DE1508228A1 - Process for the production of iron or steel with a low sulfur content - Google Patents
Process for the production of iron or steel with a low sulfur contentInfo
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Description
Niehaus Engineering S.A. α Au Niehaus Engineering SA α Au
Freiburg/Schweiz : nef 106lFriborg / Switzerland : nef 106l
Verfahren zur Herstellung von Eisen oder Stahl mit niedrigem Schwefelgehalt.Process for the production of iron or steel with a low sulfur content.
Di· Erfindung betrifft die Herstellung von Eisen oder Stahl.The invention relates to the manufacture of iron or steel.
Bei der Herstellung von Roheisen in Hochöfen oder dergleichen wird der Ofen mit unaufbereitetem Erz und Koks zur Verbrennung und anderen Zweoken beschiokt. Durch den Koks gelangt Schwefel in die Eisenschmelze, die sich im unteren Teil des Ofens/bildet. Schwefel ist aber ein unerwünschter Bestandteil in Eisen oder Stahlj zumindest wenn er in bedeutenden Mengen vorhanden ist. Zur Entfernung des Schwefels wird ein Schlaokebildner, wie Calciumcarbonate zugesetzt,During the production of pig iron in blast furnaces or the like, the furnace is used for incineration with unprocessed ore and coke and other purposes. Sulfur passes through the coke into the molten iron that forms in the lower part of the furnace /. However, sulfur is an undesirable constituent in iron or steel, at least when it is present in significant quantities. To remove the sulfur, a sludge-forming agent such as calcium carbonate is added,
Durch den Zusatz eines Schlaokebildners wird eine Kettenreaktion in Gang gesetzt, die sich Im Endeffekt auf die Durohsatzleiatung des Hochofens auswirkt. So ist zur Entschwefelung der Eisensohmelze im Ofen ein Kalkzusatz erforderlioh, und dieser Zusatz muß ebenfalls geschmolzen werden. Somit hat der Koks eine doppelte Aufgabe zu erfüllen: er dient der Reduktion des Eisenerzes und der Erwärmung des Kalke3« Mit dem zusätzlichen Kalk, der nötig ist, um zumindest einen Teil des in die Eisensohmelze eingebrachten Schwefels zu binden, wird eine zusätzliche Menge an Koks erforderlich, um diesen Kalk zu schmelzen. Die zusätzlichen Mengen an Koks und Kalk führen zu einer Erhöhung der für das Sohmelzen eines Einsatzes Eisen erforderlichen Kosten und außerdem zu einer Verringerung der für die Herstellung von Roheisen verfügbaren Kapazität des Ofens. Vom ökonomischen Gesichtspunkt aus betrachtet, ist es, zumindest nach den Erfahrungen der Anmelderin, unrentabel, die Entschwefelung bis zu sehr geringen Werten im Hochofen selbst vorzunehmen« Folglich ist in der allgemeinen Praxis der Sohwefeinhalt vot) in Konvertern fertig geblasenen Stahles In großem MaßeA chain reaction is set in motion by the addition of a Schlaokeebildners, which in the end affects the Durohsatzleiatung of the blast furnace. This is how it is used to desulfurize the molten iron An addition of lime is required in the oven, and this addition must also be melted. Thus, the coke has a double task: it serves to reduce iron ore and to warm up des Kalke3 "With the additional lime that is necessary to To bind at least part of the sulfur introduced into the molten iron, an additional amount of coke is required, to melt this lime. The additional amounts of coke and lime lead to an increase in the amount needed for the smelting of one The cost of iron used and also a reduction in the capacity available for the production of pig iron of the furnace. From an economic point of view, it is, at least in the applicant's experience, unprofitable to carry out the desulphurisation down to very low values in the blast furnace itself «Consequently, in general practice, the content of the sulphurous matter is the content vot) in converters of ready-blown steel to a large extent
9O9841/0ISO - 2 -9O9841 / 0ISO - 2 -
vom Produkt des Hochofens abhängig und liegt in der Regel höher als es wünschenswert wäre. Der verhältnismäßig hohe Schwefelgehalt im fertiggeblasenen Stahl ist somit notwendig das Ergebnis der ökonomischen Überlegungen die bei Hochofenarbeiten maßgebend sind. Pur hochwertige SpezialStähle gelten natürlich andere Überlegungen.depends on the product of the blast furnace and is usually higher than would be desirable. The relatively high sulfur content In the finished blown steel, the result of the economic considerations that are decisive for blast furnace work is therefore necessary. Of course, other considerations apply to high-quality special steels.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Entschwefeln von Stahl und Eisen, das nach Ansicht der Anmelderin mehrere Vorteile aufweist, insbesondere bezüglich der Wirtschaftlichkeit von Hochofenarbeiten·The present invention relates to a method for desulfurization of steel and iron, which the applicant believes has several advantages, particularly in terms of economy of blast furnace work
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entschwefelung von Eisen oder Stahl besteht darin, daß man das Metall in geschmolzenem Zustand in einen Behälter einbringt, dem Metall einen Schlackenbildner zum Entschwefeln zusetzt und zumindest einen Teil des Schlackenbildners zu einer ununterbrochenen und eine bestimmte Richtung einhaltenden Bewegung durch das Metall veranlaßt und somit gewährleistet, daß im wesentlichen die gesamte Metallmenge mit dem Schlackenbildner in Berührung gebracht wird.The inventive method for desulfurization of iron or Steel consists of putting the metal in a molten state in a container, the metal a slagging agent to desulfurize and add at least a part of the slag former to an uninterrupted and a certain direction induced movement through the metal and thus ensures that substantially the entire amount of metal with the Slag former is brought into contact.
Erfindungsgemäß wird die Bewegung des Schlackenbildner dadurch bewirkt, daß man wenigstens in der Oberfläohenregion der Metallschmelze Gruppen gegenlaufender Wellen hervorruft, die sich überlagern und eine zentrale Welle in der Schmelze bilden; diese zentrale Welle verursacht das Eindringen des Schlackenbildners in die Tiefe der Metallschmelze.According to the invention, the movement of the slag former is thereby has the effect that at least in the surface region of the molten metal, groups of opposing waves are produced which are superimposed on one another and form a central wave in the melt; this central wave causes the slag builder to penetrate into the depth of the molten metal.
Vorzugsweise veranlaßt man den Schlackenbildner, sich nach dem Eindringen in die Schmelze radial von Urnen nach außen auf die ' Seitenwände zu und dann an den Seltenwänden des Behälters entlang nach oben zu bewegen·The slag former is preferably caused to move radially from urns outwards onto the 'after penetration into the melt. To move sidewalls to and then up along the side walls of the container
Außerdem sieht die Erfindung die Verwendung eines Schlaokenbildners vor, der nicht nur zur Entschwefelung, sondern gleichzeitig zur Entkohlung und zum Binden des Phosphors dient. Ein solcher Schlakkenblldner ist CaI iumoxyd.The invention also contemplates the use of a sleep agent before, which is used not only for desulphurization, but also for decarburization and to bind the phosphorus. Such a bad guy is calcium oxide.
909841/0150 "5"909841/0150 " 5 "
Der erflndungsgemäße Behälter 1st durch je zwei sich gegenüberliegende Seitenwände mit verschiedenem Durchmesser gekennzeichnet. Die Bewegung des Schlackenbildners durch die Metallschmelze wird dadurch bewirkt, daß der Behälter um seine horrizontal geneigte Mittelachse in Drehbewegung versetzt wird.The container according to the invention is made up of two opposite one another Side walls marked with different diameters. The movement of the slag builder through the molten metal is this causes the container to rotate about its horrizontally inclined central axis.
Man kann den Schlackenbildner nach seinem Eindringen in die Metallschmelze veranlassen, sich radial vom Zentrum aus nach außen und über abgeschrägte Ecken des Behälterbodens auf dessen Seitenwände zu zu bewegen.After penetrating the molten metal, the slag former can be made to move radially from the center to move outside and over beveled corners of the container bottom on its side walls.
Anschließend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.The invention will then be explained using an exemplary embodiment and explained with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Anordnung der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahre 3 benötigten Anlagen.Fig. 1 is a schematic arrangement of the implementation of the Process according to the invention 3 required systems.
Fig. 2 den Konverter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Längsschnitt; der Schnitt zeigt die Wellenbewegung im Behälter während einer positiven Halbwelle in der Mitte der Oberflächenregion;Fig. 2 shows the converter for carrying out the invention Procedure in longitudinal section; the section shows the wave movement in the container during a positive half-wave in the middle of the surface region;
Fig. 3 einen Konverter, ähnlich dem nach Fig. 2, im Schnitt; der Schnitt zeigt die Wellenbewegung im Behälter während3 shows a converter, similar to that of FIG. 2, in section; the section shows the wave movement in the container during
einer negativen Halbwelle in der zentralen Region; und
Fig. 4 den Konverter im Querschnitt; der Schnitt zeigt die zur Erzielung der gewünschten Wellenbewegung erforderliche
Wandkonstruktion des Behälters.a negative half-wave in the central region; and
4 shows the converter in cross section; the section shows the wall construction of the container required to achieve the desired wave movement.
Der Hochofen 5 (Fig. l) wird mit unaufbereitetem Eisenerz in Richtung der Pfeile 6 beschickt. Ebenso wird der Hochofen in Richtung der Pfeile 6 mit Koks zu Verbrennungszwecken und Schlackenbildnerri, wie Calciumoarbonat, beschickt. Der Koks liefert die für die Reduktion des Eisenoxyds in geschmolzenesThe blast furnace 5 (Fig. 1) is made with unprocessed iron ore in Direction of arrows 6 charged. Likewise, the blast furnace in the direction of arrows 6 with coke for combustion purposes and Slagging agents such as calcium carbonate are charged. The coke supplies those for the reduction of iron oxide in molten material
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Eisen erforderliche Wärme; das flüssige Eisen tropft durch die Schlackenschicht und bildet im unteren Teil des Ofens eine Schmelze. Die Aufgabe des Calciums besteht in der Entschwefelung des geschmolzenen Eisens♦Iron required heat; the molten iron drips through the slag layer and forms one in the lower part of the furnace Melt. The task of calcium is to desulfurize the molten iron ♦
Pas geschmolzene Eisen wird abgestochen und gelangt über die Eisenrinne 7 in Richtung der Pfeile 8 in den Behälter 9. Im Behälter 9 wird das geschmolzene Metall zum Behälter 10 transportiert, der als Vorratsbehälter dient. Dem Vorratsbehälter wird flüssiges Roheisen entnommen und in Richtung der Pfeile 11 zum Konverter 12 transportiert.The molten iron is tapped and passed through the Iron channel 7 in the direction of arrows 8 in the container 9. In the container 9, the molten metal is transported to the container 10, which serves as a storage container. Liquid pig iron is removed from the storage container and in the direction of the arrows 11 transported to the converter 12.
Der Konverter 12 (Fig. 4) v/eist zwei sich gegenüberliegende gewölbte Wände IJ und zwei sich gegenüberliegende ebene Wände auf. Zusätzlich weist der Konverter ai seine? 3a>ii (Bodan) 15 ..1O^QSQ.\:?'i*te JSc'csι l'j a:if. Der Konverter wird bei einer Neigung gegen die Horizontale durch geeignete Mittel 17 (Fig. 1) in Drehung versetzt.The converter 12 (FIG. 4) has two opposing curved walls IJ and two opposing flat walls. In addition, the converter ai has its? 3a> ii (Bodan) 15 .. 1 O ^ QSQ. \ :? 'i * te JSc'csι l'j a: if. When it is inclined to the horizontal, the converter is set in rotation by suitable means 17 (FIG. 1).
Die ebenen und gewölbten Seitenwände des erfindungsgemäßen Konverters tragen dazu bei, in der Metallschmelze gegenlaufende Wellengruppen zu erregen, die sich überlagern und so in der Mitte der Oberflächenregion der Metallschmelze die Vermischung mit dem Schlackenbildner gewähreleisten. Unter Bedingungen der Resonanz kann man die gegenlaufenden Wellengruppen dazu veranlassen, eine einzige Welle 18 (Fig. 2) mit bedeutender Amplitude zu bilden. Dies ist wahrscheinlich der Idealfall für die Entschwefelung der Metallschmelze.The flat and curved side walls of the invention Converters help to excite opposing wave groups in the molten metal, which overlap and so in the In the middle of the surface region of the molten metal, ensure mixing with the slag former. Under the terms of Resonance can cause the opposing wave groups to form a single wave 18 (FIG. 2) with a significant amplitude to build. This is probably the ideal case for the desulfurization of the molten metal.
Der Metallschmelze wird Calciumoxid zugesetzt; die sich bildende Schlacke kann nicht als Schicht auf der Oberfläche der Metallschmelze verbleiben, weil die Wellenbewegung in der Schmelze die Schlackenschicht aufbricht und die Schlackenteilchen in Richtung der Pfeile 19 (Flg. 2 und 3) durch das Metall in Bewegung setzt. Im Resultat dringt das Calciumoxyd, das zur Entschwefelung dient, in die Metallschmelze ein, so daß fast die gesamte, wenn nicht überhaupt die gesamte Metallmenge mit dem Calciumoxid in Berührung gebracht wird. Auf diese Welse wird das Calciumoxid als Entschwefelungsmittel effektiv ausgenutzt. In konventionellen -Calcium oxide is added to the molten metal; the forming Slag cannot act as a layer on the surface of molten metal remain because the wave movement in the melt breaks up the slag layer and the slag particles in the direction the arrows 19 (Flg. 2 and 3) through the metal in motion. As a result, the calcium oxide, which is used for desulphurisation, penetrates into the molten metal so that almost all, if not all, of the metal is in contact with the calcium oxide is brought. In this catfish the calcium oxide is called Desulfurizing agent effectively used. In conventional -
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Konvertern kann es dem Entschwefelungsmittel kaum gelingen, den Schwefel im verhältnismäßig weit von der Schlackenschicht entfernten Metall zu binden.In converters, the desulphurising agent can hardly succeed in removing the sulfur relatively far from the slag layer Tie metal.
Gleichzeitig mit der Entschwefelung können im erfindungsgemäßen Konverter die Entkohlung und das Binden des Phosphors stattfinden, Teil 20 in Fig. 1 zeigt eine Sauerstoffieltung.Simultaneously with the desulfurization, the decarburization and the binding of the phosphorus can take place in the converter according to the invention, Part 20 in Fig. 1 shows an oxygen direction.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung·, es zu ermöglichen, Hochofenarbeiten unter den gegebenen Bedingungen durchzuführen, ohne dem Schwefelgehalt des produzierten Roheisens zu viel Aufmerksamkeit widmen zu müssen. Man kann den Schwefelgehalt des im Hochofen produzierten Roheisens kontrollieren, damit es den gegebenen Anforderungen genügt, dabei muß man jedoch immer die Wirtschaftlichkeit des Prozesses im Auge behalten. Um im Hochofen z.B. Roheisen mit dem äußerst niedrigen Schwefelgehalt von 0,04 % zu produzieren, sind beträchtliche Mengen anKoks und Schlackenbildnern erforderlich.The aim of the present invention is to enable blast furnace operations to be carried out under the given conditions without having to pay too much attention to the sulfur content of the pig iron produced. The sulfur content of the pig iron produced in the blast furnace can be controlled so that it meets the given requirements, but one must always keep an eye on the economic efficiency of the process. In order to produce pig iron with the extremely low sulfur content of 0.04 % in the blast furnace, for example, considerable amounts of coke and slag formers are required.
Die anschließende, in einem konventionellen Konverter stattfindende Reduzierung des Schwefelgehaltes auf unter 0,02 fo stellt bei weitem keten einfachen Prozeß dar.The subsequent reduction of the sulfur content to below 0.02 fo in a conventional converter is by far a simple process.
Versuchsreihen gemäß der vorliegenden Erfindung haben gezeigt, daß es möglich ist ein im Hochofen produziertes Rohelsen mit einem Schwefelgehalt von ungefähr 0,1 % in einen Stahl mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,02 % zu verarbeiten· Diese Zahlen zeigen, daß die Menge an Calciumcarbonat im Hochoder Schachtofen auf 20 yo vom Gewicht des im Ofen produzierten Roheisens reduziert werden kann, während im Konverter nur 5 - 8 # mehr Schlacke anfallen·Series of tests according to the present invention have shown that it is possible to process a raw rock produced in a blast furnace with a sulfur content of approximately 0.1 % into a steel with a sulfur content of less than 0.02 % Calcium carbonate in the blast furnace or shaft furnace can be reduced to 20 yo of the weight of the pig iron produced in the furnace, while only 5 - 8 # more slag is produced in the converter
Weiterhin konnte die Entschwefelung im Konverter ohne bedeutende WärmeVerluste während des Sauerstoffblasene und ohne erhebliche Ausdehnung der Blaszeit durchgeführt werden·Furthermore, the desulfurization in the converter could be carried out without significant heat losses during the oxygen blowing and without significant Extension of the blowing time can be carried out
909041/0110 " b"909041/0110 " b "
In einem Pall betrug der Schwefelgehalt des Roheisens ungefährThe sulfur content of the pig iron in a pall was approximately
0,125 P, während der Schwefelgehalt des daraus im Konverter geblasenen Stahles unter 0,01 ;* lag. Die Entschwefelung war vollständig durchgeführt, noch ehe die Entkohlung zum Abschluß gekommen war.0.125 P, while the sulfur content of the steel blown from it in the converter was below 0.01 ; * . The desulfurization was completed before the decarburization was completed.
Es ware möglich, noch viel mehl' Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens anzuführen, die sich aber nur im Detail voae lapidar* unterscheiden.It would be possible to do a lot more 'embodiments of the invention Procedures that differ only in detail voae lapidar *.
Das Wesen der Erfindung liegt in der Entschwefelung von Roheisen in einem rotierenden Konverter, bei dem die Schlacke veranlaßt wird, sich in Strömen durch die im Konverter befindliche Metallschmelze zu bewegen. Das Entschwefelungsmittel wird gezwungen, sich in Strömen durch die Schmelze zu bewegen, anstatt sich im wesentlichen auf deren Oberfläche abzusetzen. Es liegt auf der Hand, daß durch die große Amplitude der V/elle 18 das Eindringen der Teilchen des Entschwefelungsmittel während der negativen Halbwelle in die Tiefe der Metallschmelze erreicht wird. Die Teilchen bewegen sich dann radial in die Region der abgeschrägten Ecken 16 des Konverterbodens, wo sie sich gezwungenermaßen an den Seitenwänden des Konverters entlang nach oben bewegen. Die Wellenbewegung in der Metallschmelze zwingt die Teilchen, sieh dann radial zum Zentrum in Richtung auf die große Amplitude der Welle IS zu bewegen« Der Neigungswinkel der Arbeitsstellung des Konverters kann den jeweiligen Bedingungen angepaßt werden. Mit der Annäherung der Arbeitsstellung des Konverters an die Vertikale wächst offensichtlich dessen effektive Kapazität.The essence of the invention lies in the desulfurization of pig iron in a rotating converter, which causes the slag will flow through the molten metal in the converter to move. The desulfurizing agent is forced to move in streams through the melt instead of in the essential to settle on their surface. It is obvious that due to the large amplitude of the V / elle 18 the penetration of the particles of the desulfurizing agent is reached during the negative half-wave in the depth of the metal melt. The particles then move radially into the region of the beveled corners 16 of the converter bottom, where they are forced to Move up the side walls of the converter. The wave motion in the molten metal forces the particles, then see radial to the center towards the large amplitude of the wave IS to move «The angle of inclination of the working position of the converter can be adapted to the respective conditions. Obviously grows as the working position of the converter approaches the vertical its effective capacity.
909841/0650909841/0650
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