DE3618510A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen behandlung schmelzfluessigen metalls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung schmelzflüssigen Metalls. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Ent­ schwefelung und Entphosphorisierung schmelzflüssigen Metalls (hot metal). Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem kontinuierlichen Verfahren für die Behandlung schmelz­ flüssigen Metalls, während dieses aus dem Hochofen abge­ stochen wird, nachdem es entschlackt wurde und bevor es in den Torpedo(pfannen)wagen eintritt oder direkt der Läuterung zugeführt wird. Die steigenden Kosten von Rohmaterialien, Energie und Arbeit bedeuten, daß die gesamte Schwerindustrie größere Rationalisierungsanstrengungen unternehmen muß. Bei der integrierten Stahlherstellung ist in diesem Fall der Entschluß deutlich geworden, die dabei anzuwendenden Verfahren in eine Reihe einfacher jedoch zusammenhängender und leicht kontrollierbarer Operationen aufzuspalten. Der Konverter insbesondere wird mehr und mehr spezifisch als hoch automatisierter Dekarburierungsreaktor (Entkohlungs­ reaktor) verwendet; sämtliche der anderen Behandlungen werden in der Pfanne durchgeführt.

Der Konverter war als Reaktor ausgelegt, um die Überführung schmelzflüssigen Metalls in Stahl herbeizuführen. Seine Auf­ gabe, auf diese Weise aus dem schmelzflüssigen heißen Metall nicht nur Kohlenstoff zu entfernen, sondern auch andere Elemente wie Silizium, Schwefel und Phosphor, die in irgend einer Weise die Endqualität des Stahls herabzusetzen in der Lage sind, hat sich insofern gewandelt.

Es hat sich aber gezeigt, daß gewisse Reaktionen wie die Entschwefelung und Dephosphorisierung im Konverter gleich­ zeitig nur schwierig durchzuführen waren. Es hat sich auch kürzlich herausgestellt, daß die Desilikonisierung vorteil­ haft vermieden werden kann, indem man schmelzflüssiges Metall mit niedrigem Siliziumgehalt (im allgemeinen Si 0,20%) direkt im Hochofen erzeugte.

Da die Behandlungen in der Pfanne hinter dem Konverter besser als metallurgischer Vorgang zur Sicherstellung der Stahlend­ qualität durchzuführen waren, wurde vorgeschlagen, daß das schmelzflüssige Metall entschwefelt und entphosphorisiert wird, bevor es in den Stahlherstellungsabschnitt gelangt.

Verschiedene Materialien und Verfahren wurden so entwickelt, um schmelzflüssiges Metall im Torpedo(pfannen)wagen zu be­ handeln. Trotz gewisser interessanter Anwendungen zeitigt die Torpedo(pfannen)wagenbehandlung doch eine Anzahl von Nachteilen wie beispielsweise die Notwendigkeit spezifischer teurer Anlagen und die sehr häufige Wartung, die beim Torpedo­ (pfannen)wagen selbst erforderlich wird; die relative Langsam­ keit der Vorgänge selbst bei großen Volumina schmelzflüssigen Metalls, die diesen Reaktionen ausgesetzt werden mußten, sind zu nennen; zudem die gut bekannte Schwierigkeit, Schlacke abzuscheiden und der hieraus folgende Behandlungskompromiß, der wegen der Restschlacke durchzuführen ist, die anschließend von neuem an das flüssige Roheisen einen Teil des Schwefels und des Phosphors abgibt.

Schließlich aber wird eine solche Behandlung auf diskontinu­ ierlicher Basis durchgeführt; Schwierigkeiten in der Aufrecht­ erhaltung der Gleichförmigkeit der Qualität des behandelten Roheisens oder Schmelze sind in Kauf zu nehmen.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten soll erfindungsgemäß ein einfaches Behandlungsverfahren vorgeschlagen werden, das einen schnellen Einfluß auf die Zusammensetzung und die Tempe­ ratur der Schmelze erlaubt.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die vom Hoch­ ofen abgestochene und in der üblichen Weise entschlackte Schmelze kontinuierlich mit Reaktionsmitteln auf ihrem Weg gegen den Torpedo(pfannen)wagen oder in jedem Fall gegen die Stelle ihres Verbrauchs behandelt wird.

Anstatt der zur Zeit verwendeten Gießrinne oder Abstich­ rinne zur Überführung des schmelzflüssigen Metalls aus der Schlackenabscheidekammer oder -tasche an den Torpedo(pfannen)wagen wird vorzugsweise bei der Maßnahme nach der Erfindung eine spezielle auswechselbare Gieß- oder Abstichrinne (launder) vorgesehen, die eine große Anzahl von Löchern oder Düsen (Formen) im Boden aufweist, die vorzugsweise in der ersten Hälfte der Rinne gruppiert sind. Das in dieser beweglichen Rinne fließende schmelzflüssige Metall oder Roheisen ist der Wirkung zahl­ reicher Gasstrahlen ausgesetzt, die über die Löcher oder Düsen eingeblasen werden und die auch Feststoffe in Pulver­ form mitreißen können; diese Gasstrahlen können auch aus Reaktionsmitteln in gasförmiger Gestalt bzw. Reaktionsgasen bestehen.

Alternativ können diese Reaktionsmittel vollständig oder zum Teil von oben über geeignete Verteiler oder Lanzen geblasen werden.

Die festen Reaktionsmittel sind vorzugsweise gewählt aus der Gruppe die umfaßt Kalk, Fluorit, Eisenoxide sowie deren Gemische, Natriumkarbonat und andere Materialien, welche Entschwefelungs- und Dephosphorisierungsreaktionen vom chemischen und kinetischen Standpunkt aus begünstigen. Auf jeden Fall kann irgend ein bekanntes Material, das bei den gewünschten Vorgängen eingesetzt wird, vorteilhaft erfindungsgemäß in Mengen eingesetzt werden, welches zum Beispiel mit 50 bis 80 kg/t schmelzflüssigen Roheisens im Falle von Gemischen zugesetzt werden kann, die im wesent­ lichen aus Kalk und Eisenoxiden bestehen.

Das eingeblasene Gas kann entweder ganz einfach Träger zum Fördern dieser Feststoffreaktionsmittel sein, wobei in diesem Fall es sich vorzugsweise um ein inertes Gas,wie Stickstoff und/oder Argon handelt; oder das Gas kann auch ein Reaktions­ mittel sein, wobei es in diesem Fall ein Gas aus der Gruppe enthalten kann, die Sauerstoff, Luft und die Verbrennungs­ produkte enthält, so daß die Schmelzentemperatur (hot metal temperature) gesteuert wird und allgemein die Bedingungen für Entschwefelungs- und Dephosphorisierungsreaktionen be­ günstigt werden.

Regelt man und steuert damit die Schmelzentemperatur des warmen Metalls, die Menge an zugegebenen Reaktionsmitteln sowie den Strömungsdurchsatz bzw. die Strömungsgeschwindig­ keit der Schmelze in der Rinne, indem man deren Neigung verändert, so kann beispielsweise der Zeitraum, über den das Schmelzmetall in der Abstichrinne bleibt, ganz genau auf die geforderten Reaktionszeiten eingestellt werden.

Alle Prozeßvariablen können so eingestellt werden,daß die Verweilzeit des Schmelzmetalls in der Gieß- oder Abstich­ rinne, die größenordnungsmäßig zwischen 5 und 15 Minuten betragen soll, von deren Abmessungen sowie der Geschwindig­ keit und der Größe des Abstichs aus dem Hochofen abhängt und ausreichend ist, um eine zufriedenstellende Behandlung in der größten Anzahl der Fälle zu erlauben.

Abschätzungen an einem Simulationsmodell und experimentelle Daten zeigen, daß ausgehend von einem Schmelzmetall mit niedrigem Siliziumgehalt ( 0,20%), welches 0,03% S und 0,13% P enthält, eine zehn Minuten lang dauernde Behandlung mit 50 kg Reaktionsmittel pro Tonne heißen Schmelzmetalls sicherstellen sollte, daß die Schwefel- und Phosphor­ werte um 0,005 bis 0,015% jeweils betragen.

Die mit dieser Behandlung erfindungsgemäß erzeugte Schlacke wird vom heißen Schmelzmetall einfach mittels einer Schlacken­ kammer oder einer Schlackentasche am Ende der Behandlungs­ rinne ähnlich denen, wie sie vor der Behandlungsrinne ver­ wendet wurden, getrennt.

Die Erfindung wurde zwar mit besonderem Bezug auf das Ent­ schwefeln und Dephosphorisieren beschrieben; es ist aber klar, daß andere Vorgänge, sowohl chemischer wie physika­ lischer Art wie die genannte Temperaturregelung ebenfalls im Rahmen der Erfindung möglich sind.

Claims (9)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung eines warmen Schmelzmetalls in der Stufe des Abstichs, dadurch gekennzeichnet, daß das warme aus dem Hochofen abgestochene und sauber entschlackte Schmelz­ metall kontinuierlich mit Reaktionsmitteln behandelt wird, die in eine spezielle Abstich- oder Gießrinne geblasen werden, durch welche das schmelzflüssige Metall nach unten fließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstich- oder Gießrinne beweglich und austauschbar ist und über eine große Anzahl von Löchern im Boden verfügt, die vorzugsweise in der ersten Hälfte der Abstichrinne gruppiert sind, wobei das fließende warme Metall oder Schmelzmetall in dieser Rinne dem Einfluß einer großen Anzahl von Gasstrahlen ausgesetzt wird, die über diese Löcher ein­ geblasen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gasstrahlen auch wenigstens einen pulverförmigen Feststoff transportieren, der gewählt ist aus der Gruppe Kalk, Fluorit, Eisenoxide sowie Natriumcarbonat.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese Strahlen aus inerten Gasen bestehen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Reaktionsgas, gewählt aus der Luft, Sauerstoff und Verbrennungs­ produkte enthaltenden Gruppe, den inerten Gasen zuge­ setzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Teil der Reaktions­ mittel von oben in die in der Rinne strömende Metall­ schmelze geblasen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die durch diese Reaktionsmittel gebildeten Schlacken von dem Schmelzmetall durch Ein­ richtungen entfernt werden, die auf dem Prinzip des Dichteunterschieds ähnlich den anströmseitigen Schlacken­ kammern oder -taschen beruhen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reaktionszeit zwischen Schmelz­ metall und Reaktionsmittel durch Veränderung der Neigung der Gießrinne variierbar ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch eine Gieß- oder Abstichrinne, die beweglich und austauschbar ist und über eine Anzahl von Löchern im Boden verfügt, die vorteilhaft in der ersten Hälfte dieser Rinne gruppiert sind.