DE1228286B - Process for the production of decay-resistant slags from liquid oxidation slags from basic steelmaking - Google Patents

Process for the production of decay-resistant slags from liquid oxidation slags from basic steelmaking

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DE1228286B DER35614A DER0035614A DE1228286B DE 1228286 B DE1228286 B DE 1228286B DE R35614 A DER35614 A DE R35614A DE R0035614 A DER0035614 A DE R0035614A DE 1228286 B DE1228286 B DE 1228286B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

C21cC21c

Deutsche Kl.: 18 b - 5/06German class: 18 b - 5/06

Nummer: 1228 286Number: 1228 286

Aktenzeichen: R 35614 VI a/18 bFile number: R 35614 VI a / 18 b

Anmeldetag: 6. Juli 1963 Filing date: July 6, 1963

Auslegetag: 10. November 1966Opening day: November 10, 1966

Sieht man von den hochphosphathaltigen Schlakken ab, die vermählen als Thomasmehl im Handel sind, so stellt man fest, daß die metallurgischen Oxydationsschlacken der verschiedenen basischen Stahlerzeugungsverfahren, wie die des SM-, Elektrolichtbogenofen-, LD- und Kaldo-Verfahrens, bisher entweder als Rücklaufgut dem Hochofen zugeführt oder als Abfallprodukt auf die Halde gefahren wurden. Die in den letzten Jahren an den modernen Hochöfen durchgeführte Rationalisierung der Verhüttung von Eisenerzen führte zu einer so starken Senkung des Anteils dieser Schlacken am Hochofenmöller, daß ihre anderweitige Verwendung zu einem wirtschaftlichen Erfordernis der genannten Stahlerzeugungsverfahren geworden ist.Apart from the high-phosphate slag that is ground as Thomas flour in stores it is found that the metallurgical oxidation slag of the various basic steelmaking processes, such as the SM, electric arc furnace, LD and Kaldo processes, so far either returned to the blast furnace as returned goods or dumped as waste product on the dump. The rationalization of smelting carried out in modern blast furnaces in recent years of iron ore led to such a strong reduction in the proportion of this slag in the blast furnace oiler, that their other use becomes an economic requirement of the said steelmaking processes has become.

So hat man in England für das Siemens-Martin-Verfahren eine unter dem Namen »Colvilles-Verfahren« bekanntgewordene Arbeitsweise entwickelt, deren Ziel es ist, die anfallenden Schlacken in einer Zusammensetzung zu erhalten, die ihre spätere Verwendung als Straßenbaustoff ermöglicht, beispielsweise als Packlage und Schotter. Hierbei wird von der Beobachtung ausgegangen, daß die bei diesen Schlacken übliche Komponente an freiem Kalk die stückige Struktur der Schlacke zerstört, insbesondere durch Hydratation infolge von Feuchtigkeitsaufnahme. Das wesentliche Merkmal dieses Verfahrens besteht darin, daß durch entsprechende Schlackenführung im Ofen der Gehalt an freiem Kalk in der festen Schlacke gering gehalten wird. Während einer beachtlichen Zeit vor dem Abstich wird auf Kalkzugabe in den Ofen verzichtet.In England, for example, the Siemens-Martin process is known as the "Colvilles process" developed working method that has become known, the aim of which is to remove the slag in one To obtain a composition that allows its later use as a road building material, for example as packing layer and gravel. This is based on the observation that these Slag common component of free lime destroys the lumpy structure of the slag, in particular through hydration as a result of moisture absorption. The main feature of this procedure consists in the fact that the content of free lime in the furnace by appropriate slag management solid slag is kept low. Lime is added for a considerable time before tapping dispensed in the oven.

Diese Arbeitsweise hat aber den Nachteil, daß wegen der Vorschrift, den Gehalt an freiem Kalk schon in der flüssigen Ofenschlacke im Bereich von unter 1% zu halten, für die meisten der zu erzeugenden Stahlqualitäten die Freizügigkeit der Schlakkenführung zu sehr eingeengt und die geforderte Reinheit des Stahles an Phosphor und Schwefel nicht zu erzielen ist.However, this procedure has the disadvantage that, because of the regulation, the content of free lime in the liquid furnace slag in the range of less than 1%, for most of the to be produced Steel qualities the freedom of movement of the slag guide is too restricted and the required Purity of the steel in terms of phosphorus and sulfur cannot be achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus flüssigen Oxydationsschlacken der basischen Stahlerzeugung feste Schlacken herzustellen, die gegen Zerfall beständig und daher als Baustoffe der verschiedensten Art zu verwenden sind, ohne daß die Schlackenführung im Stahlerzeugungsaggregat beeinflußt wird oder gar nachteiligen Beschränkungen unterliegt.The invention is based on the object of making basic steelmaking from liquid oxidation slags to produce solid slags that are resistant to decay and therefore as building materials of the most varied Art are to be used without affecting the slag flow in the steelmaking unit is or is even subject to disadvantageous restrictions.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem Verfahren nach der Erfindung in der Weise vorgegangen, daß der flüssigen Schlacke im Verlauf des Auskippens aus dem Stahlerzeugungsaggregat feste mineralische Verfahren zur Herstellung zerfallsbeständiger
Schlacken aus flüssigen Oxydationsschlacken der basischen StahlerzeugungTo solve this problem, the method according to the invention proceeds in such a way that the liquid slag is poured out of the steelmaking unit using solid mineral methods for the production of more resistant to decay
Slag from liquid oxidation slag from basic steelmaking

Anmelder:Applicant:

Rheinische Stahlwerke,
Essen, Am Rheinstahlhaus 1Rheinische Stahlwerke,
Essen, Am Rheinstahlhaus 1

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Walter Heß, EssenNamed as inventor:
Dr.-Ing. Walter Hess, Essen

Zusätze zugegeben werden, die überwiegend Tonerde und/oder Kieselsäure enthalten. Mit besonderem Vorteil kann der bei der Stahlerzeugung anfallende Schamottebruch, der im wesentlichen aus Kieselsäure und Tonerde besteht und bisher ebenfalls als Abfallprodukt auf die Halden gefahren wurde, der flüssigen Schlacke beim Abstich zugegeben und nutzbringend verwertet werden.Additives are added which predominantly contain alumina and / or silica. With special The fireclay fragments, which are essentially made of silica, which occur during steel production, can be an advantage and alumina and has so far also been dumped as a waste product, the liquid Slag can be added during tapping and usefully recycled.

In dem Diagramm nach F i g. 1 ist zur Veranschaulichung der Erfindung das bekannte (»Hütte«, Taschenbuch für Eisenhüttenleute, 5. Auflage, Berlin 1961, S. 178) Dreistoffe-System Kalk—Kieselsäure-Tonerde (CaO-SiO2-Al2O3) dargestellt, die Bereiche der Zusammensetzung für die metallurgischen Oxydationsschlacken der erwähnten Stahlherstellungsverfahren sowie für die Hochofenschlacken und für die Portlandzemente sind durch Umrandung hervorgehoben. Die Pfeile deuten an, daß mit dem Verfahren nach der Erfindung die flüssigen Abstichschlacken der Stahlerzeugungsverfahren in den Zusammensetzungsbereich der Hochofenschlacken oder der Portlandzemente zu verbringen sind.In the diagram according to FIG. 1 is to illustrate the invention, the well-known ("Hütte", pocket book for ironworkers, 5th edition, Berlin 1961, p. 178) three-substance system lime-silica-alumina (CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 ) is shown, the Areas of the composition for the metallurgical oxidation slags of the steel production processes mentioned as well as for the blast furnace slags and for the Portland cements are highlighted by a border. The arrows indicate that with the method according to the invention, the liquid tapping slags of the steelmaking process are to be brought into the composition area of the blast furnace slags or Portland cements.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß die festen und vergleichsweise kalten Zugabestoffe in beachtlicher und ausreichender Menge in den flüssigen Abstichschlacken der basichen Stahlerzeugung gleichmäßig aufzulösen sind und chemisch reagieren können, obwohl die flüssigenThe invention is based on the surprising finding that the solid and comparatively cold additives in considerable and sufficient quantities in the liquid tapping slag of the basichen Steel production are evenly dissolved and can react chemically, although the liquid

609 710/194609 710/194

Schlacken beim Abstich regelmäßig in ihrer Temperatur nur um etwa 250 bis 4000C oberhalb ihres Schmelzpunktes liegen. So kann z. B. eine übliche LD-Schlacke mit der ZusammensetzungWhen tapping, slag is usually only about 250 to 400 ° C. above its melting point in terms of its temperature. So z. B. a common LD slag with the composition

21,2% SiO2 21.2% SiO 2

zementen entspricht. So kann z. B. eine SM-Schlacke der Zusammensetzungcement corresponds. So z. B. a SM slag of the composition

46,3%.46.3%. CaOCaO SiO2 SiO 2 SiO2 SiO 2 15,5 %15.5% MnOMnO Al2O3 Al 2 O 3 CaOCaO 12,3%12.3% FeOFeO auf eine Zusammensetzung vonon a composition of MnOMnO 2,0%2.0% Al2O3 Al 2 O 3 27,4%27.4% FeOFeO 2,7 %2.7% MgOMgO 38,6 %38.6% Al2O3 Al 2 O 3 die dem Punkt 1 (Fig. :which corresponds to point 1 (Fig.: I) entspricht, durch einenI) corresponds to, by a 12,9 %12.9% MgOMgO Zusatz von 200 kg Schamottebruch je 1000 kgAddition of 200 kg of broken fireclay per 1000 kg 10,4 %10.4% Schlacke mit einer Zusammensetzung vonSlag with a composition of 8,33 %8.33% 58,0%58.0% 2,25 %2.25% 40,0%40.0%

15,0 %15.0%

45,0%45.0%

15,0 %15.0%

19,6%19.6%

2,0 %2.0%

3,4 %3.4%

SiO2 SiO 2

CaOCaO

MnOMnO

FeOFeO

Al2O3 Al 2 O 3

MgOMgO

eingestellt werden (F i g. 1, Punkt 2). Diese Schlacke liegt im Bereich der Hochofenschlacken und kann allen Verwendungen zugeführt werden, die bisher für die Hochofenschlacken erprobt sind, z. B. als Straßenbaumaterial (Packlage, Schotter, Splitt u. dgl.), als Schlackenwolle, als Hüttenbims oder als Vormaterial für den Hüttenzement.can be set (Fig. 1, point 2). This slag is in the range of the blast furnace slag and can be supplied to all uses that have so far been tested for the blast furnace slag, z. B. as road construction material (Packing layer, gravel, chippings, etc.), as slag wool, as pumice or as primary material for the metallurgical cement.

Wird die Schlacke in Töpfe abgestochen, in denen sie, von einer dünnen Randschicht abgesehen, viele Stunden flüssig bleibt, kann der Schamottebruch in stückiger Form, so wie er üblicherweise anfällt, zugegeben werden. Dabei empfiehlt es sich gemäß F i g. 2 die Schlackentöpfe 6 so auszubilden, daß durch Halterungen 7 (Ringe oder punktförmige Ansätze an der Innenfläche) die Schlackenschale 8 beim Auskippen am Herausfallen gehindert ist und als dauernde Isolationsschicht zur Verfügung steht. Der Vorteil dieser Maßnahme ist die Wärmeisolierung der Mischung von Schlacke und Zuschlagen mittels eines Materials gleicher Zusammensetzung. Hierdurch ist die Gewähr gegeben, daß nach dem Auskippen und Erstarren des flüssigen Inhalts der Schlackentöpfe ein homogenes Material vorliegt, das in der vorgeschlagenen Weise verwendet werden kann.If the slag is tapped into pots in which, apart from a thin surface layer, there are many If it remains liquid for hours, the fireclay fragments can be added in lump form, as is usually the case will. It is recommended according to FIG. 2 to form the slag pots 6 so that by brackets 7 (rings or point-like approaches on the inner surface) the slag bowl 8 at Tilting is prevented from falling out and is available as a permanent insulation layer. Of the The advantage of this measure is the thermal insulation of the mixture of slag and aggregates of a material of the same composition. This guarantees that after tipping and solidifying the liquid contents of the cinder pots is a homogeneous material that can be used in the manner suggested.

Will man die Schlacke sofort in ein Schlackenbett auskippen, so ist es erforderlich, die zuzugebenden Stoffe zu vermählen und in körniger Form gleichmäßig verteilt dem Schlackenfluß kontinuierlich zuzusetzen. If you want to dump the slag immediately into a slag bed, it is necessary to add the slag To grind substances and to continuously add them in granular form to the slag flow, evenly distributed.

. Bei stark basischen Schlacken reicht die Wärmekapazität vielfach nur bei einer stärkeren Überhitzung aus, um die erforderliche Menge an Schamottebruch aufzulösen. Daher empfiehlt sich in diesem Fall eine andere Lösung zur Herstellung einer zerfallsbeständigen Schlacke. Durch Zugabe von hochtonerdehaltigen Stoffen, wie z. B. von Reintonerde, wie sie beim Bayer-Verfahren anfällt, oder sehr reiner Bauxite zu der flüssigen Abstichschlacke kann eine Zusammensetzung eingestellt werden, die in dem Dreistoffe-System nach Fig. 1 den Portlanddie dem Punkt 4 in F i g. 1 entspricht, durch Zugabe von 47 kg reiner Tonerde je 1000 kg flüssige Abstichschlacke in den Komponenten des Dreistoffe-Systems auf eine dem Punkts entsprechende Zusammensetzung eingestellt werden. Diese letztere Schlacke ist, auf Zementfeinheit vermählen, als hydraulisches Bindemittel zu verwenden.. In the case of strongly basic slags, the heat capacity is often only sufficient if they are more strongly overheated to dissolve the required amount of chamotte curd. Therefore is recommended in this Case another solution for making a decay-resistant slag. By adding high alumina Substances such as B. of pure clay, as it is obtained in the Bayer process, or very pure bauxite to the liquid tapping slag can be adjusted to a composition that in the three-component system according to FIG. 1 the Portland the point 4 in FIG. 1 corresponds by adding of 47 kg of pure alumina per 1000 kg of liquid tapping slag in the components of the three-component system to a composition corresponding to the point can be set. This latter slag, ground to the fineness of cement, is called hydraulic Use binders.

Hochtonerdehaltige Stoffe sind als Zusätze nur für solche Schlacken der Stahlerzeugung vorgesehen, deren Kalk-Kieselsäure-Verhältnis über 2,3 liegt und die mithin ihrer Zusammensetzung nach im Diagramm nach F i g. 1 unterhalb der den Eckpunkt Al2O3 mit dem Punkt 3 verbindenden gestrichelt gezeichneten Geraden liegen.Substances containing high alumina are only intended as additives for those slags from steel production whose lime-silica ratio is above 2.3 and which therefore have their composition in the diagram according to FIG. 1 lie below the dashed lines connecting the corner point Al 2 O 3 with point 3.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile werden, wie bereits eingangs angedeutet wurde, vornehmlich darin erblickt, daß die bei den basischen Stahlerzeugungsverfahren anfallenden Oxydationsschlacken nunmehr in großem Umfang einer nutzbringenden Verwertung zugeführt werden können und die Stahlerzeugung selbst von der Schlackenbehandlung unbeeinflußt bleibt.As already indicated at the beginning, the advantages achieved with the invention are primarily sees in it that the oxidation slag produced in the basic steelmaking process can now be fed to a large extent beneficial utilization and steel production remains unaffected even by the slag treatment.

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung zerfallsbeständiger Schlacken aus flüssigen Oxydationsschlacken der basischen Stahlerzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigen Schlacke im Verlauf des Auskippens aus dem Stahlerzeugungsaggregat feste mineralische Zusätze zugegeben werden, die überwiegend Tonerde und/oder Kieselsäure enthalten.1. Process for the production of decay-resistant slags from liquid oxidation slags of the basic steel production, characterized that solid mineral additives are added to the liquid slag as it is being tipped out of the steelmaking unit which predominantly contain alumina and / or silica. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigen Schlacke beim Auskippen Schamottebruch zugegeben wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid slag when Dumping fireclay curd is added. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabemenge an Schamottebruch 20 Gewichtsprozent der Schlackenmenge beträgt.3. The method according to claim 2, characterized in that the amount of firebrick curd added 20 percent by weight of the amount of slag. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schlacken mit einem Kalk-Kieselsäure-Verhältnis über 2,3 Reintonerde oder andere hochtonerdehaltige Stoffe zugegeben werden. 4. The method according to claim 1, characterized in that slags with a lime-silica ratio over 2.3 pure alumina or other substances containing high alumina are added. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabemenge an reiner Tonerde etwa 5 Gewichtsprozent der Schlackenmenge beträgt.5. The method according to claim 4, characterized in that the added amount of pure Alumina is about 5 percent by weight of the amount of slag. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerdegehalt der zugegebenen Stoffe mindestens das Achtfache ihres Kieselsäuregehaltes beträgt.6. The method according to claim 4, characterized in that that the alumina content of the substances added is at least eight times their silica content. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze, wie Schamottebruch, Tonerde und Bauxit, dem Schlackenfluß in körnigem Zustand kontinuierlich zugegeben werden.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the additives, such as fireclay, clay and bauxite, the slag flow in a granular state be added continuously. 8. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackentöpfe (6) mit Halterungen (7) zum Festhalten der an ihrer Wandung anliegenden Schlackenschale (8) ausgerüstet sind.8. Device for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the slag pots (6) with holders (7) for holding the are equipped on their wall adjacent slag tray (8). In Betracht gezogene Druckschriften: B. Osann, »Lehrbuch der Eisenhüttenkunde«, 1. Band, 1959, S. 558, 559, 604 und 605;Considered publications: B. Osann, "Textbook of Ironworks", Volume 1, 1959, pp. 558, 559, 604 and 605; Buch von Leitner und Plöckinger, »Die Edelstahlerzeugung«, Wien 1950, Springer-Verlag, S. 16 bis 18.Book by Leitner and Plöckinger, "The stainless steel production", Vienna 1950, Springer-Verlag, Pp. 16 to 18. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen For this purpose, 1 sheet of drawings 609 710/194 11.66 © Bundesdruckerei Berlin609 710/194 11.66 © Bundesdruckerei Berlin
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