DE102016001246A1

DE102016001246A1 - Method and device for desulphurizing an iron melt

Info

Publication number: DE102016001246A1
Application number: DE102016001246.3A
Authority: DE
Inventors: Heinz Kadelka; Mike Weber
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2017-08-10

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Entschwefelung einer Eisenschmelze (1) vorgeschlagen das umfasst, die Eisenschmelze (1) zu durchmischen und mit einem Entschwefelungsmittel in Kontakt zu bringen, wobei die Eisenschmelze (1) unter Verwendung eines Gasstroms (7) durchmischt wird, der unter die Oberfläche der Eisenschmelze (1) eingebracht wird. Es ist vorgesehen, dass der Gasstrom (7) wenigstens ein Reaktivgas umfasst, das mit wenigstens einer Komponente der Eisenschmelze (1) eine exotherme Reaktion eingeht. Eine entsprechende Einrichtung (100) ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.There is proposed a method of desulfurizing molten iron (1) comprising mixing the molten iron (1) and bringing it into contact with a desulfurizing agent, wherein the molten iron (1) is mixed by using a gas flow (7) which is among those Surface of the molten iron (1) is introduced. It is provided that the gas stream (7) comprises at least one reactive gas which undergoes an exothermic reaction with at least one component of the molten iron (1). A corresponding device (100) is also an object of the present invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung einer Eisenschmelze, insbesondere von Basiseisen aus einem Kupolofen, und eine entsprechende Einrichtung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a process for the desulfurization of molten iron, in particular base iron from a cupola, and a corresponding device according to the preambles of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) und von Gusseisen mit Vermiculargraphit (GJV) ist ein weitgehender Entzug des Schwefels aus der Eisenschmelze erforderlich. Die Bildung von Kugelgraphit ist nur bei Schwefelgehalten von unter 0,015% möglich.For the production of spheroidal graphite cast iron (GJS) and compacted graphite cast iron (GJV) it is necessary to remove most of the sulfur from the molten iron. The formation of spheroidal graphite is possible only at sulfur levels below 0.015%.

Bei der Herstellung von Kugelgraphit und Vermiculargraphit wird im Rahmen der sogenannten Magnesiumbehandlung Magnesium zur Eisenschmelze zugesetzt, wodurch eine exotherme Reaktion erfolgt, die zur Bewegung der Eisenschmelze führt. Die eigentliche Entschwefelung erfolgt dann durch gleichzeitige Zugabe von Calciumverbindungen auf die gewünschten Werte (typischerweise auf einen Wert von 0,01 bis 0,015%). Außerdem kann durch die Magnesiumbehandlung die Oberflächenspannung zwischen dem Graphit und der Eisenschmelze erhöht werden. Die Magnesiumbehandlung erfolgt in diesem Fall typischerweise bei einem Schwefelgehalt von nicht mehr als 0,015% zur Ausbildung von Sphäroliten (Kugeln).In the production of spheroidal graphite and vermicular graphite magnesium is added to the molten iron in the course of the so-called magnesium treatment, whereby an exothermic reaction takes place, which leads to the movement of the molten iron. The actual desulfurization then takes place by simultaneous addition of calcium compounds to the desired values (typically to a value of 0.01 to 0.015%). In addition, by the magnesium treatment, the surface tension between the graphite and the molten iron can be increased. The magnesium treatment in this case typically occurs at a sulfur content of not more than 0.015% to form spherulites (spheres).

Liegt der Schwefelgehalt der Eisenschmelze bereits bei oder unter den erwähnten 0,15%, ist keine zusätzliche Entschwefelung erforderlich. Beispielsweise in Eisenschmelzen aus Kupolöfen liegt der Schwefelgehalt jedoch deutlich darüber. Ein Schwefelgehalt von 0,45 bis 0,60% ist hier der Regelfall.If the sulfur content of the molten iron already at or below the mentioned 0.15%, no additional desulfurization is required. For example, in iron melts from cupolas, the sulfur content is significantly higher. A sulfur content of 0.45 to 0.60% is the rule here.

In derartigen Fällen wird daher zunächst eine Entschwefelung mit geeigneten Entschwefelungsmitteln, beispielsweise Calciumcarbid, Calciumoxid oder Soda, durchgeführt. Diese Entschwefelungsmittel müssen mit der Eisenschmelze in innigen Kontakt gebracht werden, beispielsweise durch Verrühren, Einblasen von Gas und/oder die Verwendung einer Schüttelpfanne. Wurde der Schwefelgehalt auf diese Weise auf einen geeigneten Wert reduziert, kann anschließend die Magnesiumbehandlung durchgeführt werden.In such cases, therefore, first a desulfurization with suitable desulfurizing agents, such as calcium carbide, calcium oxide or soda, performed. These desulfurizing agents must be intimately contacted with the molten iron, for example by stirring, blowing gas and / or using a shaking pan. If the sulfur content has been reduced to a suitable value in this way, then the magnesium treatment can be carried out.

Generell können zur Durchmischung der Eisenschmelze beispielsweise über poröse Bodensteine und/oder Tauchlanzen Argon und/oder Stickstoff in die Eisenschmelze eingeblasen werden. Eine Entschwefelung kann auch im Rahmen des bekannten Georg-Fischer-Konverterverfahrens erfolgen, die Eisenschmelze kann mit Entschwefelungsmittel überschüttet werden und dergleichen.In general, argon and / or nitrogen can be blown into the molten iron for the purpose of mixing the molten iron, for example via porous bottom bricks and / or immersion lances. Desulphurization can also take place within the framework of the known Georg Fischer converter process, the molten iron can be sprayed with desulphurising agent and the like.

Wird bei einer derartigen Entschwefelung vor der Magnesiumbehandlung beispielsweise Calciumoxid verwendet, reagiert das eingebrachte Calcium mit Eisensulfid und der Schwefel kann als Calciumsulfid in die Schlacke überführt werden. Ohne weitere Maßnahmen fällt die Temperatur der Eisenschmelze bei einer derartigen Entschwefelung jedoch um 70 bis 90°C und ggf. mehr ab. Dieser Temperaturverlust muss ausgeglichen oder vorab berücksichtigt werden, um ein nachträgliches Vergießen bei Temperaturen bis 1.410°C zu ermöglichen Um einen entsprechenden Temperaturverlust vorab zu berücksichtigen, kann die Temperatur der Eisenschmelze im verwendeten Schmelzofen entsprechend erhöht werden, wobei typischerweise über 1.540°C erforderlich sind. Das Schmelzen stößt damit jedoch an technische Grenzen (Futterverschleiß, Keimhaushalt usw.). Eine nachträgliche Erwärmung für die Magnesiumbehandlung ist mit hohem Kostenaufwand verbunden, weil hierzu ein zusätzlicher Elektroofen bereitgestellt werden muss.If, for example, calcium oxide is used in such a desulfurization before the magnesium treatment, the introduced calcium reacts with iron sulfide and the sulfur can be converted into the slag as calcium sulfide. Without further measures, however, the temperature of the molten iron in such desulfurization drops by 70 to 90 ° C and possibly more. This temperature loss must be balanced or taken into account in advance to allow subsequent encapsulation at temperatures up to 1410 ° C. In order to anticipate a corresponding temperature loss, the temperature of the molten iron in the smelting furnace used may be correspondingly increased, typically above 1540 ° C. However, the melting thus encounters technical limits (feed wear, germ balance, etc.). A subsequent heating for the magnesium treatment is associated with high costs, because this an additional electric furnace must be provided.

Um der Temperaturverringerung entgegenzuwirken und um eine bessere Entschwefelung sicherzustellen, kann die Entschwefelung auch mit Magnesiumzusatz durchgeführt werden. Insgesamt sind aus dem Stand der Technik über siebzig Verfahren bekannt, bei denen im Rahmen der Entschwefelung Magnesiumlegierungen zum Einsatz kommen. Hierbei kann beispielsweise ein Draht oder Stab, der Magnesium enthält und mit unterschiedlichen Legierungsträgern versetzt sein kann, oder der aus einer Vorlegierung mit Magnesium besteht (z. B. Ferrosilizium, FeSiMg), in die Eisenschmelze eingespult werden. Auch der Einsatz von seltenen Erden wie Cer, Strontium und Lanthan kann erfolgen. Die durch den Magnesiumzusatz ausgelöste exotherme Reaktion gleicht den Temperaturverlust aus. Die Affinität des Magnesiums zu Schwefel und Sauerstoff führt zu Entzug von Schwefel.In order to counteract the temperature reduction and to ensure better desulfurization, the desulfurization can also be carried out with added magnesium. Overall, over seventy methods are known from the prior art in which magnesium alloys are used in the course of desulfurization. In this case, for example, a wire or rod which contains magnesium and can be mixed with different alloy carriers, or which consists of a master alloy with magnesium (for example ferrosilicon, FeSiMg), are fed into the molten iron. The use of rare earths such as cerium, strontium and lanthanum can also take place. The exothermic reaction triggered by the addition of magnesium compensates for the loss of temperature. The affinity of magnesium for sulfur and oxygen leads to the removal of sulfur.

Bei einer Entschwefelung mit Magnesiumzusatz sollte das eingebrachte Magnesium möglichst vollständig in die Schlacke überführt werden. Ist die Magnesiummenge zu hoch, ist mit einem hohen Restmagnesiumgehalt in der Eisenschmelze zu rechnen. Aus diesem Grund, und weil die Reaktionsenergie des Magnesiums keine zuverlässige Überführung in die Schlacke zulässt, sind Verfahren, bei denen Magnesiumzusätze zum Einsatz kommen, mit Unsicherheiten behaftet. Die Entschwefelung mit Magnesiumzusatz ist auch mit hohen Kosten verbunden. Neben hohen Kosten für entsprechende Magnesiumzusätze selbst bestehen die erwähnten Analytikprobleme und ein hoher technischer Aufwand ist erforderlich. Der Entzug von Sauerstoff stößt auf weitere metallurgische Probleme, die sich ggf. nachteilig im notwendigen Impfverhalten auswirken können.In the case of desulfurization with added magnesium, the magnesium introduced should be transferred as completely as possible to the slag. If the amount of magnesium is too high, a high residual magnesium content in the molten iron is to be expected. For this reason, and because the reaction energy of magnesium does not permit reliable transfer into the slag, processes involving magnesium additions are subject to uncertainties. The desulfurization with magnesium addition is also associated with high costs. In addition to high costs for corresponding magnesium additives themselves, the mentioned analytical problems and a high technical complexity is required. The removal of oxygen encounters further metallurgical problems that may adversely affect the necessary Impfverhalten.

Auch aus anderen Gründen sind bekannte Verfahren zur Entschwefelung häufig aufwendig, kostenintensiv und aufgrund der entstehenden Entsorgungsproblematik nicht zu verantworten. So wird beispielsweise beim Entschwefeln mittels eines porösen Bodenstopfens (Spülstein) und dem kontinuierlichen Einsatz eines Spülgases (Argon, Stickstoff), Calciumcarbid zur Oberfläche der Eisenschmelze getragen. Die entstehende Schlacke muss auf Sondermülldeponien entsorgt werden. Ferner entstehen Probleme hinsichtlich des Arbeitsschutzes, da die Arbeit im Umfeld entsprechender Anlagen gesundheitsgefährdend und anstrengend ist. For other reasons, known processes for desulfurization are often expensive, costly and due to the resulting disposal problem is not responsible. For example, during desulfurization by means of a porous bottom plug (purging plug) and the continuous use of a purging gas (argon, nitrogen), calcium carbide is carried to the surface of the molten iron. The resulting slag must be disposed of in hazardous waste landfills. Furthermore, problems arise with regard to occupational safety and health, since work in the environment of corresponding plants is hazardous to health and exhausting.

Zu weiteren Details der Entschwefelung und der Magnesiumbehandlung von Eisenschmelzen sei auf einschlägige Fachliteratur verwiesen, beispielsweise Hasse, S., Gießerei-Lexikon, Berlin: Schiele & Schön, 19. Auflage 2008 .For further details of the desulfurization and the magnesium treatment of molten iron is referred to relevant literature, for example Hasse, S., Foundry Lexicon, Berlin: Schiele & Schön, 19th edition 2008 ,

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, bekannte Verfahren zur Entschwefelung von Eisenschmelzen zu verbessern.The object of the present invention is to improve known processes for the desulfurization of molten iron.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Entschwefelung einer Eisenschmelze, insbesondere von Basiseisen aus einem Kupolofen, und eine entsprechende Einrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.This object is achieved by a method for desulfurizing an iron melt, in particular base iron from a cupola, and a corresponding device having the features of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims and the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung schlägt zunächst ein Verfahren zur Entschwefelung einer Eisenschmelze vor, das umfasst, die Eisenschmelze zu durchmischen und mit einem Entschwefelungsmittel in Kontakt zu bringen. Die Eisenschmelze wird dabei unter Verwendung eines Gasstroms durchmischt, der unterhalb der Oberfläche der Eisenschmelze in diese eingebracht wird. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren zur Entschwefelung von Eisenschmelzen, wo die Durchmischung ausschließlich mit Inertgasen wie Stickstoff und/oder Argon erfolgt, schlägt die vorliegende Erfindung vor, wenigstens ein Reaktivgas in einem entsprechenden Gasstrom einzusetzen. Unter einem ”Reaktivgas” wird dabei im Rahmen dieser Anmeldung ein geeignetes Gas verstanden, das neben dem Durchmischungseffekt aufgrund des Strömungsimpulses eine exotherme Reaktion mit den Komponenten der Eisenschmelze eingeht. Hierdurch werden eine weitere Bewegung der Eisenschmelze und ein Temperatureintrag bewirkt. Reaktivgase sind insbesondere aus dem Bereich der Schweißtechnik bekannt und umfassen insbesondere Sauerstoff und Kohlendioxid.The present invention initially proposes a process for desulfurizing molten iron, which comprises mixing the molten iron and bringing it into contact with a desulphurising agent. The molten iron is mixed by using a gas stream which is introduced below the surface of the molten iron in this. In contrast to known processes for the desulfurization of molten iron, where the mixing takes place exclusively with inert gases such as nitrogen and / or argon, the present invention proposes to use at least one reactive gas in a corresponding gas stream. In the context of this application, a "reactive gas" is understood to mean a suitable gas which, in addition to the mixing-through effect, undergoes an exothermic reaction with the components of the molten iron due to the flow impulse. As a result, a further movement of the molten iron and a temperature entry are effected. Reactive gases are known in particular from the field of welding technology and in particular comprise oxygen and carbon dioxide.

Im Gegensatz zu den eingangs erläuterten herkömmlichen Verfahren wird daher keine Temperaturreduzierung bei der Entschwefelung bewirkt, weil die freiwerdende Reaktionswärme der Reaktion zwischen dem oder den Aktivgasen und den Komponenten der Eisenschmelze dieser Temperaturreduzierung entgegenwirkt. Auf diese Weise kann die Eisentemperatur im vorgelagerten Schachtofen geringer gehalten werden, um damit beispielsweise den Futterverschleiß zu verringern. Ferner kann alternativ oder zusätzlich auf eine nachgeschaltete Erwärmung, beispielsweise in einem Elektroofen, verzichtet werden.In contrast to the conventional methods explained above, therefore, no temperature reduction is effected in the desulfurization, because the heat of reaction released counteracts the reaction between the one or more active gases and the components of the molten iron of this temperature reduction. In this way, the iron temperature can be kept lower in the upstream shaft furnace, so as to reduce, for example, the Futterverschleiß. Furthermore, alternatively or additionally, a subsequent heating, for example in an electric furnace, can be dispensed with.

Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zur Entschwefelung von Eisenschmelzen aus Kupolöfen, weil bei deren Herstellung die Eisenschmelze mit Schwefel aus dem verwendeten Koks angereichert wird (sogenannte Aufschwefelung). Die Erfindung kann insbesondere zur Entschwefelung von Basiseisenschmelzen zur Herstellung von Gusseisen mit Kugel- oder Lamellengraphit zum Einsatz kommen, eignet sich jedoch auch für sämtliche anderen Eisenschmelzen, die einer entsprechenden Entschwefelung unterworfen werden müssen.The present invention is particularly suitable for the desulfurization of molten iron from cupolas, because in their production, the molten iron is enriched with sulfur from the coke used (so-called desulfurization). The invention can be used in particular for the desulphurization of base iron melts for the production of cast iron with spherical or lamellar graphite, but is also suitable for all other iron melts, which must be subjected to a corresponding desulfurization.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, den Gasstrom mittels einer abschmelzenden metallischen Zuleitung unter die Oberfläche der Eisenschmelze einzubringen. Ein entsprechender Gasstrom kann gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung auf einfache und kostengünstige Weise unter die Oberfläche der Eisenschmelze eingebracht werden. Die Verwendung aufwendiger, nicht abschmelzender Badlanzen entfällt damit vollständig. Gleichwohl können in anderen Ausführungsformen der Erfindung auch entsprechende Lanzen eingesetzt werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is proposed to introduce the gas stream by means of a melting metallic feed line under the surface of the molten iron. A corresponding gas stream can be introduced in accordance with this embodiment of the invention in a simple and cost-effective manner under the surface of the molten iron. The use of complex, non-melting bath lances is thus completely eliminated. However, in other embodiments of the invention, corresponding lances can be used.

Vorteilhafterweise kann die abschmelzende metallische Zuleitung auf einer Rolle bzw. Spule bereitgestellt werden. Die abschmelzende metallische Zuleitung kann dabei mittels einer Abspulvorrichtung von einer Rolle in die Eisenschmelze eingespult werden. Entsprechende metallische Zuleitungen können beispielsweise in einer Länge von 100 Metern bereitgestellt und aus Kupfer oder kupferhaltigem Material gefertigt sein, so dass eine ausreichende Flexibilität gewährleistet ist. Die Einbring- bzw. Einspulgeschwindigkeit einer entsprechenden metallischen Zuleitung kann vorteilhafterweise beispielsweise 20 bis 30 Meter pro Minute betragen. Die Einbring- bzw. Einspulgeschwindigkeit richtet sich dabei nach der Abschmelzgeschwindigkeit der metallischen Zuleitung in der Eisenschmelze.Advantageously, the consumable metallic lead can be provided on a roll or coil. The melting metallic feed line can be unwound from a roll into the molten iron by means of a unwinding device. Corresponding metallic feed lines can be provided, for example, in a length of 100 meters and made of copper or copper-containing material, so that sufficient flexibility is ensured. The introduction or rewinding speed of a corresponding metallic feed line can advantageously be, for example, 20 to 30 meters per minute. The introduction or Einspulgeschwindigkeit depends on the rate of melting of the metallic feed line in the molten iron.

In diesem Zusammenhang kann beispielsweise eine Druckmesseinrichtung eingesetzt werden, die den Gegendruck, der dem Gasstrom durch die Eisenschmelze entgegengesetzt wird, erfasst. Dieser Gegendruck kann als Maß für eine Einbringtiefe der metallischen Zuleitung unterhalb der Oberfläche der Eisenschmelze verwendet werden, da die Eisenschmelze dem austretenden Gasstrom einen entsprechenden hydrostatischen Druck entgegensetzt. Auf Grundlage einer entsprechenden Druckmessung kann daher eine Regelstruktur zur Regelung der Geschwindigkeit der Einbring- bzw. Einspulgeschwindigkeit definiert werden. Der Druck liegt dabei vorteilhafterweise bei mehr als 7,5 bar Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Gasstrom als Reaktivgas Kohlendioxid in einem Gehalt aufweist, der auf die Menge der damit behandelten Eisenschmelze bezogen ist. Der Gasstrom kann auch vollständig aus Kohlendioxid gebildet sein. Zur Verwendung eignen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise kohlendioxidhaltige Gasgemische aus Verbrennungs- oder Syntheseprozessen, die anderenfalls, beispielsweise durch bekannte Sequestrierverfahren, beseitigt werden müssten. Die vorliegende Erfindung ermöglicht daher eine sinnvolle Nutzung von entsprechenden kohlendioxidhaltigen Gasgemischen. Wird, beispielsweise durch Luftzerlegung, ein für den Schmelzvorgang verwendetes Gasgemisch bereitgestellt, kann dieses auch für das erfindungsgemäße Entschwefelungsverfahren genutzt werden.In this context, for example, a pressure measuring device can be used, the back pressure, the gas flow through the Iron melt is opposed, detected. This back pressure can be used as a measure of a depth of insertion of the metallic feed line below the surface of the molten iron, since the molten iron opposes the exiting gas flow a corresponding hydrostatic pressure. On the basis of a corresponding pressure measurement, therefore, it is possible to define a control structure for regulating the speed of the introduction or winding speed. The pressure is advantageously more than 7.5 bar. In the context of the present invention, it has been found to be particularly advantageous if the gas stream as the reactive gas comprises carbon dioxide in a content which is based on the amount of iron melt treated with it. The gas stream may also be formed entirely from carbon dioxide. For use in the context of the present invention, for example, carbon dioxide-containing gas mixtures from incineration or synthesis processes, which otherwise would have to be eliminated, for example by known sequestering processes. The present invention therefore allows a meaningful use of corresponding carbon dioxide-containing gas mixtures. If, for example, by air separation, a gas mixture used for the melting process provided, this can also be used for the desulfurization process according to the invention.

Ein entsprechender Gasstrom kann dann vorteilhafterweise neben dem erwähnten Kohlendioxid Sauerstoff und/oder andere Komponenten, beispielsweise Inertgase wie Stickstoff und/oder Argon, enthalten. Ein ein Reaktivgas enthaltender Gasstrom muss also nicht ausschließlich aus einem oder mehreren Reaktivgasen gebildet sein, ein gewisser Anteil an Inertgasen wie beispielsweise Stickstoff kann ebenfalls vorhanden sein. Insbesondere dann, wenn ein entsprechender Gaststrom aus einem in einem erwähnten anderen Prozess anfallenden Gasgemisch gebildet wird, verringert sich hierdurch der Aufwand zur Bearbeitung entsprechender Gasgemische.A corresponding gas stream may then advantageously contain, in addition to the carbon dioxide mentioned, oxygen and / or other components, for example inert gases such as nitrogen and / or argon. Thus, a gas stream containing a reactive gas need not be formed exclusively from one or more reactive gases, a certain proportion of inert gases such as nitrogen may also be present. In particular, when a corresponding gas stream is formed from a gas mixture obtained in a cited other process, this reduces the expense of processing corresponding gas mixtures.

Sauerstoff reagiert intensiv mit Eisen der Eisenschmelze, so dass durch die Verwendung von Sauerstoff eine gute Durchmischung ohne Verringerung der Temperatur der Schmelze bewirkt werden kann.Oxygen reacts intensively with iron of the molten iron, so that by the use of oxygen a good mixing without lowering the temperature of the melt can be effected.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der verwendete Gasstrom insbesondere mit einem Druck von 7 bis 11 bar, insbesondere von 8 bis 9 bar, in die Eisenschmelze eingebracht werden. Wie erwähnt, kann hierbei auch eine Regeleinrichtung verwendet werden, die mit einer Abspulvorrichtung, die die metallische Zuleitung in die Eisenschmelze einbringt, wechselwirken kann.In the context of the present invention, the gas stream used can in particular be introduced into the molten iron at a pressure of 7 to 11 bar, in particular 8 to 9 bar. As mentioned, in this case also a control device can be used which can interact with a unwinding device which introduces the metallic feed line into the molten iron.

Für eine besonders gute Durchmischung haben sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung Strömungsgeschwindigkeiten für den Gasstrom von 20 bis 30 Metern pro Minute, insbesondere von 22 bis 26 Metern pro Minute als besonders günstig erwiesen. Bei derartigen Strömungsgeschwindigkeiten erfolgt eine besonders gute Durchmischung der Eisenschmelze.For a particularly good mixing flow rates for the gas flow of 20 to 30 meters per minute, in particular from 22 to 26 meters per minute have proved to be particularly favorable in the context of the present invention. At such flow rates, a particularly good mixing of the molten iron takes place.

Wie bereits zuvor angeben, wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Eisenschmelze ferner mit einem Entschwefelungsmittel in Kontakt gebracht. Entsprechende Entschwefelungsmittel sind, beispielsweise aus der eingangs erwähnten Fachliteratur, dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Insbesondere können im Rahmen der vorliegenden Erfindung Entschwefelungsmittel eingesetzt werden, die Ferrosilizium, Kalziumoxid und/oder Flussspat umfassen. Entsprechende Materialien werden durch den Fachmann auch als Legierungskomponenten bezeichnet.As stated previously, in the context of the method according to the invention, the molten iron is further brought into contact with a desulphurising agent. Corresponding desulfurizing agents are known in principle, for example from the specialist literature mentioned at the outset, to a person skilled in the art. In particular, in the context of the present invention desulfurizing agents can be used which comprise ferrosilicon, calcium oxide and / or fluorspar. Corresponding materials are also referred to by the person skilled in the art as alloying components.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das verwendete Entschwefelungsmittel drahtförmig bereitgestellt und in die Eisenschmelze eingespult wird. Hierzu kann eine weitere Abspulvorrichtung zum Einsatz kommen, zusätzlich zu der ggf. vorhandenen Abspulvorrichtung für die metallische Zuleitung. Es ist jedoch auch möglich, die metallische Zuleitung und das drahtförmige Entschwefelungsmittel mittels derselben Abspulvorrichtung in die Eisenschmelze einzuspulen. Entsprechende Abspulvorrichtungen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht erläutert.It is particularly advantageous if the desulfurizing agent used is provided in the form of a wire and is fed into the molten iron. For this purpose, a further unwinding device can be used, in addition to the possibly existing unwinding device for the metallic feed line. However, it is also possible to wind the metallic feed line and the wire-shaped desulfurizing agent by means of the same unwinding device in the molten iron. Corresponding unwinding devices are generally known to the person skilled in the art and are therefore not explained here.

Das Entschwefelungsmittel kann grundsätzlich jedoch auch auf andere Weise in die Eisenschmelze eingebracht werden. Insbesondere kann die abschmelzende metallische Zuleitung auch das Entschwefelungsmittel enthalten, so dass keine weitere Einspul- bzw. Einbringeinrichtung erforderlich ist. Es ist auch denkbar, das Entschwefelungsmittel in dem Gasstrom in die Eisenschmelze einzublasen, so dass eine gute Durchmischung bewirkt wird.However, the desulfurizing agent may in principle be incorporated into the molten iron in other ways as well. In particular, the melting metallic supply line may also contain the desulfurizing agent, so that no further Einspul- or insertion device is required. It is also conceivable to inject the desulfurizing agent in the gas stream into the molten iron, so that a good mixing is effected.

Die vorliegende Erfindung kann grundsätzlich mit Eisenschmelzen in besonderen Behältern (Behandlungspfannen) zum Einsatz kommen, insbesondere in Eisenschmelzen, die in Kupolofenrinnen bzw. bekannten Zwischenpfannen vorliegen. Entsprechende Behälter können neben der erfindungsgemäßen Durchmischung durch den Gasstrom auch weitere Durchmischungseinrichtungen umfassen, soweit erforderlich, beispielsweise unter Verwendung herkömmlicher Lanzentechnik.The present invention can in principle be used with iron melts in special containers (treatment pans), in particular in iron melts which are present in cupola troughs or known tundishes. Corresponding containers may, in addition to the mixing according to the invention by the gas stream, also comprise further mixing devices, if necessary, for example using conventional lance technology.

Aufgrund des erhöhten Schwefelgehalts eignet sich die vorliegende Erfindung, wie erwähnt, insbesondere zum Einsatz mit Eisenschmelzen, die aus Kupolofenbasiseisen gebildet sind, weil es in Kupolöfen, wie zuvor erwähnt, zu einer sogenannten Aufschwefelung kommen kann.Because of the increased sulfur content, the present invention is, as mentioned, particularly suitable for use with molten iron, which are formed from cupola basic iron, because it is in Kupolöfen, as mentioned above, can come to a so-called desulfurization.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch die Kombination der vorgeschlagenen Maßnahmen eine Reduzierung des Schwefelgehalts derartigen Kupolofenbasiseisens auf weniger als 0,015%, ausgehend beispielsweise von einem Schwefelgehalt zwischen 0,45 und 0,60%, wie er in Kupolofenbasiseisen typischerweise vorliegt. Im Anschluss an das erfindungsgemäße Verfahren kann daher direkt eine Behandlung mit Magnesium erfolgen, um beispielsweise Gusseisen mit Kugelgraphit zu erzeugen.The present invention, by the combination of the proposed measures, enables the sulfur content of such cupola furnace base iron to be reduced to less than 0.015%, for example from 0.45-0.60% sulfur, as is typically present in cupola base iron. After the process according to the invention, therefore, a treatment with magnesium can be carried out directly to produce, for example, spheroidal graphite cast iron.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Einrichtung zur Entschwefelung einer Eisenschmelze, die dafür eingerichtet ist, die Eisenschmelze zu durchmischen und mit einem Entschwefelungsmittel in Kontakt zu bringen. Zur Durchmischung sind Mittel vorgesehen, die dazu eingerichtet sind, einen Gasstrom unter die Oberfläche der Eisenschmelze einzubringen. Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, die dafür eingerichtet sind, den Gasstrom mit wenigstens einem Reaktivgas bereitzustellen. Derartige Mittel können ein entsprechendes Reaktivgas beispielsweise in einem vorgegenebenen Gehalt dosieren oder zu einem weiteren Gasstrom zudosieren.The present invention further extends to an apparatus for desulfurizing molten iron adapted to mix the molten iron and to bring it into contact with a desulfurizing agent. For mixing means are provided, which are adapted to introduce a gas stream under the surface of the molten iron. According to the invention means are provided which are adapted to provide the gas stream with at least one reactive gas. Such agents can meter a corresponding reactive gas, for example, in a pre-existing content or metered to a further gas stream.

Vorteilhafterweise sind Mittel vorgesehen, die dafür eingerichtet sind, den Gasstrom unter Verwendung einer abschmelzenden metallischen Zuleitung in die Eisenschmelze einzubringen. Insbesondere ist eine Einspulvorrichtung vorgesehen.Advantageously, means are provided which are adapted to introduce the gas stream using a melting metallic feed line in the molten iron. In particular, a winding device is provided.

Eine derartige Einrichtung ist insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet, wie es zuvor im Detail erläutert wurde. Auf die entsprechenden Merkmale und Vorteile, die auch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Entschwefelung einer Eisenschmelze betreffen, sei daher ausdrücklich verwiesen.Such a device is set up in particular for carrying out a method, as has been explained in detail above. Reference is therefore expressly made to the corresponding features and advantages which also relate to the device according to the invention for desulfurizing an molten iron.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt.The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows a preferred embodiment of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

In 1 ist eine Einrichtung zur Entschwefelung einer Eisenschmelze gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch veranschaulicht.In 1 a device for desulfurizing an molten iron according to a particularly preferred embodiment of the invention is illustrated schematically.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

1 veranschaulicht eine Einrichtung zur Entschwefelung einer Eisenschmelze 1 gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die insgesamt mit 100 bezeichnet ist. 1 illustrates a device for desulfurization of molten iron 1 according to a particularly preferred embodiment of the invention, the total with 100 is designated.

In 1 ist ein Aufnahmebehälter für die Eisenschmelze 1 mit 2 bezeichnet. Wie mehrfach erläutert, kann es sich bei dem Aufnahmebehälter 2 um einen beliebigen, aus dem Stand der Technik bekannten Aufnahmebehälter handeln, beispielsweise eine Zwischenpfanne und/oder einen in einer Rinne eines Kupolofens angeordneten gesonderten Behälter oder die Rinne selbst.In 1 is a receptacle for molten iron 1 With 2 designated. As explained several times, it may be in the receptacle 2 to act any, known from the prior art receptacle, for example, a tundish and / or arranged in a gutter of a cupola separate container or the trough itself.

Die in 1 dargestellte Anordnung 100 umfasst ferner eine Abspulvorrichtung 3, die dafür eingerichtet ist, eine metallische Zuleitung 4 für einen Gasstrom von einer Rolle 5 ab- und in die Eisenschmelze 1 einzuspulen. Zur Führung der Zuleitung 4 kann ein Führungsrohr 6 bereitgestellt sein, an dessen Ende die Zuleitung 4 austritt.In the 1 illustrated arrangement 100 further comprises a unwinding device 3 which is set up for a metallic supply line 4 for a gas flow from a roll 5 off and into the molten iron 1 einzuspulen. For guiding the supply line 4 can be a guide tube 6 be provided, at the end of the supply line 4 exit.

Über die Zuleitung 4 wird ein Gasstrom 7 in die Eisenschmelze 1 eingeblasen, der unterhalb einer Oberfläche der Eisenschmelze 1 austritt und für eine Durchmischung sorgt. Zur Bereitstellung des Gasstroms 7 ist im dargestellten Beispiel ein Gastank 8 vorgesehen, der mit nicht näher veranschaulichten Steuer- und Regeleinrichtungen versehen sein kann. Über eine geeignete Kupplung kann ein durch den Gastank 8 bereitgestelltes Gas oder Gasgemisch in die Zuleitung 4 auf der Rolle 5 eingespeist werden. Durch die Bereitstellung des Gasstroms 7 wird die Eisenschmelze 1, wie erwähnt durchmischt. Das Gas oder Gasgemisch weist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wenigstens ein Reaktivgas auf.About the supply line 4 becomes a gas stream 7 into the molten iron 1 blown below a surface of molten iron 1 exit and ensures a thorough mixing. To provide the gas flow 7 is a gas tank in the example shown 8th provided, which may be provided with non-illustrated control and regulating devices. Through a suitable coupling can through the gas tank 8th supplied gas or gas mixture into the supply line 4 on the roll 5 be fed. By providing the gas flow 7 becomes the molten iron 1 , as mentioned mixed. The gas or gas mixture has, according to one embodiment of the invention, at least one reactive gas.

Wie in 1 nur stark vereinfacht gezeigt, kann eine weitere Abspulvorrichtung 9 vorgesehen sein, mittels derer ein draht- oder stabförmig bereitgestelltes Entschwefelungsmittel in die Eisenschmelze 1 eingebracht werden kann.As in 1 shown only greatly simplified, can be another unwinding device 9 be provided by means of which a wire or rod provided desulfurization in the molten iron 1 can be introduced.

Wie in 1 ebenfalls nur stark vereinfacht gezeigt, kann auch eine Lanze bzw. Tauchlanze 10 grundsätzlich bekannter Art vorgesehen sein, über deren perforierten, in die Eisenschmelze eingetauchten vorderen Teil das Gas oder Gasgemisch aus dem Tank 8 in die Eisenschmelze 1 eingebracht werden kann. Eine oder mehrere derartiger Lanzen 10 können dabei grundsätzlich auch ausschließlich, d. h. anstelle der abschmelzenden metallischen Zuleitung 4, eingesetzt werden.As in 1 also shown only greatly simplified, can also be a lance or immersion lance 10 be provided basically known type, the perforated, immersed in the molten iron front part of the gas or gas mixture from the tank 8th into the molten iron 1 can be introduced. One or more such lances 10 can in principle also exclusively, ie instead of the melting metallic supply line 4 , are used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Hasse, S., Foundry Lexicon, Berlin: Schiele & Schön, 19th Edition 2008 [0011]

Claims

Process for the desulphurisation of molten iron ( 1 ), which includes the molten iron ( 1 ) and to bring into contact with a desulfurizing agent, wherein the molten iron ( 1 ) using a gas stream ( 7 ), which is below the surface of the molten iron ( 1 ), characterized in that the gas stream ( 7 ) comprises at least one reactive gas which is reacted with at least one component of the molten iron ( 1 ) enters an exothermic reaction.

Process according to Claim 1, in which the gas stream is used by using at least one melting metallic feed line ( 4 ) under the surface of the molten iron ( 1 ) is introduced.

Method according to Claim 2, in which the metallic feed line ( 4 ) by means of a take-off device ( 3 ) of a roll ( 5 ) is fed into the molten iron.

Method according to one of the preceding claims, in which the gas stream ( 7 ) Contains carbon dioxide in a content based on the amount of molten iron or predominantly or exclusively as carbon dioxide as the active gas.

Method according to one of the preceding claims, in which the gas stream ( 7 ) Contains oxygen as the active gas.

Method according to one of the preceding claims, in which the gas stream ( 7 ) further contains an inert gas, in particular argon and / or nitrogen.

Method according to one of the preceding claims, in which the gas stream ( 7 ) at a pressure of 7 to 11 bar, in particular from 8 to 9 bar, in the molten iron ( 1 ) is introduced.

Method according to one of the preceding claims, in which the gas stream ( 7 ) at a flow rate of 20 to 30 meters per minute, in particular from 22 to 26 meters per minute, into the molten iron ( 1 ) is introduced.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the desulfurizing agent comprises ferrosilicon, calcium oxide and / or fluorspar.

Method according to one of the preceding claims, in which the desulphurising agent is provided in the form of a wire and introduced into the molten iron ( 1 ).

Method according to one of the preceding claims, which is carried out in a cupola trough or in a tundish.

Method according to one of the preceding claims, in which the molten iron ( 1 ) is formed of cupola basic iron.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the sulfur content is reduced to less than 0.015%.

Facility ( 100 ) for the desulfurization of an iron melt ( 1 ), which is adapted to the molten iron ( 1 ) and to bring into contact with a desulphurising agent, wherein 3 . 5 . 6 . 8th ) are provided, which are adapted for mixing a gas stream ( 7 ) under the surface of the molten iron ( 1 ), characterized by means ( 8th ) adapted to provide the gas stream with at least one reactive gas.

Facility ( 100 ) according to claim 14, arranged for carrying out a method according to one of claims 1 to 13.