DE2060493B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stahl durch Sprühfrischen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stahl durch Sprühfrischen und Anlage zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
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20
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stahl durch Sprühfrischen von
flüssigem Roheisen mit einem gasförmigen Frischmittel unter Zusatz von Schlackenbildnern, z. B. Kalk, Fluß- «
spat, Bauxit, usw. und gegebenenfalls unter Zugabe von Kühlmitteln, wie Erz, Kalkstein, Schrott usw., wobei der
Stahl von der Frischschlacke getrennt und anschließend, gegebenenfalls nach einer Vakuumbehandlung, kontinuierlich
zu Strängen vergossen wird, sowie eine Anlage 6« zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Anwendung von Sprühfrischverfahren zur kontinuierlichen Umwandlung von Roheisen in Stahl
treten verschiedene Schwierigkeiten auf, die eine vollkontinuierliche Arbeitsweise — d. h. auch ein ω
kontinuierliches Vergießen des Stahles — nicht gestatten. Es hat sich gezeigt, daß sich die beim
Sorühfrischen entstehen Schlacke schwer vom Metall trennen läßt. Die Metalltröpfchen, welche nach dem
Zersprühen des Roheisenstrahls auf der Schlacke auftreffen, können aus dieser nicht vollständig abgeschieden
werden. Als Folge davon enthält die Schlacke einen unerwünscht hohen Anteil an Eisengranalien, was
zur Folge hat, daß das Ausbringen an flüssigem Stahl sehr gering ist. Die Frischschlacke beim Sprühfrischverfahren
enthält auch einen beträchtlichen Gehalt an Metalloxyden, insbesondere Eisenoxyd. Der Eisenoxydgehalt
der Schlacke steht zwar physikalisch — chemisch in einem bestimmten Gleichgewichtsverhältnis zum
Kohlenstoffgehalt des Stahles; das Gleichgewicht kann aber nur erreicht oder annähernd erreicht werden, wenn
dem Stahl und der Schlacke genügend Zeit zum Ausreagieren gegeben wird. Bei den bekannten
Sprühfrischverfahren, bei denen im Frischgefäß entweder ein vertikaler oder ein horizontaler Sprühkegel
ausgebildet wurde, war diese Bedingung nicht erfüllt und es konnte kein Gleichgewicht zwischen Schlacke
und Stahl erreicht werden, zumal bei den bekannten Anlagen auch die Abstiche für Stahl und Schlacke im
Bereich der Auftreffzone des Sprühkegels liegen. Unter diesen Betriebsbedingungen ist es nicht möglich, einen
vergießbaren Stahl gleichbleibender Zusammensetzung und mit gleichmäßiger Abstichtemperatur kontinuierlich
herzustellen.
Das kontinuierliche Vergießen von Stahl zu Strängen ist an sich ein bereits gelöstes Problem; z. B. kann durch
fliegenden Wechsel von Gießpfanne und Verteilergefäß eine ununterbrochene Zufuhr flüssigen Stahls in die
Kokille einer Stranggießanlage ermöglicht werden. Wollte man jedoch im Anschluß an eine kontinuierlich
arbeitende Sprühfrischanlage kontinuierlich Gußstränge erzeugen, so war eine Verbindung der beiden
Arbeitsweisen wegen der oben geschilderten Schwierigkeiten bisher nicht möglich.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Schwierigkeiten und hat zum Ziel, ein Verfahren und
eine Anlage zu schaffen, die die Vorteile des Sprühfrischverfahrens und des Stranggießens in optimaler
Weise ausnützt und zu einem wirtschaftlichen Gesamtarbeitsablauf verbindet.
Dieses Ziel der Erfindung wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art dadurch erreicht, daß
Stahl und Schlacke gemeinsam und kontinuierlich aus der Sprühfrischstufe in ein großvolumiges Sammelgefäß
geleitet und darin ausreagieren gelassen v/erden, wobei unter Belassen eines Vorrates an Stahl und Schlacke im
Sammelgefäß der Stahl in Teilmengen entnommen und in einem Elektroofen, vorzugsweise einem Elektrolichtbogenofen,
zur Korrektur der Analyse und Temperatur nachbehandelt wird.
Der Frischschlacke kann während des Ausreagierens zur Herabsetzung des Gehaltes der Schlacke an
Mstalloxyden, insbesondere Eisenoxyden, Reduktionsmittel, wie Aluminium, Silizium, Kohlenstoff, usw. und
gegebenenfalls Flußmittel zugesetzt sowie Wärme zugeführt werden.
Die Erfindung umfaßt weiters eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einer Sprühfrischanlage
zur kontinuierlichen Umwandlung von flüssigem Roheisen in Stahl, gegebenenfalls einer Stahlentgasungsanlage
und mit einer Stranggießanlage, die dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Frischgefäß ein
kippbares, großvolumiges, gegebenenfalls beheizbares Sammelgefäß zur kontinuierlichen Aufnahme von Stahl
und Frischschlacke und eine mindestens aus zwei öfen bestehende Elektroofenanlage mit horizontal ver-
schiebbaren Herdgefäßen zugeordnet ist, welche MerdgefäOe wechselweise in den Arbeitsbereich des
Sammelgefäßes zur Aufnahme von Teilmengen des Stahles verfahrbar sind.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist spiegelbildlich zu beiden Seiten des Sammelgefäßes
je ein Elektrolichtbogenofen mit auf einer gemeinsamen Schienenbahn gegenläufig in den Arbeitsbereich des
Sammelgefäßes verfahrbaren Herdgefäßen angeordnet.
Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie das Zusammenwirken der einzelnen
Anlagenteile sind in der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht der Gesamtanlage in vereinfachter Darsiellung und F i g. 2 der dazugehörige
Grundriß.
In das Frischgefäß 1 der Sprühfrischanlage läuft flüssiges Roheisen aus einer Pfanne 2 durch einen
Einlauftrichter 3 in vertikaler Richtung ein. Der Roheisenstrahl wird durch Aufblasen eines etwa
horizontal gerichteten Frischgasstrahles, welcher durch die Blasdüse 4 zugeführt wird, unter Bildung eines
horizontalen Sprühkegels zerstäubt und dabei gefrischt. Dem Sprühkegel werden Zuschlagstoffe, wie Schlakkenbildner
und Kühlmittel, beispielsweise Kalk, Kalkstein, Flußspat, Bauxit, Erz, uws., zugesetzt, so daß sich
eine basische Schlacke bildet und eine gute Entphosphorung und Entschwefelung des Stahl erfolgen kann. Mit 5
ist der Gasabzug bezeichnet (F i g. 2). Der gefrischte Stahl läuft kontinuierlich durch einen Abstich über die
Rinne 6 in ein großvolumiges Sammelgefäß 8. Der Stahlabstich ist so angelegt, daß im FrischgefSß 1
ständig ein Sumpf an flüssigem Stahl vorhanden ist. Durch einen etwas höher gelegenen Schlackenabstich
läuft die Schlacke kontinuierlich über die Rinne 7 in das Sammelgefäß 8. Gegebenenfalls können Stahl und
Frischschlacke auch durch einen gemeinsamen Abstich über eine einzige Rinne in das Sanimelgefäß 8 fließen.
Das Sammelgefiiß 8 ist um seine Längsachse kippbar. Durch einen Brenner 9 kann der Schlacke Wärme
zugeführt werden. Mit 10 und 11 sind öffnungen für das
Entleeren des Stahles bzw. für den Ablauf der Schlacke bezeichnet. Unterhalb des Sammelgefäßes 8 ist eine
Schienenbahn 15 vorgesehen, auf welcher die zu Elektrolichtbogenofen gehörenden Herdgefäße 12, 13
in Richtung der in Fig.2 eingezeichneten Pfeile von ihren Ausgangstellungen A bzw. B in die Stellung C
verfahrbar sind. Mit 14 ist in F i g. 2 strichliert ein Herdgefäß 12 bzw. 13 bezeichnet, welches zur
Übernahme einer Schmelze aus dem Sammelgefäß 8 bereitsteht. In den Ausgangsstellungen A, B befinden
sich die zu den Herdgefäßen 12, 13 zugehörigen Elektroofendeckel, die Elektroden 16 und die Transformatoren
17, 18. Die Herdgefäße 12 und 13 werden wechselweise ausgefahren, um eine Schmelze aufzunehmen
und sie zwecks Korrektur der Analyse und der Temperatur nachzubehandeln, worauf der fertige,
vergießbare Stahl in Stopfenpfannen abgestochen und zu einer Stranggußanlage 21 transportiert wird. Mit 19
ist eine über dem Zwischengefäß 20 in Arbeitsstellung befindliche Pfanne bezeichnet. Der Stahl fließt in das
Zwischen^efäß 20 und von diesem in die wassergekühlte Kokille 22, aus der der Strang 23 ausgezogen wird Mit
24, 25 sind strichliert die Positionen weiterer Gießpfannen eingezeichnet, die sich im Bereich der Elektrolichtbogenofen
befinden. Je nach Bedarf können einzelne oder alle Schmelzen in einer eventuell vorhandenen
Stahlentgasungsanlage 26 in üblicher Weise vakuumbehandelt werden, bevor der Stahl vergossen wird. Die
Elektrolichtbogenofen können auch mit einer Abstichentgasungsanlage bekannter Bauweise zusammenwirken,
so daß die Entgasung während des Abstiches in die ι Gießpfanne erfolgt und eine eigene Station überflüssig
ist.
Das Fassungsvermögen des Sammelgefäßes 8 ist so groß bemessen, daß es mehrere Elektroofenschmelzen
aufnehmen und auch eine der Stahlmenge proportionale
id Frischschlackenmenge speichern kann. Stahl und
Frischschlacke verlassen das Sammelgefäß 8 erst nach genügend langer Verweilzeit, um ein gutes Ausreagieren
der Frischschlacke zu ermöglichen, d. h. die Abscheidung der Eisengranalien aus der Schlacke zu
Ii erreichen und ihren Eisenoxydgehalt bis auf einen
nahezu den Gleichgewichtsbedingungen entsprechenden Wert herabzusetzen. Durch Zusatz von Reduktionsmitteln
— beispielsweise durch Zusatz von Silizium, Aluminium, Kohlenstoff, usw. in die Schlackenrinne 7
jo oder in das Sanimelgefäß 8 — kann die Reduktion der
Metalloxyde weiter verbessert werden. Durch Wärmezufuhr kann, wie erwähnt, die Schlacke im Sammelgefäß
8 dünnflüssig gehalten werden. Gegebenenfalls kann auch Flußspat oder Bauxit zur Herabsetzung des
j-, Schmelzpunktes beigefügt werden. Das Sanimelgefäß 8
ist ein Reaktionsgefäß, welches vor allem der Reaktion zwischen Schlacke und Stahl dient. Die Schlacke kann
durch den Abstich 11 kontinuierlich oder diskontinuierlich
durch Kippen des Sammelgefäßes 8 in eine
;<> Schlackenpfanne 27 ablaufen gelassen werden. Die
Schlackenpfannen werden durch Transportwagen 28 über die Schienenbahn 29 zur Halde gefahren.
Anstelle von Elektrolichtbogenofen können auch Mittelfrequenz-Induktionsöfen verwendet werden.
π Bei einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage können aus einem Roheisen mit
beispielsweise 4,20%C, 0,35% Si, 1,20% Mn, 0,080% P und 0,060% S Stähle mit 0,02 bis 0,20% C, 0% Si, 0,08 bis
0,25% Mn, 0,010 bis 0,020% P und 0,015 bis 0,025% S im
■ei Dauerbetrieb hergestellt werden. Durch die Schlackenreduktion
im Sammelgefäß kann deren Gesamteisengehalt (Fe in Granalien und Fe in Oxydform) bei der
Herstellung von Stählen mit 0,02 bis 0,03% C unter 2r)%
gehalten werden; dieser Gesamteisengehalt der Schlak-
■ii ke ist niedriger als bei Schlacken, wie sie bei der
Stahlherstellung nach dem LD-Verfahren anfallen. Das Fe-Ausbringen beträgt 93 bis 94%.
Bei Verwendung von Elektrolichtbogenofen können deren Transformatoren wesentlich kleiner ausgelugt
"in werden, als dies bei reinen Schmelzofen der Fall ist. weil
bei der erfindungsgeniäßen Anlage nur eine Temperaturkorrektur, jedoch kein stärkeres Aufheizen des
flüssigen Stahles erforderlich ist.
Der wesentliche Vorteil der erfiridungsgemiilSen
π Anlage besteht darin, daß sowohl die Sprühlrisehanliige
als auch die Stranggußanlage vollkontiniiierlich und
unabhängig voneinander arbeiten können. Die Entnahme von gefrischtem Stanl aus dem Sammelgefäl.1 durch
zwei verfahrbare Herdgefäße und die anschließende
μ ι Nachbehandlung des Stahles in den Herdgefäßen kann
auf den Takt der Stranggußanlage leicht abgestimmt werden, wenn das Fassungsvermögen des Sammclgufüße«;
ausreichend bemessen ist. Dagegen kann das Volumen des Sprühfrischgefäßes sehr klein gehalten
hi werden, weil ein Teil der Reaktion zwischen Schlacke
und Stahl in das Sammelgefäß verlegt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stahl durch Sprühfrischen von flüssigem Roheisen
mit einem gasförmigen Frischmittel unter Zusatz von Schlackenbildnern, z. B. Kalk, Flußspat, Bauxit,
usw. und gegebenenfalls unter Zugabe von Kühlmitteln, wie Erz, Kalkstein, Schrott usw., wobei der Stahl
von der Frischschlacke getrennt und anschließend, gegebenenfalls nach einer Vakuumbehandlung,
kontinuierlich zu Strängen vergossen wird, d a durch gekennzeichnet, daß Stahl und
Schlacke gemeinsam und kontinuierlich aus der Sprühfrischstufe in ein großvoluniiges Sainmelgefaß
geleitet und darin ausreagieren gelassen werden, wobei unier Belassen eines Vorrates an Stahl und
Schlacke im Sammelgefäß der Stahl in Teilmengen entnommen und in einem Elektroofen, vorzugsweise
einen Elektrolichtbogenofen, zur Korrektur der Analyse und Temperatur nachbehandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischschlacke während des
Ausreagierens zur Herabsetzung des Gehaltes der Schlacke an Metalloxyden, insbesondere Eisenoxyden,
Reduktionsmittel, wie Aluminium, Silizium, Kohlenstoff, usw. und gegebenenfalls Flußmittel
zugesetzt sowie Wärme zugeführt wird.
3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I oder 2, mit einer Spriihfrischanlage
zur kontinuierlichen Umwandlung von flüssigem Roheisen in Stahl, gegebenenfalls einer Stahlentgasungsanlage
und mit einer StranggieUanlage, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frischgefäß (I) ein
kippbares, großvolumiges, gegebenenfalls beheizbares Sammelgefäß (8) zur kontinuierlichen Aufnahme
von Stahl und Frischschlacke und eine mindestens aus zwei öfen bestehende Elektroofenanlage mit
horizontal verschiebbaren Herdgefäßen (12, 1.3) zugeordnet ist, welche Herdgefäße wechselweise in
den Arbeitsbereich des Sammelgefäßes zur Aufnahme von Teilmengen des Stahles verfahrbar sind.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß spiegelbildlich zu beiden Seiten des
Sammelgefaßes (8) je ein Elektrolichtbogenofen mit auf einer gemeinsamen Schienenbahn (15) gegenläufig
in den Arbeitsbereich des Sammelgefaßes verfahrbaren Herdgefäßen (12,13) angeordnet ist.
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|---|---|---|---|
| OGA | New person/name/address of the applicant | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |