DE1458944A1

DE1458944A1 - Verfahren zum Behandeln von Eisenmetall mit Sauerstoff

Info

Publication number: DE1458944A1
Application number: DE19651458944
Authority: DE
Inventors: Szekely Andrew Geza
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1964-03-31
Filing date: 1965-03-20
Publication date: 1969-01-09
Also published as: US3746534A; GB1106952A

Description

14.3.1965 Gzy/goe

VMZON CARBIDE ÜORPOÄATIOR, 2?O Park Avenue, New York

Verfahren »mi Behandeln von Eisenmetall ■1t Sauerstoff·

Die Erfindung betrifft ein Verfahren «ur Behandlung *ea Slsenaetall alt Sauerstoff, Insbesondere betrifft sie «in Verfahren zur Unterdrückung des Hauches von Eiaenoxyd, der äbliehenreise bei der Raffination von geschmolzenen Sisen bei dieser Behänd« lung entsteht*

Das Entweichen des Rauches von Eisenoxyd in die AtaospbÜre bei der Behandlung τοα Bisen «it Sauerstoff verringert die Ausbeute an Roheisen und verunreinigt die Luft. Diese letstere Tatsache ist so schwerwiegend, daß in aanchen Qesteinden die Eisenbearbeitung nach diese» Verfahren eingestellt werden sniftte, wenn «an nicht geeignete Maßnahmen asur Unterdrückung der Hauchentstehung ergriff„

Ks ist bekannt, die Bildung uqs Rauches von Eisenoxyd dadurch am verringern, dafl «an suseoaen Qit den Sauerstoff ein brennbares Gas in das geachMOlzene Metall einführt» Beispiele solcher geeigneter da se 0ind Wasserstoff, Koks of ettgas „ Sen or at or gas , Meten« Propan und Butan» Dieses Verfahren hat den Kachteil, dafi sehr große Mengen Gas gebracuth werden, welche den zur Oxydation der Verunreinigungen verwendeten Sauerstoff verdünnen« Ee werden also entsprechend größere Mengen Sauerstoff gebraucht, tm den Kohlen* stoffgehalt der Schmelze genügend herabzusetzen· Die Wirksamkeit dieser Maßnahme hängt auch davon ab, wie gut das da· und der Sauerstoff gemischt sind· Bei einer innigen Mischung des brenn«

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.baren Gases und des Sauerstoffes werden bessere Ergebnisae erhalten· Das Vermischen des brennbaren .Gases mit Sauerstoff ist aber- gefährlich und bildet ein Sicherheitsproblem. ■

Es ist ferner bekannt, die Entwicklung des Hauches von

dadurch zu verringern, daß man den eingeblasenen Sauerstoff alt tfasserdaapf .oder gasförmigem Kohlendioxid mischt'und dieses misch dann auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalles bläst« Diese» Verfahren hat ,aber den Nachteil, daß das behandelte Metall abgekühlt wird durch die endotherme Umsetzung von Eohlendio;.y oder Daiapf. Es werden ferner erhebliche Wärmemengen verbraucht, u» das Kohlendioxyd oder den Dampf zu erwärmen·

Durch das'.erfindungeg&Bäße ,Verfahren zuta Behandeln von Eisenmetall mit Sauerstoff unter Unterdrückung der Bildung eines .Rauches von , Eisenoxyd werden die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden«

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zprn Behandeln einer Sch&elsse

von Eisenmetall »it strömenden gasförmiges! Sauerstoff. Das Yerfah«

ι data strömenden Saußrstoff Tfes zugibt, daß die BiI-

r&n ist dadurch gekennzeichnet, dad solche Mengen eines' flüssigen Brennstο dung eines Hauches von Eisenoxyd gans j hindert wird· . ·

ider

wesentlichen ver·

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Kit dee Ausdruck "flüssiger Brennstoff^¹ wird ein flüssiger Brenn·» stoff als solcher oder eine öisptrsioni, eines festen Brennstoffes in einet· flüssigen. Präger bezeichnet· Als flüssige Brennstoffe im Sinn· der Krfindung können beispielsweise Heizöle, MotorÖle, Kerosin, n-ijieptahe_f ffebjfirf&e JPeHruli^iestillate und flüssige KohlenKaeserst6j

geeigneten Diapereion «#

genannt· ^; ' . '

rerden. Als Beispiel einer

Kohlfnstavib ;' ·■

r BAD ORlGfNAL,

Die Figur zeigt beispielweise im Längsschnitt das untere Ende eine* metallurgischen Lease , Mittels welcher das Verfahren der Erfindung durchgeführt werden kann« Die Lance enthält ein inneres Rohr 10_t das an seinen unteren finde in die Öffnung 19 Mündet· Durch dieses Rohr fließt ein Strom eines flüssigen Brennstoffes, s,B. von Heisöl« Sine äußere Leitung 12 «it einest ringföraigen Querschnitt 11 umgibt das innere Rohr 10} durch diese Leitung kann Sauerstoff geführt werden· Zweckmäßigerwelse enthält die Lanse noch äußere Rohre tk und l6 Kiit ringförnigen Durchlässen 13 und 151 durch welche kontinuierlich ein Strom von Kühlwasser geleitet wird«. Der Sauerstoff und der Brennstoff können durch einen nicht abgebildeten Verteiler eintreten, der sich as oberen der Lanze befindet· Bei de» Austreten aus dar öffnung 19 bildet der flüssige Brennstoff ein Gemisch alt dem Sauerstoff, welcher durch Mehrere Öffnungen 17 austritt, dl· alt der ringförmigen Leitung 11 verbunden sind· Dieses Gemisch wird auf das eisenmetall geleitet, das ait Sauerstoff behandelt werden soll·

Aus Sicherheitsgründen iet es gewöhnlich sweckm&ßig, den Sauer* stoff strom anzustellen* bevor der Brennstoff »!geführt wird» Bei einer normalen Arbeitsstellung der Lanze bildet sich gewöhnlich ein Rauch von Bisenoxyd» sobald die Zuführung von Sauerstoff beginnt* Zur Unterdrückung einer solchen Rauchbildung wird in der Regel eine größere Menge von Brennstoff benötigte

Bs wurde nun gefunden, daß bein Beginn der Zuleitung des Sauerstoffs wenig oder kein Rauch entsteht, wenn die Lanze sich in einer größeren entfernung von der Charge befindet« Venn man also mit der Zufuhr von flüssige» Brennstoff beginnt_t bevor die Lanze in ihre übliche Stellung für die Raffinierung herabgesenkt wird, so wird die Bildung von Rauch im wesentlichen vermieden« Nach eine« bevorsugten Arbeitsverfahren gemäß der Erfindung beginnt

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«an also ait der Zufuhr τοπ Sauerstoff, während die Lause «ich , ia einer höheren Stellung beträchtlich über der noraalon Arbeits-•tellung für die Raffination befindet. Dann führt «an den flüssigen Brenneteff <tn einer Menge von etwa 50 bis 200 g/« Sauerstoff au· Die Lanse wird dann in ihre noraale Arbeitsstellung herab· gesenkt, wobei die Zufuhr von Sauerstoff und flüssige« Brennstoff unverändert bleiben· Hier und ia nachfolgenden werden die Oas·» ■engen unter Norvalbedingungen, d.h· berechnet auf 21 °C und eine Atmosphäre Druck angegeben·

In manchen Fällen kann eo zweckeäaig sein, die Lanae se Beginn als Heisele«ent zu verwenden· So verfährt Man beispielsweise_t wenn stan schnell. eine flüssige Schlacke bilden will oder wann ■an grufiere Mengen von kalte» Metall erwärmen will· In solchen Fällen soll das Verhältnid des Brennstoffes etui Sauerstoff ein etwa stöehloMstrisches sein· Nach de« Aufheizen kann «an «it de« Raffinieren in der oben beschriebenen Art beginnen«

Nach de« bekannten Stande der Technik werden Brenner gewöhnlich nur au« Schaelsen des Schrottes und atur Bildung der Sehlacke verwendet} während der Raffinierung lä&t «an die Brenner nicht arbeiten. I« QegensatB hiereu wird bei den «rfindungsgeewtßen Verfahren der flüssige Brennstoff während der ganzen Raffinationsseit zugeführt.

Bei de« genannten Verhältnis von etva 50 bis 200 g Brennstoff je mr Sauerstoff verbraucht der Brennstoff nur etwa l/lO bis 1/5 des zugeführten Sauerstoffes» Dieses Mengenverhältnis des Brennstoffe zum Sauerstoff ist sehr gering im Vergleich «1t den üblicherweise verwendeten Mengen· Auch das ist ein bedeutender Torteil des Verfahrens dwr Erfindung gegenüber den bekannten Verfahren« Sur Feststellung der benötigten Mongen des flüssigen Brennstoffes kann die nachstehende Gleichung verwendet werden:

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3,09 χ ΙΟ⁶

0,553« · C8*,%C + 35811

Xn dieser Gleichung bedeutet: V β die Meng· de« betätigten flüssigen Brennstoffs

in kg/m* Sauerstoff bei 21 ⁰C und 1 Atmosphäre Brück

Q * der Heizwert des Brennstoffe in ag~Xalorien/kg C a dor Kohlenstoffgehalt des Brennstoffs in Gew,-£ H * der Wasserst off gehalt des Brennstoffs in Gew«-tf·

Ss wurde ferner gefunden, daß der flüssige Brennstoff als Träger *ur Zuführung von Schlacken bildenden Stoffen jgu de» Metall verwendet werden kann« 01· Schlacken bildenden Stoffe« beisplelsweise Kalk, Kalkstein, Flußspat und Calsiismkarbid, werden in fein verteilte« Zustand isi flüssigen Brennstoff dispergiert. Es 1st natürlich auch möglich, die Schlacken bildenden Stoffe de» Sauerstoff strom «uras et sen« Durch dieses Vorfahren wird die Rauchbildung fast vollständig unterdrückt, wobei gleichseitig die bei der Verbrennung des Brennstoffes entstehende Wärme aus genutet wird, um schon bein Beginn des Arbeiten» eine heiße flüssige Schlacke asu bilden· .

Ss vrarde eine Charge von I36O kg geschmolzenem Eisenmetall mit einer Anfängsteaperatur von etwa 15ΟΟ C verwendet» die %_f36 % Kohlenstoff, 0,7* % Silizium und 0,57 % Hangan enthielt. Diese Schmelze wurde raffiniert mit eines Strosi von 2,8 m Sauerstoff je Hinute, dem Heistöl «!gemischt trar· Der Sauerstoff und daa Heissöl wurden mittels einer in der Abbildung gezeigten Lansse xugeführt« Bei einer Stellung der Lttnse etwa 60 cm fiber dem genchmclzenen Metall betrug die Zufuhr des Heisuls 0,170 kg jer Sauerstoff, Mach der Xftndung wurde die Lenae bis auf

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etwa 30 ca über der Metalloberfläche gesenkt, wobei die Ölzufuhr gleichseitig auf 0,108 kg je tar Sauerstoff verringert wurde« Bei« weiteren Verlauf de« Verfahrene tauchte die Spitze der Lanme in die Schlacke ein, da der Metallpegel in des Konverter stieg· Hierbei konnte die Ölmenge weiter auf Ο,ΟβΙ kg je m Sauerstoff herabgesetst werden, ohne daß ein sichtbarer dunkler Rauch entstand« Die entkohlung schritt alt einer Geschwindigkeit ▼on 0,09 % je Minute vor; nach 27 Minuten nach deat Beginn enthioll die Schmelze 0,0% % Silizium und 0,19 % Mangan. Die Konzentration an Vaeserstoff lag unter 4 Teilen je Million_o

Beispiel II

Sine Charge von 159 kg Eisen Bit einesi Kohlenstoffgehalt von 4,7 % und einer Anfängsteoperatur von 1470 ⁰C wurde mit einer Mischung von Sauerstoff und Kerosen angeblasen. Hierssu wurde eine Lanse einer etwas anderen Ausbildung verwendet, als sie in der Zeichnung abgebildet 1st» Das Kerosen wurde der Mitte eines Sauerstoffstromes zugeführt» 0er Sauerstoff rtröate mit einer fteschwindigkeit von l84,5 m je Sekunde aus dem Mundstück einer Lanse, das sieh etwa 4,5 cm über der Oberfläche der Metall« sebsjelse befand* Ohne Sufuhr von Brannstoff hatte der Rauch sine dichte von 230 g je « » Bei der Zufuhr von Lrennatoff in einer Menge von 0,034 kg je xsr Sauerstoff sank die Dichte dee Raue he auf O«46 g je · . Die Rauchbildung wurdo vollkoisaen unterdrückt,

wenn nan den Brennstoff in einer Menge van 0,OfI? kg je :« Sauerstoff zuführte.

Beispiel III

Ss wurde eine Charge von 159 kg geschmolzenere Eisen αλί- akw^a Kohlenstoffgehalt von 3,7 % und einer Anfängsteaperatyr von 1420 ⁹C behandelt· Oas Mundstück einer Lanze, die der abgebildeten Mhnlleh war_t befand sich 5,1 em über der Oberfläche de« gesefasmlsenen Klsens· Beist Blasen «it Sauerstoff allein hatte der Bauch eine Dichte von 220 g je m · Gab man 0,079 leg Motoren··

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öl jea³ Sauerstoff st», so ««nie dl· Rauohdichte auf 89,% g Je m^ Das Rauchen wurde vollständig beseitigt, wenn man 0,106 kg Motorenöl je er Sauerstoff zuführte.

Beispiel IV

Sine Charge von 159 kg Bisen Mit 4*0 £ Kohlenstoff wurde alt eine» Gemisch aus Sauerstoff und n-Heptan nach Beispiel IZI behandalt· Bei einer Zufuhr von 0,096 kg n«Heptan j· r Sauer» stoff war kein sichtbares Rauchen su beobachten·

Beispiel Y

Bine Charge von 159 kg Bisen mit 4»% % Kohlenstoff und einer Anfangstemperatur von l44O ⁰C wurde mit einer Mischung von Sauerstoff und Bensol nach Beispiel III behandelt· Bei einer Zufuhr von 0,178 kg Bensol je sr Sauerstoff wurde das Sauchen vollständig unterdrückt,

Beispiel VI

Bs wurde eine Charge von 159 kg Bisen mit einem Kohlenstoff· gehalt von 3,8 % behandelte Als Brennstoff wurde eine 10,3 Qewo-JfcLge Dispersion von Kohlenstaub alt einem Teilchendurohmesser von 0,075 bis 0,15 on in ileisöl verwendet. Das Gemisch von Sauerstoff und Brennstoff wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,090 m* je Minute aus einen Lansenmundstück sugefUhrt, das eich etwa 8,25 cm über der Oberfläche der Charge befand« Je or Sauerstoff wurden 0,102 kg Brennstoff zugeführt· Bei die« sen Arbeltsbedingungen entstand kein sichtbarer

Ss ist natürlich klar, daß man das Mischen des Sauerstoffe ait dem flüssigen Brennstoff auch in anderen ale den abgebildeten Lansen durchführen kann· Bs ist ferner klar, daß man das Verfahren der Erfindung auch in anderen geeigneten Gefäßen durchführen kann·

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Beispiele solcher anderer Ofen eind offene Herdöfen, Gefäße für basische Satter at offverfehren, Drehöfen und elektrische Öfen« Ferner kann die Zufuhr des flüssigen Brennstoffs bei. eines beliebigen Zeitpunkt während des Behandeins der Charge ■it Sauerstoff beginnen·

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Claims

Patentansprüche

Ι» Verfahren mim Behandeln einer Sclmelse von Eisenmetall alt strifaendeei Sauerstoff« dadurch gekennzeichnet, daß ean einen Sauer stoff strom verwendet, der genügende Mengen eines flüssigen Brennstoffs enthält, um die Bildung eines Rauches von Eisenoxyd asu verringern oder su unterdrücken.

β Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennseieh-

3
net, daß »an je β Sauerstoff 5'-

des normalen Arbeitens verwendet·

3
net, daß «an je η Sauerstoff 50 bis SOO g Brennstoff vXhrend

5» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daft nan beim Beginn der Behandlung den Brenn— stoff in einer Menge über 195 g je β Sauerstoff verwendet·

ko Verfahren nach einen der Ansprüche 1-3, dadurch ge Ic ennse lehnet, daß nan das Gonisch von Sauerstoff u und Bronnstoff der Oberfläche der Metallschmelze durch eine t&etallurgische Lanze anführt, deren Mundstück au Beginn höher über dar Schmelze liegt« als smea nor&talen Arbeiten erforderlich ist; und dafi arm dann bei weiterer Zufuhr ioe Gemisches die - Lan s ο in ihr η noriaalo Arbeltsstellung senkt t

f>. Vorfahren nach einem der Ansprüche 1-^, dadurch gekennzeichnet, daß ean als Brennstoff einen flüssigen Kohlenwasserstoff verwendet·

Verfahren nach Anspruch 5» dadurch geken n-

«eichnet, daß «an als Brennstoff ein Petroleadestillat od.'3x- Heiaöl vorwendet*

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7· Verfahren nach eine« der Ansprüche 1 - 4_f dadurch gekennzeichnet, daß Man ale Brennstoff einen in einen flüssigen TrSger suspendierten foeten Brennstoff ver« . wendet·

8« Verfahren nach Anspruch 7,d:adurch geken nseichnet, daß «an als Brennstoff eine Dispersion ron Kohlenstaub in Heiaol verwendet·

ο Verfahren nach einen der Ansprüche 1·β,, dadurch gekennzeichnet, daß ta&n den Sauerstoff und den Brennstoff in eines etwa stSchiaHctrlachen Verhältnis vor·» wendet <,

10· Verfahren nach eine« der Ansprüche i-9, dadurch gekennzeichnet, daß stan den Brennstoff und/oder den Sauerstoff als Träger für fein verteilte Schlacken bildende Stoff· verwendet·

11· Verfahren nach einen der Ansprüche 1-10« dadurch gekennzeichnet, daß man das Verhältnis von Sauerstoff und Brennstoff nach der Formel

3,09 HO⁶

- (84,4C +" 25ÖH} berechnet, wobei

V » die Menge des verwendeten flüssiger» 5^: r0nnet0.fr in kg je u Sauerstoff, berechnet_v hol 21 ⁰C u 1 Atmosphäre Druck

Q β. der Heiswert dee Brennstoffs in kg-Kalorion Je C s der Kohlenstoffgehalt dee Breanstorfa in Go?» -I H * der Sauerstoffgehalt des Brennstoffe in Sew»-5^

BAD

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