DE19608531A1 - Verfahren zur Behandlung von Stahl, insbesondere zum Raffinieren von Stahl zum Zuge der Stahlerzeugung - Google Patents

Verfahren zur Behandlung von Stahl, insbesondere zum Raffinieren von Stahl zum Zuge der Stahlerzeugung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Stahl, insbesondere zum Raffinieren von Stahl, im Zuge der Stahlerzeugung, wonach das Eisen- bzw. Stahlbad zur Redu­ zierung des Kohlenstoffgehaltes mit einem Gas beaufschlagt wird.
Bei der Stahlherstellung ist es bekannt, zur Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes des geschmolzenen Roheisens in einem Sauerstoff-Konverter Sauerstoff durch die Schlacken­ schicht hindurch auf die Oberfläche des Eisen- bzw. Stahl­ bades zu blasen. Der Sauerstoff (O₂) reduziert den Kohlen­ stoff (C) in der flüssigen Eisen- bzw. Stahlschmelze unter Bildung von CO + CO₂. Außerdem wird bei diesem exothermen Prozeß Wärme erzeugt. Um eine Überhitzung des Eisen- bzw. Stahlbades zu verhindern, ist die Zugabe von Kühlschrott erforderlich. Normalerweise erfordert dieser Prozeß die Zugabe von 15% bis 20% Kühlschrott. Die erforderliche Schrottmenge wird durch jene Wärmebedingungen des ge­ schmolzenen Stahls vorgegeben, die für die Gießanlage benötigt werden, in welcher die Stahltemperatur ca. 30°C bis 50°C oberhalb der Soliduslinie liegen muß. - Andere Gase wie Stickstoff oder Argon werden ebenfalls verwendet, jedoch regelmäßig nur als Legierungsadditive (N₂ für mikro-legierte Stähle) oder Argon zum Entgasen. Das tatsächliche Reduzieren des Kohlenstoffgehaltes ist allein das Ergebnis der Sauerstoffeinblasung. Im übrigen ist es grundsätzlich möglich, die die Eisen- bzw. Stahlschmelze behandelden Gase im Wege des Aufblasens auf das Eisen- bzw. Stahlbad bzw. im Wege seines Durchblasens in den Konverter einzublasen.
Aus den vorbehandelten Stahlerzeugungsverfahren resultie­ ren im wesentlichen die folgenden Nachteile:
  • a) Der Einsatz von kühlendem Schrott mit unbekannten Legierungsbestandteilen,
  • b) das aus dem Konverter austretende Gas enthält ca. 80% CO und 20% CO₂ (im Bereich des Konverteraustritts),
  • c) die Temperatureinstellung ist bei Verwendung von kühlendem Schrott verhältnismäßig ungenau und basiert mehr auf den Erfahrungen und Fähigkeiten des Bedie­ nungspersonals als auf exakten Analysen. Um eine exakte Temperatur zu erreichen, ist eine Temperaturnachbehand­ lung mit Kühlschrott oder eine Nachbehandlung in einem Pfannenofen erforderlich.
Insbesondere der Nachteil gemäß a) enthält erhebliche Unwägbarkeiten in bezug auf die Stahlqualität, eben wegen der unbekannten Komponenten in dem Kühlschrott. Aus diesem Grunde kennt man integrierte metallurgische Anlagen, welche ausschließlich ihren eigenen recyclten Schrott ver­ wenden, sofern sie in hinreichender Menge mit bekannten metallurgischen Charakteristiken zur Verfügung steht. Dagegen sind solche metallurgischen Anlagen, welche lediglich Halbfertigerzeugnisse vertreiben, zum Kauf von Kühlschrott mit sämtlichen Risiken in bezug auf die Qualität des Stahlfertigerzeugnisses gezwungen. - Hier setzt die Erfindung ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung von Stahl, insbesondere zum Raffinieren von Stahl, im Zuge der Stahlerzeugung anzugeben, wonach auf den Einsatz von Kühlschrott mit unbekannten Schlacken­ bestandteilen und daraus resultierenden Risiken für das Stahlfertigerzeugnis verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß als Gas reines CO₂-Gas oder im wesentlichen CO₂ enthaltendes Gas auf die Oberfläche der Eisen- bzw. Stahlschmelze geblasen wird. - Im Rahmen der Erfindung wird durch die Verwendung von CO₂-Gas anstelle von Sauerstoff zur Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes jener Temperaturanstieg des Eisen- bzw. Stahlbades ver­ mieden, den sonst das O₂-Gas unvermeidbar mitsichbringt. Denn nach Erreichen der Stahloberfläche, an der eine Temperatur von mehr als 1500°C herrscht, dissoziiert das CO₂-Gas unter diesen Bedingungen in CO + 1/2 O₂ unter Verwendung von Wärme, welcher der Schlacke und dem Eisen­ bzw. Stahlbad entzogen wird. Die Umwandlung beträgt unter diesen Bedingungen nahezu 100%. Der hochaktive atomare Sauerstoff reagiert unmittelbar mit dem Kohlenstoff von dem geschmolzenen Eisen bzw. Stahl. Dadurch wird CO er­ zeugt, und zwar entsprechend der Reaktion C + 1/2 O₂ → CO plus Wärme. Daraus resultiert ein Raffinationsprozeß für den geschmolzenen Stahl. Im ganzen läuft ein endo­ thermer Prozeß ab, welcher der Umgebung, nämlich der Eisen- bzw. Stahlschmelze und der Schlacke Energie ent­ zieht. Während dieser Prozeß endotherm ist, ist die Redu­ zierung des Kohlenstoffgehaltes unter Verwendung von Sauerstoff ein exothermer Vorgang. Im Rahmen des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens kann die Endtemperatur des flüssigen Stahlbades durch die getrennte Zugabe von Sauer­ stoff oder durch eine Mischung von CO und O₂ in geeigne­ ter Weise kontrolliert werden. Folglich besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, außerdem CO₂-Gas oder im wesentlichen CO₂ enthaltenden Gas auch Sauerstoff in vor­ gegebener Menge zu verwenden. - Im Ergebnis besteht im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Möglichkeit unter endothermen, neutralen oder exothermen Bedingungen zu arbeiten. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß auf die Zugabe von Schrott zu Kühlzwecken vollständig verzichtet werden kann. Daraus folgt, daß die Qualitäts­ minderung des Stahls durch im voraus nicht bestimmbare Verunreinigungen eliminiert wird.
Das oder die den Kohlenstoff reduzierenden Raffinations­ gase werden vorzugsweise mittels einer gekühlten, zum Bei­ spiel wassergekühlten Blaslanze in einem Konverter oder E-Ofen durch die Schlacke hindurch auf die Oberfläche der Eisen- bzw. Stahlschmelze eingeblasen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematischer Darstellung eines Konverters mit einer zugeordneten Blaslanze und
Fig. 2 eine Ausschnitt X aus dem Gegenstand nach Fig. 1.
In den Figuren ist ein schwenkbar gelagerter CO₂- O₂-Konverter 1 dargestellt, in den eine Blaslanze 2 einge­ taucht werden kann. Diese Blaslanze 2 ist zum Einblasen von einerseits CO₂-Gas und andererseits Sauerstoff einge­ richtet und im übrigen wassergekühlt. Die Gas- und Wasser­ führung ist durch Pfeile angedeutet. Nach dem Ausführungs­ beispiel werden das CO₂-Gas und der Sauerstoff getrennt durch die Schlacke 3 hindurch in die Eisen- bzw. Stahl­ schmelze 4 eingeblasen.
Der Austritt von CO oder CO + CO₂ infolge der Verwendung von entweder nur CO₂-Gas als Raffinationsgas oder unter Zugabe von O₂ ist schematisch angedeutet.
Im Rahmen der Erfindung wird das CO₂-Gas sowohl zum Frischen im Zuge der Stahlherstellung als auch zum Raffinieren von Rohstahl im Zuge einer Stahlbehandlung eingesetzt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Behandlung von Stahl, insbesondere zum Raffinieren von Stahl, im Zuge der Stahlerzeugung, wonach das Eisen- bzw. Stahlbad zur Reduzierung des Kohlenstoff­ gehaltes mit einem Gas beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas reines CO₂-Gas oder im wesentlichen CO₂ enthaltendes Gas auf die Ober­ fläche der Eisen- bzw. Stahlschmelze geblasen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem CO₂-Gas oder im wesentlichen CO₂ enthaltende Gas Sauerstoff in vorgegebener Menge eingeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das oder die den Kohlenstoff reduzierenden Raffi­ nationsgase mittels einer gekühlten, zum Beispiel wasser­ gekühlten Blaslanze in einem Konverter durch die Schlacke hindurch auf die Oberfläche der Eisen- bzw. Stahlschmelze eingeblasen werden.
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