DE2019350A1

DE2019350A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung in der Pfanne

Info

Publication number: DE2019350A1
Application number: DE19702019350
Authority: DE
Inventors: Jean Daubersy
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1969-04-23
Filing date: 1970-04-22
Publication date: 1971-02-25
Also published as: FR2039382A1; LU60764A1; BE731977A; FR2039382B1; DE2019350C3; DE2019350B2; NL7005949A

Description

DATPMTAMWA.T 4 DOSSELDORF-BENRATH 19. April 1970 PATENTANWALT BENRATHER SCHLOSSALLEE 80 DIPL-ING-ULRICHPLDGER telefon 713234

REG. NR. 1570 j

CENTRE NATIONAL DE RECHERCHES METALLURGIQÜES
Association sans but lucratif
47, rue Montoyer, Brüssel / BELGIEN .

Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung in der Pfanne

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entschwefelung von Metallbädern in der Pfanne, das
bzw. die in besonderer Weise geeignet sind für Röheisen- und Stahlbäder.

Die nachstehende Beschreibung ist besonders auf Roheisen gerichtet, wobei die angestellten Betrachtungen sowie
die Patentansprüche in gleicher Weise auch für Stahl und allgemein für alle Metalle gelten, die einer Entschwefelungsbehandlung unter den nachfolgend beschriebenen Bedingungen unterzogen werden.

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Wenngleich Verfahren zur Entschwefelung von Flüssigroheiaen in der Pfanne unter Verwendung von Entschwefelungsmitteln wie z.B. Soda oder Kalk, gegebenenfalls unter Mitwirkung von Kohlenstoff, durchaus üblich sind, so lassen sich mit ihnen nur dann zufriedenstellende Ergebnisse erzielen, wenn eine so ausreichende Durchwirbelung gewährleistet ist, das ein inniger Kontakt zwischen Metallbad und Entaehwefelungsmittel vorgehalten wird·

Um diese Durchwirbelung sicherzustellen, wurde bereite die Einblasung eines geeigneten Gases, vorzugsweise eines inerten oder reduzierenden Gases, vom Boden der Pfanne durch das Metallbad hindurch vorgeschlagen. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin» dass bei Einblasung in geringeren Mengen lediglich die Hoheisenelemente an der Grenzfläche Roheisen-Schlacke erneuert werden und keine ausreichende Bewegung der Grenzschicht selbst stattfindet, so dass die Hasse der Schlacke nicht an den Entschwefelungsreaktionen teilnimmt·

Wenn man zur Ausschaltung dieses Hachteila die Menge oder den Druck des eingeblasenen Gases erhöht mit dem Ziel, die Schlacke in eine über das Metallbad hinausgehende Bewegung zu versetzen, so stellen sich sehr schnell Auswürfe ein, die sich nicht meistern lassen.

Ein anderes Verfahren, mit dem ein inniger Kontakt zwischen Metallbad und Schlacke erreicht werden soll, beinhaltet die mechanische Durchwirbelung der Schlacke mittels eines geeigneten beweglichen Rührwerkes dergestalt, dass die mit dem darunterliegenden Metallbad in Berührung stehenden Schlackenteile ständig erneuert werden· In diesem Falle ist die Umwälzung des Roheisens an der Grenzfläche Roheiaen- -Schlacke nicht gewährleistet und werden die Entschwefelungsraten sehr schnall unzureichend.

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Die Erfindung,betrifft ein Verfahren, mit dem sich die vorbeschriebenen Nachteile aueschalten lassen. Es beruht auf der Feststellung, dass zur wirksamen Entschwefelung eines Roheisenbades in der Pfanne durch eine darauf schwimmende Schlacke vier Bedingungen erfüllt sein müssen, und zwar:

1. diese Schlacke muss in einem ausreichend flüssigen und warmen Zustand gehalten werden;

2. die Reaktionsflächen zwischen Schlacke und Metall müssen vergrössert werden, beispielsweise durch Umrühren in Grenzflächenebene, Blasenbildung}

** das an der Reakti.on teilnehmende Metall ist so zu erneuern bzw. umzuwälzen, dass das gesamte Metall dieser Reaktion unterzogen wird;

4. die an der Reaktion beteiligte Schlacke ist so zu erneuern b::w. umzuwälzen, dass die gesamte Schlacke dieser Reaktion zugänglich gemacht wird.

Die bekannten Verfahren sehen normalerweise den Einsatz eines einzigen Rührwerks vor mit dem Resultat, dass mit maximaler Wirkung eine jede der vier Bedingungen nicht erfüllt werden kann.

Das erfindungagemässe Verfahren kombiniert mehrere verschiedene Mittel, deren jedes speziell für die Erfüllung einer oder mehrerer dieser Voraussetzungen geeignet ist dergestalt, dass diesen Bedingungen insgesamt mit einen Maximum an Wirkung Rechnung getragen wird.

Dieses Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Erneuerung des Metalls an der Grenzfläche Metall- -Schlacke durch Einblasung einer geringen Gasmenge vom Pfannenboden aus und gleichzeitig die Erneuerung der Schlacke an der Grenzfläche Metall-Schlacke sowie die Bewegung der eigentlichen Grenzschicht durch Durchwirbelung dieser Schlacke von oben mittels eines beweglichen Rührwerks sichergestellt werden.

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Zum Einblasen vom Pfannenboden her kann ein leicht oxydierendes, ein inertes oder möglichst ein reduzierendes G-as verwendet werden.

Nach einer erfindungsgemässen betrieblichen Ausführungsform wird die Schlackenbewegung durch direkten Kontakt unter Eintauchen eines mechanischen Rührwerkes in die Schlacke und entsprechender Bewegung desselben bewirkt.

Natürlich muss in diesem Falle darauf geachtet werden, dass die Wirkebene des Rührwerkes im Bereich der Grenzfläche zwischen Metall und Schlacke liegt.

Entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemässen Ausführungsform wird die Bewegung der Schlacke pneumatisch durch einen oberhalb und in der Nähe der Schlacke angeordneten Rührmechanismus bewirkt, der mit weitgehendst in der Senkrechtachse angeordneten und nach unten wirkenden Brennern versehen ist, indem das Brenner-Versorgungssystem mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Brennstoff mit einem solchen !Druck gespeist wird, dass die erzeugten Flammen in die Schlacke eindringen und die Grenzfläche Metall-Schlacke erreichen, und indem das Rührwerk in entsprechende Bewegung versetzt wird, wodurch ausßerdem die Schlacke erhitzt und fe in solcher Weise flüssig und auf Temperatur gehalten werden

kann, dass mit der Durchwirbelung die maximal mögliche Wirkung erzielt wird·

Die Rührwerk-Bewegung ist zweckmässigerweise eine Drehbewegung um eine Senkrechtachse.

Brfindungsgemäss wird die dem Rührwerk beaufschlagte Drehbewegung zweckmässigerweise diskontinuierlich und abwechselnd in beide Richtungen bewirkt.

Um zu gewährleisten, dass auf die Dauer der gesamten Bewegung des Rührwerks die Gaseinblasung in den Rührmechanismus gewährleistet ist, wird das Rührwerk zweckmässigerweise

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über Schlauchleitungen mit dem aussenliegenderi Grasversorgungssystem verbunden.

Erfindungsgemäss wird das Ausmass der Drehbewegung des Rührwerks zweckmässigerweise auf einen Wert beschränkt, bei dem der Verbindungssohlauch bzw. die Verbindungsschlauchleitungen noch innerhalb der elastischen Verformungsgrenzen liegt bzw. liegen.

Bei dem mit Sauerstoff zur Speisung der Brenner des Rührwerkes vermischten Brennstoff handelt es sich zweckmässigerweise um Erdgas.

Die Erfindung bezweckt ausserdem die Schaffung einer Vorrichtung für die Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist im wesentlichen gekennzeichnet durch Vorrichtungen zur Einblasung von Gas vom Pfannenboden her zwecks Sicherstellung der Metallbadbewegung, und durch ein Rührwerk, das unter direktem Kontakt oder ohne einen solchen die Durchwirbelung der Schlacke von oben bewirken soll.

Die Erfindung sei weiterhin anhand der sich auf Ausführungebeispiele beziehenden Zeichnung veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Rührwerks in seitlicher Ansicht,

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Rührwerks in seitlicher Ansicht und

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine spezielle Ausgestaltung des Rührers nach Fig. 2-

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In dem Fall, wo das Rührwerk unter direktem Kontakt die Durchwirbelung der Schlacke von oben bewirken soll, umfasst der Rührmechaniamua gemäss der als ein im nicht einschränkenden Sinne zu betrachtendes Beispiel in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsform ein Rohr (1), das entlang der sowie um die Längsachse (2-3) beweglich ist; einen senkrecht zur Längsachse (2-3) des Rohres (1) am Ende (4) kraftschlüssig angeordneten Kasten (5); Vorrichtungen zur Verschiebung dieses Rohres (1) entlang seiner Längsachse (2-3) dergestalt, dass der Kasten (5) in die Schlacke eingetaucht werden kann; und Vorrichtungen . zur Drehung des Rohres (1) um seine Achse (2-3), damit ™ der Kasten (5) die Schlacke in direktem Kontakt bewegt.

In dem Fall, wo das Rührwerk ohne direkten Kontakt die Durchwirbelung der Schlacke von oben bewirken soll, umfasst der Rührmechanismus gemäss der als ein im nicht einschränkenden Sinne zu betrachtendes Beispiel in Figur 2 dargestellten Ausführungsfona ein Rohr (1), dessen Ende (2*) senkrecht zur Längsachse (3-4-0 hermetisch verschlossen ist; einen senkrecht zur Achse (3-4-0 angeordneten Kasten (5), der mit dem freien Rohrende (6) verbunden ist; im Innern des Kastens (5) in der Ebene (8) angeordnete Gasbrenner (7), deren Versorgung durch den Innenraum des Rohres (1) und des Kastens (5) erfolgt; P Vorrichtungen zur Drehung des Rohres (1) um seine Längsachse (7-4)i und Vorrichtungen zur Einblasung von Gas in das Rohr (1) zur Speisung der Gasbrenner (7) während der Drehbewegung.

Erfindungsgemäss bestehen die Vorrichtungen zum Einblasen von Gas in das Rohr (1) zweckmässigerweise aus einem oder mehreren Stutzen (9), die über im oberen Teil der Rohraeitenwandungen ausgebildete öffnungen in das Rohr (1) münden, wobei der bzw. die Stutzen zum Anschluss an äuasere Versorgungsschläuche gedacht sind.

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Erfindungsgemäss wird der Kasten (5) zweckmässigerweise mit Ausnehmungen versehen und vorzugsweise in Form eines Sterns mit mehreren Schenkeln ausgebildet.

Zur Erhöhung der Festigkeit des Rührwerkes erfolgt die Verbindung des Rohres (1) mit dem Kasten (5) über geeignete Verstärkungen (10).

Als im nicht einschränkenden Sinne zu betrachtendes Ausführungsbeispiel zeigt die Figur 3 die Draufsicht eines in dreischenkliger Sternform ausgebildeten Rührwerkes, wobei/aie jeweils gleichen Teile die gleichen Bezugsziffern wie in Figur 2 verwendet wurden..

Mit Hilfe des vorbeschriebenen Verfahrens und der. oben beschriebenen Vorrichtung lassen sich hohe Entschwefelungsgrade nicht nur bei Roheisen- und Stahlbädern, sondern auch bei Bädern aller sonstigen Metalle, die einer solchen Entschwefelungsbehandlung unterzogen werden, erreichen.

Das mit Brennern versehene Rührwerk ist besondere vorteilhaft, weil es sich auch für basische Schlacken in gängiger oder sogar besonderer Zusammensetzung eignet, beispielsweise für Kalktonerde-Schlacken, wie diese bei den Perrin'sehen Verfahren für die Entschwefelung von Stahl verwendet werden. Bas hohe Entschwefelungsvermögen dieser Schlacken ist nämlich von der Aufrechterhaltung einer hohen Temperatur abhängig.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Entschwefelung eines von einer Schlackenschicht überdeckten Metallbades in der Pfanne, dadurch gekennzeichnet, dass die Erneuerung des Metalls an der Grenzfläche Metall-Schlacke durch Einblasung einer geringen Gasmenge vom Pfannenboden aus und gleichzeitig die Erneuerung der Schlacke an der Grenzfläche Metall- -Schlacke sowie die Bewegung der eigentlichen Grenz-

P schicht durch Durchwxrbelung dieser Schlacke von oben mittels eines beweglichen Rührwerks vorgenommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlackenbewegung durch direkten Kontakt unter Eintauchen eines mechanischen Rührwerks in die Schlacke und entsprechender Bewegung desselben durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlacke pneumatisch durch einen oberhalb und in der Nähe der Schlacke angeordneten Rührmechanismus bewegt wird, der mit weitgehendst in der Senkrechtachse

^ angeordneten und nach unten wirkenden Brennern versehen ist» deren Versorgungssystem mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Brennstoff mit einem solchen Druck gespeist wird, dass die erzeugten Flämmen in die Schlacke eindringen und die Grenzfläche Metall-Schlacke erreichen₉ wobei das Rührwerk in Bewegung versetzt wird.

·*. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwerk-Bewegung eine Drehbewegung um eine Senkrechtachse ist.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Rührwerk beaufschlagte Drehbewegung diskontinuierlich und abwechselnd in beide Richtungen bewirkt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnetι dass das Rührwerk über Schlauchleitungen mit dem aussenliegenden Mediumversorgungssystem verbunden ist, um zu gewährleisten, dass auf die Dauer der gesamten Bewegung des Rührwerks die Einblasung des Mediums in den Rührmechanismus gewährleistet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmass der Drehbewegung des Rührwerks auf einen Wert beschränkt wird, bei dem der Verbindungsschlauch bzw. die Verbindungsschlauchleitungen noch innerhalb der elastischen Verformungsgrenzen liegt bzw. liegen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mit dem Sauerstoff zur Speisung der Brenner des Rührwerks vermischten Brennstoff um Erdgas handelt.

9. Vorrichtung zur Entschwefelung eines Metallbades in der Pfanne für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zur Einblasung von Gas vom Pfannenboden her zwecks Sicherstellung der Metallbadbewegung, und durch ein Rührwerk, das die Durchwirbelung der Schlacke von oben bewirkt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchwirbelung der Schlacke von oben unter direktem Kontakt des Rührwerkes der Rührmechanismus aus einem Rohr (1), das entlang der sowie um die Längsachse (2-3) beweglich ist, einem senkrecht zur Längsachse (2-3) des Rohres (1) am Ende (4) kraftschlüssig angeordneten Kasten (5) und Vorrichtungen zur Verschiebung des Rohres (1)

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entlang seiner Längsachse (2-3) dergestalt besteht, dass der Kasten (5) in die Schlacke eintauchbar ist sowie Vorrichtungen zur Drehung des Rohres (1) um seine Achse (2-3) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchwirbelung der Schlacke von oben ohne direkten Kontakt des Rührwerkes der Rührmechani-smus aus einem Rohr (1), dessen Ende (2¹) senkrecht zur Längsachse O¹-¹+') hermetisch verschlossen ist, einen senkrecht zur Achse (3·-4·) angeordneten Kasten (5), der: mit dem freien Rohrende (6) verbunden ist und in seinem Innern in der Ebene (8) im wesentlichen in der Senkrechtachse angeordnete und nach unten wirkende, über den Innenraum des Rohres (1) und des Kastens (5) versorgte Brenner (7) sowie Vorrichtungen zur Drehung des Roh??es (1) um seine Längsachse (3'-H¹) und Vorrichtungen zur Einblasung des Mediums in das Rohr (1) zur Speisung der Brenner (7) während der Drehbewgung besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zum Einblasen des Mediums in das Rohr (1) aus einem oder mehreren Stutzen (9) bestehen, die über im oberen Teil der Rohrseitenwandungen ausgebildete öffnungen in das Rohr (1) münden, wobei der bzw. die Stutzen dem Anschluss an äussere Versorgungsschläuche dienen.

13. Vorrichtung nach einem, der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kasten (5) mit Ausnehmungen versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kasten (5) in Form eines Sterns (Fig. 3) mit mehreren Schenkeln ausgebildet ist.

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15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis IU, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) mit dem Kasten (5) über die Festigkeit des Rührwerkes steigernde Verstärkungen (10) verbunden ist.

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