere Behandlung oder 45 Verarbeitung erfordert.

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß, obwohl die Schmelze in der Gießebene ziemlich langsam und ohne Turbulenz strömt, der Fall der Schmelze aus dem Abstichloch in den Gießkanal und dann aus diesem Niveau in den Gießwagen ein sehr intensives Vermischen der Schmelze hervorruft, das verwendet werden kann, um einen innigen Kontakt zwischen der heißen Schmelze und beispielsweise so einem zugesetzten Reaktionsmittel zu ergeben, wodurch eine gute Wirksamkeit der Behandlung erzielt wird. Auf diese Art und Weise kann somit eine Entphosphorung leicht vorgenommen werden; es muß jedoch berücksichtigt werden, daß dies nicht möglich ist, wenn die Siliziummenge in der Schmelze größer ist als 0,25 Gew.-%.

Die vorliegende Erfindung ist daher durch die Kombination der nachstehend angeführten, aufeinander-55 folgend vorgenommenen Handlungen gekennzeichnet: a) Bestimmung der Silizium- und Phosphorgehalte der Metallschmelze nach bekannten Methoden beim Abstechen aus dem Hochofen; 2

AT 399 343 B b) Zugabe eines Entsilizierungsmittels zu der im Hauptkanal fließenden Schmelze, wenn der Siliziumgehalt größer als 0,25 Gew.-% ist, und zwar möglichst nahe zu dem aus dem Abstichloch austretenden Strom; c) Zugabe eines Entphosphorungsmittels zu der von der Schlacke befreiten Schmelze beim Einfallen des s Schmelzenstroms In den Gießwagen.

Die Entsilizierungs- und Entphosphorungsmittel werden selbstverständlich während des gesamten Abgießvorganges kontinuierlich in solchen Mengen zugeführt, die zur Erreichung des gewünschten Effektes geeignet sind. Die Reaktionsmittel bestehen im wesentlichen aus einem Gemisch aus Eisenoxid und Calciumoxid. Im spezielleren enthält das Reaktionsmittel für die Entsilizierung zwischen 80 und 100 % io Eisenoxide, Rest im wesentlichen Calciumoxid. Dieses Mittel wird der heißen Schmelze im Hauptkanal in einer Menge von vorzugsweise zwischen 10 und 50 kg/t zugesetzt.

Das Entphosphorungsmittel enthält zweckmäßig zwischen 40 und 70 Gew.-% Eisenoxide und zwischen 30 und 60 Gew.-% Calciumoxid, es kann aber auch bis zu 20 % Flußspat und Calciumchlorid enthalten. Dieses Mittel wird im allgemeinen an jener Stelle zugesetzt, an welcher die heiße Schmelze in den 75 Gießwagen einfällt, wobei die Menge zweckmäßig zwischen 30 und 70 kg/t Schmelze liegt.

Wie bereits erwähnt, werden die Mengen der für jede Entsilizierung und/oder Entphosphorung benötigten Zusätze in erster Linie in Abhängigkeit von der Menge des zu beseitigenden Elementes berechnet und in zweiter Linie auch in Abhängigkeit von den allgemeinen Anlagencharakteristika, welche die Turbulenz der Schmelze beeinflussen, wie z.B. die Fallhöhe der Schmelze, der Querschnitt und das Gefälle der 20 Gießkanäle usw.

Die Reaktionsmittel können einfach von Förderbändern, Förderschnecken und dgl. in die heiße Schmelze fallen gelassen werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß zufolge des Feuchtigkeitsgehaltes des Calciumoxids solche Fördereinrichtungen, die im wesentlichen nach dem Schwerkraftprinzip arbeiten, sich verstopfen können oder zumindest das Mittel nicht regelmäßig zuführen können. Es ist daher auch möglich, 25 pneumatische Fördereinrichtungen zum Einführen der Reaktionsmittel vorzusehen, wobei jedoch eine Anwendung hoher Drücke vermieden werden kann.

Das Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung der Schmelze gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit äußerst einfach. Es wendet technische Einrichtungen an, die gleichfalls einfach und billig sind, wodurch die Behandlung ohne irgendwelche Schritte ausgeführt werden kann, die schwierig vorzunehmen 30 sind oder den Gesamtbetrieb der Anlage stören.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform näher erläutert, die ausschließlich dem Zweck der Veranschaulichung dient und in keiner Weise die Erfindung beschränkt. Die Erläuterung wird durch die Bezugnahme auf die beigeschlossene schematische Darstellung einer möglichen Anlage erleichtert. 35 Aus dem Gestell 2 eines Hochofens 1 abgestochene Schmelze fällt als Strom 4 in den Hauptkanal 3, der breit, tief und verhältnismäßig kurz ist und mit einem geringen Gefälle zu einem Schlackenüberlauf oder einer Kammer 5 fällt, um die Schlacke von der Schmelze abzutrennen. Die Schlacke wird aus der Kammer 5 über eine Rinne 9 abgeführt, während die Schmelze durch einen Kanal 8 abläuft, der einen kleineren Querschnitt als der Hauptkanal 3 aufweist. Am Ende des Kanals 8 fällt die Schmelze als Strom 10 in einen 40 Drehverteiler 11, welcher die heiße Schmelze in einen Gießwagen 15 an dem einen oder dem anderen Ende der Vorrichtung 11 führt. Bei den von der Patentinhaberin vorgenommenen Versuchen wurde ein 9400 t Schmelze pro Tag liefernder Hochofen an einem Eisenabstichloch so ausgerüstet, wie in der Zeichnung dargestellt ist.

Es soll berücksichtigt werden, daß die Schmelze mehr oder weniger kontinuierlich aus dem In den 45 Versuchen verwendeten Hochofen abgestochen wurde, sodaß keine großen Schwankungen in der Zusammensetzung beim' Abstechen aus einem einzigen Abstichloch auftraten, obgleich selbstverständlich von einem Abstich zum nächsten Änderungen vorliegen können.

In der Praxis wird die Zusammensetzung der Schmelze zu Beginn des Abstechens bestimmt und dementsprechend wird die Menge des zuzusetzenden Entsilizierungsmittels festgelegt. Das Entsilizierungs-50 mittel wird aus einem Vorratsbehälter 6 über eine Zuführvorrichtung 7 in den Hauptkanal 3 nahe dem einfallenden Schmelzenstrom 4 eingebracht. Die Menge an Entphosphorungsmittel wird in ähnlicher Weise bestimmt und wird aus einem Vorratsbehälter 12 über eine Beschickungsvorrichtung 13 in den Strom 14 eingebracht.

In einem der Versuche lagen die Silizium- und Phosphorgehalte der Schmelze im Bereich von 0,40 bis 55 0,20 Gew.-% bzw. von 0,070 bis 0,065 Gew.-%. Die nachfolgenden Tabellen geben die durchschnittliche Erniedrigung der Silizium- und Phosphorgehalte an, die mit verschiedenen Mengen an zugesetzten Reaktionsmitteln erreicht werden konnte. 3

Claims (7)

10 AT 399 343 B Tabelle 1 Entsilizierungsmittel (kg/t Schmelze) 12 25 45 ASi 0,11 0,15 0,18 Tabelle 2 Entphosphorungsmittel (kg/t Schmelze) 35 45 50 65 AP 0,028 0,033 0,043 0,053 15 Eine Schmelze mit einem Gehalt an 0,28 Gew.-% Si und 0,070 Gew.-% P wurde mit einem 90 % F62O3 und 10 % CaO enthaltenden Entsilizierungsmittel behandelt, wobei 25 kg/t Schmelze angewendet 20 wurden und die Zugabe in den Hauptkanal nahe dem Einfall des aus dem Stichloch kommenden Stromes vorgenommen wurde. Weiterhin wurde die Schmelze mit einem 40 % CaO, 55 % Fe2Ü3 und 5 % CaCI + CaF2 enthaltenden Entphosphorungsmittel behandelt, wobei 50 kg/t Schmelze angewendet wurden und die Zugabe zu dem in den Gießwagen einfallenden Strom erfolgte. Nach Zugabe des Entsilizierungsmittels in den Hauptkanal nahm der Siliziumgehalt auf 0,16 % ab. Die 25 Analyse der Schmelze im Gießwagen ergab das Vorliegen von 0,028 % Phosphor. Bei Erreichen des Stahlwerkes hatte der Phosphorgehalt der Schmelze weiter auf 0,024 % abgenommeri, was ein gutes Vermischen des Reaktionsmittels anzeigte, das selbst im vollen Gießwagen weiter reagierte. Es ist somit ersichtlich, auf welch einfacher, kostengünstiger Weise es möglich ist, eine weitgehende und sorgfältig kontrollierte Verminderung der Silizium- und Phosphorgehalte zu erzielen, die bisher nur mit 30 den aufwendigen Maßnahmen erreicht werden konnte, die eingangs beschrieben worden sind und die in zahlreichen bestehenden Stahlwerken nicht einmal angewendet werden können. Die zum Einsatz gelangenden Materialien, die natürlich für ähnliche Verwendungen geeignet sind, sind äußerst wirtschaftlich und in Stahlwerken in großen Mengen leicht verfügbar; beispielsweise können die Eisenoxide aus Walzzunder, rotem Konverterrauch oder ähnlichen Materialien bestehen. 35 Patentansprüche 1. Kontinuierliches Verfahren zur Verminderung des Gehaltes an Verunreinigungen in einer Metallschmelze, gekennzeichnet durch die Kombination der nachstehend angegebenen, aufeinanderfolgend ausge- 40 führten Behandlungsschritte: - Bestimmung der Silicium- und Phosphorgehalte der Schmelze nach bekannten Methoden beim Abstechen aus dem Hochofen; - Zugabe eines Entsilizierungsmittels, falls der Siliziumgehalt größer als 0,25 Gew.-% ist, zu der im Hauptkanal strömenden Schmelze, vorzugsweise so nahe wie möglich zu dem aus dem Stichloch 45 austretenden Strom; - Zugabe eines Entphosphorungsmittels zu der in den Gießwagen einfallenden Schmelze.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Entsilizierungs- und Entphosphorungsmittel kontinuierlich, im wesentlichen während des gesamten Gießvorganges, erfolgt. 50

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entsilizierungs- und Entphosphorungsmittel Eisenoxide und Calciumoxid enthalten.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entsilizierungsmittel von 80 bis 100 55 Gew.-% Eisenoxide, Rest im wesentlichen Calciumoxid, enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entphosphorungsmittel von 40 bis 70 Gew.-% Eisenoxide, von 30 bis 60 Gew.-% Calciumoxide und gegebenenfalls bis zu 20 Gew.-% 4 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Calciumfluorid- und -Chlorid enthält. AT 399 343 B

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entsilizierungsmittel in einer Menge von 10 bis 50 kg/t Schmelze zugesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entphosphorungsmittel in einer Menge von 30 bis 70 kg/t Schmelze zu der in den Gießwagen einfallenden Schmelze zugesetzt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5 55