DE10149465B4

DE10149465B4 - MgO enthaltende Zusammensetzung und Verfahren zum Einstellen von Schlacken

Info

Publication number: DE10149465B4
Application number: DE10149465A
Authority: DE
Inventors: Charles Exner; Roland Lipp; Andreas Volkert
Original assignee: Badische Stahl Engineering GmbH
Current assignee: Badische Stahl Engineering GmbH
Priority date: 2001-10-08
Filing date: 2001-10-08
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2021-10-09
Also published as: DE10149465A1

Abstract

MgO und Mg CO₃ enthaltende, eine stückige Form aufweisende Zusammensetzung zur Einbringung von MgO in die Schlacke auf einer in einem metallurgischen Gefäß befindlichen Stahlschmelze bei der Stahlherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung auch noch
a) Mg(OH)₂
enthält.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
In der Stahlmetallurgie bzw. der Schlackenmetallurgie muß zur Konditionierung der Schlacke je nach Prozeß und je nach Art der feuerfesten Zustellung der verwendeten metallurgischen Gefäße ein MgO-Träger zugegeben werden. Die Konditionierung betrifft z.B. die Einstellung der Viskosität der Schlacke oder die Einstellung des MgO-Gehaltes derselben im Verhältnis zum MgO-Gehalt der Zustellung, um einem Herauslösen von zu großen MgO-Anteilen aus der Zustellung und dem entsprechenden Verschleiß entgegen zu wirken.
Zur Einstellung des MgO-Gehalts der Schlacke sind folgende Vorgehensweisen bekannt:
Es wird Dolomitkalk (CaO.MgO), sogen. Doloma, zugesetzt. Der Dolomitkalk löst sich gut in Schlacke, hat aber stets CaO in einem Mengenanteil von 60 bis 70 Gewichtsprozent dabei. Dolomitkalk ist jedoch sehr empfindlich gegen Hydratisierung und kann nicht im Freien gelagert werden.

Es kann auch Magnesia (MgO) zugesetzt werden. Dies wird durch Brennen von Magnesit (MgCO₃) erzeugt, löst sich jedoch schlecht in den üblichen Stahlwerksschlacken und ist damit reaktionsträge. In der DE 30 20 268 C2 ist die Zugabe von MgO in Partikelform mit einer Beschichtung aus Zement beschrieben.

Eine dritte Möglichkeit ist der Zusatz von recyceltem MgO-Material, das durch Brechen von gebrauchten Magnesiasteinen aus metallurgischen Gefäßzustellungen herrührt. Auch hierbei ist eine schlechte Löslichkeit in Schlacke und eine Reaktionsträgheit gegeben, wobei noch störende Verunreinigungen vorliegen können.

Aus der JP 57-145918 A ist es auch schon bekannt, MgO und MgCO₃ gleichzeitig in Form eines Granulats zuzugeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die MgO-Einstellung der Schlacke zu verbessern.

Diese Aufgabe wird in dem die Zusammensetzung des MgO-Zusatzes als solchem betreffenden Aspekt durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Es sollen also in der zur MgO-Einstellung zuzusetzenden Zusammensetzung die drei Komponenten Magnesiumhydroxyd, Magnesiumkarbonat und Magnesia zugegen sein. Die Funktion der Zusammensetzung besteht darin, daß Mg(OH)₂ und MgCO₃ beim Kontakt mit der Prozeßschlacke auf der Stahlschmelze spontan zerlegt werden und "in statu nascendi" hoch reaktives MgO entsteht, das mit den Komponenten CaO, FeO, MnO, Al₂O₃ und SiO₂ der üblichen bei der Stahlherstellung vorkommenden Schlacken höher schmelzende Produkte oder "Mineralkompositionen" erzeugt. Diese frieren auf der kälteren Wandung des metallurgischen Gefäßes aus und bilden darauf einen schützenden Überzug. Dieser schützt die feuertest zugestellte Gefäßwand vor dem direkten Angriff der flüssigen Schlacke und reduziert auf diese Weise den Verschleiß der Zustellung.

Ein weiterer Funktionsaspekt beruht auf dem Umstand, daß die Energieübertragung aus der Prozeßschlacke dazu führt, daß aus dem Mg(OH)₂ H₂O und aus dem Mg CO₃ CO₂ in Gasform austreten, die die Schlacke aufschäumen und voluminöser machen, was in vielen Fällen ein gewünschter Effekt ist. Die Reaktionsgleichungen lauten:
Mg(OH)₂ + Energie ⇒ MgO + H₂O (Gas)
MgCO₃ + Energie ⇒ MgO + CO₂ (Gas)

Eine solche sogenannte Schaumschlacke isoliert besser, hüllt z.B. die Elektrodenspitzen eines Elektroofens oder Pfannenofens ein und sorgt auf diese Weise für einen besseren Energieübertrag auf die Schmelze und verhindert "flashing". In dem Lichtbogen des Elektroofens herrschen sehr hohe Temperaturen von 3500 bis 4000°C. Da die Energieübertragung durch Strahlung proportional zu T⁴ steigt, ist die von einem freien Lichtbogen ausgesandte Strahlung sehr energiereich und kann beim Auftreffen auf nahegelegene Wandungsbereiche der Zustellung erhebliche Schäden an derselben anrichten, zum Beispiel tiefe Löcher einbrennen. Derartige Strahlungsblitze werden "flashing" genannt. Eine Umhüllung des strahlenden Bereichs zwischen Elektroden und Schmelze kann diese lästige Erscheinung deutlich mindern.

Zusätzlich kann eine derartige aufgeblasene Schlacke mit Gasen (bevorzugt N₂) auf die feuerfest zugestellte Wandung "aufgeblasen" werden und sorgt so für einen guten Schutz der Zustellung vor der Strahlung.

Im Stand der Technik wird eine solche Schaumschlacke normalerweise durch Zugabe von teurer Schaumkohle erzeugt.

Die drei Komponenten können bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 2 in folgenden Gewichtsanteilen zugegen sein:

a): 5 bis 40%
b): 10 bis 70%
c): 2 bis 60%

Die bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Zusammensetzung nicht in der Form von Pulver oder Mehl, sondern in der Form von Pellets oder Briketts von etwa 0,5 mm bis 100 mm Durchmesser (Anspruch 3) und für bestimmte Anwendungszwecke in körniger Form mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,5 bis 5,0 mm, also in einer feineren Fraktion vorliegt.

Die Zusammensetzung soll also stückig oder partikelförmig vorliegen, damit keine Probleme mit Staubentwicklung auftreten und sie problemlos über Transportsysteme dem Bad zugeführt werden kann.

Die Pellets oder Briketts sollen einen gewissen "Durchmesser" aufweisen. Damit ist die durch den Schwerpunkt gehende Abmessung der Pellets oder Briketts gemeint, wobei unterstellt wird, daß sich diese Abmessung in verschiedenen Richtungen nicht allzu sehr von Abmessungen anderer Richtungen unterscheidet, d.h. daß die Stücke oder Partikel in grober Annäherung der Kugelform entsprechen.

Die Ansprüche 5 bis 12 geben den verfahrensmäßigen Aspekt der Erfindung beim Einstellen der Schlacke auf einen bestimmten MgO-Gehalt wieder.

Claims

MgO und Mg CO₃ enthaltende, eine stückige Form aufweisende Zusammensetzung zur Einbringung von MgO in die Schlacke auf einer in einem metallurgischen Gefäß befindlichen Stahlschmelze bei der Stahlherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung auch noch a) Mg(OH)₂ enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Komponenten in folgenden Gewichtsanteilen zugegen sind: a): Mg(OH)₂ 5 bis 40% b): MgCO₃ 10 bis 70% c): MgO 2 bis 60%
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form von Pellets oder Briketts mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,5 mm bis 100 mm Druchmesser vorliegt.
Zuammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung in körniger Form mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,5 bis 5,0 mm vorliegt.
Verfahren zum Einstellen der Schlacke auf einer in einem metallurgischen Gefäß befindlichen Stahlschmelze durch Zugabe einer eine stückige Form aufweisenden Zusammensetzung mit MgO und MgCO₃ , dadurch gekennzeichnet, daß der Schlacke auch noch Mg(OH)₂ zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusammensetzung, die drei Komponenten in folgenden Gewichtsanteilen enthält: a) 5 bis 40% b) 10 bis 70% c) 2 bis 60 zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung in Form von Pellets oder Briketts von 0,5 mm bis 50 mm Durchmesser zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung in körniger Form mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,5 mm bis 5,0 mm Durchmesser zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung im Elektroofen zugegeben wird, a) im ersten Schrottkorb oder b) in der zweiten Hälfte des Schmelzprozesses oder c) nach dem Abstich durch Einblasen in den Ofenraum, insbesondere in den Erker des Elektroofens.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektroofen nach dem Abstich um eine horizontale Achse geschwenkt wird, so daß die MgO-haltige Schlacke auf die feuerfesten Seitenwände hinaufgeschwemmt wird und sich unter Bildung einer Schutzschicht (coating) mit dem Material der Seitenwände verbindet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abstich des Elektroofens die Schlacke mit Gas (bevorzugt N₂) auf den Totbereich der Seitenwände, die durch das Hinaufschwemmen nicht erreicht werden, hingeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung im Pfannenofen zugegeben wird, a) während des Abstiches oder b) während der Behandlung.