DE1608315B1

DE1608315B1 - Verfahren zur entphosphorung von stahlschmelzen in elektro lichtbogen oefen

Info

Publication number: DE1608315B1
Application number: DE19681608315
Authority: DE
Inventors: Roeder Gordon Alan; Roy Littlewood
Original assignee: Metallgesellschaft AG; Pickands Mather and Co
Current assignee: GEA Group AG; Pickands Mather and Co
Priority date: 1967-05-15
Filing date: 1968-03-12
Publication date: 1971-10-28
Also published as: GB1190487A; US3523020A; FR1575780A; JPS4930885B1; SE330183B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entphos- mittels eines gasförmigen Treibmittels in das Bad phoning von Stahlschmelzen in Elektro-Lichtbogen- vorgeschlagen, damit sie die Grenzfläche mit Sicheröfen unter kontinuierlicher Chargierung von phos- heit erreichen, wo sie ihre stärkste Wirkung ausüben, phorhaltigem, eisenhaltigem Material — vorzugsweise Solche Vorschläge wurden öfters mit den Blasver-Schwammeisen — und gleichzeitiger Raffinations- 5 fahren kombiniert, bei denen die Stahlherstellung periode durch Zugabe von Kalk. primär duch Injektion von Luft oder Sauerstoff er-

Bei der Stahlerzeugung aus phosphorhaltigem Eisen folgt. So beschreibt z.B. das USA.-Patent 2671018

ist es erforderlich, den Phosphorgehalt im Metallbad die Injektion von pulverförmigem Kalk mittels Luft

auf den für die technischen Eigenschaften des Stahles in einen Bessemer-Konverter, in dem stickstoffarmer

erforderlichen Wert zu senken. io Stahl hergestellt wird. Beim LDAC-Prozeß wird Kalk

In dem belgischen Patent 686 409 ist ein Verfahren · durch die Sauerstofflanze eingebläsen, um basische zur Herstellung von Stahl in Elektro-Lichtbogen- Bedingungen in der Schlacke zu erzielen, unter andeöfen beschrieben, bei dem die Hauptmenge der klein- rem zur Entphosphorung. In »Steel Times«, 29. Mai stückigen eisenhaltigen Charge kontinuierlich in den 1964, S. 718 bis 721, sind besonders Injektionsver-Ofen chargiert wird, nachdem die vorgegebene Charge 15 fahren beschrieben, bei denen verschiedene Entphosteilweise aufgeschmolzen ist. Diese Chargiermethode phorungsmittel mit einer speziellen Lanze eingeblasen hat eine beträchtliche Steigerung der Ofenleistung zur werden. Bei allen diesen Verfahren ist es möglich, Folge, weil die Zeit- und Wärmeverluste der Arbeits- die erforderlichen Mengen an Entphosphorungsmitteln weise mit chargenweiser Zugabe von Schrott ver- auf die Zusammensetzung des Metallbades zu bemieden werden, die vorher notwendige Zeit für die an- 20 ziehen. So wird z. B. im USA.-Patent 2 804 385 ein schließende Raffinationsperiode eingespart wird und 2-Schlacken-Verfahren beschrieben, bei dem der Kalkeine höhere elektrische Leistungsaufnahme während zusatz zur zweiten Schlacke auf Grund des Phosphorder ganzen Schmelze erzielt werden kann. Es ist je- gehaltes des Roheisens berechnet wird,
doch schwierig, dieses Verfahren anzuwenden, wenn Daraus, geht hervor, daß sich diese Vorschläge, die phosphorhaltige, eisenhaltige Materialien verwendet 25 sich auf Blasverfahren beziehen, nicht auf ein Verwerden und die bekannten Verfahren der Ent- fahren in Elektro-Lichtbogen-Öfen mit kontinuierlicher phosphorung angewendet werden, ohne daß ein Chargierung des eisenhaltigen Materials in fester Form Teil der Steigerung der Ofenleistung wieder verloren- und gleichzeitiger Zugabe von Entphosphorungsgeht. mitteln übertragen lassen.

Eine bekannte Arbeitsweise der Entphosphorung 30 In dem USA.-Patent 2 815 274 ist ein Blasprozeß

besteht darin, zunächst die gesamte eisenhaltige Charge zur Raffination von Roheisen beschrieben mit weit-

zu schmelzen und dann eine Entphosphorungsschlacke gehend kontinuierlicher Chargierung des Materials.

im Ofen zu erschmelzen. In einem basisch ausgekleideten Konverter wird zu-

Die Anforderungen an diese Schlacke sind wie folgt: nächst eine kleine Charge aus Roheisen und Kalk gute Flüssigkeit, oxydierende und basische Eigen- 35 durch Blasen raffiniert, und anschließend werden weitschaften, hoher Gehalt an Kalk und ein optimaler gehend kontinuierlich Roheisen und Kalk zugesetzt. Gehalt an Eisenoxyd von etwa 15 Gewichtsprozent. Bei diesem Verfahren wird die Abstichtemperatur aus-Es ist weiterhin bekannt, daß für eine gute Entphos- schließlich durch Wärme erzielt,
phorung eine niedrige Badtemperatur und gute Ein wichtiges Verfahrensmerkmal besteht darin, Mischung von Schlacke und Metall eingehalten werden 4° daß die erste kleine Charge vollständig raffiniert und sollen. Nach einer zur Erzielung des gewünschten daß Badtemperatur und Badzusammensetzung bei niedrigen Phosphorgehaltes des Stahlbades wird die der weiteren Zugabe von Roheisen und Kalk möglichst phosphorhaltige Schlacke abgezogen. Falls erforder- konstant gehalten werden. Die Kalkzugabe wird auf lieh, werden dann weitere Einstellungen der Zu- den Metalloidgehalt des Roheisens bezogen,
sammensetzung des Stahlbades vorgenommen und 45 Auch dieser Vorschlag bezieht sich auf ein Blasdann die Temperatur des Metallbades schnell auf die verfahren mit Einsatz von flüssigem Roheisen und kann Abstichtemperatur erhöht, bei der schließlich der Ab- nicht auf ein Verfahren im Elektro-Lichtbogen-Ofen stich erfolgt. mit kontinuierlicher Chargierung des eisenhaltigen

Bei der Anwendung dieser Arbeitsweise auf das Materials in fester Form und gleichzeitiger Zugabe von Verfahren des belgischen Patents 686 409 ist es not- 50 Entphosphorungsmitteln übertragen werden,

wendig, die Entphosphorung erst nach der Beendi- Aus »Das Elektrostahlverfahren«, von F. T. Sisco

gung der kontinuierlichen Chargierperiode durchzu- und H. Siegel, 1951, Springer-Verlag, ist es bekannt,

führen. Dadurch geht die Durchsatzleistung des Ofens daß bei einer chargenweisen Beschickung der öfen

zurück, und der Verbrauch an elektrischer Energie die Entphosphorungsschlacke kalkreicher sein muß, steigt. 55 die Zugabe von Kalk und Erz in einem bestimmten

Es wurden bereits viele Vorschläge für die Entfer- Verhältnis vorgenommen werden muß, mit steigender

nung von Phosphor aus Stahlschmelzen gemacht. Temperatur die Entphosphorung stark zurückgeht und

Diese Vorschläge beziehen sich jedoch allgemein auf daher zu Beginn des Kochens durchgeführt werden

Herstellungsverfahren von Stahl mit chargenweiser muß.

Beschickung und stellen Variationen des oben be- 60 Aus »Elektrostahlerzeugung«, von F. Sommer

schriebenen Prozesses der Entphosphorung dar. In und H. P ο 11 a c k, 1950, Verlag Stahleisen m. b. H.,

einigen Fällen wurde zwar eine kontinuierliche Zugabe ist es bekannt, daß Kalk oder Kalkstein mit Erz teil-

der Entphosphorungsmittel vorgeschlagen, jedoch er- weise oder ganz mit der Beschickung eingesetzt

folgte dies mit dem Ziel, stark entphosphorisierende werden. .

Bedingungen an der Grenzfläche zwischen Schlacke 65 Aus diesen Literaturstellen mußte der Fachmann

und Metall während der Entphosphorungsperiode also entnehmen, daß für eine gute Entphosphorung

herzustellen. In einigen Fällen wurde z. B. die Injek- eine hochbasische Schlacke bei niedriger Temperatur

tion von pulverförmigen Entphosphorungsmitteln erforderlich ist. Bei einer Übertragung dieser Lehre

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auf ein Verfahren mit kontinuierlicher Chargierung rung gleichzeitig mit der kontinuierlichen Chargierung

des eisenhaltigen Materials ergeben sich die nach- durchzuführen.

stehend an Hand von Versuchen geschilderten Nach- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise

teile. Selbst wenn theoretisch angenommen würde, gelöst, daß gleichzeitig mit der Chargierung des Aus-

daß während der kontinuierlichen Chargierung von 5 gangsmaterials die Schlackenkomponenten chargiert

eisenhaltigem Material Kalk synchron in einer Menge werden und deren Menge in der Weise gesteigert wird,

zugegeben würde, die von Anfang an eine sehr stark daß der Basizitätsgrad der gebildeten Schlacke steigt

basische Schlacke ergibt, würde zwar wahrscheinlich und der Phosphor aus der Stahlschmelze in einer im

ein niedriger Phosphorgehalt erzielt, aber nur unter wesentlichen konstanten und größeren Menge pro

Inkaufnahme eines hohen Kalk-, Energie- und Zeit- xo Zeiteinheit entfernt wird als die Menge an Phosphor

Verbrauches. beträgt, die mit dem Ausgangsmaterial eingebracht

Zur Darstellung der Schwierigkeiten, die bei der wird.

Verwendung der bekannten Verfahren der Entphos- Der Ausdruck.'»im wesentlichen kontinuierlich« be-

phorung für das Verfahren der kontinuierlichen Char- deutet, daß die Chargierung der Schlackenkompo-

gierung von festem eisenhaltigem Material in Elektro- 15 nenten während der gesamten Chargierungszeit des

öfen auftraten, wurden die folgenden Versuche durch- eisenhaltigen Materials oder in Intervallen erfolgt,

geführt: Der Ofen wird zweckmäßigerweise mit einer vor-

Bei der Verarbeitung von phqsphorhaltigem gegebenen Charge aus phosphorhaltigem, eisenhalti-

Schwammeisen in Elektro-Lichtbogen-Öfen auf Stahl gern Material und Schlackenkomponenten, vorzugs-

mit niedrigem Phosphorgehalt (unter 0,02 °/₀ P) 20 weise Kalk, beschickt, bevor die Stromzufuhr zu den

wurde gefunden, daß eine Verdünnung des phosphor- Elektroden eingeschaltet wird,

haltigen Metallbades durch Zugabe von phosphor- Für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens

armem Schwammeisen oder Schrott nicht den ge- ist es wichtig, daß die Entphosphorungsgeschwindig-

wünschten niedrigen Phosphorgehalt ergibt, selbst keit (Menge pro Zeit) während der ganzen kontinu-

wenn das· Einschmelzen und die Verdünnung unter 25 ierlichen Chargierperiode im wesentlichen konstant ist,

den oben beschriebenen optimalen Entphosphorungs- da auf diese Weise ein niedriger Phosphorgehalt im

bedingungen durchgeführt wurde. Die Versuche wur- fertigen Stahl und eine große Durchsatzleistung des

den in einem 23-t-Elektro-Lichtbogen-Ofen durchge- Ofens erreicht wird.

führt. Beim Einsatz von 12,21 Schwammeisen mit Ein niedriger Endgehalt an Phosphor im Metallbad 0,08% P und Verdünnung mit 11,6 t phosphorarmem 3° wird dadurch erreicht, daß de.r Basizitätsgrad der Stahlschrott wurde ein Stahl mit 0,037% P erzeugt. Schlacke (Gewichtsprozent CaO/Gewichtsprozent SiO₂ Beim Einsatz von 6,35 t Schwammeisen mit 0,08% P in der Schlacke) während der Schmelze gesteigert wird, und Verdünnung mit 4,76 t phosphorarmem Schwamm- so daß er sein Maximum bei Beendigung der Eineisen und 12,71 phosphorfreiem Schwammeisen schmelzzeit erreicht, die gleichzeitig die Beendigung wurde ein Stahl mit 0,042% P erzeugt. Bei der 35 der kontinuierlichen Chargierperiode ist. Dadurch kontinuierlichen Chargierung von 70% Schwamm- wird das zur Erzielung eines niedrigen Endgehaltes an eisen mit 0,08% P und 30% phosphorarmem Schrott Phosphor im Metallbad notwendige hohe Phosphorwurde ebenfalls Stahl mit hohem Phosphorgehalt Verteilungsverhältnis (% P₂O₅ in der Schlacke/% P im erzeugt (z.B. mit 0,067% beim Einsatz von 6,72 t Metallbad) während der kontinuierlichen Chargierung Schrott und 16,82 t Schwammeisen). Bei weiteren 40 durch Steigerung von etwa 28 auf etwa 350 erreicht. Versuchen wurde eine Entphosphorungsschlacke er- Dadurch wird sichergestellt, daß die Entphosphorung schmolzen und in Intervallen während der konti- des Metallbades kontinuierlich erfolgt, wobei die innerlichen Chargierung abgezogen, wobei die Chargie- Menge des entfernten Phosphors pro Zeiteinheit im rung während des Abzuges der Schlacke unterbrochen wesentlichen konstant ist und größer ist als die bei der wurde. Bei dieser Arbeitsweise wurde Stahl mit 45 Chargierung eingebrachte Menge, obwohl die Kon-0,02% P erzeugt, jedoch verursachten die Verluste an zentration an Phosphor im Metallbad abnimmt. Die Zeit und elektrischer Energie dabei unwirtschaftlich Erhöhung des Basizitätsgrades wird dadurch erreicht, schlechte Durchsatzleistung und hohen Verbrauch an daß die Menge des chargierten Kalkes entsprechend elektrischer Energie. Bessere Durchsatzleistungen wur- dem zeitlichen Ablauf der Schmelze gesteigert wird, den erzielt, wenn periodische Zugaben von Kalk 50 Vorzugsweise wird der Basizitätsgrad der Schlacke von während der kontinuierlichen Chargierung erfolgten 2,0 bis 2,4 beim Beginn der kontinuierlichen Chargie- und die Schlacke in Intervallen abgezogen wurde, rung auf 2,9 bis 3,2 vor dem Abstechen erhöht,
jedoch war dann die Entphosphorung unbefriedigend. Weiterhin wird zur Erzielung eines niedrigen End-So wurde z. B. bei drei Schmelzen beim Einsatz von gehaltes an Phosphor im Metallbad das Phosphor-75% Schwammeisen mit 0,08% P und 25% phos- 55 konzentrationsverhättnis (% P₂O₅ in der Schlacke/ phorarmem Schrott ein Stahl mit 0,04% P im Durch- % P im Metallbad) während der kontinuierlichen schnitt erzeugt. Bei fünf Schmelzen in einem 68-t-Ofen Chargierung von etwa 28 auf etwa 350 erhöht,
und der Verwendung von Schwammeisen mit0,054%P Wichtig für eine gute Entphosphorung ist auch die wurde durchschnittlich Stahl mit 0,028% P erzeugt, Kontrolle des FeO-Gehaltes der Schlacke, der Badwas wiederum zeigt, daß mit diesem Verfahren nur 60 temperatur und des Kochens des Bades,
eine geringe Entphosphorung erfolgte. Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht deshalb

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der darin, daß die Menge an Ausgangsmaterial und

Herstellung von Stahl in Elektro-Lichtbogen-Öfen Schlackenkomponenten so abgestimmt wird, daß die

nach dem Verfahren der kontinuierlichen Chargierung FeO-Konzentration in der Schlacke zwischen 6 und

von eisenhaltigem Material — vorzugsweise Schwamm- 65 24% und die Temperatur der Stahlschmelze zwischen

eisenpellets und/oder Schrott — ohne anschließende 1399 und 1565° C liegt. Vorzugsweise wird die FeO-

Raffinationsperiode, bei der Vervyendung von phos- Konzentration in der Schlacke auf etwa 15Gewichts-

phorhaltigem, eisenhaltigem Material die Entphospho- prozent gehalten. Die FeO-Konzentration der Schlacke

und die Temperatur der Stahlschmelze wird durch Regelung der Zugabemenge an eisenhaltigem Material und Schlackenkomponenten eingestellt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Änderung der FeO-Konzentration der Schlacke und der Temperatur der Stahlschmelze durch Einblasen von Sauerstoff erfolgt

Eine Ausgestaltung der Erfindimg besteht darin, daß die Menge an Ausgangsmaterial so abgestimmt wird, daß die Temperatur der Stahlschmelze zwischen 1399 und 1565°C liegt, während die elektrische Energiezufuhr zum Ofen praktisch konstant bei oder nahe dem maximalen Wert liegt. Die Temperatur der Stahlschmelze kann während der kontinuierlichen Chargierung allmählich auf 1565° C oder einen anderen Wert erhöht werden und auf dieser Temperatur gehalten werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Menge an gebundenem Sauerstoff im Schwammeisen zwischen 0,1 und 1,75%, vorzugsweise 0,7 und 1,2%. liegt- Dadurch wird das Kochen des Bades kontrolliert. Weiterhin kann zu diesem Zweck Sauerstoff in das Bad eingeblasen werden.

Die Entphosphorung wird weiterhin dadurch begünstigt, daß die Schlackenkomponenten sich sehr schnell auflösen und ein Schlackenfiuß über die Badoberfläche erzeugt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die schlackenbildenden Komponenten in Zonen hoher Turbulenz des Bades chargiert werden und das Abziehen der Schlacke kontinuierlich oder in Intervallen an Stellen erfolgt, die von den Zugabestellen möglichst weit entfernt liegen. Zonen hoher Turbulenz sind die Stellen, an denen die Lichtbogen eintauchen.

Ferner ist es für die Erzielung von hohen Durchsatzleistungen wichtig, daß die Lichtbogen in der Schlacke eingetaucht bleiben. Unter normalen Bedingungen zünden die Lichtbogen bei hochbasischen Schlacken dauernd zwischen Elektroden und Schlacke, wodurch die Ofenwand und Ofendecke sehr leicht zerstört werden, wenn der Ofen mit voller Energiezufuhr arbeitet. Die kontinuierliche Chargierung in die Zonen der Lichtbogen kühlt jedoch die Schlacke in diesen Zonen ab und erniedrigt dort die Leitfähigkeit der Schlacke und verhindert das Zünden des Lichtbogens zwischen Schlacke und Elektroden. Der Lichtbogen brennt zwischen Elektrode und Metallbad und wird von der Schlacke weitgehend eingehüllt. Dadurch kann die Schmelze auch bei hochbasischer Schlacke mit maximaler Energiezufuhr durchgeführt werden, ohne daß der Ofen durch eine übermäßige Lichtbogenstrahlung beschädigt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Schaubildern näher und beispielsweise erläutert. In F i g. 1 ist eine kontinuierlich in einem Elektro-Lichtbogen-Ofen aufgegebene Charge über der bis zum Abstich des Stahlbades erforderlichen Behandlungszeit dargestellt;
F i g. 2 zeigt den Phosphorgehalt des Metallbades über der Zeit für ein Verfahren mit separater Entphosphorung;

F i g. 3 zeigt die Badtemperatur über der Zeit bis zum Abstich für ein Verfahren mit separater Entphosphorung;

ίο F i g. 4 zeigt die Menge an zugegebenem Kalk über der Zeit bis zum Abstich für ein Verfahren mit separater Entphosphorung;

F i g. 5 bis F i g. 7 zeigen die entsprechenden Verhältnisse für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem eine kontinuierliche Entphosphorung während der kontinuierlichen Chargierung erfolgt;

F i g. 8 zeigt das Gesamtgewicht des mit der Charge in den Ofen eingebrachten Phosphors und den Phosphorgehalt im Metallbad über der Zeit für das erfindungsgemäße Verfahren mit Werten einer typischen Schmelze;

F i g. 9 zeigt ein spezifisches Beispiel der schematischen Darstellung der Kalkzugabe der F i g. 7 und basiert auf den Daten der in F i g. 8 · dargestellten Schmelze;

F i g. 10 zeigt die Änderungen des Basizitätsgrades der Schlacke und das Phosphorverteilungsverhältnis über der Zeit für die obengenannte Schmelze;
F i g. 11 zeigt die bevorzugten Bereiche des Basizitätsgrades und Phosphorverteilungsverhältnisses über der Zeit für das erfindungsgemäße Verfahren.

Bei der in den F i g. 8 bis 10 dargestellten Schmelze betrug die vorgegebene Charge 4075 kg Schrott und 6240 kg phosphorhaltige Schwammeisen-Pellets. Es wurde genügend Kohlenstoff chargiert, um ein starkes Kochen während der gesamten kontinuierlichen Chargierung der phosphorhaltigen Schwammeisen-Pellets zu gewährleisten. Die Pellets hatten einen Phosphorgehalt von 0,08 Gewichtsprozent. Die kontinuierliche Chargierung begann 37 Minuten nach der Einschaltung des elektrischen Stromes. Die Chargierung dauerte 85 Minuten. Proben der Metallschmelze wurden 55, 88 und 104 Minuten nach der Einschaltung des Stromes entnommen. Während der Periode der kontinuierlichen Chargierung fiel der Phosphorgehalt im Metallbad von 0,024 auf 0,007%, obwohl während dieser Zeit 14 050 kg Pellets mit einem Phosphorgehalt von 0,08 % chargiert wurden. Während der kombinierten kontinuierlichen Chargierungs- und Entphosphorungs-Periode wurde der FeO-Gehalt der Schlacke zwischen 9,4 und 15,3 % und die Temperatur des Bades unterhalb 1565⁰C gehalten. Der Kalk wurde kontinuierlich in Puderform zugegeben. Die Schlacke wurde in Intervallen aus dem Ofen abgezogen.

Die folgenden Tabellen geben weitere Einzelheiten dieser Schmelze.

Zeit nach Einschal tung des Stromes Minuten	Gesamtmenge der chargierten Pellets kg	Gesamtgewicht des chargierten Phos phors (in Pellets) kg	Gewicht des Phos phors im Metallbad kg	Phosphorgehalt des Metallbades %	Gesamtgewicht des entfernten Phos phors kg
55 88 104 122	8500 13900 16640 19800	6,65 10,85 13,00 15,48	2,86 2,50 1,54 1,56	0,0109 0,0068 0,0036 0,0032	3,75 8,37 11,42- 13,90

7	Zeit nach Einschaltung des Stromes	Verteilungsverhältnis des Phosphors "/o PaO₅ in der Schlacke	Basizitätsgrad der Schlacke %CaO ¹YoSiO₂	8	Entfernte Mengen an Phos phor während jedes Zeit intervalls
Minuten	% P im Metallbad	2,4 2,4 2,9 2,9	kg/Min.
55 88 104 122	73 114 201 223	0,167 0,190 0,136

F i g. 8 zeigt, daß der Phosphorgehalt des Metallbades in einem beinahe konstanten Verhältnis während der kontinuierlichen Chargierungs- und Entphosphorungsperiode abnahm. F i g. 9 zeigt kumulativ die Gesamtmenge des zugegebenen Kalkes und daß die. Menge pro Zeit verdoppelt wurde, nachdem die kontinuierliche Chargierung zur Hälfte beendet war. F i g. 10 zeigt, daß durch die Vergrößerung der Kalkzugabe eine kontinuierliche Reduzierung des Phosphorgehaltes des Metallbades während der gesamten Chargierungs-Periode erzielt wurde. Die Vergrößerung der Kalkzugabe verursachte eine Vergrößerung des Basizitätsgrades der Schlacke, wodurch eine Vergrößerung des Verteilungsverhältnisses des Phosphors (% P₂O₅ in der Schlacke/% P im Metallbad) von 70 auf 220 während der Periode der kontinuierlichen Chargierung erzielt wurde. Dadurch erfolgte eine progressive Entfernung von Phosphor aus dem Metallbad.

F i g. I zeigt den hauptsächlichen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bisher bekannten Verfahren, die eine separate Entphosphorungs-Periode anwenden. Die zwischen den gestrichelten senkrechten Linien liegende Zeit wird gespart. Dadurch wird die Durchsatzleistung des Ofens (t Stahl/Zeiteinheit) beträchtlich gesteigert.

Ein Vergleich der F i g. 2 und 5 zeigt, daß nach dem bekannten Verfahren der Phosphorgehalt in dem Metallbad während der kontinuierlichen Chargierung ständig bis zu einem Maximum, da kein Phosphor während dieser Zeit entfernt wird, steigt. Dagegen fällt der Phosphorgehalt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren stetig.

Ein Vergleich der F i g. 3 und 6 zeigt, daß es nach dem bekannten Verfahren erforderlich ist, die Temperatur des Metallbades bis zur Beendigung der Entphosphorungs-Periode unterhalb 1565° C zu halten, d. h., die Energiezufuhr zum Ofen während der Entphosphorungs-Periode muß gesenkt werden. Nach dieser Periode muß sie dann gesteigert werden, damit die Badtemperatur schnell auf die erforderliche Abstichtemperatur steigt. Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur während der Chargierperiode allmählich erhöht und steigt zum Ende dieser Periode schnell auf die Abstichtemperatur. Der Ofen wird ständig mit maximaler Energiezufuhr betrieben und die Badtemperatur unterhalb 1565°C gehalten, indem die Menge pro Zeiteinheit der zugegebenen Charge variiert wird. Dadurch kann der Ofen immer mit maximaler Schmelzleistung arbeiten. Am Ende der Chargierperiode — die mit der Beendigung der Entphosphorung zusammenfällt — kann die Temperatur bei maximaler Energiezufuhr schnell bis zur Abstichtemperatur gesteigert werden.

Ein Vergleich der F i g. 4, 7 und 9 zeigt, daß nach dem bekannten Verfahren· der Kalk in zwei Stufen zugegeben wird — ein Teil mit der vorgesehenen Charge und der Rest zu Beginn der Entphosphorungs-Periode —, um eine Entphosphorungsschlacke zu erzeugen.

Dadurch ergibt sich ein Zeitverlust bis der Kalk in der Schlacke aufgelöst ist und die für die Entphosphorung notwendigen Bedingungen eingestellt sind. Außerdem müssen eventuelle Zusätze an Kohlenstoff und/oder Eisenoxyden gemacht werden, um durch Kochen eine Turbulenz im Bad zu erzeugen und so die notwendigen Bedingungen für die Entphosphorung zu schaffen. Dagegen wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Kalk im wesentlichen kontinuierlich mit steigender Menge während der Chargierperiode zugegeben. Der Ausdruck »im wesentlichen« bedeutet entweder ununterbrochen oder in Intervallen. Die kontrollierte Steigerung der Zugaberate an Kalk ist maßgebend für den Erfolg der erfindungsgemäßen Arbeitsweise. Während der kontinuierlichen Chargierung wird die entphosphorisierende Wirkung der Schlacke erhöht, so daß die erforderliche Abnahme des Phosphorgehaltes des Metallbades erzielt wird, obwohl dauernd phosphorhaltiges Material chargiert wird. Obwohl es zweckmäßig sein kann, die phosphorhaltige Schlacke während der kontinuierlichen Chargierperiode zu belassen, kann es bevorzugt werden, die Schlacke in Intervallen oder kontinuierlich abzuziehen. Das Abziehen der Schlacke erfolgt von Stellen, die von den Zugabestellen der schlackebildenden Komponenten entfernt liegen. Als Zugabestellen für die schlackenbildenden Komponenten sind besonders die Stellen geeignet, an denen die Lichtbogen auftreffen, da dort hohe Turbulenz herrscht. Die Zugabemenge an Kalk wird so eingestellt, daß die Basizität der Schlacke zwischen 2,0 und 2,4 als untere Grenze und 2,9 und 3,2 als obere Grenze liegt und das Phosphorkonzentrationsverhältnis zwischen 28 und 350 liegt (F i g. 11). Aus F i g. 8 ist ein weiterer Vorteil ersichtlich. Obwohl ständig Phosphor in den Ofen chargiert wird, nimmt der Phosphorgehalt im Metallbad ständig ab.

Das erfindungsgemäße Verfahren erzielt folgende

Vorteile: Es ermöglicht die Phosphorentfernung aus dem Metallbad während der Einschmelzperiode mit kontinuierlicher Chargierung, d. h, gleichzeitig mit der im belgischen Patent 686 409 beschriebenen Raffinatsperiode. Eine Schmelze unter Verwendung von phosphorhaltigem Material kann —■ mit Ausnahme der für die Zugabe der üblichen Legierungselemente notwendigen Zeit — kurz nach Beendigung der kontinuierliehen Chargierung abgestochen werden. Dadurch wird die Durchsatzleistung der öfen gesteigert, und die Betriebskosten werden gesenkt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entphosphorung von Stahlschmelzen in Elektro-Lichtbögen-Öfen unter kontinuierlicher Chargierung von phosphorhaltigem, eisenhaltigem Material — vorzugsweise Schwamm-

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eisen — und gleichzeitiger Raffinationsperiode durch Zugabe von Kalk, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Chargierung des Ausgangsmaterials die Schlackenkomponenten chargiert werden und deren Menge in der Weise gesteigert wird, daß der Basizitätsgrad der gebildeten Schlacke steigt und der Phosphor aus der Stahlschmelze in einer im wesentlichen konstanten und größeren Menge pro Zeiteinheit entfernt wird als die Menge an Phosphor beträgt, die mit dem AusgangsmateriaL eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Charge aus phosphorhaltigem, eisenhaltigem Material und Schlackenkomponenten in den Ofen vorgegeben wird, bevor die Stromzufuhr eingeschaltet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basizitätsgrad der Schlacke von 2,0 bis 2,4 beim Beginn der kontinuierlichen Chargierung auf 2,9 bis 3,2 vor dem Abstechen erhöht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphorverteilungsverhältnis während der kontinuierlichen Chargierung von etwa 28 auf etwa 350 erhöht wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Ausgangsmaterial und Schlackenkomponenten so abgestimmt wird, daß die FeO-Konzentration in der Schlacke zwischen 6 und 24% und die Temperatur der Stahlschmelze zwischen 1399 und 1565°C liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der FeÖ-Konzentration. der Schlacke und der Temperatur der Stahlschmelze durch Einblasen von Sauerstoff erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Ausgangsmaterial so abgestimmt wird, daß die Temperatur der Stahlschmelze zwischen 1399 und 1565 ⁰C liegt, während die elektrische Energiezufuhr zum Ofen praktisch konstant bei oder nahe dem maximalen Wert liegt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an gebundenem Sauerstoff im Schwammeisen zwischen 0,1 und 1,75 %, vorzugsweise 0,7 und 1,2%, liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen