DE2901707C2

DE2901707C2 -

Info

Publication number: DE2901707C2
Application number: DE2901707A
Authority: DE
Inventors: Robert Andrew Extension Transvaal Za Featherstone; Paul Petrus Florida Transvaal Za Roos; Willem Adriaan Meyerton Transvaal Za Gericke; Jean Saint Etienne Fr Saleil; Pierre Saint Germain En Laye Fr Leroy; Jean-Marcel Saint Etienne Fr Masson
Original assignee: CREUSOT-LOIRE PARIS FR; MANGANESE AMCOR Ltd JOHANNESBURG ZA SA
Current assignee: CREUSOT-LOIRE PARIS FR; MANGANESE AMCOR Ltd JOHANNESBURG ZA SA
Priority date: 1978-01-17
Filing date: 1979-01-17
Publication date: 1988-09-22
Also published as: CA1119412A; SU1050570A3; DE2901707A1; BE873534A; JPH0124855B2; NO784377L; BR7808567A; NO150889B; JPS5497521A; AU517352B2; FR2414559A1; IN150342B; OA06151A; AU4321779A; US4192675A; FR2414559B1; ZA79169B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Art.

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

Diese bekannten Verfahren zum Frischen der Gußeisen- und Stahlbäder mittels Blasens durch eingetauchte geschützte Düsen wurden auch auf das Raffinieren oder Frischen der Ferromangane angewandt. Das Frischen der Ferromangane durch oxidierendes Blasen weist indessen zwei besondere Schwierigkeiten auf:

(a) Der Verlust eines erheblichen Mangananteils in die Schlacke durch bevorzugte Oxidation 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 zeigte sich, daß man das Bad, um die Entkohlung gegenüber der Oxidation des Mangans zu begünstigen, möglichst hoch erhitzen muß, während man das Bad, um die Verflüchtigung des Mangans zu senken, möglichst wenig erhitzen muß.

Aus der DE-OS 25 31 034 ist ein Verfahren der eingangs vorausgesetzten Art bekannt, bei dem der erste Frischverfahrensschritt bis zu einer Badtemperatur von 1650 bis 1900°C und bis zu einem Kohlenstoffgehalt in der Größenordnung von 0,84 bis 1,3% durchgeführt wird und darauf ein Reduktionsverfahrensschritt durch Einblasen von Argon oder Stickstoff mit Kalk in das Bad und Zugabe von festen Reduktionsmitteln auf das Bad folgt. Die höhere Endtemperatur des Bades nach dem Frischverfahrensschritt begünstigt zwar die Entkohlung gegenüber der Oxidation des Mangans, erhöht aber die Verluste an Mangan durch Verflüchtigung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln, bei dem sowohl der Verlust von Mangan in die Schlacke durch eine bevorzugte Oxidation gegenüber der des Kohlenstoffs als auch der Verlust von Mangan durch Verflüchtigung im Lauf des Blasens möglichst gering gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2 alternativ durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 oder 2 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nach einer besonderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Umfangsfluid zum Schutz der Düsen gegen Verschleiß dem Bad während der oben beschriebenen Frischverfahrensschritte Kohlenstoff zuführen oder nicht, während das im Verfahren nach Patentanspruch 2 für die niedrigen Kohlenstoffgehalte verwendete Schutzfluid vorzugsweise derart gewählt werden muß, daß es dem Metallbad keinen Kohlenstoff zuführt.

Die gemäß Patentanspruch 9 erfolgenden Zusätze sind z. B. Pyrolusit oder Kügelchen, die mit den an Manganoxid reichen, durch Entstaubung der Rauchgase erfaßten Stäuben hergestellt sind, und dienen dazu, 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.

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 oxidierendes und aufheizendes Gas, Wasserdampf als oxidierendes und kühlendes Gas, das außerdem durch den bei seiner Dissoziation abgegebenen Wasserstoff einen Effekt zur Verdünnung des Kohlenmonoxids aufweist und daher die Entkohlung des Bades gegenüber der Oxidation des Mangans begünstigt,
ein inertes Gas, wie z. B. Stickstoff oder Argon, zur Verdünnung des Kohlenmonoxids, ohne das Bad so weit 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. Oxidation, Aufheizung, Abkühlung, Verdünnung des Kohlenmonoxids, 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°C eine gesteigerte Verwendung von Wasserdampf, eine mögliche Temperaturerhöhung zu bremsen oder zu verhindern und damit die Verflüchtigung des Mangans zu unterbinden. Der Wasserdampf spielt so eine wesentliche Rolle im zweiten Frischverfahrensschritt als thermischer Regulator und dadurch als Dämpfer der Verflüchtigung des Mangans.

Im umgekehrten Sinn kann man, wenn die Temperatur des Bades während des zweiten Frischverfahrensschritts 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.

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 gebranntes Dolomit.

Die Temperatur des eingeführten flüssigen Ferromangans ist 1305°C.

Der erste Frischverfahrensschritt besteht im Blasen des reinen Sauerstoffs in die beiden nicht äußeren Rohre jeder der beiden Düsen mit einem Durchsatz von 20 Nm³/min (Nm³=Normalkubikmeter bei 0°C und bei 1 bar) für die beiden Düsen bis insgesamt 281 Nm³, womit das Ende dieses ersten Schritts markiert wird. Die beiden Düsen werden gegen den Verschleiß durch in ihr äußeres Rohr eingeführtes Heizöl geschützt.

Am Ende dieses ersten Schritts 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).

Der zweite Frischverfahrensschritt besteht hier im Blasen des reinen Sauerstoffs durch das mittlere Rohr jeder Düse mit einem Durchsatz von 6 Nm³/min für die beiden Düsen und des Wasserdampfs durch das zentrale Rohr mit einem Durchsatz von 6 kg/min, d. h. 7,5 Nm³/min für die beiden Düsen bis zum Blasen von insgesamt 35 Nm³ Sauerstoff und 35 kg Wasserdampf (d. h. 43,5 Nm³) in zweiten Schritt.

Am Ende dieses zweiten Schritts ist die Analyse des Bades folgende:
C=1,37%; Mn=80,85%; Fe=16,7%, und seine Temperatur ist 1680°C.

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 dieses zweiten Schritts 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 Nm³ Argon je min bis zu einer Gesamtblasmenge von 30 Nm³ Argon an.

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 Ausbringenswerte etwas verbessert, wenn man Konverter größerer Fassungskraft verwendet.

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

Claims

1. Verfahren zum Frischen von Ferromangan mit hohem Kohlenstoffgehalt C₁ in der Größenordnung von 6 bis 7,5% im flüsigen Zustand, mit einem ersten Verfahrensschritt des Frischens mit reinem Sauerstoff durch eingetauchte, im zu frischenden Bad mündende Düsen, deren jede gegen Verschleiß durch Einführen eines Umfangskühlfluids geschützt ist, bis zum Erreichen einer Temperatur von wenigstens 1650°C, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Frischverfahrensschritt durchgeführt wird, bis der Kohlenstoffgehalt des Bades einen Wert C₂ im Bereich von 2 bis 3,5% erreicht und die Temperatur des Bades höchstens 1750°C beträgt, und
daß darauf ein zweiter Frischverfahrensschritt erfolgt, bei dem man durch die Düsen getrennt oder in Mischung gleichzeitig reinen Sauerstoff und Wasserdampf mit oder ohne Inertgas einbläst, wobei die Zusammensetzung der eingeblasenen Gase in Vol.-% folgende ist: reiner Sauerstoff:höchstens 50% Wasserdampf:wenigstens 30% Inertgas:Restund wobei weiterhin die Regulierung dieser Anteile derart erfolgt, daß die Temperatur des Bades ständig zwischen 1670°C und 1710°C gehalten wird, und der zweite Frischverfahrensschritt durchgeführt wird, bis der Kohlenstoffgehalt des Bades einen Wert C₃ von höchstens 1,6% erreicht.

2. Verfahren zum Frischen von Ferromangan mit hohem Kohlenstoffgehalt C₁ in der Größenordnung von 6 bis 7,5% im flüssigen Zustand, mit einem ersten Verfahrensschritt des Frischens mit reinem Sauerstoff durch eingetauchte, im zu frischenden Bad mündende Düsen, deren jede gegen Verschleiß durch Einführen eines Umfangskühlfluids geschützt ist, bis zum Erreichen einer Temperatur von wenigstens 1650°C, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Frischverfahrensschritt durchgeführt wird, bis der Kohlenstoffgehalt des Bades einen Wert C₂ im Bereich von 2 bis 3,5% erreicht und die Temperatur des Bades höchstens 1750°C beträgt,
und daß darauf ein zweiter Frischverfahrensschritt erfolgt, bei dem man durch die Düsen getrennt oder in Mischung gleichzeitig Wasserdampf und ein Inertgas mit oder ohne reinen Sauerstoff einbläst, wobei die Zusammensetzung des eingeblasenen Gases in Vol.-% folgende ist: reiner Sauerstoff: 0 bis 25% Wasserdampf:30 bis 50% Inertgas:30 bis 70%und wobei weiterhin die Regulierung dieser Anteile derart erfolgt, daß die Temperatur des Bades ständig zwischen 1660°C und 1720°C gehalten wird, und der zweite Frischverfahrensschritt durchgeführt wird, bis der Kohlenstoffgehalt des Bades einen Wert C₃ unter 1,2% erreicht.

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 oxidierende 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 dem zweiten oxidierenden und entkohlenden Frischverfahrensschritt 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, rediziert werden und die Schlacke im Lauf dieser Reduktionsphase flüssig wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke am Ende des zweiten oxidierenden und entkohlenden Frischverfahrensschritts, ohne reduziert zu werden, durch einen Endzusatz von Quarz oder Aluminiumoxid oder Kalziumfluorid flüssig gemacht, dann abgeschlackt und in einen elektrischen Reduktionsofen überführt wird, um den größten Teil des darin enthaltenden 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 der nicht reduzierten Schlacke während des ersten Frischverfahrensschritts sichert.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen nitrierter gefrischter Ferromangane im zweiten Frischverfahrensschritt gemäß Anspruch 1 oder 2 sowie bei der Dehydrierung nach Anspruch 4 als inertes Gas Stickstoff in einer bestimmten Menge zum Einstellen eines bestimmten Stickstoffgehalts im Ferromangan verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man während des ersten Frischverfahrensschritts von Zeit zu Zeit durch die Schnauze des Konverters gesteuert Manganerz oder Manganoxide enthaltende Kügelchen zusetzt.