DE2550467B2

DE2550467B2 - Verfahren zur desoxydation und/oder aufkohlung einer metallschmelze, insbesondere stahlschmelze

Info

Publication number: DE2550467B2
Application number: DE19752550467
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Creusot-Loire, Societe Lorraine de Lammage Continu - Sollac, Paris
Priority date: 1974-11-28
Filing date: 1975-11-10
Publication date: 1977-10-20
Also published as: JPS51142411A; LU73871A1; BE836110A; BR7507824A; GB1510500A; DE2550467A1; MX3018E; JPS5518765B2; FR2292771B1; ES442800A1; CA1067293A; IT1050909B; HU174689B; FR2292771A1; DD121650A5

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

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,

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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

Patentansprüche:

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.