DE2405351A1

DE2405351A1 - Verfahren und vorrichtung zum frischen von roheisen

Info

Publication number: DE2405351A1
Application number: DE19742405351
Authority: DE
Inventors: Eduard Micha Dr Michaelis
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1974-02-05
Publication date: 1974-08-29
Also published as: AU6538874A; BR7401003D0; ZA74738B; ES423106A1; NL171724B; ATA125673A; JPS49113714A; DE2405351B2; NL171724C; CA1025221A; FR2217422A1; LU69366A1; BE810910A; NL7401923A; GB1431514A; US3953199A; AT337736B; IT1006306B; FR2217422B1

Description

Patentanwalt ' O / Π ζ T S

D-EQ23 /.unc'isn - Pullach
Wiensrslr.2,T.i..ffin.7930570,7931782

18.381 ' München-Pullach, 4. Februar 1974

Vereinigte Österreichische Eisen- und Stahlwerke - Alpine Montan Aktiengesellschaft in Wien

Verfahren und Vorrichtung zum Frischen, you Roheisen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prischen von Roheisen mit technisch reinem Sauerstoff in einem Konverter od.dgl. Gefäß, wobei der Sauerstoff dem Bad gleichzeitig von oben und von unten zugeführt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, daß das als LD-Verfahren bekannt ge-

wordene Sauerstoffaufblas-Verfahren erstmals die Anwendung " technisch reinen Sauerstoffs zum Frischen von Roheisen erlaubte und hohe Schrottzusätze:· zuließ. Es fand daher bald starke Verbreitung.

Beim Obcrflächenblasen entsteht durch das -Auftroffen des Sauerstoffes eine heftige Reaktion mit dem Kohlenstoff des

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Bades, welche eine tiefreichende Badbewegung ergibt. Durch diese Badbewegung werden immer neue Teile des Bades an die Oberfläche gebracht, so daß die Frischreaktion aufrechterhalten wird. Mit dem Absinken des C-Gehaltes des Bades auf 0,2 bis 0,05 % wird aber die Reaktion des'· Sauerstoffes mit dem verminderten Kohlenstoff schwächer und damit die Badbewegung geringer. Die Zusammensetzung des Bades in den verschiedenen Eöhenzonen wird ungleichmäßiger und die Reaktion geht langsamer vor sich, so daß das OptiEum der Entkohlungsgeschwindigkext nicht mehr aufrechterhalten werden kann.. Dadurch ergeben sich bei der Herstellung von weichen Stählen längere Frischzeiten und relativ hohe Eisenoxidgehalte der 3_chlacke.' Als ein weiterer Nachteil- des Verfahrens wurde zunächst der entstehende rotbraune Rauch angesehen, der eine Entstaubung der Abgase erforderte.

Es hat daher nicht an Vorschlägen gefehlt, die genannten Nachteile des Verfahrens zu vermeiden, Ein bekannt gewordener Vorschlag (US-PS 3,030.203) ging dahin, das Frischen durch Aufblasen des Sauerstoffs bei Erreichen von C-öehalten von 0,20 bis 0,05 /» abzubrechen, den Konverter in nahezu horizontale Lage zu kippen und die Schmelze durch eine schräg in das Bad eingeführte Lanze fertigzufrischen. Der Vorschlag fand offenbar deshalb keine praktische Anwendung, weil das Frischen mit einer Tauchlanze bei umgelegtem Konvertsr und somit großer . Badoberfläche wieder nur eine örtlich eng begrenzte Reaktion und daher verlängerte Frisehzeiten zur Folge hatte.

Zwecks Vermeidung des rotbraunen Rauches wurde vorgeschlagen (GBiS 882.676), den Sauerstoff von oben in das Bad mit Hilfe einer verbrauchbaren Doppelrohrlanze einzublasen, wobei der Sauerstoff durch das innere Rohr zugeführt wird, wogegen durch den Ringspalt zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr ein anderes brennbares Gas z.B. Kohlenwasserstoffe in das Bad eingeblasen werden, so daß das Mischen"der Gase erst außerhalb der Lanzen-

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mündung stattfinden kann. Das Mengenverhältnis wird so gewählt, daß der S_auerstoff im Überschuß vorhanden ist. Dadurch soll der rofbraune Hauch ohne übermäßige Kühlung des Bades unterdrückt werden. Auch dieser Vorschlag fand keinen Eingang in die Praxis, weil der rofbraune Rauch nur zum Teil verhindert wird und so eine Entstaubung der A"bgase weiterhin erforderlich ist. Er regte aber vielleicht zu dem weiteren Vorschlag an (FH.PS 1,450.718), den Sauerstoff in der genannten Weise mit einem Doppelrohr durch den !Converterboden zuzuführen, also von unten in die Schmelze einzuglasen, wobei gleichfalls der Sauerstoff durch das Innenrohr und ein Kohlenwasserstoff als Zusatz- oder Mantelgas durch den Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr zu-geführt wird. Diese Maßnahmen führten gleichfalls nicht zu einem vollständigen Unterdrücken des rotbraunen Hauches im Abgas,ergaben aber eine gute Turbulenz des Bades und erstmals eine annehmbare Haltbarkeit des Konverteröodens mit den Zufuhrdüsen für reinen Sauerstoff und Zusatzgas, so daß dieser Vorschl'ag bereits praktische Anwendung fand. Als wesentliche Nachteile sind aber die Tatsachen anzusehen, daß bei Erreichen geringerer Kohlenstοffgehalte und Nachlassen der CG-Entwickl&ng das Bad mit Wasserstoff angereichert wird, der nachträglich durch zusätzliche Maßnahmen wieder entfernt werden waß₉ daß weiters auch äie Abgase hohe Vasserstoffgehaite haben_s die bei der Entstaubung stören und daß die auf dem Bad schwimmende Schlacke relativ kalt ist und leicht fest" wird, so daß mit starkem Auswurf zu rechnen ist. Der Auswurf kann nur durch Einblasen von Kalk mit dem Sauerstoffstrom vermindert werden, was wegen der erforderlichen größeren Anzahl von Düsen einen hohen Aufwand erfordert.

Zur Sicherstellung der nötigen Turbulenz des Bades und zur Unterdrückung des rotbraunen Rauches ist auch schon vorgeschlagen worden (US-PS 3*259.484), den Sauerstoff- dem Bad gleichzeitig von oben und von unten zuzu-

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führen, und zwar soll die Hauptmenge des für das Frischen benötigten Sauerstoffes nach diesem Vorschlag durch die Poren eines porös hergestellten Konverterbodens in das Bad eingeführt werden. Durch die weitgehende Aufteilung des Sauerstoffstromes sollen hiebei örtliche Überhitzungen vermieden werden, so daß die Unterdrückung des rotbraunen Rauches und eine gute Bodenhaltbarkeit gewährleistet ist. Der von oben eingeführte Sauerstoff soll nach dem Vorschlag mit Kalk für die Schlackenbildung beladen sein und durch eine in das Bad getauchte Lanze zugeführt werden. Die Kühlung der Reaktionsstelle durch Kalk und die Verlegung der Reaktionsstelle unter die Badoberfläche soll ebenfalls die Entstehung des rotbraunen Rauches verhindern. Dieser Vorschlag hat keine praktische Verbreitung erfahren, in . der Hauptsache wohl deshalb, weil keine annehmbaren Boden Haltbarkeiten erreicht werden konnten und die Entstehung des rotbraunen Rauches auch bei diesem Verfahren, wie bei allen Frischverfahren, die mit reinem Sauerstoff arbeiten, nicht soweit unterdrückt werden kann, daß sich eine nachträgliche Entstaubung der Abgase erübrigt.

Erfindungsgemäß sollen die genannten Nachteile, soweit sie vermeidbar sind, vermieden werden. Dies erfolgt bei den eingangs erwähnten und zuletzt beschriebenen Verfahren dadurch, daß die Sauerstoffzufuhr zum Bad von oben durch Aufblasen und die Sauerstoffzufuhr zum Bad yon unten durch einen Strahl erfolgt, in dessen Nähe Kohlenwasserstoffe, insbesondere höher—molekulare Kohlenwasserstoffe, in gasförmigem oder flüssigem Zustand in das Bad eingeführt werden. Die Erfindung besteht demnach aus einer Kombination zweier an sich bekannter Maßnahmen bzw. Verfahren, die jedes für sich bereits in die Praxis Eingang gefunden haben, aber bisher als einander konkurrenzierende Verfahren gegolten haben. In an sich bekannter Weise ist vorzugsweise der von unten eingeleitete Sauerstoffstrahl durch Verwendung einer Mantelgasdüse von einem Mantel aus Kohlenwasserstoffgas umhüllt.

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Durch die Erfindung wird zwar nicht erreicht, daß eine Entstaubung der Abgase überflüssig wird, doch ergeben sich viele Vorteile gegenüber den bekannten Verfahren. Im Vergleich zum reinen Aufblasverfahren ergeben sich kürzere Frischzeiten, Ermöglichung etwas höherer Schrott- oder Erzzusätze und durch die verbesserte Turbulenz geringere Eisenoxidgehalte in der Schlacke bei der Herstellung von niedrig gekohlten Stählen. Gegentiber den reinen bodenblasenden mit Mantelgasdüsen arbeitenden Verfahren ergibt sich die verbesserte Schlackenbildung durch die heiße Badoberfläche und eine vereinfachte Kalkbeladung des Blassauerstoffes₉ weil die Kalkbeladung bei dem durch die Lanze zugeführten Sauerstoff erfolgen kann. Damit verbunden ergibt sich ein geringerer Konverterauswurf, sowie ein verbessertes Ausbringen. Außerdem enthält das Abgas weniger Wasserstoff und erhöhte Wasserstoffgehalte des erzeugten"-Stahles sind nieht mehr zu befürchte^ weil zunäelast überhaupt weniger ICohlenwasserstoffgas "benötigt wird und der aus ösn Bodenflüsea aufgenommene Wasserstoff durch das reiae₉ aus Frischen τοπ oben stammende Kohlenmonoxid wieder .ausgo« spült wirdc Yeiters wird der Aufwand für die Sauerstoff= lanze durch die Verringerung der Zahl der'erforderlichem Bodendüsen einschließlich! der zugehörigen Armaturen ungefähr aufgewog-en. Bei kleineren Konvertern kommt man sogar mit einer einzigen Bodendüse aus. Weil das Frischen zum großen Teil von oben erfolgt und daher weniger Bodendüsen erforderlich sind, bzw. diese weniger beaufschlagt oder während kürzerer Zeit voll beaufschlagt werden müssen, ist es überdies möglich, die Bodenhaltbarkeit der Haltbarkeit der übrigen Konverterzustellung leicht anzupassen, ohne den Boden übermäßig dick ausbilden zu müssen. In weiterer Ausbildung.der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, zu Beginn des Frischprozesses den Druck des von unten zugeführten Sauerstoffes so zu bemessen, daß lediglich das Eindringen von Roheisen in die Düsen mit Sicherheit verhindert wird, und den Druck erst während des Prozesses zu erhöhen. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur

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Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bestehend aus einem Konverter und" einer durch die Konvertermündimg von oben absenkbaren Sauerstofflanze zum Aufblasen des Sauerstoffs, wobei der Konverterboden eine oder mehrere Mantelgasdüsen zur Zufuhr von Sauerstoff und Kohlenwasserstoffgas als Mantelgas enthält.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher beschrieben.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Das Gefäß, ein Konverter 1, ist mit einer Sauerstoff auf blaslanze 2 ausgestattet, die durch die Konvertermündung 3 abgesenkt werden kann. Der Konverterboden 4 enthält eine Hantelgasdüse 5» die aus zwei konzentrischen, ineinandergeschobenen Rohren S und 9 besteht. Das innere Rohr dient zur Zufuhr von Sauerstoff, während durch, den Ringspalt zwischen dem Innenrohr 8 und dem Außsiirchr 9 ein Kohlenwasserstoffgas, beispielsweise Erdgas angeführt wird. Bei größeren Konvertern werden mehrere Mantelgasdüsen 5 vorgesehen. Der Verfahrensablauf erfolgt vorzugsweise folgendermaßen: Zuerst wird ,der Konverter 1 etwas gerippt Und Schrott eingefüllt. Hierauf wird durch beide Zuleitungen 10 und 11 zur Düse 5 Stickstoff in den Konverter geblasen,. Roäoisen 6 eingefüllt und der Konverter aufgerichtet. Hierauf wird die Sauerstofflanze 2 durch die Konverternnindung 3 abgesenkt und Sauerstoff, der mit Kalkstaufo beladen.ist_s auf das ßad 6 aufgeblasen. Hierauf wird dxireh Umstellen nicht dargestellter Ventile in den Zuleitungen 10 und Ii zu den Büsenrohrcn 8 und 9 dem Düsenrohr 8 Sauerstoff und dem Düsenrohr 9 Erdgas zxigeführt. Der Druck der beiden Gase wird zunächst so bemessen, daß ein Eindringen von Roheisen in die Düseu sicher verhindert wird. Durch den Kalkstaub bildet siel: infolge der hohen Temperatur der Badoberfläche die Schlackenschiclit 7 und das Roheisen 6 wird rasch gefrischt. Sobald die Frischwiriding nachzulassen beginnt, wird der Druck des Sauerstoffs in de · Zuleitung 10 zue Rohr S der Manteldüse 5 erhöht und der Druck in tier Zuleitung zur Lanze 2 etwas vermindert, so daß der Anteil der FrischT/irkung durch den Sauer-

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stoff der Bodendüse 5 an der Gesamtfrischwirkung größer wird und etwa 50 % erreicht. Sobald der gewünschte Kohlenstoffgehalt erreicht ist, wird die Gaszufuhr zur Bodendüse wieder auf Stickstoff umgestellt und die Lanze 2 hochgefahren, wobei auch die Sauerstoffzufuhr zur Lanze 2 ganz eingestellt wird, worauf die gefrischte Schmelze in eine Gießpfanne mit den erforderlichen Zusätzen gekippt wird.

Es ist.dem F_achmaan klar, daß erforderlichenfalls Abweichungen vom Ausführungsbeispiel erfolgen können. Es kann während des Prozesses abgeschlackt werden -und es können aucli Vorkehrungen getroffen werden, daß es möglich ist, zwecks anderer metallurgischer Effekte zeitweise der Bodendüse 5 andere Gase z.B. Argon sur Entgasung zuzuführen.

Die als Mantelgas verwendeten Kohlenwasserstoffe können beispielsweise ι ,-SröplKohlenwasserstoffe, insbesondere solche mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen im Molekül sein; Das leicht erliältlicha Erdgas ist 'der "bevorzugt verwendete Kohlenwasserstoff j, jeäocin kann aucli Heizöl verw endet werden j, <äas -aater dem Einfluß der hohen Arbeits'temperaturen zu einem ;nieärigiaol©loi3^r@ Bestandteile enthaltenden Gas gekrackt wird» ··

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Frischen von Roheisen mit technisch reinem Sauerstoff in einem Konverter od.dgl. Gefäß, wobei der Sauerstoff dem Bad gleichzeitig von oben und von unten zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzufuhr zum Bad von oben durch Aufblasen auf die Badoberfläche und die Sauerstoffzufuhr zum Bad von unten durch einen Sauerstoffstrahl erfolgt, in dessen unmittelbarer Nähe Kohlenwasserstoffe, insbesondere höhermolekulare Kohlenwasserstoffe in gasförmigem oder flüssigem Zustand in das Bad eingeführt werden. '

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von unten eingeleitete Sauerstoffstrahl durch Verwendung einer Manteldüse von einem Mantel aus Kohlenwasserstoffgas umhüllt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Frischprozesses der Druck des von unten zugeführten Sauerstoffes so bemessen wird, daß das Eindringen von Roheisen in die Düse oder Düsen verhindert wird, und daß der Druck während des Prozesses erhöht wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 bestehend aus einem Konverter und einer durch die Konvertermündung von oben absenkbaren Sauerstofflanze, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverterboden (4) ein oder mehrere Mantelgasdüsen (5) enthält.

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