DE2641817C2

DE2641817C2 - Pulvergemische zur Entschwefelung von Eisenschmelzen

Info

Publication number: DE2641817C2
Application number: DE2641817A
Authority: DE
Inventors: Albert 5030 Hürth Braun; Joachim Dipl.-Chem. Dr. 5042 Erftstadt Kandler; Klaus Dipl.-Chem. Dr. 5159 Kerpen Komorniczyk; Wilhelm Dipl.-Chem. Dr. 5042 Erfstadt Portz; Georg Dipl.-Chem. Dr. 5042 Erftstadt Strauss; Hans-Dieter 5030 Hürth Thiel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-09-17
Filing date: 1976-09-17
Publication date: 1985-02-14
Also published as: LU78127A1; DE2641817A1; GB1545741A; SE440087B; AT361022B; ATA663477A; FR2364970B1; US4139369A; FR2364970A1; ZA775552B; SE7709947L; IT1089817B; JPS6025483B2; NL7710140A; BE858780A; JPS5337516A

Description

Da Magnesiummetall bei 1105⁰C siedet, kann es zur Entschwefelung von Eisenschmelzen nur in die Verdampfungsgeschwindigkeit regulierenden Aggregaten, in Form von Legierungen oder in Form eines Gemisches mit anderen Stoffen eingesetzt werden.

Bekannt sind z. B. Gemische aus metallischem Magnesiumpulver und Magnesiumoxidpulver (DE-AS 24 19 176, Beispiel 2) oder aus Magnesiumpulver mit gebranntem Kalk oder Dolomit (Institute of Ferrous Metallurgy, Dnepropetrovsk. Il'ich Metallurgical Plant, Zhdanov, UDSSR, Metallurg No. 3 [1974], Seiten 12—15). Auch Gemische aus Magnesiumpulver und Calciumcarbid wurden angewandt und beschrieben, jedoch mit dem Ziel der Herstellung von Kugelgraphitguß (Gießerei 45 [1958], Seiten 113-117).

Die Gemische wurden stets nach dem Einblawerfahren. z. B. mit einer Tauchlanze, in die Eisenschmelzen eingebracht, um den Wirkungsgrad des Magnesiums möglichst hoch zu halten. Weiterhin wurde zur Erhöhung des Wirkungsgrads auch vorgeschlagen, das Gemisch aus Magnesiumpulver und Calciumcarbids in Form von Tabletten (DE-OS 15 08 124) oder Briketts (US-PS 28 39 393) in die Schmelzen einzubringen. Mit der Herstellung von Formkörpern sollte eine Reaktion des Magnesiumpulvers mit der über der Eisenschmelze vorhandenen Luft zu MgO und MgjN?, die Schwefel nur noch in untergeordnetem Maße binden, vermieden werden.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Stoffgemisch mit metallischem Magnesium zur Entschwefelung von Eisenschmelzen bereitzustellen, das nicht nur in die Eisenschmelze eingeblasen, sondern ebenso auch mit gutem Wirkungsgrad als lockeres Pulver auf die Eisenschmelze aufgestreut werden kann, wie z. B. in Schüttel- und Wirbelpfannen, in mit mechanischen Volloder Hohlkörperrührern ausgestatteten Pfannen und Behältern, wobei die Verweilzeiten der Eisenschmelze in diesen Gefäßen für die Entschwefelung geeignet sind, ferner in Pfannen und Behälter, die durch Tauchlanzen oder einen porösen Teil ihrer Ausmauerung mit Gas durchwirbelt werden. Man ging dabei von der Annahme aus, daß ein grobkörniges Magnesiumpulver mit Korndurchmessern von 1 —5 mm beim Aufschütten des Gemisches auf die Oberfläche der Eisenschmelze einer Reaktion mit dem Sauerstoff und dem Stickstoff der Luft über der üadoberfläche langer widerstehen und somit nach der vollständigen Einmischung in die Schmelze vollkommener wirken würde als feinkörniges und damit reaktionsfreudiges Magnesiumpulver.
Überraschend wurde jedoch gefunden, daß ganz im Gegenteil die entschwefelte Wirkung eines Gemisches mit feinerwerdender Körnung des Magnesiumpulvers zunimmt, d. h„ der Wirkungsgrad des Magnesiums steigt (vgl. die nachfolgenden Beispiele 1 —3). Zum Beispiel

ίο hat ein Gemisch aus 99% gebranntem Kalk (CaO) der Korngröße 0,3—1,0 mm 1% metallischem Magnesiumpulver die beste Entschwefelungswirkung, wenn das Magnesiumpulver eine Korngröße von 0,060 bis 0,095 mm aufweist (vgl. Beispiel 3). Noch feinere Mais gnesiumpulver sollten aus Gründen einer bei ihrer Herstellung und Verarbeitung möglichen Gefahr der Selbstentzündung nicht eingesetzt werden.

Außerdem zeigt sich beim Einsatz der metallisches Magnesium enthaltenden Gemische ein weiterer überraschender Effekt synergistischer Wirkung. Selbst wenn man den Anteil des Magnesiums (Korngröße 0,060—0,095 mm) mit einem — nur theoretisch erreichbaren — Wirkungsgrad von !00% herausrechnet, hat die Hauptkomponente des Gemisches (CaO, CaCOj, CaC2 oder CaMg(COj^) einer, höheren Wirkungsgrad, als wenn diese Hauptkomponente allein eingesetzt würde. Dieser Effekt ist bei Gemischen mit 0,1—2,5 Gewichts-% Mg-Metall nachweisbar (vgl. Beispielpaare 3/4.5/6 und 7/8/9).

Im einzelnen betrifft die Erfindung nunmehr Pulvergemische zur Entschwefelung von Eisenschmelzen aus Magnesiummetall und mindestens einer Calciumverbindung aus der Gruppe Calciumcarbid, Calciumoxid, Calciumcarbonat und Dolomit, wobei die Calciumverbindüngen Korngrößen von 0,06 bis 3 mm aufweisen, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß die Pulvergemische 0,1 bis 2,5 Gewichts-% Magnesiummetall in Korngrößen von 0,060 bis 0,095 mm enthalten.
Vorzugsweise setzt man 0,2 bis 1,2 Gewichts-% PuI-vergemisch, berechnet auf das Gewicht der Eisenschmelze ein.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)

In 50 kg einer Schmelze aus Gußeisen mit 3,4 Gewichts-% Kohlenstoff, 1,8 Gewichts-% Silicium, 0,6 Gewichts-% Mangan und 0,145 Gewichts-% Schwefel wurden bei 1480⁰C im Tiegel eines Induktionsofens 500 g eines Gemisches aus 495 g gebranntem Kalk (97 Gewichts-% CaO, Korngröße 0,3-1,0 mm) und 5 g metallischem Magnesiumpulver (Korngröße 1,0— 1,5 mm) mittels eines feuersten Balkenrührers mit 80 UpM eingerührt.

Nach einer Rührzeit von 10 Minuten wurde die Schmelze entschlackt und eine Eisenprobe entnommen. Die Schwefelbestimmung ergab einen Gehalt von 0,134 Gewichts-% S. Dies entspricht ungeachtet einer möglichen Entschwefelungswirkung des gebrannten Kalkes einem Wirkungsgrad des Magnesiums (Bildung von MgS) von 83%.

Beispiel 2(Vergleichsbeispiel)

Analog Beispiel 1 wurden 50 kg geschmolzenes Guß- M eisen (Schwefelgehalt 0,134 Gewichts-%) mit 500 g eines Gemisches aus 495 g gebranntem Kalk (97 Gewichts-% CaO, Korngröße 0,3— 1,0 mm) und 5 g Mg-Pulver (Korngröße 0,315 —0,500 mm) behandelt. Unter

den Bedingungen des Beispiels 1 erreichte der Schwefelgehalt einen Endwert von 0,119 Gewichts-%. Hieraus errechnet sich ein Wirkungsgrad des Magnesiums von 100% und 03% des gebrannten Kalks, bezogen auf 97 Gewichts-% CaO, waren zusätzlich an der Entschwefelung beteiligt

Beispiel 3

Analog Beispiel 1 wurden 50 kg geschmolzenes Gußeisen (Schwefelgehalt 0.138 Gewichts-%) mit 500 g eines Gemisches aus 495 g gebranntem Kalk (97 Gewichts-% CaO, Korngröße 0,3— 1,0 mm) und 5 g Mg-Pulver (Korngröße 0,060—0,095 mm) behandelt. Unter den Bedingungen des Beispiels 1 erreichte der Schwefelgehalt einen Endwert von 0,117 Gewichts-%. Hieraus errechnet sich ein Wirkungsgrad des Magnesiums von 100% und 1,42% des gebrannten Kalks, bezogen auf 97 Gewichts-% CaO, waren zusätzlich an der Entschwefelung beteiligt.

Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)

Analog Beispiel 1 wurden 50 kg geschmolzenes Gußeisen (Schwefelgehalt 0,140 Gewichts-%) mit 500 g gebranntem Kalk (97 Gewichts-% CaO, Korngröße 0,3—1, 0 mm) behandelt. Unter den Bedingungen des Beispiels 1 erreichte der Schwefelgehalt einen Endwert von 0,134 Gewichts-%. Der Wirkungsgrad des gebrannten Kalks, bezogen auf 97 Gewichts-% CaO, lag bei nur 1,09%.

Beispiel 5(Vergleichsbeispiel)

In 120 t geschmolzenes Roheisen (Schwefelgehalt 0,040 Gewichts-%), die sich in einer Transportpfanne befanden, wurden bei 1300⁰C mittels eines feuerfesten Balkenrührers 700 kg Calciumcarbid (Korngröße 0,3—1,0 mm) mit 65 UpM im Verlauf von 10 Minuten eingerührt. Nach der Behandlung lag der Schwefelgehalt bei 0,020 Gewichts-%. Der Wirkungsgrad des 80%igen technischen Calciumcarbids lag somit bei 9%.

Beispiel 6

Analog Beispiel 5 wurden 137 t geschmolzenes Roheisen (Schwefelgehalt 0,043 Gewichts-%) bei 1270⁰C mit 700 kg eines Gemisches aus 693 kg CaC₂ (Korngröße 0,3—1,0 mm) und 7 kg Mg-Pulver (Korngröße 0,060—0,095 mm) behandelt. Aus der abgeschlackten Schmelze wurde eine Probe mit 0,009 Gewichts-% Schwefel gezogen.

Somit wurden aus der Schmelze 46,6 kg Schwefel entfernt. Bei 100% Wirkungsgrad binden 7 kg Mg-Pulver 9,2 kg Schwefel. Die Differenz der Schwefelmengen von 37,4 kg wurde durch das CaC₂ gebunden. Für 693 kg technisches Calciumcarbid mit 80 Gewichts-% CaC₂ errechnet sich hieraus ein Wirkungsgrad von 13,5%.

Beispiel 7(Vergleichsbeispiel)

1500 kg geschmolzenes Gußeisen (Schwefelgehalt 0,053 Gewichts-%), die sich in einer Schüttelpfanne befanden, wurden bei 152O⁰C mit 16 kg technischem Calciumcarbid (Korngröße 1 —3 mm) im Verlauf einer Schütteldauer von 4 Minuten auf einen Endgehalt von 0,007 Gewichts-% Schwefel entschwefelt. Der Wirkungsgrad des 80%igen CaC₂ lag somit bei 11 %.

Beispiel 8

1500 kg geschmolzenes Gußeisen (Schwefelgehalt 0,05b Gewichts-%), die sich in einer Schüttelpfanne befanden, wurden bei 1520⁰C mit 10 kg eines Gemisches aus 9900 g technischem CaC₂ (80%, Korngröße 1—3 mm) und 100 g Mg-Pulver (Korngröße 0,060—0,095 mm) im Verlauf einer Schütteldauer von 4 Minuten auf einen Endgehalt von 0,004 Gewichts-% Schwefel entschwefelt.

Setzt man wie in Beispiel 6 den Wirkungsgrad des Magnesiums = 100%, so sind von der insgesamt entfernten 780 g Schwefel 132 g durch die 100 g Magnesium gebunden worden. Die Differenz von 648 g Schwefei wurde durch das CaC₂ gebunden, was einem Wirkungsgrad von 16% entspricht.

Beispiel 9

Analog Beispiel 7 und 8 wurden 1500 kg geschmolzenes Gußeisen mit 8 kg eines Gemisches aus 7840 g CaC₂ (80%, Korngröße 1-3 mm) und 160 g Mg-Pulver (Korngröße 0,060-0,095 mm) von 0,054 auf 0,002 Gewichts-% S entschwefelt. Bei 100%igem Wirkungsgrad des Mg-Pulvers wurden von den insgesamt gebundenen 780 g Schwefel 211 g an Magnesium und 569 g an Calcium gebunden. Für das technische CaC₂ errechnet sich daraus ein Wirkungsgrad von 18%.

Claims

Patentansprüche:

1. Pulvergemische zur Entschwefelung von Eisenschmelzen aus Magnesiummetall und mindestens einer Calciumverbindung aus der Gruppe Calciumcarbid, Calciumoxid, Calciumcarbonat und Dolomit, wobei die Calciumverbindung Korngrößen von 0.06 bis 3 mm aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvergemische 0,1 bis 2,5 Gewichts-% Magnesiummetall in Korngrößen von 0,060 bis 0,095 mm enthalten.

2. Verwendung der Pulvergemische nach Anspruch 1 zur Entschwefelung von Eisenschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß man 0, 2 bis 1,2 Gewichts-% Pulvergemisch, berechnet auf das Gewicht der Eisenschmelze, einsetzt.