DE3540037C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erschmelzen von Roheisen in einem Kupolofen, dessen Gattierung einen Kalksteinzuschlag aufweist.

Der Kupolofen ist ein seit langem bekannter und ins­ besondere in Gießereien häufig eingesetzter Schacht­ ofen, der zum Erschmelzen von flüssigem Gießereiroh­ eisen aus festen Roheisenmasseln, Stahlschrott, Guß­ bruch und Kreislaufstoffen des Gießereibetriebes dient und mit Koks als Brennstoff arbeitet.

Im Kupolofen fällt neben dem Roheisen Schlacke an. Die Schlacke entsteht aus der Koksasche, dem Futter­ ausbrand, aus dem Abbrand des Eisens und seiner Begleit­ elemente und schließlich aus den mit dem Einsatz ein­ gebrachten Verunreinigungen.

Da bei der im Kupolofen anfallenden Schlacke normaler­ weise die sauren Bestandteile überwiegen, setzt man basische Zuschlagsstoffe zu. Besonders häufig wird Kalkstein verwendet.

Im sauren Ofen dient der Kalkstein im wesentlichen zur Verflüssigung der sauren Bestandteile. Im allge­ meinen beträgt der Kalksteinzuschlag 20-40% des Koks­ satzes.

Im basischen Ofen wird bereits durch den Futteraus­ brand ein Teil der anfallenden sauren Schlacke neu­ tralisiert und verflüssigt.

Da aber zumeist eine Schlackenbasizität (CaO : SiO₂) von 1,5 bis maximal 3,5% angestrebt wird, ist weiterer Zuschlag von basischen Stoffen erforderlich. Hier kommt wiederum der Kalkstein zum Einsatz.

Sowohl im sauren Ofen als auch im basischen Ofen dient der Kalk nicht nur allein metallurgischen Zwecken, sondern auch der Verflüssigung der Schlacke. Gutflüssige Schlacken steigern die stoffliche Umsetzung zwischen der Schlacke und den beteiligten Phasen. Gut flüssige Schlacken sichern ein gutes Auslaufen aus dem Ofen und eine saubere Trennung der Schlacke vom Eisen.

Allerdings ist die Zugabe von Kalk zur Verflüssigung der Schlacke stark begrenzt. Zumeist nimmt die Viskosität im sauren Bereich mit der Zugabe von Kalk zunächst ab und steigt bei fortschreitender Kalkzugabe erst wieder ab einer gewissen Basizität stark an. Dort, wo weiterer Kalksteinzusatz zu schlechteren Ergebnis­ sen führt, gleichwohl eine Viskositätsverbesserung gewünscht ist, werden deshalb andere Flußmittel zu­ gegeben. Dazu gehören Dolomit, Flußspat oder Magnesia.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Viskosität der Schlacke zu verbessern. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß der Kalkstein in der Gat­ tierung eine sehr große Körnung und eine relativ un­ günstige Lage hat. Die einzelnen Kalksteinpartikel sind zwischen den übrigen Bestandteilen der Gattierung eingebettet. Dabei entfalten die Kalkpartikel natur­ gemäß zu den benachbarten Kokspartikeln eine optimale Wirkung, aber auf die entfernt liegenden Kokspartikel ist die Wirkung entsprechend gering.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Verfahren gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 gelöst, daß durch die Winddüsen feinkörniger und/oder staub­ förmiger gebrannter Kalk und/oder Kalkstein und/oder Kalkhydrat eingeblasen wird. Vorteilhafterweise erfolgt das Einblasen in der Zone des flüssigen Eisens. Der Kalkstaub bewirkt durch Ver­ flüssigung der Schlacke bzw. der Koksasche eine besonders schnel­ le Freilegung des Kokskohlenstoffes. Das führt zu einer außer­ ordentlichen hohen Berührungsintensität zwischen dem flüssigen Eisen und dem Kokskohlenstoff und fördert den Schmelzvorgang ganz wesentlich bzw. kann auch zu einer besonders hohen Aufkohlung des Roheisens genutzt werden.

Zwar ist aus der JP-OS 58-1 97 208 für die Ferrochromherstellung die Zugabe von Kalziumkarbid vorgeschlagen worden. Ein Aufkohlungs­ effekt ist dabei zwar nicht beschrieben, ergibt sich aber mit der Zugabe von Kalziumkarbid. Allerdings beruht diese Aufkohlung in Anwendung auf eine übliche Roheisenherstellung auf einem ganz an­ deren Vorgang, nämlich dem mit dem Kalziumkarbid eingetragenen Kohlenstoff. Insofern bildet das bekannte Verfahren zur Ferro­ chromherstellung allenfalls eine Alternative zum Aufkohlen durch erfindungsgemäßes Kalkeinblasen. Dabei gibt es eine Fülle von Si­ tuationen in Kupolöfen, in denen die Einblasung von Kalziumkarbid unerwünscht ist, während die erfindungsgemäße Kalkeinblasung noch zulässig ist.

Je nach Ofenfahrweise kann mit der erfindungsgemäßen Kalkeinbla­ sung bis zu 40% des Kalksteinsatzes der Gattierung durch das Einblasen von staubförmigem Kalk substituiert werden. Dabei erge­ ben sich Kalkmengen bis 10 kg pro Tonne Eisen.

Zusätzlich zu dem vorgesehenen Kalk können noch andere Schlackebildner eingeblasen werden. Als solche kommen Magnesia und/oder Flußspat und/oder Eisen-(2)-Oxyd und/oder Mangan-(2)-Oxyd und/oder Tonerde in Betracht. Die anderen Schlackebildner werden vorzugsweise getrennt zudosiert. Dadurch ist eine Regelung der einzelnen Mengenströme möglich. Mit dieser Regelung kann sich ändernden Betriebsbedingungen Rechnung getragen oder in weiten Grenzen eine Änderung der Ofenfahrweise erzielt werden.

Eine solche Regelung ist nach der Erfindung mit einer regelmäßigen und möglichst kurzfristigen Analyse der Schmelze verbunden. Nach der Erfindung betragen die Zeitabstände zwischen den Analysen höchstens 15 Minuten. Nach Vorliegen des Analysenergebnisses werden die Menge des eingeblasenen Kalkes und/oder anderer Schlacken­ bildner dem angepaßt.

Der Kalk wird mit einer Körnung bis 1 mm ein­ geblasen. Davon sollten 80% eine Körnung kleiner 0,2 mm aufweisen.

Nach der Erfindung werden Kalk und/oder andere Schlacken­ bildner in die Windleitung dosiert. Vom Heißwind wird der Kalk bzw. werden die anderen Schlackebildner dann über den Blasformen in das Ofeninnere getragen. Wahlweise kann der Kalk bzw. können die anderen Schlacke­ bildner auch über separate Leitungen in den Ofen ein­ getragen werden. Einem mit dem Einblasen von Kalk und/ oder Schlackebildner verbundenen Temperaturabfall kann durch Erhöhung der Windtemperatur und/oder Anreicherung des Heißwindes mit Sauerstoff Rechnung getragen werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung dargestellt.

Mit 10 ist ein üblicher Kupolofen bezeichnet. Der Kupol­ ofen besitzt eine mit 15 bezeichnete Heißwindleitung. Von der Heißwindleitung 15 führen verschiedene Windformen 11 in das Ofeninnere. Von den Windformen 11 ist nur eine dargestellt. An die Heißwindleitung 15 ist eine Leitung 12 zum Eindosieren vom Kalkstaub angeschlossen. Die Leitung 12 bildet einen Förderer zu dem Kalkstaub. Transportmittel ist dabei wiederum Heißwind und/oder Umgebungsluft, die über ein geeignetes Gebläse auf einen ausreichenden Überdruck gegenüber dem Heißwind in der Leitung 15 komprimiert worden ist. Dieser Über­ druck stellt sicher, daß das Trägermittel eine zum Transport des Staubes ausreichende Geschwindigkeit aufweist.

Der Kalkstaub wird aus einem Silo 21 über eine Schnecke 22 kontinuierlich in die Leitung 12 eindosiert. Dazu ist die Schnecke 22 über der Leitung 12 angeordnet. Der Kalkstaub fällt dann im wesentlichen drucklos in den Heißwindstrom bzw. Druckluftstrom der Leitung 12. Der Druck des Heißwindes bzw. der Druckluft in der Leitung 12 wird mittels eines Ventiles geregelt.

In der Heißwindleitung 15 verteilt sich der Kalkstaub gleichmäßig auf alle Windformen 11 und wird von dem Heißwind in das Ofeninnere mitgerissen.

Wahlweise ist die Schnecke 22 auch so angeordnet, daß sie oberhalb der Heißwindleitung 15 endet. Dann ist die Möglichkeit gegeben, unmittelbar in die Heißwind­ leitung 15 einzutragen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Erschmelzen von Roheisen in einem Kupolofen, dessen Gattierung einen Kalksteinzuschlag aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Winddüsen feinkörniger und/oder staubförmiger gebrannter Kalk und/oder Kalkstein und/oder Kalkhydrat eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem eingeblasenen Kalk bis 40% des Kalksteinsatzes in der Gattierung substituiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bis 10 kg Kalk pro Tonne Eisen eingeblasen werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich andere Schlackenbildner eingeblasen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von Magnesia und/oder Flußspat und/oder Eisen-(2)-Oxyd und/oder Tonerde.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß andere Schlackenbildner getrennt zudosiert werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß in Zeitabständen von höchstens 15 Minu­ ten die Schmelze analysiert und die Menge eingeblasenen Kalkes und/oder anderer zudosierter Schlackenbildner dem Analysenergeb­ nis angepaßt werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalk eine Körnung von bis 1 mm aufweist, wobei 80% der Kalkpartikel eine Körnung kleiner als 0,2 mm aufweisen.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalk und/oder die anderen Schlackenbildner in die Windleitung (15) des Kupolofens (10) dosiert werden.

10. Vorrichtung zum Erschmelzen von Roheisen in einem Kupolofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch mindestens ein Silo (21) für Kalkstaub mit einer Dosierschnecke (22) und/oder einer Zellenradschleuse, die über eine Heißwindleitung oder Druck­ luftleitung (12) mit der Heißwindleitung (15) des Kupolofens (10) verbunden ist oder oberhalb der Heißwindleitung (15) des Kupol­ ofens (10) endet und dort mit dieser verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch separate Silos und Dosierorgane für die anderen Schlackenbildner.