DE1758814A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Veredeln eines geschmolzenen Metalls - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Veredeln eines geschmolzenen MetallsInfo
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Description
Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. Dipl.-Chem.
-...-■ 8000 MÖNCHEN 2
TAL 33 -
TELEFON 0811/22 68 94 /
TELEGRAMMADRESSErTHOPATENT
Case Kinzai/SH.KM / T .2801 München 13. August 1968
Tomoyoshi Kawada
Director of National Research Institute for Metals
Tokyo, Japan
¥erfahren und Vorrichtung zum kontiaulerliehen
Veredeln eines geschmolzenen Metalls ■
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Veredeln oder Frischen eines geschmolzenen
Metalls, sowie auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Veredeln von Roheisen unter Anwendung dieser Vorrichtung.
Die Erfindung liefert eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Veredeln eines geschmolzenen Metalls mit wenigstens zwei trogartigen öfen, die in Reihe angeordnet sind, um ein
geschmolzenes Metall von einem Ofen zum nächsten Ofen führen zu können;, von denen jeder an einem Ende einen Durchflußeinlaß
für ein geschmolzenes Metall, am gegenüberliegenden Ende einen
Durehfiußauslaß ,für einen überlauf an veredeltem, geschmolzenem
Metall» eine Blaszone mit wenigstens einer Lanze für das Zuführen von Sauerstoff und einem Schlacke bildenden Material in diese
Zone und eine unmittelbar hierzu benachbarte Durchflußzone aufweist,
wobei jede dieser Zonen zwischen dem Einlaß und dem Aus-
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laß liegt und die Blaszone eine Zone ist, in der ein geschmolzenes Metall mit zugeführtem Sauerstoff und Schlacke bildendem
Material heftig vermischt und umgesetzt wird und v/ofcai die
Durchfluß- oder Fließzone eine Zone ist, in der das geschmolzene Metall und die sich ergebende Schlacke ic Gleichstrom oder
Gegenstrom umgesetzt und die Schlacke als eine gesonderte Schicht von dem Metall getrennt wird, ferner ein Schlackenabstichloch
und einen Gasabzug, die in der Fließzone nahe dem an weitesten ent
fernt von der Blaszone gelegenen Ende und höher als der Durchflußauslaß angeordnet sind« sowie ein Abstreifer oder Abscheider für
das Trennen der Schlacke and des Abzugsgases aus einem geschlossenen Metallstrom, wobei der Abstreifer in der Nachbarschaft
des Schlackenabstichlochs und des Gasabzugs angeordnet ist und
sich unter das Niveau des geschmolzenen Metalls erstreckt.
Die Erfindung liefert ebenfalls ein Verfahren sum kontinuierlichen Veredeln von Roheisen, bei dem kontinuierlich ein
geschmolzenes Roheisen in einen ersten Ofen geführt wird» der
eine Blaszone, in die Sauerstoff und ein Schlacke bildendes Material eingeführt wird, sowie eine unmittelbar benachbarte Flieftzone aufweist, wobei die Blaszone eine Zone ist, in der das geschmolzene Roheisen heftig gemischt und mit dem Sauerstoff und
dem Schlacke bildenden Material umgesetzt wird und wobei die Fließzone eine Zone ist, in der das geschmolzene Roheisen und
die sich ergebende Schlacke la Gleichstrom oder Oegenstrox umge- -setze und die Schlacke als gesonderte Schiebt von des gesshmol- *
zenen Eisen getrennt wird, bei dem ferner das gescbnolzene Roh-
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eisen bei einer Verweilzeit von etwa 1 bis 15 Minuten durch den ersten Ofen geführt und dabei die Menge des in diese Blaszone
pro Zeiteinheit eingeführten Schlacke bildenden Xaterials in-der
Größenordnung 1/60 bis 1/15 der Menge des in den ersten Ofen pro Zeiteinheit eingeführten geschmolzenen Roheisens und die
Temperatur de» den ersten Ofen verlassenden geschmolzenen Eisens auf unter' etwa 1 55O°C gesteuert wird, bei dem ferner das geschmolzene
Eisen und die Schlacke getrennt aus dem ersten Ofen abgezogen werden und anschließend das so abgezogene geschmolzene
Eisen kontinuierlich in einen zweiten Ofen geführt wird, der eine Blaszone hat, in welche Sauerstoff und, falls erwünscht,
ein Schlacke bildendes Material gegeben wird, sowie eine unmittelbar benachbarte Fließzone aufweist» wobei die Blaszone eine
Zone ist, in der das geschmolzene Eisen heftig gemischt und mit dem Sauerstoff sowie, falls erwünscht, mit dem Schlacke bildenden
Material umgesetzt wird, und wobei die Fließzone eine Zone ist, in der das geschmolzene Eisen und die sich ergebende Schlacke
im Gleichstron oder Gegenstrom umgesetzt und die Schlacke als gesonderte Schicht von dem geschmolzenen Eisen getrennt wird,
und bei dem schließlich das geschmolzene Roheisen für eine mittlere Verweilzeit von 1 bis 15 Minuten durch den zweiten Ofen geführt
wird, während die Temperatur des den zweiten Ofen verlassenden geschmolzenen Eisens innerhalb 1 55O°C bis 1 700°c überwacht
wird; anschließend wird das geschmolzene Eisen und die Schlacke getrennt aus dem zweiten Ofen abgezogen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand chematischer
Zeichnungen an mehreren Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Ofeneinheit der erfindungsgenäßen Vorrichtung;
Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Ofeneinheit einer erfindur.gsgemäßen
Vorrichtung;
Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der
vier Ofeneinheiten nach Fig. 1 in Serie angeordnetsind;
Fig. 1I eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei
der vier Ofeneinheiten nach Fig. 1 in Serie miteinander verbunden sind und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei
der zwischen den Ofeneinheiten ein Zwischenbtd angeordnet ist.
ι
ι
ι
Die Fig. 1 zeigt einen Hauptkörper 1 eines Ofens, der au3 feuerfestem Material in Trogform oder ähnlicher Form, z.B.
in Rohrform ausgebildet ist. In der Nachbarschaftdes linken En-. des des Ofens befindet sich ein Durchflüßeinlaß 2 für geschmolzenes Metall, durch das ein zu veredelndes, geschmolzenes Metall,
z.B. geschmolzenes Roheisen kontinuierlich zugeführt wird. An dem gegenüberliegenden rechten Ende befindet sich ein Durchflußauslaß für ein umgesetztes geschmolzenes Metall. Das geschmol- *
zene Metall fließt im Ofen von links nach rechte. Der Stau an
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geschmolzenem Metall im Ofen hängt von der Höhe des Durchflußauslasses
3 ab. Durch die gesamte Beschreibung und Ansprüche wird ein Quotient, der durch Dividieren eines Aufstaus an geschmolzenem
Metall durch die Strömungsrate an geschmolzenem Metall erhalten wurde, als mittlere Verweilzeit bezeichnet.
In der Nachbarschaft des Durchflußeinlasses des Ofens ist eine Reihe von Lanzen 1I für das Einblasen von Sauerstoff sowie eines
Schlacke bildenden Materials in das in dem Ofen befindliche geschmolzene Metall vorgesehen. Vorzugsweise sind die Lanzen gemäß
den Darstellungen in einem geeigneten Winköl geneigt angeordnet,
so daß der Sauerstoff in einem geeigneten Winkel mit dem Metall zusammentrifft. Das Schlacke bildende Material kann mit
von den Einrichtungen für die Zufuhr des Sauerstoffs unterschiedlichen
Einrichtungen zugeführt werden, jedoch ist es zweckmäßig und vorteilhaft, es zusammen mit dem Sauerstoff unter Druck in
Form eines feinen Pulvers zuzuführen. . Der Sauerstoff und das Schlacke bildende Material werden mit dem geschmolzenen Metall
umgesetzt, während dieses in der Zone, in der der Sauerstoff und das Schlacke bildende Material eingeblasen wird, heftig gerührt
wird. Das die Blaszone verlassende geschmolzene Metall und die diese Zone verlassende sich ergebende Schlacke werden weiterhin
umgesetzt, während sie im Gleichstrom in der unmittelbar benachbarten Durchflußzone oder Fließzone strömen. Am Endabschnitt
dieser Pließzone wird die Schlacke als gesonderte Schicht von der Schicht des geschmolzenen Metalls getrennt. Es ist notwendig,
daß die Blaszone der Fließzone unmittelbar benachbart ist. Dies, bedeutet, daß dort kein derartiges Material vorliegen soll, wie
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z.B. eine zwischen ihnen befindliche Barriere, die für den Strom des Metalls und der Schlacke im wesentlichen schädlich
ist. Die geeignete Länge der Fließzone hängt von der Grüße
des Ofens, vom Winkel der Lanzen und von der Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls ab, sollte jedoch größer als
diejenige Länge sein, die notwendig ist, um die Störungen aus der Blaazone zu beruhigen. Nahe dem am weitesten von der Blaszone entfernt gelegenen Ende der Fließzone ist ein Schlackenabstichloch 6 in der Wand des Ofens sowie ein Gasabzug. 7,
für das Entfernen von Gas an der Decke des Ofens zu dessen ■
Außenseite vorgesehen. Das unterste Niveau des Schlackenabstichlochs 6 sollte über dem Niveau des Überlaufdamms 3 des
geschmolzenen Metalls sein, so daß kein Metall aus dem Schlackenabstichloch ausfließen kann. Stromabwärts des Schlackenabstichlochs 6 und des Gasabzugs 7 ist ein Abstreifer/vorgesehen, der
sich vom oberen Abschnitt des Ofens durch die Oberfläche der Schlackenschicht und des geschmolzenen Metalls unter das Niveau
des geschmolzenen Metalls erstreckt, wodurch es möglich isti von einem geschmolzenen Metallstrom die Schlacke und das Abgas
zu trennen und diese aus dem Schlackenabstichloch 6 bzw. dem Gasabzug 7 abzuführen.. Das geschmolzene Metall wandert zwischen dem unteren Ende des Abstreifer« 5 und dem Ofenboden hindurch und wird durch den Durchflußauslaß 3 zur Außenseite des
Ofens abgezogen. In Nachbarschaft des Schlackenabstichlochs sollte vorzugsweise zusätzlich eine Barriere 8 vorgesehen werden,
damit das geschmolzene Metall nicht in das Schlackenabstichloch * 6 gelangt.
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Die Fig. 2 zeigt eine andere typische Ofeneinheit, wie sie bei der Erfindung verwendet werden kann. Bei dieser Ofenart
strömt das geschmolzene Metall im Gegenstrom zu der Schlacke. Ein durch den Durchflußeinlaß 2 zugeführtee, zu frischendes
oder zu veredelndes, geschmolzenes Metall wird zunächst im Gegenstrom mit einer Schlacke in einer Fließzone des Ofens in
Berührung gebracht, dem Einblasen von Sauerstoff und Schlacke bildendem Material in die Blaszone ausgesetzt und strömt dann
von Durchflußauslaß durch den unteren Abschnitt des Abstreifers 5 ™
auf der rechten Seite. Die sich in der Blaszone bildende sowie die zusammen mit dem geschmolzenen Metall durch den Durchflußeinlaß
2 zugeführte geschmolzene Schlacke werden durch den Ga:. strom aus den Lanzen k in Gegenrichtung zu dem Strom an geschmolzenem
Metall geschoben und aus dem in der Nähe des Durchflußeinlasses 2 befindlichen Schlackenabstichloch 6 abgezogen. Der
Gasabzug 7 befindet sich in der Nähe des Schlackenabstichlochs 6;
stromabwärts zum Gasabzug 7 und zum Schlackenabstichloch 6 mit Bezug auf einen Gasstrom und einen Schlackenstrom befindet sich λ
der Abstreifer 5, der sich vom oberen Abschnitt des Ofens unter das Niveau des geschmolzenen Metalls erstreckt.
Die Fig. 3 zeigt eirje Ausführungaform der Erfindung, bei ·
der" vier Ofeneinheiten gemäß Fig. 1 in Reihe hintereinander angeordnet
sind. Ein geschmolzenes Metall fließt in einem Überlauf strcm unter Schwerkraft von einem Ofen zum anderen. Auch
ist es möglich, die öfen in einer Ebene anzuordnen und das geschmolzene
Metall mit Hilfe einer geeigneten Überführur^sein.-
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richtung, z.B. einer magnetischen Pumpe von einem Ofen zum nächsten zu führen. Auch ist es möglich, anstelle der öfen
nach Pig. 1 eine Mehrzahl von öfen nach Pig. 2 in Reihe an-.
zuordnen. . · .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Verwendung beim Frischen oder Veredeln eines geschmolzenen Metalls, insbesondere
des Veredeina eineβ geschmolzenen Roheisens, d.h.
bei der Stahlherstellung geeignet. Es wird nunmehr an einem
Beispiel der kontinuierlichen Fertigung von Stahl aus Roheisen
unter Verwendung eines Mehrstufenofens gemäß Fig. 2, eine Erläuterung gegeben. Es wird vom Durchflußeinlaß 2 kontinuierlich
ein geschmolzenes Roheisen in einen ersten Ofen geführt und für eine mittlere Verweilzeit von etwa 1 bis 15
Minuten durch den ersten Ofen befördert. Bei dem Beispiel nach Fig. 3 wird das geschmolzene Eisen mit dem eingeblasenen
Sauerstoff und Schlacke bildenden Material in der Blaszone unter gleichzeitigem starken Vermischen hiermit umgesetzt. Es
sind* keine besonderen- Einrichtungen für das Mischen notwendig;
das Mischen wird in ausreichender Weise durch das Einblasen von
■■1
Sauerstoff bei einem Manometerdruck von etwa 2 bis 10 kg/cm
aus einer Lanze bewirkt, die z.B. in einer Höhe von etwa 5 bis 20 cm von der Oberfläche des geschmolzenen Metalls angeordnet
ist. Wenn es auch vorteilhaft ist, das Schlacke bildende Ma* terial zusammen mit dem Sauerstoff in Form eines feinen Pulvers
zuzuführen, so kann es doch auch durch andere Einrichtungen den' geschmolzenen Roheisen beigegeben werden. Das Schlacke bildende
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Material besteht aus Kalk und seinen äquivalenten (z.B. gelöschter
Kalk und Kalkstein); es ist jedoch häufig zweckmäßig, eine geringe Menge von Flußspat und/oder Bauxit und dgl.
zu verwenden. Das die Blaszone verlassende geschmolzene Roheisen wird in der Fließzone im Gleichstrom umgesetzt und es
wird die Schlacke als gesonderte Schicht von dem geschmolzenen Eisen getrennt. Die Fließzone hat eine Länge, die wenigstens
gleich derjenigen der Blaszone ist. Vorzugsweise sollte das Längenverhältnis beider 2 oder mehr.betragen.
Wie es bereits beschrieben wurde>
befindet sich die Fließzone unmittelbar neben der Blaszone, wobei kein Element
zwischen diesen ist, das den Strom des geschmolzenen Roheisens und der Schlacke unterbrechen könnte. Die Menge an dem geschmolzenen
Roheisen zuzugebendem Schlacke bildenden Material (d.h. Kalk oder dessen Äquivalente) pro Zeiteinheit kann errechnet
als CaO - 1/60 bis 1/15 des Gewichts des
in den ersten Ofen pro Zeiteinheit eingeführten geschmolzenen Roheisens sein. Im Gegensatz zu der Tatsache, daß bei der
gewöhnlichen Stahlherstellung die Zugabe von etwa 70 bis 120 kg
eines Schlacke bildenden Materials pro Tonne geschmolzenen Roh- * eisens notwendig ist, ist bei der Erfindung die Menge an Schlacke
bildendem Material verhältnismäßig gering. Die Temperatur des den ersten Ofen verlassenden geschmolzenen Eisens sollte unter
etwa 1 55O°C gehalten werden. Gewöhnlich sollte es bevorzugt in einem Temperaturbereich etwa von 1 300 bis 1 5000C, Vorzugs·»
weise 1 350 bis 1 IJQO0C gehalten werden.. Unter Beachtung der
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obigen Bedingungen kann in wirkungsvoller Weise in der Haupt·*
sache dann die Entphosphorierung, die Siliciumentfernung,
die Entfernung von Mangan und ein geringerer Grad an Entkohlung erreicht werden. So 1st es z.B. möglich, kontinuierlich einen
Entphosphorierungsgrad von etwa 50K bis 7OX, einen Silicium^
entfernungsgrad von etwa 70% bis 9OJE, einen Manganentfernungsgrad von etwa 602 bis 9OK und einen Entkohlungsgrad von etwa
bis, 3OK zu erzielen. -
Das durch Entphosphorieren, durch Entfernung von Silicium und Mangan im ersten Ofen erhaltene Erzeugnis läßt man
durch den Durchflußauslaß 3 der ersten Ofens in den Durchflußeinlaß 2' des zweiten Ofens strömen. Der Aufbau des zweiten
Ofens kann derselbe sein wie derjenige des ersten Ofens. Da jedoch der zweite Ofen für die Entkohlung vorgesehen ist und
eine hohe Innentemperatur hat, ist es erwünscht, ein unterschiedliches feuerfestes Material für die Errichtung des
Ofens zu verwenden. Dies ist einer der Vorteile, der durch die Verwendung eines Mehrstufenofens verwirklicht werden kann. Das
geschmolzene Eisen wird mit einer Verweilzeit von 1 bis 15 Minuten, vorzugsweise 6 bis 8 Minuten durch den zweiten Ofejn geführt.
Die Zugabe eines Schlacke bildenden Materials zur Blaszone des zweiten Ofens ist nicht immer notwendig. Selbst wenn es zugeführt wird, ist in den meisten* Fällen eine Menge
die kleiner als etwa 1/40 der' Menge des zugeUhrten geschmolzenen Eisens, z.B. etwa 20 bis 25 kg pro Tonne des ge school ze nerr ,
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Roheisens ausreichend. Die Temperatur des den zweiten Ofen
verlassenden Eisens wird in einem Bereich von etwa 1 55o° bis.
1 7oo°C, vorzugsweise etwa 1 62o bis 1 65o°C überwacht. Auf diese Weise wird im zweiten Ofen in hohem Ausmaß die Entkohlung
und in geringerem Ausmaß die Entfernung von Silicium,
Mangan sowie diß Entphosphorierung erreicht* Durch das Veredeln
im ersten und zweiten Ofen kann kontinuierlich z.B. insgesamt ein Entkohlungsgrad von etwa 95? oder mehr, ein Siliciumentfernungsgrad
von etwa 95Z bis 99Ϊ und ein Manganentfernungsgrad
von etwa 7οϊ bis 9o? erreicht werden. Es*ergibt sich
kaum ein bemerkenswerter Entphosphorierungseffekt im zweiten Ofen, Ein Teil von Schwefel wird in die Schlacke überführt
oder- oxydiert und entfernt. Im allgemeinen besteht die Tendenz, daß bei einer hohen Behandlungstemperatur, wie beispielsweise
etwa 1 55o°C bis 1 7oo°C,der Phosphor, der einmal aus dem geschmolzenen
Metall entfernt worden ist, wieder ins geschmolzene Metall zurückkehrt. Bei der Ausführung der Erfindung wird jedoch
der Phosphor im ersten Ofen von dem geschmolzenen Roheisen entfernt und als Schlacke abgetrennt, so daß sich nicht der
Nachteil der Vergrößerung des Phosphorgehalts des Eisens bei der Behandlung unter höherer Temperatur im zweiten Ofen ergibt. Dies
ist ebenfalls einer der Vorteile der Erfindung.
Das Erzeugnis, aus dem im ersten und zweiten Ofen Phosphor, Silicium,. Mangan und Kohlenstoff entfernt worden sind,
fließt durch einen Durchflußeinlaß 2".in einen dritten Ofen, in .;
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dem eine endgültige Entkohlung und Entschwefelung bewirkt wird.
Der Aufbau des dritten Ofens kann gleich desjenigen des zweiten Ofens sein. Wird der dritte Ofen unter den gleichen Betriebsbedingungen
betrieben, kann insgesamt ein Entkohlungsgrad bis zu etwa 99* und ein Entschwefelungsgrad bis etwa 5og bis 7ojt
erreicht werden« Das den dritten Ofen verlassende Erzeugnis wird dann zu einem vierten Ofen geleitet, in dem Entoxydierung
und Endbearbeitung der Zusammensetzung durchgeführt wird. Gewöhnlich
ist beim vierten Ofen das Einblasen von Sauerstoff nicht notwendig.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde oben unter Bezugnahme auf einen vierstufigen Ofen beschrieben; es kann jedoch
bei der Ausführung der Erfindung der Ofen aus zwei Ofeneinheiten oder aus einer Mehrzahl von Ofeneinheiten bestehen. So wird
beispielsweise das Entfernen von Phosphor, Silicium und Mangan in einem ersten Ofen bewirkt; das Entfernen von Kohlenstoff und
Schwefel wird in einer zweiten Stufe bewirkt, während nachfolgend *in einem dritten Ofen die Entoxydierung und die endgültige
Fertigung der Zusammensetzung durchgeführt wird. Auch ist es möglich, die oben erläuterte Arbeitsweise des ersten Ofens unter.
Verwendung von zwei Ofen durchzuführen, die oben beschriebenen Vorgänge des zweiten Ofens in einem oder in mehreren Ofen durch*
zuführen und schließlich die Deoxydation und endgültige Bereitung der Zusammensetzung auszuführen. Darüberhinaus kann erfiridungsgemäft
ein vorentachwefeltee Roheisen der Behandlung in ·
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dem ersten Ofen mit der snschlJßßencBn Behandlung in dem zweiten
Ofen unterzogen werden. Die Stufe der Deoxydation und endgültigen Bereitung der Zusammensetzung kann unter Verwendung ei.- ·
nes gewöhnlichen Elektroofens oder eines anderen Ofens,. z.B.
ein Siemens-Martin-Ofen oder Herdofen durchgeführt werden.
Die Beschreibung von im Handel erhältlichen Stahl beläuft
sich auf mehrere tausend oder mehr. Es ist häufig von Nachteil und manchmal unmöglich, mit Rücksicht auf die Notwendigkeit
der Unterbrechung des Betriebs für eine Weile oder aus irgendwelchen anderen Gründen, die Stahlfertigungsbedingungen
und, in manchen Fällen, die Konstruktion des Ofens gemäß der Zusammensetzung des erwünschten Erzeugnisses zu variieren.
Gemäß der Erfindung wird durch konstante Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bis zur zweiten Stufe oder einer
bestimmten Stufe danach ein Grundstahl einer vorbestimmten Zusammensetzung
erzeugt, dem eine nachfolgende Veredelung und/oder endgültige Bereitung der Zusammensetzung zuteil werden kann, um
ein vom Kunden erwünschtes endgültiges Produkt-zu erhalten. In
dieser Weise ist es möglich,zahlreichen Forderungen zu begegnen.
Es wurde fettgestellt, daß häufig die Verwendung einer
Ofeneinheit von Vorteil ist, die eine Fließzone besitzt, in der ein geschmolzenes Roheisen und eine Schlacke im Gegenstrom zueinander
fließen. In diesem Fall kann die Menge an im ersten
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Ofen notwendigem Schlacke bildenden Material weit geringer sein; es genügt etwa 1/2 bis 2/3 der in einer Ofeneinheit
nach Fig. 1 benötigten Menge. Es ergibt sich daraus der Vorteil, daÄ die abgezogene Schlackenmenge klein und 4er
Verlust an darin enthaltenem Eisen geringer ist.
Es ist die Anordnung von Zwischenbädern 9, 9* und 9"
zwischen einander benachbarten öfen von Vorteil, wie es in der Fig. "5 gezeigt ist. In den Zwischenbädern wird aus einem Ofen
ausfließendes geschmolzenes Eisen aufgenommen, das nan hierin stehen läßt, um die Homogenisierung des geschmolzenen Eisens
zu bewirken und, falls notwendig, Schlacke abzuführen. Bei Anwendung eines Zeitintervalls während der überführung von geschmolzenem Metall von einem Ofen zum anderen. wird die Zusammensetzung und die Temperatur usw. des geschmolzenen Eisens bestimmt. Die Ergebnisse werden zusammen mit analytischen Werten für Abzugsgas als Signale zu einer automatischen Kontrollvorrichtung (nicht gezeigt) geleitet, so daß die Betriebeber
dingungen des nächstfolgenden Ofens automatisch gesteuert werden können. Es gibt keine besondere Beschränkung binsichtlich
der Form des Zwischenbada, jedoch ist es vorteilhaft, zur Homogenisierung des Stroms von geschmolzenem Metall lsi Zwischenbad
Prallflächen 10, 10· und 10" vorzusehen. Es muß nicht für jeden Ofen stets ein Zwischenbad vorgesehen werden; es wird jeweils nach der betreffenden Situation entschieden» wo ein Zwischenbad anzuordnen ist. ' *
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin,
daß die Siliciuinentfernungsreaktion, die Entphosphorierungsreaktion und die Entkohlungsreaktion und dsl· durch Einstellen
der Betriebsbedingungen in jeder Ofeneinheit jeweils in einen bestimmten Ofen durchgeführt werden kann. Somit kann bei der
Erfindung jede Ofeneinheit der Vorrichtung aus einem feuer- festen
Material errichtet werden, das für die Reaktion geeignet ist. Tritt Erosion bei einer bestimmten Ofeneinehit auf,
so ist es notwendig, allein diesen. Ofen zu reparieren. Besteht die Yiahrscheinlichkeit, daß ein Ofen einen beträchtlicher Schaden
erleidet, so werden zwei solcher öfen parallel angeordnet, um wechselweise einen von ihnen zu benutzen. Dementsprechend es
ungleich der konventionellen Badmethode nicht notwendig, "den Betrieb der gesamten Vorrichtung zu stoppen, wenn eine Reparatur
notwendig ist. Dies bedeutet die Herabsetzung eines großen Teils der Kosten und ist eines der durch die Erfindung
erzielten Vorteile.
Die verwendete Vorrichtung entspricht der Bauart nach Fig. 1, bei der drei Ofeneinheiten mit einer Länge von 1IoO cm
in Reihe angeordnet sind. Jeder erste Ofen und zweite Ofen hat eine Blaszone mit einer Länge von Ho cm sowie
eine Fließzone von 2io cm. In der Blaszone sind in Abständen von 18 ein in einem Winkel von 5° zur Strömungsrichtung
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• *
sieben Kupferlanzen mit einem Düsendurchmesser von 5 mm und einer äußeren Kühleinrichtung angeordnet, wobei der Abstand
zwischen der stationären Badoberfläche und der Spitze der
Düsen 5 cm beträgt. Man läßt im Gleichstrom eine Schlacke
und ein Metall durchfließen. Ein dritter* Ofen hat eine-Blaszone mit einer Länge von 4o cm und eine Fließzone mit einer
Länge von 28o cm. In der Blaszone sind drei Lanzen auf gleicher Höhe,im gleichen Winkel und Abstand wie beim ersten Ofen
hintereinander angeordnet.
In diesem Beispiel wurden die in Tabelle I angegebenen geschmolzenen Roheisen kontinuierlich in einer Hate von 12o kg
pro Minute in den ersten Ofen geführt und nachfolgend mit einer Verweilzeit von etwa sieben Minuten für jeden Ofen durch
jeden der Ofen geschickt. Die Veredelungsbedingungen in jedem Ofen sowie die Zusammensetzung und Temperatur unter einer
konstanten Bedingung eines jeden Ofen verlassenden Produkts sind in der Tabelle I angegeben.
| Zusätze | (m3/Min | ί | Tabelle I | S | 137o | 2,74 | r 1 NO. 2 |
No. 3 | |
| - | (kg/Min | t I |
.) | 3,69 | 6.3 | 3,0 | 1,4 | ||
| Sauerstoff | (kg/Min | t » |
Ausgangsroheisen No. | .) | 1,1 | o,5 | o,8 | o,8 | |
| CaO | (0C) | r | o,75 | I45o | o, 4 | o,4 | |||
| CaF2 | r > |
o,18 | 2,5o | • I68o | 17oo | ||||
| Temperatur | o,o5 | o,2o. | o,3o | o,o8 | |||||
| C J | 209813/0438 | o,35 | o,o2 | o,l | |||||
| Si Λ | o,o3 | o,2o | o,2 . | ||||||
| Mn J | o,ol | o,o3 | o,o3 | ||||||
| P J | o,öl | o,öl | |||||||
| S % |
Ferromanpan
Ferrosilicium |
||||||||
- it- 17588H
In dem ersten Ofen wurde der größte Teil von Si, P und S und ein Teil von Mn entfernt. Ein größerer Teil von C
wurde in dem zweiten Ofen entfernt und es wurde im dritten Ofen die Herabsetzung des C-Gehalts durch Einblasen von Sauerstoff und' die Konditionierung des Gehalts an Nn und Si durch
die Zugabe von Ferromangan und Ferrosilicium durchgeführt.
Es wurde ein sehr milder Stahl erzeugt. Die" Ausbeute an Fe
betrug 96J. ·
In diesem Beispiel wurde die Reaktion in dem ersten Ofen, wie sie im Beispiel 1 gezeigt ist, in zwei Ufen durchgeführt. In dem ersten Ofen wurde ein größerer Teil von Si
und ein Teil P und C entfernt und in dem zweiten Ofen ein größerer Teil von P, ein größerer Teil des verbleibenden Si
und ein Teil des C entfernt. Ein größerer Teil des verbleibenden C wurde in dem dritten Ofen entfernt, und es wurde in
dem vierten Ofen durch Zugabe von Ferromangan und Ferrosilicium die Komposition endgültig zusammengestellt. Der vierte Ofen
besaß keine Lanze. Die Ausbildung und die Art der Anordnung der Lanzen im ersten, zweiten und dritten Ofen waren genau
wie bei dem Beispiel 1 mit Bezug auf den ersten Ofen mit der Ausnahme, daß die Zahl der Lanzen im ersten Ofen 6, im zweiten
Ofen 4 und im dritten Ofen 5 betrug.
209113/0431
17588H
Die Veredelungsbedingungen und die Komposition und
Temperatur unter einer konstanten Bedingung des jeden Ofen verlassenden Erzeugnisses sind in der Tabelle II gezeigt. Andere
Betriebsbedingungen als diejenigen, wie sie aus der Tabelle II
zu entnehmen sind, waren die gleichen wie in Beispiel 1.
Ausgangsroheisen No. 1 No. 2 No. 3 No. Sauerstoff (m3/Min.) 2,23 1»59 1,91
CaO (kg/Min.) CaP2 (kg/Min.) Temperatur ( C)
C % Si % Mn % P % S %
Zusätze
Beispiel 3 ' Bei diesem Beispiel wurde die in Beispiel 1 beschrie-
bene Vorrichtung verwendet und Roheisen mit eine» hohen Phosphorgehalt unter den Veredelungsbedingungen nach Tabelle III
behandelt. Im übrigen wurden die Maßnahmen bei Beispiel 1 wie-
derholt. Beim Arbeiten mit Roheisen mit'einem relativ hohen
Phosphorgehalt ist es vorteilhaft, in dem ersten Ofen ein Schlakke bildendes Material in etwas größeren Mengen zu verwenden und
die Temperatur des den ersten Ofen verlassenden geschmolzenen Roheisens etwas höher zu w&hlen. Die Ergebnisse sind in der
20Mt3/043t
| " 2,62 | 1,55 | l,oi | l62o | |
| o,2. | o,'l5 | o,15 | o,13 | |
| 135O | I45o | 153o | I67o | o,21 |
| 3,82 | 2,91 | ' 1,76 | o,13 | o,43 |
| 1,16 | o,14 | • o,o2 | o,o2 | o,o2 |
| o,82 | o,45 | o,3o. | o,3o | o,o2 |
| o,12 | o,o9 | o,o3 | o,o2 | Perrosilicium |
| o,o6 | o,o5 | o,o2 | o,o2 | Ferromangan |
Tabelle III dargestellt.
Ausgangsroheisen
Sauerstoff (nr/Min.) CaO (kg/Min.)
No. 1 No. 2
CaF2 (kg/Min.) Temperatur (0C)
C % Si % Mn t P % S %
Zusätze
136o 3,79 o,88 o,5^ l,ol
o,o9
3,o7 7,7 o,8 152o 2,6o o, 28
"o,2i o,2 ο,οΊ
3,15 2,ο ο,2 l65o o,3o
o,o2 o,2 o,o3 o,o2
No. 3
o,37 o,7 o,l I6lo o, Io o,l
o,3 o,o3 o,o2
Perroinangan Ferrosilicium
Bei diesem Beispiel besaß die Vorrichtung zwei öfen der Schlacke-Metall-Gegenstrombauart gemäß Fig. 2 und den in
Beispiel 1 verwendeten dritten Ofen, die in Reihe intereinander angeordnet waren. Der erste und zweite Ofen hatte eine
Blaszone sowie eine Fließzone, deren Lagen umgekehrt waren und die mit Ausnahme der Anordnung eines Gasabzugs und eines Schlakkenabstichlochs
in der Nähe eines Durchflußeinlasses für cas
Metall dieselben Dimensionen und Lanzenanordnungsbedingungen wie im Falle des ersten Ofens in Beispiel 1 besaßen. Die Neigungsrichtung
der Lanze ist jedoch entgegengesetzt. Zwischen den ersten und zweiten Ofen und zwischen den dritten und vierten
Ofen ist ein ein Prallblech enthaltendes Zwischenbad
209*13/0438
- 2ο -
eingeschaltet; dort wurde die Homogenisierung und die zusätzliche Entfernung einer Schlacke durchgeführt.
£s wurde Roheisen mit einem hohen Phosphorgehalt unter
den in Tabelle IV angegebenen Bedingungen bei einer Rate von 12o kg/Min." behandelt. Die Ergebnisse sind in der folgenden
Tabelle angegeben. Die mittlere Verweilzeit in jedem Ofen betrug etwa sieben Minuten, während die Verweilzeit in jedem
Zwischenbad etwa zwei Minuten betrug.
| Ausgangsroheisen | • | 1360 | No. 1 | No. 2 ' | No. 3 | |
| Sauerstoff | (πΤ/Min.) | 3,81 | 3,5 | 3,0 | o,45 | |
| CaO | (kg/Min.) | o,91 | 5,o | o,5 | o,5 | |
| CaP2 | (kg/Min.) | o,51 | o,5 | . o.l | o,l | |
| Temperatur | (0C) | l,lo | 15.30 | I67o | I62o | |
| C % | 0,05 | 2,5o | o,25 | 0,05 | ||
| Si % | 0,11 | 0,05 | o,15 | |||
| Mn % | Beispiel 5 | o,2o | o.lo | o,25 | ||
| P % | o,2o | o,o2 | o,o2 | |||
| S ,*· | 0,05 | o,o2 | o,ol | |||
| Zusätze |
Ferroeilicium
Perromangan |
|||||
Die verwendete Vorrichtung umfaßt drei in Serie angeordnete Ofeneinheiten, von denen jede eine Gesamtlänge von Mo cm
eine Blaszone mit einer Länge von 13o cm und einer Fließzone · mit einer Länge von 80 cm sowie eine. Eisenaufnahmekapazität von*
800 kg besaß. In jeder Ofeneinheit waren in Abständen von 15 cm
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17588H
bei einem Neigungswinkel von 5° neun Lanzen mit einem Innendurchmesser
von 5 mm angeordnet. Die Tiefe des geschmolzenen Roheisens betrug.14 cm und eine mittlere Verweilzeit für jede
Ofeneinheit <? Minuten. Der Förderdruck von Sauerstoff betrug
3 kg/cm Manometerdruck. Der Vorgang wurde gleichmäßig vollzogen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle V dargestellt.
| Ua3/Min | Tabelle V | 135o | No. 1 | No. 2 | No. 3 | |
| (kg/Min | Ausgangsroheisen | 3,69 | 2,53 | 2,p | 1,6 | |
| Sauerstoff | (kg/Min | .) · "^" | 1,66 | 7,5 | o,5 | o,4 |
| CaO | (0O | .) | o,5o | o,8 | o,l | o,l |
| CaF2 | .) | o,lo2 | I47o | I65o | I6oo | |
| Temperatur | o,o46 | 2,67 | 1,18 | o,o4 | ||
| C % | o,46 | o,21 | <Ό,ο2 | |||
| Si % ■ | o,22 | •o,15 | o,o3 | |||
| Mn % | o,o5o | o,o5o | o,o28 | |||
| P % | o,o4o | o,o35 | o,o24 | |||
| S % | Schrott | |||||
| Zusätze | 3 | 1 ' | 1 | |||
| Basizität | ||||||
209813/043·
Claims (7)
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Veredeln eines geschmolzenen Metalls, gekennzeichnet durch wenigstens zwei
trogartige in Serie angeordnete Ofen (1), um ein geschmolzenes Metall von einem Ofen zum nächstfolgenden zu führen, von denen
jeder an einem Ende einen Durchflußeinlaß (2) und an gegenüberliegenden Ende einen Durchflußauslaß (3) für einen überlauf
eines veredelten geschmolzenen Metalls sowie eine mit wenigstens einer Lanze (4) für das Zuführen von Sauerstoff und eines Schlacke
bildenden Materials in diese Zone versehene Blaszone und eine sich unmittelbar daran anschließende Fließzone besitzt, wobei jede dieser
Zonen zwischen dem Einlaß (2) und den Auslaß (3) liegt und die Blaszone eine Zone ist, in der ein geschmolzenes Metall stark
mit einem zugeführten Sauerstoff und Schlacke bildendem Material vermischt und umgesetzt wird und wobei die Fließzone eine Zone
ist, in der das geschmolzene Metall und die sich ergebende Schlacke im Gleichstrom oder im Gegenstrom umgesetzt und die
Schlacke als gesonderte Schicht von dem geschmolzenen Metall getrennt wird, fernerein Schlackenabstichloch (6) und einen
Gasabzug.(7)> die innerhalb der Fließzone nahe dem an weitesten
von der .Blaszone abgewandten Ende der Fließzone und höher als ' der Durchflußauslaß (3) angeordnet sind,, sowie einen Abstreifer (8) für das Trennen der Schlacke und des Abzugsgases
aus einem Strom von geschmolzenem Metall, der in der Näh· des Schlackenabstichlochs (6) und des Gaaabzugs (7) angeordnet ist
209613/0431
ORIGINAL INSPECTED
und sich unter das Niveau des geschmolzenen Metalls erstreckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Ofen und einem benachbarten folgenden Ofen
ein Speicher (Zwischenbad 9) für das geschmolzene Metall vorgesehen
ist, das eine Kapazität besitzt, um halbwegs in einem Weg, durch den ein geschmolzenes Ketall von einem Ofen kontinuierlich
in einen Durchflußeinlaß des nächstfolgenden Ofens über-
~ führt wird, zeitweilig ein fließendes geschmolzenes Ketall aufzuhalten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaszone im Ofen (1) auf einer Seite nahe dem
Durchflußeinlaß (2) für geschmolzenes Metall und die Fließzone auf einer Seite nahe dem Durchflußauslaß (3) für geschmolzenes
Metall angeordnet ist.
k. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Ofen die Blaszone auf einer Seite nahe dem Durchflußauslaß (3) für geschmolzenes Metall angeordnet ist und
Lanzen (6) geneigt so angeordnet sind, daß Sauerstoff in einer dem
geschmolzenen Metallstrom entgegengesetzten Richtung einblasbar ist.
5. Verfahren zum kontinuierlichen Veredeln von Roheisen,
dadurch gekennzeichnet, daß man ein geschmolzenes Roheisen kontinuierlich in einen ersten Ofen führt, welcher eine Blaszone,.
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der Sauerstoff sowie ein Schlacke bildendes Material zugeführt wird, sowie eine unmittelbar anschließende Fließzone
aufweist, wobei' die Blaszone eine Zone ist, in der das geschmolzene .Roheisen mit dem Sauerstoff und dem Schlacke
bildenden Material stark gemischt und umgesetzt wird, und die Pließzone eine Zone, in der das geschmolzene Roheisen und die sich ergebende Schlacke im Gleichstrom oder
Gegenstrom umgesetzt und die Schlacke als gesonderte Schicht von dem geschmolzenen Eisen getrennt wird, daß man das geschmolzene Roheisen für eine mittlere Verweilzeit von etwa
Ibis 15 Minuten durch den ersten Ofen führt und dabei die
Menge an dem in die Blaszone pro Zeiteinheit eingeführten Schlacke bildenden Material4i der Größenordnung von l/6o bis
1/15 der Menge an dem in den ersten Ofen pro Zeiteinheit eingeführten geschmolzenen Roheisen und die Temperatur des den·
ersten Ofen verlassenden geschmolzenen Eisens unter etwa 1 5500C überwacht, daß man das geschmolzene Eisen und die
Schlacke voneinander getrennt aus dem ersten Ofen abzieht,
anschließend das so abgezogene, geschmolzene Eisen kontinuierlich in einen zweiten Ofen führt, welcher eine Blaszone,
in die Sauerstoff und gegebenenfalls -ein Schlacke bildendes
Material eingeführt wird, sowie im unmittelbaren Abschluß daran eine Pließzone aufweist, wobei die Blaszone eine Zone
ist, in der das geschmolzene Eisen mit Sauerstoff und gegebenenfalls und mit dem Schlacke bildenden Material stark gemischt und umgesetzt wird, und wobei die Fliefi.zone eine Zone
ist, in der das geschmolzene Metall und die sich ergebende
209813/043·
Schlacke unter Strömen in gleicher Richtung oder Gegenrichtung umgesetzt werden und die Schlacke als gesonderte Schicht von
dem geschmolzenen Eisen getrennt wird, daß man das geschmolzene Eisen für eine mittlere Verweilzeit von etwa 1 bis 15 Minuten
durch den zweiten Ofen führt und dabei die Temperatur des den zweiten Ofen verlassenden geschmolzenen Eisene in einen Bereich
s t
von 1 55o° bis 1 7oo°C hält, und daß man das geschmolzene Eisen und die Schlacke voneinander getrennt abzieht.
6. Verfahren nach Anspruch 5 bei gleichgerichteter Strömung von sich ergebender Schlacke und geschmolzenem Roheisen,
dadurch gekennzeichnet, daß man im ersten und zweiten Ofen das geschmolzene Eisen durch die Blaszone und anschließend durch
die Fließzone führt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem im ersten und im zweiten Ofen das geschmolzene Eisen und die sich ergebende
Schlacke in Gegenrichtung fließen, dadurch gekennzeichnet, daß man das geschmolzene Roheisen durch die Pließzone und anschliessend durch die Blaszone hindurchführt.
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, 2ί ·♦
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