DE2405351B2

DE2405351B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Frischen von Rohelsen

Info

Publication number: DE2405351B2
Application number: DE2405351A
Authority: DE
Inventors: Eduard Micha Dr. Seewalchen Michaelis (Oesterreich)
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1974-02-05
Publication date: 1975-10-02
Also published as: FR2217422A1; LU69366A1; GB1431514A; CA1025221A; BR7401003D0; AT337736B; AU6538874A; NL7401923A; DE2405351A1; US3953199A; NL171724B; ATA125673A; JPS49113714A; ES423106A1; FR2217422B1; NL171724C; ZA74738B; BE810910A; IT1006306B

Description

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

Es ist bekannt daß das als LD-Verfahren bekanntgewordene Sauerstoffaufblas-Verfahren erstmals die Anwendung technisch reinen Sauerstoffs zum Frischen von Roheisen erlaubte und hohe Schrottzusätze zuließ. Es fand daher bald starke Verbreitung.

Beim Oberflächenblasen entsteht durch das Auftreffen des Sauerstoffes eine heftige Reaktion mit dem Kohlenstoff des Bades, welche eine tiefreichende Bad- 4s bewegung 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 Höhenzonen wird ungleichmäßiger und die Reaktion geht langsamer vor sich, so daß das Optimum der Entkohlungsgeschwindigkeit t\\ch: mehr aufrechterhalten werden kann. Dadurch ergeben sich bei der Herstellung von weichen Stählen •ängere Frischzeiten und relativ hohe Eisenoxidgehalte der Schlacke. 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 bekanntgewordener Vorschlag (US-PS 30 30 203) ging dahin, das Frischen durch Aufblasen des Sauerstoffs bei Erreichen von C-Gehalten 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 fertigzufnschen. Der Vorschlag fand offenbar deshalb keine praktische Anwendung, weil das Frischen mit einer Tauchlanze bei umgelegtem Konverter und somit großer Badoberfläche w.eder nur e,ne örtlich eng begrenzte Reaktion und daher verlängerte Prischzeiten zur Folge hatte-

* Zwecks Vermeidung des rotbraunen Rauches wurde vorgeschlagen (GB-PS 882 676). den Sauerstoff von oben in das Bad mit Hilfe einer verbrauchbaren Doppdrohrlanze 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 Lanzenmundung stattfinden kann. Das Mengenverhältnis wird so gewählt daß der Sauerstoff im Überschuß vorhanden ist. Dadurch soll der rotbraune Rauch ohne übermäßige Kühlung des Bades unterdrückt werden. Auch dieser Vorschlag fand keinen Eingang in die Praxis, weil der rotbraune Rauch nur zum Teil verhindert wird und so eine Entstaubung der Abgase weiterhin erforderlich ist Er regte aber vielleicht zu dem weiteren Vorschlag an (FR-PS 14 50 718). den Sauerstoff in der genannten Weise mit einem Doppelrohr durch den Konverterbo den zuzuführen, also von unten in die Schmelze einzu blasen wobei gleichfalls der Sauerstoff durch das In nenrohr und ein Kohlenwasserstoff als Zusatz- oder Mantelgas durch den Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr zugeführt wird. Diese Maßnahmen führten gleichfalls nicht zu einem vollständigen Unterdrücken des rotbraunen Rauches im Abgas, ergaben aber eine gute Turbulenz des Bades und erstmals eine annehmbare Haltbarkeit des Konverterbodens mit den Zufuhrdüsen für reinen Sauerstoff und Zusatzgas. so daß dieser Vorschlag bereits praktische Anwendung fand. Als wesentliche Nachteile sind aber die Tatsachen anzusehen, daß bei Erreichen geringerer Kohlenstoffgehalte und Nachlassen der CO-Entwicklung das Bad mit Wasserstoff angereichert wird, der nachträglich durch zusätzliche Maßnahmen wieder entfernt werden muß. daß weiter auch die Abgase hohe Wasserstoffgehalte haben, 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 32 59 484). den Sauerstoff dem Bad gleichzeitig von oben und von unten zuzuführen, 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 hierbei 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 Schlacksnbildung 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 prakti-

sehe Verbreitung erfahren, in der Hauptsache wohl deshalb, weil keine annehmbaren Bodenhaltbarkeiten 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 we-den kann, daß sich eine nachträgliche Entstaubung der Abgase erübrigt

Aus der französischen Patentschrift 21 21 522 ist es bekannt, bei der Herstellung von härteren bzw. kohlenstoffreicheren Stählen in bodenblasenden Sauerstoffkon vertet η eine der Entphosphorung vorausgehende Entkohlung der Schmelze dadurch zu vermeiden, daß das Blasen von Sauerstoff durch den Boden durch Blasen von Sauerstoff von oben ergänzt und gegebenenfalls dem von oben aufgeblasenen Sauerstoff Brennstoff zur Erhitzung der gebildeten Schlacke oder Schlackenbildner zugesetzt wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird mit dem Blasen von unten begonnen und nach einer gewissen Zeit wird bi^r, zum Ende des Prozesses von unten und von oben geblasen, wobei das Blasen von unten überwiegt. Abgesehen davon, daß dieses bekannte Verfahren nur für die Erzeugung kohlenstoffreicherer Stähle bestimmt ist, ist hiermit unter anderem der Nachteil eines hohen Verschleißes des Bodens bzw. der Bodendüsen bedingt. Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, die bisher beim Frischen durch Aufblasen von Sauerstoff bei gewissen niedrigen Kohlenstoffgehalten durch das Nachlassen der Entkohlungsgeschwindigkeit auftretenden Nachteile hinsichtlich einer Verlagerung der Frischzeilen und relativ hoher Eisenoxidgehalte der Schlacke zu beseitigen. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem bekannten Verfahren zum Frischen von Roheisen mit technisch reinem Sauerstoff in einem Konverter od. dgl., wobei der Sauerstoff dem Bad gleichzeitig von oben durch Aufblasen mit Hilfe einer Lanze auf die Badoberfläche und von unten mit Hilfe einer Bodendüse durch einen Strahl zugeführt wird, in dessen unmittelbarer Nähe, vorzugsweise als dessen Umhüllung Kohlenwasserstoffe, insbesondere höhermolekulare Kohlenwasserstoffe in gasförmigen oder flüssigen Zustand in das Bad eingeführt werden und besteht im wesentlichen darin, daß zu Beginn des Frischprozesses das Frischen im wesentlichen durch Afblasen von oben erfolgt und die Sauerstoffzufuhr von unten gesteigert wird, sobald die Frischwirkung nachzulassen beginnt.

Mit besonderem Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren noch in der Weise durchgeführt werden, daß die Sauerstoffzufuhr durch die Lanze vermindert wird, sobald die Frischwirkung nachzulassen beginnt.

Gegenüber den bekannten Verfahren werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zahlreiche Vorteile erzielt.

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. Gegenüber den reinen bodenblasenden mit Mantelgasdüsen arbeitenden Verfahren ergibt sich die verbesserte Schlackeiibildung durch die heiße Badoberfläche und eine vereinfachte Kalkbeladung des Blassauerstoffes, 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 nicht mehr zu befürchten, weil zunächst überhaupt weniger Kohlenwasserstoffgas benötigt wird und der aus den Bodendüsen aufgenommene Wasserstoff durch das reine, aus Frischen S von oben stammende Kohlenmonoxid wieder ausgespült wird. Weiter wird der Aufwand für die Sauerstofflanze durch die Verringerung der Zahl der erforderlichen Bodendüsen einschließlich der zugehörigen Armaturen ungefähr aufgewogen. 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 beaufscnlagt oder während kürzerer Zeit voll beaufschlagt werden müssen, ist es über-

IS dies möglich, die Bodenhaltbarkeit der Haltbarkeit der übrigen Konverterzustellung leicht anzupassen, ohne den Boden übermäßig dick ausbilden zu müssen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise erläutert.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Das Gefäß, ein Konverter 1, ist mit einer Sauerstoffaufblaslanze 2 ausgestattet, die durch die Konvertermündung 3 abgesenkt werden kann. Der Konverterboden 4 enthält eine Mantelgasdüse 5. die aus zwei konzentrischen, ineinandergeschobenen Roh ren 8 und 9 besteht. Das innere Rohr dient zur Zufuhr von Sauerstoff, während durch den Ringspalt zwischen dem Innenrohr 8 und dem Außenrohr 9 ein Kohlenwasserstoffgas, beispielsweise Erdgas zugeführt wird. Bei größeren Konvertern werden mehrere Mantelgasdüsen 5 vorgesehen. Der Verfahrensablauf erfolgt vorzugsweise folgendermaßen: Zuerst wird der Konverter 1 etwas gekippt und Schrott eingefüllt. Hierauf wird durch beide Zuleitungen 10 und 11 zur Düse S Stick stoff in den Konverter geblasen. Roheisen 6 eingefüllt und der Konverter aufgerichtet. Hierauf wird die Sauerstofflanze 2 durch die Konvertermündung 3 abgesenkt und Sauerstoff, der mit Kalkstaub beladen ist, auf das Bad 6 aufgeblasen. Hierauf wird durch Umstellen nicht dargestellter Ventile in den Zuleitungen 10 und 11 zu den Düsenrohren 8 und 9 dem Düsenrohr 8 Sauerstoff 'ind dem Düsenrohr 9 Erdgas zugeführt. Der Druck der beiden Gase wird zunächst so Bemessen, daß ein Eindringen von Roheisen in die Düsen sicher verhindert wird. Durch den Kalkstaub bildet sich infolge der hohen Temperatur der Badoberfläche die Schlakkenschicht 7 und das Roheisen 6 wird rasch gefrischt. Sobald die Frischwirkung nachzulassen beginnt, wird der Druck des Sauerstoffs in der Zuleitung 10 zum Rohr 8 der Manteldüse 5 erhöht und der Druck in der Zuleitung zur Lanze 2 etwas vermindert, so daß der Anteil der Frischwirkung durch den Sauerstoff der Bodendüse 5 an der Gesamtfrischwirkung größer wird und etwa 50% erreicht. Sobald der gewünschte Kohlenstoffgehalt erreicht ist, wird die Gaszufuhr zur Bodendüse 5 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 Fachmann klar, daß erforderlichenfalls Abweichungen vom Ausführungsbeispiel erfolgen können. Es kann während des Prozesses abgeschlackt werden und es können auch Vorkehrungen getroffen werden, daß es möglich ist, zwecks anderer metallurgischer Effekte zeitweise der Bodendüse 5 andere Gase z. B. Argon zur Entgasung zuzuführen. Die als Mantelgas verwendeten Kohlenwasserstoffe

können beispielsweise Erdölkohlenwasserstoffe, insbesondere solche mit bis zu 20 Kohlenwasserstoffatomen im Molekül sein. Das leicht erhältliche Erdgas ist der bevorzugt verwendete Kohlenwasserstoff, jedoch kann auch Heizöl verwendet werden, das unter dem Einfluß der hohen Arbeitstemperaturen zu einem niedrigmolekulare Bestandteil enthaltenden Gas gekrackt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Frischen von Roheisen mit technisch reinem Sauerstoff in einem Konverter oder dergleichen Gefäß, wobei der Sauerstoff dem Bad gleichzeitig von oben durch Aufblasen mit Hilfe einer Lanze auf die Badoberfläche und von unten mit Hilfe einer Bodendüse durch einen Strahl zugeführt wird, in dessen unmittelbarer Nähe, Vorzugsweise als dessen Umhüllung Kohlenwasserstorfe, insbesondere höhermolekulare Kohlenwasserstoffe in gasförmigen oder flüssigen Zustand in das Bad eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Frischprozesses das Frisehen im wesentiichen durch Aufblasen von oben erfolgt und die Sauerstoffzufuhr von unten gesteigert wird, sobald die Frischwirkung nachzulassen beginnt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzufuhr durch die Lanze vermindert wird, sobald die Frischwirkung nachzulassen beginnt

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß während des Beschikkens des Konverters mit Hilfe der Bodendüse(n) Stickstoff zugeführt wird.