DE2452611C2

DE2452611C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Raffination und/oder zum Frischen einer Stahlschmelze

Info

Publication number: DE2452611C2
Application number: DE2452611A
Authority: DE
Inventors: Magnus Gustav Georg Hällefors Tiberg; Jan Bson Västerås Uggla
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1974-11-06
Publication date: 1982-04-22
Also published as: US3961779A; DE2452611A1; ES431907A1; JPS5080216A; SE392478B; FR2250825A1; BE821684A; GB1486803A; SE7315403L; FR2250825B1; IT1030069B

Description

Ein Nachteil dieser Verfahren ir-t, daß die Schmelze von einem Schmelzofen in eine Pfanne und von dieser in einen Konverter abgefüllt werden muß. Nach der Behandlung der Schmelze muß diese erneut aus dem Konverter in eine Pfanne gefüllt werden, d. h. diese bekannten Verfahren erfordern 3 verschiedene Gefäße für die Schmelze.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem nur ein Gefäß für die Raffination und das Frischen erforderlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unieransprüchen 2 bis 5 genannt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 6 genannten Merkmale gekennzeichnet. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sin i in den Ansprüchen 7 und 8 genannt.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es. mit nur einem Gefäß für die Raffination der Stahlschmelze r. auszukommen, im Gegensatz zu den 3 Gefäßen, die bei dem bekannten Verfahren erforderlich waren. Ein weiterer Vorteil ist. daß die Einblasöffnungen bei der nichtgekippten Pfanne oder dem nichtgekippten Pfannenofen normalerweise über der Schmelzbadoberfläche «1 lieeen und somit während des gesamten Verfahrensverlaiilfs nii hi du·· n«eblasen /u werden brauchen. Diese müssen nur mn Gas beaufschlagt werden, wenn sie unter der Schmel/badoberfläche zu liegen kommen, somit nur wahrend eines Teiles der Behandlungszeit, r, wodurch ein bedeutend kleinerer Verschleiß der hinblasoffnungen erhalten wird. Des weiteren ist es aus Gründen der Sicherheit vorteilhaft, die Linblasöffnun gen nur dann unter der Badoberfläche /u haben, wenn das Einblasen von Gas in die Schmelze erfolgt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Wand der beheizbaren oder nichtbehei/baren Pfanne im Bereich der Einblasöftnung bzw. -öffnungen stärker als auf der gegenüberliegenden Seite ausgebildet.

In der gekippten Stellung der Pfanne kann vorteilhaft 4ϊ das Injizieren von Raffinationsmitt In und/oder Legierungszusätzen ertolgen und die Ausbildung dei Düsen/Hin-Blasoffnungen kann dem Umstand Rech nung tragen, daß die Düsen sich nur zeitweilig unter der Schmclzhadoberfläclie (."!finden. 5"

Ein ^usführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der /eichnuni? näher beschrieben, in dieser zeigt

K ig 1 eine in aufrechter Lage stehende Pfanne, mit einer über der Schmel/badoberfläche liegenden Einblasöffnung und

K 1 g. 2 die gleiche Pfanne w-ie in Fig. 1. jedoch in einer gekippten Lage, in der die Einblasöffnung unter der Badnberfläche liegt

In den Figuren ist eine behei/bare oder nichtbehei/ m bare Pfanne mit einer Einblasöffnung gezeigt, die über der Badobeffläche der Metallschmelze, z. B. einer Stahlschmelze, liegt. Es ist jedoch auch denkbar, die Pfanne mit mehreren derartigen Einblasöffnungen zu versehen. Außen ρη der Pfanne sind ein oder mehrere niederfrequente, mehrphasige elektromagnetische Umrührer 13 angebracht, -Je gegebenenfalls auch zylindrisch um die Pfanne herum angeordnet sein können. Die Einblasöffnungen 11 sind an und für sich bekannten Typs und bestehen aus einem zentral einschiebbaren Rohr für das Gas und/oder pulverförmiges oJer flüssiges Raffinationsmittel und einem um dieses herum angebrachten konzentrischen Rohr 15 für ein Kühlgas oder ein Kühlmittel. Das durch dieses Rohr 15 zugeführte Kühlgas oder Kühlmittel dient dazu, die Einblasöffnung zu schützen, wenn Pulver oder andere Fluida durch das zentrale Rohr 14 eingeführt werden.

Der Ofen ist gegenüber seiner in Fig. 1 gezeigten Lage um einen bestimmten Winkel (v), z. B. ca. 40' kippbar, so daß die Einblasöffnungen unter der Schmelzbadoberfläche zu liegen kommen. Beim Kippen der Pfanne um diesen Winkel soll Gas, z. B. Argon, in die Einblasöffnungen eingeblasen werden.

Die in der Pfanne befindliche Schmelze kann sowohl in senkrechter Lage als auch in gekippter Lage der Pfanne umgerührt werden, was durch den Pfeil in der Schmelze angedeutet ist. Über der Pfanne ist gasdicht eine Hauöe 16 angeschlossen, die mit Absaugvorrichtungen für Abgase in einer an sich bekannten Art versehen ist.

Die Anzahl der in der Pfannenwand angeordneten Einblasöffnungen kann beliebig sein, sie müsser jedoch so in der Pfannenwand liegen, daß sie bei gekippter Pfanne von der Schmel/e bedeckt sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit eine Kombination einer Pfanne und eines rvonverters, wobei die Einblasöffnangen 11 in an sich bekannter Weise ausgebildet sind. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die Pfannenwand im Bereich der Finblasöffnungen wesentlich dicker auszubilden als im übrigen Teil der Pfannenwand. Z. B. soll der erstgenannte Teil der Wand in etwa die doppelte Stärke haben als die gegenüberliegende Wand.

Nach dem K ippen der Pfanne wird, falls die Schmel/e gefrischt werden soll. Sauerstoff und Kühlgas ».■ingeblasen. Das Verfahren gemäß der Erfindung läuft folgendermaßen ab:

Die zu raffinierende oder /u frischende Schmelze w'rd in die aufrechistehende Pfanne 12 eingefüllt. Anschließend wird die Pfanne gekippt, während Gas. z. B. Argon, durch die Einblasöffnungen eingeblasen wird, die somit gegen eine Beschädigung durch die Schmelze geschützt sind. Das G?> wird in das Zentralrohr 14 eingeblasen, während durch das konzentrische Rohr 15 gegebenenfalls Kühlgas eingeblasen werden kann. Durch das Gaseinblasen wird ein Umrühren der Schmelze erhallen und aufgrund der immer mehr zunehmenden Badoberfläche erhält man eine größere Reakrionsfläche für die Schmel/e. Das Gas wird anschließend über die Absaugeinrichtung 17 in der gasdicht angebrachten Haube 16 abgesaugt.

An dem schmaleren Teil der Pfanne sind ein oder mehrere elektromagnetische Umrührer Π angebracht, die der Pfanne beim Kippen folgen, so daß das Umrühren der Schmelze mit Hilfe der elektromagnet! sehen Umrührer wahrend und/oder nach dem Einblasen. gegebeneriHls mit dem Gasabsaugen, erfolgen kann

Nachdem der Öfen in die gewünschte Lage gekippt ist, z. B, um 40°, erfolgt während des Gsseinblasens ein Aufbrechen der auf der Schmelze befindlichen Schlakkendecke, so daß die Entschlackung bei Bedarf in einfacher Weise vorgenommen werden kann. z. B. mit Hilfe einer Schlackenkratze. Es braucht also keine Schlacke mehr von einer Pfanne in einen nachgeschalteten Konverter umgefüllt zu werden. Gemäß der

Erfindung kann in einem einzigen Behandlungsgefäß, das heißt in der Pfanne 12, eine wirksame Entschlackung erfolgen.

Durch das Kippen der Pfanne 12 erhält man eine größere Badoberfläche, d. h. die Behandlungsfläche beim Einblasen des Gases ifi die Pfanne ist größer, wodurch ein wirksameres Frischen und/oder Raffinieren bei der Behandlung erhalten wird.

Im Anschluß an das Frischen folgt die Raffination oder evtl. eine Analysenjustierung, was gleichfalls durch die große Behandlungsfläche erleichtert wird und einen ruhigeren Verlauf bekommt. Die beim Frischen entstandenen Gase werden bei 17 abgesaugt. Die Haube 16 ist in einem feuerfesten Material eingebettet und gibt auch einen Schutz gegen Spritzen und Überkochen.

Bei der Raffination werden mit oder ohne Trägergas (Argon oder dergleichen) Raffiriatiönsmittel wie Desöxydationsmittel und/oder Schlackenbildner durch das Rohr oder die Einblasöffnung /-öffnungen 14 eingebla-

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Rohres 15 erfolgen.

Nach abgeschlossenem Frischen mit Sauerstoff oder Raffination durch Einblasen von pulverförmigen oder anderen Materialien wird die beheizbare Pfanne in die vertikale Stellung zurückgekippt. Danach wird eine Analysen- und TernpchiturjuSlieruiig unter gleichzeitiger induktiver Umrührung vorgenommen. Diese Um· riihrung kann jedoch auch falls erforderlich, während des gesamten Verfahrens erfolgen.

ίο Vor dem Abgießen kann, falls erforderlich, eine Entschlackung der Schmelze nach dem oben angegebenen Verfahren erfolgen, jedoch kann auch ein üblicher Bodenabguß vorgenommen werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch mit anderen Verfahren kombiniert werden. Bei dem sogenannten ASEA/SFK-Prozeß werden zwei Behandlungssiaiionen angewendet, eine Wärmestation für die Lichtbogenerwärmung und eine Vakuumentgasungsstation, gegebenenfalls mit Frischen

SSA Broschüre

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(Wasserstoff oder Argon) eingeblasen. Eventuell können verschiedene Stoffe an verschiedenen Stellen eingeblasen werden.

Als Beispiel für Schlackenbildner kann Kalk oder Flußspat oder eine Mischung dieser Materialien genannt werden. Als Desoxydationsmittel kann Aluminium oder Kieselpulverdienen.

Das Raffinationsmittel kann pulverförmig oder flüssig sein, wobei auch bei flüssigem Raffinationsmittel Trägergas benutzt werden kann. Falls erforderlich, kann gleichzeitig eine Kühlung mit Hilfe des konzentrischen 8556). Einen Prozeß gemäß der Erfindung kann man mit einer Temperaturjustierung gemäß ASEA/SFK abbrechen und falls erforderlich, kann man den erfindungsgemäßen Prozeß mit einem abschließenden Prozeß gemäß ASEA/SKF kombinieren.

Auch andere bekannte Stahlherstellungs- und Stahlfrischverfahren können mit der Erfindung kombiniert werden. Man kann z. B. die Pfanne mit Erwärmungseinrichtunjj&i zur Warmhaltung oder Temperaturjustierung versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Raffination und/oder zum Frischen einer Stahlschmelze, bei welchem Verfahren die zu raffinierende oder zu frischende Schmelze in eine beheizbare oder nichtbeheizbare Pfanne eingefüllt wird, die mit Einblasöffnungen zum Einblasen von Gas in die Schmelze versehen ist, und die auch mit Heizorganen versehen se.in kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne um einen solchen Winkel gekippt wird, daß die in der Wand der Pfanne angeordneten Einblasöffnungen oder dergleichen, die zu Beginn des Kippens oberhalb des Schmelzenspiegels liegen, von der Schmelze bedeckt werden, während gleichzeitig Gas durch die Einblasöffnungen oder dergleichen eingeblasen wird, und daß anschließend entweder Sauerstoff und Kühlgas oder Raffinationsmittel (Desoxydationsmittel und/oder Schlackenbildner) in Pulverform zusammen mit Trägergas oder flüssig und dann eventuell zusammen mit Trägergas, sowie eventuelle Legierungszusätze durch die Einblasöffnungen unterhalb des Schmelzenspiegels geblasen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß auf der Pfanne eine Gasabsaughaube angeordnet ist. mit der Gas aus dem eingeschlossenen Raum abgesaugt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze während der Behandlung oder während eines Teils xaerselben oder nach der Behandlung, eventuell nachdem du Pfanr. wieder aufgerichtet ist, mittels eines oder mehrerer induktiver Umrührer umgerührt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne vor dem Beginn des Einblasens um einen Winkel von ca 40' gekippt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne nach dem frischen bzw. der Raffination aufgerichtet wird und daß anschließend eine Analysenjustierung und eventuell eine Tempu falurjustierung mittels der I rwärmungsorgane unter g'eichzeitiger induktiver Umrührung durchgeführt wird.

6. Vorrichtung /ur Raffination und/oder zum Frischen von Metallschmelzen. /. B. von Stahlschmelzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Cine beheizbare oder nichtbehei/bare Pfanne 12 mit einer oder mehreren Linblasdüsen oder öffnungen Il in der Pfannenwand, sowie Einrichtungen /um Kippen der Pfanne in eine Lage enthält, in der die Schmelze die Kinblasöffnungen bedeckt.

7 Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekenn ten-hnct. daß die Kinblasoffnungen se. ausgebildet lind, daß durch diese der Sehmelz.e Gas und/oder Desoxvdationsmittel. Schlackenbildner und/oder Legieningszusat/e allein oder zusammen mit Gas zugeführt werden kunnen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 odcf 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der beheizbafen oder nichtbeheizbaren Pfanne im Bereich der Einblasöffnung bzw. 'öffnungen stärker als auf der gegenüber' liegenden Seite ist,

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Raffination und/oder zum Frischen einer Stahlschmelze. Ein solches Verfahren ist bekannt aus »Hüttenwerk Oberhausen AG, Technische Bench's te« 1951/54, S. 1 und Z

In der Industrie ist es mehr und mehr üblich geworden. Gase, pulverförmige Schlackenbildner. Desoxydatiopsmittel, Legierungssubstanzen usw. direkt in Metallschmelzen, z. B. in Stahlschmelzen eiruublasen.

ίο Der Grund hierfür ist, daß die beabsichtigten Reaktionen, z. B. zwischen Stahl und Schlacke, die Frischreaktion usw, hierdurch sehr schnell ablaufen, so daß die Zusammensetzung der im Stahl verbliebenen Schlakkeneinschlüsse günstig beeinflußt wird und säureempfindhehe Legierungsstoffe, wie z. B. Titan, mit hoher Ausbeute zugesetzt werden können.

Für das Einblasen von Gasen in Stahlschmelzen sind in letzter Zeit mehrere Verfahren bekanntgeworden, bei denen speziell ausgebildete Düsen verwendet werden.

die z. B. aus in den Boden oder in dessen unmittelbarer Nähe eingesetzten porösen Stopfen bestehen.

Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist das Sauerstoffdurchblasverfahren zur Stahlherstellung, bei dem der Sauerstoff zusammen mit einer Wasserstoffverbindung durch eine Düse eingebiasen wird, die aus zwei konzentrischen Rohren besteht, wobei die Wasserstoffverbinc' ing dem äußeren Rohr zugeführt wird. Das Einblasen des Gases geschieht in einem Konverter und das fertige Material wird von diesem in eine Gießpfanne abgestochen.

Km weiteres Beispiel ist ein Verfahren zum Frischen von z. B. 18/8-Stahl mit Sauerstoff zusammen mit Argon. Argon setzt dabei den Partialdruck für CO herab, so daß das Krischen ohne größere Verluste an

»5 Chrom durchgeführt werden kann Auch dieses Frischen wird in einem Konverter durchgeführt, von dem die Schmelze dann in eine Gießplanne abgestochen wird.

Fin anderes, dem zuvor genannten Verfahren ähnliches Verfahren besteht d»rin. Argon durch Wasserstoff zu ersetzen, wobei H; den Partialdruck für CO herabsetzt und man außerdem Sauerstoff vom Wasserdampf erhält

Aus der Druckschrift »Hüttenwerk Oberhausen. Technische Berichte« 1151/34. SI und 2. ist ein Verfahren /um Vorfrischen von Roheisen in einer Pfanne bekannt, bei dem Sauerstoff über Düsen eingeblasen wird, deren Mündungen unter dem SchmelzenspK-ge! liegen Der Druckschrift ist nicht entnehmbar, ob du:se Düsen im der Wand tier Planne angeordnet sind oder ob sie an der Spitze von Lanzen angeordnet sind, die in die offene Pfanne eingetaucht werden. Während des Behandlungsvort?anges wird die Planne nicht gekippt, und eine anschließende Raflina tion der Stahlschmelze ist nicht vorgesehen.

Aus der DK-PS Q h9 924 ist ein Wimltnschverfahren bei einem offenen Konverter bek.inm. bei dem die unter der Schmclzenoberfläche. nahe dem Konverterboden angeordneten Kinblasöffniingen für den Wind derart angeordnet sind, daß sie tangential an der Innenwand des Konverters münden Auf diese Weise soll dem Bad eine kreisende Bewegung verliehen werden und ein starkes Kochen des Bades vermieden werden.

Gemeinsam ist diesen bekannten Verfahren, daß sie in Konvertern durchgeführt werden, und die fertige Schmelze aus den Konvertern in eine Gießpfanne abgestochen wird, von wo aus die Stahl- bzw. die Metallschmelze in Kokillen oder ?.. B. in eine Stranggußmaschine abgegossen v/ird.