DE1920958A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Frischen bzw. Feinen von Roheisen- bzw. Eisenlegierungschmelzen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Frischen bzw. Feinen von Roheisen- bzw. EisenlegierungschmelzenInfo
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Description
Nippon Kokan Kabushiki Kaisha 2 4 APR WgQ
Verfahren und Vorrichtung zum Prischen bzw. !Feinen von Roheisen- bzw. Eisenlegierungschmelzen
Die Erfindung schafft ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Vorrichtung zum Prischen von Eisen- bzw. Eisen- |
legierungschmelzen und insbesondere zum schnellen Entfernen von Verunreinigungen aus Roheisenschmelzen, vor allem
von Phosphor und Schwefel, durch Umsetzung dieser Stoffe mit Sauerstoff und Schlacke. Die Erfindung lehrt mithin
die schnelle Beseitigung solcher Verunreinigungen, wie Phosphor, Schwefel und Chrom o.dgl., unter Beschränkung einer
Änderung des Gehalts an anderen Komponenten, insbesondere Kohlenstoff, auf ein.Mindestmaß durch mechanisches
Rühren nur des oberen Schichtbereichs der in einer Gießpfanne befindlichen Eisenschmelze mittels einer Rührstange aus kohlenstoffhaltigem
Material oder anderem feuerfesten Material, während gleichzeitig durch eine Blaslanze Sauerstoff auf die
Oberfläche der Eisenschmelze geblasen und kontinuierlich eine | erforderliche Menge eines Reaktionsteilnehmers zugesetzt
wird.
Eb ist bekannt, daß beim Frischen von flüssigem Roheisen
mit Sauerstoff der Gehalt an Verunreinigungen im allgemeinen zusammen mit dem Gehalt an Silizium und Kohlenstoff abnimmt
und daß der Gehalt an Phosphor, Chrom usw. während der Endstufe der Entkohlung abnimmt. Es ist daher unmöglich, Stahl
mit niedrigem Phosphor- und hohem Kohlenstoffgehalt mit
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_ 2 —
Hilfe von Sauerstoff schnell zu frischen. Wenn jedoch eine Schlacke gebildet wird, die sich für die Entfernung von
Phosphor und Chrom bei niedriger Temperatur eignets und
der geschmolzene Stahl mit dieser Schlacke zur Umsetzung gebracht wird, können Phosphor, Chrom und dgl. unter Vermeidung
einer Entkohlung entfernt werden. Wie durch die folgende Gleichung angedeutet, erfordert die Entphosphorung
jedoch im allgemeinen eine Sauerstoffzufuhr.
J + 5 £oj + 3 (O~) =
Um beispielsweise den Phosphorgehalt von 0,2$ auf 0$j$ zu
reduzieren, sind 1,95 kg (1,35 lim ) Sauerstoff je Tonne des
geschmolzenen Roheisens erforderlich. Zur Durchführung eines schnellen Frischens ist es wünschenswert, Sauerstoff
in reiner Form oder in Form von Luft über eine Blaslanze auf die Oberfläche der Eoheisenschmelze zu blasen. In diesem
Fall steigt jedoch die Temperatur der Oberflächenschicht der Eisensehmelze infolge des eingeblasenen Sauerstoffs
außerordentlich stark an, was zu einer schnellen Entkohlung führt. Demzufolge wird daher herkömmlicherweise die
die Entphosphorung bewirkende Schlacke über eine möglichst große Fläche und über eine sich ständig erneuernde Oberfläche
mit der Eisenschmelze in Berührung gebracht, um die Bewegung der Eisenschmelze zwecks Verhinderung eines übermäßigen
Temperaturanstiegs an der mit Sauerstoff beblasenen Oberfläche zu begünstigen und den zugeführten Sauerstoff
möglichst schnell in die phosphorentziehende Umsetzung ein»
zuführen.
Auf der Grundlage dieser Erwägungen sind das Rüttelpfannenverfahren,
das Botorverfahren und ähnliche Verfahren vorgeschlagen
worden. Außerdem ist in Stahlerzeugungsöfen die
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Niederdruck-Blasfrisehung mit einem L.D.-Kd*Verter unter
Anwendung eines Teils der obengenannten Erwägungen durchgeführt worden. Bei diesen genannten Verfahren wird beim
Rüttelpfannenverfahren einem die Roheisenschmelze enthaltenden Behälter oder der Pfanne selbst eine exzentrische
Bewegung erteilt, um die Bewegungsgeschwindigkeit der Roheisenschmelze zu erhöhen und die Berührungsfläche zwischen
der Schlacke und der Eisenschmelze zu vergrößern. Hierbei tritt Jedoch ein übermäßiges Spritzen der Schlacke und
der Eisenschmelze auf, was ungebührlich große Behälter erforderlich
macht, so daß die praktische Anwendbarkeit dieses Verfahrens beschränkt ist.
Das Rotorverfahren und ähnliche Verfahren bewirken keine
schnelle und zufriedenstellende Phosphorentziehung. Außerdem erfordert jedes dieser Verfahren neben den an sich nötigen
Frisch-Schritten zusätzliche Verfahrensschritte, so daß
diese Verfahren schwierig durchzuführen sind.
Das Niederdruck-Blasfrischverfahren mit einem Ir»D.-Konverter
erfordert die doppelte Frischzeit wie bei üblichen Frischverfahren. Selbst wenn zuerst die Schlacke in ausreichendem
Ausmaß entfernt wird, tritt hierbei außerdem infolge des Anhaftens einer beträchtlichen Schlackenmenge am Ofenkörper
insofern eine Schwierigkeit auf, als während des End-Prischvorgangs
eine Eückphospliorung eintritt.
Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung
eines neuartigen Verfahrens und einer Vorrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen, insbesondere von Phosphor
und Schwefel, aus Eisen- bzw. Eisenlegierungschmelzen unter Vermeidung der verschiedenen, vorstehend erläuterten Schwierigkeiten.
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Erfindungsgemäß wird, eine nach dem Eingießen der Schmelze
in die Pfanne auftretende beträchtliche Trägheit und Konvektion der Roheisenschmelze ausgenutzt, während das mechanische
Rühren auf den mit Sauerstoff beblasenen Bereich sowie auf den Bereich nahe der Berührungsfläche zwischen der
Schlacke und der Roheisenschmelze bzw. nur auf die oberste Schicht der Roheisenschmelze beschränkt wird. Darüber
hinaus werden zur Verminderung des Spritzens Einrichtungen angewandt, die eine Anzahl kleiner Rühr-Wirbel bzw. Wirbelströmungen
hervorbringen. Erfindungsgemäß kann selbst bei einem bis zu etwa 80 - 9Oj6 seines normalen Fassungsvermögens
gefüllten Tiegel bzw. Pfanne ein zufriedenstellendes Frischverfahren durchgeführt werden, so daß die Erfindung
ohne weiteres während der herkömmlichen Roheisentransporte anwendbar ist. Kurz gesagt, weist die erfindungsgemäße
Vorrichtung eine Einrichtung zum Rühren des oberen Sohichtbereichs der Roheisenschmelze, eine Einrichtung zum Aufblasen
von Sauerstoff auf die Oberfläche der Roheisenschmelze und eine Einrichtung zur Zugabe von Zuschlägen
bzw. Zusätzen in eine die Roheisenschmelze enthaltende Pfanne auf.
Im folgenden ist die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform
anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung und
Fig. 2 einen lotrechten Schnitt durch die Vorrichtung
gemäß Fig. 1, wobei der Schnitt in der linken Hälfte längs der Linie Ila-IlaTand in der rechten Hälfte
längs der linie Ilb-IIb (B-B) in Fig. 1 geführt ist.
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Gemäß den Fig. 1 und 2 iat eine Gießpfanne 2 zur Aufnahmevon
flüssigem Roheisen, die auf einem passenden Wagen bzw. Fahrgestell montiert ist, praktisch unter der Mitte eines
einen Behandlungstisoh tragenden Rahmens 1 angeordnet. In den Oberteil der Gießpfanne 2 sind Rührstangen 3 aus kohlenstoffhaltigem oder anderweitig feuerfestem Material eingeführt
und in der Weise an einer am unteren Ende einer Rührwelle 4 angebrachten Scheibe 5 befestigt» daß die Rühretangen
3 beim Ablassen der Rührwelle 4 in den oberen Bereich der in der Gießpfanne befindlichen Roheisensohmelze eingetaucht
werden. Sie Rührwelle 4 ist mit einem mit drei Radial-Armen 6 versehenen Schwingrahmen 7 verbunden, wobei
die lotrechte Bewegung der Rührwelle 4 durch einen Motor 3
hervorgebracht wird, der über ein Untersetzungsgetriebe mit dem Schwingrahmen 7 verbunden ist. An der Unterseite
des freien Endes jedes Radial-Arme 6 ist jeweils ein abwärts abstehender Wellenstummel 9 vorgesehen. Am Rahmen 1
ist eine über ein Getriebe bzw. eine Kraftübertragung durch einen auf dem den Behandlungstisch tragenden Rahmen 1 montierten
Motor 10 angetriebene Welle 11 angeordnet, wobei die Wellenstummel 9 und die Welle 11 durch eine Exzenterscheibe
von beispielsweise 150 mm Exzentrizität miteinander verbunden sind. Wenn der Motor 10 an Spannung gelegt wird,
um die Welle 11 über das Getriebe anzutreiben« wird mithin
der Wellenetummel 9 mit einem der Exzenterscheibe entsprechenden
Radius um die Aohse der Welle 11 herum in Drehung
versetzt. Auf diese Weise wird bei der exzentrischen Drehung der betreffenden Wellenstummel 9 um die Achse der Welle 11
herum die Aohse der Rührwelle 4 durch die Radial-Arme 6 und den Schwingrahmen 7 entlang einer Kreisbahn in Drehung versetzt,
bo daß sie den Rührstangen 3 eine entsprechende Bewegung erteilt, um hierdurch die Oberfläche der Roheieensohmelze
zu rühren.
. — 6 —
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Die Sauerstoff-Blaseinrichtung weist wassergekühlte Blaslanzen auf, die an einem vom Rahmen 1 hochragenden !Traggerüst
12 aufgehängt sind. Diese wassergekühlten Blaslanzen umfassen eine erste Blaslanze 13, die eine itihrung 14 durchsetzt,
mittels eines hängenden Seils 15 lotrecht bewegbar ist und
mittels eines Handgriffs 16 festgelegt ist, sowie eine zweite Blaslanze 13% welche eine an der Rührwelle 4 befestigte
!Führung 141 durchsetzt, mit Hilfe eines hängenden
Seite 15* lotrecht bewegt werden kann und mittels eines
Handgriffs 16* an der Rührwelle 4 festgelegt ist. Bei der
dargestellten Ausführungsform sind drei an dem den Behandlungstisch tragenden Rahmen 1 befestigte erste Blaslanzen
und eine an der Rührwelle 4 befestigte zweite Blaslanze 13' vorgesehen. Die Sauerstoff-Zufuhr zum. Rahmen 1 erfolgt über
eine leitung 17, während von der Leitung 17 abgezweigte Verteilerrohre
18 über biegsame Schläuche 19 mit den Blaslanzen
13 und 13* verbunden sind, so daß der Sauerstoff über die
unteren Enden der Blaslanzen 13 und 13· auf die Oberfläche
der Roheisenschmelze geblasen werden kann.
Die Zuschlags- bzw. Zusätze-Beschickungseinrichtung weist einen an einem Hebewerk 21 aufgehängten Kübel 20 auf, wobei
das Hebewerk 21 längs eines Trägers 22 auf dem Tragrahmen 1
verfahrbar ist. Der durch das Hebewerk 21 betätigte Kübel 20 dient zur Zufuhr der Zuschläge bzw. Zusätze zu einem am
Rahmen 1 montierten Trichter 23. Am Boden des friehters 23
ist ein elektromagnetischer Förderer 24 vorgesehen, welcher die Zuschläge bzw. Zusätze über einen Schacht bzw. eine
Rinne 25 auf die Oberfläche der in der Gießpfanne befindlichen Roheisenschmelze aufbringt. Durch richtige Einstellung
des elektromagnetischen Förderers 24 kann mithin, eine zwangsläufige
und ständige Zufuhr der Zugaben gewährleistet wer« den. .
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Wie eingangs erwähnt, schafft die Erfindung eine Prischvorrichtung
für Eisenschmelzen, bestehend aus einer Rühreinrichtung, einer Säuerstoff-Blaseinrichtung und einer
Zuschlags- "bzw. Zusätze-Zugabeeinrichtung, bei welcher der
Sauerstoff über Blaslanzen 13 und 13* auf die Oberfläche
der Roheisenschmelze geblasen wird, während die Oberflächenschicht
der Roheisenschmelze unter dem Antrieb durch einen Motor 10 gerührt wird, und wobei die Zuschläge bzw. Zusätze
kontinuierlich zugegeben werden, während die Roheisenschmelze gerührt und mit Sauerstoff beblasen wird. Da nur
die Oberflächenschicht gerührt wird, können die für diesen Zweck benötigten pulvrigen Zuschläge bzw. Zusätze aus verhältnismäßig kleinen Teilchen bestehen, wodurch die Erstellungskosten
der Anlage gesenkt werden. Außerdem kann eine große Sauerstoffmenge mit hohem Wirkungsgrad auf die Schmelze
geblasen werden. Da der Blasdruck des Sauerstoffs gering ist, kann das schlackebildende Mittel in Form kleiner Granulate
bzw. Körnchen vorliegen, wodurch nicht nur die Schnelligkeit der Bildung der gewünschten Schlacke erhöht, sondern
auch eine einfache Einstellung der Schlacken-Zusammensetzung und -Temperatur ermöglicht wird. Außerdem können bereits
vorhandene Gießpfannen angewandt werden, ohne daß die Verfahrensschritte geändert werden müßten.
Die Erfindung schafft mithin ein neuartiges Verfahren zum Frischen von Roheisen und Stahl, mit dessen Hilfe schnell
und einfach die im Eisen oder in der Eisenlegierung enthaltenen Verunreinigungen entfernt werden können und der Wirkungsgrad
der Sauerstoff- und Reagentien-Anwendung verbessert wird, so daß gewöhnliches Roheisen für die Gußeisen- oder
Stahlherstellung ohne weiteres und mit sehr niedrigen Kosten in Roheisen mit niedrigem Phosphor- und Schwefelgehalt umgewandelt
werden kann. Hierdurch können über Konverter solche
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Stahlsorten erzeugt werden, die bisher nur durch Lichtbogenofen-Behandlung
erzielt werden konnten. Ebenso' wird es bei der Herstellung von Roheisen mit niedrigem Phosphor- und
Schwefelgehalt in Lichtbogenöfen möglich, einen großen
Roheisenanteil in den Lichtbogenofen einzubringen, wodurch
der Strombedarf und mithin die Rohstoffkosten gesenkt werden. Weiterhin kann der Wirkungsgrad der Stahlherstellung
sowie die Nutzungsdauer der in den Öfen verwendeten teuren feuerfesten Ausfutterungen erhöht werden.
Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einer
derzeit bevorzugten Ausführungsform dargestellt,und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche
Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß der Rahmen und der Grundgedanke der Erfindung verlassen werden.
Beispielsweise könnte das Frischen des Roheisens nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren entweder gleichzeitig mit oder nach der Entschwefelung des Roheisens erfolgen. Es kann
auch eine Anzahl von Blaslanzen zum Aufblasen von Sauerstoff
schräg zu dem den Behandlungstisoh tragenden Rahmen angeordnet sein, um den Sauerstoff von der Oberkante der Gießpfanne
aus aufzublasen. Außerdem ist die Einbauläge der Blaslanze 13* nicht auf die dargestellte Anordnung, nämlich
auf die Lage in der Achse der Rührwelle, beschränkt.
Die Verminderung des Kohlenstoffgehalts des Roheisens ist
beim erfindungsgemäßen Verfahren gering, da die Hauptaufgabe der Erfindung in der Reduktion der unerwünschten Begleitelemente
des Roheisens und nicht in der Verringerung des hauptsächlichen Kohlenstoffgehalts liegt.
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Claims (5)
1. Verfahren zum Frischen bzw. Feinen von Roheisen-oder
Eisenlegierungschmelzen unter Zugabe von Zusätzen bzw. Zuschlägen und Rühren der Schmelze, dadurch gekennzeichnet,
daß kontinuierlich eine vorbestimmte Zuschlagmenge auf die Oberflächenschicht der Metallschmelze nach
ihrem Eingießen in eine Pfanne aufgebracht wird und nur diese Oberflächenschicht gerührt wird, während gleichzeitig
Sauerstoff auf die Oberfläche aufgeblasen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zusätze bzw. Zuschläge zugegeben werden, während infolge des Umschüttens der Metallschmelze in die
Pfanne eine beträchtliche Trägheitsbewegung und natürliche Konvektion vorhanden sind.
3. Vorrichtung zum Frischen bzw. Feinen von Roheisenoder Eisenlegierungschmelzen, insbesondere zur Durchführung
des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Tragrahmen (1) mit einer unter diesem angeordneten
Pfanne (2) zur Aufnahme der Roheisenschmelze, eine am Tragrahmen vorgesehene Rührwelle (4)» eine Einrichtung
(5, 6, 7), um der Rührwelle eine Sohwingbewegung zu erteilen, mindestens eine mit dem unteren Ende
der Rührwelle verbundene Rührstange (3)» mindestens eine am Tragrahmen angebrachte Sauerstoff-Blaslanze (13,13·)
und gegebenenfalls eine die Rührwelle durchsetzende Blaslanze (130» welche während der Schwingbewegung
Sauerstoff auf die Oberfläche der Metallschmelze auf-
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bläst, und eine Einrichtung (23, 24$ 25) zur kontinuierlichen
Zufuhr einer vorbestimmten Zuschlag- bzw. Zusatzmenge zur Pfanne.
4. Vorrichtung nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet,
daß die Rührwelle (4) in lotrechter Richtung bewegbar
gelagert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (1) weiterhin eine exzentrische Antriebs
einrichtung (6 - 11) für die Rührwelle (4) aufweist, um letztere exzentrisch um ihre Achse herum in
Drehung zu versetzen.
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