DE1608312C - Verfahren und Vorrichtung zum kon tinuierhchen Frischen von Metallen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinu- 4. Der die beiden Dekantiergefäße verbindende

ierlichen, mindestens zweistufigen Frischen von Me- Kanal wird durch eine in der den beiden De-

tallen, bei dem das gefrischte Metall in je ein Dekan- kantiergefäßen gemeinsamen Wand vorgesehene

tiergefäß geleitet wird, sowie eine Anlage zur, Durch- Öffnung gebildet,

führung des Verfahrens. 5 5. Der die beiden Dekantiergefäße verbindende

Es ist bekannt, daß bei einem zweistufigen Frisch- Kanal weist ein Gefälle in Richtung auf das die

Verfahren Schlacken gebildet werden, deren Zusam- zurückgeleitete Schlacke aufnehmende Dekantier-

mensetzung, was das bei jedem Frischprozeß sich gefäß auf.

bildende chemische Gleichgewicht zwischen Metall Man hat festgestellt, daß bei mehrstufigen konti-

und Schlacke betrifft, sehr verschieden sein kann. io nuierlichen Frischen bestimmter Roheisen die auf dem

Die in der zweiten Stufe des Frisch-Verfahrens sich Metall des letzten Dekantiergefäßes schwimmende

bildende Schlacke enthält meist nicht unbeträchtliche Schlacke erhebliche Mengen an Eisen enthält, die

Mengen an oxydiertem Eisen. Dieses üblicherweise bis zu 30% des Gewichtes der Schlacke betragen

beim Abschlacken mit der Schlacke abgeleitete Eisen- können.

oxyd bedeutet jedoch einen erheblichen Verlust an 15 Es wurde durch Versuche festgestellt, daß man

Metall, so daß man bestrebt ist, vor dem Abfluß der dieses Eisen wieder zurückgewinnen kann, wenn man

Schlacke das Eisen von dieser abzutrennen. die Schlacke des letzten Dekantiergefäßes nicht in

Man hat zur Wiedergewinnung dieses Eisens schon einen Frischbehälter sondern in ein Dekantiergefäß

vorgeschlagen, die Schlacke wieder in einen Frisch- einer der vorhergehenden Frischstufen zurückleitet,

behälter zurückzuleiten, der sich vor dem letzten 20 Dieses überraschende Ergebnis läßt sich dadurch er-

Dekantiergefäß befindet, um so diese Schlacke einem klären, daß man die oxydierte Schlacke der zweiten

vollständigen Frischprozeß zu unterwerfen. Das Ein- bzw. letzten Stufe in ein Gefäß einleitet, das eine noch

leiten der Schlacke in einen Frischbehälter, in welchem wenig oxydierte Schlacke einer der ersten Stufen und

das Metall sich in heftiger Bewegung befindet, bereitet ein beträchtliches Volumen an nur teilweise gefrischtem

jedoch erhebliche technologische Schwierigkeiten. 25 Metall enthält, das auf diese Schlacke reduzierend

Darüber hinaus sind die Reaktionen zwischen der wirkt. Abgesehen davon, daß diese Wiedergewinnung

Schlacke und dem Metall in einem Frischbehälter des Eisens mit einem erheblich größeren Wirkungsgrad

nicht so leicht zu beherrschen, da das Volumen des in erfolgt, werden bei diesem Verfahren die techno-

dem Frischbehälter vorhandenen Metalls keine wesent- logischen Schwierigkeiten wesentlich verringert, da

liehe Rolle spielt. 3° diese Schlacke in ein Gefäß eingeleitet wird, dessen

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, inhalt sich in keiner heftigen Bewegung befindet. .

das in der in der zweiten Stufe gebildeten Schlacke Das erfindungsgemäße Verfahren weist darüber

enthaltene Eisen wiederzugewinnen und gleichzeitig hinaus noch besondere Vorteile insbesondere beim

die Betriebsbedingungen einer solchen Frischanlage Frischen von phosphorhaltigem Roheisen auf.

zu verbessern. 35 Da die zuletzt gewonnene stark oxydierte Schlacke

Bei einem Verfahren zum kontinuierlichen, min- sich nicht im Gleichgewicht mit dem noch kohlenstoff-

destens zweistufigen Frischen von Metallen, bei dem reichen Metall befindet, kann man in dem Dekantier-

das in einem ersten Behälter gefrischte Metall über ein gefäß eine zusätzliche Entphosphorung ohne eine

Dekantiergefäß in einen zweiten Frischbehälter und merkliche Entkohlung erziebn, da der in dem Metall

von diesem in ein weiteres Dekantiergefäß geleitet 40 noch vorhandene Phosphor durch die aus dem letzten

wird, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung da- Dekantiergefäß stammende Schlacke oxydiert wird,

durch gelöst, daß die aus dem letzten Dekantiergefäß wobei der oxydierte Phosphor sich gegenüber dem

abgezogene Schlacke in ein zwischen zwei Frisch- Kohlenstoff in bevorzugter Weise in der Schlacke als

behältern angeordnetes Dekantiergefäß zurückgeleitet P₂O₅ anfindet,

wird. 45 Diese Rückführung der Schlacke bietet noch be-

Bei diesem Verfahren wird in an sich bekannter sondere Vorteile bei solchen Frischanlagen, bei welchen Weise durch Einblasen von Frischgas in jedem der es auf Grund der Bildung einer das Metall in Suspenkontinuierlich beschickten Frischbehälter eine Metall- sion aufweisenden Metall-Schlacken-Gas-Emulsion Schlacken-Gas-Emulsion gebildet, die über einen Über- möglich ist, das Ausgangsniveau der Schlacke in dem lauf kontinuierlich in ein Dekantiergefäß geleitet wird. 50 letzten Dekantiergefäß im Verhältnis zu den Frisch-

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient gemäß behältern und Dekantiergefäßen der vorhergehenden der Erfindung eine Anlage, bei der das hinter dem Stufen anzuheben. Auf Grund dieses »Pumpeneffektes« letzten Frischbehälter angeordnete Dekantiergefäß ist das Niveau der Schlacke in dem letzten Dekantierunmittelbar über einen Kanal mit einem Dekantier- gefäß höher als das Niveau in den Dekantiergefäßen gefäß der vorherigen Frischstufen verbunden ist. 55 der vorhergehenden Stufen. Die Rückführung der

Diese Anlage weist vorteilhafterweise darüber Schlacke aus dem letzten Dekantiergefäß kann somit

hinaus noch eines oder auch mehrere der folgenden unter der Einwirkung der Schwerkraft erfolgen.

Merkmale auf: Die Verbindung zwischen den beiden Dekantier-

1. Die Wandung des letzten Dekantiergefäßes gefäOen erfolgt vorteilhafterweise über einen Kanal, grenzt an die Wandung des die zurückgeleitete 60 der in Richtung auf das die zurückgeleitete Schlacke Schlacke aufnehmenden Dekantiergefäßes an. aufnehmende Dekantiergefäß ein Gefälle aufweist. Um

2. Das letzte Dekantiergefäß und das die zurück- Wärmeverluste zu vermeiden, weist dieser Kanal vorgeleitete Schlacke aufnehmende Dekantiergefäß teilhafterweise nur eine geringe Länge auf und besteht weisen eine gemeinsame Wandung auf. vorzugsweise nur aus einer einfachen Öffnung in der

3. Der die beiden Dekantiergefäßc verbindende 65 den beiden aneinander angrenzenden Dekantier-Kanal wird durch zwei in den aneinander an- gefäßen gemeinsamen Wandung.

grenzenden Wandungen vorgesehene Öffnungen Es ist leicht einzusehen, daß die Vermischung der

gebildet. zurückgeleiteten Schlacke mit dem in dem Dekantier-

gefäß enthaltenen Metall und der dieses Metall bedeckenden Schlacke dadurch begünstigt wird, daß die zurückgeleitete Schlacke an einer Stelle in das Dekantiergefäß eingeleitet wird, die sich in einem verhältnismäßig großen Abstand von der Abschlackmündung befindet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage in schematischer Weise dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anlage,

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Anlage der F i g. 1 nach der Schnittlinie a-b und

F i g. 3 einen senkrecht zu dem Schnitt der F i g. 2 verlaufenden senkrechten Schnitt nach der Schnittlinie c-d der F i g. 1.

Die Anlage besteht aus dem ersten Frischbehälter 1, der über Kanal 2 kontinuierlich mit phosphorhaltigem Roheisen beaufschlagt wird. Mittels der Lanze 3 wird in den Behälter 1 ein Kalkstaub führender Sauerstoffstrahl eingeblasen, unter dessen Wirkung sich eine Metall-Schlacken-Gas-Emulsion 4 bildet. Das beim Frischen sich bildende Gas entweicht über die Leitung 5. Die Emulsion fließt durch den Kanal 6 in das Dekantiergefäß 7. In diesem wird eine Trennung der Emulsion bewirkt. Die leichtere auf dem Metall 9 schwimmende Schlacke 8 fließt über die Auslaufrinne 10 ab. Die Trennung der Schlacke 8 von dem Metall 9 wird noch durch eine Trennwand 11 erleichtert, die das Dekantiergefäß in die beiden Teile la und Ib unterteilt und in ihrem unteren Bereich einen Durchbruch 12 aufweist. Die Trennwand 11 bewirkt, daß in den Teil Ib des Gefäßes nur das flüssige Metall gelangt, das über den Kanal 13 in den Frischbehälter 14 fließt. In diesem Behälter wird das Metall ein zweites Mal mittels durch die Lanze 15 eingeblasenem Kalkstaub führenden Sauerstoff gefrischt. Die sich bildende Emulsion 16 wird über den Kanal 18 in das Dekantiergefäß 17 geleitet. In diesem ist eine Trennwand 19 vorgesehen, die in ihrem unteren Bereich einen Durchbruch 20 aufweist, wodurch die Trennung der Schlacke 21 von dem Metall 2 erleichtert wird. Begünstigt wird diese Trennung noch durch den geneigt verlaufenden Boden 23 des Gefäßes. Durch den Durchbruch20 fließt lediglich das Metall 22, das durch eine öffnung 24 in den Ausflußbehälter 25 fließt, in dessen Boden eine Ausflußdüse 26 vorgesehen ist. Mittels dieser Düse wird eine nbht dargestellte Gießvorrichtung gespeist.

Das Dekantiergefäß 17 ist mit dem Dekantiergefäß 7 über einen Kanal 27 verbunden, der in Richtung auf das Gefäß 7 ein Gefälle aufweist, so daß die Schlacke 27 unter dem Einfluß der Schwerkraft in das Gefäß 7 fließt. Das Gemisch der Schlacken 8 und 21 fließt über die Ausflußrinne 10 ab.

Selbstverständlich sind sämtliche mit Metall und Schlacke in Berührung kommenden Behälter mit feuerfesten Stoffen ausgeschlagen.

Die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden an einem Vergleich der Stahlmengen, die mit und ohne Schlackenrückführung erhalten wurden, gezeigt.

In beiden Fällen wurde von phosphorhaltigem Roheisen der folgenden Zusammensetzung ausgegangen:

C = 3,8%,
P= 1.8%,
Mn = 0,6%,
Si-0,4%,

und ein Stahl erhalten, der 0,04% C, 0,02% P und 0,2% Mn enthielt.

Ein Teil der Eisenverluste, der unvermeidbar ist, tritt in beiden Fällen auf. Hierbei handelt es sich im wesentlichen um Metallverluste auf Grund einer unvollständigen Dekantierung und um Staub- und Offensau-Verluste.

Der Unterschied an Eisenverlusten ist somit ausschließlich auf diejenige Eisenoxydmenge zurückzuführen, die beim Abschlacken in der Schlacke enthalten war. Die Menge des in der Schlacke enthaltenen Eisenoxyds hängt ihrerseits von der Menge der gebildeten Schlacke und ihrem Eisengehalt ab.
Bei den beiden zum Vergleich herangezogenen Fällen war die Erzeugung eines Stahles angestrebt, dessen Phosphorgehalt 0,02% beträgt, was zur Voraussetzung hat, daß nach der ersten Frischstufe ein Metall erhalten wird, dessen Phosphorgehalt ungefähr 0,15% beträgt. Um zu diesen Werten zu gelangen, wird in der ersten Stufe eine Schlacke mit 8 % und in der zweiten Stufe eine Schlacke mit ungefähr 30% in Form von Eisenoxyd vorliegendem Eisen erzeugt.

Die im ersten Dekantiergefäß erzeugte Schlackenmenge beträgt je Tonne flüssigen Roheisens 180 kg und 70 kg je Tonne der in dem zweiten Dekantiergefäß enthaltenen Schmelze, wenn das Verfahren ohne Schlackenrückführung durchgeführt wird. Es werden somit 250 kg Schlacke je Tonne flüssigen Roheisens abgeschlackt.

Bei dem Verfahren mit Schlackenrückführung, wobei in das erste Dekantiergefäß 70 kg Schlacke zurückgeführt werden, werden aus diesem 240 kg Schlacke je Tonne Schmelze abgeschlackt. Bei der Vermischung der beiden Schlacken erfolgt eineGewichtsverringerung, da die aus dem zweiten Dekantiergefäß stammende Schlacke teilweise mit der Schlacke des ersten Dekantiergefäßes und dem Metall reagiert.

Die Verluste an Eisen in Form von Eisenoxyd verteilen sich bei den beiden zum Vergleich herarigezogenen Verfahren wie folgt:

a) Verfahren ohne Schlackenrückführung:

Eisenverluste in der zuerst gebildeten Schlacke

180- J_n- =14,4 kg/t Schmelze,
Eisenverluste in der Schlacke der zweiten Stufe

70

= 21 kg/t Schmelze,

somit insgesamt 35,4 kg/t Schmelze.

b) Verfahren mit Schlackenrückführung:
Eisenverluste in der Schlacke

240

-j J₀ = 19,2 kg/t Schmelze.

Die aus der zweiten Stufe stammende Schlacke reagiert mit dem nur unvollständig gefrischten Metall in dem ersten Dekantiergefäß, bis sich mit der in der ersten Stufe gebildeten Schlacke ein Gleichgewicht im Eisengehalt von etwa 8% Eisen einstellt.

Vergleicht man die Ausbeuten an Eisen, so stellt ⁶<> man fest, daß bei dem Verfahren mit Schlackenrückführung 35,4 bis 19,2 = 16,2 kg/t Schmelze oder auch ^l6< MO⁰"^{0 = 67}'^{5 kg Eisen Je Tonne Schlackc zu}" rückgewonnen wird.

Setzt man dieses Ergebnis in Verhältnis mit der Stahlausbeute der Anlage, so ergibt sich eine Iuhöhung des Wirkungsgrades um 1,6%. Diese Verbesserung des Wirkungsgrades wirkt sich in bcson-

derem Maße bei einer Anlage aus, mit der im kontinuierlichen Verfahren große Mengen von Roheisen gefrischt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit gleichem Vorteil auch bei solchen Anlagen durchführen, bei denen mehr als zwei Frischstufen vorgesehen sind.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen, mindestens zweistufigen Frischen von Metallen, bei dem das in einem ersten Behälter gefrischte Metall über ein Dekantiergefäß in einen zweiten Frischbehälter und von diesem in ein weiteres Dekantiergefäß geleitet wird, dadurch gekennzeich- »5 net, daß die aus dem letzten Dekantiergefäß (17) abgezogene Schlacke (21) in ein zwischen zwei Frischbehältern angeordnetes Dekantiergefäß (7) zurückgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ao zeichnet, daß durch Einblasen von Frischgas in jedem der kontinuierlich beschickten Frischbehälter (1, 14) eine Metall-Schlacken-Gas-Emulsion gebildet wird, die über einen Überlauf (6, 18) kontinuierlich in ein Dekantiergefäß (7, 17) ge- *5 leitet wird.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hinter dem letzten Frischbehälter (14) angeordnete Dekantiergefäß (17) unmittelbar über einen Kanal (27) mit einem Dekantiergefäß (7) der vorhergehenden Frischstufe verbunden ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des letzten Dekantiergefäßes (17) an die Wandung des die zurückgeleitete Schlacke aufnehmenden Dekantiergefäßes (7) angrenzt.

5. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Dekantiergefäß (17) und das die zurückgeleitete Schlacke aufnehmende Dekantiergefäß (7) eine gemeinsame Wand aufweisen. ·

6. Anlage nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Dekantiergefäße (17, 7) verbindende Kanal (27) durch zwei in den aneinander angrenzenden Wandungen vorgesehene öffnungen gebildet wird.

7. Anlage nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Dekantiergefäße (17, 7) verbindende Kanal durch eine in der den beiden Dekantiergefäßen gemeinsamen Wandung vorgesehene öffnung gebildet wird.

8. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Dekantiergefäße (17,7) verbindende Kanal (27) ein Gefälle in Richtung auf das die zurückgeleitete Schlacke aufnehmende Dekantiergefäß (T) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen