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METALLRAFFINIERVERFAHREN Die vorliegende Erfindung betrifft die Gewinnung
von Metallen und bezieht sich auf ein Metallraffinierverfahren mit Hilfe flüssiger
Schlacke.
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Bekannt ist ein Metallraffinierverfahren mit Hilfe flüssiger Schlacke,
welches darin besteht, daß das Metall auf die flüssige Schlacke abgelassen wird,
welche slch in einer Pfanne bzw. in einem anderen Behälter befindet. Beim Auftreffen
des Metallstrahls erfolgt seine Vermischung mit der Schlacke, wodurch eine Raffination
des Metalls stattfindet. /s. S.G. Wo@now u.a., "Stahlraffinieren in einer Pfanne
mit Hilfe synthetischer Schlakken" Verlag "Metallurgja" 1970/.
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Nach diesem Verfahren verläuft der Raffinierprozeß hauptsächilch
während der ersten Hälfte der Metallablaßzeit, solange die kinetische Energie des
Metallstrahls hinreichend groß ist.
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Während der zweiten Hälfte der Metallablaßzeit, mit der Abnahme der
Fallhöhe des Metallstrahls und der Verringerung des Ausflußdrucks
wird
der Raffinierprozeß stark verlangsamt oder sogar gänzlich unterbrochen. Darin besteht
ein Nachteil dleses Verfahren Die Raffinierschlacke verfügt in der Regel während
der zweiten Hälfte dßr Metallablaßzeit noch über eine hinreichend hohe Raffinierfähigkeit,
welche jedoch infolge der geringen Grenzfläche der in Wechselwirkung stehenden Phasen
nicht ausgenutzt werden kann.
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Bekannt ist ferner ein Raffinierverfahren, nach welchem zum Vergrößern
der Grenzfläche der in Wechselwirkung stehenden Phasen und, folglich zur Wirksamkeitssteigerung,
die Schlacke auf den Metallstrahl während der ersten Halfte der Metallablaßzeit
abge-( UdSSR-Erfinderschein 349 733).
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stochen wird Während der ersten Hälfte de Metallablaßzeit ist jedoch,
wie bereits gesagt wurde, infolge der großen kinetischen Energie des Metallstrahls
die Gren3fläche der Phasen relativ gro3.
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Durch eine Steigerung des Durchmischungsgrades der Phasen kann infolge
des Auftreffens des Schlacken- und des Metallstrahls während dieser Zeitperiode
die Wirksamkeit bel der Behandlung nur unwesentlich erhöht werden.
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Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nach teile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Metallraffinierverfahren
mit Hilfe flüssiger Schlacke zu schaffen, welches elne Vergrößerung der Grenzfläche
der Phasen fordert,
u.zw.sowohl in den ersten Ablaßstadien als auch
hauptsächlich in der zweiten Hälfte der Metallablaßperiode, wenn etwa dle Hälfte
der gesamten Metallmenge abgestochen wlrd, wodurch elne hohe Wirksamkeit bei der
Metallbehandlung gewährleistet wird.
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einem Diese Aufgabe wird bei Metallraffinierverfahren mit Hilfe flüssiger
Schlacke , bei welchem ein Abstechen der dadurch gelost, daß Schlacke auf den Metallstrahl
erfolgt, erfindungsgemäß / die Hälfte der vorgegebenen Schlackenmenge vor beendigtem
Abstich der gelassen wird und daß ersten 20% des Metalls auf das Metall auftreffen
die rest-Verlaufe liche Schlackenmenge im der gesamten Abstichzeit der letzten 50%
des Metalls abgelassen wird, Das Wesen des erfindungsgemäß Verfahrens besteht im
folgender Ss wlrd vorgeschlagen, etwa dle Hälfte der gesamten vorgegebenen Menge
der Raffinierschlacke auf den Abstichstrahl des Mefalls bls zum beenaeten Abstich
der ersten 20; der gesamten Metallmenge abzulassen.
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Dank der großen kinetischen Energie des fallenden Metallstrahls sowie
der zusätzlichen Durchmischung der Schlacke und des Metalls infolge des Auftreffens
der Strahlen beim Abstich der ersten 20% der gesanten Metallmenge wird dle Entwicklung
einer hinreichend großen Grenzfläche der Phasen - und folglich, eine hohe Effektivität
des Raffinierprozesses gewährleistet.
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beim Abstich der letzten 50% der Metallmenge sinkt entsprechend die
Energie des Metallstrahls, und es wird während dieser Zeit als zweckmäßig erachtet,
die Raffinierschlacke auf den Metallstrahl
abzulassen.
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Im Vergleich zu den berelts bekannten Verfahren ermöglicht diese
Maßnahme eine wesentliche Vergrößerung der Grenzfläche der Phasen und eine wirksame
Verwertung der immer noch recht hohen Raffinierfähigkeit der Schlacke, Als Gesamtergebnis
wurde festgestellt, daß die Effektivität des Raffinierprozesses dank dem gemeinsamen
Ablassen der Schlacke und des Metalls beim Abstlch der ersten Metallmengen und besonders
belm Abstich der letzten 50% des Ltetalls im Vergleich zu den bekannten Verfahren
merklich ansteigt.
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Die Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man konkreter aus
folgenden Beispielen ersehen.
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Beispiel 1.
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Zum Raffinieren von einem mittelgekohlten Sonderzweckstahl, erschmolzen
in einem 140t-Siemens-Martin-Ofen werden 4,5t flüsslger Raffinierschlacke zubereitet.
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Die Zubereitung der Schlacke besteht im Verschuelzen der Ausgangsstoffe
in einem Elektroofen, dem Überhitzen der Schlacke auf eine Temperatur von 1650 bls
17000, deren dbstlch in eine Spezialpfanne, aus welcher die flüssige Schlacke durch
die Pfanne schnauze abgelassen wird.
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Gleichzeitig mit dem Abstich des zu raffinierenden Stahls aus dem
Ofen beginnt man, dle flüsslge Schlacke in einem Strahl derart abzulassen, daß sie
auf den hbstichstrahl des Metalls trifft.
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Das Xblassen der Schlacke wird unterbrochen nach beendetem Abstich
von etwa 10% des gesamten Metallvolumens d.h. ungefähr 14t. In dlesem Zeitabschnitt
wird die Hälfte der Gesamtmenge der Schlacke d.h. etwa 2,2 bls 2,3t abgelassen.
Diese Schlackenmenge genügt zur Entwicklung einer relativ großen Grenzfläche der
Phasen dank der großen kinetischen Energie des Metallstrahls, dessen Fallgegen höhe
zu Beginn des Abstlchs 4 bls 5 m und Mitte des Abstichs entsprechend 2 bis 3 m beträgt.
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Während des Abstiches von 10 bis 50% der gesamten Metallmenge wlrd
keine Schlacke abgelassen. Sobald man die restlichen 50% des Metalls abzustechen
beginnt, wird mit dem Ablaß der Restmenge der Raffinierschlacke /etv:a die Hälfte
der Gesamtmenge d.h.
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2,2 bis 2,3t / begonnen. Das Ablassen der Schlacke wird so durchgeführt,
daß der Schlackenstrahl auf den des Metalls trifft. Das Ablassen der Schlacke wird
während der gesamten Abstichzeit der letzten 50% des Metalls fortgesetzt.
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Wahrend dleser Zeitperiode wird dank dem Auftreffen der Strahlen
der am Reaktlonsseschehen beteiligten Phasen auch eine hinreichend große Grenzfläche
entwickelt und die Raffinierfähigkeit der Schlacke möglichst vollstandig ausgenutzt.
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Insgesamt wird auf diese Weise die Effektivität des Raffinier prozesses
um 20 bis 50% im Vergleich zu den bekannten Verfahren erhöht. Um den gleichen Raffiniergrad,
wie mit den bekannten Verfahren zu erreichen, kann erfindungsgemäß der Schlackenverbrauch
bis auf 3 bis 4t herabgesetzt werden.
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Beispiel 2.
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Zum Raffinieren von einem niedriggekohlten hochlegierten Stahl /
beispielsweise von einem nichtrostenden Stahl/, erschmolzen in einem 2 5t-Elektroofen
werden 1,5t tonige Ealkschlacke zubereitet, Dle Schlacke wird durch Verschmelzung
von Kalk mit Tonerde in einem Elektroofen zubereitet. Dann wird die Schlacke auf
1700° überhitzt und die erforderliche Menge in eine Spezialphanne mit einer Ausgußschnauze
abgestochen.
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Sobald die ersten Dosen des Metalls in die Stahlgießpfanne gelangen,
beginnt man mit dem Ablaß der Raffinierschlacke durch die Phannenschnauze derart,
damit der Schlackenstrahl auf den des Metalls trifft. Die Fallhöhe des Letallstrahls
wird durch entsprechendes Senken der an den Haken elnes Krans hängenden Stahlgießphanne
während der gesamten Abstichzeit im Bereich von 3 bis 4 m konstant aufrechterhalten.
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Der Ablaß der Schlacke wird bei beendetem Abstich der ersten 20%
des Metalls unterbrochen, wobel bis zu dlesem Moment etwa die Hälfte der Gesamtmenge
/d.h. 0,7 bis 0,8t / der Raffinierschlacke abgelassen wird.
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Nach dieser Unterbrechung wird die Schlacke wieder abgelassen, sobald
man die letzten 50% des Metalls abzustechen beginnt.
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Das Ablassen - der Schlacke wlrd ebenfalls so durchgeführt, daß
der
Schlackenstrahl auf den des Metalls trifft. Das ablassen der Schlacke wird nährend
der gesamten Abstichzeit der letzten 50% des Metalls durchgeführt; in dieser Zeitperiode
wird auch etwa dle Hälfte der gesamten Schlackenmenge, d.h. 0,7 bis 0,8t abgelassen.
Die Effektivität der entschwefelung des Metalls kann in dlesem Falle von 50 bls
60% nach den bekannten Verfahren auf 70 bis 35% gesteigert werden. Folglich kann
man, um den gleichen Entschwefelungsgrad von 50 bls 60% zu erreichen, zum Raffinieren
statt mit 1,5t Schlacke mit 1,0t auskommen.
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Belsplel 3.
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Zum Raffinieren von einem Sonderzweckstahl, beispielsweise für Hauptgasleitungen,
erschmolzen in einem 300t-Siemens-Martin-Ofen werden 9t Rafflnierschlacke zubereitet.
Die Schlacke wird durch Verbrennen von 9,6 t eines exothermen Gemisches in einer
besonderen Pfanne mit elner Abgußschnauze zubereitet.
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Sobald ein Metallstrahl in dle Stahlgleßpfanne gelangt, be-Ablassen
ginnt man mit dem der Raffinierschlacke durch entsprechende Neigung der Spezialphanne,
und zwar so, daß der Schlackenstrahl auf den des Metalls trifft. Das Ablassen der
Schlacke wird nach dem Abstich der ersten 15% des gesamten Metallgewichts d.h. nachdem
etwa 20t Metall abgestochen sind, unterbrochen, wobei zu diesem Moment etwa 4,5t
Schlacke abgelassen sind.
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Während des Abstiches der weiteren 130t metall wlrd kelne Schlacke
abgelassen. In diesem Zeitabschnitt erfolgt das Raffinleren
dank
der Entwicklung elner Kontaktfläche der Phasen, welche belm Auftreffen des Metalls
auf die in der Pfanne berelts befindliche Schlacke geblldet wird. Dle Fallhöhe des
Metallstrahls verringert sich von 5 - 7 m bis 3 - 4 m, d.h. dle kinetische Inergie
des Metallstrahls bleibt #inreichend hoch.
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Beim Abstich der letzten 150t Metall d.h. der übriggebliebenen 50%
vom Gesamtgewicht der Schmelze, beginnt man wieder, die Schlacke in einem Strahl
so abzulassen, daß diese auf den Metall strahl trifft.
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In dieser Zeitperiode werden gleichfalls 4,5t Schlacke während der
gesamten übrigen Ablaßzeit abgelassen.
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Infolge der erfindungsgemäßen Raffinierung wird eine Herabsetzung
des Schwefelgehalts um 50 bis 70% gewährleistet. Im fertigen Metall liegt die Schwefelkonzentration
im Bereich von 0 .
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0,10 bis 0,017% be einem Ausgangswert von 0,020 bis 0,040%.
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t Um die gleichen Resulate mit den üblichen Raffinierverfahren zu
errelchen, mußte man 12t Schlacke verwenden; folglich bedeutet der Einsatz des erfindungsgemäß
Verfahrens eine 1,3-fache einbeim sparung Schlackenverbrauch , wodurch die Aufwendungen
für die Stahlraffinierung entsprechend verringert werden.