DE2550467A1

DE2550467A1 - Verfahren zum einblasen eines kohlenstoffhaltigen pulvers in eine metallschmelze

Info

Publication number: DE2550467A1
Application number: DE19752550467
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Creusot Loire SA; Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Current assignee: Creusot Loire SA; Sollac SA
Priority date: 1974-11-28
Filing date: 1975-11-10
Publication date: 1976-08-12
Also published as: JPS51142411A; LU73871A1; BE836110A; BR7507824A; GB1510500A; MX3018E; JPS5518765B2; FR2292771B1; ES442800A1; DE2550467B2; CA1067293A; IT1050909B; HU174689B; FR2292771A1; DD121650A5

Description

CREUSOT-LOIRE, Paris (Prankreich)

und
SOCIETE LORRAINE DE LAMINAGE CONTINU - SOLLAC, Paris (Prankr.)

Verfahren zum Einblasen eines kohlenstoffhaltigen Pulvers

in eine Metallschmelze

Die Erfindung bezieht sich auf ein' Verfahren zum Einblasen eines Kohlenstoffpulvers oder kohlenstoffhaltigen Pulvers in eine Metallschmelze, um die Schmelze zu desoxydieren oder aufzukohlen. Insbesondere ist die Erfindung gut auf eine Stahlschmelze zwecks Raffination anwendbar.

Ein unter anderem ziemlich häufig angewandtes Verfahren, um den Kohlenstoff zur Desoxydation oder Aufkohlung einzuführen, besteht im Einblasen des Kohlenstoffpulvers oder eines kohlenstoffhaltigen Pulvers in Suspension in einem Trägergas mittels einer Lanze. Die Lanze wird durch die Mündung des Konverters in horizontaler Stellung oder durch eine Tür des Martinofens oder des Elektroofens eingeführt.

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Dieses übliche Verfahren weist eine Anzahl von Nachteilen auf:

a) Es erfordert eine besondere, auf der Arbeitsbühne vor dem Konverter oder vor dem Ofen bewegliche Blasvorrichtung.

b) Diese Vorrichtung ist raumauf wendig.

c) Die Lanze bläst den Kohlenstoff auf bzw. in die Oberfläche der Schmelze, da sie niemals sehr in die Schmelze eindringt .

d) Flammen und Stäube machen dieses Verfahren für das Betriebspersonal sehr unbequem.

Das Ziel der Erfindung ist zunächst, alle diese Nachteile mittels Ersatzes der Einblaslanze durch eine den pulverförmigen Kohlenstoff unterhalb der Oberfläche der Metallschmelze einblasende, also untergetauchte Düse zu vermeiden. Jedoch sind die Schwierigkeiten, die in Zusammenhang mit einer untergetauchten Düse auftreten, komplex:

Das Graphitpulver ist mit Luft verträglich, jedoch aus offensichtlichen Sicherheitsgründen mit reinem Sauerstoff nicht verträglich.

Nun ist es vorteilhaft, daß die in Betracht gezogene Düse durch Einblasen eines oxydierenden Gases, das reiner Sauerstoff sein kann, während der Oxydationsphasen der Raffination der Schmelze und anschließend auch der Desoxydation oder der Aufkohlung dieser Schmelze dient. Jedoch darf es nicht vorkommen, daß Kohlenstoffpulver an einigen Stellen des Leitungssystems abgeschieden bleibt und anschließend während der Zuführung von Sauerstoff explodiert.

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Um diese schwerwiegende Gefahr zu vermeiden, wurde ein erstes Verfahren, das auf der Verwendung einer Dreifachdüse, d. h, mit drei konzentrischen Rohren, basiert, von den Anmelderinnen in der FR-Patentanmeldung 74-26838 angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ebenfalls die genannte Gefahr zu vermeiden und ein mit völliger Sicherheit arbeitendes Verfahren zum Einblasen eines Kohlenstoff- oder kohlenstoffhaltigen Pulvers in eine Metallschmelze anzugeben, bei dem jedoch nur eine Doppeldüse, d. h. mit zwei konzentrischen Rohren, benötigt wird, um das Verfahren gegenüber dem mit der Dreifachdüse arbeitenden Verfahren zu vereinfachen.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Desoxydation und/oder Aufkohlung einer Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, durch Einblasen eines Kohlenstoffpulvers oder Kohlenstoff enthaltenden Pulvers mittels wenigstens einer eingetauchten Düse, mit dem Kennzeichen, daß diese Düse aus zwei konzentrischen Rohren besteht und das innere Rohr der Düse nacheinander mit einem oxydierenden Gas, das reiner Sauerstoff sein kann, während der Oxydationsphase(n), dann mit einem Spülgas, danach mit einem neutralen, das Kohlenstoff- bzw. kohlenstoffhaltige Pulver mitführenden Gas während der Desoxydations- oder Aufkohlungsphase(n) und schließlich vor Beginn des folgenden Zyklus¹ mit einem Spülgas gespeist wird, während das Umfangsrohr der Düse nacheinander mit einem Fluid zum Schutz der Düse gegen Verschleiß während der Oxydationsphase(n) und mit dem gleichen oder einem anderen Schutzfluid während der Desoxydations- oder Aufkohlungsphase(n) gespeist wird.

Nach einer besonderen Ausführungsart der Erfindung ist die das innere Rohr der Desoxydations- und/oder Aufkohlungsdüse(n) speisende Leitung das Zusammenflußrohr zweier geson-

derter Leitungen, wovon die erste Leitung wahlweise mit einem oxydierenden Gas oder mit einem Spülgas speisbar ist, während die zweite Leitung wahlweise mit einem neutralen, Kohlenstoff- oder kohlenstoffhaltiges Pulver mitführenden Trägergas oder mit einem Spülgas speisbar ist.

Nach einer anderen besonderen Ausführungsart der Erfindung weisen die beiden genannten Leitungen jede stromauf des Zusammenflußrohres ein Ventil auf, das automatisch sein kann, und jedes dieser Ventile ist geschlossen, wenn das andere geöffnet ist. Man kann vorteilhaft Kugelventile mit totaler Öffnung verwenden.

Das Spülgas kann je nach dem Einzelfall vorteilhaft Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid sein.

Das Trägergas für das Kohlenstoff- oder kohlenstoffhaltige Pulver ist prinzipiell ein neutrales Gas, wie z. B. Stickstoff oder Argon.

Es ist oft zweckmäßig, während des Spülvorganges zwischen der Oxydation und der Desoxydation eine Entschlackung der Schmelze vorzunehmen.

Man versteht, daß der Spülvorgang, der die Oxydationsphase von der Desoxydations- oder Aufkohlungsphase bzw. umgekehrt trennt, die Maßnahme darstellt, die die Sicherheit des Verfahrens gewährleistet. Zweckmäßig angeordnete und eventuell automatische Ventile vermeiden jede falsche Betriebsweise.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden als nichteinschränkendes Beispiel eine Ausführungsart des erfindungsgemäßen Desoxydations- und Aufkohlungsverfahrens beschrieben:

In einem Konverter für 60 t Stahl je Guß, in dem reiner Sauerstoff von unten nach oben geblasen wird, ordnet man im Konverterboden sieben Düsen mit zwei konzentrischen Rohren an, von denen nur eine zur Anwendung des erfindungsgemäßen Desoxydations- und Aufkohlungsverfahrens der Metallschmelze ausgenutzt wird.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschema der Speiseleitungen für die

Düse, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird;

Fig. 2 eine erste Variante dieses Schemas; und Fig. 3 eine zweite Variante dieses Schemas.

Gemäß Fig. 1 wird das zentrale Rohr 1 dieser Düse durch eine gekrümmte Leitung 2 gespeist, die ihrerseits über ein Anschlußstück 3 in Y-Form gespeist wird. Die eine vom Anschlußstück abgezweigte Leitung 4 wird über das darin eingeschaltete Ventil 5 mit reinem Sauerstoff gespeist. Ihr kann auch Stickstoff zugeführt werden. Die andere vom Anschlußstück abgezweigte Leitung 6 wird durch das darin vorgesehene Ventil 7 mit Stickstoff gespeist.

Der Leitung 6 kann Graphitpulver zugeführt werden, das aus einem Pulververtexler 8 kommt, dessen Innendruck durch Betätigung eines Ventils 9 reguliert wird.

Das äußere Rohr 10 dieser Düse wird durch die Leitung mit Heizöl oder Stickstoff gespeist.

Die metallurgische Behandlung sieht zwei Phasen sehr ungleicher Dauer vor.

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Erste Phase: Dauer: 12 Minuten. Diese ist die Oxydationsphase oder eigentliche Frischphase.

Während dieser ersten Phase blasen die sieben Doppeldüsen reinen Sauerstoff mit einem mittleren Gesamtdurchsatz von 250 Nm³/min, wobei 1,5 1 Heizöl als Schutzfluid je Minute des Blasvorganges und je Düse verbraucht werden. Für die besondere, der Anwendung der Erfindung dienende Düse ist das Ventil 5 offen, während das Ventil 7 geschlossen ist.

Am Ende dieser Oxydationsphase wird der Sauerstoff in der Leitung 4 durch Stickstoff ersetzt, und dann öffnet man das Stickstoff ohne Graphitpulver einlassende Ventil 7, während man das Ventil 5 schließt und das Ventil 9 noch geschlossen bleibt. So führt man einen ersten Spülvorgang der Leitung 4, des Anschlußstücks 3, der gekrümmten Leitung 2 und des zentralen Rohres 1 mit Stickstoff durch, der durch das Ventil 5 geströmt ist, und nimmt anschließend eine zweite Spülung der Leitung 6 mit Stickstoff vor, der das Ventil 7 durchströmt.

Zweite Phase: Dauer: 1 Minute.

Diese ist die Phase der Desoxydation und eventuellen Aufkohlung, nachdem zwischen den beiden Phasen die Schlacke von der Metallschmelze abgezogen wurde.

Während dieser zweiten Phase werden sechs der sieben Doppeldüsen in ihren beiden Rohren mit Stickstoff gespeist, während die der Anwendung der Erfindung dienende Do.ppeldüse in ihrem zentralen Rohr mit Graphitpulver enthaltendem Stickstoff und in ihrem äußeren Rohr mit Stickstoff ohne Pulver gespeist wird.

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In. dieser zweiten Phase bleibt das Ventil 5 geschlossen, das Ventil 7 bleibt geöffnet, und man öffnet das Ventil 9, um den Innendruck des Pulververteilers 8 zu erhöhen und so einen gewissen Durchsatz an Graphitpulver in die Leitung 6 einzuführen. So kann das zentrale Rohr 1 der die Erfindung anwendenden Düse z. B. einen Stickstoffdurchsatz von 20 Nm³/min erhalten, der 3 kg Graphitpulver je Nm³ Stickstoff in Suspension mitführt, während das äußere Rohr 10 dieser Düse von einem geringen Spülstickstoffdurchsatz ohne Pulver durchströmt wird.

Für einen Verbrauch an pulverförmigem Kohlenstoff von 60 kg und unter Berücksichtigung der Durchrührung der Schmelze durch den Stickstoff wird der Sauerstoffgehalt des Stahls von 0,1 % auf 0,05 % gesenkt, wobei der Kohlenstoffgehalt von 0,02 auf 0/05 % steigt, während sein Stickstoffgehalt nur um 0,0007 % wächst und dabei von 0,003 auf 0,0037 % ansteigt.

Zur erhöhten Sicherheit kann man, wenn man fürchtet, daß das Ventil 7, wenn es geschlossen ist, nicht ganz dicht ist und daß so während der ersten, d. h. der Oxydationsphase die Gefahr besteht, daß Sauerstoff in die Leitung 6 bis stromauf des Ventils 7 zurückströmt, vorteilhaft eine Anordnung nach einer der beiden in den Fig. 2 und 3 veranschaulichten Varianten verwirklichen, die beide einen Stickstoffdruck stromauf des geschlossenen Ventils 7 sichern, der in der Weise reguliert wird, daß der Sauerstoff der Leitung 4 nicht bis stromauf des Ventils 7 zurückströmen kann.

Nach Fig. 2 weist die Leitung 6 hierzu nacheinander in Strömungsrichtung ein Regulierventil 12, ein Durchsatzmeßgerät 13, die Auslaßöffnung des Kohlenstoffpulververteilers 8, das Ventil 7 und das Y-förmige Anschlußstück 3 auf.

Während der ersten, d. h. Oxydationsphase ist das Ven-

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til 7 geschlossen, wobei das Regulierventil 12 offen gehalten wird, so daß der Stickstoffdruck stromauf des Ventils 7 gleich dem Speisungsdruck ist, da es praktisch keinen Durchsatz gibt. Dieser Stickstoffdruck wird derart reguliert, daß er jeden Rückstrom von Sauerstoff durch das Ventil 7 verhindert, wenn dieses nicht völlig dicht ist.

Während der zweiten, d. h. Desoxydations- und Aufkohlungsphase sind die Ventil 7 und 12 offen. Die Öffnung des Ventils 7 ist derart, daß die Förderung des gewünschten Kohlenstoffpulverdurchsatzes unter guten Bedingungen erfolgt. Der Stickstoffdurchsatz wird vom Durchsatzmeßgerät 13 gemessen. Das Ventil 9 ist ebenfalls offen.

Nach Fig. 3, die eine weitere Abwandlung der Variante nach Fig. 2 darstellt, weist die Leitung 6 nacheinander in Strömungsrichtung ein erstes automatisches Ventil 14, das Regulierventil 12, das Durchsatzmeßgerät 13, ein zweites automatisches Ventil 15, die Auslaßöffnung des Kohlenstoffpulververteilers 8, das Ventil 7 und das Y-förmige Anschlußstück 3 auf. Außerdem ist zwischen dem Leitungsbereich stromauf des Ventils 14 und dem Leitungsbereich stromab des Ventils 15 eine von einem Ventil 16 gesteuerte Überbrückungsleitung vorgesehen.

In der ersten, d. h. Oxydationsphase sind die Ventile 7, 9, 12, 14 und 15 geschlossen, jedoch ist das Ventil 16 der Überbrückungsleitung offen, so daß stromauf des Ventils 7 ein durch das Ventil 16 regulierter Stickstoffdruck eingestellt wird, um jeden Rückstau von·Sauerstoff durch das Ventil 7 zu verhindern, wenn dieses nicht ganz dicht ist.

In der zweiten Phase ist das Ventil 16 geschlossen, während die Ventile 7, 9, 12, 14 und 15 geöffnet sind. Das Regulierventil 12 bestimmt nun den geeigneten Stickstoffdurch-

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satz, um den gewünschten Kohlenstoffpulverdurchictz vom Verteiler 8 her mitzufuhren.

Selbstverständlich kann man ohne Verlassen des Bereichs der Erfindung noch Varianten und Verbesserungen von Einzelheiten oder auch die Verwendung äquivalenter Mittel vorsehen .

"So ist es in gewissen Sonderfällen nicht ausgeschlossen, zur gleichen Zeit die oxydierenden Düsen mit Sauerstoff und die oder mehrere desoxydierende und aufkohlende Düsen gemäß der Erfindung mit Kohlenstoffpulver und mit den verschiedenen Fluiden funktionieren zu lassen, die normalerweise dieses Pulver in der Desoxydationsphase begleiten. Bei dieser Variante befinden sich die normalen oxydierenden Düsen in der oxydierenden Phase, und die oder mehrere Du ^n gemäß der Erfindung befinden sich zur gleichen Zeit in der d"£;oxydierenden Phase. Diese Arbeitsweise kann bestimmte metallurgische Vorteile bewirken.

Die Erfindung ist besonders gut auf Stahlwarkskonverter mit reinem Sauerstoff, und zwar sowohl auf solche, die durch den Boden von unten nach oben blasen, als auch auf die Konverter mit vertikaler Lanze anwendbar.

OHIQlNAL INSPECTED

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Desoxydation und/oder Aufkohlung einer Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, durch Einblasen eines Kohlenstoffpulvers oder Kohlenstoff enthaltenden Pulvers mittels wenigstens einer eingetauchten Düse, dadurch gekennzeichnet , daß diese Düse aus zwei konzentrischen Rohren (1, 10) besteht und das innere Rohr (1) der Düse nacheinander mit einem oxydierenden Gas, das reiner Sauerstoff sein kann, während der Oxydationsphase(n), dann mit einem Spülgas, danach mit einem neutralen, das Kohlenstoff- bzw. kohlenstoffhaltige Pulver mitführenden Gas während der Desoxydations- oder Aufkohlungsphase(n) und schließlich vor Beginn des folgenden Zyklus¹ mit einem Spülgas gespeist wird, während das Umfangsrohr (10) der Düse nacheinander mit einem Fluid zum Schutz der Düse gegen Verschleiß während der Oxydatinsphase(n) und mit dem gleichen oder einem anderen Schutzfluid während der Desoxydations- oder Aufkohlungsphase(n) gespeist wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das innere Rohr (1) der Desoxydations- und/oder Aufkohlungsdüse(n) speisende Leitung (2) das Zusammenflußrohr zweier gesonderter Leitungen ist, wovon die erste Leitung (4) wahlweise mit einem oxydierenden Gas oder mit einem Spülgas gespeist wird, während die zweite Leitung (6) wahlweise mit einem neutralen, Kohlenstoff- oder kohlenstoffhaltiges Pulver mitführenden Trägergas oder mit einem Spülgas gespeist wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ggf. automatische Ventile (5, 7) im Zuge der im Zusammenflußrohr (2) mündenden Leitungen (4 bzw. 6) angeordnet

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sind, v/ovon jeweils das eine geschlossen ist, wenn das andere geöffnet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgas und das Pulverträgergas
Stickstoff sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgas und das Pulverträgergas Argon sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgas Kohlendioxid ist, während das Pulverf:rägergas Stickstoff oder Argon ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der (den) Oxydationsphase(n)
und der (den) Desoxydations- oder Aufkohlungsphase(n) ein
Abschlacken der Metallschmelze vorgenommen wird.

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