DE2149023C3 - Verfahren zum Frischen von phosphorreichem Roheisen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Frischen von phosphorreichem Roheisen zu Stahl durch mehrstufiges Aufblasen einer Saucrstoff-Kalkstaub-Suspension auf eine in einem Konverter befindliche Roheisenschmelze.

Bei dem bekannten Sauerstoffaufblasverfahren wird technisch reiner Sauerstoff mittels einer Lanze auf eine in einem Konverter befindliche Roheisenschmelze geblasen. Das Frischen von Stahleisen bictet dabei keinerlei Schwierigkeiten, während sich aus der Notwendigkeit einer im Hinblick auf den Phosphorgehalt stark reaktionsfähigen, d. h. hohe Eisengehalte aufweisende Schlacke beim Frischen von Thomasroheisen bzw. phosphorreichem Roheisen besondere Probleme ergeben. Um die mit dem hohen Eisen- bzw. Eisenoxydulgehalt der Schlacke verbundenen Eisenverluste in Grenzen zu halten, gleichwohl aber einen Stahl mit ausreichend niedrigem Endphosphorgehalt frischen zu können, wurden eine Reihe von Verfahren zum Frischen von Thomasroheisen entwickelt, bei denen die Entphosphorung gegenüber dem herkömmlichen Thomasverfahren vorverlegt werden konnte. Bei diesen Verfahren wird jedoch in zwei Blasabschnitten gefrischt und am Ende des ersten Blasabschnitts etwa bei einem Kohlenstoffgehalt von l°/o abgeschlackt. Das Zwischenabschlacken erfolgt üblicherweise bei einer Temperatur von 158O°C bei einer gutflüssigen Schlacke mit einem Phosphorsäuregehalt von 17 bis 22% und vertretbarem Eisenoxydulgehalt. Im Gegensatz dazu ist der Phosphorsäuregehalt der Endschlacke bei hohem Eisenoxydulgehalt verhältnismäßig gering. Nach dem Abschlacken bzw. im zweiten Blasabschnitt wird eine neue hochreaktionsfähige Schlacke aufgebaut, mit der es gelingt, bei hohem Eisenoxydulgehalt der Schlacke niedrige Phosphorgehalte zu erreichen.

Wegen des hohen Eisenoxydulgehaltes verbleibt die Schlacke beim Abgießen des Stahls im Konverter und dient als Frischschlacke für den ersten Blasabschnitt. Diese Schlacke ist auf Grund ihrer hohen Reaktionsfähigkeit in der Lage, auch bei hohen Kohlenstoffgehalten die bei der Entphosphorung anfallende Phosphorsäure stabil abzubinden, obgleich der Kalkgehalt der Schlacke bzw. deren Basizität in der Anfangsphase des Blasens noch verhältnismäßig gering ist.

Obgleich das Zwei-Schlacken-Verfahren hinsichtlich der Qualität des Stahls zufriedenstellend arbeitet, sind mit dem Zwischenabschlacken und dem Verbleib der Zweitschlacke im Konverter doch eine Reihe von Schwierigkeiten und Nachteile verbunden. So erfordert der Verbleib der Zweit- bzw. Endschlacke im Konverter ein zunächst langsames Eingießen des Roheisens, womit wertvolle Produktionszeit verlorengeht Außerdem muß die im Konverter verbliebene Endschlacke mindestens teilweise aufgeschmolzen, wieder auf die Temperatur des Frischens gebracht und reduziert werden. Weitere Zeit- und Wärmeverluste sind mit dem Zwischenabschlacken

ao verbunden. Außerdem ist das Verfahren nur schwer zu beherrschen, weil die Menge der im Konverter verbleibenden Endschlacke nicht exakt bestimmt, sondern nur abgeschätzt werden kann. Aus diesem Grunde ist der Frischverlauf des ersten Blasabschnittes nicht exakt vorhersehbar. Schließlich birgt die Anwesenheit der heißen und reaktionsfähigen Endschlacke bei Blasbeginn die Gefahr eines Schäumens oder starken Auswurfs, weswegen im allgemeinen während der ersten Blasminuten nach dem Chargieren kein Kalk in den Konverter gegeben wird.

Um das Zwischenabschlacken zu vermeiden, sind bereits eine Reihe von Versuchen durchgeführt und Vorschläge gemacht worden. So wird in der deutschen Offenlegungsschrift 1 458 830 ein Verfahren beschrieben, bei dem ganz bewußt eine schäumende -Schlacke erzeugt und mindestens zum Teil fortlaufend aus dem Konverter abgezogen wird. Dieses Verfahren hat sich jedoch bislang in der Praxis nicht durchsetzen können, was vermutlich auf die mit einer stark schäumenden Schlacke und dem fortlaufenden Abziehen der Schlacke verbundenen Gefahren sowie auf den erheblichen apparativen Aufwand zurückzuführen ist. Erfolgversprechender war ein in der deutschen Auslegcschrift 1433 654 beschriebenes Ein-Schlacken-Verfahren, das auf der Verwendung eines stückigen weichgebrannten Kalkes und einer Mehrlochlanze basiert, die einen möglichst großen Brennneck garantiert. Diesem Verfahren haftet jedoch der Nachteil an, daß die Futterhaltbarkeit bei großem Brennfleck geringer ist und ein besonderer Kalk erforderlich ist. Außerdem bildet sich nicht immer rechtzeitig eine dünnflüssige und reaktionsfähige Schlacke, zumal das Lösen des stückigen Kalks eine gewisse Zeit beansprucht und während dieser Zeit mit hohen Abständen der Blaslanze von der Badoberfläche gefrischt werden muß. Dies führt zu einer weiteren Beeinträchtigung der Futterhaltbarkeit. Außerdem macht die verhältnismäßig geringe Auflösungsgeschwindigkeit des Kalks eine Begrenzung der Kalkmenge und damit auch der Aufnahmefähigkeit der Schlacke für Phosphorsäure notwendig, was zu Schwierigkeiten führt, wenn der gefrischte Stahl niedrige Phosphorgehalte aufweisen soll. Die Nachteile der Verwendung von stückigem Kalk weist ein aus der deutschen Auslegeschrift 1 292 682 bekanntes mehrstufiges Verfahren nicht auf; dieses besteht darin, daß ein Teil des Kalks vor dem Beginn des Frischens chargiert und zunächst

reiner Sauerstoff mit einer sich in verhältnismäßig großem Abstand zur Badoberfläche befindlichen Einlochlanze aufgeblasen wird, um ein allzu starkes Schäumen der Schlacke zu vermeiden. Nach etwa drei bis sieben Minuten wird dann unter stetiger Verringerung des Lanzenabstandes eine Sauerstoff-Kai kstaub-Suspension aufgeblasen. Am Ende dieser zweiten, etwa 30 bis 6O°/o des gesamten Frischens dauernden Phase liegen der Kohlenstoffgehalt bei 0,5 bis 1,5 °/o und der Phosphorgehalt bei mindestens 0,4%. Nach dem Abschlacken wird erneut während etwa 10 bis 4O°/o der Frischzeit mit einer Sauerstoff-Kalkstaub-Suspension geblasen. Auch dieses Verfahren erfordert ein besonderes Abschlacken mit anschließendem Nachblasen und vermeidet damit nur einen Teil der Nachteile des bekannten Zwei-Schlakken-Verf ahrens.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein mit herkömmlichem Stahlwerkskalk durchführbares Ein-Schlacken-Verfahren zu schaffen, das keine besonderen apparativen Maßnahmen erfordert, gleichwohl aber erlaubt, einen Stahl mit einem Endphosphorgehalt von etwa 0,03 % zu frischen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß unter Verwendung einer Mehrlochlanze mit vorzugsweise mindestens fünf Düsen, 8O°/o des erforderlichen Kalks bei einem Lanzenabstand von 2,5 m während der ersten fünf Blasminuten und danach bei einem Lanzenabstand von 1 m nach einem Zwischenblasen mit reinem Sauerstoff bis zum Ablauf von etwa 70°/o der Blaszeit die restlichen 20°/o Kalk einzublasen. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet die rasche Bildung einer reaktionsfähigen und schaumigen Schlacke in der ersten Stufe und damit die gewünschte Vorverlegung der Entphosphorung, ohne daß die Gefahr eines Überschäumens oder von Auswurf besteht. Der Lanzenabstand wird nach der Verflüssigung des Kalks, d. h. etwa zu Beginn der zweiten Stufe, rasch auf unter 1 m abgesenkt, um die Entkohlungsgeschwindigkeit zu steuern. Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich die aus Gründen der Reaktionskinetik an sich erwünschte Schaumschlacke während des Blasens mit reinem Sauerstoff in der zweiten Stufe auf Grund des konstanten Druckverhältnisses zwischen Lanzenspitze und Bad ohne weiteres beherrschen läßt. Die Restmenge des Kalks wird erst nach Ablauf von etwa 70% der Blaszeit in der dritten Stufe, beispielsweise bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,5% ohne Änderung des Lanzenabstands eingeblasen und damit die Gefahr von Auswurf vermieden. Der staubförmige Kalk besitzt vorzugsweise eine Korngröße von bis etwa 1 mm.

Das erfindungsgemäße Verfahren bedarf im allgemeinen eine Frischzeit von etwa 15 Minuten, wie sie beim Frischen von Stahleisen üblich ist. Dabei fällt eine Schlacke mit einem verhältnismäßig geringen ίο Eisengehalt von etwa 15% und einem ausreichenden Anteil zitronesäurelöslicher Phosphorsäure an, die wie eine herkömmliche Thomasschlacke als Düngemittel verwendbar ist.

Im Rahmen einer Versuchsschmelze wurden 1701 Roheisen mit

3,6% Kohlenstoff,
0,58% Mangan,
0,55% Silizium,
1,52% Phosphor,
»o 0,024% Schwefel

zusammen mit 54 t Schrott chargiert. Nach dem Aufrichten des Konverters und dem Einfahren der Lanze wurden während der ersten fünf Blasminuten bei

as einem Lanzenabstand von 2,5 m zusammen mit dem Sauerstoff 14 t staubförmigen Kalks mit einer Korngröße unter 1 mm eingeblasen. Danach wurde weitere fünf Minuten bei einem Lanzenabstand von 1 m mit reinem Sauerstoff und während der letzten fünf Btasminuten bei unverändertem Lanzenabstand wiederum zusammen mit dem Sauerstoff 4 t pulverförmigen Kalks derselben Korngröße eingeblasen. Nach insgesamt 15 Blasminuten wurde ein Stahl mit

0,04% Kohlenstoff,
0,15% Mangan,
0,032% Phosphor,
0,016% Schwefel

mit einer Temperatur von 1600° C abgestochen. Die Frischschlacke enthielt 15,4% Eisen und 16,6% zitronesäurelösliche Phosphorsäure. Bei einem Gesamtgewicht der Schlacke von 33 t ergibt sich somit ein Ausbringen von 89,7%.

Der zuvor geschilderte Versuch zeigt, daß es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, ein phosphorreiches Roheisen mit einer einzigen Schlacke zu frischen und dabei ohne übermäßige Eisenverluste Endphosphorgehalte von etwa 0,03% zu erhalten.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Frischen von phosphorreichem Roheisen zu Stahl mit einer einzigen Schlacke durch Aufblasen einer Sauerstoff-Kalkstaub-Suspension auf eine in einem Konverter befindliche Roheisenschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung einer Mehrlochlanze 80% des erforderlichen Kalks bei einem Lanzenabstand von 2,5 m während der ersten fünf Blasminuten und danach bei einem Lanzenabstand von etwa 1 m nach einem Zwischenblasen mit reinem Sauerstoff bis zum Ablauf von etwa 70 % der Blasezeit die restlichen 20 °/o Kalkstaub eingeblasen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kalkstaub mit einer Korngröße bis 1 mm eingeblasen wird.