DE1258883B - Verfahren und Vorrichtung zum Entschwefeln von Roheisen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

C21c

Deutsche KL: 18 b-1/02

Nummer: 1258 883

Aktenzeichen: H 54257 VI a/18 b

Anmeldetag: 10. November 1964

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entschweflung von Roheisen außerhalb des Hochofens. Es ist bekannt, eine Entschweflung von Roheisen außerhalb des Hochofens, in der Rinne oder Pfanne, durch Behandlung der Schmelze mit Soda oder ähnlichen Alkaliverbindungen vorzunehmen. Vielfach verfuhr man hierbei so, daß Soda in festem Zustand in den aus dem Hochofen fließenden Roheisenstrom geworfen wurde. Bei dieser Arbeitsweise war der Entschweflungseffekt unregelmäßig und der Ausnutzungsgrad der Soda nur gering, außerdem war eine arge Staubbelästigung hierbei nicht zu vermeiden. Schließlich ergaben sich durch die Sodabehandlung Temperaturverluste. Trotz dieser Nachteile wird dieses primitive Verfahren heute noch verschiedentlich angewendet, da bisher ein einfach durchzuführendes, metallurgisch, thermisch und wirtschaftlich befriedigend arbeitendes Entschweflungsverfahren noch nicht existiert.

Es ist auch eine Arbeitsweise bekannt, bei der Soda bzw. ein Gemisch von Soda mit feingemahlenem Kalk als Entschweflungssubstanz auf den Boden einer Pfanne gebracht wird, in die hierauf das Roheisen eingegossen wird. Gegenüber der vorgenannten Rinnenentschweflung bot dieses Verfahren keine nennenswerte Verbesserung. Auch bei diesem Vorgang kühlte sich das Metallbad zu stark ab, so daß diese Methode, vor allem wegen der verschlechterten Verblasbarkeit des Roheisens, in der Stahlwerkspraxis, insbesondere bei der nachherigen Verarbeitung des Roheisens durch Windfrischem, wenig befriedigen konnte.

Zur Verbesserung der thermischen Verhältnisse bei der Entschweflung ist auch versucht worden, die Soda in einem gesonderten Behälter zu verflüssigen und dann in den Roheisenstrahl zu gießen. Man nahm hierbei den mit dem vorherigen Schmelzen des Entschweflers verbundenen zusätzlichen Aufwand in Kauf, mußte aber feststellen, daß es sich zur Erreichung eines ausreichenden. Entschweflungseffektes meistens als notwendig erwies, Roheisen und Soda nochmals umzugießen, ein Vorgang, der sich — abgesehen von der mit ihm verbundenen Selbstkostenerhöhung ·— wiederum thermisch ungünstig auswirkte, so daß auch dieses Verfahren wärmetechnisch und wirtschaftlich ungünstig abschnitt.

Im Zuge der Bearbeitung des Entschweflungsproblems hat man auch von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß die Durchführung einer metallurgischen Umsetzung zwischen Roheisen und einem Zusatzstoff, unter sonst gleichen Bedingungen, um Verfahren und Vorrichtung zum Entschwefeln
von Roheisen

Anmelder:

Hüttenwerk Oberhausen Aktiengesellschaft,

4200 Oberhausen, Essener Str. 66

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Rudolf Graef, 4200 Oberhausen

so kürzere Zeit erfordert, je größer die verhältnismäßige Berührungsfläche zwischen den beiden Phasen ist. So ist ein Entschweflungsverfahren bekannt, bei dem zur Verbesserung des metallurgischen Effektes, durch eine innige Mischung von flüssigem Roheisen und flüssiger Kalk-Eisenoxyd-Schlacke, eine Art Emulsion gebildet wurde. Es erwies sich jedoch, daß die Kosten für das Schmelzen der Kalk-Eisenoxyd-Schlacke, das die wärmetechnische Voraussetzung für die Durchführbarkeit dieses Verfahrens bildete, eine zu starke wirtschaftliche Belastung bildeten. Zudem ergab sich bei der Emulsionsbildung ein unerwünschter Temperaturabfall der Schmelze. Diese Faktoren hatten zur Folge, daß sich auch dieses Verfahren nicht behaupten konnte.

Fußend auf den vorerwähnten Erkenntnissen über den Einfluß der Größe der Berührungsfläche zwischen Schlacke und Metallbad ist ein Vorfrischverfahren; vorgeschlagen worden, »Spray refining« genannt, bei dem flüssiges Roheisen durch eine Ringdüse gegebenenfalls unter Zusatz von Kalkstaub mit Sauerstoff zerstäubt wurde. Hierbei wird der Kalk in die Ringdüse eingeführt, vom Sauerstoff erfaßt und gelangt unterhalb der Düse mit dem flüssigen Roheisen in Berührung, das auch erst an dieser Stelle vom Sauerstoffstrom zerstäubt wird. Wie aus einem Bericht über dieses Verfahren hervorgeht (Steel und Coal, 1962, S. 507), trat neben der angestrebten Vorfrischwirkung eine erhebliche Entschweflung im allgemeinen nicht auf; wenn sie in gewissen Fällen eintrat, erwies sich ihr Auftreten als unberechenbar, das Verfahren ließ sich also mit dem Ziel einer definierten Entschweflung nicht steuern. In diesem Zusammenhang ist auch ein Vorschlag zu nennen, demzufolge zum Zwecke der Entschweflung schwere gekörnte Soda durch eine Ringschlitzsaugdüse mittels Preßgas in ein Eisenbad geschleudert wird. Diese

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Arbeitsweise führte zwar gegenüber der alten Rinnen- ofens und außerhalb eines Stahlherstellungsaggreentschweflung zu einem verbesserten Entschwef- gates, wobei ein Roheisenstrahl mittels durch eine lungsgrad. Allerdings ist naturgemäß bei Anwendung den Roheisenstrahl umgebende Ringdüse zugeführter mäßiger Preßgasdrücke die Eindringtiefe der Soda- Gase zerstäubt und ein feinkörniger bis pulverkörner für einen befriedigenden Entschweflungs- 5 förmiger Entschwefler zugeführt wird. Die Erfindung effekt zu gering; bei entsprechend erhöhten Drücken besteht hauptsächlich darin, daß als Entschwefler verbessert sich zwar die Entschweflung, es vermin- ein Gemisch aus gebranntem Kalk und Soda oberdert sich allerdings dann durch starkes· Verspritzen halb der Ringdüse zu- und in die Ringöffnung eindes Roheisens das Ausbringen an Eisen und der geführt sowie dort — in Anwesenheit des EntAusnutzungsgrad der Soda; außerdem kann eine io schweflers — die Zerstäubung des Roheisenstrahls unerwünschte Abkühlung des Roheisens während des mit einer Gasmischung aus Sauerstoff und Kohlen-Entschweflungsvorganges nicht vermieden werden. dioxyd durchgeführt wird und daß das mit dem Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß sich die Entschwefler versetzte und zerstäubte Roheisen in Entschweflung in einem geschlossenen Gefäß im all- einen im wesentlichen geschlossenen Absetzherd eingemeinen unter thermisch günstigeren Verhältnissen 15 geführt wird, in dem die zum Teil bereits entschweabspielt, als sie in der üblichen Hochofenrinne oder feiten, zum Teil noch nicht völlig entschwefelten in einer Pfanne bzw. in offenen Gefäßen schlechthin Roheisentröpfchen durch eine Schicht, bestehend erreichbar sind, ist ein Verfahren ausgearbeitet wor- aus der sich alsbald bildenden Schlacke und unausden, bei dem Roheisen in einem geschlossenen, mit genutztem Entschwefler, hindurch und in einen hoher Drehgeschwindigkeit umlaufenden Drehofen, 20 Roheisensumpf eingeführt werden. Roheisen und unter Zusatz von feingemahlenem, gebranntem Kalk, Schlacke können dann durch siphonartige Vorrichentschwefelt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß tungen aus dem Absetzherd abgeleitet oder absatzauch bei diesem Verfahren noch unerwünschte Roh- weise abgestochen werden. Die Erfindung geht von eisentemperaturverluste auftreten, selbst wenn' die der Erkenntnis aus, daß es unter Anwendung einer Drehgeschwindigkeit jnöglichst hoch gehalten wird, 25 Kombination besonderer, jedoch einfacher und ohne um die Reaktionszeit so weit wie möglich zu senken. erheblichen Kostenaufwand durchzuführender, auf-Es ist endlich ein Verfahren bekannt, bei dem einander abgestimmter verfahrenstechnischer Maß-Roheisen im üblichen, bodenblasenden Konverter nahmen im Rahmen von apparativen Anordnungen, mittels eines in fester oder flüssiger Form zugesetz- die zum Teil in anderem Zusammenhang bereits beten Entschweflungsmittels durch Blasen mit neu- 30 kannt sind, überraschenderweise gelingt, eine wirktralen oder nur schwach oxydierenden bzw. reduzie- same Roheisenentschweflung auf wirtschaftlicher renden Gasen (reiner Stickstoff oder nur schwach Basis zu erreichen, bei der das Roheisen nicht nur mit Sauerstoff verunreinigter Stickstoff bzw. Gicht keine Abkühlung, sondern, wenn dies gewünscht gase oder andere Industriegase ohne freien Sauer- wird, sogar eine Temperatursteigerung erfährt. Zur stoff) kurzzeitig innig vermischt wird. Nach dem sich 35 Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist hierbei ergebenden Entschweflungsvorgang wird ab- im einzelnen vorzutragen, daß das erfindungsgemäße geschlackt und in demselben Konverter der Frisch- Verfahren von der an sich bekannten Roheisenprozeß in bekannter Weise angeschlossen. Dieses zerstäubung mittels Ringdüse unter Zusatz eines Verfahren hat den Nachteil, daß die Entschweflung feinkörnigen bzw. pulverförmigen Entschweflers im Stahlherstellungsgefäß selbst, nämlich im Kon- 40 ausgeht. Als Zerstäubungsgas wird jedoch ein aus verter durchgeführt wird. Der bodenblasende Kon- Sauerstoff und Kohlendioxyd bestehendes Gemisch, verier, dessen Vorzug gegenüber allen anderen Stahl- bestehend aus vorzugsweise 20 bis 50% Sauerstoff herstellungsverfahren in der nur Minuten dauernden und 80 bis 50 % Kohlendioxyd verwendet. Die an-Frischzeit einer Stahlschmelze liegt, bei dem sich teilige Zusammensetzung des Gasgemisches kann also bereits eine Verzögerung der zeitlichen Auf- 45 variiert werden, je nachdem, welche Endtemperatur einanderfolge der Schmelzen von einigen Minuten das entschwefelte Eisen haben soll. Ist eine höhere — durch zweimaliges Abschlacken und Gas- Temperatur erwünscht, wird ein entsprechend umschaltungen — wirtschaftlich sehr ungünstig aus- höherer Sauerstoffzusatz gewählt und umgekehrt. — wirkt, wird also bei diesem Verfahren für einen Es hat sich gezeigt, daß auf den Wirkungsgrad der metallurgischen Vorgang eingesetzt, der mit dem 50 Entschweflung die Zusammensetzung der Entschwef-Frischprozeß an sich direkt nichts zu tun hat. Die lungssubstanz von wesentlichem Einfluß ist. Als Entdamit verbundene Verringerung der Kapazität- schwefler dient nach der Erfindung vorzugsweise ausnutzung eines Konverterstahlwerkes bildete ein ein Gemisch, bestehend aus 60 bis 80% gebranntem Hemmnis für die Anwendung dieses Verfahrens auf Kalk und 40 bis 20 % Soda. Optimale Resultate breiterer Basis. 55 werden mit einem Gemisch von 75 % CaO und 25 % Im Ergebnis besteht in der Stahlwerkspraxis nach Soda erhalten. Die Korngröße des Gemisches ist wie vor und trotz vieler Versuche ein dringendes zweckmäßig < 0,5 mm Durchmesser. Der vorBedürfnis nach einem Roheisenentschweflungsver- beschriebene Entschwefler wird nach Maßgabe der fahren, das außerhalb des Hochofens und außerhalb Verhältnisse, vorzugsweise stets in Mengen von 5 bis des eigentlichen Stahlherstellungsaggregates durch- 60 9 g/kg, dem Roheisen zugeführt. Die günstigste geführt wird und es ermöglicht, große Roheisen- Menge liegt bei 7 g/kg. Eine wichtige Bedingung für mengen mit möglichst geringem Aufwand an Mate- die optimale Führung des erfindungsgemäßen Verrial und Vorrichtungen in kurzer Zeit auf kleine fahrens besteht darm, daß der Entschwefler dem Endschwefelgehalte zu bringen, ohne daß hierbei aus einer Roheisenpfanne, einem Zwischentrichter eine Abkühlung der Schmelze eintritt. Das ist die 65 od. dgl. frei fallenden, von Ofenschlacke freien, Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt. kontinuierlich in ein Entschweflungsgefäß fließenden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ent- Roheisenstrahl oberhalb der Ringdüse, innerhalb schweflung von Roheisen außerhalb eines Hoch- deren Ringraumes die Zerstäubung des Roheisen-

Strahles durch das aus Sauerstoff und Kohlensäure bestehende Gasgemisch erfolgt, zugeführt wird, so daß der Roheisenstrahl zusammen mit dem Entschwefler bereits in der Ringöffnung von der gesamten pro Zeiteinheit zugeführten Zerstäubungsgasmenge beaufschlagt wird. Setzt man den Entschwefler hingegen erst unterhalb der Ringdüse zu, ist der Entschweflungsgrad geringer. Die Einführung des Entschweflers in den Roheisenstrom erfolgt ohne Trägergas, vorzugsweise mittels einer Schüttelrinne, und wird durch Injektorwirkung unterstützt.

Das mit dem Entschwefler versetzte und zerstäubte Roheisen gelangt aus der Ringdüse in einen im wesentlichen geschlossenen Absetzherd, in dem die zum Teil bereits entschwefelten, zum Teil noch nicht völlig entschwefelten Roheisentröpfchen durch eine Schicht, bestehend aus der sich alsbald bildenden Schlacke und unausgenutztem Entschwefler, hindurchtreten und einen Roheisensumpf bilden. Hier wird die Entschweflungsreaktion zu Ende geführt. Roheisen und Schlacke werden vorzugsweise durch ein siphonartige Vorrichtung bzw. durch einen Schlackenüberlauf aus dem Absetzherd abgeleitet, wobei der Schlackenüberlauf in solcher Höhe angebracht wird, daß die Schlackenschicht, die von den Roheisentröpfchen durchwandert wird, eine hinreichende Dicke erhält. Roheisen und Schlacke können aber auch absatzweise in gewünschten Zeitabständen abgestochen werden. Der Absetzherd ist mit einem Gasabzug, verbunden mit einer Vorrichtung zur Abgasreinigung, versehen, die zweckmäßigerweise aus einem Zyklon besteht. Der Absetzherd ist so gestaltet, daß seine Höhe ein Mehrfaches der Breite beträgt. — Insoweit ist Gegenstand der Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ein Beispiel möge zunächst den durch die Erfindung erreichten Effekt erläutern. So zeigte sich, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einem Sauerstoffverbrauch aus dem Gemisch Sauerstoff— Kohlendioxyd von höchstens 8 m³/t Roheisen und einem Verbrauch an Soda im Entschwefler von durchschnittlich etwa 1,8 kg/t Roheisen mit Sicherheit wenigstens 60% der ursprünglich vorhandenen Schwefelmenge dem Roheisen entzogen werden konnte, wie man aus der folgenden Tabelle einer Roheisenanalyse entnimmt:

	Vor der Behandlung °/o	Nach der Behandlung »/0
C	4,0 0,5 1,5 0,17 0,060	3,9 0,05 0,33 0,17 0,018
Si
Mn
P
S

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Das Verfahren gemäß der Erfindung ergibt einen sehr guten, mit Sicherheit zu erreichenden Entschweflungseffekt. Der Aufwand an Entschweflungssubstanz, vor allem der an der relativ teueren Soda, ist minimal, desgleichen ist der mechanische und zeitliche Aufwand gering. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung tritt auch keine Staubbelästigung der Umgebung ein. Vor allem ist hervorzuheben, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Entschweflung in einem geschlossenen Gefäß vorgenommen wird, durch die Besonderheit des Verfahrens, im Gegensatz zu vorbekannten Methoden, jegliche Abkühlung des Roheisens vermieden wird bzw. eine gewünschte Erhöhung der Temperatur des Roheisens herbeigeführt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei im folgenden an Hand einer nur ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Anlage. Dabei stellt 1 eine mit Ausguß versehene Roheisenpfanne oder einen Zwischentrichter dar. Über die Schüttelrinne 2 wird das Entschweflungsgemisch an den Roheisenstrahl 3 herangebracht. 4 ist eine Ringdüse, in die das Sauerstoff-Kohlensäure-Gemisch über die Dosiereinrichtung 5 eingeleitet wird. Der Roheisenstrahl gelangt in zerstäubter Form in den Absetzherd 6, in dessen unterem Teil sich ein von Schlacke und unausgenutztem Entschwefler bedeckter Roheisensumpf bildet. Durch den Abstich 7 wird das Roheisen abgelassen. Die Schlacke verläßt durch den Schlackenablauf 12 den Absetzherd. Der Absetzherd, der auch zweiteilig ausgebildet sein kann, so daß sich sein unterer Teil im Bedarfsfall — beispielsweise zum Zweck der Erneuerung der feuerfesten Ausmauerung — entfernen läßt, ist mit einer Abgasreinigung 8 versehen. Hierzu gehören auch die üblichen Geräte zur Messung der Abgastemperatur 9 sowie zur Feststellung der Abgasanalyse 10. Durch die Abgasleitung 11 werden die gereinigten Gase einem Kamin zugeführt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entschweflung von Roheisen außerhalb eines Hochofens und außerhalb eines Stahlherstellungsaggregates, wobei ein Roheisenstrahl mittels durch eine den Roheisenstrahl umgebende Ringdüse zugeführter Gase zerstäubt und ein feinkörniger bis pulverförmiger Entschwefler zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Entschwefler ein Gemisch aus gebranntem Kalk und Soda oberhalb der Ringdüse zu und in die Ringöffnung eingeführt sowie dort — in Anwesenheit des Entschweflers — die Zerstäubung des Roheisenstrahls mit einer Gasmischung aus Sauerstoff und Kohlendioxyd durchgeführt wird und daß das mit dem Entschwefler versetzte und zerstäubte Roheisen in einen im wesentlichen geschlossenen Absetzherd eingeführt wird, in dem die zum Teil bereits entschwefelten, zum Teil noch nicht völlig entschwefelten Roheisentröpfchen durch eine Schicht, bestehend aus der sich alsbald bildenden Schlacke und unausgenutztem Entschwefler, hindurch und in einen Roheisensumpf eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Roheisen und Schlacke durch siphonartige Vorrichtungen aus dem Absetzherd abgeleitet oder absatzweise abgestochen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zerstäubung ein Gasgemisch von 20 bis 50% Sauerstoff und 80 bis 50% Kohlendioxyd zur Anwendung gelangt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Entschwefler ein Gemisch, bestehend aus 60 bis 80% gebranntem Kalk und

40 bis 20% Soda, vorzugsweise etwa 75% Kalk und etwa 25 % Soda, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Gemisches <C 0,5 mm Durchmesser ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Entschwefler in Mengen von 5 bis 9 g/kg, vorzugsweise 7 g/kg, zur Anwendung gelangt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen geschlossenen Absetzherd (6), der mit einem Gasabzug (11), verbunden mit einer Vorrichtung zur Abgasreinigung (8), sowie mit Abstichöffnungen (7,12) bzw. siphonartigen Vorrichtungen zum Ableiten von entschwefeltem Roheisen und Schlacke versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen