DE2730016C3 - Verfahren zum Soda-Entschwefeln von Eisenschmelzen - Google Patents
Verfahren zum Soda-Entschwefeln von EisenschmelzenInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/02—Dephosphorising or desulfurising
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- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht äich au» ein Verfahren zum
Soda-Entschwefeln von Eisen-, insbesondere Roheisen-Schmelzen, bei dem in Anwesenheit eines Reduktionsmittels
Soda mit Hilfe eines Trägergases unterhalb der Badoberfläche in die zu entschwefelnde
Schmelze geblasen wird.
Die technologischen Eigenschaften der Stähle hängen bekanntlich in starkem Maße von dem Schwefelgehalt
ab, da der Schwefel Einschlüsse bildet, die sich bei einer mechanischen Beanspruchung außerordentlich
nachteilig auswirken; sie beeinträchtigen vor allem die Werkstoffzähigkeit und die Verformbarkeit,
insbesondere bei einer Verformung senkrecht zur Walzrichtung. Die Ursachen dafür sind die in Walzrichtung
gestreckten Sulfideinschlüsse, die bei einachsiger Verformung, d. h. bei einer Verformung ausschließlich
in Richtung der Block- oder Brammenachse entstehen und eine starke Anisotropie des
Walzgutes bedingen. Um dieser Anisotropie entgegenzuwirken und insbesondere die Quereigenschaften
zu verbessern, ist es bekannt, Blöcke und Brammen nicht nur in Längsrichtung, sondern auch in Querrichtung
zu walzen. Das ist jedoch beim kontinuierlichen Waben bzw. beim Warmbandwalzen nicht möglich.
Angesichts der hohen Kosten des Längs- und Querwalzens sowie der großen wirtschaftlichen Vorteile
des Bandwalzens geht das Bestreben notgedrungen dahin, den Schwefelgehalt des Stahls möglichst
gering zu halten, um das Entstehen schädlicher Suf Hdeinschlüsse
zu vermeiden. Es sind daher zahlreiche Verfahren bekannt, die sämtlich darauf abzielen, das
im Roheisen in mehr oder minder großen Mengen gelöste Schwefel in stabile Verbindungen zu überführen
und über die Schlackenphase zu entfernen. Hierfür bieten sich grundsätzlich zwei Möglichkeiten an, und
zwar einmal das Entschwefeln mit einem im flüssigen
Eisen löslichen Metall, beispielsweise Mangan, und zum anderen die Schlackenentschwefelung mit Erdalkalimetallen
oder deren Verbindungen und Legierungen.
Besondere Bedeutung hat die Schlackenentschwefelung mit Soda gewonnen, weil das Entschwefeln mit
Erdalkalimetallen wie Kalzium und Magnesium außerordentlich aufwendig und wegen des hohen
Dampfdruckes dieser Entschwefelungsmittel bei der Temperatur des flüssigen Eisens auch außerordentlich
gefährlich ist. Außerdem hat sich Soda als äußerst wirksames Entschwefelungsmittel bewährt, weil die
Bildungsenthalpie des bei der Sodaentschwefelung entstehenden Natriumsulfids wesentlich größer ist als
die Bildungsenthalpie des Eisensulfids, und weil das bei der Sodaentschwefelung entstehende Kohlendi-Gxyd
eine starke Durchwirbelung der Schmelze bewirkt und damit für einen raschen Konzentrationsausgleich
in der Schmelze somit zwischen der Schmelze und der Schlacke. Dem kommt insofern eine erhebliche
Bedeutung zu, als die bei der Sodaer.tschwefelung
entstehende Natriumsulfidschlacke große Mengen Eisensulfid aufzunehmen vermag, so daß die Sodaentschwefelung
in der Schlackenphase ihren Fortgang nimmt.
Außerdem entsteht bei der Sodaentschwefelung Eisenoxydul, das sith mit dem Silizium des Roheisens
zu Kieselsäure umsetzt und mit dem Natriumoxyd des Sodas Natriumsilikate bildet. Diese Naltriumsilikate
beeinträchtigen jedoch die Entschwefelung infolge der damit verbundenen Verringerung der Aktivität
des Natriumoxyds in der Schlacke.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß die bei der Sodaentschwefelung entstehenden Natriumsilikate im
Roheisen, in der Schlacke und in der Gasphase ein unterschiedliches Reduktionspotential besitzen. Ursache
hierfür ist eine Ketten- oder Netzbildung in Abhängigkeit von der jeweiligen Phase, in der sich das
Natriumsilikai befindet.
Der bei der Sodaentschwefelung erreichbare Entschwefelungsgrad hängt nicht nur von der Badtemperatur,
sondern darüber hinaus insbesondere auch von der Anwesenheit solcher Elemente im Roheisen ab,
die eine Erhöhung der Schwefelaktivität bewirken. Zu diesen Elementen gehören Kohlenstoff, Silizium,
Aluminium und Phosphor, die die Schwefelaktivität in der angegebenen Reihenfolge erhöhen. Um die
Roheisenentschwefelung weiter zu verbessern ist es schließlich auch bekannt, dem Roheisen Aluminium
zuzusetzen. Auf diese Weise gelingt es, bei Entschwefelungsgraden erheblich über 90% Schwefelgehalte
unter 0,01% einzustellen. Da der Grad der Aktivitätserhöhung von der Konzentration der erwähnten
Elemente abhängt, bietet die Roheisenentschwefelung besondere Vorteile, da das Roheisen die höchsten
Gehalte an Kohlenstoff, Silizium und Phosphor aufweist. Hinzu kommt, daß sich die Roheisenentschwefelung
ohne besondere Schwierigkeiten in Pfannen durchführen läßt und demzufolge weder den
Hochofenprozeß noch das sich anschließende Frischen belastet.
So ist es beispielsweise bekannt, Entschwefelungsmittel, wie Soda und Kalk mit Hilfe eines Trägergases
durch eine nur wenig über dem Boden des Behandlungsgefäßes endenden Tauchlanze in eine Roheisenschmelze
einzublasen.
Außer der Anwesenheit aktivitätserhöhender Elemente begünstigen auch reduzierende Bedingungen
die Entschwefelungsreaktionen. Bei der Sodaenischwefelung
sind reduzierende Bedingungen bzw. ein hohes Reduktionspotential an sich durch das bei der
Sodaumsetzung entstehende Kohlenmonoxyd gewährleistet. Dieses Kohlenmonoxyd reagiert jedoch
an der Bad- und Schlackenoberfläche mit dem Luftsauerstoff zu Kohlendioxyd, was auf Kosten eines hohen
Reduktionspotentials gehl. Um dem entgegenzuwirken, ist es bekannt, die Sodaentschwefeluag in
geschlossenen Gefäßen, beispielsweise in Deckelpfannen, durchzuführen. Auf diese Weise ist eine reduzierende
Atmosphäre über der Schmelze gewährleistet, weil sich das bei der Sodazersetzung
entstehende Kohlenmonoxyd nicht mehr oder nur wenig mit Luftsauerstoff umsetzen kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Entschwefelungsverfahren zu schaffen, das inbesondere
der Änderung des Reduktionspotentials des Natriumsilikats Rechnung trägt, und ein hohes Reduktionspotential
der Schlacke gewährleistet. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Verfahren
der eingangs erwähnten Art während dx-z Entschwefelung
ein Reduktionsmittel, vorzugsweise Aluminium in die Schlacke gegeben wird. Hierfür kommt
eine Menge von 5 bis 40 kg/t Schlacke in Frage. Besonders bewährt hat sich eine Aluminiummenge von
20 kg/t Schlacke oder etwa 0,4 kg/t Roheisen.
Da die Entschwefelungsgeschwindigkeit vom Unterschied der Schwefelkonzentration im Roheisen und
in der Schlacke abhängt und dieser Konzentrationsunterschied zum Beginn der Entschwefelung noch
groß ist, wird das Reduktionsmittel bzw. das Aluminium vorteilhafterweise erst in der zweiten Hälfte der
Entschwefelung zugesetzt, nämlich dann, wenn sich die Entschwefelungsgeschwindigkeit wegen des dann
geringeren Konzentrationsunterschiedes verlangsamt. Das erforderliche Reduktionsmittel, beispielsweise
Aluminiumschrott, läßt sich ohne besondere Schwierigkeiten, beispielsweise durch eine Klappe im Pfan-
nendeckel in das Entschwefelungsgefäß einbringen. Das Einblasen der Soda, vorzugsweise mit einer
Tauchlanze oder auch durch unterhalb der Badoberfläche im feuerfesten Mauerwerk angeordnete Düsen,
braucht dabei nicht unterbrochen zu werden.
ίο Im Rahmen eines Versuches wurden in einer Dekkelpfanne
je 50 t mehrerer Roheisenschmelzen mit der folgenden Analyse entschwefelt:
4,2 bis 4,6% Kohlenstoff
0,5 bis 0,7% Mangan
4,2 bis 4,6% Kohlenstoff
0,5 bis 0,7% Mangan
0,6 bis 0,9% Silizium
0,06 bis 0,15% Schwefel
0,12 bis 0,13% Phosphor
0,06 bis 0,15% Schwefel
0,12 bis 0,13% Phosphor
Während der Entschwefelung wurden mit Hilfe einer Tauchlanze, deren Öffnung auf eine Tiefe von
2u 1,8 m unterhalb der Badoberfläche eingestellt wurde,
jeweils 13,5 kg Soda je t Roheisen ei*;geblasen. Dies
geschah mit einer Unterbrechung von 15 Minuten in zwei Phasen von 2 und 3 Minuten Dauer. Während
der zweiten Entschwefelungsphase wurden bei den
2ϊ einzelnen Versuchen in die Schlacken unterschiedliche
Aluminiummengen unabhängig vom Sodaeinblasen durch eine verschließbare Deckelöffnung gegeben.
Die jeweiligen Aluminiummengen und die damit erzielbaren Endschwefelgehalte sind aus den Dia-
.w grammen der Bilder 1 und 2 ersichtlich. Dabei zeigt
sich, daß die Entschwefelung durch Aluminium verbessert wird. Der Kurvenverlauf zeigt darüber hinaus,
daß in diesem Fall bei einem Aluminiumzusatz 20 kg/t Schlacke entsprechend 0,4 kg/t Roheisen die Ent-
s~> Schwefelungsbedingungen optimal sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zum Sodaentschwefeln von Eisen-, insbesondere Roheisen-Schmelzen, bei
dem in Anwesenheit eines Reduktionsmittels Soda mit Hilfe eines Trägergases unterhalb der
Badoberfläche in die zu entschwefelnde Schmelze geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das Reduktionsmittel in die Schlacke gegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium oder Aluminiumlegierungen
in die Schlacke gegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schlacke 5 bis 40 kg Aluminium/t
Schlacke gegeben werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel übeis/iegend oder ganz während der zweiter» VqlftA Ae*r Ihntcr>Ku/^>fgltina miafophfn u/irH
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Soda mit Hilfe
einer Tauchlanze eingeblasen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entschwefeln
in einem geschlossenen Gefäß stattfindet.
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| DE19772730016 DE2730016C3 (de) | 1977-07-02 | 1977-07-02 | Verfahren zum Soda-Entschwefeln von Eisenschmelzen |
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| DE2730016C3 true DE2730016C3 (de) | 1984-05-30 |
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ID=6013041
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