DE2558263B2

DE2558263B2 - Verfahren zur Behandlung von flüssigem Roheisen durch Magnesium

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Publication number: DE2558263B2
Application number: DE19752558263
Authority: DE
Inventors: Boris V. Dvoskin; Dmitrij V. Gulyga; Evgenij A. Mazurov; Aleksej K. Tesljuk; Natalja A. Voronova
Original assignee: INSTITUT TSCHERNOJ METALLURGII DNEPROPETROWSK (SOWJETUNION)
Current assignee: INSTITUT TSCHERNOJ METALLURGII DNEPROPETROWSK (SOWJETUNION)
Priority date: 1974-12-31
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1978-08-10
Also published as: FR2296692A1; DE2558263C3; DE2558263A1; JPS5943528B2; JPS5281011A; FR2296692B1; SE7514715L; IT1065680B

Description

wie das Magnesium, das dabei gerade seine starke Reaktionswirkung entfaltet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch Abstimmung der Menge der sich bildenden Magnesiumdämpfe und des einzuführenden Kohlenwasserstoffgases eine gründliche Durchmischung des Roheisens in größeren Behältern und dessen kontinuierlicher Umlauf in der Zone der Reaktionen gewährleistet, wobei die unteren Grenzwerte der Intensität der Einführung von Magnesium zweckmäßig bei der Behandlung von Roheisen in kleineren Behältern, z. B. Pfannen, die bis zu 80 t flüssiges Roheisen aufnehmen können, sowie im Falle der Benutzung von hochmolekularen Kohlenwasserstoffgasen verwendet werden, während die oberen Grenzwerte der Intensität zweckmäßigerweise bei der Behandlung von Roheisen in Behältern verwendet werden, die über 120 t Metall aufnehmen, sowie in Torpedopfannen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es dabei, die Intensität der Einführung von Magnesium — ohne dieses durch Oxidatioi. zu verlieren - zu senken, wenn die Gesamtintensität aus den sich bildenden Dämpfen von Magnesium und Kohlenwasserstoffgas beibehalten wird, wodurch eine vollständigere Ausnutzung des Magnesiums gewährleistet wird.

Vorteilhaft beträgt das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel 15 bis 85 Liter Kohlenwasserstoffgas pro kg rnagnesiumhaltiges Reaktionsmittel, wobei als magnesiumhaltiges Reaktionsmittel vorteilhaft ein Gemisch mit folgender Zusammensetzung in Gew.% verwendet wird:

Magnesium 20 bis 35

Kalk oder Dolomit oder Karbidschlacke

Rest.

Andererseits kann man als magnesiumhaltiges Reaktionsmittel im wesentlichen Reinmagnesium im zerkleinerten Zustand verwenden, wobei das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel 50 bis 600 Liter Kohlenstoffgas pro kg magnesiumhaltiges Reaktionsmittel beträgt.

Statt Reinmagnesium kann man dabei auch granuliertes Magnesium mit 85 bis 98% metallischem Magnesium, Rest Oxide und Salze von Alkali-, Erdalkalimetallen und Magnesium verwenden sowie Magnesiumlegierungen mit Aluminium und Zink, enthaltend 50 bis 96% Magnesium, 4 bis 50% Aluminium und bis zu 10% Zink.

Vorteilhaft wird vor der Zuführung magnesiumhaltiger Reaktionsmittel in das flüssige Roheisen und nach der Einstellung der Zuführung derselben in das Innere der Schmelze Kohlenwasserstoffgas mit einer Intensität von 0,4 bis 1,0 l/t · s eingeführt.

Dadurch ist es möglich, Eisenoxydul, das im Metall und in der Schlacke enthalten ist, zu reduzieren, eine reduzierende Atmosphäre in der Schmelze und oberhalb dieser aufrechtzuerhalten und eine turbulente Bewegung des Metalls in der Pfanne zu gewährleisten und dadurch die Schmelze zur Aufnahme des Reaktionsmittels vorzubereiten, was den Grad der Ausnutzung von Magnesium erhöht. Wenn das Kohlenwasserstoffgas im flüssigen Roheisen, nämlich unter der Bildung von Wasserstoff zersetzt wird, tritt eine bedeutende Volumenzunahme auf das zweifache und mehr auf. Die Weiterführung der Kohlenwasserstoffgaszuführung, die an sich aus der AT-PS 207395 bekannt ist, beschleunigt das Aufschwimmen der restlichen Sulfide aus dem Roheisen in die Schlacke und gewährleistet dadurch auch .eine Verbesserung des Wirkungsgrades.

Bei einer Intensität der Einführung von unter 0,4 l/t · s wird der Zweck der vor- und Nachbehandlung der Schmelze mit Kohlenwasserstoffgas nicht erreicht, weil das erforderliche Durchmischen des gesamten Roheisens im Behälter nicht stattfindet und die Prozesse der Beruhigung des Metalls und der Schlacke keine weitere Entwicklung erfahren. Eine Intensität der Einführung von Kohlenwasserstoffgas

ίο in einer Menge von über 1,0 l/t · s führt zu einer wesentlichen Senkung der Roheisentemperatur.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt ist. Diese Einrichtung enthält einen Aufgeber 1, der ein unter Druck betriebenes Metallgefäß darstellt, in dessen unterem Teil ein Zuteiler 2 vorgesehen ist, welcher die Intensität der Zuführung von festen Teilchen vom magnesiumhaltigen Reaktionsmitte) in eine Mischkammer 3 regelt, in der ein Gas-Pulvergemisch aus festem Reaktionsmittel und dem Kohlenwasserstoffgas mit der erforderlichen Konzentration zubereitet wird. Als Zuteiler 2 kann man Zuteiler beliebiger Konstruktion, z. B. einen Läuferzuteiler, einen pneumatischen Zuteiler usw. verwenden, der die Regelung der Intensität der Einführung vom magnesiumhaltigen Reaktionsmittel in das flüssige Roheisen während der Behandlung in den erforderli-

lü chen Grenzen ermöglicht.

Die Einrichtung weist auch eine Windform 4 auf, die als ein Hohlrohr ausgeführt und mit einer Aufweitung am Austritt versehen ist, welche eine Verdampfungskammer 5 bildet. Die Windform 4 ermöglicht die Einführung der Reaktionsmittel in das Innere des flüssigen Roheisens 6, das sich in einer Pfanne 7 befindet. Eine Rohrleitung 8 ist mit der Kohlenwasserstoffgasquelle verbunden und für die Zuführung von Kohlenwasserstoffgas mit Rohrleitungen 9 und 10 versehen. Die Rohrleitung 9 ist mit dem Aufgeber 1 für die Zuführung von Kohlenwasserstoffgas verbunden, das für die Förderung der magnesiumhaltigen Reaktionsmittel in den Zuteiler 2 erforderlich ist. Die Rohrleitung 10 ist mit der Mischkammer 3 verbunden und für die Zuführung von Kohlenwasserstoffgas in diese Kammer vorgesehen. Eine Rohrleitung 11 verbindet die Mischkammer 3 mit der Windform 4 und dient zum Zuführen von Kohlenwasserstoffgas oder Gas-Pulver-Gemisch in die Windform 4.

so Ein Ventil 12 und ein Rückschlagventil 13 sind zum Abtrennen der gesamten Einrichtung von der Kohlenwasserstoffgasquelle bestimmt. Ein Ventil 14 dient zum Abtrennen des Aufgebers 1 von der Quelle des Kohlenwasserstoffgases nach der Beendigung der Behandlung des Roheisens, beim Beschicken des Aufgebers 1 mit magnesiumhaltigem Reaktionsmittel sowie auch zur Regelung des Druckes von Kohlenwasserstoffgas im Aufgeber 1 beim Betrieb der Einrichtung. Ein Ventil 15 dient zum Abtrennen der Windform 4 von der Kohlenwasserstoffgasquelle nach der Beendigung der Behandlung des Roheisens und nach dem Herausziehen der Windform 4 aus dem Metall 6 sowie auch zur Regelung des Verbrauches von Kohlenwasserstotigas, das der Mischkammer 3 zugeführt wird,

65. wodurch es möglich wird, die Intensität der Zuführung von Kohlenwasserstoffgas in das flüssige Roheisen während der Behandlung, die Gesamtintensität der Einführung der Dämpfe von Magnesium mit Kohlen-

wasserstoffgas und das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel zu ändern. Durch ein Ventil 16 wird das Gas aus dem Aufgeber 1 nach der Beendigung der Behandlung von Roheisen sowie beim Beschicken des Aufgebers mit dem magnesiumhaltigen Reaktionsmittel abgeführt.

Druckregler 17 und 18 dienen zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Druckes vom Kohlenwasserstoffgas in den Rohrleitungen 9 und 10 beim Betrieb der Einrichtung.

Mittels Manometern 19 und 20, welche an den Rohrleitungen 9 und 10 angebracht sind, wird der Druck in diesen Rohrleitungen kontrolliert; ein an dem Aufgeber 1 angeordnetes Manometer 21 dient zur Kontrolle des Gasdruckes in diesem Aufgeber.

Ein an der Rohrleitung 8 angeordnetes Verbrauchsmeßgerät 22 dient zur Bestimmung des Verbrauches von Kohlenwasserstoffgas für die Behandlung von Roheisen.

Ein Dynamometer 25, an dem der Aufgeber 1 aufgehängt ist, dient zur Bestimmung der Menge des magnesiumhaltigen Reaktionsmittels, das dem zu behandelnden Roheisen zugeführt wird. Die Beschickung des Aufgebers 1 mit magnesiumhaltigen Reaktionsmitteln erfolgt durch einen Rohrstutzen 24. Die Abführung des verstaubten Förderungsgases sowie auch des Kohlenwasserstoffgases aus dem Aufgeber 1 erfolgt durch einen Rohrstutzen 25.

Als Kohlenwasserstoffgasquelle dienen das Erdgasnetz oder Ballone mit Kohlenwasserstoff gas.

Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Roheisen in' Behältern kann vorteilhaft an einer speziellen Hochkranbahn angebracht werden, unterhalb welcher die Behandlung von Roheisen durchgeführt wird; die Hochkranbahn wird auf dem Wege des Transports des Roheisens von der Stelle, wo das Roheisen geschmolzen wird, bis zu der Stelle, wo es verbraucht wird, z. B. zwischen dem Hochofenwerk und dem Stahlwerk, angeordnet. Das Verfahren zur Behandlung von flüssigem Roheisen außerhalb des Hochofens mit magnesiumhaltigen Reaktionsmitteln, welche durch einen Strahl von Kohlenwasserstoffgas eingeführt werden, wird erfindungsgemäß wie folgt durchgeführt.

Das flüssige Roheisen wird in die Pfanne 7 eingefüllt, welche unter die Hochkranbahn zu der Stelle, wo das Roheisen behandelt wird, transportiert wird. In den Aufgeber 1 werden feste magnesiumhaltige Reaktionsmittel in zerkleinerter Form durch den Rohrstutzen 24 nach einem beliebigen bekannten Verfahren (Überschütten, pneumatische Förderung usw.) eingebracht. Als magnesiumhaltige Reaktionsmittel können z. B. Reinmagnesium oder granuliertes Magnesium verwendet werden, das folgende Bestandteile enthält: 85 bis 98% metallisches Magnesium, Rest Oxyde und Salze von Alkali-, Erdalkalimetallen und Magnesium oder Legierungen von Magnesium mit Aluminium und Zink bei einem Magnesiumgehalt von 50 bis 96%, einem Aluminiumgehalt von 4 bis 50% und einem Zinkgehalt bis 10% sowie Gemische vom zerkleinertem Magnesium mit Kalk oder Dolomit oder Karbidschlacke, die 20-35% Magnesium und Kalk oder Dolomit oder Karbidschlacke als Rest enthalten. Das Kohlenwasserstoffgas wird von der Speisequelle (nicht dargestellt) durch die Rohrleitung 8 und dann die Rohrleitung 9 dem Aufgeber 1 zum Durchblasen zugeführt, um aus dem Aufgeber 1 die Luft zu entfernen. Dabei sind die Ventile 12,14 und 16 geöffnet, und das Ventil 15 ist geschlossen. Nach beendetem Durchblasen des Aufgebers 1 wird das Ventil 16 geschlossen und im Aufgeber 1 wird der erforderliche Druck eingestellt, der durch den ferrostatischen Druck des flüssigen Metalls in der Eintauchtiefe der Windform 4 bestimmt wird; es wird auch das Ventil 14 geschlossen. Dann öffnet man das Ventil 15 und das Kohlenwasserstoffgas wird durch die Rohrleitung 10 in die Mischkammer 3, die Rohrleitung 11 und die Windform 4 eingeführt. Indem man den Verbrauch von Kohlenwasserstoffgas mittels des Ventils 15 regelt, stellt man eine Intensität in einem Bereich von 0,4 bis 1,0 l/t · s Gaszuführung in das flüssige Roheisen 6 ein, das sich in dem Behälter 7 befindet, und die Windform 4 wird in die Schmelze maximal tief eingetaucht. Während der Behandlung mit einem nicht genügend intensiven Verlauf des Prozesses (das Roheisen wird im Behälter schwach vermischt) wird die Zuführung von Kohlenwasserstoffgas vergrößert, und die Behandlung führt man bei dem oberen vorgeschlagenen Grenzwert der Intensität durch.

Das Kohlenwasserstoffgas wird in der Verdampfungskammer 5 der Windform 4 unter Bildung von Wasserstoffdämpfen zersetzt, die das Eisenoxydul reduzieren, das im Metall und in der Schlacke enthalten ist. Die Blasen der Dämpfe von Wasserstoff schwimmen im Roheisen auf, mischen dieses durch und bilden eine Schutzatmosphäre oberhalb der Oberfläche der Schmelze. Außerdem gewährleisten die Wasserstoffdämpfe durch die Flotation die Entfernung von Oxyden aus der Schmelze; sie dienen auch als Vakuum für den im Roheisen gelösten Stickstoff und stimulieren die Entfernung des Stickstoffes aus der Schmelze.

Nach der Einführung der vorgegebenen Menge von Kohlenwasserstoffgas in das zu behandelnde Roheisen 6 mittels des Zuteilers 2 wird mit der Zuführung des festen Reaktionsmittels aus dem Aufgeber 1 in die Mischkammer 3 begonnen, in der die Teilchen des festen Reaktionsmittels durch den Strom vom Kohlenwasserstoffgas mitgenommen werden, wobei der Verbrauch von Kohlenwasserstoffgas mittels des Ventils 15 geregelt wird; in Form eines Gas-Pulver-Gemisches, das dem vorgeschlagenen Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel von 15 bis 600 Liter Kohlenwasserstoffgas pro kg magnesiumhaltiges Reaktionsmittel entspricht, werden die Teilchen des Reaktionsmittels durch die Rohrleitung 11 und die Windform 4 der Verdampfungskammer 5 zugeführt,

so wo das Magnesium an der Oberfläche des flüssigen Roheisens schmilzt und verdampft wird, und das Kohlenwasserstoffgas wird zersetzt. Ein Gemisch der Dämpfe von Magnesium, Wasserstoff und Kohlenstoff dringt in die Tiefe des flüssigen Roheisens ein, in dem sie mit den Komponenten der Schmelze zusammenwirken. Indem die Dämpfe im Roheisen aufschwimmen, vermischen sie das Roheisen und trager zu einer Entfernung von Stickstoff, Oxyden, Sulfiden, nichtmetallischen Einschlüssen und Graphit aus dei Schmelze bei.

In Abhängigkeit von dem Charakter des Ablaufes des Prozesses der Behandlung von Roheisen (ruhig oder heftig) korrigiert man im Ablauf des Prozesse! der Behandlung mittels des Zuteilers 2 und des Ventils 14 den Verbrauch von magnesiumhaltigen Reaktionsmitteln pro Minute und regelt mittels des Ventils 15 den Verbrauch von Kohlenwasserstoffgas; aul diese Weise werden das erforderliche Verhältnis vor

den Reaktionsmitteln und Kohlenwasserstoffgas in einem Bereich von 15 bis 600 Liter Kohlenwasserstoffgas pro kg magnesiumhaltiges Reaktionsmittel sowie auch die optimale Intensität der Einführung der sich bildenden Magnesiumdämpfe und des einzuführenden Kohlenwasserstoffgases in einem Bereich von 1,2 bis 4,0 l/t · s eingestellt.

Bei der Verwendung von pulverförmigem Reinmagnesium oder granuliertem Magnesium oder von Magnesiumlegierungen der genannten Zusammensetzung wird das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel in einem Bereich von 50 bis 600 Liter Kohlenwasserstoffgas pro kg magnesiumhaltiges Reaktionsmittel gehalten. Bei der Verwendung eines Gemisches von Magnesium mit Kalk oder Dolomit oder Karbidschlacke soll dieses Verhältnis in einem Bereich von 15 bis 85 Liter Kohlenwasserstoffgas pro kg magnesiumhaltiges Reaktionsmittel liegen.

Die niedrigen Verhältnisse Gas/festes Reaktionsmittel, die in den empfohlenen Bereichen liegen, finden breite Anwendung bei der Benutzung'von magnesiumhaltigen Reaktionsmitteln mit einem niedrigen Grenzwert im Magnesiumgehalt, sowie auch beim Füllen des Behälters 7 mit flüssigem Roheisen 6, in dem sich das Roheisen bei der Behandlung befindet. Die hohen Verhältnisse Gas/festes Reaktionsmittel verwendet man bei der Benutzung von magnesiumhaltigen Reaktionsmitteln mit einem Magnesiumgehalt, der dem oberen Grenzwert entspricht, im Falle der Behandlung vom flüssigen Roheisen in Behältern, welche über 120 Tonnen Metall aufnehmen können, in Torpedopfannen sowie auch bei größeren Ausmaßen der Rohrleitung 11.

Bei einem nicht ausreichend intensiven Ablauf des Prozesses soll man entweder das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel vermindern, oder die Intensität der Einführung der Dämpfe von Magnesium und Kohlenwasserstoffgas erhöhen, oder die Intensität der Zuführung von Kohlenwasserstoffgas vergrößern, ohne dabei die Intensität der Einführung der Magnesiumdämpfe zu ändern. Bei einem heftigen Ablauf des Prozesses erhöht man das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel und vermindert die Gesamtintensität der Einführung der Dämpfe von Magnesium und Kohlenwasserstoff gas.

Nach der Einführung der vorgegebenen Magnesiummenge in das zu behandelnde Roheisen aus dem Aufgeber 1 wird die Zuführung von festem Reaktionsmittel mittels des Zuteilers 2 eingestellt, das Ventil 14 wird geschlossen und die weitere Behandlung der Schmelze wird wie anfangs nur mit dem Kohlenwasserstoffgas bei der vorgeschlagenen Intensität durchgeführt. Nach der beendeten Behandlung von Roheisen mit Kohlenwasserstoffgas wird die Windform 4 aus dem Roheisen gehoben und die Zuführung von Kohlenwasserstoffgas wird eingestellt; zu diesem Zweck werden die Ventile 12 und 15 geschlossen, und das Kohlenwasserstoffgas, das sich im Aufgeber 1 unter Druck befindet, wird mittels des Ventils 16 durch den Rohrstutzen 25 abgeführt.

Damit wird der Prozeß der Bearbeitung von Roheisen beendet. Die Dauer des Prozesses der Behandlung von Roheisen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist von der Masse des zu behandelnden Metalls, dem erforderlichen Grad der Entschwefelung des Roheisens und der Stickstoffentfernung aus dem Roheisen abhängig.

Nachstehend sind Beispiele für die Behandlung vom flüssigen Hochofenroheisen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angeführt.

Beispiel 1

Die Behandlung von Roheisen wurde zur Entschwefelung (bis zu einem Schwefelgehalt von unter 0,015%) und zur Stickstoffentfernung durchgeführt. Vor Beginn der Behandlung betrug der Schwefelgehalt 0,053%, der Sauerstoffgehalt 0,010% und der ίο Stickstoffgehalt 0,007%. In der Pfanne waren 60 Tonnen Roheisen (Nennrauminhalt der Pfanne - 72 Tonnen).

Als Reaktionsmittel verwendete man ein Gemisch von Pulvermagnesium mit Dolomit, das in das flüssige Roheisen mittels Erdgas eingeführt wurde.

Das Roheisen wurde nach dem Verfahren behandelt, das in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung enthalten ist, und zwar:

vor der Zuführung des Gemisches von Magnesium mit Dolomit in das flüssige Roheisen und nach der Zuführung dieses Gemisches wurde in das Innere der Schmelze das Erdgas mit einer Intensität von 0,5 l/t · s eingeführt;
das verwendete Magnesium-Dolomit-Gemisch enthielt 25% zerkleinertes Magnesium, und den Rest bildete Dolomit;

das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel betrug 20 Liter Erdgas pro kg Magnesium-Dolomit-Gemisch;

die Intensität der Einführung von Magnesium

und Erdgas in das Roheisen betrug 2,1 l/t · s. Der Verbrauch von Magnesium betrug 0,62 kg/t. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

Endgehalt von Schwefel in Roheisen 0,014% Endgehalt von Sauerstoff 0,004%

Endgehalt von Stickstoff 0,003%

Grad der Entschwefelung
von Roheisen 73,5 %

Grad der Ausnutzung von Magnesium im flüssigen Roheisen (einschließlich des Magnesiumverbrauches zum Binden von Schwefel, zur Beruhigung von Roheisen
und zur Sättigung von Roheisen mit
Magnesium) 72,0 %

Nach der Behandlung wurde das Roheisen zum Erschmelzen von Qualitätsstahl verwendet.

Beispiel 2

Die Behandlung von Roheisen wurde zur Entschwefelung (bis zu einem Schwefelgehalt von unter 0,01%) und zur Stickstoffentfernung durchgeführt.

Anfangs betrug der Schwefelgehalt im Roheisen 0,040%, der Sauerstoffgehalt 0,009 und der Stickstoffgehalt 0,006%. Es wurden 100 t Roheisen behandelt, die in einer Pfanne (Nennrauminhalt der Pfanne - 120 Tonnen) enthalten waren. Als Reaktionsmittel verwendete man ein Gemisch von Pulvereo magnesium mit Kalk, das in das Roheisen durch einen Strahl von Erdgas eingeführt wurde.

Das Roheisen wurde nach dem Verfahren behandelt, das in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, und zwar: vor der Zuführung des Gemisches von Magnesium mit Kalk in das flüssige Roheisen und nach der Zuführung des Gemisches wurde in das Innere der Schmelze Erdgas mit einer Intensität

von 0,7 l/t · s eingeführt;
das verwendete Magnesium-Kalk-Gemisch enthielt 33% zerkleinertes Magnesium, Rest Kalk; das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel betrug 65 Liter Erdgas pro kg Magnesium-Kalk-Gemisch;

Intensität der Einführung von Magnesium und Erdgas betrug 3,0 l/t · s. .
Der Verbrauch von Magnesium betrug 0,53 kg/t. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
der Endgehalt von Schwefel
in Roheisen 0,010%

der Endgehalt von Sauerstoff 0,003%

der Endgehalt von Stickstoff 0,004%

Grad der Entschwefelung
von Roheisen 75,0 %

Grad der Ausnutzung von
Magnesium im flüssigen Roheisen 73,5 % Das nach der Behandlung erhaltene Roheisen wurde zum Erschmelzen von Qualitätsstahl verwendet.

Beispiel 3

Es wurden 60 t Gießereiroheisen zur Erzielung einer tiefen Entschwefelung (bis zu einem Schwefelgehalt von unter 0,005) und zur Stickstoffentfernung behandelt.

Anfangs vor der Behandlung betrug der Schwefelgehalt im Roheisen 0,035%, der Sauerstoffgehalt 0,008% und der Stickstoffgehalt 0,007%.

Das Roheisen wurde im wesentlichen mit Reinmagnesium im zerkleinerten Zustand behandelt, das in das Innere des Metalls mittels Propan nach dem Verfahren eingeführt wurde, das in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung enthalten ist, und zwar:
vor der Zuführung des Magnesiums in das flüssige Roheisen und nach der Zuführung desselben, wurde in das Innere der Schmelze Propan mit einer Intensität von 0,41 l/t · s eingeführt; das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel betrug 200 Liter Propan pro kg Magnesium:
die Intensität der Einführung von Magnesium betrug 1,26 l/t · s.

Der Magnesiumverbrauch für die Behandlung von Roheisen betrug 0,54 kg/t.

Im Ergebnis der Behandlung wurden folgende Werte erhalten:

der Endgehalt des Schwefels
im Roheisen 0,003%

der Endgehalt des Sauerstoffes 0,002%

der Endgehalt des Stickstoffes 0,003%

Grad der Entschwefelung
von Roheisen 91,5 %

Grad der Ausnutzung von
Magnesium im flüssigen Roheisen 87,0 % Nach der Behandlung wurde das Roheisen zu Barren in einer Gießmaschine gegossen.

Beispiel 4

Es wurden 1401 Stahlroheisen zu einer tiefen Entschwefelung und zur Stickstoffentfernung behandelt.

Anfangs betrug der Schwefelgehalt im Roheisen 0,040%, der Sauerstoffgehalt 0,009% und der Stickstoffgehalt 0,006%. Das Roheisen wurde wie in Beispiel 3 mit dem zerkleinerten Magnesium behandelt, das durch einen Propanstrahl eingeführt wurde. Der Betriebszustand und die Parameter der Behandlung entsprachen dem Verfahren, das in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung erwähnt ist, und zwar: vor der Zuführung des Magnesiums in das flüssige Roheisen und nach der Zuführung desselben wurde in das Innere der Schmelze Propan mit einer Intensität von 0,7 l/t · s eingeführt;

das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel betrug 500 Liter Propan pro kg Magnesium;
die Intensität der Einführung von Magnesium und Propan betrug 1,3 l/t ■ s.

ίο Der Verbrauch von Magnesium für die Behandlung von Roheisen betrug 0,56 kg/t.

Nach der Behandlung wurden folgende Ergebnisse erhalten:

der Endgehalt von Schwefel

im Roheisen 0,005%

der Endgehalt von Sauerstoff 0,002%

der Endgehalt von Stickstoff 0,003%

Grad der Entschwefelung
von Roheisen 88,0 %

2n Grad der Ausnutzung von

Magnesium im flüssigen Roheisen 82,5 % Das nach der Behandlung erhaltene Roheisen wurde zum Erschmelzen von Qualitätsstahl verwendet.

Beispiel 5

Stahlroheisen aus Hochofen in einer Menge von t wurde zur Entschwefelung (bis zu einem Schwefelgehalt von unter 0,010%) und zur Sticks toffentfernung behandelt.

Anfangs betrug der Schwefelgehalt im Roheisen 0,040%, der Sauerstoffgehalt 0,011 % und der Stickstoffgehalt 0,007%.

Das Roheisen wurde mit granuliertem Magnesium behandelt, das in die Tiefe des Metalls durch einen Erdgasstrahl nach dem Verfahren eingeführt wurde, das in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung enthalten ist:

vor der Zuführung des granulierten Magnesiums in das flüssige Roheisen und nach der Zuführung desselben wurde in das Innere der Schmelze Erdgas mit einer Intensität von 0,55 l/t · seingeführt;

das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel betrug 200 Liter Erdgas pro kg granuliertes Magnesium;

die Intensität der Einführung von Magnesium und Erdgas betrug 2,1 l/t · s.
Der Magnesiumverbrauch für die Behandlung von Roheisen betrug 0,49 kg/t.

Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
der Endgehalt von Schwefel
im Roheisen 0,007%

der Endgehalt von Sauerstoff 0,003%

der Endgehalt von Stickstoff 0,003%

Grad der Entschwefelung
von Roheisen 82,5 %

Grad der Ausnutzung von
Magnesium im flüssigen Roheisen 90,0 % Das nach der Behandlung erhaltene Roheisen wurde zum Erschmelzen von Qualitätsstahl verwendet.

Beispiel 6

Zum Vergleich wurde das Roheisen von demselben Abstich aus dem Hochofen, wie in Beispiel Nr. 5, mit granuliertem Magnesium derselben Lieferung behandelt; als Trägergas wurde jedoch Druckluft verwen-

det. Die Intensität der Zuführung von Magnesium betrug 2,4 I/t · s, die Konzentration von Magnesium in der Luft 6,0 kg/m³.

Der Nennrauminhalt der Pfanne und das Raumgewicht von Roheisen in der Pfanne waren die gleichen wie im Beispiel 5.

Auf diese Weise waren die Ausgangsbedingungen für die Behandlung von Roheisen identisch wie im Beispiel 5; der technologische Prozeß der Behandlung außerhalb des Hochofens entsprach nicht dem Verfahren, das in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung enthalten ist.

Anfangs, vor der Behandlung, betrug der Schwefelgehalt im Roheisen 0,038%, der Sauerstoffgehalt 0,011% und der Stickstoffgehalt 0,007%.

Der Verbrauch von Magnesium für die Behandlung von Roheisen betrug 0,5 kg/t. Nach der Behandlung wurden folgende Ergebnisse erhalten:

der Endgehalt des Schwefels

im Roheisen 0,013%

der Sauerstoffendgehalt 0,006%

der Stickstoffendgehalt 0,007%

Grad der Entschwefelung

von Roheisen 66,0 %

Grad der Ausnutzung von

Magnesium im flüssigen Roheisen 64,0 %

Beispiel 7

Es wurde 120 t Gießereiroheisen zu einer tiefen Entschwefelung und zur Stickstoffentfernung behandelt.

Anfangs, vor der Behandlung, betrug der Schwefelgehalt in. Roheisen 0,035%, der Sauerstoffgehalt 0,008% und der Stickstoffgehalt 0,006%.

Das Roheisen wurde mit granuliertem Magnesium behandelt; als Trägergas verwendete man Erdgas. Der technologische Behandlungsprozeß entsprach dem Verfahren, das in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung enthalten ist: vor der Zuführung des granulierten Magnesiums in das flüssige Roheisen und nach der Zuführung desselben wurde in das Innere der Schmelze Erdgas mit einer Intensität von 0,9 l/t · s eingeführt.

das Verhältnis Gas/fei,tes Reaktionsmittel betrug 400 Liter Erdgas pro kg granuliertes Magnesium;

die Intensität der Einführung von Magnesium und Erdgas betrug 3,5 l/t ■ s.
Der Magnesiumverbrauch betrug 0,54 kg/t.
Nach der Behandlung wurden folgende Ergebnisse erhalten:

der Endgehalt von Schwefel
im Roheisen 0,003%

der Endgehalt von Sauerstoff 0,002%

der Endgehalt von Stickstoff 0,003%

Grad der Entschwefelung
von Roheisen 91,5 %

Grad der Ausnutzung von
Magnesium im flüssigen Roheisen 87,0 % Das nach der Behandlung gewonnene Roheisen wurde zu Barren in einer Gießereimaschine gegossen.

Beispiel 8

Roheisen wurde zur Entschwefelung (Gewinnung von einem normgerechten Roheisen mit einem Schwefelgehalt bis zu 0,02%) und zur Stickstoffentfernung behandelt.

Anfangs betrug der Schwefelgehalt im Roheisen 0,065%, der Sauerstoffgehalt 0,012% und der Stickstoffgehalt 0,007%.

Es wurden 60 t Roheisen behandelt.
Als Reaktionsmittel verwendete man eine lc\- kleinerte Legierung von Magnesium mit Aluminium, die in das flüssige Roheisen durch einen Erdgasstrahl eingeführt wurde.

vor der Zuführung der Magnesiumlegierung in das flüssige Roheisen und nach der Zuführung derselben wurde in das Innere der Schmelze Erdgas mit einer Intensität von 0,5 l/t · s eingeführt;

die zu verwendende Magnesiumlegierung enthielt im wesentlichen 50% Magnesium und 50% Aluminium (Zink-Spuren);
das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel be- 2v trug 50 Liter Erdgas pro kg Magnesiumlegierung;

Intensität der Einführung von Magnesium und Erdgas in das Roheisen betrug 2,0 l/t · s.
Der Magnesiumverbrauch betrug 0,52 kg/t.
Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
der Endgehalt von Schwefel
im Roheisen 0,020%

der Endgehalt von Sauerstoff 0,006%

der Endgehalt von Stickstoff 0,003%

jo Grad der Entschwefelung

von Roheisen 69,5 %

Grad der Ausnutzung von
Magnesium im flüssigen Roheisen 93,0 % Nach der Behandlung von Roheisen wurde das Roheisen in einen Roheisenmischer eingefüllt und zum Erschmelzen von Stahl verwendet.

Beispiel 9

Es wurden 100 t Roheisen zur Gewinnung von einem hinsichtlich des Schwefelgehaltes normgerechten Roheisen mit einem Schwefelgehalt von unter 0,018 % und einem verminderten Stickstoffgehalt behandelt.

Anfangs betrug der Schwefelgehalt im Roheisen

0,050%, der Sauerstoffgehalt 0,011 % und der Stickstoffgehalt 0,007%.

Das Roheisen wurde mit einer sekundären Magnesiumlegierung behandelt, die in das flüssige Roheisen durch einen Erdgasstrahl nach dem Verfahren eingeführt wird, das in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung enthalten ist, und zwar vor der Zuführung von Magnesium in das flüssige Roheisen und nach der Zuführung desselben wurde in das Innere der Schmelze Erdgas bei einer Intensität von 0,7 l/t · s eingeführt.

die verwendete Magnesiumlegierung enthielt 82% Magnesium, 10% Aluminium und 8% Zink;

das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel betrug 250 Liter Erdgas pro kg Magnesiumlegierung;

die Intensität der Einführung von Magnesium und Erdgas betrug 2,7 l/t · s.
Der Magnesiumverbrauch für die Behandlung von Roheisen betrug 0,47 kg/t.

Nach der Behandlung wurden folgende Ergebnisse erhalten:

der Endgehalt des Schwefels

im Roheisen 0,015%

der Endgehalt des Sauerstoffes 0,005%

der Endgehalt des Stickstoffes 0,003%

Grad der Entschwefelung

von Roheisen 70,5 %

Grad der Ausnutzung von

Magnesium im flüssigen Roheisen 85,5 % Nach der Behandlung wurde das Roheisen in einen Roheisenmischer eingefüllt und zum Erschmelzen von Stahl verwendet.

Aus den angeführten Beispielen 1 bis 5 und 7 bis 9 ist es zu ersehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung vom flüssigen Roheisen außerhalb des Hochofens die Behandlung von größeren Mengen von flüssigem Roheisen ermöglicht, die Entschwefelung des Roheisens in erforderlichen Grenzei sowie auch die Stickstoffentfernung und die Beruhi gung bei einem hohen Grad der Ausnutzung von Ma gnesium gewährleistet.

Wenn man die Beispiele 5 und 6 vergleicht, kam man die Schlußfolgerung ziehen, daß eine Abwei chung von dem erfindungsgemäßen Verfahren zu Behandlung von Roheisen eine Verschlechterung de Ergebnisse des Prozesses hervorruft: es wird keim Stickstoffentfernung aus dem Roheisen erreicht, di< Wirksamkeit der Entschwefelung und der Beruhigunj von Roheisen wird vermindert; es wird der Grad de Verwertung von Magnesium ebenfalls stark vermin dert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von flüssigem Roheisen durch Magnesium, bei dem das Magnesium oder ein magnesiumhaltiges Reaktionsmittel in Form von Festkörperteilchen im Strahl eines Trägergases durch ein Blasrohr mit Verdampfer in das Roheisen eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas Kohlenwasserstoff in einem Verhältnis von 15 bis 600 l/kg festes Magnesium oder magnesiumhaltiges Reaktionsmittel derart eingeführt wird, daß die Menge der sich bildenden Dämpfe von Magnesium und von dem einzuführenden Kohlenwasserstoff gas eine Intensität von 1,2 bis 4,0 l/t · s gewährleistet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel 15 bis 85 Liter Kohlenwasserstoffgas pro kg magnesiumhaltiges Reaktionsmittel beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als magnesiumhaltiges Reaktionsmittel ein Gemisch mit folgender Zusammensetzung (in Gew.%) verwendet wird:

Magnesium 20 bis 35;

Kalk oder Dolomit oder Karbidschlacke

Rest.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnesiumhaltiges Reaktionsmittel im wesentlichen Reinmagnesium im zerkleinerten Zustand verwendet wird und daß das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel 50 bis 600 Liter Kohlenwasserstoffgas pro kg magnesiumhaltiges Reaktionsmittel beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnesiumhaltiges Reaktionsmittel granuliertes Magnesium mit folgender Zusammensetzung (in Gew.%) verwendet wird:

metallisches Magnesium 85 bis 98

Oxide und Salze von Alkali-,
Erdalkalimetallen und Magnesium

Rest

und daß das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel 50 bis 600 Liter Kohlenwasserstoff gas pro kg magnesiumhaltiges Reaktionsmittel beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnesiumhaltiges Reaktionsmittel Magnesiumlegierungen mit Aluminium und Zink folgender Zusammensetzung (in Gew.%) verwendet werden:

Magnesium 50 bis 96

Aluminium 4 bis 50

Zink Spuren bis 10

und daß das Verhältnis Gas/festes Reaktionsmittel 50 bis 600 Liter Kohlenwasserstoffgas pro kg magnesiumhaltiges Reaktionsmittel beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zuführung der magnesiumhaltigen Reaktionsmittel in das flüssige Roheisen und nach der Einstellung der Zuführung derselben in das Innere der Schmelze Kohlenwasserstoffgas mit einer Intensität von 0,4 bis 1,0 l/t · s eingeführt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von flüssigem Roheisen durch Magnesium, bei dem das Magnesium oder ein magnesiumhaltiges Reaktionsmittel in Form von Festkörperteilchen im Strahl eines Trägergases durch ein Blasrohr mit Verdampfer in das Roheisen eingeführt wird.

Aus der DE-OS 2321495 ist ein Verfahren dieser Art bekannt, bei dem als Trägergas Preßluft verwendet wird, und das Magnesium mit einer Intensität von 2 bis 4,5 g/s · t bei einer Konzentration des Magnesiums in der Preßluft von 5 bis 20 kg/in³ in das Roheisen eingeführt wird.

Bei der Verwendung von Druckluft als Trägergas dringt jedoch auch Sauerstoff der Luft in die Schmelze ein, was zu einer Verminderung der Wirksamkeit der Entschwefelung führt, weil in diesem Fall Magnesiumverluste zu verzeichnen sind, da Magnesium mit Sauerstoff der Luft oxidiert wird. Außerdem besteht bei der Verwendung von Druckluft die Gefahr, daß bei niedrigen Magnesiumkonzentrationen im Trägergas - was in einer Reihe von Fällen für die Verminderung der Heftigkeit des Reaktionsprozesses erforderlich ist - die Magnesiumverluste durch die Oxidation mit Sauerstoff der Luft zunehmen. Darüber hinaus führt die Verwendung von Luft als Trägergas zu einer Verhinderung des Prozesses der Stickstoffentfernung, weil in diesem Fall die Gasphase Stickstoff enthält. Wenn man statt Stickstoff Argon oder andere inerte Gase als Trägergas bei der Behandlung von Roheisen mit magnesiumhaltigen Reaktionsmitteln verwendet, könnten zwar die Prozesse der Stickstoffentfernung im Roheisen stimuliert und der Grad der Ausnutzung des Magnesium vergrößert werden, dies würde jedoch die Behandlungskosten stark erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Behandlung von flüssigem Roheisen durch Magnesium anzugeben, das Magnesiumverluste bei der Wechselwirkung mit dem Trägergas vermeidet, das Trägergas an der gewünschten Änderung der chemischen Zusammensetzung des Roheisens positiv beteiligt, Diffusionsprozesse zur Zuführung der Komponenten in der Schmelze zu der Reaktionszone ohne Erhöhung der Intensität der Einführung von Magnesium beschleunigt, die Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre in der Schmelze und oberhalb der Schmelze ermöglicht, die notwendige Durchinischung des Bades gewährleistet sowie eine beschleunigte Entfernung von restlichen Sulfiden aus der Schmelze ermöglicht und dadurch eine Erhöhung des Ausnutzungsgrades von Magnesium für die Entschwefelung von Roheisen bei gleichzeitiger Stickstoffentfernung und Beruhigung desselben gewährleistet.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Trägergas Kohlenwasserstoff in einem Verhältnis von 15 bis 600 l/kg festes Magnesium oder magnesiumhaltiges Reaktionsmittel derart eingeführt wird, daß die Menge der sich bildenden Dämpfe von Magnesium und von dem einzuführenden Kohlenwasserstoffgas eine Intensität von 1,2 bis 4,0 l/t · s gewährleistet.

Die Verwendung von Kohlenwasserstoff als Trägergas ist zwar an sich beispielsweise durch die AT-PS 207395 und die DE-OS 2355736 bekannt, nämlich für die Einführung von zerkleinertem Kalziumkarbid. Dieses unterliegt jedoch bei der Einführung in die Schmelze nicht dem Schmelzen und der Verdampfung