DE2000735B - Durch Sintern hergestellte, vorgebildete Schlacken für die Stahlerzeugung - Google Patents

Description

Al₈O₃ + Fe₈O₈ 2,5 bis 4,0 gegeben werden.

Die Flußmittel beschleunigen zwar die Bildung der

CaO = ι 5 bis 2 O ^{IS Scn}'acke, ^{indem sie die} Kalkauflösung begünstigen.

Al₈O₈ + Fe₈O₃ ' ' Trotzdem verlangt die Schlackenbildung eine fühlbare

lange Zeit.

2. Schlacke nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Entscheidend kann man die Blaszeit dadurch verzeichnet, daß sie einzeln oder in Kombination kürzen, daß man den Konvertern die Arbeit der SiO₂, TiO₂ und Na₂O enthält, welche aus den für 20 Schlackenbildung abnimmt, indem man vorgebildete die Herstellung der Schlacke verwendeten Stoffen Schlacken verwendet. Die metallurgischen Reaktionen herrühren. setzen früher ein und verlaufen schneller. Außerdem

3. Schlacke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch wird die Führung des Verfahrens vereinfacht, denn gekennzeichnet, daß zu ihrer Herstellung Bruch- statt mehrerer Zuschläge muß nur einer, nämlich die dolomit aus den Stahlwerken und/oder Rot- 25 vorgebildete Schlacke, aufgegeben werden. Vorgeschlamm aus der technischen Tonerdeerzeugung bildete Schlacken wurden schon vor der Zeit der verwendet wird. Sauerstoff-Blasstahl-Verfahren vorgeschlagen, haben

sich aber nicht eingeführt, denn sie brachten in den

langsam arbeitenden Herdfrisch-Verfahren, z. B. in

30 SM- bzw. Lichtbogenofen, keinen wirtschaftlichen Erfolg.

Die Erfindung betrifft vorgebildete Schlacken, welche Eine Ausnahme sind die flüssigen Schlacken der

metallurgisch sehr wirksam sind und zugleich die ba- Arbeitsweise nach P e r r i η (Schlackenreaktionsversichen feuerfesten Baustoffe Dolomit und Magnesit fahren). Diese werden jedoch zur Feinung des Stahles sehr wenig angreifen. Die erfindungsgemäß zusammen- 35 außerhalb des Ofens verwendet,
gesetzten und vorgebildeten Schlacken entlasten die Charakteristisch für den Stand der Technik ist die

Stahlöfen von der Schlackenbildungsarbeit, wodurch Bedeutung, welche man der Kieselsäure in der kürzere Schmelzzeiten möglich werden. Dies kommt Schlacke beimißt. Einerseits gibt man zu, daß SiO₂ in erster Linie den Sauerstoff-Blasstahlverfahren zu- metallurgisch unerwünscht ist, andererseits aber hält gute, z. B. dem LD-, LDAC- und KALDO-Verfahren. 40 man SiO₂ zur Verschlackung des Kalkes für not-

Deren Blaszeit wird bei Verwendung der erfindungs- wendig. Deutlich wird diese in der Fachwelt als gültig gemäßen Schlacke beträchtlich kurzer und die Treff- anerkannte Bedeutung der Kieselsäure in der Offensicherheit der Chargenführung gebessert. Dieselben !egungsschrift 1 916 419 dargelegt, welche von einem Vorteile bringen die erfindungsgemäßen Schlacken in Schlackenbildner, bestehend aus den drei Grundden elektrischen und flammenbeheizten Stahlöfen, z.B. 45 oxiden CaO — Fe₂O₃ — SiO₂, handelt, aiso einem im Lichtbogenofen und Siemens-Martin-Ofen. Flußmittel. Diese Offenlegungsschrift 1 916 419 sieht

Bekanntlich bestehen die herkömmlichen Stahlofen- das teilweise Zusammensintern der Bestandteile zu schlacken im wesentlichen aus den Oxiden einem Agglomerat vor, will aber keine vorgebildete

Schlacke schaffen, denn auch diese Schlackenbildner CaO — FeO — SiO₂. 50 benötigen zum Erzielen der geforderten Basizität im

Stahlofen noch einen beträchtlichen Kalkzuschlag.

Sie entstehen aus den Zuschlägen, den herausge- Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht

frischten Eisenbegleitern und dem Eisenabbrand. die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ge-

Folglich ist die Schlacke während des Blasverlaufs sinterte Schlacken für die Stahlerzeugung zu schaffen, sehr unterschiedlich zusammengesetzt. Zu Anfang ist 55 die
sie sauer, wird daraufhin mit fortschreitender Kalkauflösung basischer und erreicht erst am Blasende nach Möglichkeit keine SiO₂ enthalten bzw. die ihre volle metallurgische Wirksamkeit. SiO₂ geringfügig in ihrer Zusammensetzung nur

Der wichtigste Zuschlag ist Kalk. Sein Brenngrad bei Verwendung kieselsäurehaltiger Rohstoffe

beeinflußt die Schlackenbildung entscheidend. Weich- 60 haben, und

gebrannte, aktive Kalke lösen sich schneller als hart- die vorgebildet und so basisch sind, daß man für

gebrannte. Auch diese bilden mit der Kieselsäure um die im Stahlofen notwendige Basizität keinen

das Kalkstück gerne Dikalziumsilikatschichten, welche Kalk mehr zugeben muß.

dessen Lösung in der Schlacke sehr verlangsamen.

Während dieser Verzögerung ist das Kalkstück der 65 Bekanntlich ist die Schlacke metallurgisch um so Verfahrenshitze ausgesetzt und wird in wenigen Mi- wirksamer, je größer in ihr der Anteil an reaktionsnuten zu sehr hartem Kalk nachgebrannt, was sein fähigem »freiem« Kalk ist. Daher muß in den vorge-Lösungsvermögen gewaltig vermindert. bildeten Schlacken der Gehalt an Flußmitteln den

3 4

geringen Anteil an Kieselsäure um ein Vielfaches über- wichtsprozent nicht üblich. So werden beim LD-Ver-

wiegen: Das Verhältnis Flußmittel zu Kieselsäure fahren in der Bundesrepublik Deutschland Gehalte

muß möglichst groß sein. Dabei muß aber die Flüssig- von 1,1 bis 3,7 Gewichtsprozent MgO gefunden. Diese

keit der Schlacke bei Stahlofentemperaturen gewähr- geringen Mengen stammen in erster Linie von dem in

leistet sein, S der Schlacke aufgelösten feuerfesten Baustoff wie

In die folgenden Betrachtungen wird der Flußspat Dolmit und Magnesit.

nicht einbezogen, Somit werden die Schlacken in Die Meinung, daß auch diese geringen MgO-Mengen erster Linie aus Kalk mit Tonerde und/oder Eisenoxid in den herkömmlichen Schlacken den Angriff auf das gebildet, Diese sind metallurgisch sehr wirksam, feuerfeste Material hemmen, ist noch umstritten. Die greifen aber den Dolomit und den Magnesit sehr stark io bewußte MgO-Zuführung, z. B. mit mild gebranntem an. Dolomit, wird daher nur in vereinzelten Stahlwerken Es wurde nun gefunden, daß diese Aluminat- bzw. angewendet. Aber selbst in diesen Fällen beträgt der Ferritschlacken die basische Zustellung wesentlich MgO-Gehalt selten mehr als 4,0% in der Endschlacke, weniger angreifen, wenn sie 8 bis 15 Gewichtsprozent Die Fachwelt hält diesen MgO-Gehalt für die Sätti-MgO enthalten. Eine erfindungsgemäße Aluminat- 15 gungskonzentraüon (s. die nachveröffentlichte Zeitschlacke hat z. B. folgende Zusammensetzung: schrift »Stahl und Eisen«, 90 [1970] Nr. 25 vom 10.Dezember 1970, S. 1453, insbesondere die Fußnote).

CaO 50 bis 55 Gewichtsprozent In der kalkarmen Vorschlacke der herkömmlichen

Al₂O₃ 27 bis 39 Gewichtsprozent Verfahren wirken zwar diese und auch etwas höhere

MgO 8 bis 15 Gewichtsprozent. ao MgO-Gehalte als Flußmittel. Trotzdem behindern sie

die CaO-Sättigung der Schlacke, denn weitere KaIk-

Solche Schlacken werden mit Vorteil zur Feinung gaben führen zunächst zur Bildung von Dikalzium-

verwendet. silikat in der flüssigen Schlacke. Durch das bewußt zu-

Zum Frischen jedoch ist Eisenoxid in der Schlacke gesetzte MgO erkauft man sich bessere Haltbarkeiten

notwendig. In diesem Falle wird die Tonerde der vor- 35 der Zustellung mit metallurgisch weniger wirksamen

genannten vorgebildeten Schlacke teilweise oder ganz Schlacken.

durch Fe₂O₃ ersetzt. Diese Feststellungen treffen nur für die herkömm-

Die erfindungsgemäßen Schlacken sind daher da- liehen Schlacken zu, welche im wesentlichen aus

durch gekennzeichnet, daß der Gehalt an MgO von 8 CaO — SiO₂ — FeO bestehen,

bis 15 Gewichtsprozent beträgt und daß die Oxide 30 Bei Aluminatschlacken, welche keine oder wenig

der Schlacken folgende zwei Verhältnisse einhalten. SiO₂ enthalten, kann der MgO-Gehalt auf die erfindungsgemäßen 8 bis 15 Gewichtsprozent MgO erhöht

Erstens werden, ohne daß die metallurgische Wirksamkeit

j^jgQ ι dieser Schlacken absinkt.

= ; 35 Die vorgebildeten Schlacken werden durch Schmelzen

Al₂O₃ H- Fe₂O₃ 2,5 bis 4,0 ₀₍jer Sintern hergestellt. Letzteres ist wirtschaftlich

vorteilhafter.

Bei diesem Verhältnis ist der Angriff der Schlacke

auf die feuerfesten Stoffe Dolomit und Magnesit sehr Beispiel 1
stark verlangsamt. 4°

Eisenreicher Rohbauxit wird mit Kalkstein und

Zweitens Rohdolomit auf unter 0,15 mm gemahlen, getrocknet

O₁Q und das rohe Mehl in einem Drehrohrofen mit Schwe-

_ i_;5 bis 2,0 . begaswärmetauschern gebrannt. Die Mischung besteht

Al₂O₃ + Fe₂O₃ 45 _aus:

Dieses Verhältnis gibt metallurgisch sehr wirksame, ^ff" I*⁸!* ³|°

Dieses Verhältnis gibt metallurgisch sehr wirksame, o^ff· «

gut flüssige Schlacken, welche trotzdem den Kalk Rohdolomit ^°χ f.

des Dolomits nur langsam lösen. Roh-Bauxit 600 kg/t

Solche kieselsäurefreien Schlacken sind teuer her- 50 1780 kg/t 100 °/₀
zustellen. Die meisten brauchbaren Rohstoffe enthalten auch Kieselsäure. Aber unbeschadet kann man aus 1780 kg trockenem Rohmehl werden nach in diesen Schlacken etwas Kieselsäure zulassen. Brennen bei rund 1150⁰C 1000 kg vorgebildete

In der vorgebildeten Schlacke darf der Kieselsäure- Schlacke als gesinterter Klinker erhalten. Die Zugehalt 10 Gewichtsprozent nicht übersteigen, damit 55 sammensetzung ist: ; sie auch die aus dem Bad herausgefrischte Kieselsäure ;

aufnehmen kann, ohne metallurgisch weniger wirksam CaO 48 Gewichtsprozent ;

zu werden. Al₂O₃ + Fe₂O₃ 36 Gewichtsprozent ;

Solche Schlacken können z. B. aus Kalkstein, _{M Q n} Gewichtsprozent

Dolomit und Bauxit erbrannt werden, wobei keiner 60 _* . „ . . .

der genannten Rohstoffe sehr rein zu sein braucht. ^Sl°* ⁴ Gewichtsprozent

Statt Bauxit kann auch Rotschlamm aus der Ton- TiO₂ 1 Gewichtsprozent |

erdebereitung verwendet werden. In diesem Falle '

kommen merkliche Mengen an Titanoxid und Natri- B e i s ρ i e 1 2

umoxid hinzu. Keines dieser Oxide darf in der vorge- 65 j

bildeten Schlacke 6 Gewichtsprozent überschreiten. Erfindungsgemäß vorgebildete Schlacken können ,

In den Schlacken der herkömmlichen Stahlerzeu- auch aus Abfällen der Hüttenindustrie hergestellt \

gungsverfahren sind MgO-Gehalte von 8 bis 15 Ge- werden.

S 6

Rolschlamm aus der Tonerdegewinnung wird mit CaO ₁ . * _Q

Dolomitbruch aus dem Stahlwerk und Kalkstein zu Al O + Fe O

Schlamm vermählen. Die Mischung besteht aus a a β a

_ MgO 1 J _

Kalkstein 560 kg/t 43,5 Gewichtsprozent 5 AIaO₈-I-Fe₈O₈ 2,7 3,33

Dolomitbruch 230 kg/t 17,8 Gewichtsprozent

Rotschlamm Außer Drehrohröfen sind nach Vorbereitung der

(trocken) 500 kg/t 38,7 Gewichtsprozent Rohstoffe Schachtöfen und Sinterroste zum Brennen

1290 kg/t 100,0 Gewichtsprozent io der vorgebildeten Schlacken brauchbar.

Die erfindungsgemäß vorgebildeten Schlacken brin-

Aus 1290 kg (trockenem) Schlamm entstehen 1000kg gen dem Stahlwerkswesen eine Reihe von Vorteilen, gesinterter Klinker; gebrannt wird in einem mit Zur Herstellung können »unreine« Rohstoffe ver-Ketten ausgerüsteten Drehrohrofen, wie dies für das wendet werden, für welche heute kaum ein Markt zu Naßverfahren der Zementerzeugung üblich ist, bei »5 finden ist, z. B. mergelige Kalksteine und Dolomite, rund 1150° C. eisenreiche Bauxite.Dolomitbruch, Rotschlamm u. a. m.

Die Zusammensetzung der so erhaltenen vorge- Zum Teil sind diese Stoffe lästige Abfälle,
bildeten Schlacke ist: Die Vorbereitung und das Brennen der Mischung

ist einfacher als das Brennen von aktiven Stahlwerks-

CaO 46 Gewichtsprozent ²° |^p; .

.,,-,., Die Lagerung der gesinterten, vorgebildeten Schlak-

^Mg° ^Π Gewichtsprozent _{ken ist im} Vergleich zum Stahlwerkskalk einfach. Da

Al₁A + Fe₂O₃ 26,5 Gewichtsprozent _si_e keinen freien Kalk mehr enthalten, hydratisieren

SiO₂ 8,0 Gewichtsprozent sie nicht.

3 0 Gewichtsprozent ^a5 Gleich nach Aufgabe wird die vorgebildete Schlacke

"'''''''''''' ^ ^sch"^e11 geschmolzen und ist sofrt metallurgisch sehr

Na₂O ............. 5^5 Gewichtsprozent ^sch"^e11 geschmolzen und ist sofort metallurgisch sehr

wirksam. Im Verlauf der Charge nimmt sie die aus dem Bade herausgefrischten Stoffe auf und hemmt

Diese zwei Beispiele entsprechen nicht mathema- deren Wechselwirkung mit dem Bade, ohne dabei tisch genau den im Anspruch 1 angeführten Verhält- 3<j merklich von seiner metallurgischen Wirksamkeit einnissen. Trotzdem verbleibt deren metallurgische Wirk- zubüßen.

samkeit in Nachbarschaft der angeführten Verhältnisse Auf die entschwefelte Wirkung der erfindungsge-

erhalten, zumal es sich nur um Abweichungen von mäßen Schlacke ist sehr groß. Sie bleibt auch nach Zehnteln von Prozenten handelt. der Aufnahme der Frischoxide am Ende der Chargen-

35 zeit erhalten.

Beispiel3 Beispiel4 Die metallurgischen Vorzüge der erfindungsgemäßen

Schlacke halten in den Konvertern auch mit sehr

CaO 48,6 °/₀ 50,6% hohen Blasgeschwindigkeiten Schritt. Die Chargen-

MgO 12,0 °/₀ 8,0 °/₀ dauer wird daher sehr kurz, ohne daß die Treffsicher-

Δΐ c\ ic.n -π\οι Ο&Ί0Ι 40 heit der Verfahrensführung leidet.

Al₂U₃ + ^e₂U₃ IZS J₀ ZbI /o _{Zu diesen Vorteilen kommt noch der sehr vermin}.

^^ιΟ2 ⁴>^y /o o>² /o derte Futterverschleiß. Dieser bringt im Zusammen-

Rest 2,0% 6,5 °/o wirken mit den kurzen Chargenzeiten beträchtlich

(TiO₂ + Na₂O + . . . ) verlängerte Ofen- bzw. Konverterreisen.

Claims (1)

Man hilft sich mit Flußmitteln, welche die Bildung Patentansprüche: der Dikalziumsilikatschicht verhindern, indem sie diese waglöson.

1. Durch Sintern hergestellte, vorgebildete Schlak- Im LD-Verfahren z.B. ist Flußspat ein beliebtes ken für die Stahlerzeugung, insbesondere im Sauer- 5 Flußmittel. Er hat aber den Nachteil, daß er das stoffaufblasverfahren, welche aus CaO-(Al₈O₈ feuerfeste Material stark angreift und fiuorhaltiges und/oder Fe₈O₈) — MgO bestehen, dadurch Abgas bildet.

g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Gehalt an MgO Auch Eisenerz ist als Flußmittel brauchbar, seine von 8 bis 15 Gewichtsprozent beträgt und daß die Gangart jedoch verursacht größere Schlackenmengen. Oxide der Schlacke folgende Verhältnisse einhalten: iq Gelegentlich werden Tonerdeträger, z.B. Bauxit,

als Flußmittel verwendet. Sie wirken besonder» gut, MgO _ 1 wenn sie mit einem Teil des Kalkes gleichzeitig auf-