DE4003879C1

DE4003879C1 -

Info

Publication number: DE4003879C1
Application number: DE4003879A
Authority: DE
Inventors: Yeong-Huei Ling-Ya Tw Chung; Der-Shyang Heng-Shan Tsun Tw Cheng
Original assignee: CHINA STEEL CORP KAOHSIUNG CITY HSIAO-KANG TW
Current assignee: CHINA STEEL CORP KAOHSIUNG CITY HSIAO-KANG TW
Priority date: 1990-02-08
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1991-07-18
Anticipated expiration: 2010-02-10
Also published as: US5007958A

Description

Die Erfindung betrifft ein Einblaspulver auf Kalkbasis mit einer z. B. aus der US 41 42 887 bekannten Zusammensetzung aus CaO, CaF und Al gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Feinen von Stahl, welches ausgezeichnete Wasserbeständigkeit (Waterproof) und Entschwefelungswirkung hat.

Es ist bekannt, daß Schwefel- und Sauerstoffeinschlüsse in Stählen den Feinungsprozeß und die mechanischen Eigenschaften, wie die Tieftemperaturzähigkeit, Ziehbarkeit usw., nachteilig beeinflussen. Im allgemeinen müssen zur Verbesserung der Stahlqualität Schwefel- und Sauerstoffeinschlüsse im Stahl so weit wie möglich entfernt werden, und die Einschlußmorphologie muß gesteuert werden. Kalkbasische Einblaspulver werden gewöhnlich bei der Herstellung von Stahl zur Verbesserung der Reinheit, der Einschlußmorphologie und der mechanischen Eigenschaften des Stahls verwendet.

Gebrannter Kalk ist als Entschwefelungsmittel bekannt, hat stark hygroskopische Eigenschaften und reagiert daher bereitwillig mit atmosphärischer Feuchte. Feuchter gebrannter Kalk hat die folgenden Nachteile:

1) die Fließfähigkeit des Pulvers ist schlecht, und daher entstehen Schwierigkeiten beim Einblasen, z. B. entstehen Brücken und damit Verstopfungen in den zum Blasen verwendeten Rohren;
2) der Feuchtegehalt des gebrannten Kalks zerfällt bereitwillig nach folgender Gleichung: H₂O → 2H + O. Wenn der feuchte gebrannte Kalk in geschmolzenen Stahl eingeführt wird, erhöht er den Gehalt an H und O im Stahl und verschlechtert die Qualität des Stahls;
3) der erhöhte Sauerstoffgehalt verringert die Wirkung der Entschwefelung des Einblaspulver.

Um zu verhindern, daß gebrannter Kalk Feuchtigkeit aufnimmt, kann er unmittelbar nach der Kalzinierung verwendet werden oder in einem Trockenofen bei genügend hoher Temperatur vor dem Einblasen wieder erhitzt werden. Das ist jedoch in den meisten Fällen schwierig wegen der Probleme mit dazu erforderlichen Anlagen. Es ist daher wünschenswert, ein kalkbasisches Einblaspulver zu schaffen, welches keine Feuchte auch während längerer Lagerzeit, insbesondere in einer Umgebung erhöhter Feuchtigkeit, aufnimmt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein kalkbasisches Einblaspulver zu schaffen, welches ausgezeichnete Wasserresistenz und Entschwefelungswirkung hat und sich somit zum Feinen von Stahl eignet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Pulver gelöst, das aus mehr als 65% Kalziumoxid, von dem 5-7% durch Reaktion des Kalziumoxids mit Kohlendioxid in CaCO₃ umgewandelt ist, weniger als 30% Flußspat und 5 bis 10% Aluminiumpulver besteht.

Bevorzugt stammt das durch Reaktion zwischen dem Kalziumoxid und dem Kohlendioxid gewonnene CaCO₃ aus einer Behandlung in einem mehrstufigen Fließbettreaktor.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 in einem Diagramm das Verhältnis zwischen dem Prozent anteil der Umwandlung des CaO, der Reaktionszeit und der Reaktionstemperatur,

Fig. 2 in einem Diagramm die Absorptionsfähigkeit des CaO nach teilweiser Umwandlung in CaCO₃,

Fig. 3 schematisch eine Anlage mit einem Fließbettreaktor für die Behandlung des CaO mit Kohlendioxid,

Fig. 4 in einem Diagramm den Vergleich der Entschwefelungs wirkung des Einblaspulvers, erzeugt nach dem erfindungs gemäßen Verfahren im Vergleich zu solchen, die zum Stand der Technik gehören,

Fig. 5 in einem Diagramm den Vergleich der Wirkungen bekannter Pulver mit dem erfindungsgemäßen Einblaspulver,

Fig. 6 in einem Diagramm die Wirkung der Abdeckschlacke auf das Einblaspulver gemäß der Erfindung.

Das kalkbasische Einblaspulver gemäß der Erfindung wird beim Feinen von Stahl verwendet. Kalziumoxid wird zur Entschwefelung des Stahls verwendet. Die Quelle des Kalziumoxids ist Kalkstein, der nach dem Kalzinieren in Kalziumoxid (gebrannter Kalk) und Kohlendioxid zerfällt. Kalziumoxid ist eine stark hygroskopische Substanz, die leicht mit atmosphärischer Feuchte unter Bildung von Kalzium hydroxid reagiert.

Wenn das feuchte Kalziumoxid in geschmolzenem Stahl eingeblasen wird, zerfällt es und erhöht den Gehalt an Wasserstoff und Sauer stoff im Stahl, wodurch die Wirksamkeit der Entschwefelung nach teilig beeinflußt wird.

Um die Aufnahme atmosphärischer Feuchte durch Kalziumoxid zu verhindern, wird Kalziumoxid nach der Kalzination von Kalkstein mit Kohlendioxid zur Reaktion gebracht, so daß es teilweise in Kalziumcarbonat umwandelt, d. h., daß die Kalziumoxidteilchen von Schichten aus CaCO₃ umhüllt werden. Die Kalziumcarbonat- Schutzschichten verhindern den Kontakt und die Reaktion des Kalziumoxids mit atmosphärischer Feuchte.

Fig. 1 zeigt die Ergebnisse von Versuchen zur Ermittlung des Anteils kohlendioxidbehandelten CaO in Abhängigkeit von der Reaktionszeit mit der Temperatur, bei der das CaO mit Kohlendioxid reagiert, als Parameter. Es kann festgestellt werden, daß der zu CaCO₃ umgewandelte Anteil von CaO mit zunehmender Reaktionszeit und Temperatur steigt.

Fig. 2 zeigt das Verhältnis zwischen dem Anteil der Umwandlung und der Feuchteaufnahme des CaO bei 25 ±2°C und einer relativen Feuchtigkeit von 90%.

Der Gehalt an CaO in der Zusammensetzung des Einblaspulvers gemäß der Erfindung ist begrenzt auf einen Gehalt von mehr als 65%. Die Teilchengröße des CaO ist vorzugsweise 0,5 bis 1 mm. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen ist der Anteil des CaO, der in CaCO₃ umgewandelt wird auf 5 bis 7% begrenzt, bezogen auf das Gewicht des CaO. Durch Versuche wurde gefunden, daß bei einem derartigen Umwandlungsanteil des CaO nach einer Lagerzeit von einem Monat immer noch eine gute Feuchteresistenz aufweist.

Flußspat wird erfindungsgemäß zur Beschleunigung der Verschlackung beim Feinen von Stahl verwendet. Der Anteil an Flußspat ist begrenzt auf einen Gehalt von weniger als 30%, bezogen auf das gesamte Gewicht des Einblaspulvers, weil es anderenfalls Korrosion an der Pfannenauskleidung verursacht.

Aluminium wird zur Bindung des Sauerstoffs verwendet, welcher bei der Entschwefelung mit CaO nach folgender Gleichung entsteht:

S + CaO → CaS + O.

Aus dieser Gleichung ist ersichtlich, daß die Entschwefelung wirkungsvoll ist, wenn der Sauerstoff vom Reaktionsprodukt entfernt wird. Weil Aluminium mit dem bei der Entschwefelung in situ gebildeten Sauerstoff reagiert, verbessert es die Entschwefelungsreaktion. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen ist der Gehalt an Aluminium in dem erfindungsgemäßen Einblaspulver auf 5 bis 10%, bezogen auf das gesamte Gewicht des Einblaspulvers, beschränkt. Obwohl dieser Gehalt niedrig ist, ist er praktisch wirksam zur Verbesserung der Entschwefelung.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1:

Kalkstein wurde in einem Drehrohrofen bei 900°C kalziniert. Der erhaltene gebrannte Kalk enthielt 80 bis 95% CaO, und die übrigen Substanzen waren H₂O, CO₂, SiO₂, Al₂O₃, MgO usw.

Die Teilchengröße des gebrannten Teils war 0,125 bis 1,0 mm. Der gebrannte Kalk wurde bei verschiedenen Temperaturen in einem mehrstufigen Fließbettreaktor gemäß Fig. 3 zur Reaktion mit Kohlendioxid gebracht. Das CaO wurde von einem rotierenden Zubringer 25 in einen mehrstufigen Fließbettreaktor 20 zugeführt und mit Kohlendioxid behandelt, welches von einem Erhitzer 24 zufloß.

Der Reaktor 20 enthält perforierte Einsätze 26 und Leitungen 21, die sich von einem zum anderen Einsatz erstrecken. Das behandelte CaO wurde in einen Lagerbehälter 22 abgefüllt. Kohlendioxid aus dem Reaktor 20 wurde durch einen Zyklonabscheider 27 und einen Kühler 23 und zurück zum Erhitzer 24 gefördert. Der Anteil der Umwandlung wurde mit Hilfe des thermischen Gravitationsanalysesystems bestimmt.

Die Versuche wurden an einigen repräsentativen Proben zur Bestimmung der Feuchteaufnahmefähigkeit durchgeführt.

Beispiel 2

Gebrannter Kalk aus dem oben erwähnten mehrstufigen Fließbett reaktor wurde direkt mit Flußspat (CaF₂) und Aluminium in Übereinstimmung in den angegebenen Mengen gemäß der Erfindung zu dem Einblaspulver gemischt. Beim Feinen von Stahl wurden Proben des Einblaspulvers mit Hilfe von Argon als Trägergas in den Stahl behälter eingeblasen. Nach dem Einblasen wurden Proben des ge schmolzenen Stahls genommen und einer chemischen Analyse unter worfen.

Die chemische Analyse ergab, daß bei Verwendung des erfindungs gemäßen Einblaspulvers beim Feinen von Stahl der Gehalt an Wasser stoff nach dem Einblasen nur um 1 bis 2 ppm anstieg. Einige andere Ergebnisse der Analyse sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt.

Fig. 4 zeigt die Ergebnisse der Versuche auf den Entschwefelungs effekt von drei verschiedenen Einblaspulvern. Aus Fig. 4 geht hervor, daß der Entschwefelungsgrad von 30 bis 80% reicht. Sogar mit niedrigem Anfangsschwefelgehalt schafft das erfindungsgemäße Einblaspulver eine Entschwefelungswirkung, die einen befriedigenden Endschwefelgehalt im Stahl hervorruft.

Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Versuche bei der Entschwefelung unter Verwendung von Pulver (A) mit 80% CaO, das nicht mit Kohlen dioxid behandelt war, und 20% CaF₂, Pulver (B), bestehend aus CaSi und Pulver (C) gemäß der Erfindung, bestehend aus 70% CaO, 25% CaF₂ und 5% Al. Die Ergebnisse zeigen die Anteile des entfernten Schwefels, der Aufphosphorung, der Siliziumaufnahme und des Aluminiumverlustes.

Aus Fig. 5 wird erkennbar, daß das erfindungsgemäße Einblaspulver (C) bessere Entschwefelungswirkung hat als bekannte Pulver und keine Siliziumaufnahme zeigte.

Beispiel 3

Versuche wurden unternommen zur Ermittlung des Einflusses von Schlackendecken auf die Entschwefelung mit Hilfe des erfindungs gemäßen Einblaspulvers. Die Versuche ergaben, daß die Gehalte an FeO, MnO und P₂O₅ in der Abdeckschlacke gering sein müssen, um die Wirksamkeit der Entschwefelung mit Hilfe des Einblaspulvers zu erhöhen. Fig. 6 zeigt das Verhältnis zwischen dem Grad der Entschwefelung (Δ S%), dem Verhältnis des Gehalts an oxidierbaren Substanzen und Schwefel in der Abdeckschlacke, das ist (S)/[S]. Zur Erzielung einer guten Entschwefelungswirkung, sollte die Summe der Gehalte an FeO, MnO und P₂O₅ unter 1,5% gehalten werden.

Claims

1. Einblaspulver auf Kalkbasis zum Feinen von Stahl mit mehr als 65% Kalziumoxid weniger als 30% Flußspat und 5 bis 10% Aluminiumpulver, dadurch gekennzeichnet, daß 5-7% des Kalziumoxids mit Kohlendioxid zu CaCO₃ umgewandelt ist.

2. Einblaspulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil CaCO₃ aus einer Reaktion von Kalziumoxid und Kohlendioxid in einem mehrstufigen Fließbettreaktor stammt.