DE2554595A1

DE2554595A1 - Verfahren und vorrichtung zur verringerung des schwefelgehalts in geschmolzenem metall

Info

Publication number: DE2554595A1
Application number: DE19752554595
Authority: DE
Inventors: Peter Outhwaite; Neil Pigott
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1974-12-12
Filing date: 1975-12-04
Publication date: 1976-06-16
Also published as: FR2294238A1; JPS5183815A; US3999979A; GB1522957A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing, ?, We-ckvi-ann, 2554595

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22>

HO/bn

BRITISH STEEL CORPORATION 33 Grosvenor Place
London, S.W. 1, England

Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung des Schwefelgehalts in geschmolzenem Metall

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Schwefel aus geschmolzenem Metall. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Entfernung von Schwefel aus'geschmolzenem Eisen.

Die erhöhte Nachfrage nach Stählen mit niedrigem Schwefelgehalt erfordert häufig die Entfernung von Schwefel aus geschmolzenem Eisen, bevor dieses zur Stahlerzeugung verwendet wird. Verschiedene Techniken einer externen Entschwefelung sind bekannt, einschließlich der pneumatischen Injektion von Entschwefelungsagenzien in eine Gießpfanne voller geschmolzenem Eisen und kontinuierlicher

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Verfahren, die von irgendwelchen Umwälzmechanismen Gebrauch machen, um die Reaktion zwischen Entschwefelungsagens und dem geschmolzenem Eisen zu unterstützen.

Bei allen Entschwefelungstechniken ist es wichtig, daß die bei der Reaktion zwischen dem geschmolzenen Eisen und dem Entschwefelungsagens gebildete Schlacke aus dem Metall entfernt wird, bevor dieses dem Stahlerzeugungsprozeß unterworfen wird. Dies ist deshalb wichtig, weil der in der Entschwefelungsschlacke vorhandene Schwefel unter den Bedinungen bei der Stahlerzeugung ins Metall zurückkehren kann und einige Entschwefelungsschlacken bei Stahlerzeugungstemperaturen große Hitzebeständigkeitsprobleme aufwerfen. Bei Füllungs- oder Schichttechniken für die Entschwefelung wird die Schlacke entweder maschinell oder manuell von der Oberfläche des Metalls in der Gießpfanne entfernt, bevor das Metall in den Ofen gegeben wird. Bei kontinuierlichen Techniken wird stromab des Behandlungsbehälters ein Abstreifdamm verwendet. Diese beiden Verfahren zur Schlackenentfernung führen Verluste bei der Metallgewinnung herbei, da im allgemeinen Eisenpartikel mit der Schlacke übertragen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Technik, d.h. ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung des Schwefelgehalts von geschmolzenem Metall zu schaffen, bei denen die zuvor genannten Nachteile vermieden bzw. verringert werden.

Mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Verringerung des Schwefelgehalts von geschmolzenem Metall geschaffen, bei dem das geschmolzene Metall in die erste Zone eines Zwei-Zonen-Behälters geleitet wird, der an der Basis eines geneigten elektromagnetischen Fördertrogs angeordnet ist, bei dem dem geschmolzenen Metall ein Entschwefelungsagens zugefügt wird, das geschmolzene Metall und das Entschwefelungsagens in der ersten Zonen des Zwei-Zonen-Behälters umgewälzt werden, das umgewälzte Metall in die zweite Zone des Zwei-Zonen-Behälters geleitet wird, das Metall in der zweiten Zone in einem ruhigen Zustand bezüglich des

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Metalls in der ersten Zone gehalten wird, so daß eine wesentliche Trennung der bei der Reaktion zwischen dem geschmolzenen Metall und dem Entschwefelungsagens gebildeten Schlacke vom geschmolzenen Metall möglich ist und die Schlacke von der Oberfläche des Metalls entfernt werden kann, und bei dem das Metall mit reduziertem Schwefelgehalt elektromagnetisch im geneigten Fördertrog angehoben wird, um es aus der zweiten Zone des Behälters zu entfernen.

Mit der Erfindung wird außerdem eine Vorrichtung zur Verringerung des Schwefelgehalts von geschmolzenem Metall geschaffen, die folgende Merkmale und Einrichtungen aufweist: Einen geneigten elektromagnetischen Fördertrog und einen an dessen Basis angeordneten Behälter; eine Einrichtung zur Trennung des Behälters in zwei Zonen, so daß die erste Zone geschmolzenes Metall aufnehmen und zur zweiten Zone weiterleiten kann, wobei die zweite Zone mit dem geneigten elektromagnetischen Fördertrog verbunden ist; eine Einrichtung, um dem geschmolzenen Metall vor oder während seines Durchgangs durch die erste Zone ein Entschwefelungsagens zuzusetzen; eine EiirLchtung, um das geschmolzene Metall und das Entschwefelungsagens in der ersten Zone des Behälters umzuwälzen, während das Metall in der zweiten Zone durch die Trennungseinrichtung relativ zu dem in der ersten Zone in Ruhe gehalten wird, so daß eine wesentliche Trennung der bei der Reaktion zwischen dem geschmolzenen'Metall und dem Entschwefelungsagens gebildeten Schlacke vom geschmolzenen Metall möglich ist, bevor das geschmolzene Metall durch den Fördertrog angehoben wird.

Das Entschwefelungsagens kann in Partikelform einem Trägergas zugesetzt v/erden, das in das geschmolzene Metall in der ersten Zone mittels eines in das Metall eingetauchten Schlauchstücks eingeleitet wird. Alternativ kann das Entschwefelungsagens in Partikelform in einem Trägergas in das geschmolzene Metall eingeführt werden, wobei das Trägergas durch eine in den Boden oder die Wand der ersten Zone des Behälters eingebaute Düse eingelassen wird. Das Trägergas kann ein reagierendes Gas, z.B. natürliches

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Gas oder Methan, oder ein nicht reagierendes Gas wie Stickstoff sein. Das Entschwefelungsagens kann dem geschmolzenen Metall zugesetzt werden, bevor der Strom aus geschmolzenem Metall in die erste Zone eintritt. Das Entschwefelungsagens kann dem geschmolzenen Metall vor oder während seines Durchlaufs durch eine wirbelinduzierende Kammer vor seinem Einlauf in die erste Zone des Behälters zugesetzt v/erden. Dadurch wird der Mischungsgrad von Metall und Entschwefelungsagens erhöht. Das Metall wird vorzugsweise mittels eines Einlasses in die wirbelinduzierende Kammer eingeführt, der sich tangential zu der runden Kammer erstreckt.

Die Einrichtung zum Umwälzen des geschmolzenen Metalls und des Entschwefelungsagens kann einen porösen Stöpsel oder eine Düse im Boden oder der Wand der ersten Zone enthalten, durch den bzw. die ein Gas unter Druck eingeführt wird. Dieses Gas kann ein reagierendes Gas, natürliches Gas oder Methan, oder ein nicht reagierendes Gas wie Stickstoff sein.

Die Trennungseinrichtung, die die erste Zone von der zweiten Zone trennt, ist vorzugsweise in der Form eines Wehres. Das Wehr kann von der Unterfluß- oder der Überfluß-Art sein, oder es könnte eine Kombination aus Unterfluß- und überflußwehren verwendet werden.

Das behandelte Metall wild mit bekannter Rate im elektromagnetischen Fördertrog in entweder eine Füllungsüberführungsaufnahme oder direkt zu einer Veredelungs- oder Weiterbehandlungseinheit angehoben. Der Wert der bekannten Rate oder Geschwindigkeit kann zur Entschwefelungsagenszugeabestufe zurückgekoppelt werden, damit die Eingaberate von Entschwefelungsagens entsprechend eingestellt wird und der Wirkungsgrad und die wirtschaftliche Verwendung des Entschwefelungsagens gefördert werden.

Typische Entschwefelungsagenzien, die bei dieser Technik verwendet werden können, sind: Pulverförmiger Kalk, Kalziumkarbid oder Sodaasche.

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Die Figuren 1 bis 4 zeigen schematisch und nur als Beispiel vier verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren bezeichnen dieselben Zahlen gleiche Teile.

In Fig. 1 ist ein elektromagnetischer Fördertrog 1o bekannter Art dargestellt, der in geneigter Stellung auf einem Rahmen.12 getragen wird. Der Boden oder die Basis des Fördertrogs 1o steht mit einem Behälter 11 in Verbindung, der an seiner dem Fördertrog 1o benachbarten Seite offen ist. Der Behälter 11 v/ird ebenfalls vom Rahmen 12 getragen.

Der elektromagnetische Fördertrog besitzt elektromagnetische Wicklungen 17. Diese Wicklungen werden von einer nicht gezeigten steuerbaren dreiphasigen Stromversorgungsquelle mit Strom versorgt. Die Wicklungen 17 sind mit einer Schicht aus hitzebeständigem Material 18 bedeckt, das eine Bodenauskleidung des Trogs 1o bildet. Ein Dach 14 hält den Hitzeverlust vom Metall minimal, wenn sich dieses den Fördertrog 1o hochbewegt.

An seinem oberen Ende ist der Trog 1o mit einer Tülle 23 versehen, die das den Trog herauffließende Metall in einen weiteren Behälter 16 leitet.

Der Behälter 11 am Boden des Trogs 1o ist mittels eines Überflußwehres 21 in zwei Zonen unterteilt. Der Behälter 11 ist auch mit einer hitzebeständigen Auskleidung und einem Dach 15 versehen, von denen letzteres den Wärmeverlust vom Behälter minimal hält. Der Behälter 11 besitzt außerdem einen Schlackeneinschnitt 22 oben an einer seiner Wände in der zweiten Zone des Behälters 11, die neben dem Boden bzw. der Basis des Trogs 1o liegt. Eine Düse 2o ist im Boden des Behälters 11 in seiner ersten Zone angeordnet.

Geschmolzenes Eisen v/ird mittels eines Eingußkanals 13, der sich bis über ein Loch im Dach 15 des Behälters 11 erstreckt, in die erste Zone des Behälters 11 eingeführt. Während das geschmolzene

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Eisen in den Behälter einläuft, wird durch die Düse 2o im Boden des Behälters 11 Entschwefelungsagens in Partikelform in das geschmolzene Eisen 19 injiziert. Das partikelartige Entschwefelungsagens ist in einem Stickstoffgas enthalten, welches unter einem ausreichenden Druck steht, um eine heftige Umwälzung des Eisens und des Entschwefelungsagens herbeizuführen. Das geschmolzene Eisen und die Schlacke laufen über das überflußwehr 21 dann von der ersten Zone des Behälters 11 in seine zweite Zone, in der das geschmolzene Metall 19 in einem ruhigen Zustand relativ zum Metall in der ersten Zone gehalten wird, da das Wehr 21 verhindert, daß die starke Wirkung der Gasinjektion das geschmolzene Metall 19 in der zweiten Zone des Behälters 11 beeinflußt. Während das geschmolzene Metall 19 im ruhigen Zustand ist, kann sich die bei der Reaktion zwischen dem geschmolzenen Metall und dem Entschwefelungsagens gebildete Schlacke vom geschmolzenen Metall selbst trennen und schwimmt oben auf dem geschmolzenen Metall. Diese Schlacke wird dann kontinuierlich durch den Schlackeneinschnitt 22 entfernt. Das geschmolzene Metall, das der Entschwefelungsbehandlung ausgesetzt war, wird dann den elektromagnetischen Fördertrog 1o hoch, durch die Tülle 23 und in den Behälter 16 gefördert. Die Rate oder Geschwindigkeit, mit der das behandelte Metall den Fördertrog 1o hochläuft, kann mit bekannten Mitteln berechnet werden, und die Rate oder Geschwindigkeit, mit der Entschwefelungsagens dem geschmolzenen Metall zugesetzt werden muß, kann daraus bestimmt v/erden, wenn die anfängliche Eisenanalyse bekannt ist. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es wichtig, die Entschwefelungsagens-Zugaberate (Gewicht pro Zeiteinheit) mit der Flußrate des geschmolzenen Metall abzustimmen.

In Fig. 2 wird das Entschwefelungsagens in Partikelform durch ein Schlauch- oder Rohrstück 24 zugesetzt, das in das geschmolzene Metall in der ersten Zone des Behälters 11 eingetaucht ist. Das partikelartige Entschwefelungsagens wird wiederum in einem Gasstrom, z.B. natürlichem Gas, eingeleitet, das eine heftige Umwälzung des geschmolzenen Metalls in der ersten Zone des Be-

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hälters 11 hervorruft. In diesem Fall ist die erste Zone von der zweiten Zone des Behälters 11 mittels eines Unterflußwehres 25 getrennt, das nur geschmolzenes Metall durch einen schmalen Spalt an seinem Boden durchströmen läßt; dadurch v/ird sichergestellt, daß das geschmolzene Metall in der zweiten Zone des Behälters 11 in einem relativ ruhigen Zustand bleibt.

Das Beispiel von Fig. 3 zeigt einen porösen Stöpsel 26 im Boden des Behälters 11. Dieser poröse Stöpsel 26 ermöglicht es, ein umwälzendes Gas in das geschmolzene Metall in der ersten Zone des Behälters 11 einzuführen, während das Entschwefelungsagens dem geschmolzenen Metall im Eingußkanal 13 vor seinem Eintritt in den Behälter 11 zugesetzt wird. Das JEntschwefelungsagens hatte in diesem Fall bereits etwas Zeit, die Reaktion mit dem geschmolzenen Metall zu beginnen. Das in Fig. 3 gezeigte Wehr, das die erste und die zweite Zone des Behälters 11 voneinander trennt, ist ein Unterflußwehr 25, das im wesentlichen verhindert, daß durch den porösen Stöpsel 26 eingeleitete Gase das geschmolzene Metall in der zweiten Zone des Behälters 11 umwälzen, so daß dieses Metall in einem relativ ruhigen Zustand gehalten wird.

Im in Fig. 4 gezeigten Beispiel läuft das geschmolzene Metall im Eingußkanal 13 vor seinem Eintritt in die erste Zone des Behälters 11 durch eine Wirbel induzierende Kammer 4o. Das Metall tritt tangential in die runde Kammer 4o ein, wirbelt um die Kammer 4o herum und bildet einen Wirbel im Zentralauslauf durch den Boden der Kammer 4o. Entschwefelungsagens wird dem Metall entweder in der Kammer 4o oder unmittelbar vor dem Einlauf die die Kammer 4o zugesetzt, und der Wirbel verstärkt das Vermischen von Entschwefelungsagens mit dem geschmolzenen Metall.

Bei jeder der beschriebenen Ausfuhrungsformen kann das Metall im Fördertrog und/oder im Behälter von einer inerten oder reduzierenden Gasatmosphäre eingehüllt werden. Beispiele typischer Gase sind Stickstoff, Argon, Methan oder natürliches Gas.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Verringerung des Schwefelgehalts von geschmolzenem Metall mit einem geneigten elektromagnetischen Fördertrog und einem an dessen Grund befindlichen Behälter, gekennzeichnet durch eine Trennungseinrichtung (21, 25), die den Behälter (11) in zwei Zonen unterteilt, von denen die erste Zone geschmolzenes Metall aufnehmen und zur zweiten Zone leiten kann und die zweite Zone mit dem geneigten elektromagnetischen Fördertrog (1o) verbunden ist, durch eine Zusetzeinrichtung (21, 24) um Entschwefelungsagens dem geschmolzenen Metall (19) zuzusetzen, bevor oder während dieses durch die erste Zone läuft, und durch eine Umwälzeinrichtung (2o, 24, 26), um das geschmolzene Metall und das Entschwefelungsagens in der ersten Zone des Behälters umzurühren, während das Metall in der zweiten Zone mittels der Trennungseinrichtung in einem ruhigen Zustand relativ zu dem in der ersten Zone gehalten wird.

2. Verfahren zur Verringerung des Schwefelgehalts von geschmolzenem Metall, bei dem das geschmolzene Metall in einen Behälter geleitet und aus dem Behälter elektomagnetisch in einen geneigten Fördertrog angehoben wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Metall (19) , dem ein Entschwefelungsagens zugesetzt wurde, in einer ersten Zone des Behälters (11) umgewälzt wird, daß das umgewälzte Metall dann in eine zweite Zone des Behälters geleitet wird, daß das Metall in der zweiten Zone des Behälters in einem ruhigen Zustand relativ zum Metall in der ersten Zone gehalten wird und daß das Metall mit reduziertem Schwefelgehalt mittels einer elektromagnetischen Hebeeinrichtung (1o) aus der zweiten Zone des Behälters entfernt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entschwefelungsagens in Partikelform in einem Trägergas zugesetzt wird, welches mittels eines in das Metall (19) eingetauchten Rohr- oder Schlauchstücks (2 4) in das geschmolzene Metall eingeleitet v/ird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entschwefelungsagens in Partikelform in einem Trägergas durch eine Düse (2o), die im Boden oder der Wand der ersten Zone des Behälters (11) angeordnet ist, in das geschmolzene Metall eingeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entschwefelungsagens in Partikelform dem geschmolzenen Metall vor seinem Eintritt in die erste Zone des Behälters (11) zugesetzt wird und daß das geschmolzene Metall durch eine Wirbel erzeugende Kammer (4o) geleitet wird, bevor es in die erste Zone des Behälters eintritt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas ein nicht reagierendes Gas ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Umwälzen des geschmolzenen Metalls (19) durch Einleiten eines unter Druck stehenden Gases durch einen porösen Stöpsel (26) im Boden oder der Wand der ersten Zone des Behälters (11) ausgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzgas ein nicht reagierendes Gas ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Zone und die zweite Zone des Behälters (11) mittels eines Überflußwehres (21) geteilt bzw. getrennt sind.

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Zone von der zweiten Zone des Behälters (11) mittels eines Unterflußwehres (25) getrennt ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 1o, dadurch gekennzeichnet , daß das Metall mit bekannter Rate im elektromagnetischen Fördertrog (1o) angehoben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die bekannte Rate des Anhebens des behandelten Metalls zur Entschwefelungsagens-Zusetzstufe zurückgekoppelt wird und daß die Eingaberate des Entschwefelungsagens eingestellt wird, um den Wirkungsgrad und den wirtschaftlichen Gebrauch des Entschwefelungsagens zu unterstützen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Entschwefelungsagens aus folgenden Substanzen ausgewählt ist: Pulverförmiger Kalk, Kalziumkarbid und Sodaasche.

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