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Verfahren zum Einblasen von Entschwefelungsgemischen in Eisen-
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schmelzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Einbringen von Entschwefelungsmitteln in Eisenschmelzen.
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Die Entschwefelung von Roheisen und Stahl gewinnt zunehmend an Bedeutung,
da der Schwefelgehalt der Einsatzstoffe Erz, Koks und Schweröl zunimmt und der Hochofen
als wichtigster Ort der Schwefelentfernung aus wirtschaftlichen Gründen in vielen
Werken mit einem reduzierten Kalkzusatz betrieben wird. Diese Fahrweise hat den
Vorteil eines geringeren Koksverbrauches und einer erhöhten Produktivität. Sie hat
aber einen erhöhten Schwefelgehalt im erzeugten Eisen zur Folge.
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Die heute in zunehmendem Maße benötigten höherwertigen Eisen werkstoffe
können daher nur durch Entschwefelung zwischen Hochofen und Stahlwerk oder durch
Entschwefelung nach der Stahlherstellung erzeugt werden.
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Die Entschwefelungsmittel werden gemäß dem heute üblichen Stand der
Technik entweder durch Einrühren oder durch Einblasen in die Eisenschmelze eingebracht.
Eine besonders rasche Entwicklung nahmen die Einblasverfahren, bei denen die überwiegendaus
Erdalkali-Verbindungen bestehenden Entschwefelungsgemische mit tels Luft oder Inertgas
pneumatisch in die Eisenschmelze gefördert werden.
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Dabei be3teht der verständliche Wunsch, die Menge an Entschwefelungsmittel,
die zur Entfernung eines bestimmten Schwefeigehaltes nötig ist, möglichst niedrig
zu halten, bzw. den Wirkungsgrad des Entschwefelungsmittels in der Eisenschmelze
zu erhöhen. Eine Einsparung an Entschwefelungsmittel mindert die Kosten, die für
dieses Mittel aufzubringen sind. Gleichzeitig wird durch den verminderten Verbrauch
aber auch erreicht, daß der Anfall an Reaktionsprodukt, das ist die Entschwefelungsschlacke,
verringert wird. Durch geringeren Anfall an Entschwefelungsschlacke wird der Einschluß
von Eisen vermindert
und damit die Ausbeute an entschwefeltem Eisen
erhöht. Der Anfall geringerer Mengen Entschwefelungsschlacke ist ferner deshalb
vorteilhaft, weil diese nach dem Entschwefelungsvorgang möglichst vollständig aus
der Pfanne, in der die Eisenschmelze entschwefelt wurde, entfernt werden muß.
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Hierdurch soll verhindert werden, daB bei nachfolgenden Behandlungen
Schwefel aus der Schlacke in die Eisen- bzw. Stahlschmelze zurückgelangt. Vor allem
steht nach völliges Entleeren auch wieder das gesamte Pfannenvolunen für die nächste
Eisenschmelze zur Verfügung, Es ist außerdem zur Erreichung eines guten Wirkungagrades
bei dem Entschwefelungsvorgang sehr wichtig, daß die Pfanne genügend hoch gefüllt
ist, damit das Entschwefelungsaittel, das möglichst tief in die Eisenachmelze eingeblasen
wird, einen möglichst langen Weg in der Eisenschmelze zurücklegen kann. Diese Bedeutung
der Eintauchtiefe auf die Wirksamkeit der Entschwefelung ist bekannt.
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Roheisen wird häufig in sog. Torpedopfannen entschwefelt, langgestreckten,
feuerfest ausgemauerten Behältern, etwa in Form eines waagrechten Rohrabschnittes,
meist mit konisch ausgebildeten Enden; Sie. haben auf der OFtirseite nur eine verbäl*-nismäßig
kleine Öffnung, durch die sie befüllt und entleert werden. Durch diese Öffnung wird
auch die Einblaslanze in die Eisenschmelze eingetaucht. Diese oben nahezu vollständig
geschlossene Form macht es schwierig, die Schlacke aus Torpedopfannen zu entfernen,
da es praktisch nicht möglich ist, mechanische Hilfsmittel zu verwenden. Aus den
geschilderten Gründen ist es anzustreben, mit möglichst wenig Entschwefelungsmittel
auszukommen, wodurch entsprechend weniger Schlacke erzeugt wird und entfernt werden
muß.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb darin, ein
wirkungsvolles Verfahren zu finden, das es gestattet, an
sich bekannte
Entschwefelungsmittel so einzublasen, daß ein möglichst hoher Ausnutzungsgrad dieser
Entschwefelungsmittel erreicht wird.
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Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß das Entschwefelungsmittel
über den gesamten Entschwefelungsvorgang hinweg mit in der Zeiteinheit abnehmender
Menge in die Eisenschmelze eingeblasen wird, Es ist bekannt, daß es verhältnismäßig
einfach ist, den Schwefelgehalt von anfänglich hohen Werten auf mittlere Werte abzusenken.
Es wird aber zunehmend schwieriger, den niedriger werdenden Schwefelgehalt auf jeweils
noch kleinere Werte abzusenken.
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Nach den bisher bekannten Verfahren mit gleichbleibender Einblasrate
war es also nötig, bei niederen Schwefelgehalten einer Eisenschmelze unverhältnismäßig
sehr viel mehr Entschwefelungsmittel aufzuwenden, um eine Absenkung des Schwefelgehaltes
um einen bestimmten Betrag zu erhalten, als bei höheren Schwefelgehalten der Schmelze.
Dies führte zu einem hohen Verbrauch bzw. schlechten Ausnutzungsgrad an Entsc?iwefelungitte1n
ba.
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hohem Anfall an schwer entfernbarer Schlacke.
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Es überraschte daher, daß bei Reduzierung der pro Zeiteinheit eingeblasenen
Menge an Entschwefelungsmittel während der Einblasdauer ein insgesamt wesentlich
geringerer Verbrauch an Entschwefelungsmittel erzielt wurde als bei der bisher praktizierten
gleichbleibenden Einblasrate.
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Die Abnahme der Fördergasmenge kann proportional mit der Abnahme des
einzubringenden Entschwefelungsmittels erfolgen, so daß die Beladung des Fördergases
z.B. immer gleich bleibt. Es kann aber auch mit gleicher Fördergasmenge und entsprechend
verringerter Beladung gearbeitet werden.
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Mit verminderter Beladung des Fördergases wird insbesondere bei der
Entschwefelung in Torpedopfannen gearbeitet, um eine gute Umwälzung der Eisenschmelze
zu erreichen. Mit gleichbleibender Beladung des Fördergases, also abnehmendar Fördergasmenge
bei gleiclazoitig abnehmender Entschwefelungsmittelmenge wird vorzugsweise in offenen
Pfannen gearbeitet, um ein Auswerfen von Schmelze zu vermeiden.
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Die Abnahme des pro Zeiteinheit eingeblasenen Entschwefelungsmittels
kann kontinuierlich oder stufenweise erfolgen.
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v Abb. 1 sind z.B. die zur Erreichung eines Endschwefelgehaltes von
0.015 % S benötigten Mengen an Entschwefelungsmittel bei verschiedenen Einblasmengen
pro Zeiteinheit dargestellt.
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Kurve 1 gibt den Aufwand an Entschwefelungsmittel bei gleichbleibender
Einbla@menge pro Zeiteinheit wieder. Z.B. erfordert eine etwa 180 t flüssiges Roheisen
fassende Torpedopfanne bei in der Zeiteinheit gleichbleibender Einblasm@nge zur
Entschwefelung von eine Anfangsschwefelgehalt von 0,060 X 8 auf einen Endschwefelgehalt
von 0,015 % 880 kg (= 4,9 kg/to) Intschwefelungsmittel. Bei absatzweiser Verringerung
der Einblasmenge pro Zeiteinheit gegen Kurve 3 betrog der Verbrauch ledig.' ich
710 kg (- 3,9 kgoto) Entschwefelungsmittel.
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Bei ko@tinuierlicher Absenkung der in der Zeiteinheit einge-@@@@@@@@@@@@
Entschwefelungsmittelmenge (vgl. Kurve 2) wird nochmals eine weitere Krniedrigung
des Entschwefelungsmittelverbrauches erreicht. Da dieses Verfahren jedoch eine relativ
aufwendige apparative Steuerung erfordert, ist es zweckmäßiger.
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die Verringerung der Einblasmenge pro Zeiteinheit ia einzelnen Stufen
vorzunehmen (vgl. Kurve 3). Die Annäherung an die Kurve 2 ist um 80 vollständiger.
in je mehr Stufen die in der Zeiteinheit eingehlasene Entschwefelungsmittelmenge
aufgeteilt wird. Die Zeitintervalle, während der eine Verninderong der Einblasmenge
pro Zeiteinheit erfolgt, können 1 bis 10 Minuten betragen: vorzugsweise werden hierfür
2 bis 7 Minuten gedihlt.
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Die Erfindung soll an dem nachfolgenden Beispiel erläutert werden,
ohne sie auf die hier beschriebene Ausführungsform zu beschränken.
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Beispiel: 182 t Roheisen in einer Torpedopfanne wurden mit einem Entschwefelungsgemisch
aus 60 % feingemahlenem Carbid und 40 %
Diamidkalk behandelt. Das
Entschwefelungsgemisch wurde mit durchschnittlich 11 Nl Luft/kg Gemisch eingeblasen.
Der Anfangsschwefelgehalt betrug 0,060 %, die Roheisentemperatur 1310 OC, Es wurde
zunächst in den ersten 3 Minuten mit einem Durchsatz von 70 kg/min. geblasen. In
den nächsten 5 Minuten wurde die Durchsatzmmge auf 50 kg/min. reduziert. Anschließend
wurden 5 Minuten lang 30 kg/min. eingeblasen und abschließend während 5 Minuten
20 kg/min. über eine Zeitdauer von 18 Minuten wurden also insgesamt 710 kg Entschwefelungsmittel
eingeblasen. Die gleiche Menge hätte in der gleichen Zeit mit einem mittleren Durchsatz
von 39,4 kg/min. gefördert werden können.
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Der Endschwefelgehalt nach der Behandlung betrug 0,015 %.
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In einer Versuchsreihe wurden 50 Behandlungen mit einer stets nach
der gleichen Art aus Pfanneninhalt und Anfangsschwefelgehalt errechneten Gesamtmenge
an Entschwefelungsmittel behandelt. Bei 25 Pfannen wurde vom Anfang bis zum Ende
der Behandlung mit gleichbleibender Durchsatzmenge geblasen. Bei 25 Vergleichsbehandlungen
dagegen wurde der Durchsatz während der Behandlung stufenweise verringert, und zwar
etwa in der Art, daß am Anfang der Behandlung ein 4 bis 5 mal so hoher Durchsatz
eingestellt wurde wie gegen Ende, oder anders ausgedrückt: der Anfangsdurchsatz
war etwa 2 - 3 mal so hoch wie der übliche mittlere Wert, und gegen Ende wurde auf
etwa die Hälfte bis ein Drittel des mittleren Wertes reduziert.
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Bei der Auswertung der Ergebnisse wurde festgestellt, daß der Endschwefelgehalt
der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Roheisenschmelzen um durchschnittlich
0,009 % niedriger lag als bei den nach dem üblichen Verfahren mit gleichbleibendem
Durchsatz entschwefelten Chargen.
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Diese Absenkung des Schwefelgehaltes entspricht einer Ersparnis von
etwa 20 % an Entschwefelungsmittel, wenn auf den gleichen Endschwefelgehalt hingearbeitet
wird. Dies bedeutet nicht nur eine entsprechende Einsparung an Kosten für dieses
Mittel, sondern gleichzeitig eine Reduzierung des Schlackenanfalls um denselben
Betrag.
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L e e r s e i t e