DE102005061161A1 - Verfahren zur Roheisenentschwefelung mit Hilfe von Calciumcarbid - Google Patents

Abstract

Bei diesem Verfahren zur Roheisenentschwefelung mit Hilfe von Calciumcarbid werden als Entschwefelungsmittel mit Schweißcarbid gefüllte Stahltrommeln eingesetzt. Die Stahltrommeln können direkt in den Abstichstrahl der Hochofenrinne während des Befüllens der Roheisentransportpfanne eingebracht werden, was mit Hilfe einer automatisierten Spendervorrichtung geschehen kann. Vorzugsweise werden Stahltrommeln mit einem Calciumcarbidinhalt von 50 bis 150 kg verwendet. Auf diese Weise kann die Roheisenentschwefelung entsprechend dem üblichen Standard auf wirtschaftliche Weise in einfacher Form mit Hilfe definierter Gebinde erfolgen, ohne dass dabei sicherheitsrelevante Merkmale vernachlässigt werden.

Description

• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Roheisenentschwefelung mit Hilfe von Calciumcarbid.
• Die Verwendung von Calciumcarbid zur Entschwefelung von Roheisenschmelzen ist seit langem bekannt und ein eingeführtes und bewährtes Mittel. In zahlreichen Veröffentlichungen ist die Wirkungsweise beschrieben und es sind vielfältige Möglichkeiten zum Einbringen von Calciumcarbid in die Schmelze offenbart.
• Calciumcarbid ist insbesondere deshalb gut geeignet, da es zu einer sehr raschen Entschwefelung führt und extrem niedrige abschließende Schwefelgehalte gewährleistet. Auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten hat sich Calciumcarbid als das Mittel der Wahl bewährt.
• Verwiesen sei in diesem Zusammenhang bspw. auf DE-AS 25 31 047. Beschrieben ist ein Verfahren zur Entschwefelung von Roheisen, wobei als Entschwefelungsmittel eine Mischung aus Calciumcarbid, Calciumcyanamid oder Kalk mit einem definierten Anteil an Aluminium- oder Magnesiumpulver eingesetzt wird. Ebenfalls auf Calciumcarbid aus Entschwefelungsmittel für Roheisenschmelzen greift US 4,315,773 zurück. Neben Calciumcarbid enthält das entsprechende Entschwefelungsmittel eine Gas entwickelnde Komponente und Calciumfluorid.
• Aus DE 35 44 563 A1 und DE 35 44 562 A1 sind Mittel zur Entschwefelung von geschmolzenem Eisen, bestehend aus technischem Calciumcarbid und getrockneter Kohle bekannt. Die Kohleanteile sollen die flüchtigen Anteile bei der Temperatur der Eisenschmelze innerhalb weniger Sekunden freisetzen und dabei ein größeres Gasvolumen entwickeln.
• Über viele Jahre hinweg hat sich zum Einbringen von Calciumcarbid als Roheisenentschwefelungsmittel die Zudosierung von gekörntem sog.
• Gießereicarbid in speziellen Schüttelpfannen oder in Gas-gespülten Pfannen als lose Schüttung auf die Badoberfläche bewährt.
• Auch das Einrühren von gekörntem Calciumcarbid mit einer speziellen Rührtechnik ist ein bekanntes Verfahren.
• Ein Verfahren zur Entschwefelung und/oder Desoxidation von Eisenschmelzen durch Einblasen von carbidischen und/oder metallischen Erdalkaliträgern ist bspw. aus DE-OS 27 08 522 bekannt. Das Entschwefelungsgemisch wird hierbei mit Hilfe eines Einblasgases in die Eisenschmelze eingetragen.
• Am weitesten verbreiten ist im Bereich der Roheisenentschwefelung jedoch die sog. Injektionstechnologie, bei der feingemahlenes Calciumcarbid mit Hilfe einer feuerfesten Lanze tief in die Roheisenschmelze eingeblasen wird.
• Mit all den beschriebenen Verfahren ist eine mehr oder weniger aufwendige und kostenintensive Behandlungstechnik verbunden, wobei auch ein größerer Aufwand bzgl. der Lagerung und des Transports von Calciumcarbid betrieben werden muss. Schließlich erfordert die Handhabung von Calciumcarbid aufgrund seiner Reaktivität mit Wasser bzw. Luftfeuchtigkeit einen ausgeprägten Sicherheitsstandard.
• Insgesamt ist das Handling von Calciumcarbid nicht einfach und es erfordert einen gewissen logistischen und sicherheitstechnischen Aufwand, der die Roheisenherstellung unter wirtschaftlichen Aspekten belastet.
• Viele Stahlwerke sind mit ihren bestehenden Roheisenentschwefelungsanlagen an ihren Kapazitätsgrenzen angelangt. Da der zunehmende Kostendruck bei der Herstellung von Stahl vermehrt den Einsatz preiswerterer, aber schwefelhaltiger Rohstoffe notwendig gemacht hat, sind zum Teil Kapazitätsgrenzen für die notwendige Entschwefelungsarbeit bereits überschritten. Hinzu kommt, dass in Schwellenländern hohe Investitionskosten allgemein vermieden werden, worunter insbesondere der Einsatz von effektiven Roheisenentschwefelungstechnologien leidet.
• Aus dem geschilderen Nachteil des Standes der Technik hat sich für die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, ein neues Verfahren zur Roheisenentschwefelung mit Hilfe von Calciumcarbid zur Verfügung zu stellen, welches zum einen unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten eine effektive Roheisenentschwefelung ermöglicht, auf der anderen Seite aber sicherheitstechnische Aspekte, die bei der Handhabung von Calciumcarbid unbedingt erforderlich sind, nicht vernachlässigt.
• Gelöst wurde diese Aufgabe mit einem entsprechenden Verfahren, bei dem als Entschwefelungsmittel mit Schweißcarbid gefüllte Stahltrommeln eingesetzt werden.
• Stahltrommeln, die mit Schweißcarbid gefüllt sind, stehen weltweit in genormter Qualität und Verpackung zur Verfügung. Die Stahltrommeln als Verpackung von Calciumcarbid sind unter sicherheitstechnischen Gesichtspunkten zugelassen und auch unproblematisch hinsichtlich ihres Transports und der Lagerung. Überraschend hat sich beim Einsatz von mit Schweißcarbid gefüllten Stahltrommeln als Roheisenentschwefelungsmittel herausgestellt, dass die Zugabe in das schmelzflüssige zu behandelnde Material ohne großen technischen Aufwand möglich ist; bspw. können die Trommeln direkt vom LKW in eine geeignete Dosiervorrichtung im Stahlwerk übergeben werden. Hinzu kommt, dass eine aufwändige Acetylenüberwachung nicht erforderlich ist, da das Calciumcarbid in keiner Phase der Anlieferung, der Lagerung, der Zudosierung bzw. dem Aufschmelzvorgang mit Luftfeuchtigkeit in Berührung kommt. Der Aufwand der evtl. in eine Lager- und Dosiertechnik zu investieren ist, ist als minimal zu bezeichnen, wobei sich der Fachmann ohne Weiteres aus dem bekannten Technologiesortiment, betreffend das Handling und die Lagerungstechnik, bedienen kann. Unter sicherheitsrelevanten Gesichtspunkten ist außerdem hervorzuheben, dass das Schmelzen der Stahltrommeln weder mit einem Spritzen der Flüssigschmelze, noch mit einem Auswurf an Carbid in die Einbringumgebung verbunden ist.
• Alle genannten Vorteile waren in diesem Ausmaß nicht vorherzusehen.
• Von der vorliegenden Erfindung wird eine Verfahrensvariante bevorzugt, bei der die Trommeln in den Abstichstrahl der Hochofenrinne während des Befüllens der Roheisentransportpfanne eingebracht werden. Vorzugsweise geschieht dieses Einbringen im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit Hilfe einer Dosiervorrichtung, der bevorzugt eine Lagereinheit vorgeschaltet ist. Insbesondere kann es sich erfindungsgemäß bei der Dosiervorrichtung um eine Spendervorrichtung handeln, die zusätzlich automatisiert sein kann.
• Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Trommeln über mindestens eine Rutsche, ein Rohr oder eine Revolveranlage dosiert werden, wobei natürlich auch Kombinationen untereinander sowie mit anderen Vorrichtungen möglich sind.
• Alle genannten Varianten ermöglichen somit die Anlieferung der mit Schweißcarbid gefüllten Stahltrommeln gemäß genormter Qualität und Verpackung, deren Vorhaltung in einem bestimmten Lagerbereich, aus dem die Stahltrommeln bedarfsgerecht, bspw. mit Hilfe einer automatisierter Vorförderanlage, direkt in den Abstichstrahl der Hochofenrinne eingebracht werden. Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich der Einbringtechnik keinerlei Einschränkung unterworfen. Vielmehr kann die jeweilige Vorgehensweise einfach an die räumlichen Gegebenheiten des jeweiligen Stahlwerkes angepasst werden, womit eine außergewöhnlich große Flexibilität möglich ist. Neben den bereits genannten Möglichkeiten, die Trommeln mit Hilfe von Rutschen, Rohren oder Revolveranlagen einzubringen, ist es selbstverständlich auch möglich, auf normale Greifer oder Umsetzanlagen, bspw. mit Magnethaften, zurückzugreifen.
• Als weiterhin vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn Trommeln mit einem Calciumcarbidinhalt von 50 bis 150 kg und insbesondere 100 kg eingesetzt werden. Auch in diesem Zusammenhang ist das vorliegende Verfahren äußerst variabel und kann den jeweiligen Schmelzemengen und Transportpfannengrößen angepasst werden.
• Insgesamt empfiehlt es sich, wenn die Stahltrommeln innerhalb einer Befüllzeit der Roheisentransportpfanne in die Schmelze eingebracht werden, die 60 bis 100 Minuten beträgt. Als besonders praktikabel hat es sich herausgestellt, wenn für das Einbringen je einer Stahltrommel während der Befüllzeit der Roheisentransportpfanne ein Zeitintervall von 10 bis 15 Minuten zur Verfügung steht.
• Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass mit dem neuen Verfahren zur Roheisenentschwefelung eine Methode zur Verfügung gestellt wird, mit deren Hilfe auf wirtschaftliche Weise Roheisenschmelzen bei der Stahlherstellung auf die erforderlichen niedrigen Schwefelwerte gebracht werden können, ohne dass dabei sicherheitsrelevante Aspekte vernachlässigt werden. Das vorgeschlagene Roheisenentschwefelungsmittel steht zu diesem Zweck in genormter Qualität weltweit zur Verfügung, es kann sicher transportiert, gelagert und zudem ohne großen technischen Aufwand in den Abgießstrahl eingebracht werden, wobei die Menge an dem eigentlichen entschwefelungswirksamen Agens, nämlich dem Calciumcarbid, aufgrund der genormten Trommelgrößen einfach berechnet werden kann.
• Das nachfolgende Beispiel veranschaulicht die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens.
• Beispiel
• 250 t einer Roheisenschmelze mit 1 400°C wurden von einem Anfangsschwefelgehalt von 900 ppm auf einen Schwefelendgehalt von 500 ppm gebracht. Zu diesem Zweck wurden mit Schweißcarbid gefüllte Stahltrommeln à 100 kg eingesetzt. Während des Abgießens der angegebenen Roheisenmenge aus dem Hochofen in die Roheisentransportpfanne (Torpedopfanne) über einen Zeitraum von 60 bis 100 Minuten wurden 4 bzw. 6 Stahltrommeln à 100 kg eingesetzt. In Abhängigkeit von der Auflösegeschwindigkeit des Stahlfasses wurde ca. alle 10 bis 15 Minuten ein Fass in den Gießstrahl eingebracht.
• Der Carbidverbrauch betrug in den unterschiedlichen Ansätzen 400 bzw. 600 kg, was 1,6 kg Calciumcarbid bzw. 2,4 kg Calciumcarbid pro t Roheisen entsprach. Die Aufwandmenge an Calciumcarbid zur Reduzierung des Schwefels um 100 ppm betrug 0,4 bzw. 0,6 kg pro t Roheisen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Roheisenentschwefelung mit Hilfe von Calciumcarbid, dadurch gekennzeichnet, dass als Entschwefelungsmittel mit Schweißcarbid gefüllte Stahltrommeln eingesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommeln in den Abstichstrahl der Hochofenrinne während des Befüllens der Roheisentransportpfanne eingebracht werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommeln mit Hilfe einer Dosiervorrichtung eingebracht werden, der vorzugsweise eine Lagereinheit vorgeschaltet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Dosiervorrichtung um eine Spendervorrichtung handelt, die vorzugsweise automatisiert ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommeln über mindestens eine Rutsche, ein Rohr oder eine Revolveranlage dosiert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Trommeln mit einem Calciumcarbidinhalt von 50 bis 150 kg und vorzugsweise 100 kg eingesetzt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllzeit der Roheisentransportpfanne 60 bis 100 Minuten beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während der Befüllzeit der Roheisentransportpfanne je Zeitintervall von 10 bis 15 Minuten mindestens eine Trommel zudosiert wird.