DE1224341B

DE1224341B - Verfahren zur Veredelung von Eisenschmelzen und Vorrichtung zu seiner Durchfuehrung

Info

Publication number: DE1224341B
Application number: DEK45270A
Authority: DE
Inventors: Kuro Kanamori
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-12-07
Filing date: 1961-11-22
Publication date: 1966-09-08
Also published as: US3215424A; AT247889B; BE610957A; GB1004355A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C21c

Deutsche Kl.: 18 b-5/56

Nummer: 1224 341

Aktenzeichen: K 45270 VI a/18 b

Anmeldetag: 22. November 1961

Auslegetag: 8. September 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veredelung von Eisenschmelzen in einem ringförmigen, mit feuerfesten Materialien ausgekleideten Behandlungsgefäß durch Aufblasen von Reinigungsmitteln, insbesondere von Sauerstoff.

Es ist bekannt, in einem Ofen mit kreisförmigem Herd eine Metallschmelze durch Aufblasen von Gasen zu reinigen und gleichzeitig zur Zirkulation zu bringen. Ferner gehört eine ringförmige Behandlungskammer zur Veredelung von Metall-, insbesondere von Eisenschmelzen, in mehreren voneinander getrennten Stufen zum Stand der Technik. Diese Vorrichtung eignet sich jedoch nicht für die Ausbildung einer kreisenden Badbewegung, weil die einzelnen Behandlungsstufen durch Zwischenwände mit kleinen Durchflußöffnungen voneinander getrennt sind.

Diese bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Schlacke nicht laufend entfernt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Veredelung von Eisen zu schaffen, bei dem die Reaktion zwischen dem Reinigungsstoff und der Eisenschmelze kontrolliert vor sich geht und die anfallende Schlacke ständig oder intermittierend abgezogen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eisenschmelze während des Aufblasens des Reinigungsmittels, insbesondere des Sauerstoffes, in dem ringförmigen Behandlungsgefäß in einer in sich geschlossenen horizontalen Kreisbewegung gehalten und die dabei an der Oberfläche anfallende und die Kreisbewegung mitmachende Schlacke fortlaufend oder intermittierend abgezogen wird, so daß ständig neugebildete aktive Schlacke mit der Oberfläche des geschmolzenen Eisens in Berührung steht.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß für die Aufnahme der Eisenschmelze eine ringförmig in sich geschlossene, mit feuerfestem Material ausgekleidete Kammer von gleichförmigem Querschnitt vorgesehen ist. In dieser Kammer ragt wenigstens eine Düse im wesentlichen tangential zur Mittellinie der ringförmigen Kammer zur Einleitung der Reinigungsmittel hinein.

Die Erfindung unterscheidet sich von den bisherigen Verfahren und Vorrichtungen dadurch, daß die Eisenschmelze ständig auf einer in sich geschlossenen Kreisbahn geführt und dabei die Schlacke entfernt wird. Erst dadurch ist es möglich, einen Stahl zu gewinnen, der nur noch Spuren an Phosphor und etwa 0,004% Schwefel enthält.

Verfahren zur Veredelung von Eisenschmelzen
und Vorrichtung zu seiner Durchführung

Anmelder:

Kuro Kanamori, Tokio

Vertreter:

Dipl.-Phys. G. Liedl, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 22

Als Erfinder benannt:
Kuro Kanamori, Tokio

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 7. Dezember 1960 (47 802)

Die kreisförmige oder zirkulierende Bewegung der Eisenschmelze und der Schlacke kann physikalisch, elektrisch oder mechanisch bewirkt werden, wie es im folgenden erläutert ist:

1. Durch die Kinetik des auf die Badoberfläche auftreffenden gasförmigen Reinigungsmittels, beispielsweise des Sauerstoffes, wird die Eisen- und Schlackenschmelze zu einer gleichförmigen Zirkulation veranlaßt. Das Reinigungsmittel kann durch eine oder mehrere Düsen eingeblasen werden.

2. Die Zirkulation der Schmelze kann mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes bewirkt werden.

3. Die Kreisbewegung der Schmelze kann auch durch eine rotierende Auf- und Abbewegung des Behandlungsgefäßes, beispielsweise mittels hydraulisch angetriebener Kolben, an drei oder mehr Stellen des Ofenkörpers hervorgerufen werden.

Als Raffiniergas wird im allgemeinen reiner Sauerstoff, Luft oder ein sauerstoffhaltiges Gas verwendet. Es können auch, je nach den Betriebserfordernissen, andere geeignete Gase in den Behandlungsraum eingeleitet werden. Außer den gasförmigen Reinigungsmitteln kommen auch Feststoffe, wie schlackenbildende Zusätze und Legierungszusätze, zum Einsatz. Diese Stoffe werden vorzugsweise in Pulverform verwendet. Das gasförmige Reinigungsmittel und die Feststoffe werden zweckmäßigerweise

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getrennt, können aber auch als Mischung eingebracht Die Erfindung soll im folgenden an Hand des in

werden. der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels

Eine besonders zweckmäßige Methode, um das noch weiter erläutert werden. Es zeigt
Gas und/oder die Feststoffe mit dem geschmolzenen Abb. 1 einen Längsschnitt einer bevorzugten Aus-Eisen zur Reaktion zu bringen, besteht darin, daß 5 führungsform einer Vorrichtung zur Durchführung über dem Metallbad ein oder mehrere Düsen des Verfahrens gemäß der Erfindung und
stationär oder in Richtung und Stellung veränderlich A b b. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 angebracht sein können. Das Gas und/oder die Fest- der Ausführungsform nach Abb. 1.
stoffe werden über die Oberfläche des geschmolzenen Mit 1 und 7 sind die Oberflächen des Stahlmantels Metalls geblasen oder in das geschmolzene Metall i° von Unter- und Oberteil des Behandlungsgefäßes, aus einer Richtung eingeführt, welche zur Oberfläche mit 3 und 8 die jeweiligen Stahlmäntel und mit 4 schief, beispielsweise unter einem Winkel von 45°; und 9 die zugehörige feuerfeste Ausmauerung beverläuft, zeichnet. In der Reinigungskammer 5 befindet sich

Die Stellung der Düsen kann also frei eingestellt die Eisenschmelze 6 und die Schlacke. Der veredelte werden, und zwar je nach der Art des Stahles und i5 Stahl kann durch den Stahlabstich 10, die Schlacke dem Fortschreiten der Veredelung. Das beim Frischen durch den Schlackenabstich 11 abgeführt werden, der Eisenschmelze mit Sauerstoff entstehende CO- Die Düsen für das Reinigungsmittel sind mit 12 behaltige Gas wird von dem eingeblasenen Sauerstoff zeichnet. Das Behandlungsgefäß weist weiterhin ein zu CO₂ verbrannt; die Temperatur im Ofen über Abzugsrohr 13 und einen Einlaß für das geschmoldem geschmolzenen Eisen wird rasch erhöht, so daß a° zene Metall 15 auf. Ferner ist in ihm eine Sperre zur die Fließfähigkeit der Schlacke steigt und letztere Entfernung der Schlacke 14 angebracht. Der Pfeil A leicht abgestochen werden kann. zeigt die Zirkulationsströmung des geschmolzenen

Das ringförmige Behandlungsgefäß ist in Anpas- Eisens und der Schlacke an.

sung an die betrieblichen Erfordernisse mit den ent- Geschmolzenes Roheisen wird zunächst durch den

sprechenden feuerfesten Stoffen zugestellt. Es besitzt 25 Einlaß 15 in den über einem Brenner vorgeheizten

einen gleichförmigen Querschnitt. Ofen eingeführt. Aus den Düsen 12 wird Sauerstoff

Obwohl das ringförmige Behandlungsgefäß offen auf die Eisenschmelze geblasen; die Reinigung besein kann, ist es zweckmäßig, es an seiner Oberseite ginnt mit der durch die Bewegungsenergie des Sauergeschlossen auszubilden, wobei auch die Oberseite stoffes hervorgerufenen Zirkulation der Eisenaus feuerfesten Materialien besteht. Die feuerfesten 3o schmelze. Schlackenbildende Zusätze werden zu geMaterialien sind von einer äußeren Stahlhülle um- eigneter Zeit entweder von einem (in den Figuren schlossen. Ein Stahlabstich, ein Schlackenabstich, nicht dargestellten) Einlaß oder durch die Düsen 12 Düsen und/oder eine Schlackensperre sind vorge- zusammen mit dem Raffiniergas zugegeben. Das sehen. Abgas strömt durch das Abzugsrohr 13 ab.

Das Aufblasen vorzugsweise von Sauerstoff wird 35 Im Verlauf des Reinigungsvorgangs wird von der

so lange fortgesetzt, bis die Reinigung vollständig ist. Sperre 14 lediglich die Schlacke ergriffen. Diese wird

Auf diese Weise wird eine äußerst gleichmäßige über den Schlackenabstich 11 entfernt. Die Menge

Oxydation des geschmolzenen Eisens gewährleistet. der mit dem geschmolzenen Eisen zirkulierenden

Wegen der kreisenden Bewegung des geschmolze- Schlacke und die Menge der zu entfernenden Schlacke nen Eisens und der Schlacke "ist die Temperatur der 4° können durch Einstellung der Höhe der Sperre 14 Zone, in welche der Sauerstoff eingeblasen wird, '~ und des Niveaus des Abstichs 11 volumenmäßig erlokal nicht erhöht. Dadurch ist es möglich, bei der höht oder erniedrigt werden. Das Fortschreiten der Reinigung des Eisens die Temperatur auf einen be- Reinigung kann durch Entnahme von Analysenstimmten Bereich einzustellen, wobei ein räumlich proben und durch Messung der Temperatur des gekonstanter Weißglühpunkt stets neue Bereiche der 45 schmolzenen Metalls am Abstich 10 bestimmt werbewegten Schmelze erfaßt. den; durch den Einlaß können schlackenbildende

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es Zusätze zugegeben werden. Auf diese Weise kann

möglich, eine größere Zahl von Düsen für das Ein- der Fortgang des Verfahrens gleichzeitig gesteuert

blasen des Reinigungsgases und der Feststoffe vor- werden.

zusehen als bei den üblichen Konvertern. Ihre An- 50 Im letzten Stadium der Reinigung wird ein De-

ordnung kann frei gewählt werden. Oxydationsmittel durch einen geeigneten (in der

Wird in der ringförmigen Bahn des geschmolze- Zeichnung nicht dargestellten) Einlaß oder zusam-

nen Eisens und der Schlacke eine Sperre vorgesehen, men mit dem Einblasen des Gases eingeführt. Hier-

so läuft das geschmolzene Eisen unter dieser Sperre auf wird der Stahl durch den Abstich 10 entnommen,

durch und setzt eine Zirkulationsbewegung fort. Die 55 „ · · 1 -t

Sperre wird dabei so ausgebildet, daß sie lediglich "

die sich bildende Schlacke abfängt. Auf diese Weise Es wird ein ringförmiger Ofen von 100 kg Kapaist es möglich, die erzeugte Schlacke kontinuierlich zität verwendet. Die Menge an geschmolzenem Rohoder immer dann, wenn es erforderlich ist, zu ent- eisen beträgt 102 kg. Nach der Einführung des gefernen. Der Reinigungsvorgang braucht also zur 6° schmolzenen Eisens in den Ofen beginnen das Ein-Schlackenentfernung nicht unterbrochen zu werden, blasen und die Reinigung bei einer Temperatur von wie dies bei üblichen Stahlkonvertern der Fall ist. 1290° C. Die Zeit für Blasen und Reinigung beträgt

Infolge der Bewegungsenergie der auf die Schlacke insgesamt 11 Minuten 30 Sekunden. Es wird reiner

auftreffenden Gase besitzt diese gegenüber dem Sauerstoff aus zwei Düsen in den Ofen eingeblasen.

Stahlbad eine größere Zirkulationsgeschwindigkeit, 65 Der Druck des Sauerstoffes beträgt etwa 4 bis

wodurch eine sehr starke zwischenflächige Reaktion 5 kg/cm². Während der ersten 5 Minuten wird eine

des geschmolzenen Eisens mit der Schlacke hervor- Sauerstoffmenge von 0,62 m³/Min., während des

gerufen wird. Restes der Zeit werden 0,81 m^s/Min. eingeblasen.

Der Reinigungsvorgang wird kontinuierlich durchgeführt. Gegen Ende der Aufbereitung wird ein Teil der Schlacke bei andauernder Reinigung entfernt. Viermal während der Reinigung werden der Behandlungsvorrichtung Schlacken- und Stahlproben entnommen. Die in Tabelle I aufgeführten Meßergebnisse bestimmen das Fortschreiten der Reinigung.

Als schlackenbildender Zusatz werden 3,0 kg CaO und 0,6 kg CaF₂ unmittelbar nach Beginn des BIasens und der Reinigung eingeführt. Nach 5 Minuten und 30 Sekunden werden 4,0 kg CaO und 0,8 kg CaF₂ zugegeben. 2,0 kg Fe-Mn-Pulver werden als iil 11 Mi h Bi d

Deoxydationsmittel 11 Minuten
Vorgangs eingeführt.

Tabelle I

nach Beginn des

	Bei Beginn	5 Minuten später	9 Minuten später	Beim Abstich
C	4,26 1,01 0,91 0,320 0,053	2,75 0,36 0,260 0,014	0,37 0,33 0,092 0,068 0,014	0,08 Spuren 0,11 0,058 0,004
Si
Mn .
P
S

25

Als Ergebnis des Verfahrens werden 80,8 kg Stahl erhalten. Die Abstichtemperatur des Stahles beträgt 1640° C.

Beispiel 2 3<>

Es wird wie im Beispiel 1 gearbeitet, mit dem Unterschied, daß während des Prozesses der Sauerstoff in einer Menge von 0,60 m³/Min. ständig zugeführt wird; ferner ist der Düsenabstand zur Badoberfläche verringert worden. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

	Bei Beginn	5 Minuten später	9 Minuten später	Beim Abstich
C	4,35 0,85 0,92 0,21 0,069	2,74 0,31 0,22 0,04 0,038	0,45 0,26 0,053 0,06 0,014	0,10 0,26 0,31 Spuren 0,004
Si
Mn
P
S

40

45

Als Ergebnis dieses Prozesses werden 87,6 kg Stahl erhalten; die Abstichtemperatur des Stahles beträgt 1640° C.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Veredelung von Eisenschmelzen in einem ringförmigen, mit feuerfesten Materialien ausgekleideten Behandlungsgefäß durch Aufblasen von Reinigungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenschmelze während des Aufblasens der Reinigungsmittel in dem ringförmigen Behandlungsgefäß in einer in sich geschlossenen, horizontalen Kreisbewegung gehalten und die dabei an der Eisenoberfläche anfallende und die Kreisbewegung mitmachende Schlacke fortlaufend oder intermittierend abgezogen wird, so daß ständig neugebildete aktive Schlacke mit der Oberfläche des geschmolzenen Eisens in Berührung steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reinigungsmittel ein Gas, insbesondere ein sauerstoffhaltiges Gas oder reiner Sauerstoff oder eine Mischung aus Gas und Feststoffen, aufgeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenschmelze durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes auf seiner Kreisbahn bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenschmelze durch regelmäßiges mechanisches Bewegen des ringförmigen Behandlungsgefäßes auf seiner Kreisbahn bewegt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem ringförmigen Behandlungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine ringförmig in sich geschlossene Kammer (5) zur Aufnahme der Eisenschmelze (6) mit einem gleichförmigen Querschnitt, deren Wände (4 und 9) aus feuerfestem Material bestehen und in die wenigstens eine Düse zur Einleitung der Reinigungsmittel im wesentlichen tangential zur Mittellinie der ringförmigen Kammer hineinragt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (12) in Richtung der Oberfläche der Schmelze (6) einstellbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der ringförmigen Kammer (5) wenigstens eine Sperre (14) zur Zurückhaltung der Schlacke angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 472 919;
britische Patentschrift Nr. 836 640.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 659/256 8.66 ® Bundesdruckerei Berlin