DE2060493C3 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stahl durch Spriihfrischen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stahl durch Spriihfrischen und Anlage zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
50
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, Flußspat,
Bauxit, usw. und gegebenenfalls unter Zugabe von Kühlmitteln, wie Erz, Kalkstein, Schrott usw, wobei der
"-Hahl von der Frischschlacke getrennt und anschließend,
gegebenenfalls nach einer Vakuumbehandlung, kontinuierlich zu Strängen vergossen wird, sowie eine Anlage
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
kontinuierliches Vergießen des Stahles — nicht gestatten. Es hat sich gezeigt, daß sich die beim
Spriihfrischen 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 Sprühfrisch verfahren
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 werden, 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
Metalloxyden, 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 Herdgefäße wechselweise in den Arbeitsbereich des
Sammelgefäßes zur Aufnahme von Teilmengen des
Stahles verfahrbar sind.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ■st spiegelbildlich zu beiden Seiten ües 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
F i g. 1 ist eine Seitenansicht der Gesamtanlage in vereinfachter Darstellung und Fig.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 (Fig.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 Frischgef£3 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 Sammeigefäß 8 fließen.
Das Sammelgefäß 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 F i g. 2 eingezeichneten Pfeile von ihren Ausgangstellungen A bzw. B in die Stellung C
verfahrbar sind. Mit 14 ist in Fig.2 strichüert 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 ω
Zwischengefäß 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
Gießpfanne erfolgt und eine eigene Station überflüssig ist
Das Fassungsvermögen des Sammelgefäßes 8 ist so groß bemessen, daß es mehrere Elekfoofenschmelzen
aufnehmen und auch eine der Stahhnenge proportionale 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 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
oder in das Sammeigefäß 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
Schmelzpunktes beigefügt werden. Das Sammelgefäß 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.
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
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 25%
gehalten werden; dieser Gesamteisengehalt der Schlakke 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 ausgelegt
werden, als dies bei reinen Schmelzofen der Fall ist weil
bei der erfindungsgemäßen Anlage nur eine Temperaturkorrektur, jedoch kein stärkeres Aufheizen des
flüssigen Stahles erforderlich ist
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß sowohl die Sprühfrischanlage
als auch die Stranggußanlage vollkontinuierlich und unabhängig voneinander arbeiten können. Die Entnahme
von gefrischtem Stahl aus dem Sammelgefäß durch zwei verfahrbare Herdgefäße und die anschließende
Nachbehandlung des Stahles in den Herdgefäßen kann auf den Takt der Stranggußanlage leicht abgestimmt
werden, wenn das Fassungsvermögen des Sammelgefäßes ausreichend bemessen ist Dagegen kann das
Volumen des Sprühfrischgefäßes sein' klein gehalten werden, weil ein Teil der Reaktion zwischen Schlacke
und Stahl in das Sammelgefäß verlegt wird.
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, dadurch gekennzeichnet, daß Stahl und
Schlacke gemeinsam und kontinuierlich aus der Sprühirischstufe in ein großvolumiges Sammelgefäß
geleitet und darin ausreagieren gelassen werden, is wobei unter 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 1 oder 2, mit einer Sprühfrischanlage
zur kontinuierlichen Umwandlung von flüssigem Roheisen in Stahl, gegebenenfalls einer Stahlentgasungsanlage
und mit einer Stranggießanlage, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frischgefäß (1) 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, 13) 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
Sammelgefäßes (8) je ein Elektrolichtbogenofen mit auf einer gemeinsamen Schienenbahn (15) gegenläu- 4
fig in den Arbeitsbereich des Sammelgefäßes verfahrbaren Herdgefäßen (12,13) angeordnet ist.
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