DE1920958A1

DE1920958A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Frischen bzw. Feinen von Roheisen- bzw. Eisenlegierungschmelzen

Info

Publication number: DE1920958A1
Application number: DE19691920958
Authority: DE
Inventors: Ryo Ando
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1968-04-24
Filing date: 1969-04-24
Publication date: 1969-11-06
Also published as: US3664827A; CA926616A; BE732046A; FR2006852A1; GB1259702A; RO54779A; NL6906228A; DE1920958B2; FR2006852B1; AT322595B

Description

Nippon Kokan Kabushiki Kaisha 2 4 APR WgQ

Tokio, Japan

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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Hilfe von Sauerstoff schnell zu frischen. Wenn jedoch eine Schlacke gebildet wird, die sich für die Entfernung von Phosphor und Chrom bei niedriger Temperatur eignet_s 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.

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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

Patentansprüche

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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