DE2901707A1

DE2901707A1 - Verfahren zur entkohlung der ferromangane

Info

Publication number: DE2901707A1
Application number: DE19792901707
Authority: DE
Inventors: Robert Andrew Featherstone; Willem Adriaan Gericke; Pierre Leroy; Jean-Marcel Masson; Paul Petrus Roos; Jean Saleil
Original assignee: Creusot Loire SA; Manganese Amcor Ltd SA
Current assignee: Creusot Loire SA; Samancor Ltd
Priority date: 1978-01-17
Filing date: 1979-01-17
Publication date: 1979-07-19
Also published as: OA06151A; ZA79169B; BE873534A; IN150342B; AU517352B2; BR7808567A; JPS5497521A; NO784377L; JPH0124855B2; US4192675A; CA1119412A; NO150889B; FR2414559B1; FR2414559A1; SU1050570A3; DE2901707C2; AU4321779A

Description

1. CREUSOT-LOIRE, 75oo8 Paris, Frankreich

2. S.A. MANGANESE AMCOR Ltd., Johannesburg, Südafrika

Verfahren zur Entkohlung der Ferromangane

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entkohlung der sog. karburierten Perromangane mit hohem Kohlenstoffgehalt, um sog. raffinierte Ferromangane mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt durch Blasen verschiedener Fluide durch geschützte eingetauchte Düsen zu erhalten.

Es ist gegenwärtig bekannt, Roheisen- und Stahlbäder in Konvertern zu frischen, die mit eingetauchten, durch ein ümfangsfluid geschützten Blasdüsen versehen sind. Solche metallurgischen Vorgänge sind rasch; sie weisen daher eine gute Produktivität und einen sehr wettbewerbsfähigen Gestehungspreis auf.

Bisher wurden diese bekannten Verfahren zum Frischen der Gußeisen- und Stahlbäder mittels Blasens durch eingetauchte geschützte Düsen nie auf das Raffinieren oder Frischen der Ferromangane angewandt. Das Frischen der Ferromangane

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durch oxydierendes Blasen weist nämlich zwei besondere Schwierigkeiten auf:

(a) Der Verlust eines erheblichen Mangananteils in die Schlacke durch bevorzugte Oxydation des Mangans gegenüber der des Kohlenstoffs.

(b) Der Verlust eines erheblichen Mangananteils durch Verflüchtigung im Lauf des Blasens, da Mangan ein verhältnismäßig flüchtiges Element ist.

Es zeigt sich, daß man das Bad, um die Entkohlung gegenüber der Oxydation des Mangans zu begünstigen, möglichst hoch erhitzen muß, während man das Bad, um die Verflüchtigung des Mangans zu senken, möglichst wenig erhitzen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Frischen der Ferromangane durch oxydierendes Blasen zu entwickeln, das die beiden erwähnten Nachteile ausreichend unterdrückt, damit das Verfahren sehr wettbewerbsfähig wird.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zum Frischen der Ferromangane im flüssigen Zustand zwecks Senkung ihres Kohlenstoffgehalts durch Einblasen eines oxydierenden Gases, von Wasserdampf und/oder eines inerten Gases unterhalb des Metallschmelzenspiegels mittels eingetauchter Düsen, deren jede durch Einführen eines im zu frischenden Bad mündenden Umfangskühl-

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fluids geschützt ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :

(a) Vom Anfangsgehalt C₁ des zu frischenden Ferromangans an Kohlenstoff, der in der Größenordnung von 6 bis 7,5 % liegen kann, bis zu einem Zwischenkohlenstoffgehalt C₂, der in der Größenordnung von 2 bis 3,5 % liegen kann, bläst man durch die Düsen reinen Sauerstoff bis zum Erreichen einer Temperatur des zu frischenden Bades zwischen 1650 und 1750 ⁰C, vorzugsweise zwischen 1670 und 1710 ⁰C;

(b) vom Zwischenkohlenstoffgehalt C„ bis zu einem Kohlenstoffgehalt C- von höstens 1,6 % bläst man durch die Düsen getrennt oder in Mischung gleichzeitig reinen Sauerstoff und Wasserdampf mit oder ohne Inertgas, wobei die Volumenanteile des reinen Sauerstoffs höchstens 50 %, des Wasserdampfs wenigstens 30 % und des Inertgases höchstens 70 % des gesamten jeweils geblasenen Gasvolumens betragen und die Regulierung dieser Anteile zur ständigen Beibehaltung der Tempi

erfolgt.

der Temperatur des Ferromanganbades zwischen 1670 und 1710 C

In den besonderen Fällen von Kohlenstoffgehalten des Bades unter 1,2 % besteht eine vorteilhafte Variante der Erfindung darin, durch die Düsen getrennt oder in Mischung gleichzeitig Wasserdampf und ein Inertgas mit oder ohne Reinsauerstoff zu blasen, wobei die Volumenanteile des reinen Sauerstoffs höchstens 25 %, des Wasserdampfes zwischen 30 und 50 % und des Inertgases zwischen 30 und 70 % des gesamten jeweils geblasenen Gasvolumens betragen und die Regelung dieser Anteile zur ständigen Beibehaltung der Temperatur des Ferromanganbades zwischen

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1660 und 1720 °C erfolgt.

Nach einer besonderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das ümfangsfluid zum Schutz der Düsen gegen Verschleiß dem Bad während der oben beschriebenen Phasen (a) und (b) Kohlenstoff zuführen oder nicht, während das in der im vorstehenden Absatz erwähnten vorteilhaften Variante für die niedrigen Kohlenstoffgehalte verwendete Schutzfluid vorzugsweise derart gewählt werden muß, daß es dem Metallbad keinen Kohlenstoff zuführt.

Nach einer anderen besonderen Ausführungsart der Erfindung kann in bestimmten Fällen auf das oxydierende und entkohlende Blasen vorteilhaft eine kurze Phase zur Dehydrierung des Bades durch Blasen eines Inertgases wie Argon oder Stickstoff folgen.

Nach einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung werden die Manganoxide der Schlacke nach den oxydierenden und entkohlenden Phasen im Lauf einer Endblasphase mit einem inerten wie Argon oder Stickstoff, nach Zusatz von reduzierenden Elementen, wie Ferrosilizium oder Silicomangan, reduziert, wobei die Schlacke im Lauf dieser Reduktionsphase fluid wird.

Gemäß einer diese Arbeitsweise ersetzenden Variante wird die Schlacke am Ende der oxydierenden und entkohlenden Phasen durch einen Endzusatz von Quarz oder Aluminiumoxid oder Kalziumfluorid fluid gemacht, dann abgeschlackt und in einen elektrischen Reduktionsofen überführt, um

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den größten Teil des darin enthaltenen Mangans durch Reduktion der Oxide zu gewinnen.

Nach einer anderen Ausführungsart der Erfindung ist in den besonderen Fällen, wo man nitrierte gefrischte Ferromangane zu erzeugen beabsichtigt, das in der Phase (b) sowie bei der Dehydrierung verwendete inerte Gas Stickstoff in einer gut justierten Menge zum Erhalten des gewünschten Stickstoffgehalts im Ferromangan.

Schließlich kann man nach einer Ausgestaltung der Erfindung während der Phase (a) von Zeit zu Zeit gesteuerte, durch die Schnauze des Konverters eingeführte Zusätze von Manganerz, wie z. B.Pyrolusit, oder auch von Kügelchen machen, die mit den an Manganoxiden reichen Stäuben, die durch Entstaubung der Rauchgase erfaßt werden, hergestellt sind, um der Schlacke in einfacher Weise Manganoxide zuzuführen und ihre teilweise Reduktion während der ersten Blasphase dank des zu dieser Zeit reduzierenden Potentials des an Kohlenstoff reichen Bades zu sichern.

Schließlich kann man nach einer anderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens die Endschlacke nicht abschlacken und auf diese nicht reduzierte Schlacke das flüssige Ferromangan der folgenden Charge aufgeben, was die Reduktion der Schlacke während der folgenden Blasphase sichert.

Wie man feststellt, bestehen die wesentlichen Vorteile der Erfindung darin, daß man gleichzeitig und in den metallurgisch optimalen Anteilen in jedem Augenblick verwenden kann:

Reinen Sauerstoff als oxydierendes und aufheizendes Gas,

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und

Wasserdampf als oxydierendes/ kühlendes Gas, das

außerdem durch den bei seiner Dissoziation abgegebenen
Wasserstoff einen Effekt zur Verdünnung des Kohlenoxids aufweist und daher die Entkohlung des Bades gegenüber der Oxydation des Mangans begünstigt,

ein inertes Gas, wie z. B. Stickstoff oder Argon,
zur Verdünnung des Kohlenoxids, ohne das Bad soVeit wie im Fall des Wasserdampfs abzukühlen,

ein kühlendes Umfangsfluid zum Schutz jeder der Blasdüsen gegen Verschleiß«

So finden sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die unterschiedlichen Wirkungen, d. h. Oxydation, Aufheizung, Abkühlung, Verdünnung des Kohlenoxids, Schutz der Düsen, gut getrennt. Es wird möglich, auf eine von zweien ohne Störung der übrigen Ergebnisse einzuwirken. So ermöglicht beispielsweise oberhalb einer Badtemperatur von 1700 ⁰C eine gesteigerte Verwendung von Wasserdampf, eine mögliche Temperaturerhöhung zu bremsen oder zu verhindern und
damit die Verflüchtigung des Mangans wirksam zu unterbinden. Der Wasserdampf spielt so eine wesentliche Rolle in der Phase (b) als thermischer Regulator und dadurch als
Dämpfer der Verflüchtigung des Mangans.

Im umgekehrten Sinn kann man, wenn die Temperatur des Bades während der Phase (b) zu niedrig ist und man aus
diesem Grund zur Verringerung des Wasserdampfdurchsatzes gezwungen ist, nichtsdestoweniger " die zu diesem Zeitpunkt angestrebte Wirkung der Verdünnung des Kohlenoxids aufrechterhalten, um eine zu starke Verschlackung des Mangans zu vermeiden, indem man den Durchsatz an Inertgas als
Funktion der Verringerung des Wasserdampfdurchsatzes steigert.

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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.

In diesem Beispiel wird das Verfahren in einem Konverter einer Kapazität von 6 t durchgeführt, dessen Boden mit zwei jeweils aus drei konzentrischen Rohren zusammengesetzten vertikalen Düsen bestückt ist.

Man chargiert in diesen Konverter 5340 kg Ferromangan mit 78,3 % Mangan, 6,51 % Kohlenstoff, 0,17 % Silizium und 14,7 % Eisen sowie 100 kg gebrannten Dolomit.

Die Temperatur des eingeführten flüssigen Ferromangans ist 1305 ⁰C.

Die erste Phase (a) besteht im Blasen des reinen Sauerstoffs in die beiden nicht äußeren Rohre jeder der beiden

3 3 Düsen mit einem Durchsatz von 20 Nm /min (Nm = Normalkubikmeter

bei 0 ⁰C und bei 1 bar) für die beiden Düsen bis insgesamt 281 Nm , womit das Ende der ersten Phase markiert wird. Die beiden Düsen werden gegen den Verschleiß durch in ihr äußeres Rohr eingeführtes Heizöl geschützt.

Am Ende dieser ers ten Phase ist die Analyse des Bades folgende: C = 2,01 %; Mn = 81,65 %; Si = weniger als 0,1 %; Fe = 14,2 %, und seine Temperatur ist 1700 °C.

Die Analyse der Schlacke ist folgende:

SiO₂ = 0,57 %; CaO = 8,35 %; Al₂O₃ = 0,15 %; MgO = 5,7 %; Gesamteisen = 9,35 %; Gesamtmangan = 68,3 % (einschließlich der in der Schlacke dispergierten Metallkügelchen).

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Die zweite Phase (b) besteht hier im Blasen des reinen Sauerstoffs durch das mittlere Rohr jeder Düse mit einem Durchsatz von 6 Nm /min für die beiden Düsen und des Wasserdampfs durch das zentrale Rohr mit einem Durchsatz von 6 kg/min, d. h. 7,5 Nm /min für die beiden Düsen bis zum Blasen von insgesamt 35 Nm Sauerstoff und 35 kg Wasserdampf (d. h. 43,5 Nm ) in der zweiten Phase.

Am Ende dieser zweiten Phase ist die Analyse des Bades folgende:

C = 1,37 %; Mn = 80,85 %; Fe = 16,7 %, und seine Temperatur ist 1680 ⁰C.

Die Analyse der Schlacke . ist dann die folgende: SiO₂ = 1,32 %; CaO = 7,6 %; Al₂O₃ = 0,21%; MgO = 10,5 %; Gesamteisen - 9,45 %; Gesamtmangan = 64,4 % (einschließlich der in der Schlacke verteilten Metallkügelchen) .

In diesem Beispiel gemäß der Erfindung war es nicht nötig, vom Blasen eines Inertgases Gebrauch zu machen, da sich die Temperatur des Bades während der ganzen Dauer dieser zweiten Phase zwischen 1685 und 1680 C hielt und dieses Temperaturniveau sehr befriedigend ist.

Dagegen schloß man eine Endreduktionsphase unter Zusatz von 130 kg 75 %igem Ferrosilizium und 130 kg Kalk und unter Blasen von 6 Nm Argon je min bis zu einer Gesamtblasmenge von 30 Nm Argon an.

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Die endgültige Analyse des Metalls ist dann:

C - 1,33 %; Mn = 81,05 %; Si = 0,77 %; Fe = 16,6 %, während die Analyse der Schlacke folgende wurde:

SiO₂ = 24,4 %; CaO = 29,0 %; Al₂O₃ = 0,77 %; MgO = 9,5 %; Gesamteisen = 1,8 %; Gesamtmangan = 29,85 %.

Man gewann schließlich 4770 kg raffiniertes bzw. gefrischtes Ferromangan entsprechend der oben erwähnten Analyse, und die metallische Abscheidung um die Schnauze des Konverters, die auch "Schnauzenansatz" genannt wird, wurde auf etwa 100 kg geschätzt.

Insgesamt erhöhte sich das Metallausbringen dieser Arbeitsweise auf 88,2 %, und das Ausbringen an Mangan erreichte 91,47 %.

Selbstverständlich werden diese Ausbringenswerfc§_ etwas verbessert, wenn man Konverter größerer Fassungskraft verwendet.

Der Verbrauch des Heizöls zum Schutz für die beiden Düsen erreichte 29 1, d. h. 6,1 l/t raffiniertes Ferromangan. Auch hier sinkt dieser Verbrauch an Heizöl je produzierte t merklich bei Konvertern größerer Fassungskraft.

Selbstverständlich kann man, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, Varianten und Einzelheiten von Verbesserungen vornehmen oder auch die Verwendung äquivalenter Mittel ins Auge fassen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Frischen der Ferromangane im flüssigen Zustand zwecks Senkung ihres Kohlenstoffgehalts durch Einblasen eines oxydierenden Gases, von Wasserdampf und/oder eines inerten Gases unterhalb des Metallschmelzenspiegels mittels eingetauchter Düsen, deren jede durch Einführen eines im zu frischenden Bad mündenden Umfangskühlfluids geschützt ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

(a) Vom Anfangsgehalt C₁ des zu frischenden Ferromangans an Kohlenstoff, der in der Größenordnung von 6 bis 7,5 % liegen kann, bis zu einem Zwischenkohlenstoffgehalt C₂, der in der Größenordnung von 2 bis 3,5 % liegen kann, bläst man durch die Düsen reinen Sauerstoff bis zum Erreichen einer Temperatur des zu frischenden Bades zwischen 1650 und 1750 ⁰C, vorzugsweise zwischen

1670 und 1710 ⁰C;

(b) vom Zwischenkohlenstoffgehalt C₂ bis zu einem Kohlenstoffgehalt C₃ von höchstens 1,6 % bläst man durch die Düsen getrennt oder in Mischung gleichzeitig reinen Sauerstoff und Wasserdampf mit oder ohne Inertgas, wobei die Volumenanteile des reinen Sauerstoffs höchstens 50 %, des Wasserdampfs wenigstens 30 % und des Inertgases höchstens 70 % des gesamten jeweils geblasenen Gasvolumens betragen und die Regulierung dieser Anteile zur ständigen Beibehaltung der Temperatur des Ferromanganbades zwischen 1670 und 1710 ⁰C erfolgt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für Kohlenstoffgehalie des Bades unter 1,2 % durch die Düsen getrennt oder in Mischung gleichzeitig Wasserdampf und ein Inertgas mit oder ohne Reinsauerstoff bläst, wobei die Volumenanteile des reinen Sauerstoffs höchstens 25 %, des Wasserdampfes zwischen 30 und 50 % und des Inertgases zwischen 30 und 70 % des gesamten jeweils gelbasenen Gasvolumens betragen und die Regulierung dieser Anteile zur ständigen Beibehaltung der Temperatur des Ferromanganbades zwischen 1660 und 1720 C erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet,

daß das Umfangsfluid zum Schutz der Düsen gegen Verschleiß so-gewählt wird, daß es dem Metallbad keinen Kohlenstoff zuführt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf das oxydierende und entkohlende Blasen eine kurze Phase zur Dehydrierung des Bades durch Blasen eines Inertgases wie Argon oder Stickstoff folgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach den oxydierenden und entkohlenden Phasen die Manganoxide der Schlacke im Lauf einer Endblasphase mit einem inerten Gas wie Argon oder Stickstoff nach Zusatz von reduzierenden Elementen, wie Ferrosilizium oder Silicomangan_freduziert werden und die Schlacke im Lauf dieser Reduktionsphase fluid wird.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke am Ende der oxydierenden und entkohlenden Phasen, ohne reduziert zu werden, durch einen Endzusatz von Quarz oder Aluminiumoxid oder Kalziumfluorid fluid gemacht, dann abgeschlackt und in einen elektrischen Reduktionsofen überführt wird, um den größten Teil des darin enthaltenen Mangans durch Reduktion der Oxide zu gewinnen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Endschlacke nicht abschlackt und auf die nicht reduzierte Schlacke das kohlenstoffhaltige flüssige Ferromangan der folgenden Charge aufgibt, was die Reduktion während der ersten Blasphase (a) sichert.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen nitrierter gefrischter Ferromangane das in der Phase (b) gemäß Anspruch 1 sowie bei der Dehydrierung nach Anspruch 4 verwendete inerte Gas Stickstoff in einer gut justierten Menge zum Erhalten des gewünschten Stickstoffgehalts im Ferromangan ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,dadurch gekennzeichnet, daß man während der Phase (a) von Zeit zu Zeit gesteuerte, durch die Schnauze des Konverters eingeführte Zusätze von Manganerz oder Manganoxide enthaltenden Kügelchen macht.

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