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 StahlerzeugungInfo
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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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |