DE1923596C3

DE1923596C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Stahlerzeugung

Info

Publication number: DE1923596C3
Application number: DE1923596A
Authority: DE
Inventors: Ryo Ando; Tsutomu Fukushima
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1968-05-09
Filing date: 1969-05-08
Publication date: 1975-11-20
Also published as: AT308792B; NL6906392A; BE732833A; DE1923596A1; GB1234878A; US3754892A; NL152602B; DE1923596B2; FR2009870A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stahlerzeugung, bei dem Roheisen kontinuierlich in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen unter Umrühren entschwefelt, entphosphort und entkohlt wird, sowie eine Vor- richtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der britischen Patentschrift 7 85 337 ist ein solches Verfahren zur Stahlerzeugung bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren ist eine der Entschwefelung dienende erste Kammer ein kippbares Gefäß, aus dem die Eisenschmelze chargenweise einer nächsten Behandlungszone zugeführt wird. Das Stahlerzeugungsverfahren wird in diesen Stufen also nicht vollständig kontinuierlich durchgeführt, wie es im Hinblick auf die Produktionsleistung wünschenswert wäre. Weiter sind *5 die anschließenden Behandlungszonen nicht vollständig voneinander getrennt, sondern lediglich die Atmosphäre über der Eisenschmeize ist in einzelne Behandlungs TufderDTpS 9 25 651 ist schließlich die Anordnung von Konvertern auf einem schrittweise drehbaren Tisch bekannt Durch diese Anordnung wird eine beträchtliche Produktionssteigerung erzieIt, da das Stahlerzeugungsverfahren nicht jewe.ls so lange unterbrochen werden muß. bis eine Konverterbeschickung der vollständigen Konverterbehandlung unterzogen ist Während die Konverterbehandlung der Beschickung eines Konverters durchgeführt wird, kann bereits der nächste Konverter beschickt werden.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein Stahlerzeugungsverfahren zu schaffen, bei dem mit einer hohen Produktionsleistung eine ausgezeichnete Steuerung der Entschwefelung, der Entphosphorung und der Entkohlung durchgeführt werden kann. Die Produktionskosten sollen durch dieses Verfahren nicht

erhöht werden. ,,tu j

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Eisen in einer ersten Behandlungszone entschwefelt und in einer davon getrennten Behandlungszone entphosphort wird, wobei jeweils nur die Grenzschicht zwischen Eisenschmelze und Schlacke mechanisch umgerührt wird, und anschließend schlackenfrei intermittierend Sauerstoffaufblaskonvertern zur Entkohlung zugeleitet wird. . _M ......

Da erfindungegemäß die Metallschmelze in den zwei Behandlungszonen nahezu vollständig von einander getrennt ist, können die für die Entschwefelung bzw. die Entphosphorung optimalen Bedingungen in den zwei Behandlungszonen mit großer Genauigkeit eingestellt und ohne gegenseitige Beeinflussung aufrechterhalten werden. Insbesondere können die Temperaturbedingungen in beiden Behandlungszonen weitgehend unabhängig voneinander gesteuert werden. Auch die basischen oder saueren Bedingungen in den einzelnen Behandlungszonen beeinflussen sich nicht gegenseitig, wodurch die Lebensdauer der Auskleidungen gesteigert werden kann. Schließlich hat sich erfindungsgemäß überraschenderweise gezeigt, daß für die verschiedenen Behandlungsschritte ein Umrühren der Grenzschicht zwischen Metallschmelze und Schlacke vollständig ausreicht und dieselbe Wirkung besitzt, wie das bisher übliche Umrühren des gesamten Schmelzbades. Dadurch kann erfindungsgemäß der Energieverbrauch für das Rührwerk erheblich reduziert werden. Auch die Atmosphäre über der Schmelze kann in den einzelnen Behandlungszonen gesteuert werden. Dabei wird in der ersten der Entschwefelung dienenden Behandlungszone eine nicht oxydierende Atmosphäre aufrechterhalten, während in der zweiten, der Entphosphorung die-

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nenden Behandlungszone Sauerstoff aufgeblasen wird.

In zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der ersten Behandlungszone Kalziumkarbid als Schlackenbildner zagegeben. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der ersten Behandlungszone kontinuierlich aus dem Hochofen ausgetragene Schlacke zugeführt wird. Dadurch kann der thermische Wirkungsgrad verbessert werden, die Schlackenbildung wird beschleunigt und eine günstige Gießfäh;gkeit der Schlacke.wird aufrechterhaltea

Der zweiten Behandlungszone wird vorteilhafierweise als schlackebildendes Mittel gebrannter Kalk, Eisenoxyd, Soda und Flußspat zugesetzt, und es wird Sauerstoff auf das Bad aufgeblasen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- i$ rens wird mit Vorteil eine Vorrichtung verwendet, die gekennzeichnet ist durch ein erstes Behandlungsgefäß zur Entschwefelung, das einen EinlaC für das Roheisen und eine Zuführung für einen Schlackebildner aufweist, ein zweites Behandlungsgefäß zur Entphosphorung, das eine Zuführung für einen Schlackebildner und Sauerstoffblaslanzen aufweist, und Sauerstoff-Aufblas-Konverter, die über ein Abstichloch von dem zweiten Behandlungsgefäß beschickbar sind, wobei das erste Behandlungsgefäß und das zweite Behandlungsgefäß zwangsläufig voneinander getrennt sind und nur über einen Überlauf miteinander in Verbindung stehen, und in beiden Behandlungsgefäßen Rührwerke vorgesehen sind, die nur die Metall-Schlacke-Grenzschitht umrühren.

Die Produktionsgeschwindigkeit und -leistung wird zweckmäßigerweise dadurch erhöht, daß die Sauerstoffaufblas-Konverter auf einem Drehtisch angeordnet und zyklisch gegeneinander austauschbar sind.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbcispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Roheisen 2 mit beispielsweise 43% C, 0,68% Si, 0,65% Mn, 0,190% P und 0,043% S, das in einer Menge von 2 Tonnen je Minute kontinuierlich von einem Hochofen 1 abgestochen wird, in ein Behandlungsgefäß A bzw. 3, das vorzugsweise der Entschwefelung dient, mit einem Fassungsvermögen von 10 Tonnen eingeführt, das in der Nähe des Hochofens 1 angeordnet ist. Anschließend wird dem Roheisen Kalziumkarbid in einer Menge von 2 kg/min als schlackebildendes Feinungsmittel über einen Förderer 4 zugesetzt, wobei die Entschwefelung durch kontinuierliches exzentrisches Rühren nahe der Schlacken-Metall-Grenzfläche mittels Rührstangen 5 aus kohlenstoffhaltigem oder anderweitig feuerfestem Material durchgeführt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform sind drei Rührstangen vorgesehen.

Das auf diese Weise vorbehandelte Roheisen wird dann zur Entphosphorung in ein zweites Gefäß B bzw. 6 mit einem Fassungsvermögen von etwa 101 überführt Hier wird die Schlacke über ein Schlacken-Abstichloch 7 abgeführt. Diese Schlacke kann erforder!":- chenfalls auch wieder zurückgeführt werden. Im Gefäß B wird über einen Förderer 9 ein schlackebildendes Mittel 8 in Form von 80 kg/min gebrannten Kalks, 30 kg/min Walzzunder, 30 kg/min kalzinierten Sodas und 10 kg/min Fluorit eingeführt, während gleichzeitig t>5 Sauerstoff in einer Gesamtmenge von 30 Nm³/min über Blaslanzen 10, von denen bei der dargestellten Ausführungsform drei über dem Gefäß vorgesehen sind, eingeblasen wird. Gleichzeitig wird die Schmelze mittels eines Grenzflächen-Rührwerks gerührt, das wie beim Gefäß A Rührstangen 5 aus kohlenstoffhaltigem oder anderweitig feuerfestem Material aufweist, um den Phosphor durch Oxydation zu entfernen.

Das so vorbehandelte Roheisen wird sodann in einen von drei vorgesehenen Stahlerzeugungsöfen 13, d.h. mit reinem Sauerstoff arbeitenden Oberwindfrisch-Konvertern, überführt, die auf einem Drehtisch 12 montiert sind, während die Schlacke durch einen Fuchs 11 abgezogen wird. Die Entkohlung geschieht nach einem herkömmlichen Verfahren, bei welchem Sauerstoff über eine Blaslanze 14 eingeblasen wird. Auf diese Weise wird Rohstahl mittleren Kohlenstoffgehalts mit 0,25% C, 0,006% S, 0,008% P, Spuren Si und Mn erhalten. Durch Zugabe bzw. Zuschlag einer Ferrolegierung als Desoxydationsmittel in der Endstufe des Stahierzeugungsvorgangs wird schließlich der gewünschte Feriigsiahl erhalten. Die drei auf dem Drehtisch angeordneten Frischöfen wirken miteinander zusammen, wobei jeder Ofen abwechselnd als Frisch- bzw. Entkohiungsofen 13a zur Aufnahme des Roheisens, als Ofen 136 zur Durchführung des Blasens und schließlich (nicht dargestellt) zum Abstechen und Schrottchargieren dient.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung geschieht die Entschwefelung und Entphosphorung unter Verwendung getrennter Behandlungsgefäße A und B. Je nach der betreffenden Stahlsorte kann die Entschwefelung und Entphosphorung jedoch auch gleichzeitig unter Verwendung eines einzigen Behandlungsgefäßes vor sich gehen. Bei der Durchführung der Entschwefelung und Entphosphorung ist es vom Standpunkt der Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads, der schnellen Schlackenbildung und der Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit der Schlacke sehr vorteilhaft, auch die kontinuierlich aus dem Hochofen ausgetragene Schlacke zu verwenden.

Zur Erhöhung der Wirksamkeit der Entschwefelung, der Entphosphorung und der Entkohlung auf maximale Werte reicht es aus, lediglich die Anzahl der Einheiten der Behandlun^sgefäße oder das Fassungsvermögen jedes Behandlungsgefäßes zu vergrößern. Außerdem erfolgt die Verwendung des Drehtisches an der letzten Verfahrensstufe sowie die Anordnung der Stahlerzeugungsöfen auf diesem Drehtisch im wesentlichen im Hinblick darauf, daß der eingesetzte Schrottanteil frei gewählt und der Stahlerzeugungsofen selbst als Gießpfanne verwendet werden kann. Der Grund hierfür besteht darin, daß die öfen einen weiten wirksamen Anwendungsbereich besitzen, indem einer für die Durchführung des Frischens herangezogen wird, während der andere zur Vorwärmung des Schrotts oder als Gießpfanne für den geschmolzenen Stahl oder als Aufnahmegefäß für das der ersten Behandlung unterzogene Roheisen benutzt wird.

Der kontinuierlich arbeitende erfindungsgemäße Stahlerzeugungsofen kennzeichnet sich dadurch, daß der Entschwefelungs, und Entphosphorungsvorgang einwandfrei vom Entkohlungsvorgang getrennt ist und daß bei der Entschwefelung und Entphosphorung das mechanische Rühren an der Grenzfläche zwischen der Schlacke und der Metallschmelze vorgenommen wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ohne weiteres Stahl mit niedrigem Schwefel- und Phosphorgehalt erzielen, wobei die Einstellung jedes seiner Analysenbestandteile nach dem Entkohlen ohne weiteren Aufwand frei durchführbar ist, wodurch sich auch eine

ausgezeichnete Möglichkeit der Herstellung verschiedener Sorten hochqualitativen Stahls ergibt, die den bisher mit den chargenweise arbeitenden Schmelzofen erzeugten Stahlsorten überlegen sind. Außerdem kann der eingesetzte Schrottanteil weitgehend frei bestimmt werden. Darüber hinaus kann der Entschwefelungs- und Entphosphorungsvorgang, bei welchem Schlacke in großer Menge erzeugt wird, bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen erfolgen, so daß Verschleißverluste infolge eines Schmelzens des feuerfesten Materials im Entschwefelungs- und Entphosphorungs-Gefäß merklich vermindert werden, während die Temperatur in der Endstufe der Entkohlung zwar ziemlich stark ansteigt, dabei jedoch praktisch keine Schlacke gebildet wird. Beim erfindungsgemäßen Ofen kann eine Rückschwefelung und Rückphosphorung während des Entkohlungsvorganges vermieden werden, da während der Entschwefelung und Entphosphorung eine perfekte Schlackenentfernung gewährleistet ist.

Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß das erfindungsgemäße, beispielsweise zur Entphosphorung dienende Behandlungsverfahren auch für die Entfernung anderer Verunreinigungen verwendet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Stahlerzeugung, bei dem Roheisen kontinuierlich in mehreren aufeinanderfolgen- den Stufen unter Umrühren entschwefelt, entphosphort und entkohlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen in einer ersten Behandlungszone entschwefelt und in einer davon getrennten Behandlungszone entphosphort wird, wobei je- wejls nur die Grenzschicht zwischen Eisenschmelze und Schlacke mechanisch umgerührt wird und anschließend schlackenfrei intermittierend Sauerstoffaufblaskonvertern zur Entkohlung zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Behandlungszone Kalziumkarbid als Schlackenbildner zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch J und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Behandlungszone kontinuierlich aus dem Hochofen ausgetragene Schlak- ke zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Behandlungszone als schlackebildendes Mittel gebrannter Kalk, Eisenoxyd, Soda und Flußspat züge- setzt und Sauerstoff auf das Bad aufgeblasen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein erstes Behandlungsgefäß zur Entschwefelung, das einen Einlaß für das Roheisen und eine Zuführung für einen Schlackebildner aufweist, ein zweites Behandlungsgefäß zur Entphosphorung, das eine Zuführung für einen Schlakkebildner und Sauerstoffblaslanzen aufweist, und Sauerstoff-Aufblaskonverter, die über ein Abstichloch von dem zweiten Behandlungsgefäß beschickbar sind, wobei das erste Behandlungsgefäß (3) und das zweite Behandlungsgefäß (6) zwangläufig voneinander getrennt sind und nur über einen Überlauf miteinander in Verbindung stehen, und in beiden Behandlungsgefäßen Rührwerke (5) vorgesehen sind, die nur die Metall-Schlacke-Grenzschicht umrühren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffaufblaskonverter auf einem Drehtisch angeordnet und zyklisch gegeneinander austauschbar sind.

kammern unterteilt, während das Schmelzbad selbst Seht üi einzelne Behandlungszonen unterteilt ist Da die Metallschmelze somit von einer Behandlungszone frei ta die andere fließen kann, können die Bedingungen der einzelnen Behandlungszonenι nicht voneinander unabhSgig genau eingestellt werden, w« dies fur eine mögSft vollkommene Entschwefelung und Entphos-Dhorune erforderlich ist .

Aus der DT-AS U 90479 ist ein mechanisches Ruhrwerk bekannt das dazu dient die Eisenschmelze mit to dSober befindlichen Schlacke zu durchmischen. Dieses Rührwerk saugt die Metallschmelze «n den unteren Schichten an und stößt sie in den oberen Schichten wirier aus so daß eine vollständige Durchmischung ds gesäten Schmelzbades erzielt wird. Diese v_ol|- Snlge Durchmischung erfordert einen beträchtlichen

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