DE2207530C3 - Verfahren zur Verbesserung der Fließfähigkeit körniger oder pulverförmiger Reaktionsmittel für die Korrektur der Zusammensetzung von Metallschmelzen - Google Patents

Description

einander vermindert. Offensichtlich reichen jedoch »freits sehr geringe Mengen an kolloidalem SiO,-Puiver aus, um Reaktionsmittel, wie Kalk und Cai- !imncaibid, »dünnflüssig« bzw. »leichtfließend« zu

⁰¹ Wenn ein Gemisch eines derartigen Reaktionsmittels mit kolloidalem SiO,-Pulver ausgegossen oder mittels Snes Trägergases verblasen wird, zeigen die Körnchen Ιαβγ Pulverteilchen kaum mehr eine Neigung zum Koagulieren.

Dank der weit innigeren Berührung, die folglich zwischen dem Reaktionsmittsl und dem erschmolzenen Metall erreicht wird, läßt sich offensichdich in vielen rauen ein entsprechendes (Reaktions-) Ergebnis erweichen, wenn man die Menge an dem körnigen oder puWerfönnigen Reaktionsmittel bis zu 25 bis 30%

^Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß man gute Ergebnisse erreicht, wenn man den Zuschlagstoffen 'insbesondere Kalk) die bei der Verarbeitung einer Stahlschmelze in einem Stahlofen zugegeben werden, kolloidales SiO. einverleibt.

Ferner werden erfindungsgemäß gute Ergebnisse erreicht, wenn man Entschwefelungsmittel, wie sie üblicherweise einer Roheisenschmelze zur Erniedrigung des prozentualen Schwefelgehalts zugesetzt werden, mit feinpulverigen Materialien des geschilderten Typs versetzt.

Die erfindungsgemäß mögliche Einsparung von Kalk bei der Stahlverarbeitung oder an Entschwefelungsmittel beim Entschwefeln von Roheisen läßt sich bereits bei Zugabe einer Mindestmenge an kolloidalem SiO -Pulver erreichen. Es hat sich gezeigt, daß man gute* Ergebnisse bereits bei Zugabe von 0,1 % dieses Pulvers zu dem Zuschlagstoff oder dem Entschwefelungsmittel (Reaktionsmittel) erreichen kann. Die Erhöhung der Kosten des Zuschlagstoffs oder des Entschwefelungsmittels durch den Zusatz eines, feinpulverigen Materials des geschilderten Typs ist im Hinblick auf die erreichbaren Einsparungen vernachlässigbar.

Die erfindungsgemäß erreichbaren Verbesserungen teilen sich bereits beim bloßen Aufschütten des Reakuonsmittels auf das erschmolzene Metall ein. Bei Verwendung des erfindungsgemäß verbesserten Reaktionsmittels erreicht man jedoch optimale Ergebnisse, wenn man das mit einem feinpulverigen Material versetzte Reaktionsmittel mit HiUe eines gasförmigen Trägers dutch eine Lanze in das erschmolzene Metall einbläst. Während der Zufuhr des Reaktionsmittels zum Lanzensystem und während seiner Weiterbeförderung durch das Lanzensystem besteht eine geringere Gefahr, daß die Vorrichtung verschmutzt oder verstopft, wenn das Reaktionsmittel in der erfindungseemäß modifizierten Form zugeführt wird.

Der Wirkungsgrad eines Entschwefelungsmittels unter bestimmten Umständen wird hauptsächlich durch einen Wert »α« ausgedrückt. Dieser Wert mc« steht für diejenige Menge (in kg) an Entschwefelungsmittel die zur Verminderung des Schwefelgehalts in einer'Tonne Roheisen um 0,01% erforderlich ist. Selbstverständlich hängt die Größe des Wertes »α« in hohem Maße von zahlreichen Faktoren, z. B. dem Ausgangsgehalt an Schwefel, dem gewünschten Endgehalt an Schwefel u. dgl., ab. -

Es wurden Versuche mit verschiedenen Entschwefelungsmitteln durchgeführt, um zu untersuchen, bis zu welchem Ausmaß der Wert »*« durch Zugabe von kolloidalem SiO, vermindert werden kann. Die Versuche wurden jeweils unter Zusatz von etwa 0,1 /_o eines handelsüblichen kolloidalen SiO₁ durchgeführt. Bei einer großen Anzahl an Entschwefelungsversuchen mit CaO unter sonst üblichen Entschwefdungsbedtngungen wurden α-Werte ermittelt, die hauptsächlich zwischen 4 und 6 liegen. Bei einer Entschwefelung mit CaO unter Zusatz von 0,1% des genannten ίο handelsüblichen kolloidalen SiO₁ wunlen vergleichbare Enischwefelungsergebnisse erreicht, die «-Werte waren jedoch im Durchschnitt pro Tonne um 1,5 kg niedriger. Entsprechende Ergebnisse wurden erhalten, wenn eine Mischung aus Calciumcarbid und DiamidkalK is (handelsübliches Entschwefelungsmittel) als Entschwefelungsmittel verwendet wurde. Bei einer großen Anzahl von Entschwefelungsversuchen zeigte es sich, aau bei Verwendung eines derartigen Gemisches «-werte (kg/t) von etwa 1,5 bis 2 erforderlich waren. Bei Zugabe »o von 0,1% des genannten handelsüblichen kolloidalen SiO, zu diesem Entschwefelungsmittel üeßen sich die «-Werte (in kg/t) um etwa 0,2 bis 0,3 erniedrigen.

Hervorragende Entschwefelungsergebnisse erreicht man auch bei Verwendung eines an sich bekannten a₅ Entschwefelungsmittels, das aus einer Mischung aus etwa 70 Teilen technischen Kalkstickstoffs und 30 1 eilen Calciumcarbonat, das mit Kohlenstoff in form sogenannten Diamidkalks verunreinigt ist, besteht. Kalkstickstoff enthält etwa 60% CaNCN etwa 12.. Kohlenstoff, 15 bis 20% CaO, 1 bis 6% Calciumcarbonat und Spuren anderer Verunreinigungen Wenn man Kalkstickstoff in Melamin überführt, bildet sicn aus dem Calciumcyanamid in wäßrigem Milieu beim Durchleiten von CO, in einer ersten Stufe Cyanamid; gleichzeitig reagiert das gebildete Qddumhydroxid mit dem Kohlendioxid zu feinknstalhnem Calciumcarbonat, das schließlich ausflockt Dieses Nebenprodukt wird als »Diamidkalk« bezeichnet und besteht aus einem sehr feinkristallinen ^«"^^"ί einem Gehalt von etwa 10% an aus dem Kalkstickstoff stammendem Kohlenstoff. Mit diesem Entschwefelungsmittel wurden Entschwefelungsversuche bei Roheisensorten mit Schwefelgehalten unter 0,030 /^ zwischen 0,050 und 0,069% und zwischen 0,070 und 45 0,099% durchgeführt. .

Die Entschwefelungsversuche wurden mit dem geschilderten Entschwefelungsmittel durchgeführt, wobei diesem teilweise 0,1% des geschilderten handelsüblichen kolloidalen SiO₁ zugesetzt und dieser Zusatz so teilweise unterlassen wurde. Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse dieser Entschwefelungsversuche

Den einzelnen Symbolen in der Tabelle kommt folgende Bedeutung zu:

55 S₀ =

= aus

η —

aus mehreren Analysen ermittelter durchschnittlicher Ausgangsgehalt an Schwefel im

Roheisen;

au mehreren Analysen ermittelter durchschnittlicher prozentualer Endschwefelgehalt im jeweiligen Roheisen; aus mehreren Analysen ermittelte durchschnittliche prozentuale Erniedrigung des Schwefelgehalts im jeweiligen Roheisen; Wirksamkeit des Entschwefelungsmittels (in kg/t Roheisen), bezogen auf eine 0,01 %ige Erniedrigung des Schwefelgehalts und Anzahl der durchschnittlich durchgeführten Versuche.

	Δ,	0,008	η	α	Kolloidales SiO,
0,020	0,012	0,005	53	6,7	ohne
0,016	0,011	0,021	16	4,2	mit
0,060	0,039	0,025	112	3,9	ohne
0,063	0,038	0,028	6	2,9	mit
0,080	0,052	0,046	80	3,2	ohne
0,078	0,032	3	2,6	mit

In der Zeichnung sind die in der vorhergehenden Tabelle angegebenen Versuchsergebnisse graphisch dargestellt, wobei in jedem Falle der Wert»α«getrennt als Funktion von S* A_t und S_e aufgetragen ist. In den graphischen Darstellungen sind die Kurvenwerte ohne kolloidales SiO₁ mit Kreuzen und die Kurvenwerte mit kolloidalem SiOu mit Punkten bezeichnet. Sowohl aus den Tabellenwerten als auch aus den S graphischen Darstellungen geht klar und deutlich hervor, daß durch Zusatz des handelsüblichen kolloidalen SiO_t eine beträchtliche Verminderung der α-Werte erreichbar ist.
Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß SiO_x

ίο als solches kein Entschwefelungsmittel ist und daß sämtliche Substanzen der allgemeinen Formel (CaO · nSiOg) entweder überhaupt; keine oder eine nur sehr schlechte Entschwefelungswirkung entfalten. Die Verbesserung der Entschwefelungsergebnisse dürften somit in den besseren »Fließeigenschaften« der geschilderten Mischungen zu suchen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

■f

Claims (4)

) oder weniger hygroskopisch sind, läßt sich eine opti- Patentansprüche· male Verteflung zwischen dem festen Reaktionsmittel und dem flüssigen Metall praktisch nicht erreichen.

1. Verfahren zur Verbesserung der Fließfähigkeit Dies führt wiederum dazu, daß eine übergroße Menge körniger oder pulverförmiger Reaktionstnittel für 5 an dem festen Reaktionsmittel benötigt wird, um den die Korrektur der Zusammensetzung von Metall- gewünschten vollständigen Reaktionsablauf zu ge- «chmelzen, welche bei der Temperatur der jewei- währleisten.

!igen Schmelze fest bleiben, dadurch ge- Es sei darauf hingewiesen, daß zwar das feste Reak-

kennzeichnet, daß das Reaktionsmittel mit tionsmittel mit dem erschmolzenen Metall auch da-•inem festen, feinpulverigen Material, das die io durch in innige Berührung gebracht werden kann, daß Kohäsion der einzelnen Körner des Reaktions- man die gesamte Masse über längere Zeit hinweg «ittels verringert und den Reaktionsvfrlauf zwi- durchrührt. Insbesondere bei sehr hoch schmelzenden fchen Reaktionsmittel und Metallschmelze nicht Metallen, z.B. Eisen- und Stahllegierungen, wirft beeinträchtigt, gemischt wird. jedoch ein intensiver mechanischer Rührvorgang

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 schwerwiegende technologische Probleme auf. Gerade reichnet, daß das Reaktionsmittel mit 0,1% kol- deshalb wurde grundsätzlich versucht, die Reaktion loidalem SiO_rPulver gemischt wird bzw. Umsetzung zwischen dem festen Reaktionsmittel

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- und dem Metall lediglich durch Einschütten oder mchnet, daß das Reaktionsmittel ein an sich be- -blasen des Reaktionsmittels in das Bad durchzuführen, kanntes Entschwefelungsmittel ist, welches aus »o Ferner sei darauf hingewiesen, daß sich eine ge-70 Teilen technischem Kalkstickstoff und 30 Teilen eignete Verteilung zwischen einem Reaktionsmittel Calciumcarbonat besteht, das mit Kohlenstoff in und einem Metallbad auch dadurch erreichen läßt, Form von Diamidkalk verunreinigt ist. daß man ein Reaktionsmittel wählt, das bei der Tem-

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 peratar des erschmolzenen Metalls ebenfalls in gemit der Maßgabe, daß das Reaktionsmittelgemisch »5 schmolzener Form vorliegt und rasch in Lösung geht, mit Gas durch eine Lanze in die Metallschmelze Dies ist beispielsweise bei Zugabe von Soda zu einem eingeblasen wird. Roheisenbad der Fall. Derartige Maßnahmen sind

jedoch ebenfalls oftmals (z. B. bei der Zugabe von Soda zu erschmolzenem Roheisen) mit Nachteilen

30 behaftet, und zwar insbesondere dann, wenn eine

Schlacke gebildet wird, durch welche die feuerfeste Auskleidung des zur Aufnahme des erschmolzenen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesse- Metalls dienenden Behälters stark angegriffen wird, rung der Fließfähigkeit körniger oder pulverförmiger Darüber hinaus entbindet Soda aggressive Gase und

Reaktionsmittel für die Korrektur der Zusammen- 35 Dämpfe und setzt eine große Menge an bei der Umsetzung von Metallschmelzen, welche bei der Tempe- Setzung gebildetem Kohlenstaub frei, was zur Folge ratur der jeweiligen Schmelze fest bleiben. hat, daß das Bedienungspersonal und auch mögliche

Während zahlreicher Vergütungs- bzw. Feinungs- Anwohner stark belästigt werden,
verfahren an Metallschmelzen wird den erschmol- Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, die

zenen Metallbad bzw. der Metallschmelze ein körniges 40 geschilderten Schwierigkeiten auszuräumen und insbe- oder pulverförmiges Reaktionsmittel einverleibt. Hier- sondere bei Verwendung fester körniger und pulver bei handelt es sich insbesondere um solche Reaktions- förmiger Reaktionsmittel auf Grund einer verbesserten mitteJ, die vornehmlich mit der Metallschmelze über Fließfähigkeit die Berührung zwischen dem Reakdie Schlackenphase reagieren. Beispiele für derartige tionsmittel und dem erschmolzenen Metall inniger zu Maßnahmen sind die Zugabe von Kalk bei der Ver- 45 gestalten.

arbeitung von Roheisen zu Stahl und die Zugabe eines Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren

Entschwefelungsmittels, z. B. von Calciumcarbonat, der eingangs geschilderten Art, welches dadurch ge-Calciumcarbid u. dgl., zu geschmolzenem Roheisen. kennzeichnet ist, daß das Reaktionsmittel mit einem

Der Wirkungsgrad solcher Reaktionen zwischen festen, feinpulverigen Material, das die Kohäsion der einer festen Substanz und einer Metallschmelze hängt 50 einzelnen Körner des Reaktionsmittels verringert und von zahlreichen Faktoren ab. Einer derjenigen Fak- den Reaktionsverlauf zwischen Reaktionsmittel und toren, die den Wirkungsgrad solcher Umsetzungen Metallschmelze nicht beeinträchtigt, gemischt wird,
bzw. Reaktionen hauptsächlich beeinflussen, besteht Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsoffensichtlich darin, bis zu welchem Grad man die form des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Reaktionsmittel mit dem erschmolzenen Metall in 55 Reaktionsmittel mit einem im wesentlichen aus kol-Berührung bringen kann. Im Hinblick darauf wurde loidalem SiO₂ bestehenden pulverförmigen Material bereits versucht, das Reaktionsmittel in äußerst fein- gemischt. In diesem Zusammenhang ist unter »kolpulveriger Form mit Hilfe eines Trägergases durch loidalem SiO₂« das Pulver zu verstehen, das bei Auseine Lanze in das erschmolzene Metall einzusprühen. fällung einer kolloidalen Lösung einer Siliziumverbin-Diese Maßnahmen führen zwar zu guten Ergebnissen, 60 dung erhalten wird. Das hierbei ausgefällte oder es kann jedoch hierbei offensichtlich zu bestimmten niedergeschlagene Pulver entspricht der chemischen Schwierigkeiten kommen, die die Wirksamkeit der Formel SiO₈. Dieses Material besitzt eine extrem ergriffenen Maßnahme beträchtlich beeinträchtigen niedrige Schüttdichte. Derartige Materialien sind im können. Handel erhältlich. Es ist noch nicht vollständig geklärt,

Da das körnige oder pulverförmige Reaktionsmittel 65 nach welchen physikalischen oder chemischen Mechain vielen Fällen zn einer starken Koagulation neigt, nismen die Zugabe dieses Pulvers zu einem Reaktionswas noch dadurch verstärkt wird, daß zahlreiche ver- mittel die Kohäsion bzw. das Aneinanderhaften der wendete Reaktionsteilnehmer und Materialien mehr Einzelkörner bzw. -teilchen des Reaktionsmittels