DE2264076B2

DE2264076B2 - Elektrothermisches Raffinierverfahren zur Herstellung von Kohlenstoff ungesättigtem Ferrochrom

Info

Publication number: DE2264076B2
Application number: DE2264076A
Authority: DE
Inventors: Morio Takaoka Harada; Saburo Shinminato Kojima; Kazumi Takaoka Ohta; Hiroaki Shinminato Shimomura
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1975-07-17
Also published as: ZA729150B; JPS5038050B2; DE2264076A1; JPS4871718A

Description

Bekanntlich ist ein Ferrochrom mit hohem Kohlen- erläutert.

Stoffgehalt ein gesättigtes Ferrochrom mit etwa 8,0°/o 35 In Fig. 1 ist die Beziehung zwischen der Schlak-Kohlenstoff, ein ungesättigtes Ferrochrom eines mit kenbasizität und dem S-Gehalt in den Produkten darweniger als 6,5 °o Kohlenstoff. Beim Raffinieren des gestellt.

kohlenstoffungesättigten Ferrochroms wird im allge- In F i g. 2 ist die Beziehung zwischen dem S-Ver-

meinen eine Entkohlungs- und Siliciumabbau-Schicht teilerverhältnis gegenüber der SiO₂-Menge in der verwendet, die als »Bodenfeste-Schicht bekannt ist, 40 Schlacke dargestellt.

um das Ferrochrom zu raffinieren. Diese Schicht wird In F i g. 3 ist die Beziehung zwischen der SiO₂-

«wischen der Schlackenschicht unter der Reduktions- Menge in der Schlacke und dem S-Gehalt in den schicht und der geschmolzenen Metall-Zone gebildet. Produkten dargestellt.

wobei die reduzierten Rohmaterialien entkohlt und In F i g. 4 ist die Ausbeute an S, abhängig von der

vom Silicium befreit werden. Bei einem solchen Raffi- 45 SiO₂-Menge in der Schlacke, dargestellt,
nierverfahren, bei dem die »BodenfesU-Schicht ver- In Fig. 5 ist die Wirkung dargestellt, die man bei

wendet wird, treten beim Entschwefeln Schwierigkei- der Entschwefelung erhält, wenn man die Schlackenten auf. Der Schwefelgehalt in dem erhaltenen Metall viskosität erniedrigt.

besitzt die Neigung, sich mit den Entkohlungs- und Wie oben erwähnt, liegt ein erfindungswesentliches

Silidumabbau-Reaktionen in der »Bodenfest«-Schicht 50 Merkmal darin, den S-Gehalt wie auch den Si-Gehalt zu erhöhen, während eine Entschwefelung der im Metall, d.h. in einem kohlenstoffungesättigten Schlackenschicht kaum erwartet werden kann, da die Ferrochrom, zu erniedrigen, indem man die Raffinier- »Bodenfest«-Schicht als Zwischenschicht zwischen erfordernisse ändert (= verbessert). Es wurden daher der Schlacken- und Metall-Schicht liegt. So konnte Versuche mit dem Ziel unternommen, den Si-Gehalt man bis jetzt ein mit Kohlenstoff ungesättigtes Ferro- 55 in dem primär gebildeten Metall zu erhöhen. Die Erchrom mit niedrigem Schwefelgehalt kaum herstellen. höhung des C-Gehalts und die Erhöhung der Basizi-Um den Schwefelgehalt in dem Metall zu erniedri- tat ermöglichen die Herstellung des gewünschten, mit gen, hat man beispielsweise versucht, die Basizität zu Kohlenstoff ungesättigten Ferrochroms nicht. Beierhöhen. Beim Betrieb mit hoher Basizität wird aber spiele für diese Versuche sind die folgenden. Man verdie erforderliche »Bodenfest«-Schicht geschmolzen 60 wendete einen elektrischen Drei-Phasen-Ofen von und verschwindet, und daher ist es unmöglich, ein mit 3600 KVA.

Kohlenstoff ungesättigtes Ferrochrom-System herzu- Vergleicht man die nachstehenden Tabellen, so ist

stellen. Erhöht man umgekehrt das SiO₂ in der ersichtlich, daß zwischen Beispiel 1 und den Beispie-Schlacke, so nimmt das Schlackenvolumen zu. Es ist len 2 bis 4 beachtliche Unterschiede bestehen. Die bekannt, daß das eine Temperaturerniedrigung im 65 Unterschiede treten in dem Mischverhältnis von Ofen mit sich bringt und daß es schwierig wird, Pulver-Erz, derSiO_a-Menge in der Schlacke, der Im-^ gleichmäßige Betriebsbedingungen aufrechtzuerhal- pedanz und dem Si-Gehalt und dem S-Gehalt in dem ten. Es ist daher üblich, eine Schlackenzusammenset- Metall auf.

Tabelle I

o/o der eingefüllten Rohmaterialien

Chrom-Stück-Erz	100	75	65	55
Chrom-Pulver-Erz	0	25	35	45
Quarzit	7,0	8,75	10,0	1U2
Reduktionsmittel	20	20	20	20

Tabelle Π Zusammensetzung der obigen Erze

	Pulver	Stück-	Pulver	Stück-
S		Erz		Erz
		Durch		Durch
		schnitt		schnitt

Cr₂O₃ ίο SiO. FeO CaO

54,10	45,50	MgO	11,40	13,30
55	6,0	Al₂O₃	10,90	12,90
14,80	16,70	P	0,005	0,006
0,10	1,20	S	0,007	0,017

Tabelle HI

Raffinier-Bedingungen (= -Erfordernisse) und Ergebnisse

	1	2	3	4
Metall [Cr]	57,2Vo	67,0Vo	66,9Vq	67,0Ve
[C]	5,7	5,7	5,8	5,9
[Si]	1,9	1,48	1,30	1,30
[P]	0,028	0,028	0,028	0,028
[S]	0,036	0,028	0,022	0,021
Schlacke (Cr)	2,7	2,7	2,7	2,7
(SiO₈)	32	35	37	41
(CaO)	4,0	3,8	3,8	3,8
(FeO)	1,3	1,1	1,1	1,1
(MgO)	33	30	28	28
(Ai₂O₃)	25	25	24	25
S-Ausbeute (= Menge)	19,5Vo	17,0Vo	15,0 V.	13,5Vo
Impedanz		mehr als	mehr als	mehr als
	1,3-10-3 Ω	1,6· 10-3 Ω	1,7-10-3 Ω	1,8· 10-3 Ω
Energie	3900kW/Std.	3800kW/Std.	38O0kW/Std.	38OOkW/Std.

1. In dem Mischverhältnis beträgt die Menge an Pulver-Erz in Beispiel 2 und 4 25 bis 45%, wohingegen sie im Beispiel 1 OVo beträgt, d. h. 100 Vo Stück-Erz wurden verwendet.

2. In der Schlackenzusammensetzung beträgt die SiOjj-Menge im Beispiel 2 und 4 35 bis 41 Vo, während sie im Beispiel 1 32 Vo beträgt.

3. Die Impedanz beträgt im Beispiel 2 und 4 mehr als 1,6 · 10~» Ω, dagegen im Beispiel 1 1,3 · ΙΟ"» Ω.

Als Folge davon wird der S-Gehalt im 3eispiel 2 und 4 auf weniger als 0,028 Vo erniedrigt, während er im Beispiel 1 0,036 Ve beträgt. Der Si-Gehalt beträgt im Beispiel 2 und 4 1,46 Vo und 1,30 Vo, im Beispiel 1 dagegen 1,9%.

Diese Beispiele bestätigen, daß das Mischverhältnis von Pulver-Erz, die SiO₂-Menge in der Schlacke und die Impedanz von Volt-Ampere zwischen der Elektrode und dem Ofenboden eine wichtige Rolle bei den Raffiniererfordernissen spielen, wenn man ein Ferrochroiti herstellen will, das an Kohlenstoff ungesättigt ist.

Die Gründe, weshalb die Raffinierbedingungen eingehalten werden müssen, wie sie die Erfindung vorschreibt, sind die folgenden:

Wird eine Raffinierung, wie im Beispiel 1 gezeigt, mit 100 Vo Stück-Erz durchgeführt, so treten viele Nachteile auf. Ein solches Raffinierverfahren verursacht die Bildung einer Schicht, die eine Verfestigung des geschmolzenen Metalls und der Schlacke oder eine Akkumulation von nicht geschmolzenem Erz mit pich bringt. Es ist nicht nötig, zu erwähnen, daß ein konstanter und stabiler Raffinierbetrieb schwierig wird. Weiterhin erhöht sich der Schwefelgehalt in dem Metall mehr, als es den Rohmaterialien, die eingefüllt werden, entspricht. Ein solches Phänomen sollte vermieden werden. Daher muß eine bestimmte Menge des Pulver-Erzes mit dem Stück-Erz vermischt werden. Bei der vorliegenden Erfindung soll das Mischverhältnis von Pulver-Erz im Bereich von 20 bis 50% liegen. In diesem Falle ist es empfehlenswert, daß man das Pulver-Erz mit einer Teilchengröße, die geringer ist als 10 mm, herstellt. Ist das Mischverhältnis des Pulver-Erzes geringer als 20Vo, so erhält man die Schmelzwirkung (= leichte Schmelzbarkeit), die durch das Vermischen bedingt ist, kaum. Wenn das Verhältnis jedoch größer ist als 50 Vo, tritt kaum eine Wirkung entsprechend der Erhöhung des Mischverhältnisses auf, aber das Raffinierverfahren wird durch die Verschlechterung der Permeabilität schwierig.

Cd Ca VS-X WfW

Die Menge an SiO₂ in der Schlacke übt einen starken Einfluß auf die Entschwefelung aus. In F i g. 1 ist eine Beziehung zwischen der Schlackenbasizität und dem S-Gehalt in den Produkten dargestellt. Erfindurigsgemäß wird mit SiO₂-Mengen von 35 %> an raffiniert, d.h. entsprechend der LinieB in Fig. 1. Eine Erhöhung der SiO₂-Menge in der Schlacke bringt eine geringfügige Erhöhung des C-Gehaltes in den Produkten mit sich.

Erfindungsgemäß wird eine Mischung aus Pulver-Erz, wie oben erwähnt und wie in den Beispielen 2 und 4 erläutert, hergestellt. Der SiO₂-Gehalt in der Schlacke kann daher auf 35 bis 45%>, wie in den Kurven B, C und D in F i g. 1 gezeigt ist, erhöht werden. Eine solche SiO₂-Menge in der Schlacke wird leicht erhalten, indem man die Rohmaterialien, die man einfüllt, neu einstellt (= nachregelt), beispielsweise mit Quarzit. In den F i g. 2 und 4 ist das Verhalten des Schwefels, bezogen auf den SiO₂-Gehalt in der Schlacke, d. h. die Schlackenbasizität, dargestellt. Ist, wie in F i g. 2 dargestellt ist, der S:O₂-Gehalt in der Schlacke höher als 35Vo₁ erreicht das Verteilungsverhältnis von S einen Wert, der größer ist als 4,0.

Das obige Verhältnis zeigt, daß der Schwefel aus den Rohmaterialien entfernt wurde und sich in der Schlacke ansammelt. Dadurch wird der S-Gehalt in den Produkten erniedrigt. Der Prozentgehalt an Schwefel in den Produkten, in Abhängigkeit von dem obigen Verhältnis, ist in F i g. 3 dargestellt, und es ist ersichtlich, daß man ein Metall, das einen S-Gehalt besitzt, der geringer ist als 0,03%, leicht herstellen kann. Der Schwefel-Gehalt wird in diesen Fällen mit zunehmendem SiO₂-Gehalt in der Schlacke erniedrigt und erreicht weniger als etwa 16 °/o.

Ein weiterer Vorteil des obenerwähnten Mischverhältnisses von Pulver-Erz und der SiO₂-Menge in der Schlacke liegt darin, daß die Schlackenviskosität erniedrigt wird. Die Entschwefelungswirkung, die sich

ίο durch die Viskositätserniedrigung ergibt, ist in F i g. 5 dargestellt. Die ausgezogene Linie b zeigt gegenüber der gestrichelten Linie, daß das S-Verhältnis eines Produktes zu einem Abstichmetall 1:1 beträgt, wie beispielsweise in einer Absitzvorrichtung. Eine solche Viskositätserniedrigung bringt eine weitere Entschwefelungswirkung mit sich mit einer Weiterbehandlung der Metallschlacke außerhalb des Ofens.

Werden Mischverhältnis und SiO₂-Menge erfindungsgemäß gewählt, kann die Impedanz wie es die

ao Erfindung außerdem vorschreibt und in den Beispielen 2 und 4 gezeigt ist, auf 1,6 · 10~³ Ω erhöht werden. Daher schmelzen die Rohmaterialien früher und, wie in Tabelle III gezeigt wird, verbraucht man weniger Energie. Die vorliegende Erfindung überwindet

as somit die Nachteile der bekannten Raffinierverfahren, und man kann ein Ferrochrom mit niedrigem Schwefel- und Silicium-Gehalt, das mit Kohlenstoff ungesättigt ist (= kohlenstoff arm ist) mit Leichtigkeit und Stabilität herstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

1533

Claims

zuBg von 28 bis 34*/o SiO₂ zu verwenden. Auch eine Pateni-wspruch: stark basische Schlacke mit 36,5·/· SiO₂ ist bereits

bekanntgeworden.

Hektrotfaenoisches Raffinierverfahren zur Her- Um den Schwefelgehalt im MetaHzu reduzieren

«elluüg von kohlenstoffungesättigtem Ferrochrom S und stabile Betnebsbedingungen aufrechtzuerhalten, durch Redaktion von Chromerzin einem Elektro- ist es daher bis jetzt übhch, Robniatenaliei. mitniednreduktionsofen, dadurch gekennzeich- _gem Schwefelgehalt auszuwählen oder den Ofen zu η e t, daß ein Mischverhältnis von Chrompulver- entschwefeln. Erstens ist schwerig, da der Schwefel-Erz zu Stück-Erz im Bereich von 20 bis 50·/· gehalt im Reduktionsmittel etwa 80% der Gesamtverwendet wird, wobei die TeUchengröße des ge- iu menge in den Rohmatenaben, die emgefüüt werden, samten Pulver-Erzes geringer ist als 10 mm, und beträgt. Man hat daher versucht, Reduktionsmittel zu daß die Menge an SiO₄ in den eingeführten Roh- finden, die weniger Schwefel enthalten. Der andere materialien so eingesteht wird, daß die Menge an Weg, die Entschwefelung des Ofens, bedeutet einen SiO. m der Schlacke im Bereich von 35 bis 45 ·/. zusätzlichen Verfahrensschntt, der Kosten verursacht liegt, wobei das Raffinierverfahren mit einer Impe- »5 und daher unerwünscht ist.

danz zwischen der Elektrode und dem Boden des Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

Raffinierofens durchgeführt wird, die höher ist als den Schwefelgehalt und den Silicmmgenalt zu er-1 6 · 10-SQ niedrigen, ohne daß es erforderlich ist, em Reduk

tionsmittel mit niedrigem Schwefelgehalt zu verwenao den oder den R&ffinierofen durch ein zusätzliches Verfahren zu entschwefeln. Diese Aufgabe löst die Erfindung mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch, daß ein Mischverhältnis von Chrom-

pulver-Erz zu Stück-Erz im Bereich von 20 bis 50 Vo

as verwendet wird, wobei die Teilchengröße des gesamten Pulver-Erzes geringer ist als 10 mm, und daß die Menge an SiO₂ in den eingeführten Rohmateria-

lien so eingestellt wird, daß die Menge an SiO₂ in der Schlacke im Bereich von 35 bis 45 % liegt, wobei das

Die Erfindung betrifft sin elektrothermisches Raffi- 30 Rasterverfahren mit einer Impedanz zwischen der nierverfahren zur Herstellung von kohlenstoffungesät- Elektrode und dem Boden des Raffinierofens durchtigtem Ferrochrom durch Reduktion von Chromerz geführt wird, die höher ist als 1,6 · 10~⁸ Ω.
in einem Elektroreduktionsofen. An Hand der Schaubilder wird die Erfindung näher