DE2852248A1 - Verfahren zur erhoehung der haltbarkeit basischer ausmauerungen von konvertern beim frischen von phosphorarmem roheisen - Google Patents
Verfahren zur erhoehung der haltbarkeit basischer ausmauerungen von konvertern beim frischen von phosphorarmem roheisenInfo
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Description
Stahlwerke Peine-Salzgitter AG. und Dolomitwerlce GmbH. Wülfrath,
Verfahren zur Erhöhung der Haltbarkeit basischer Ausmauerungen
von Konvertern beim Frischen von phosphorarmem Roheisen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Haltbarkeit basischer Ausmauerungen von Konvertern beim
Frischen von Roheisen zu Stahl unter Verwendung von MgO oder HgO enthaltenden Stoffen sowie Kalk als Zuschläge.
Die basischen Ausmauerungen von Konvertern bestehen gewöhnlich aus getemperten, seltener aus grünen teer- oder pechgebundenen
Dolomitsteinen, Magnesitsteinen oder Dolomit/Magnesit-Mischsteineri.
Diese Ausmauerungen unterliegen während des Frischens des Roheisens einem starken Verschleiss, der physikalische
und chemische Ursachen hat. Die physikalischen Ursachen sind beispielsweise durch Erosion, durch Zuschlagen von Schrott
und durch thermische Spannungen aufgrund wechselnder Temperaturen im Konverter gegeben..Die chemischen Einflüsse als
Hauptverschleissursache sind im wesentlichen durch den Schlackenangriff auf Bestandteile der Konverterzustellung
gegeben.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, den chemischen Verschleiss
zu vermindern und dadurch die Haltbarkeit der basischen Ausmauerungen zu erhöhen, und zwar durch eine gezielte
metallurgische Führung des Frischprozesses. Naturgemäss
hängt der chemische Verschleiss stehr stark von der Zusammensetzung
der Schlacke während des Frischens ab..Nach dem gegenwärtigen Stand der Erkenntnisse, zum Beispiel Arch.
Eisenhüttenwes. kji, 451,(1973^soll der Eisenoxidgehalt der
Schlacke dabei eine Rolle spielen, da eine Reaktion zwischen dem Eisenoxid und dem Kohlenstoff des Bindemittels der Zustellung
stattfindet,· so dass in der ersten Verschleissphase
eine Entkohlung der Zustellung stattfindet.
-B-
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If
Weiterhin werden nach Betriebsbeobachtungeii Vei-schleißerscheinungcn
von der Zusammensetzung der Eiidschlacken abgeleitet. Beim Frischen bildet sich, bedingt durch den
Siliciur.igehalt des Roheisens und durch das entsprechende
Eisenoxid, eine saure Schlacke, die man durch basische Zuschläge, x.B. durch CaO, zu neutralisieren trachtet.
Selbst die basische Schlacke hat ein erhebliches Lösungsvermögen für MgO, welches die Schlacke der Ausmauerung
entnimmt. Diese MgO-Löslichkeit der Schlacke ist zu Beginn
des Frischens am größten und sinkt bei Blasende ab. Daraus folgt, daß der Schlackenaagriff auf die Konverter-Ausi'iiaueruiifi;
zu Beginn des Frischeis am größten ist und
daß man die Zusannser-setnuiig der Hndschlacken nicht als
I-aßstab zur Beurteilung des Futtcrverschleisses heranziehen
kann.
Za wurden denn auch bereits Überlegungen angestellt nur
soviel l'Jgö zusammen mit Kalk in den Konverter einzubringen,
da die Endschlacke an MgO gesättigt ist. Das bedeutet
jedoch, daß die Anfangsschlacke zu wenig MgO enthält.
Eine Sättigung der Anfangsschlacke mit MgO, z.B. durch Anwendung eines großen Überschusses, ist deswegen nicht möglich,
weil sich das eingebrachte MgO schlecht löst. Die Löslichkeit für MgO verbessert sich je
doch während des Frischprozesses, so daß die Endschlacke an MgO übersättigt wird, was zur Folge hat, daß die End
schlacke sehr viskos ist und die Entphosphorisierung sowie die
Entschwefelung stark behindert wird.
Zum Erkenntnisstand gehört auch, daß der ideale Schutz gegen einen Schlackenangriff auf die Konverterausmauerung
dann gegeben wäre, wenn es gelänge, die Magnesiumoxid-Konzentration der Schlacke in jeder Phase des Frischprozesses
an der Sättigungsgrenze zu halten, also auch zu Beginn des Frischens·
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Der vorliogendea Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
die Futterhaltbarkeit basischer Konverter zu verlängern, und z\\Tar durch Erhöhung der Auflösungsgeschwindigkeit von
eingesetztem MgO als Zuschlagstoff, insbesondere zu Beginn
des Frischprozesses, unter Vermeidung von Flussmittelzusätzen, ferner die Einhaltung der MgO-Sättigung der
Schlacke wähl" end des gesamten Frischprozesses, so dass keine Behinderung der Entphosphorung und Entschwefelung
diirch eine zu viskose Emischlacke eintritt und schliesslich
weiterhin Vermeidung von Überschüssen an basischen Zuschlagen.
Uberraschenderwexse wurde gefunden, dass diese Aufgabe lösbar ist, wenn man das MgO oder die MgO enthaltenden
Stoffe in Gegenwart von CaO oder CaO enthaltenden basischen
Stoffe in das flüssige Roheisen einbläst mit der Maßgabe, dass das Einblasen dieser Zuschläge in den Brennfleckbereich
erfolgt, mit dem Frischen beginnt und nach 15 % bis 35 % der Frischzeit beendet ist, wobei diese Zuschläge
eine Korngrösse von weniger als 2 mm aufweisen und die Mengen an MgO und CaO so zu bemessen sind, dass sich
in der Schlacke ein prozentuales CaO/MgO und ein prozentuales CaO/SiO -Verhältnis ergibt, die gemäss Schaubild 1
funktionell zusammengehören und zwischen den Kurven A und
B liegen, während die erforderliche Restkalkmenge beginnend nach 15 % bis 35 % der Frischzeit zugeschlagen wird.
Es hat sich gezeigt, dass das Einblasen des MgO oder der MgO enthaltenden Stoffe in den während des Frischens entstehenden
sogenannten Brennfleck mit seiner hohen Temperatur zu einer ausserordentlich schnellen Auflösung des MgO in der
sich bildenden Schlacke bereits zu Beginn des Frischens führt, wenn Kalk oder Kalk enthaltende basische Stoffe (Schlackenbildner)
zugegen sind. Diesen Kalk kann man z.B. unmittelbar vor Blasbeginn in stückiger Form zuschlagen oder vorteilhaft
erweise zusammen mit dem MgO Zusatz in feinkörniger Form einblasen. Die Zuschläge sind zweckmässig weichgebrannt beziehungsweise kalziniert.Als Rohstoffe kann man
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Magnesit, kalkhaltigen Magnesit, magnesitischen Kalk oder
Mischungen verwenden. Diese Stoffe können mit natürlich vorkommenden Degleitstoffen bis zu einem gewissen Grade
verunreinigt sein. Vorteilhaft ist es, Dolomit einzusetzen.
Um die Basizität der Anfangsschlacke zu erhöhen und damit
gleichzeitig die zur Sättigung führenden MgO-Gehalte zu erniedrigen
ist es weiter vorteilhaft, Stoffe mit hoher Basizität und niedrigem Schmelzpunkt, z.B. LD-Schlacke, bei Blasbeginn
und/oder vor Beginn des Frischens einzusetzen. Beim Einsatz von LD-Schlacke ist ein Prozentsatz von o,5 bis 2,ο %, bezogen
auf den erzeugten Stahl, von Vorteil. Hierdurch werden die Sättigungsgehalte an MgO in der Anfangsperiode des Blasens
schneller erreicht. Dadurch ist es möglich, den erforderlichen MgO-Satz herabzusetzen.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn das MgO oder die MgO enthaltenden Stoffe, gegebenenfalls zusammen mit Kalk mit Sauerstoff
als Trägergas eingeblasen werden. Auf diese Weise werden die einzublasenden Stoffe direkt dem Brennfleck zugeführt. Sofern
die beim Frischen des Roheisens verwendete Blaslanze zur Zuführung von Feststoffen eingerichtet ist, kann das Einblasen
der Feststoffe mit dem zum Frischen erforderlichen Sauerstoff erfolgen. Wenn dies nicht der Fall ist, wird erfindungsgemäss
eine zweite Lanze eingesetzt, welche lediglich zum Einblasen der Feststoffe dient. Sofern ein anderes Gas als Sauerstoff die
Trägergasfunktion übernimmt, sollte das Einblasen der Feststoffe
im Bereich des Brennflecks erfolgen, der beim Frischvorgang ents t eht.
In entsprechender Anwendung dieser Vorschriften kann das erfindungsgemässe
Verfahren nicht nur bei der Durchführung des LD-Frischens erfolgen, sondern auch bei anderen Verfahrensweisen,
zum Beispiel bei dem sogenannten LDAC-, beim AOD- und auch beim OBM-Verfahren. Diese Verfahren benutzen teilweise neben Sauerstoff
andere Gase, die auch als Trägergase dienen können, ebenso wie Gasgemische mit und ohne Sauerstoff.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf eine Auswahl der beschriebenen technischen Maßnahmen beschränkt, sondern es ist
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auch möglich, diese Massnahmen in technisch sinnvoller Weise zu
kombinieren, zum Beispiel dadurch, dass man vorgebildete Schlacke verwendet und kalzinierten feinkörnigen Dolomit mit Hilfe einer
gesonderten Lanze mit Sauerstoff als Trägergas einb3_äst oder dass
man vor Beginn des Frischens einen Kalkzuschlag einbringt, sodann kalkhaltigen Magnesit mit Hilfe eines Inertgases über eine gesonderte
Lanze oder im Rahmen des OBM-Verfahrens beziehungsweise
des AOD-V^rfahrens zuschlägt. Diese Variationen sollen lediglich
als Beispiele für mögliche Varianten des erfindungsgemässen
Verfahrens dienen.
Die erforderliche Restlcalkmenge richtet sich nach den metallurgischen
Gegebenheiten, insbesondere nach dem Siliziumgehalt des Roheisens und den bereits zugeschlagenen basischen Stoffen. Sie
ist durch Rechnung leicht zu ermitteln und wird vorteilhaft nach 25 /o der Frischzeit zugeschlagen.
Das Einlasen der Zuschläge soll mit Beginn des Frischens einsetzen,
um von Anfang an eine MgO gesättigte Schlacke zu erreichen. Das Ende des Einblasens soll zwischen 15 % und 35 % der Blaszeit beendet
sein, vorzugsweise nach etwa 25 % der Frischzeit, so dass anschliessend mit dem Zuschlag der Restlcalkmenge, frühestens geginnend
bei 15 %, spätestens bei 35 % der Frischzeit, begonnen
werden kann. Dabei können sich die Zeitpunkte für die Zuschläge bei niedrigen Silicxumgehalten des Stahls überschneiden. Bei
hohen Silicxumgehalten dagegen sollte das MgO-Einblasen vor dem
Zuschlag der Restlcalkmenge beendet sein.
Erfindungsgemäss sind die Mengen an MgO und Kalk so zu bemessen,
dass sich in der Schlacke ein prozentuales CaO/MgO und ein prozentuales CaO/SiO -Verhältnis ergibt, die gemäss Schaubild 1
funktionell zusammengehören und zwischen den Kurven A und B liegen. Die Kurven lassen sich formelmässig ausdrücken als
% CaO _ °/o CaO . r
% SiO2 ~ x % MgO #
Hierbei stellt F einen Faktor von o,^13 dar. Bei der Kurve A nimmt
C den Wert von o,5 ein, bei der Kurve B den Wert von o,2. Der anzustrebende Mittelwert liegt bei C = o,35· Dpr Gültigkeitsbereich
der Kurven liegt zwischen
°'~ CaO
MgO °'5 bis 9'°*
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- G h
Die Menge der Einsatzstoffe lässt sich aus Bild 1, gegebenenfalls
unter Zuhilfenahme von Diagrammen, wie in Bild 2 gezeigt
ist, berechnen. Diese Berechnungen werden durch zwei Beispiele im betrieblichen Maßstab weiter unten erläutert. Bei der Mengenberechnung
der Zuschlagstoffe ist deren Gehalt an MgO beziehungsweise
CaO zu berücksichtigen, selbstverständlich auch beim Einsatz von MgO enthaltenden Stoffen oder von vorgebildeter Schlacke·
Anhand dieser Beispiele, die repräsentativ für zahlreiche Betriebsversuche sind, wurde festgestellt, dass sich das
eingeblasene MgO in der Schlacke schnell löst und dass überraschenderweise spätestens nach Io % der Frischzeit eine MgO-gesättigte
Schlacke vorliegt. Es hat sich ferner gezeigt, dass bei der Durchführung des erfinduiigsgemässen Verfahrens auch
der Kalk in der Schlacke ausserordentlich schnell gelöst wird
und dass ein Zusatz von Flussmitteln nicht erforderlich ist. Die Frischreaktion wird nicht behindert und auch die Entphosphorung
und Entschwefelung ergeben ausgezeichnete Ergebnisse.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern und eine Anleitung für die Berechnung der Zuschlagmengen geben.
In beiden Beispielen wurde ein mit Magnesitsteinen zugesteller 2oo t Konverter benutzt.Das eingesetzte Stahleisen
hatte unterschiedliche Siliciumgehalte.
| Beispiel 1: | 5o | C | % | Si | % | Mn | % | P | % S | Einsatz |
| Stahleisen | k | ,2 | o, | 80 | 0 | ,58 | 0 | ,11 | 0,012 | 185 |
Berechnung des Dolomitsatzes:
I85 t Stahleisen mit 0,80 % Si bringen in den ersten 25 %
Blasezeit ( 0,80 % Si - o,27 °/o Si ) 21ol kg SiO3 ein, bei
einem Restsiliziumgehalt nach 25 % Blasezeit von o,27 %·
Für eine MgO-Sättigung der Anfangsschlacke werden nach Bild 1 und Bild 2 bei Einsatz von Dolomit ( 58 % CaO,
37 % MgO ) folgende Verhältnisse für die Schlacke eingesetzt:
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kgCaO/kgMgO = 1,57 darauf folge ?£CaO/?iMgO = 2,3ο
Diese Sättigungs-Verhältnisse werden durch folgende Einsatz-kg-Verhältnisse erreicht (Bild 2):
kgCaO/kgSiO2 = 1,1
Hieraus werden die Einsatzmengen an CaO und MgO errechnet:
kgCaO/kgSiO2 =1,1 kgCaO = 21ol · 1,1 = 2311
kgCaO/kgMgO = 1,57 kgMgO = 2311/1,57 =
2311 kg CaO
kg MrO
3783 kg = 95 % eingeblasen werden 3982 kg Dolomit.
Nach dem Zünden des Sauerstoffs werden 4,ο t Dolomit mit
einer Zugabegeschwindigkeit von 1,3 t/min in 3,15 min eingeblasen. Der Restkalksatz, lo,7 t , wird nach 25 %
Blasezeit beginnend zugesetzt.
Nach 25 % Blasezeit und bei Blasende hat die Schlackenanalyse
folgende Werte:
%CaO %SiO %MgO %FeO %CaO
^MiO"
25 % Blasezeit 29,2 21,8 15,5 2o,8 1,88 1,34
Blasende 39,7 11,3 6,2 25,8 6,4o 3,51
Analyse der Stahlprobe bei Blasende:
% C % Mn % P % S o,o5 o,12 o,ol2 ο,οΐΐ
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-Z-
/IO
Anfangs- und Endschlacken haben eine MgO-Konzentration,
die zur Sättigung der Schlacke führt, wie die Prozentverhältnisse
in Bild 1 zeigen. Es werden 7, ^ kg MgO pro t eingesetzt.
| Beispxel 2: | % C |
ο'
/ο |
Si | % Mn |
| Stahleisen | k,2 | O | Λο | o,56 |
P % S Einsatz t 11 0,013 185
Berechnung des Dolomitsatzes:
185 t Stahleisen mit 0,^0 % Si bringen 1388 kg SiO ein,
bei einem Restsiliziuingehalt nach 25 % Blasezeit von
0,05 %· Die kg-Verhältnisse und Prozent-Verhältnisse der
Anfangsschlacken haben die gleichen Werte wie im Beispiel 1<
%CaO/0/ftvIgO =2,3o kgCaO/kgMgO = 1,57
%CaO/S£SiO2 = i,ko kgCaO/kgSiO2 =1,1
Hieraus werden die Einsatzmengen an CaO und MgO errechnet:
kg CaO = 1388 · 1,1 = 1527 kgMgO = 1527/1,57 = 937
| kgCaO/kgSiOg | = 1 | ,1 |
| kgCaO/kgMgO | = 1 | ,57 |
| 1527 kg CaO | ||
| 937 kg MgO |
2500 kg = 95 % eingeblasen werden 2Ö5o kg Dolomit.
Nach dem Zünden des Sauerstoffes werden 2,65 t Dolomit mit einer Zugabegeschwiiidigkeit von 0,850 t/min in 3,1 min eingeblasen.
Der Restkalksatz, 6,0 t , wird nach 25 % Blasezeit beginnend zugesetzt. Nach 25 % Blasezeit und bei Blasende
hat die Schlackenanalyse folgende Werte:
030023/0498
%CaO %SiO ^MgO %FeO %CaO
5MiO %SiO2
25% Blasezeit 24,2 l8,1 12,3 33,1 1,97 1,34
Blasende 36,7 lo,2 6,9 29,2 5,32 3,59
Analyse der Stahlprobe bei Blasende:
% C % Mn % P % S o,o4 o,lo o,oll o,ol2
Anfangs- und Endschlacken haben eine MgO-Konzentration , die zur Sättigung der Schlacke führt, wie die Prozentverhältnisse
in Bild 1 zeigen. Es werden 4,9 kg MgO pro t eingesetzt.
030023/OA98
Claims (1)
- Patentansprüche.1. Verfahren zur Erhöhung der Haltbarkeit basischer Ansp.inuerU!i(ten von Konvertern beim Frischen von Roh ei son zu Stahl unter Verwendung von MgO oder I1JgO enthaltenden Stoffen sowie Kalk als Zuschlagen, dadurch g e k e n.n ze ic h η e t, dass das MgO oder die MgO enthaltenden Stoffe in Gegenwart von CnO oder CaO enthaltenden basischen Stoffe in das flüssige Roheisen eingeblasen werden mit der Massgabe, dass das Einblasen dieser Zuschläge in den Brennfleckbereich erfolgt, mit dem Frischen beginnt und nach 15 % bis 35 % der Frischzeit beendet ist, wobei diese Zuschläge eine Korngrb'ss.e von weniger als 2 min aufweisen und die Mengen an. WgO und CaO so zu bemessen sind, dass sich ■ in der Schlacke ein prozentuales CaO/MgO und ein prozentuales CaO/SiO -Verhältnis ergibt, die geiiiäss Schaubild 1 funktionell zusammengehören und zwischen den Kurven A und B liefen,--während die erforderliche Restkalkinenge beginnend nach 15 /ό bis 35 /° der Frischzeit zugeschlagen wird.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das MgO oder die WgO enthaltenden Stoffe zusammen mit Kalk eingeblasen werden.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch je Ic en nzeichne t, dass vorgebildete Schlacken, vorzugsweise in flüssiger Form verwendet werden und sodann das Einblasen von MgO oder MgO enthaltenden Stoffen erfolgt.^t. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch g ekennz e i c hn et, dass als MgO enthaltender Zuschlagstoff Dolomit eingesetzt wird.12/182
29.II.I978030023/0 4985· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis ^t-, dadurch gekennze lehnet, dass das Einblasen des MgO oder der MgO enthaltenden Stoffe mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltendem Gasgemisch als Träger&as erfolgt.6. Verfahx"en nach den Ansprüchen 1 bis k, dadurch g e k e η η ζ e ich η et, dass das Einblasen des
MgO oder der MgO enthaltenden Stoffe mit einem Sauerstoff freien Gas oder Gasgemisch a3.s Trägergas erfolgt.7· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einblasen des
MgO oder der HgO enthaltenden Stoffe nach etwa 25 ?"S der Blaszeit beendet ist.8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge ken nz eich η et, dass die erforderliche Restkalkraenge beginnend nach etv;a 25 % der Frischzeit zugeschlagen wird.030023/0498
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