DE3040630C2 - Verfahren zur Erzeugung von Stahl im basischen Konverter unter Verwendung von flüssiger Konverterschlacke - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung von Stahl im basischen Konverter unter Verwendung von flüssiger KonverterschlackeInfo
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Description
2. Verfahren zur Erzeugung von Stahl im basischen Konverter unter Verwendung von flüssiger
Konverterschlacke, bei dem nach einer ersten Schmelze eine an MgO und CaO bzw. Dikalziumsilikat
gesättigte Endschlacke anfällt, dadurch gekennzeichnet,
— daß die Endschlacke nach Blasende und Stahlabstich im Konverter verbleibt,
— daß dieser Schlacke vor bzw. bei Blasbeginn mit den Zuschlägen zur Schlackenbildung eine
Menge von 5,0 bis 9,5 kg MgO je t Stahl in Abhängigkeit vom Si-Gehalt des Roheisens
nach dem Nomogramm zur Ermittlung des MgO-Zusatzes (b) zugesetzt werden,
— daß anschließend das Roheisen eingefüllt wird.
— daß dann der Kalk eingesetzt wird,
— daß nach etwa 25 bis 30% der Blasezeit der Schrott eingesetzt wird, so
— daß bei Blasende in Abhängigkeit vom Si-Gehalt im Roheisen von 0,4 bis 1,0% im Verhältnis
hierzu eine Schlackenmenge von etwa 120 bis etwa 390 kg je t Stahl nach dem Schlackenmengendiagramm
(a) anfällt,
— daß nach Blasende die Hälfte der Schlacke abgezogen wird und die im Konverter verbleibende
Restmenge bei der folgenden Schmelze Verwendung findet.
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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsetzen des Kalkes nur etwa 20
bis 50% der notwendigen Kalkmenge eingesetzt und die erforderliche Restmenge an Kalk zusammen mit
dem Schrott nach etwa 25 bis 30% der Blasezeit eingesetzt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche
CaO-Menge um die nach dem Nomogramm (b) gesetzte MgO-Menge vermindert wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Sättigung
der Schlacke erforderliche MgO-Menge in feinkörniger Form von Blasanfang bis etwa 25 bis 30% der
Blasezeit zusammen mit einem Frischmittel eingeblasen wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Sättigung
der Schlacke erforderliche MgO-Menge in Form von Dolomit eingebracht wird, wobei die über den
Dolomit eingebrachte Kalkmenge beim Kalksatz zu berücksichtigen ist
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Stahl im basischen Konverter unter
Verwendung von flüssiger Konverterschlacke, bei dem nach einer ersten Schmelze eine an MgO und CaO bzw.
Dikalziumsilikat gesättigte Endschlacke anfällt.
Für basische Ausmauerungen von Konvertern werden gewöhnlich gebrannte oder teergebundene Steinsorten
auf dolomitischer (MgO + CaO) oder magnesitischer (MgO) Basis sowie Kombinationen aus beiden
eingesetzt Diese Ausmauerungen unterliegen während des Frischvorganges einem starken chemischen, thermischen
und mechanischen Verschleiß. Der mechanische Verschleiß wird durch Erosion der Einsatzstoffe, durch
das Einsetzen von Schrott und Roheisen hervorgerufen. Thermischer Verschleiß entsteht durch die Empfindlichkeit
der Feuerfeststeine gegenüber Temperaturschwankungen. Hauptsächlich wird aber die Haltbarkeit der
Konverterausmauerung durch chemische Ursachen beeinflußt, d. h. durch den Angriff der Schlacke auf die
basische Ausmauerung.
Daher ist es unter anderem das Ziel der vorliegenden
Erfindung, die Haltbarkeit basischer Ausmauerungen durch Verringerung des chemischen Verschleißes zu
erhöhen, und zwar durch besondere betriebstechnische Maßnahmen bei der Durchführung des Frischprozesses.
Bekanntermaßen hängt der chemische Verschleiß von der Zusammensetzung der Schlacke während des
Frischvorganges ab. Nach dem augenblicklichen Erkenntnisstand übt ein hoher Eisenoxidgehalt vor allem
bei den vorherrschenden hohen Temperaturen einen negativen Einfluß aus, da eine Reaktion zwischen dem
Eisenoxid und dem Kohlenstoff des Bindemittels der Feuerfestzustellung stattfindet, die dadurch in der ersten
Verschleißphase entkohlt wird. Weiterhin ist bekannt, daß steigende Siliziumgehalte die Lebensdauer der
basischen Feuerfestmaterialien herabsetzen. Gerade aber in den ersten Minuten des Frischvorganges bilden
sich, bedingt durch den Siliziumgehalt des Roheisens und durch das entsprechende Eisenoxid, hohe Siliziumoxidkonzentrationen
und eine saure Schlacke, da der eingesetzte Kalk sich nicht so schnell lösen kann. Denn
dünnflüssige Eisenoxid-Silikatschlacken niedriger Basizität verhalten sich aggressiv gegenüber der basischen
Ausmauerung, sie infiltrieren während des Blasvorganges in die Steinporen und reagieren dort mit dem CaO
des Dolomits. Darüber hinaus weist diese Schlacke ein erhebliches Lösungsvermögen für MgO auf. Diese
Löslichkeit der Schlacke ist zu Beginn des Frischvorganges am größten und sinkt zum Blasende mit
ansteigender Basizität ab. Der Angriff der Schlacke auf
die Konverterausmauerung ist also am Frischbeginn am größten.
Daher müssen die Bemühungen zur Erhöhung der Haltbarkeit in die Richtung gehen, die Srhlackenbasizität,
vor allem in der Anfangsphase des Frischens, anzuheben. Ein chemisch-metallurgischer Angriff der
Schlacke auf die feuerfeste, basische Konverterausmauerung kann nur durch eine Sättigung der Schlacke
an MgO und CaO bzw. an Dikalziumsilikat während des gesamten Frischprozesses vermindert werden. Die
Zusammensetzung der Endschlacken allein kann nicht als Kriterium für den Verschleiß des feuerfesten
Materials herangezogen werden Eine Sättigung der Anfangsschlacke mit MgO bzw. CaO stieß aber
deswegen bisher auf große Schwierigkeiten, weil sich das eingebrachte MgO bzw. CaO nicht ausreichend
schnell auflöst Die Löslichkeit verbessert sich erst während des Frischprozesses.
Die Erhöhung der Auflösungsgeschwindigkeit von MgO als eingesetztem Zuschlagstoff in einem magnesitisch
zugestellten Konverter ist unter Vermeidung von Flußmittelzusätzen in der DE-OS 28 52 248 folgendermaßen
erreicht worden. Das MgO oder die MgO enthaltenden Stoffe werden in Gegenwart von CaO
oder CaO enthaltenden basischen Stoffen zu Frischbeginn in den Brennfleckbereich eingeblasen. Hierfür
werden genau bestimmte Mengen an Zuschlagstoffen in bestimmten Korngrößen eingesetzt Danach wird die
erforderliche Restkalkmenge zugeschlagen. Dieses Verfahren führt zu einer schnellen Auflösung der
Zuschlagstoffe durch die hohe Temperatur im Erennfleckbereich.
Die für einen Schutz der Konverterausmauerung erforderlichen hohen MgO-Gehalte werden
jedoch erst nach einer, wenn auch kurzen, Reaktionszeil erreicht Nach etwa 20% der Frischzeit liegt eine
MgO-gesättigte Schlacke vor. Außerdem ist zum Einblasen der Zuschlagstoffe eine Blaslanze erforderlich,
die für das Einblasen von Feststoffen geeignet ist. Die Anfangsschlacke ist nach diesem Verfahren noch
nicht an MgO gesättigt Ebenfalls liegt die Basizität der Anfangsschlacke so niedrig, wie dies vom klassischen
LD-Verfahren bekannt ist.
Des weiteren kann die Erhöhung der Basizität der Anfangsschlacke und damit die Verringerung der zur
Sättigung führenden MgO- und CaO-Gehalte durch den «
Einsatz von Stoffen mit hoher Basizität und niedrigem Schmelzpunkt, wie z. B. Konverterschlacke, vor oder zu
Frischbeginn e rreicht werden.
Die Verwendung von Konverterschlacke ist bekannt und z.B. in der Patentschrift FR-PS 15 09 342
veröffentlicht worden. Diese beschreibt ein Verfahren zum Frischen von Roheisen unter Verwendung von
flüssiger Konverterschlacke. Kennzeichnend für dieses Verfahren ist, daß die notwendigen Schlackenzusätze
(Kalk- und Siliziumoxidzuschlag) in granulierter Form eingebracht werden, um beim Einfüllen des Roheisens
Auswurf zu vermeiden und daß der Konverter um seine Längsachse in horizontaler Position drehbar sein muß.
Es handelt sich hierbei um eine spezielle Variante des LDAC-Verfahrens, bei dem die Endschlacke immer im
Konverter bleibt und nach etwa 50% Blasezeit abgeschlackt wird.
Auch aus »Steel in the USSR« vom August 1972, S. 608—611 (Kuznetsov u. a.) ist das Arbeiten mit flüssiger
Konverterschlacke bekannt. Hier wird zur Beschleunigung der Schlackenbildung und der Anhebung der
Basizität mit der Zurückhaltung von 20 bis 25% der Menge der Schlacke der vorigen Schmelze gearbeitet.
Die Schlacke wird mit Kalk eingedickt und der gesamte Schrott gesetzt Dann erfolgt das Einsetzen des
Roheisens. Die Schlacke wird inaktiv gemacht Ein Arbeiten mit größeren Schlackenmengen wird infolge
von Auswurf technisch nicht beherrscht
In »Metallurg« 9, 1975, Seiten 18-20 {Kuznetsov u. a.), wird ebenfalls das Arbeiten mit zurückbehaltener
Schlacke beschrieben. Diese wird durch Kalk und Schrott vor dem Roheiseneinfüllen abgesteift Aber
auch hier kann nur das Blasen mit maximal 50% der im Konverter verbleibenden Schlacke technisch beherrscht
werden.
Weiterhin ist es bekannt feste, aufbereitete Konverterschlacke wieder einzusetzen (»Revue de Metallurgie«,
Mai 1978, S. 297—301, Verfasser R. Ando und »Fachberichte Hüttenpraxis Metall Weiterverarbeitung«,
Oktober 1978, S. 789-796, Verfasser H. Nashiwa u. a.). Die bevorzugte Einsatzmenge an fester Schlacke
beträgt 25 kg/t Stahl und wird nach 3 Blasminuten mit einer Schurre eingesetzt In der Mittelphase des
Frischprozesses wird Dolomit in einer Menge von 30 kg/t Stahl zur Vermeidung von Auswurf gesetzt (mit
18% MgO im Dolomit). Mit einer derartigen Verfahrensweise kann die Schlacke nicht über die gesamte
Frischzeit gesättigt werden; erst die Endschlacken erreichen die MgO-Sättigung. Der Hauptverschleiß des
Konverters wird jedoch gerade bei Blasbeginn durch die Schlacken niedriger Basizität und einer hohen
MgO-Löslichkeit bewirkt In Japan wird diese Arbeitsweise durchgeführt um vor allem die anfallenden
Industrieabfälle (hier LD-Schlacke) zu verringern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Basizität der Anfangsschlacke stark zu erhöhen und die
Schlacke möglichst über den gesamten Frischprozeß, mindestens aber im kritischen Anfangsbereich an der
Sättigungsgrenze zu halten. Da die Erfindung für alle basischen Ausmauerungen gelten soll, also für magnesitische
und dolomitische Zustellung, muß neben der MgO-Sättigung auch die Sättigung der Schlacke an CaO
bzw. an Dikalziumsilikat erreicht werden. In dem bekannten und zitierten Stand der Technik ist die
Einhaltung der Doppelsättigung an 2 CaO · S1O2 und gleichzeitig an MgO nicht über den gesamten
Frischprozeß und auch nicht während der kritischen Anfangsphase erreicht worden.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die Doppelsättigung der Schlacke bei Einsatz von MgO bei
Blasbeginn nur dann erreicht werden kann, wenn gegenüber dem bekannten, klassischen LD-Verfahren
mit einem hohen Anteil im Konverter verbleibender flüssiger Schlacke gearbeitet wird. Zur Lösung der
gestellten Aufgabe wird daher in Anspruch 1 ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff vorgeschlagen,
welches gekennzeichnet ist durch folgende erfinderische Verfahrenskombination:
— daß die Endschlacke nach Blasende und Stahlabstich im Konverter verbleibt,
— daß dieser Schlacke vor bzw. bei Blasbeginn mit den Zuschlagen zur Schlackenbildung eine Menge
von 5,0 bis 9,5 kg MgO je t Stahl in Abhängigkeit vom Si-Gehalt des Roheisens nach dem Nomogramm
zur Ermittlung des MgO-Zusatzes (b) zugesetzt werden,
— daß anschließend das Roheisen eingefüllt wird,
— daß danach der Schrott eingesetzt wird,
— daß dann der Kalk eingesetzt wird,
— daß bei Blasende in Abhängigkeit vom Si-Gehalt im
Roheisen von 0,4 bis 1,0% im Verhältnis hierzu eine Schlackenmenge von etwa 120 bis etwa 390 kg je t
Stahl nach dem Schlackenmengendiagramm (a) anfällt,
— daß nach Blasende die Hälfte der Schlacke abgezogen wird und die im Konverter verbleibende
Restmenge bei der folgenden Schmelze Verwendung findet
Bei dieser Verfahrensweise sind nur die Anfangs- und Endschlacken an MgO gesättigt. Die Sättigung an
2 CaO · S1O2 wird über die gesamte Frischzeit erreicht.
Des weiteren wird nach Anspruch 2 ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff vorgeschlagen, welches gekennzeichnet
ist durch folgende erfinderische Verfahrenskombination:
— daß die Endschlacke nach Blasende und Stahlabstich im Konverter verbleibt,
— daß dieser Schlacke vor bzw. bei Blasbeginn mit den Zuschlägen zur Schlackenbildung eine Menge
von 5,0 bis 9,5 kg MgO je t Stahl in Abhängigkeit vom Si-Gehalt des Roheisens nach dem Nomogramm
zur Ermittlung des MgO-Zusatzes (b) zugesetzt werden,
— daß anschließend das Roheisen eingefüllt wird,
— daß dann der Kalk eingesetzt wird,
— daß nach etwa 25 bis 30% der Blasezeit der Schrott eingesetzt wird,
— daß bei Blasende in Abhängigkeit vom Si-Gehalt im Roheisen von 0,4 bis 1,0% im Verhältnis hierzu eine
Schlackenmenge von etwa 120 bis etwa 390 kg je t Stahl nach dem Schlackenmengendiagramm (a)
anfällt,
— daß nach Blasende die Hälfte der Schlacke abgezogen wird und die im Konverter verbleibende
Restmenge bei der folgenden Schmelze Verwendung findet.
Bei dieser Verfahrensweise ist die Schlacke während des gesamten Frischprozesses an 2 CaO · SiO2 gesättigt
Die MgO-Gehalte nähern sich der Sättigungsgrenze. Gekennzeichnet ist diese Verfahrensweise durch die
bessere Löslichkeit der Schlacke für die zugesetzten Zuschlagstoffe, weil die Temperatur während des
Frischprozesses in Abwesenheit des Schrottes zunächst steilansteigt(BiId7).
Die Temperatur bewegt sich bei Schrotteinsatzbeginn etwa um 1525° C. sie kann zwischen 1500 und
15500C pendeln und steigt zum Ende des Frischprozesses bis auf etwa 1625° C. Das höhere Temperaturangebot
bei Blasbeginn fördert die Auflösung des eingesetzten Dolomits und des Kalkes.
Eine vorteilhafte Weiterführung des Anspruchs 2 ergibt sich in Anspruch 3. Hier wird bei dem Einsetzen
des Kalkes nur etwa 20 bis 50% der notwendigen Kalkmenge eingesetzt Die Restmenge wird erst nach
etwa 25 bis 30% der Blasezeit zusammen mit dem Schrott eingesetzt Da auch die kühlende Wirkung des
Kalkes zu Beginn des Blasprozesses reduziert wird, wird eine noch höhere Temperatur als bei dem Verfahren
nach Anspruch 2 und somit eine weiter verbesserte Löslichkeit der Schlacke gegenüber den festen Zuschlagstoffen
erreicht Bei dieser Verfahrensweise ist die Schlacke während des gesamten Frischprozesses
heterogen und an 2 CaO · SiO2 und an MgO gesättigt
Überraschenderweise wurde bei dieser Fahrweise festgestellt, daß die FeO-Gehalte der Schlacke bei
Blasbeginn bei einer Probennahme nach 30% der Blasezeit sehr niedrig liegen. Beim klassischen LD-Verfahren
liegen die FeO-Gehalte weit über 20% und führen in Verbindung mit den sauren Schlacken zu
einem starken Feuerfestangriff. Bei der beschriebenen, erfindungsgemäßen Arbeitsweise können die FeO-Gehalte
bis auf etwa 7%, entsprechend etwa 5,5% Fege5.
abgesenkt werden.
Außerdem wurde überraschenderweise ermittelt, daß die im klassischen LD-Verfahren erforderliche
CaO-Menge um die für die MgO-Sättigung der Schlacke erforderliche MgO-Menge (nach Nomogramm b im
Bild 2) vermindert werden kann. Die hieraus
abgeleitete Maßnahme für die Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 4 dargelegt.
Nach Anspruch 5 ist es ferner vorteilhaft, wenn die
zur Sättigung der Schlacke erforderliche MgO-Menge in feinkörniger Form von Blasanfang bis etwa 25 bis
30% der Blasezeit zusammen mit einem Frischmittel eingeblasen wird.
Wenn, wie in Anspruch 6 beschrieben, die für die
Sättigung der Schlacke erforderliche MgO-Menge in Form von Dolomit eingebracht wird, dann kann der
Kalksatz um die mit dem Dolomit eingebrachte Kalkmenge reduziert werden.
Bei allen Verfahrensvarianten wird erfindungsgemäß bei Blasbeginn mit einer Schlackenmenge gearbeitet,
wie sie aus dem Schlackenmengendiagramm a aus B i 1 d 1 zu entnehmen ist und die bei Blasende etwa der
doppelten Menge gegenüber dem bekannten LD-Verfahren ohne Schlackenverwendung (Bild 1) entspricht.
Außerdem wird die MgO-Zusatzmenge erfindungsgemäß nach einem Nomogramm zur Ermittlung des
MgO-Zusatzes b (Bild 2) in Abhängigkeit vom Siliziumgehalt des Roheisens bis Blasbeginn gesetzt.
Es hat sich gezeigt daß durch die erfindungsgemäß beschriebene Kombination von im Konverter verbleibender
Schlacke der vorhergehenden Schmelze und dem Einsatz der Zuschlagstoffe Dolomit Kalk und
Schrott vor bzw. zu Frischbeginn bis zu 30% der Blasezeit eine völlig neue, unerwartete Schlackenführung
entstand. Entscheidend war die Feststellung, daß sich die Schmelzen ohne Auswurf verblasen ließen. Die
Vorteile dieses Verfahrens sind in mehrfacher Hinsicht zu betrachten. Zum einen wird die Haltbarkeit der
Konverterausmauerung durch Einstellung der Doppelsättigung an 2 CaO · SiO2 und MgO während der
gesamten Blasezeit oder mindestens während der kritischen Anfangsphase deutlich verbessert Zum
anderen konnte die Menge der Zuschlagstoffe zur Sättigung der Schlacke an MgO durch die Zurückhaltung
der flüssigen Konverterschlacke reduziert werden. Die Schlackenführung wird wesentlich vergleichmäbigt.
Die doppelt gesättigte Schlacke an 2 CaO · SiO2 und MgO ist heterogen und bildet auf dem Konverterfutter
einen schützenden Überzug. Die Sättigung an MgO erfolgt bevorzugt über Mervinit Monticellit und
Magnesiowüstit; in den Anfangsschlacken in erster Linie über Mervinit und Monticellit und in den
Endschlacken nur über Magnesiowüstit Der gegenüber dem klassischen LD-Verfahren verspätete Schrotteinsatz
begünstigt weiterhin die Auflösungsbedingungen des eingesetzten Dolomites bzw. des Kalkes in Folge
höherer Anfangstemperaturen des Prozesses. Darüber hinaus wurde festgestellt daß die Schwefel verteilung
zwischen Metall und Schlacke wesentlich verbessert wurde und damit wesentlich bessere Endschwefelgehalte
erreicht werden konnten. Ebenfalls wird die
Entphosphorung gegenüber dem normalen LD-Verfahren verbessert.
B i I d 3 gibt einen Oberblick über den Einfluß der im
Konverter verbleibenden Restschlacke auf die Basizität der Schlacke (ausgedrückt durch das Verhältnis
) während des Frischprozesses.
Stellvertretend für das normale LD-Verfahren ist der Verlauf der Basizität nach Angaben von Ijmuiden, nach
der Auslegeschrift DE-AS 24 27 205 »Verfahren zur Aufbereitung von Metall auf Eisenbasis«, Anmelderin
Murton, Crawford, B, Pittsburgh, Pa. (USA), und nach
den Ergebnissen für normale Anfangsschlacken bei den Stahlwerken Peine-Salzgitter AG (P + S) dargestellt.
Im zweiten, mittleren Kurvenverlauf sind die Basizitätswerte enthalten, die durch die Wiederverwendung
von Teilmengen an Schlacken, hier etwa 5 t bei einem 200-t-Konverter (25 kg Schlacke pro t Stahl) aus
der Literatur bekanntgeworden sind. Hier ist bereits ein Einfluß auf die Basizität der Anfangsschlacke festzustellen.
Aus dem dritten, oberen Kurvenverlauf ist zu entnehmen, daß die Basizität der Schlacke über den
gesamten Schmelzablauf weiter angehoben wird, wenn bei Blasende die normal übliche Schlackenmenge im
Konverter verbleibt und während des Blasens mit etwa doppelter Schlackenmenge entsprechend dem Schlakkenmengendiagramm
a (B i I d 1) gearbeitet wird. Durch diese Maßnahme werden die besonders im ersten
Drittel bis zur Hälfte der Blasezeit normalerweise sehr sauren Schlacken in ihrer Basizität beträchtlich
angehoben, und der durch die sauren Schlacken bedingte Konverterverschleiß wird vermieden.
Die Schlackenzusammensetzung während des Blasvorganges wird noch genauer beschrieben durch das
Bild 4, durch die Darstellung des Verlaufes der Schlackenzusammensetzung im Dreistoffsystem
(CaO + MnO + MgO);-FeO'-Si02'. Während beim
normalen LD-Verfahren die Schlacke bei Blasbeginn den ungesättigten Bereich FeO- und SiO2-reicher
Schlacken durchläuft, wird dieser Bereich beim Arbeiten mit höherer Basizität und gleichzeitigem Einsatz von
MgO nicht mehr berührt, und die Schlacke erreicht oder liegt während der gesamten Schmelzendauer im Gebiet
der 2 CaO - SiO2-Sättigung (-5% MnO und -10%
MgO). Beim Blasen mit der erfindungsgemäßen etwa doppelten Schlackenmenge bewegen sich die Schlacken
von der Endschlacke in Richtung auf die 2 CaO · SiO2-Verbindung
und kehren wieder zur Endschlacke zurück. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden über
den gesamten Blasablauf wesentlich niedrigere Feö-Gehaite in der Schlacke eingestellt. Die Änderung
der Schlackenzusammensetzung während des Blasablaufes
ist also wesentlich geringer als beim normalen LD-Verfahren und verläuft im Bereich basischerer,
eisenoxidulärmerer Schlacken, die einen wesentlich geringeren Konverterverschleiß zur Folge haben.
Die Sättigung der Schlacke an MgO beschreibt Bild 5. Während beim normalen LD-Verfahren die sauren
Anfangsschlacken zur Erreichung der MgO-Sättigung 15 bis 20% MgO lösen müssen, ist bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren, beim Arbeiten mit hoher Basizität auf Grund der im Konverter verbleibenden
Schlacke, nur noch ein MgO-Gehalt von 8 bis 10%
in den Anfangsschlacken einzustellen. Als Magnesitträ- 65
ger wird am zweckmäßigsten Dolomit eingesetzt Der Zeitpunkt des Einsatzes liegt vor bzw. bei Blasbeginn. 30%
Eine Übersicht über die Basizität, die MgO-Gehalte 100%
und die Gehalte an gelöstem MgO (MgOj) während der Blasezeit findet sich in B i 1 d 6. Die MgO-Gehalte bei
unterschiedlicher Verfahrensweise unterscheiden sich, sie gehen von gleichen Gehalten aus und enden bei
gleichen Gehalten. Während nach dem Verhalten nach Anspruch 3 die MgO-Sättigung der Schlacke über die
gesamte Schmelzzeit erreicht wird, sind bei einer Arbeitsweise nach Anspruch 1 und 2 nur die Anfangsund
Entschlacken an MgO gesättigt.
Der erfindungsgemäße Verfahrensablauf soll nachfolgend an drei Beispielen, die repräsentativ für zahlreiche
Betriebsversuche sind, für die beanspruchten Verfahrensvariationen erläutert werden.
Das Beispiel 1 soll den Ablauf nach dem Anspruch 1 verdeutlichen.
Zunächst muß die Restschiackc gebildet werden.
Hierfür wird in einem 200-t-Konverter eine LD-Schmelze nach dem üblichen Verfahren erzeugt Vor
Blasbeginn wird zusätzlich als MgO-Zuschlagsstoff Dolomit gesetzt. Die erforderliche MgO-Menge läßt
sich dem Nomogramm aus B i 1 d 2 entnehmen.
Bei Blasende verbleibt die gesamte flüssige Schlacke (22 t) im Konverter. Für die folgende Schmelze werden
49,7 t Schrott gesetzt. Auf Grund der Roheisenanalyse beträgt der Kalksatz 11,91 Hiervon wird der CaO-Anteil
des Dolomits abgezogen nach folgender Berechnung.
Entsprechend dem Nomogramm zur Ermittlung des MgO-Zusatzes (Bild 2) wird für die vorliegende
Roheisen-Analyse; C=4,65%, Si = 0,72%, Mn=0,55%,
P = 0,10% und S=0,011% eine Menge MgO von
7,90kg/t Stahl, d.h. 1580kg für eine 200-t-Schmelze
benötigt. Bei einem MgO-Gehalt von 37% müssen 4270 kg Dolomit gesetzt werden.
Bei einem Anteil von 58% CaO bringt der Dolomit eine CaO-Menge von 2470 kg ein. Da im Kalk ein Anteil
von 92% CaO enthalten ist, entspricht dies einer Menge von 2680 kg Kalk. Der Kalksatz muß also um diese
Menge reduziert werden. Eingesetzt werden 11,9-2,68 = 9,221 Kalk nach dem Einfüllen von 172,7 t
Roheisen. Anschließend werden 4,27 t Dolomit zugegeben. Danach beginnt der Frischprozeß. Zur Kontrolle
wurde nach 4 Minuten = 30% der Blasezeit der Prozeß zur Entnahme einer Stahl- und Schlackenprobe
unterbrochen. Am Ende des Frischprozesses nach 13,7 Minuten betrug die Endtemperatur 16t4°C. Die Stahl-
und Schlackenanalysen und die Basizität nach 30% und 100% der Blasezeit wiesen folgende Werte auf:
Blasezeit Stahlanalyse
% C % Si
% C % Si
%Mn %P
%S
3,01 0,13
0,05
0,05
0,27 0,056 0,018 0,12 0,011 0,012
Blasezeit Schlackenanalyse
%
SiO2
SiO2
MnO P2O5
%
CaO
CaO
MgO
14,01 23,79 9^7 1,68 37,09 5,22
20,21 11,83 4,79 1,99 41,32 6,53
Blasezeit
Basizität
VCaO
% SiO2
% SiO2
30%
100%
100%
1,56
3,49
3,49
Nach dem Abstechen des Stahles werden 50% der Schlacke (221) abgezogen. Die abgezogene Schlacke
wird volumetrisch im Schlackenkübel gemessen bzw. im Schlackenkübel gewogen. Bei der weiteren Schmelzfolge
wird immer 50% der Schlacke abgezogen, so daß immer die doppelte Schlackenmenge entsprechend dem is
Schlackenmengendiagramm a (B i 1 d I)1 bezogen auf das
klassische LD-Verfahren, im Konverter verbleibt. Die Anfangs- und Endschlacke wird bis 15% Blasezeit und
ab 85% Blasezeit an MgO gesättigt, wie aus dem B i 1 d 6 ersichtlich ist
Das Beispiel 2 beschreibt die Betriebsbedingungen nach Anspruch 2. Die Bildung der Restschlacke erfolgt
wie bereits im Anspruch 1 beschrieben. Im Konverter befinden sich 221 Restschlacke. Es werden 1721
Roheisen eingefüllt mit folgender Roheisenanalyse: C=4,59%, Si =0,66%, Mn = 0,52%, P = 0,10%,
S=0,010%. Sodann wird der Kalk und dann der Dolomit gesetzt. Die jeweiligen Mengen errechnen sich
wie folgt:
Aufgrund des Siliziumgehalts des Roheisens beträgt die MgO-Menge (nach Bild 2) 7,2 kg/t Stahl; das
entspricht bei einer 200-t-Schmelze 1400 kg MgO. Bei einem Gehalt von 37% MgO im Dolomit beträgt die
einzusetzende Dolomitmenge 3890 kg. Der CaO-Anteil im Dolomit beträgt 58%, das sind 2256 kg CaO, und bei
92% CaO im Kalk ergibt sich eine Kalkmenge von 2450 kg. Aufgrund der Roheisenanalyse beträgt der
Kalkansatz 10,16 t, hiervon sind 2,45 t abzuziehen, so daß die einzusetzende Kalkmenge 7,71 t beträgt
Nach einer Blasezeit von 3,92 Minuten (27,3% Blasezeit) wird der Konverter umgelegt, und es wird
eine Stahl- und Schlackenprobe entnommen. Nach Einsatz von 501 Schrott wird die Schmelze fertig
geblasen. Das Blasende lag bei 1435 Minuten. Die Stahltemperatur betrug 16220C. Es wird eine Probe aus
Stahl und Schlacke entnommen. Nach Abstich von 2031 Stahl wird die Hälfte der Schlacke ausgeleert, so daß für
die folgende Schmelze 221 Schlacke im Konverter verbleiben. Die Stahl- und Schlackenanalysen und die
Basizität der Schlacke nach ca. 30% und nach 100% Blasezeit ergab folgende Werte:
Blasezeit
Basizität
'/.CaO
% SiO2
% SiO2
30%
100%
100%
1,64
3,23
3,23
Wie aus Bild 6 entnommen werden kann, ist bei dieser Fahrweise die Schlacke bis 20% und ab 80%
Blasezeit an MgO gesättigt
Beispiel 3 verdeutlicht den Ablauf nach dem Anspruch 3.
Die Bildung der Restschlacke erfolgt hier zunächst wie bei dem Beispiel 1 beschrieben. Im Konverter
befinden sich dann 22 t Schlacke. Dazu werden 175,2 t
folgender Roheisenanalyse:
Roheisen eingefüllt
C=4,62%, Si=0,68%, Mn =
S = 0,009%. Dann wird ein Teil des Kalkes gesetzt. Die Berechnung der Kalk- und Doloinitmenge erfolgt nach
dem folgenden Schema.
Die notwendige MgO-Menge ist nach dem Nomogramm (Bild 2) mit 7,5 kg/t Stahl zu entnehmen, das
entspricht bei einer 200-t-Schmelze 1500 kg MgO. Bei einem Anteil von 37% MgO im Dolomit errechnet sich
die Dolomitmenge zu 4050 kg. Der CaO-Anteil des Dolomits beträgt (bei 58%) 2350 kg, entsprechend
2550 kg Kalk. Der Kalksatz beträgt aufgrund der Roheisenanalyse 10,45 t; hiervon gehen 2,55 t ab, so daß
eine Menge von 7,91 Kalk verbleibt; von dieser Menge
werden 2,5 t Kalk eingesetzt. Anschließend wird die errechnete Menge von 4,05 t Dolomit gesetzt. Dann
beginnt der Frischprozeß. Nach 30% der Blasezeit (3.92 Blaseminuten) wird der Prozeß unterbrochen, es wird
eine Stahl- und Schlackcnprobe entnommen, und es werden eine Menge von 47,21 Schrott und die
Restkalkmenge von 5,4 t gesetzt. Nach 13,67 Minuten war die Schmelze fertig geblasen, und die Endtemperatur
betrug 1639°C. Die Stahl- und Schlackenanalysen
und die Basizität nach 30% und nach 100% der Blasezeit wiesen hier folgende Werte auf:
Blase
zeit |
Stahlanalyse
% C % Si |
0,05 | %Mn | %P | %s |
30% 100% |
2,77 0,04 |
0,35 0,12 |
0,068 0,012 |
0,016 0,013 |
Blasezeit
Schlackenanalyse
Blasezeit
Blasezeit
%C
% Mn % P
%S
2,85
0,04
0,04
0,07
0,30
0,11
0,11
0,051
0,012
0,012
0,015 0,011
%
Feges.
Feges.
%
SiO2
SiO2
%
MnO
MnO
%
P2O5
P2O5
%
CaO
%
MgO
MgO
13,06
19,44
19,44
25,30
12,57
12,57
7,13
4,61
4,61
1,41
2,11
2,11
41,50
43,83
43,83
7,30 6,10
30% 100% |
«ges. | SiO2 | MnO | 0,93 46,50 2,05 42,84 |
MgO | |
55 | 5,51 19,4 |
28,99 13,68 |
6,30 4,99 |
Basizität
%CaO |
9,78 7,14 |
|
60 | Blasezeit | %SiO2 | ||||
65 30%
100%
1,60
3,13
3,13
Wie aus Bild 6 entnommen werden kann, ist bei
dieser Fahrweise die Schlacke von Blasbeginn an bis zum Blasende an MgO gesättigt.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zur Erzeugung von Stahl im basischen Konverter unter Verwendung von flüssiger
Konverterschlacke, bei dem nach einer ersten Schmelze eine an MgO und CaO bzw. Dikalziumsilikat
gesättigte Endschlacke anfällt, dadurch
gekennzeichnet,
10
— daß die Endschlacke nach Blasende und Stahlabstich im Konverter verbleibt,
— daß dieser Schlacke vor bzw. bei Blasbeginn mit den Zuschlägen zur Schlackenbildung eine
Menge von 5,0 bis 9,5 kg MgO je t Stahl in Abhängigkeit vom Si-Gehalt des Roheisens
nach dem Nomogramm zur Ermittlung des MgO-Zusatzes (b) zugesetzt werden,
— daß anschließend das Roheisen eingefüllt wird,
— daß danach der Schrott eingesetzt wird,
— daß dann der Kalk eingesetzt wird,
— daß bei Blasende in Abhängigkeit vom Si-Gehalt im Roheisen von 0,4 bis 1,0% im Verhältnis
hierzu eine Schlackenmenge von etwa 120 bis 390 kg je t Stahl nach dem Schlackenmengendiagramm
(a) anfällt,
— daß nach Blasende die Hälfte der Schlacke abgezogen wird und die im Konverter verbleibende
Restmenge bei der folgenden Schmelze Verwendung findet
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