DE1165056B

DE1165056B - Use of low-melting calcium carbide in the cupola furnace

Info

Publication number: DE1165056B
Application number: DEK23279A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut Timmerbeil; Dr Phil Nat Hugo Querengaesser; Dipl-Ing Werner Krauss
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1954-08-27
Filing date: 1954-08-27
Publication date: 1964-03-12

Description

Verwendung von niedrigschmelzenden Kalziumkarbid im Kupolofen Zum Erschmelzen von Grau- und Temperguß sowie von Rinneneisen zur Herstellung von Stahlguß hat man bisher vorteilhaft den Heißwind-Kupolofen verwendet. Infolge der hohen Windvorwärmung von 400°C und mehr wurde eine Kokseinsparung von 3011;o und mehr gegenüber dem Kupolofenbetrieb mit Kaltwind erreicht. Durch die geringeren Koksmengen des Heißwindofens gegenüber dem Kaltwind-Kupolofen können im Heißwindofen Schwefelgehalte von 0,1°/o S und weniger eingestellt werden, d. h., die Schwefelgehalte liegen etwa in der Größenordnung um 30'% niedriger als bei dem im Kaltwindofen hergestellten Eisen.Use of low-melting calcium carbide in the cupola furnace Zum Melting of gray and malleable cast iron as well as channel iron for the production of cast steel the hot blast cupola furnace has so far been used to advantage. As a result of the high wind preheating of 400 ° C and more was a coke saving of 3011; o and more compared to the cupola operation reached with cold wind. Due to the lower amount of coke in the hot blast furnace compared to In the cold blast cupola, the hot blast furnace can contain sulfur contents of 0.1% S and less be adjusted, d. that is, the sulfur contents are roughly on the order of magnitude 30% lower than the iron produced in the cold blast furnace.

Andere bekannte Verfahren zur Entschwefelung von Eisen werden mit Hilfe von Kalziumkarbid durchgeführt. Die Entschwefelung mit Kalziumkarbid fand meistens in der Pfanne statt, und zwar wurde Kalziumkarbid in Staubform eingeblasen oder in stückiger Form aufgegeben. Das Verfahren ist verhältnismäßig umständlich und bringt auch keine befriedigenden Ergebnisse, zumal der Temperaturabfall des Eisens gießtechnische Schwierigkeiten verursacht.Other known methods for desulfurizing iron are using Help carried out by calcium carbide. The desulfurization with calcium carbide took place mostly in the pan, and calcium carbide was blown in in the form of dust or abandoned in lump form. The process is relatively cumbersome and does not bring satisfactory results either, especially since the temperature drop of the Eisens casting difficulties caused.

Es ist ferner bekannt, Kalziumkarbid in den Elektroofen aufzugeben, um mit Hilfe der sich durch Kalziumkarbid bildenden kalkhaltigen Schlacke eine Entschwefelung durchzuführen.It is also known to add calcium carbide to the electric furnace, with the help of the calcareous slag formed by calcium carbide for desulphurisation perform.

Kalziumkarbid ist auch schon frühzeitig bei der Herstellung von Grauguß als sogenannter Impfstoff verwendet worden.Calcium carbide is also early on in the manufacture of gray cast iron has been used as a so-called vaccine.

Schließlich gehört es zum Stand der Technik, Kalziumkarbid neben dem sonst üblichen Möller in den Kupolofen aufzugeben, um ein schwefelarmes Kupolofeneisen zu erhalten.Finally, it belongs to the state of the art, calcium carbide next to that to put otherwise usual Möller in the cupola to get a low-sulfur cupola iron to obtain.

Bei allen diesen Versuchen wurde handelsübliches Kalziumkarbid verwendet, d. h. Kalziumkarbid, das auf eine hohe Gasausbeute, ausgedrückt in Litern pro Kilogramm, eingestellt war. Derartiges Kalziumkarbid besitzt aber nach dem CaC2 Zustandsdiagramm die sehr hohe Schmelztemperatur von 1800° C und mehr.Commercial calcium carbide was used in all of these tests, d. H. Calcium carbide, which has a high gas yield, expressed in liters per kilogram, was set. However, such calcium carbide has a state diagram according to the CaC2 the very high melting temperature of 1800 ° C and more.

Bei der Aufgabe solchen handelsüblichen Kalziumkarbids in den Kupolofen zeigte es sich, daß eine auf die Wirkung des zugesetzten Kalziumkarbids zurückzuführende Beeinflussung des Kupolofeneisens erst verhältnismäßig spät, und zwar erst nach einer Anzahl von Chargen, auftrat. Sie war nämlich erst dann festzustellen, nachdem sich oberhalb der Düsenebene des Kupolofens eine Temperatur eingestellt hatte, die der Schmelztemperatur des verwendeten Kalziumkarbids mindestens gleichkam. Bei einem Kalziumkarbid mit einem Schmelzpunkt von 1800° C und mehr mußte also auch in der Düsenebene des Kupolofens erst eine Temperatur von 1800° C und darüber erreicht werden, um eine Auflösung des Kalziumkarbids hervorzurufen und es zur Wirkung kommen zu lassen.When placing such commercially available calcium carbide in the cupola furnace it was found that one was due to the action of the added calcium carbide Influencing the cupola iron relatively late, and only after a number of batches. It could only be determined after a temperature had set above the nozzle level of the cupola furnace which was at least equal to the melting temperature of the calcium carbide used. At a Calcium carbide with a melting point of 1800 ° C and more had to be used in the The nozzle level of the cupola furnace only reaches a temperature of 1800 ° C and above to cause the calcium carbide to dissolve and take effect allow.

Das mit der Zugabe von Kalziumkarbid zum Kupolofenmöller r eine Verringerung des Schwefelgehaltes im abgestochenen Eisen, eine Verringerung des Koksverbrauchs und eine Steigerung der Eisentemperatur verbunden sind, ist bereits bekannt.That with the addition of calcium carbide to the cupola furnace oiler r a decrease the sulfur content in the tapped iron, a reduction in coke consumption and an increase in iron temperature are already known.

überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Reaktionsgeschwindigkeit von Kalziumkarbid im Kupolofen ganz bedeutend gesteigert werden kann, wenn man ein Kalziumkarbid, dessen Schmelztemperatur niedriger als 1800° C ist und vorzugsweise zwischen 1650 und 1700° liegt, in den Kupolofen aufgibt. Es hatte nicht vorausgesehen werden können, daß die Verwendung eines derartigen niedrigschmelzenden Kalziumkarbids, bei dem die Gasausbeute um 10 % und darüber niedriger liegt als bei dem handelsüblichen Kalziumkarbid mit einer Schmelztemperatur von 1800° C und mehr, sich bei der Verwendung als Schmelzzusatz im Kupollofen als vorteilhafter erweisen würde als Kalziumkarbid mit einem bei 1800° C oder darüber liegenden Schmelzpunkt.Surprisingly, it has now been found that the reaction rate of calcium carbide in the cupola can be increased quite significantly if one Calcium carbide, the melting temperature of which is lower than 1800 ° C and preferably between 1650 and 1700 °, gives up in the cupola furnace. It did not foresee can be that the use of such a low-melting calcium carbide, in which the gas yield is 10% and more lower than the commercially available one Calcium carbide with a melting temperature of 1800 ° C and more, when using as a smelting additive in the cupola furnace would prove more beneficial than calcium carbide with a melting point of 1800 ° C or above.

Neben der Verringerung des Schwefelgehaltes des ausgebrachten Eisens und der Verringerung des Koksverbrauchs, der Steigerung der Eisentemperatur und einer stärkeren Aufkohlung des Eisens bringt die Verwendung von niedrigschmelzendem Kalziumkarbid noch den weiteren Vorteil, daß dieses Kalziumkarbid ein viel größeres und schnelleres Reaktionsvermögen zeigt als ein Kalziumkarbid mit einem Schmelzpunkt von 1800° C und mehr. Die Wirkung einer Zugabe an niedrigschmelzendem, aus dem CaC2 Zustandsdiagramm an sich bekannten Kalziumkarbid tritt im Gegensatz zu dem, was aus dem Stand der Technik bekannt ist, bereits von der ersten Charge an ein.In addition to reducing the sulfur content of the iron released and reducing coke consumption, increasing iron temperature and The use of low-melting iron brings about a stronger carburization of the iron Calcium carbide has the further advantage that this calcium carbide is a much larger one and exhibits faster reactivity than a calcium carbide having a melting point of 1800 ° C and more. The effect of adding low-melting, calcium carbide, which is known per se from the CaC2 state diagram, appears in contrast to what is known from the prior art, already from the first batch on a.

Das niedrigschmelzende Kalziumkarbid, dessen Schmelztemperatur möglichst zwischen 1650 und 1700° C liegen soll, wird in Mengen bis zu etwa 4% des Eisengewichtes dem Kupolofenmöller beigefügt, und zwar vorzugsweise in Mengen von etwa 2'%.The low-melting calcium carbide, its melting temperature as possible should be between 1650 and 1700 ° C, amounts up to about 4% of the iron weight added to the cupola furnace oiler, preferably in amounts of about 2%.

Die bei dem exothennen Zerfall des Kalziumkarbids im Kupolofen frei werdende Wärme, die auch bei Verwendung von Kalziumkarbid mit einer über 1800° C liegenden Schmelztemperatur freigesetzt wird, ermöglicht bedeutende Kokseinsparungen. Beispielsweise wird bei einer Zugabe von 2% des niedrigschmelzenden Kalziumkarbids eine Einsparung von Koks von etwa 30 bis 50% erreicht, ohne daß die Temperatur des flüssigen Eisens niedriger läge als die des ohne Kalziumkarbidzusatz niedergeschmolzenen Eisens. Entsprechend dieser geringeren Koksmenge ermäßigt sich der Schwefelgehalt des dabei ausgebrachten Eisens ebenfalls um etwas 30 bis 50 % im Vergleich zu dem eines ohne Kalziumkarbidzusatz mit entsprechend höherem Kokssatz erschmolzenen Eisens.The exothermic decay of calcium carbide in the cupola heat generated even when using calcium carbide with a temperature of over 1800 ° C is released at a lower melting temperature, enables significant coke savings. For example, with an addition of 2% of the low melting point calcium carbide a saving of coke of about 30 to 50% is achieved without the temperature of the liquid iron would be lower than that melted without the addition of calcium carbide Iron. The sulfur content is reduced in accordance with this lower amount of coke of the iron discharged in the process by about 30 to 50% compared to that an iron melted without the addition of calcium carbide with a correspondingly higher coke content.

Die Schmelzleistung des Kupolofens erhöht sich im Einklang mit der Verringerung des Koksverbrauchs.The melting capacity of the cupola increases in line with the Reduction of coke consumption.

Infolge der hohen Temperatur in und oberhalb der Düsenebene wird die Aufkohlung des Kupolofeneisens auf einen höheren Kohlenstoffgehalt, als er beim Niederschmelzen der Gattierung ohne Kalziumkarbidzusatz, dafür aber größeren Kokssatz erreichbar wäre, begünstigt. Man kann deshalb zur Erzielung hochwertiger Gußeisensorten den Anteil des Roheisens an der Gattierung ermäßigen und dafür den Schrottanteil erhöhen. Die Wirtschaftlichkeit des Kupolofenbetriebes wird dadurch gesteigert.As a result of the high temperature in and above the nozzle level, the Carburization of the cupola iron to a higher carbon content than that of the Melting down the charge without the addition of calcium carbide, but with a larger amount of coke would be achievable, favored. One can therefore achieve high quality cast iron types Reduce the proportion of pig iron in the charge and instead reduce the proportion of scrap raise. This increases the profitability of the cupola furnace operation.

Oberhalb der Düsen des Kupolofens entstehen bei Verwendung von Kalziumkarbid in der Gattierung des Kupolofens Temperaturen, die sonst nur in sogenannten Heißwindöfen unter Verwendung einer Windvorwärmung von 400 bis 500° C und mehr erzielt werden konnten. Durch diese hohen Temperaturen wird die Reduktionstemperatur der Kieselsäure erreicht, wodurch Reduktion von Si02, beispielsweise aus Schlacke, ein Abbrand des Siliciums aus der Gattierung verhindert wird, was ebenfalls zur Erhöhung der Wirschaftlichkeit des Kupolofenbetriebes beiträgt.Calcium carbide is formed above the nozzles of the cupola furnace temperatures in the cupola furnace that are otherwise only found in so-called hot blast furnaces can be achieved using a wind preheating of 400 to 500 ° C and more could. These high temperatures make the reduction temperature of the silica achieved, whereby reduction of Si02, for example from slag, a burn-up of the Silicon is prevented from being added, which also increases the economy of the cupola operation contributes.

Die Eisentemperaturen am Abstich liegen bei Verwendung des Kalziumkarbids mit niedrigerer Schmelztemperatur, d. h. von 1650 bis 1700° C, keinesfalls niedriger als die Abstichtemperaturen bei Verwendung von Kalziumkarbid mit dem höheren Schmelzpunkt von 1800° C und mehr und Verwendung der gleichen Koksmenge. Immerhin konnten trotz Einsparung von 30 bis 50'% Koks bei Verwendung von 2% Kalziumkarbid, auf den Eiseneinsatz bezogen, die gleichen Abstichtemperaturen erzielt werden wie bei Schmelzen mit einem Mehreinsatz von 30 bis 50% Koks ohne Verwendung von Kalziumkarbid. Der ganze Ofengang, unter anderem das Ausbrennen des Futters, ist einschließlich der wirschaftlichen und metallurgischen Auswirkungen infolge des niedrigeren Koksverbrauchs im Kupolofen und bei dem damit verbundenen niedrigeren Schwefelgehalt genauso wie bei Kupolöfen, die mit Heißwind betrieben werden.The iron temperatures at the tap are when using calcium carbide with lower melting temperature, d. H. from 1650 to 1700 ° C, never lower than the tapping temperatures when using calcium carbide with the higher melting point of 1800 ° C and more and using the same amount of coke. At least they were able to Saving of 30 to 50% coke when using 2% calcium carbide on the iron insert related, the same tapping temperatures can be achieved as when melting with a Additional use of 30 to 50% coke without the use of calcium carbide. The whole oven aisle among other things, the burnout of the fodder, is inclusive of the economic and metallurgical effects due to the lower coke consumption in the cupola and with the associated lower sulfur content as well as with cupolas, which are operated with hot blast.

Das Kalziumkarbid wird zweckmäßig in stückiger Form dem Möller des Kupolofens zugesetzt. Man darf dabei die Stückgröße nicht zu klein wählen, damit die Stücke nicht vom Wind herausgetragen werden.The calcium carbide is expediently in lump form the Möller des Cupola added. One must not choose the piece size too small, so the pieces are not carried out by the wind.

Es ist auch möglich, durch die Düsen oder oberhalb derselben Kalziumkarbid in stückiger oder staubförmiger Form in den Schmelzraum einzubringen, beispielsweise einzublasen.It is also possible through the nozzles or above the same calcium carbide to be introduced into the melting chamber in lumpy or dusty form, for example to blow in.

Weiter ist es möglich, Kalziumkarbid in einen Heißwind-Kupolofen aufzugeben, wobei gegenüber den durch den Heißwindbetrieb an sich erzielbaren Ersparnissen und Vorteilen noch zusätzliche durch Einsparung von Koks und die bereits genannten metallurgischen Vorteile, beispielsweise eine noch weiter gehende Senkung des Schwefelgehaltes des Eisens, erhalten werden können.It is also possible to add calcium carbide to a hot blast cupola furnace, compared to the savings that can be achieved by the hot blast operation and Advantages still additional through saving of coke and the metallurgical ones already mentioned Advantages, for example an even further reduction in the sulfur content of the Iron, can be obtained.

Schließlich ist es auch möglich, Kalziumkarbid mit niedrigerem Schmelzpunkt in einem mit basischer oder neutraler Auskleidung versehenen Kupolofen zur Anwendung zu bringen.Finally, it is also possible to use calcium carbide with a lower melting point for use in a cupola furnace with a basic or neutral lining bring to.

Die im Kupolofenbetrieb üblichen Kalkzusätze können entsprechend dem Kalkgehalt des eingebrachten CaC2 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert werden.The usual lime additives in cupola operation can according to the Lime content of the CaC2 introduced when carrying out the method according to the invention be reduced.

Der Vollständigkeit halber soll erwähnt werden, daß die Verwendung von niedrigschmelzendem Kalziumkarbid an Stelle von solchem mit einer bei 1800° C oder darüber liegenden Schmelztemperatur auch bei den zum Stand der Technik gehörenden Verfahren, z. B. bei dem eingangs genannten Verfahren des Einbringens von Kalziumkarbid in das bereits in der Gießpfanne befindliche Eisen, oder beim Niederschmelzen einer Charge im basischen oder sauren Elektroofen oder auch im Trommelofen zur Verringerung des Schwefelgehaltes im Eisen vorteilhaft ist.For the sake of completeness it should be mentioned that the use of low-melting calcium carbide instead of one at 1800 ° C or higher melting temperature even with those belonging to the prior art Procedure, e.g. B. in the aforementioned method of introducing calcium carbide into the iron already in the ladle, or when melting down a Charge in a basic or acidic electric furnace or in a drum furnace to reduce it the sulfur content in iron is beneficial.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verringerung des Schwefelgehaltes im Eisen und zur Einsparung von Koks im Kupolofen durch Verwendung von Kalziumkarbid mit einer unter 1800° C, vorzugsweise zwischen etwa 1650 bis 1700° C liegenden Schmelztemperatur bietet also nicht nur metallurgische Vorteile durch die Erreichung niedrigerer Schwefelgehalte und einer stärkeren Aufkohlung in Verbindung mit einer höheren Schmelzüberhitzung und der damit verbundenen feineren Graphitausscheidung, sondern es bringt auch infolge der bedeutenden Kokseinsparung trotz der Aufwendungen für den Kalziumkarbidzusatz unmittelbare wirtschaftliche Vorteile durch die Senkung der Herstellkosten für das flüssige Eisen. Dabei sind diese Vorteile bereits von der ersten Charge an gegeben.The method according to the invention for reducing the sulfur content in iron and to save coke in the cupola by using calcium carbide with a melting temperature below 1800 ° C, preferably between about 1650 to 1700 ° C thus not only offers metallurgical advantages through the achievement of lower sulfur contents and a stronger carburization in connection with a higher melt overheating and the associated finer graphite precipitation, but it also brings about as a result the significant coke savings despite the expense of adding calcium carbide immediate economic benefits by lowering the manufacturing costs for the liquid iron. These advantages are already given from the first batch.

Claims

Claims: 1. Use of calcium carbide compared to the usual with a melting temperature of 1800 ° C and above lower melting calcium carbide with one below 1800 ° C, preferably between 1650 and 1700 ° C Melting temperature as an additive for the cupola melting process.

2. Use of calcium carbide according to claim 1, characterized in that it is given up in lumpy form. 3. Use of calcium carbide according to claim l., Characterized in that it is blown in powder form into the cupola, while the otherwise usual, consisting of iron, coke and lime charge is entered through the furnace opening. 4. Use of calcium carbide according to claim 1 to 3, characterized in that it is dispensed or blown into a cupola, the wind of which is preheated. Considered publications: German Patent Nos. 699 962, 973 695; French Patent No. 1038642; Book: "Textbook of Chemical Technology", 23rd edition, improved reprint, Leipzig, 1942/1944, pp. 373/374; Book by Dürrer: "Die Metallurgie des Eisens", Berlin 1943, p. 281; Book by L. Schmi d: "The construction and operation of cupola furnaces", z. Volume, Halle 1953, pp. 106/107.