DE1458878C3 - Thermisch gesteuertes kontinuierliches Windfrisch-Verfahren - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß die beim Windfrischen erfolgende Oxydation von Kohlenstoff, Silicium und weiteren in der Roheisenschmelze enthaltenen Elementen eine merkliche Erwärmung des Schmelzbades hervorruft, die trotz der bei der Umwandlung in Stahl erfolgenden Erhöhung des Erstarrungspunktes die Aufrechterhaltung der flüssigen Phase ermöglicht. Beim diskontinuierlichen Windfrischverfahren ist die Temperatursteigerung des Bades so erheblich, daß man unbedenklich kalte Feststoffe in die Schmelze einbringen kann. Die Zugabe solcher Stoffe hat den Zweck, bei einer maximalen Erzeugung unter annehmbaren Temperaturbedingungen ein Metall der gewünschten Qualität zu erhalten. So gibt man beispielsweise, um die die Entphosphorung bewirkenden Reaktionen zu erleichtern, Kalk bei. Zur Beschleunigung der Frischreaktion und zur Kühlung der Schmelze gibt man vorzugsweise Erz nach vorher erfolgter Reduktion bei, womit gleichzeitig eine Erhöhung des Gewichtes der Charge und damit eine Steigerung der Produktion verbunden ist. Um das Metall am Ende des Frischverfahrens zu desoxydieren, gibt man diesem ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise Ferromangan bei. Die Menge dieser Zu.-schlagstoffe wird jeweils so gewählt, daß man eine möglichst große Ausbeute an gleichzeitig möglichst hochwertigem Stahl erzielt.

Bei Durchführung eines kontinuierlichen Windfrischvcrfalirens wirft das vorgenannte Problem noch zusätzlich besondere Fragen auf. In erster Linie ist man bestrebt, unter annehmbaren Temperaturbedingungen ein Produkt bestimmter Qualität zu erhalten; darüber hinaus strebt man jedoch in bestimmten Fällen auch an, daß der Ausstoß an flüssigem Metall möglichst konstant ist, um sowohl bei der Beschikkung als auch bei der Weiterverarbeitung möglichst gleichmäßige Verhältnisse zu schaffen und um Wärmeverlustc zu vermeiden. Wenn nämlich der Ausstoß wesentlich absinkt, so steigern sich die thermischen Verluste je Tonne Metall beträchtlich.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zur Lösung dieses Problemcs bei einem kontinuierlichen Frischverfahren unabhängig von den jeweils aus dem Ablauf des Frischverfahrens sich ergebenden thermischen Bedingungen eine zufriedenstellende thermische Steuerung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die während der Durchführung des kontinuierlichen Windfrischvcrfahiens in die Schmelze eingebrachten Zuschlagstoffe bei veränderlichen Temperaturen beigegeben werden, um auf diese Weise eine mit den im Bad herrschenden thermischen Bedingungen, d. h. der Enthalpie des Bades, sich ändernde Wärmemenge zu erzeugen.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorteilhafterweise noch die folgenden zusätzlichen Merkmale auf:

a) ein und derselbe Zuschlagstoff wird gleichzeitig in kaltem und warmem Zustand beigegeben, wobei das Verhältnis von kaltem zu warmem Zuschlagstoff jeweils nach den thermischen Notwendigkeiten der Metallschmelze gewählt wird;

b) der kalte Zuschlagstoff wird in Form eines Pulvers beigegeben;

c) der warme Zuschlagstoff wird in Form eines Pulvers beigegeben;

d) der warme Zuschlagstoff wird in flüssiger Form beigegeben.

Bei der Zugabe eines Zuschlagstoffes muß die Gesamtmenge der in einen Frischbehälter eingebrachten Stoffe berücksichtigt werden, also beispielsweise der Abkühlung dienende Stoffe, wie z. B. vorteilhafterweise zerkleinertes Erz, schlackenbildende Stoffe, z. B. Kalk, desoxydierende Stoffe, z. B. Ferromangan, ungeschmolzener Schrott u. dgl.

Ganz allgemein gibt die Erfindung die Möglichkeit, die Zugabe der Zuschlagstoffe so zu steuern, daß das entstehende Metall unabhängig von der Menge des zu frischenden Roheisens und unabhängig von dem auf Grund der Windfrischreaktionen sich ergebenen Bedingungen eine bestimmte Zusammensetzung und Temperatur aufweist.

Mitunter ist man jedoch auch daran interessiert, die Menge des abgezogenen flüssigen Metalles im wesentlichen konstant zu halten, um auf diese Weise einen optimalen Wirkungsgrad, einen reibungslosen Ablauf des Verfahrens und eine gleichmäßige Belastung der dem Frischbehälter vor- bzw. nachgeschalteten Einrichtungen, beispielsweise einen gleichmäßigen Metallabfluß, zu gewährleisten.

Die Zuschlagstoffe können somit nicht einfach unter Berücksichtigung der Endtemperatur des abgezogenen Metalles beigegeben werden, wie dies in der Regel bei Durchführung eines diskontinuierlichen Frischverfahrens der Fall ist, sondern es müssen die Mengen der Zuschlagstoffe so gesteuert werden, daß die jeweilige augenblickliche Menge des abgezogenen Metalles konstant bleibt.

Die im folgenden angestellten Überlegungen erläutern diese Arbeitshypothese.

Es kann vorkommen, daß das aus dem Frischbehälter abgezogene Metall, beispielsweise als Folge eines zu geringen Gehaltes der Roheisenschmelze an Kohlenstoff, eine zu niedriger Temperatur aufweist. Demzufolge müßte die Menge der der Abkühlung dienenden Zuschlagstoffe verringert werden, was jedoch zur Folge hätte, daß sich auch die jeweilige augenblickliche Menge des erzeugten Stahles verringert. Ein solcher zeitweiliger Rückgang würde sich nicht nur auf die Einrichtungen, die dem Frischbehälter vorgeschaltet sind, und deren Belastung, auswirken und auch hier eine Verzögerung des Verfahrensablaufes bewirken, sondern gleichermaßen eine weitere Abkühlung der Metallschmelze in den nicht mit voller Leistung arbeitenden Behältern bewirken, in denen die thermischen Verluste ansteigen würden.

Diese Nachteile werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden. So genügt es beispielsweise, die in kaltem Zustand beigegebenen Zuschlagstoffe ganz oder teilweise durch entsprechende warme oder geschmolzene Stoffe zu ersetzen, die die Metallschmelze weniger oder überhaupt nicht abkühlen, wobei die Gesamtmenge der in die Schmelze eingebrachten Zuschlagstoffe gleichbleibt, so daß damit auch die Konstanz der Menge des kontinuierlich abgezogenen Metalles gewährleistet ist. Die Temperatur der Zuschlagstoffe kann eine unterschiedliche sein, beispielsweise Raumtemperatur oder auch eine Temperatur zwischen 800 und 1000° C für Feststoffe oder etwa 1500⁰C und darüber für Zuschlagstoffe in flüssiger Form. Auch kann derselbe Zuschlagstoff gleichzeitig in einer Mischung von kalten und warmen Anteilen beigegeben werden, oder es können auch verschiedenerlei Zuschlagstoffe im Wechsel in kaltem und warmem Zustand je nach dem thermischen Zustand der Metallschmelze beigegeben werden. Das entscheidende Merkmal der Erfindung ist, daß die Enthalpie der Zuschlagstoffe dem angestrebten Zustand der dem Frischprozeß unterworfenen Metallschmelze angepaßt wird.

In bevorzugter Weise werden die Zuschlagstoffe in Pulverform beigegeben, was den Vorteil mit sich bringt, daß die Zuschlagstoffe von der Metallschmelze ohne besondere Vorkehrungen und gleichmäßig in der Metallschmelze verteilt aufgenommen werden.

Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, einen Zuschlagstoff in flüssiger Form in die Schmelze einzubringen; diese Form der Einbringung empfiehlt sich bei desoxydierenden Zuschlagstoffen, wie beispielsweise Ferromangan, das am Ende des Frischverfahrens im allgemeinen in einen Spezialbehälter eingebracht wird, bei dem häufig die Beigabe eines vorher erhitzten Zuschlagstoffes erwünscht ist. Geschmolzener Schrott und andere Abfälle können in flüssiger Form beigegeben werden, da deren Beigabe in festem Zustand bei einer Anlage zur Durchführung des kontinuierlichen Frischverfahrens häufig Schwierigkeiten bereitet. Diese Stoffe werden vorzugsweise in einem Ofen geschmolzen, der mit von dem Frischbehälter stammenden Gasen beaufschlagt wird.

Die Beigabe aller dieser Zuschlagstoffe wird in Abhängigkeit von der Temperatur des dem Frischprozeß unterworfenen Metalles gesteuert. Als Geber für diese Steuereinrichtungen können Thermoelemente verwendet werden, die in einer feuerfesten Umhüllung in die Schmelze eingetaucht werden, oder auch optische Pyrometer.

Diese Zuschlagstoffe können in einem gewissen Umfange als Regulatoren für die Menge des zu frisehenden Roheisens dienen. Wenn diese Menge der dem Frischbehälter zugeführten Roheisenschmelze sich verringert, werden die Zuschlagstoffe in kaltem oder warmem Zustand beigegeben, so daß die Menge des erzeugten Stahles hiervon nicht beeinflußt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der in schematischer Weise eine Anlage zur Durchführung eines kontinuierlichen Frischverfahrens dargestellt ist, die mit zusätzlichen Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens versehen ist.

Aus einem Behälter 1 wird der zur Durchführung des kontinuierlichen Frischverfahrens dienende Behälter 2 über eine Leitung 3 mit flüssigem Roheisen gespeist. Mittels einer Lanze 4 wird einer nicht dargestellten Quelle über eine Leitung 5 entnommener Sauerstoff auf die Badoberfläche aufgeblasen. Aus einem Behälter 6, der pulverförmiges reduziertes Eisenerz enthält, wird entweder unmittelbar über eine Leitung 8 oder unter Zwischenschaltung eines Erhitzers 9 eine weitere Lanze 7 gespeist. Dieser Erhitzer 9 weist eine von einem Heizmittel durchflossene Umhüllung 9 α auf und ist über die Leitungen 8 α und 8 b mit der Leitung 8 verbunden. In dem Erhitzer 9 wird das Erz geschmolzen und auf eine Temperatur von etwa 1000 ° C gebracht. Der Frischbehälter 2 wird des weiteren von einem geschmolzenen Schrott enthaltenden Behälter 10 über eine Leitung 11 gespeist. Nach der Lehre der Erfindung wird die Zufuhr von kaltem oder erhitztem Erz zu der Lanze 7 in Abhängigkeit von dem thermischen Zustand der in dem Behälter 2 enthaltenen Schmelze gesteuert. Dasselbe trifft auf die Zufuhr von geschmolzenem Schrott aus dem Behälter 10 zu. Die Temperatur der im Behälter 2 enthaltenen Schmelze wird mittels eines optischen Pyrometers am Ausfluß des Behälters 2 gemessen.

Der Frischbehälter 2 speist einen zusätzlichen Behälter 12 über eine Leitung 13. In diesem findet eine weitere Behandlung des gefrischten Metalles statt, die in einer Desoxydierung mittels Forromangan besteht. Dieses kann entweder in kaltem Zustand und in fester Form aus einem Vorratsbehälter 14 über eine Leitung 15 oder auch in flüssiger Form aus einem Behälter 16 über eine Leitung 17 dem Behälter 12 zugeführt werden. Selbstverständlich kann auch die gleichzeitige Zugabe in kaltem und heißem Zustand in Abhängigkeit des thermischen Zustandes des Inhaltes des Behälters 12 erfolgen, dessen Temperatur mittels eines Thermoelementes 18 bestimmt wird. Das behandelte Metall fließt über die Leitung 19 ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur thermischen Steuerung eines kontinuierlichen Windfrischverfahrens, währenddessen in die Metallschmelze Zuschlagstoffe eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe bei veränderlicher Temperatur beigegeben werden, um auf diese Weise eine mit den in der Metallschmelze lierrsehenden thermischen Bedingungen, d. h. der Enthalpie des Bades sich ändernde Wärmemenge zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der zu frischenden Metallschmelze gleichzeitig derselbe Zuschlagstoff in kaltem und in heißem Zustand beigegeben wird, wobei das Verhältnis zwischen der kalten und der heißen Menge des Zuschlagstoffes nach Maßgabe der thermischen Gegebenheiten der Metallschmelze gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des kalten Zuschlagstoffes in Pulverform erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die Zugabe des erhitzten Stoffes in Pulverform erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des erhitzten Stoffes in flüssiger Form erfolgt.