DE2144962A1

DE2144962A1 - V erfahren und Anlage zur stetigen Stahlerschmelzung

Info

Publication number: DE2144962A1
Application number: DE19712144962
Authority: DE
Original assignee: Consihul National Pentru Stimta si Tehnologie, Bukarest
Priority date: 1970-10-08
Filing date: 1971-09-08
Publication date: 1972-04-13
Also published as: FR2112273A1; DE2144962B2; BR7106734D0; DE2144962C3; FR2112273B1; AT318676B; BE773038A; GB1350499A; US3800630A; AU464758B2; AU3407071A; RO55785A2

Description

Anmelder: CONSILIUL NATIONAL PENTRU STIINTA SI TEHN0L0GIE Str. Roma nr. 32, Sector 1, Bukarest, Rumänien

Verfahren und Anlage zur stetigen Stahlerschmelzung

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur stetigen Stahlerschmelzung.

. Es sind verschiedene diskontinuierliche oder halbkontinuierliche industrielle Verfahren zur Erschmelzung des Stahles in Siemens-Martin- oder in elektrischen Öfen und in Konvertern bekannt, nach denen im betreffenden Aggregat gleichzeitig die ganze aus Gußeisen, Alteisen und ZLußmitteln bestehende Beschickung verarbeitet wird, worauf der erschmolzene Stahl aus dem Aggregat, das gegebenenfalls eingeregelt ist, entfernt wird, und mit einer vollständigen Charge w^edterbeschickt wird, wobei der Arbeitsgang periodisch erfolgt.

Der diesen Stahlerschmelzungsverfahren anhaftende hauptsächliche Nachteil besteht darin, daß ein Niehtübereinstimmen mit dem kontinuierlichen Charakter des Erschmelzungsverfahrens des Gußeisens im Hochofen und mit dem stetigen Charakter des Gieß- und Walζverfahrens des Stahles eintritt, was die ScSaffung eines kontinuierlich technologischen Husses der Ver-

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arbeitung der Erze zu Gußeisen, Stahl und nachher zu Walzgut erschwert.

Es ist ferner ein Verfahren zur kontinuierlichen Stahlerschmelzung bekannt, nach dem das flüssige Gußeisen fortwährend senkrecht durch einen Trichter eingeführt und mit Hilfe von Hochdruck-Sauerstoff zerstäubt wird, der die staubförmigen Flußmittel, wie beispielsweise Kalk und Flußspat, die zum Affinierungsvorgang erforderlich sind, mitreißt. Die Gußeisentropfen reagieren schnell mit dem Sauerstoff und den Flußmitteln und setzen sich in Stahl um, der im unteren Teil des Aggregates abgeschöpft, desoxydiert und vermittelst einer kontinuierlichen Gießmaschine gegossen wird.

Gemäß einem anderen bekannten Verfahren kontinuierlicher Stahlerschmelzung wird das stetig in einen Behälter eingeführte Gußeisen mittels einer bei den Sauerstoffkonverten verwendeten ähnlichen Lanze eingeführten Sauerstoff und Flußmitteln intensiv beblasen. Infolge der Entwicklung von Kohlenoxyd mischt sich das Metallbad mit der Schlacke und verwandelt sich in eine Emulsion, die in den zweiten Behälter überläuft, wo der erschmolzene Stahl von. der Schlacke getrennt, desoxydiert und einer Statiggießmasehine zugeführt wird.

Wenn die zwei kontinuierlichen Verfahren auch zahlreiche technologische Vorteile durch die hohe Seaktionsschnelligkeit zwischen der Metallschmelze und der Gasphase oder der flüssigen Schlacke aufweisen, so haftet ihnen dennoch eine Eeihe von Nachteilen an, obgleich alle physikalisch-chemischen Vorgänge der Stahlerschmelzung in einem einzigen Aggregat konzentriert werden, wie beispielsweise die Oxydation des Siliziums, die entsprechende Entwicklung anderer Vorgänge, die das Ausscheiden des Schwefels und des Phosphors hemmen.

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Die Folge davon ist, dt aß im Wege dieser Verfahren nur schwefel- und phosphorarme Gußeisen verarbeitet werden können. Es ist ein Versuch bekannt,, diesem Nachteil durch die Verwendung zweier Reaktionsgefäße im Falle der phosphorhaltigen Gußeisen abzuhelfen. Trotzdem sind die Schwefel- und Phosphorgehalte der im Wege dieser zwei.Verfahren erschmolzenen Stähle erheblich.

Andererseits entspricht die Qualität des unter diesen Bedingungen gewonnenen Stahls deshalb nicht den Erfordernissen, weil keine wirksamen Mittel zur Verringerung des Gasgehaltes und der nichtmetallischen Einschlüsse in der Schmelze eingesetzt werden.

Was die Anlage anbelangt, so liegt der hauptsächliche Nachteil in der infolge der gleichzeitigen Einwirkung der angreifenden Schlacke und der sehr ho hen Temperaturen verkürzten Lebensdauer der feuerfesten Verkleidung der benützten Aggregate.

Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit liegt der Nachteil der zwei Verfahren in den hohen Eiasenverlusten in den abgeführten Gasen, weil die Oxydation bei hohen Temperaturen stattfindet, wobei das Gußeisen einen hohen Kohlenstoffgehalt aufweist und andererseits Verluste durch mechanisches Mitreißen der Eisentropfen durch die ScWacke, die aus dem Zerstäubungsaggregat direkt, ohne vorherige Ablagerung, abgeführt wird, eintreten.

Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt die genannten Nachteile, indem es zum Zwecke der Intensivierung der in getrennten Aggregaten in bekannter Weise sich entwickelnden, physikalisch-chemischen Vorgänge der Erschmel-

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zungsphasen, in der ersten Phase die Entschwefelung durch übliche Eeagenten direkt in der Abflußrinne des Gußeisens aus dem Hochofen, oder in Mischern, in der zweiten Phase die Ausscheidung.des Phosphors, des Siliziums und des Mangans, eine weitgehendere Entschweflung und "eine teilweise Entkohlung "durch eine nachfolgende Zerstäubung durch Durckluft bei 2-8 Atm. des flußmittelgemischten Gußeisens bei mäßigen Temperaturen von 132o - 145o ⁰C in einem zweckentsprechenden Aggregat, in einer dritten Phase die Entkohlung der Schmelze bis auf einen o,2 - o,$ ^igen Kohlenstoffgehalt durch Einblasen von Sauerstoff bei 152o - 1670 ⁰G und durch die Abkühlung und Auflösung der Schmelze unter Zuschlag von vorgewärmtem eisenhaltigem Material mit darauffol gender Ablagerung der Schmelze durchführt, worauf im EaIle der unberuhigten Stähle in der vierten Phase unmittelbar an die Legierung und Desoxydation mit Hußmitteln und zweckdienlichen Eisenlegierungen in einem besonderen Bade gegangen wird, und im Falle der beruhigten Stähle auch eine Vakuumverarbeitung des entkohlten Gußeisens zwecks Entgasung und Desoxydation mittels- seine eigenen Kohlenstoffs eingefügt wird. Der Aufwärtsfluß der Metallschmelze im Yakuumaggregat ist durch das in der unberuhigten Schmelze enthaltene Kohlenmonoxyd gesichert. Zum Zwecke der Optimalisierung des stetigen Stahlerschmelzungsflusses werden die aus der Entkohlungsphase sich ergebenden hochkohlenmonoxydhaltigen Verbrennungsgase über den Ablagerungs- und Legierungsund fiesoxydationsbädern mittels .vorgewärmter Luft verbrannt, worauf ihr Wärmegehalt inüblichen Regeneratoren zurückgewonnen wird. Der Endvorgang der Legierung und Desoxydation wird bei Schutz der Schmelze mittels einer · Schicht pulverförmig zugeführter synthetischer Schlacke durchgeführt, die im Gegenstrom zum erschmolzenen Stahl aus dem betreffenden Bad abgeführt und ebenfalls im Gegenstrom zur Entkohlungsphase im Umlauf geführt wird,

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und von hier zusammen mit der in der betreffenden Phase sich ergebenden Schlacke, die im Gußeisenzerstäubungsaggregat in Umlauf gebracht, in welchem im Gegenstromumlauf zur Metallschmelze die in der betreffenden Phase ausgeschiedenen Siliziumoxyde aufgenommen werden, weitergeleitet, wobei eine zwischen 1,8 und 2,2 liegende Basizität erreicht wird. Nach Ablagerung der mitgerissenen Metalltropfen und eventueller !Reduktion der mxtgerxssenen Eisenoxyde in metallischer Form wird durch den im Metallbad enthaltenen Kohlenstoff oder durch Zugabe zusätzlicher reduzierender Mittel die sich ergebende Schlacke zu den Granulierungsphasen geleitet.

Die Anlage !-zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt sich zu- . sammen aus einem Mischer, in welchen das geschmolzene Gußeisen aus demHochofen in einer Aderform kontinuierlich fließt, einem kegelstumpfförmigen Zerstäubu-ngsaggregat, das mit einem Trichter mit kalibrierter Ausflußöffnung für die Zufuhr des geschmolzenen Metalls, mit Hußmittel- und Druckluftzufuhrvorrichtung-en versehen ist, sowie mit einem Herd, der an dem einen Ende in einen Kanal für die Abführung der Schmelze ausläuft, und am anderen Ende in eine Rinne, zur Ableitung der Schlacke, ferner aus einem zylinderförmigen Entkohlungsgefäß, das mit Mitteln zum Einblasen von Sauerstoff und Eisenmaterialzuschlag versehen ist, mit einem Fassungsvermögen gleich mindestens fünfzehnmal der minütlichen Durchflußmenge der Metallschmelze, und durch eine seitliche Öffnung mit einem Ablagerungsgefaß in Verbindung steht, das mit dem Schluß-Desoxydations- und Legierungsgefäß über ein Siphon direkt verbunden sein kann oder von Anfang an eine Steigleitung eines Vakuum-Verarbeitungsaggregates angeschlossen ist, das eine längliche, gegebenenfalls ovale luftleere Einfassung besitzt und mittels einer Falleitung an das Enddesoxydations- und Legierungsgefäß angeschlossen ist,

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welch letzteres Öffnungen zur Ein- und Ableitung im Gegenirom der synthetischen Schlacke aufweist, die in das Ablagerungsgefäß zurückgeleitet und dann zusammen mit der aus der Entkohlung sich ergebenden Schlacke durch zweekentsprechende Öffnungen dem Zerstäubungsaggregat des Gußeisens weiter im Umlauf zugeleitet wird.

Nachstehend folgt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung, die einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Anlage darstellt.

Das von einem oder mehreren Hochöfen ankommende flüssige Gußeisen fließt als Schmelzader 1 durch eine Rinne 2, in der eine Hochofenschlackenschicht J vermittels einer üblichen Vorrichtung 4 ausgeschieden wird, in einen Mischer5

Der Mischer 5 ist mit den Mitteln zur Einführung der pulverförmigen Reagenzien vorzugsweise eines Gases - Stickstoff oder Methangas - sowie zur Ausscheidung der Entschwefelungsschlacke versehen, die dann abgeführt wird. In der ersten Phase des technologischen Vorgangs wird das im Mischer 5 oder direkt in der Rinne 2 enthaltene Gußeisen mit gewöhnlichen aktiven Entschwefelungsmitteln, wie z. B. Kalk, Natriumkarbonat, Kalziumkarbid,Aluminium u. dergl. behandelt, die vermittelst eines Dosierungsapparates 6 eingeführt werden, wobei die Tätigkeit des Schwefels in dieser Phase kraft der hohen Gehalte an Kohlenstoff, Silizium und Phosphor weitgehendst ist.

Nach der Entschwefelung wird das flüssige Gußeisen mit Hilfe einer gewöhnlichen Vorrichtung von einer ersten Schlackenschicht 7 a geschieden und fließt (Stetig in einen Trichter 9.,mit kalibrierter Öffnung, durch die die Ader ge-

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- 7 - ■ ' schmolzenen Metalls hinsichtlich der Zerstäubung gedrosselt wird.

Die kalibrierte Trichteröffnung kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, einschließlich eines kreisrunden, jedoch ist zwecks Verringerung des einer dem Gußeisen entsprechenden Zerstäubung erforderlichen Luftdrucks ein rechteckiger oder länglicher Querschnitt vorzuziehen, damit die Zerstäubung des Gußeisenstrahles zu kleinen Tropfen durch Luft bei einem Druck von 2-8 Atm. vor sich geht.

Die Jjurchluft wird durch zwei zum flachen Gußeisenstrahl parallelle Leitungen \ 1o a und 1o b eingeführt, die wassergekühlt und mit je einer Radialneigung mit einera. spitzen Winkel zwischen 1o - 80° gegen die Senkrechte versehen sind. Der Innendurchmesser der Horizontalleitungen 1o a und 1o b ist um das 1o,j- 5ofache größer als die Schlitzenweite, durch die die Druckluft hindurchgeblasen wird.

Oberhalb der wagerechten Leistungen 1o a und 1o b enden zwei gewöhnliche Vorrichtungen 11 a und 11 b zur Zuleitung üblicher pulverförmiger Hußmittel, wie Kalk, Erz usw., die zur Bntphosphorisierung des zerstäubten Gußeisens benötigt werden.

Das zerstäubte Gußeisen strömt feintropfenförmig 12 in ein Zerstäubungsaggregat 15. Im Zerstäubungsaggregat 1J findet die zweite Verarbeitungsphase der Metallschmelze statt, in der das Silizium, das Mangan und der Phosphor ausgeschieden werden, wobei das Gußeisen mit Luft und Hußmitteln zerstäubt wird, wodurch eine mäßige Temperatur - 13oo - 14oo ⁰C erzielt wird, bei

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der das Ausscheiden dieser Elemente praktjs ch vollkommen ist, während der im Gußeisen enthaltene Kohlenstoff teilweise oxydiert, bis auf einen Gehalt oberhalb 2,5 - 3 fo. Als Folge der Erzielung einer niedrigeren !Temperatur wird auch ein verringerter Abgas-Eiprerverlüst gewährleistet, sowie eine lange Lebensdauer der Auskleidung des Gußeisenzerstäubungsaggregates.

Das Zersträubungsaggregat 13 besitzt einen pyramidenstumpfförmigen Metallkörper, der mit feuerfestem Material ausgekleidet ist, der den infolge des intensiven Luftoxydationsreaktionen des Silizium-, des Mangan- und des Phosphorgehaltes des Gußeisens und eines Teiles des Gußeisenkohlenstoffs, sowie bei der vollkommenen Verbrennung des entstehenden Kohlenmonoxydes sich entwickelnden Temperaturenjgegenüber beständig ist. Dieses Aggregat besitzt einen Herd, über (fern sich die Metallschmelze mitsamt Schlacke ansammelt und der an einem Ende in einen Kanal 15 zur stetigen Abführung der Schmelze nach der kontinuierlichen Abscheidung einer anderen Schlackenschicht 7 b übergeht, über welchen Kanal 15 die Metallschmelze in ein Entkohlungsgefäß 16 eingeleitet wird. Am anderen Ende endet der Herd 14 des Zerstäubungsaggregates 13 in eine verlängerte Sinne 17, in der die Ablagerung der Metalltropfen aus der Schlacke und die Reduktion der in dieser enthaltenen Eisenoxide stattfinden. Die abgeführte Schlacke 7 b wird in eine - nicht dargestellte - Wasserstrahl-Granulat ions vorrichtung eingeführt.

Vom tiefstgelegenen Teil des Herdes 14 ist eine Abführöffnung 18 des Gußeisens vorgesehen, die gewöhnlich geschlossen ist, jedoch zwecks Abführung der gesamten Metallschmelz- und Schlackenmenge geöffnet wird, wenn aus irgendwelchen

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Gründen der kontinuierliche Betrieb der Anlage auf längere Zeit unterbrochen wird. Die während dieser Verarbeitungsphase der Metallschmelze entstehenden C se werden durch eine Leitung 19 abgeführt.

Das Entkohlungsgefäß 16 ist vorzugsweise zylinderförmig, senkrecht und besitzt ein Fassungsvermögen, das mindestens das fünfzehnfache der minüüLchen Liefermenge des Metallbades beträgt. Der Kanal 15» durch den die Metallschmelze in das Gefäß 16 fließt, kann jedwelche Querschnittsform besitzen und eine beliebige Höhenlage, jedoch ist die Einführung der Schmelze tangential zum Herdboden 16 vorzuziehen, um eine gute Durchmischung des Metallbades im Gefäß und dadurch eine schnelle Auflösung des Kohlenstoffs in denneuen Teilen des Metallbades zu gewährleisten.

Das Entkohlungsgefäß 16 ist mit einer oder mehreren üblichen Lanzen 2o zum Einblasen des technisch reinen Sauerstoffs versehen, sowie mit Öffnungen 21 und den üblichen - nicht dargestellten - Vorrichtungen zum Beschicken mit pulverförmigen Flußmitteln - Kalk, Fluorin, Erz, Zunder u.sw. - und mit Eisenzusatz zur Abkühlung des Bades in der Form von Abfällen, metallisierten Pellets oder Eisenschwamm.

Im Entkohlungsgefäß 16 findet die dritte Verarbeitungsphase der Metallschmelze statt, die intensiv mit Sauerstoff und Flußmitteln reagiert, wobei eine Stahl- und Schlackenemulsion entsteht, die durch die seitliche Öffnung 22 des Gefäße 16 in ein Ablagerungsgefäß 23 abgeleitet wird.i

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Zur Verringerung der Eisenverluste in den Abgasen besitzt das Metallband im Entkohlungsgefäß 16, wie bereits erwähnt, immer ein mindestens fünf zehnmal größeres Volumen als die minütliche Durchflußmenge der Metallschmelze, so daß eine Auflösung des Kohlengehaltes nach Einführung jeder Schmelzportion in das Gefäß 16 stattfindet. Durch Konstanthaltung des Kohlenstoffgehaltes im Entkohlungsgefäß 16 zwischen o,2 und 0,8 % C, je nach der zu erschmelzenden Stahlmarke, werden die Eisenverluste in den Brenngas en auf ein Mindestmaß herabgesetzt.

Da die Entkohlungsreaktion exothernuist und unter Wärme ent wicklung vor sich geht, überhitzt sich das Metallbad. Um eine konstante Temperatur zwischen 152o und 167O⁰C, je nach der zu erschmelzenden Stahlmarke aufrecht zu erhalten, ist die Einführung von Abkühlstoffen erforderlich. Hierfür werden in das Gefäß 16 durch die Öffnung 21 notwendige Eisenoxydmengen, z. B. Zunder und metallisches Eisen in der Form von kalibrierten Größen von Abfällen und metallisierten Pellets oder Eisenschwamm stetig eingeführt. Auf diese ¥eise wird eine weitgehende Ausnutzung der Reaktionswärme, eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Stahlerschmelzung und eine Auflösung des Kohlenstoffgehaltes der im Entkohlung: gefäß 16 befindelichen Metallschmelze erzielt.

Die Beständigkeit der feuerfesten Ausfütterung des Entkohlungsgefäßes und des Ablagerungsgefäßes wird durch vollständige Beseitigung der saueren Silizium- und Phosphoroxyde aus der vorhandenen Schlicke gesichert, indem die Beseitigung dieser Oxyde der gänzlichen Oxydation des Siliziums und des Phosphors im Gußeisenzerstäubungsaggregat 15 zuzuschreiben ist.

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Das Entkohlungsgefäß 16 ist für etwaige langzeitige Betriebsunterbrechungen mit einer - nicht dargestellten - Abführöffnung versehen, die ständig geschlossen gehalten wird.

. Das Entkohlungsgefäß 23 besitzt eine mit dem Entkohlungsgefäß 13 gemeinsame Kuppel 24, in der eine Öffnung 25 für das Einblasen der vorgewärmten Luft vorgesehen ist, die zur Verbrennung der in der Entkohlungsphase entstehenden kohlenmonoxydhaltigen Gase notwendig ist. Die Luft wird in einem - nicht dargestellten - Abwärmeverwerter vorgewärmt, Dieverbrannten Gase werden über eiqen am oberen Teil des Ablagerungsgefäßes 23 vorgesehenen Kanal 26 a zur Endentkohlungs- und Legierungsphase des Stahles geleitet,

! Das Ablagerungsgefäß 23 ist zur Abführung der bei der Entkohlung entstehenden Schlackenschicht 7 c ebenfalls mit einem anderen Kanal 26 b versehen, sowie mit einer ständig geschlossenen Öffnung 28 für die Abführung des Stahles bei etwaigen Betriebsunterbrechungen der Anlage, ferner mit einem Siphon 29 zur Ableitung des unberuhigten Stahles zur Giäßanlage und mit einer Öffnung 3o, an die eine Leitung 31 a eines Aggregates 32 zur Takuumverarbeitung der Metallschmelze angeschlossen ist, für den Fall, daß die Gewinnung des beruhigten Stahles beabsichtigt ist.

Das Takuumverarbeitungsaggregat 32 besitzt eine längliche, ggf. ovale Takuumeinfassung, zwei Leitungen 31 a und 51 b zur Zu- und Ableitung des Stahles, eine an die Dampfstrahl-Vakuumpumpe angeschlossene Leitung 31 ozur Ableitung der Gase sowie die Schleusen 33» die für etwaige Zuschläge von Eisenlegierungen und üiußmitteln beijVakuumbetrieb erforderlich sind, .

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Es ist die Möglichkeit einer Parallelmontage zweier oder mehrerer Vakuumverarbeitungsaggregate 32 vorgesehen, so, daß bei Bedarf ohne andauernde Betriebsunterbrechung der stetigen Stahlersehmelzungsanlage von einem Aggregat zum anderen übergegangen werden kann.

Die vierte technologische Phase erfolgt bei der Erschmelzung des BERUHIGTEM Stahles eben in der Einfassung des Vakuumverarbeitungsaggregates 32 und besteht in der !Desoxydation vermittelst des in der Metallschmelze enthaltenen Kohlenstoffs, sowie in der Entgasung dieser Schmelze« Auf diese Weise wird ein geringer Gehalt an Gasen und nichtmetallischen Einschlüssen im erschmolzenen Stahl gewährleistet.

Zu diesem Behuf besitzt die Takuumeinfassung, wie bereits erwähnt, einen ovalen, länglichen Querschnitt, etwa siebenmal langer, als ihre Breite, sodaß die Einwirkungszeit des Vakuums auf dieselbe Stahlmenge 3 - 4mal langer ist als die eines einzigen Durchgangs des Stahls durch eine gewöhnliche Vakuumanlage, oder gleich der Summe der Einwirkungszeiten des Vakuums auf den Stahl bei wiederholtem Durchzug nach dem Tlmlauf durch die Anlagen dieser Art.

Andererseits wird die Einführung von Argon in die Zuleitung 31 a der Metallschmelze umgangen, da letztere aus unberuhigtem Stahl besteht, die hinreichen! Kohlenmonoxydblasen zu erzeugen vermag, die den aufsteigenden KLuß des Stahls in dieser Leitung 31 a gewährleisten sollen,wobei das Aggregat 32 in der Zeichnung um 18o ° gedreht, dargestellt ist.

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Die fünfte technologische Phase, die Endoxydation und Legierung des beruhigten Stahles, erfolgt in einem separaten Gefäß 34, in welchem der Stahl durch eine zweite, eine Ausgangsleitung 3I b des Takuumaggregates 32 eindringt und in die durch eine Öffnung 35 a die nötigen Eisenlegierungen - Ferromangan, !"errosilizium u. a. - granuliert oder geschmolzen, in den der vorgeschriebenen chemischen Zusammensetzung der verschiednen zu erschmelzende: Stahlsorten, einschließlich der legierten, entsprechenden Mengen eingeführt werden.

Fach der Assimilation dieser Zuschläge wird der Stahl vorzugsweise in Stetiggießmaschinen geleitet, kann jedoch auch in übliche Gießpfannen geführt und danach in Block- oder in Gießformen zur Erzis lung von Blocks oder Gußstücken eingeführt werden.

Es ist die Möglichkeit eines notfalls erforderlich werdenfen Überganges von der ersten Stetiggießmaschine zu einer zweiten oder mehreren, ohne den Stsahlerschmelzungsbetrieb zu unterbrechen, vorgesehen.

Das Endoxydations- und Legierungsgefäß des beruhigten Stahles hat die längliehe Form einer Hinne und ist, wie gereits gesagt, mit der Öffnung 35 a versehen zur Beschickung mit pulverförmigen oder flüssigen Eisenlegierungen, ferner mit einer Öffnung 35 b zur Zuleitung einer pulverförmigen Mischung zur Bildung einer deaxxydierten Schlacke, mit einem Siphon 36 zur Ableitung des Stahles ohne das Mitreißen der Schlacke zu den stetigen oder gewähnlichen Gießmaschinen 37, mit einer Öffnung 35, die ständig verschlossen ist, zur AbI tung des Stahles bei längerer Betriebsunterbrechung der Anlage und mit einem Kanal 38 zur Ableitung zum Schornstein der Verbrennungsgase, die von der

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Entkohlungsphase her durch den Kanal 26 a geleitet werden.

Infolge der Einführung durch die Öffnung 35 b der pulverförmigen Kalk- und Huorinmischung entsteht eine Schicht 7 Ί synthetischer Besoxydations- und Entschwefelungsschlacke, die durch die Öffnung 35 d im Gegenstrom zum Erschmelzungsstahl abgeführt und durch einen - nicht dargestellten - Kania zum Ablagerungsgefäß 33 geleitet wird,' das zu diesem Behuf mit einer Öffnung 39 zur Speisung mit synthetischer Schlacke versehen ist und zusammen mit der in der Entkohlungsphase sich ergebenden ScWa ckenschicht 7 ο über einen KanaU zum Gußeisenzerstäubungsaggregat 13 geleitet wird, welch letzteres für den Schlakkenumlauf eine Öffnung 4o besitzt. Auf diese Weise werden die nötigen Bedingungen einer vollständigen Ausnützung des Haffinierungs- und Affinierungsvermögens, die die Sehlacke besitzt, erfüllt. Aus dem Gußeisenzerstäubungsaggregat 13 durchströmt die Schlacke die Ablagerungsrinne 17 der mechanisch mitgerissenen Metalltropfen, wonach sie erst abgeführt wird. In dieser Rinne können gleichfalls die Eisenoxyde in der Schlacke vermittels des Kohlenstoffs im Metallbad oder nötigenfalls des Kohlenstoffs der zu diesem Zwecke eigens eingeführten reduzierenden Stoffe - Koksmethan u. a. - reduziert werden.

Durch diese Mittel wird ein geringster Eisengehalt im entleerten Bereich sowie ein Höchstwxrkungsgrad derSetahlerschmelzung gewährleistet.

Bei der Portleitung weist die Schlacke eine verhältnismäßig niedrige Basizitäi 4,8 - 2,2 fo - infolge der Assimilierung der in der Zerstäubungsanlage erzeugten Siliziumoxyde auf und kann als Baumaterial verwendet werden, was die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage noch erhöht.

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Die Anlage kann mit verschiedenen Öffnungen zur sieht- und apparatemäßigen Kontrolls der Arbeitsweise sämtlicher Aggregate versehen werden, sowie mit Zentralisationsmitteln der Aufsicht und Steuerung der Anlage von einer oder mehreren Steuerungsstellen aus, und auch mit Mitteln zur Verwendung elektronischer Rechner in statischem oder dynamischem Betrieb zur Leitung des Stahlerschmelzungsvorgangs in der betreffenden Anlage.

Es wird bemerkt, daß infolge der Durchführung der Entschwefelung in der ersten Phase mit Hilfe der üblichen Entschwefeler und unter obigen Bedingungen im Mischer 5 der Schwefelgehalt von den Anfangswerten von 0,039 ί o,13o °/o auf WerWe herabsinkt, die zwischen den Grenzen o,o13 - 0,042 liegen.

In der zweiten Phase sinkt im Gußeisenzerstäubungsaggregat 13 der Siliziumgehalt auf Endwerte zwischen o,o48 - 1,o3, der Mangangehalt vom Anfangswert o,83 - 1,22 $ zu Werten unterhalb o,o5 fo, der Phosphorgehalt vom Anfangswert o,o51 - o,1o7 fo auf o,oo8 - 0,036 ^, der Schwefelgehalt fortlaufend von o,o13 - 0,042 % auf den Endwert o,oo2 - o,o28 f> und der Kohlenstoffgehalt vom Anfangswert 3,79 - 4,21 % auf 2,48 - 3,o9 & Mithin besteht beim Austritt.aus dem Zerstäubungsaggregat I3 die Metallschmelze praktisch lediglich aus Eisen und Kohlenstoff.

Infolge der Auflösung dieser Schmelze in die 15 mal gcHßere Masse des Metallbades des Entkohlungsgefäßes 16 sinkt der Kohlenstoffgehalt beispielsweise auf o,2 fo', dieser Wert hat sich in diesem Gefäß unverändert. Im weiteren Verlauf sinkt der Kohlenstoffgehalt beispielsweise auf der Metallschmelz« dank der intensiven Reaktion mit der emulgierten Schlacke, sodaß sich im

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Ablagerungsbad 55 im gegebenen Beispiel ein unveränderlicher Kohlenstoff- ' gehalt von o,1o '$ aufrechterhält.

Die vorgeschriebene endgültige Zusammensetzung des erschmolzenen Stahles wird durch Hinzufügen der erforderlichen Mengen Eisenlegierungen in das Enddesoxydations- und Legierungsbad 54, was zur vorausbestimmten Erhöhung der Gehalte an Kohlenstoff, Silizium, Mangan und anderen Legierungselementen führt, erreicht.

Vorliegende Erfindung weist folgende Vorteile auf:

- Es wird für alle beruhigten und unberuhigten Stahlmarken durch niedrige Gehalte an Schwefel, Phosphor, Gasen und nichtmetallischen Einschlüssen, sowie durch eine die Kormvorschriften für die höchstkomplexen Stahlmarken befolgende chemische Zusammensetzung eine optimale Qualität gewährleistet;

- es wird ein erhöhter Wirkungsgrad der Stahlerschmelzung in Bezug auf die Metallcharge erzielt, indem die Eisenverluste in der abgeführten Schlacke und den Abgasen auf ein äußerst mögliches Minimum herabgesetzt werden, sowie durch Verarbeitung im Stahl einer beträchiL ichen Menge Abfälle, metallisierter Pellets, Stahlschwämme, Zunder und anderer !metallischer Eisen als Oxyde enthaltender Materialien, die eingeführt und unter Ausnutzung der Abgaswärme vorgewärmt werden können;

- es wird eine gute Ausnutzung der sich direkt oder indirekt - durch Verbrei nen des GO-Gases - im Entkohlungsprozeß ergebenden Eeakt ions wärme gewährleistet, zum Zwecke der Erwärmung und Erhaltung bei der entsprechende:

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Temperatur von 152o - I67O ° C der Metallschmelze bis zur Fortleitung des Stahles aus der Anlage, der Einschmeläzung der Abfälle, der metallisierten Pellets und des Stahlschwammes und der Reduzierung der Eisenoxyde im Zunder und anderen in das Entkohlungsgefäß eingeführten Materialien. Zu diesem Behuf wird die vollständige Verbrennung der im Entkohlungsvorgang eben in der Stahlerschmelzungsanlage sowie die Bückgewinnung eines Teils der Wärme der Abgase zur Vorwärmung der Verbrennungsluft gewährleistet;

- es wird ein niedrigster Sauerstoffverbrauch pro Tonne Stahl gewährleistet, nachdem die Oxydationsvorgänge des Siliziums, des Mangans und des Phosphors sowie etwa 25 fo der Oxydation des Kohlenstoffs im Gußeisen mit Hilfe des be

der Zerstäubung des Gußeisen verwendeten Sauerstoffs durchgeführt werden, der Oxydation d. Kohlenstoffs im Entkohlungsgefäß ein Teil 1 des"von. Gleichfalls wird bed/den Eisenoxyden im Zunder und anderen Zuschlagstoffen

mitgebrachten Sauerstoffs benützt;

- es wird ein Mindestverbrauch an ITußmitteln durch vollständige Benutzung de: Haffinierung und Affinierung der entstehenden ScHacke gewährleistet, infolg deren Strömung im Gegenstromprinzip zur Metallschmelze und gleichzeitig die Erz^ilung einer zweckentsprechenden Zusammensetzung der aus dem Aggregat abgeführten Schlacke, die deren Granulierung und Verwendung als Baumaterial ermöglicht.

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Claims

Ig Patentansprü ehe

1.) Verfahren zur stetigen Stahlerschmelzung, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Intensivierung der physikalisch- chemischen Vorgänge der Erschmelzungsphasen, die sich in bekannter Weise in getrennten Aggregaten entfalten, in der ersten Phase die Entschwefelung mit üblichen Heagenten unmittelbar in der Abführrinne des Gußeisens aus dem Hochofen oder in Mischern erfolgt, in einer zweiten Phase die Ausscheidung des Phosphors, des Siliziums und des Mangans, eine weitgehendere Entschwefelung und eine teilweise Entkohlung durch nachfolgende Zerstäubung mittels Druckluft bei 2-8 Atm. des Gußeisens in einer Mischung mit Flußmitteln bei mäßigen Temperaturen von 1320 - 145o°C in einem zweckdienlichen Aggregat, in einer dritten Phase die Entkohlung der Schmelze bis auf einen 0,2 - 0,8^-igen Kohlenstoffgehalt durch Einblasen von Sauerstoff bei 1520 - 1670⁰C und Abkühlung und Auflösung der Schwefelschmelze mit vorgewärmten eisenhaltigen Zuschlagen und darauffolgende Ablagerung derselben, worauf im Falle der unberuhigten .Stähle in der vierten Phase direkt die Legierung und Desoxidation mittels zweckentsprechender Eisenlegierungen und Flußmittel, die in einem besonderen Bad durchgeführt werden,

sich
erfolgt und/im Falle beruhigter Stähle eine Phase der .

Vakuumverarbeitung des entkohlten Gußeisens zwecks dessen

Entgasung und Desoxydation mittels dessen eigenen Kohlenstoffes
!Einschließt, wobei der Aufwärtsfluß der Metallschmelze im

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Vakuumaggregat durch das in der unberuhigten Schmelze enthaltene Kohlenmonoxyd gesichert ist.

2.)Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Optimalisierung des technologischen Flusses die in der Bntkohlungsphase entstehenden Verbrennungsgase mit hohem Kohlenmonoxydgehalt mittels vorgewärmter Luft über

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den Ablagerungs-/und Enddesoxydationsbädern verbrannt werden, wonach ihr Wärmeinhalt in üblichen Rekuperatoren zurückgewonnen wird und die Schlußoperation der Legierung und Desoxydation bei Schutz der Metallschmelze mittels einer Schicht pulverförmig eingeführter synthetischer Schlacke durchgeführt wird, die im ^egenström zum erschmolzenen Stahl aus dem betreffenden Bade entfernt und ebenfalls im Gegenstrom in der Entkohlungsphase im Umlauf gebracht und von da zusammen mit der in der betreffenden Phase sich ergebenden Schlacke in das Gußeisenzerstäubungsaggregat umlaufend geleitet wird, wo sie im Gegenstrom umlaufend die aus der betreffenden Phase ausgeschiedenen Siliziumoxyde assimiliert und dabei eine zwischen 8 und 2,2 liegende Basizität erreicht, wonach nach Ablagerung der mitgerissenen Metalltropfen und eventueller Reduktion der mitgerissenen Eisenoxyde zur Metallform durch den im Metallbad enthaltenen Kohlenstoff oder durch Zugabe zusätzlicher Reagentien, die Schlacke zu den ^ranulationsphasen geleitet wird.

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3.) Anlage zur Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen T und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Mischer (5) besteht, in den das geschmolzene Gußeisen aus dem Hochofen in der Porm einer Ader (1) über eine Rinne (2) in ein kegelstumpfförmiges Zerstäubungsaggregat (13) fließt, das mit einem Trichter (9) mit kalibrierter Öffnung zur Zuführung der Metallschmelze, Plußmittel-Zuführungselementen (11a und 11b), Druckluftleitungen (1oa und 1ob) und einem Herd (14) versehen ist, der an dem einen Ende als Portsetzung einen Eanal (15) für die Zufuhr der Schmelze und am anderen Ende eine Rinne (17) zur Abführung der Umlaufschlacke aufweist, ferner aus einem zylinderförmigen Entkohlungsgefäß (16). mit üblichen Sauerstoffeinblaslanzen (2o) und mit Öffnungen (21) für eisenhaltigen Materialzusatz, das ein Passungsvermögen besitzt, das mindestens das fünfzehnfache der minütlichen Durchflußmenge der Metallschmelze beträgt und das durch eine Öffnung (22) mit einem Ablagerungsgefäß (23) in Verbindung steht, wobei das Gefäß (23) über ein Siphon (29) mit einem Enddesoxydations- und Legierungsgefäß (34) direkt kommunizieren kann, oder anfänglich an eine Steigleitung (31a) eines Vakuumverarbeitungsaggregates (32) angeschlossen ist, das eine längliche, gegebenenfalls ovale Vakuumeinfassung besitzt und durch eine Palleitung (31 h) an das Endoxydations- und Legierungsgefäß (34) angeschlossen ist, und das Gefäß (34) mit Öffnungen (35b und 35 d) für die Ein- und Abführung im Gegenstromprinzip der synthetischen Schlacke versehen ist, welche

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letztere im Umlauf in das Ablagerungsgefäß (23) durch eine öffnung (39) geleitet und dann zusammen mit der bei der Entkohlung entstehenden Schlacke im Gußeisenzerstäubungsaggregat (13) durch eine Offmmg (4o) weiter in Umlauf gebracht wird.

Bezugsschriften:

UDSSR-Patent Nr; 158905; 169132, Franz.Patentantrag Nr. 2ioo9,87o

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