DE2550467B2 - Verfahren zur desoxydation und/oder aufkohlung einer metallschmelze, insbesondere stahlschmelze - Google Patents
Verfahren zur desoxydation und/oder aufkohlung einer metallschmelze, insbesondere stahlschmelzeInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Desoxydation und/oder Aufkohlung einer Metallschmelze,
insbesondere Stahlschmelze, durch auf ein Einblasen von oxydierendem Gas folgendes Einblasen
eines Kohlenstoffpulvers oder Kohlenstoff enthaltenden Pulvers mit einem neutralen Trägergas mittels
wenigstens einer eingetauchten Düse.
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
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
Dieses Verfahren ist nachteilig, da es eine besondere, auf der Arbeitsbühne vor dem Konverter oder vor dem
Ofen bewegliche raumaufwendige Blasvorrichtung erfordert, die Lanze den Kohlenstoff auf bzw. in die
Oberfläche der Schmelze bläst, da sie niemals sehr in die
Schmelze eindringt, und Flammen und Stäube dieses Verfahrens für das Betriebspersonal sehr unbequem
machen.
Es ist außerdem ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt (DT-PS 6 05 975), ohne daß in
diesem Zusammenhang nähere Einzelheiten der Düse und des Zuleitungssystems angegeben sind.
Bei der Verwendung einer untergetauchten Düse zum abwechselnden Einblasen von oxydierendem Gas und
einer Neutralgas-Kohlenstoffpulver-Mischung tteten gewisse Schwierigkeiten auf: Kohlenstoffpulver ist mit
Luft verträglich, jedoch aus offensichtlichen Sicherheitsgründen mit reinem Sauerstoff nicht verträglich.
Nun ist es vorteilhaft, daß die 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.
Um diese schwerwiegende Gefahr zu vermeiden, wurde ein Verfahren, das auf der Verwendung einer
Dreifachdüse, d. h. mit drei konzentrischen Rohren, basiert, von den Anmelderinnen in der FR-Patentanmeldung
74-26 838 angegeben.
Andererseits ist ein Verfahren zur Gewinnung der beim Frischen von Roheisen durch Aufblasen von
reinem Sauerstoff gebildeten unverbrannten Abgase bekannt, wobei das Abgasleitungssystem mit Inertgas,
vorzugsweise Stickstoff, zwecks Verhinderung der Entstehung explosibler Gasgemische vor dem Einblasen
des Frisciisauerstoffes gespült wird (OE-PS 2 60 297).
Schließlich ist es an sich bekannt (DT-AS 17 58 816),
beim Frischen von Roheisen zu Stahl im Konverter Düsen zu verwenden, durch deren Zentralrohr ein
Sauerstoffstrahl geblasen wird, der von einem durch das Umfangsrohr der Düse zugeführten reaktionsträgen
Mantelgas umgeben wird, um den Düsenverschleiß zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so auszugestalten, daß die
Gefahr von Kohlenstoffpulver-Sauerstoff-Explosionen beim Umschalten auf Oxydationsphasen einwandfrei
vermieden wird und ein mit völliger Sicherheit arbeitendes Verfahren geschaffen wird, bei dem man
jedoch nur eine Doppeldüse, d. h. mit zwei konzentrischen Rohren, benötigt, um das Verfahren gegenüber
dem mit der Dreifachdüse arbeitenden Verfahren zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Umfangsrohr der aus zwei konzentrischen
Rohren bestehenden Düse getrennt mit einem Fluid zum Schutz der Düse gegen Verschleiß während der
Oxydationsphase(n) gespeist wird, daß als das innere Rohr der Düse speisende Leitung ein Zusammenflußrohr
zweier gesonderter Leitungen verwendet wird, von denen jeweils die eine geschlossen ist, wenn die andere
geöffnet ist, und daß die erste gesonderte Leitung zunächst mit einem Spülgas, dann mit einem oxydierenden
Gas und danach mit einem Spülgas gespeist und anschließend geschlossen wird, während die zweite
gesonderte Leitung zunächst geschlossen ist, dann mit einem Spülgas, danach mit einem neutralen, das
Kohlenstoff- bzw. kohlenstoffhaltige Pulver mitführen den Gas und schließlich mit einem Spülgas gespeist
wird, bevor sie erneut geschlossen wird.
Zweckmäßig 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 an sich bekannte Entschlackung der Schmelze vorzunehmen.
Man versteht, daß der Spülvorgang, der die Oxydationsphase von der Desoxydaticns- od^r Aufl ohlungsphase
bzw. umgekehrt trennt, die Maßnahme darstellt, die d:.e Sicherheit eines Verfahrens gewährleistet.
Voraussetzung für die Sicherheit ist dabei gleichzeitig, daß dank des Zusammenflußrohres in
Düsennähe die Lei'ungsstrecke, durch die — abwechselnd
— sowohl Sauerstoff als auch Trägergas mit Kohlenstoff geleitet werden, äußerst kurz ist, so daß mit
Kohlenstoffablagerungen hier nicht zu rechnen ist. Mit zweckmäßig angeordneten und eventuell automatischen
Ventilen läßt sich jede falsche Betriebsweise vermeiden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden als nichteinschränkendes Beispiel eine Ausführungsart
des erfindujigsgemäßen Desoxydationsund 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 je zwei konzentrischen Rohren an, von denen nur eine zur
Anwendung des erfindungsgemäßen Desoxydationsund Aufkohlungsverfahrens der Metallschmelze ausgenutzt
wird.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein Prinzipschema der Speiseleitungen für die
Düse, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird,
F i g. 2 eine erste Variante dieses Schemas, und
F i g. 3 eine zweite Variante dieses Schemas.
Gemäß F i g. 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 Pulververteiler 8 kommt, dessen
Innendruck durch Betätigung eines Ventils 9 reguliert wird.
Das äußere Rohr 10 dieser Düse wird durch die Leitung 11 mit Heizöl oder Stickstoff gespeist.
Die metallurgische Behandlung sieht zwei Phasen sehr ungleicher Dauer vor.
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 250Nm3/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 Venii! 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 Doppeldüse in ihrem zentralen
Rohr mit Graphitpulver enthaltendem Stickstoff und in ihrem äußeren Rohr mit Stickstoff ohne Pulver gespeist
wird.
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 NnWmin 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
F i g. 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 F i g. 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 Ventil 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 Ventile 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,
IO
'5
während die Ventile 7,9,12,14 und 15 geöffnet sind. Da;
Regulierventil 12 bestimmt nun den geeigneter Stickstoffdurchsatz, um den gewünschten Kohlenstoff
pulverdurchsatz vom Verteuere her mitzuführen.
Es ist in gewissen Sonderfällen nicht ausgeschlossen zur gleichen Zeit die oxydierenden Düsen mit SauerstofI
und die oder mehrere desoxydierende und aufkohlende Düsen gemäß der Erfindung mit Kohlenstoffpulver unc
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 oxydierender Phase, und die oder mehrere Düsen gemäß dei
Erfindung befinden sich zur gleichen Zeit in dei desoxydierenden Phase. Diese Arbeitsweise kanr
bestimmte metallurgische Vorteile bewirken.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Desoxydation und/oder Aufkohlung
einer Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, durch auf ein Einblasen von oxidierendem
Gas folgendes Einblasen eines Kohlenstoffpulvers oder Kohlenstoff enthaltenden Pulvers mit einem
neutralen Trägergas mittels wenigstens einer eingetauchten Düse, dadurch gekennzeichnet,
daß das Umfangsrohr (10) der aus zwe; konzentrischen Rohren (1, IC) bestehenden Düse getrennt mit
einem Fluid zum Schutz der Düse gegen Verschleiß während der Oxydationsphase{n) gespeist wird, daß
als das innere Rohr (t) der Düse speisende Leitung (2) ein Zusammenflußrohr (3) zweier gesonderter
Leitungen (4) und (6) verwendet wird, von denen jeweils die eine geschlossen ist, wenn die andere
geöffnet ist, und daß die erste gesonderte Leitung (4) zunächst mit einem Spülgas, dann mit einem
oxydierenden Gas und danach mit einem Spülgas gespeist und anschließend geschlossen wird, während
die zweite gesonderte Leitung (6) zunächst geschlossen ist, dann mit einem Spülgas, danach mit
einem neutralen, das Kohlenstoff- bzw. kohlenstoffhaltige Pulver mitführenden Gas und schließlich mit
einem Spülgas gespeist wird, bevor sie erneut geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgas und das Pulverträgergas
Stickstoff sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgas und das Pulverträgergas
Argon sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgas Kohlendioxid ist, während
das Pulverträgergas Stickstoff oder Argon ist.
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BHV | Refusal |