DE4114613C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur sekundärmetallurgischen
Behandlung flüssigen Stahles, die innerhalb einer Erzeugungskette,
bestehend aus einer Schmelzeinrichtung, wie Elektroofen oder Konverter,
und einer Gießeinrichtung, insbesondere einer Stranggießanlage
angeordnet ist.
Derartige Anlagen sind im Prinzip und hinsichtlich der technischen
Ausgestaltung der einzelnen Aggregate und Verfahrensstufen bekannt,
z. B. aus Stahl u. Eisen 109 (1989), Nr. 22, Seiten 1047 bis 1056. Die
Rohstahlerzeugung wird dabei entweder in einem Elektrolichtbogenofen
oder einem Konverter vorgenommen. Daran anschließend wird der flüssige
Stahl einer Station zur sekundärmetallurgischen Behandlung zugeführt und
fertiggemacht und letztlich auf einer Stranggießanlage bzw. als
Blockstahl vergossen.
Eine derartige Prozeßkette ist auch aus einem Prospekt der Mannesmann
Demag Hüttentechnik 6.13.3.11 E 08.09.2000 bekannt. Als Aggregat zur
sekundärmetallurgischen Behandlung kommt hier eine VOD-Anlage zum
Einsatz, s. Fig. 11 mit Beschreibung.
Die Größe der einzelnen Anlagenteile bzw. deren Kapazität ist so
aufeinander abgestimmt, daß für eine bestimmte Erzeugungsmenge ein
reibungsloser Materialfluß innerhalb der Prozeßkette gewährleistet ist.
Der Verfahrensablauf innerhalb der VOD-Station wird anhand von Bild 1
erläutert. Er gliedert sich in die Abschnitte A-F:
- A) entspricht der Zeit für die Zuführung der Pfanne zum Ort der Behandlung sowie die Vorbereitung durch Inertgasanschluß und -einstellung der Spülintensität sowie Abdeckung mittels mit Feuerfestmaterial ausgekleidetem oder wassergekühltem Deckel. Letzterer reduziert die Zeit bei vorliegendem Beispiel um mehr als die Hälfte,
- B) enthält das eigentliche Vakuumfrischen. Angenommen wurden Eingangs- C-Gehalte von 0,60% und Si-Gehalte von 0,20% für die Stahlgüte V2A. Entsprechend einer sich ändernden Analyse sind kürzere oder längere Zeiten in Rechnung zu stellen,
- C) beinhaltet die Auskochzeit im Anschluß an das Sauerstofffrischen,
- D) ist die Zeit für die Aufgabe der Schlackenbildner und der Reduktionsmittel. Im Falle des zum Einsatz gelangten Deckels mit ff-Material ist dieser zu diesem Zeitpunkt zu entfernen, was im Unterschied zu dem in der Anlage installierten wassergekühlten Deckel einen zeitlichen Mehrbedarf beansprucht,
- E) umfaßt die Reduktionszeit, deren Dauer von Erfordernissen wie Reduktion, Entgasung, Entschwefelung abhängig ist,
- F) bezieht sich auf die Analysenkorrektur sowie die Temperaturmessung mit den Einzelaktivitäten wie Probenahme, Temperaturmessung, Legierung, Kühlschrottzugabe, Abdecken der Pfanne.
Im Kontext mit den vor- bzw. nachgeschalteten Produktionseinrichtungen
sind dabei die in den Bildern 2 bis 4 dargestellten Varianten möglich
und bekannt.
Bild 2 (Variante 1) gibt die ursprüngliche Behandlungsfolge an nur einem
Vakuumstand wieder. Die auf Bild 3 dargestellte Variante 2 sieht die
Schlußbehandlung der Schmelze in einem gesonderten Spülstand vor.
Variante 3 (Bild 4) enthält einen zweiten Behandlungsstand. Eine weitere
Reduzierung der Taktfolge ist begrenzt durch die Verfügbarkeit des
herkömmlichen einen Vakuumpumpensystems, üblicherweise bestehend aus
Wasserringpumpen und Dampfstrahlern.
Diese bekannten Konzepte der Prozeßkette Schmelzeinrichtung - VOD-Anlage
- Gießeinrichtung stellen keine grundsätzlichen Lösungen dar, die
niedrigen Taktzeiten von Schmelz- und Gießeinrichtungen auch nur
näherungsweise zu erreichen oder eine Anpassung aneinander vorzunehmen.
Veränderungen innerhalb der einmal festgelegten Linie wären nur durch
Einbeziehung einer kostenaufwendigen, zusätzlichen metallurgischen
Einrichtung oder der Verlagerung der Fertigmachzeit der Schmelzen nach
der Reduktionsbehandlung in einen gesonderten Spülstand möglich. Auch
ist das Gesamtsystem unflexibel in bezug auf Änderungen metallurgischer
oder gießtechnischer Verfahrensweisen, die sich auf die Taktzeit der
einzelnen Stufen im Sinne einer Verkürzung dieser Taktzeiten auswirken.
Das Problem besteht also darin, eine Lösung zu finden, die mit
geringstmöglichem Aufwand ein hohes Maß an Flexibilität und eine
Anpassung der VOD-Behandlungszeit an die Taktzeiten der vor- bzw.
nachgeschalteten Schmelz- und Gießeinrichtungen gewährleistet.
Die Erfindung geht von einer bekannten VOD-Anlage aus. Diese besteht im
Regelfall aus einer Kombination von Wasserringpumpen und dem
eigentlichen Kern der Vakuumanlage, den Dampfstrahlern.
Hinsichtlich des Anlagenteils gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1
wird das Problem gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruches 1. Erfindungsgemäße Weiterentwicklungen enthalten die
Unteransprüche 2 bis 5.
Das Verfahren zur Schmelzenbehandlung gemäß Gattungsbegriff des
Anspruches 6 wird hinsichtlich des vorgenannten Problems
erfindungsgemäß weiterentwickelt mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruches 6.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
im Anspruch 7 angegeben.
Nachfolgend soll die Erfindung näher erläutert werden, wobei Bezug
genommen wird auf die Fig. 6 und 7.
In Fig. 6 ist zunächst in der ersten Zeile, mit VAK-Stand 1 (Behälter 1)
bezeichnet, der übliche Behandlungsablauf einer Schmelze in einer
VOD-Anlage dargestellt, wie er sich aus Fig. 1 ergibt, lediglich mit der
Abwandlung, daß der Behandlungsabschnitt F in einen
Konditionierungsstand verlegt wurde.
Nach Abschluß aller vorbereitenden Arbeiten (Zeitabschnitt A) wird im
Behälter 1 gemäß Fig. 7 durch Einschalten der Wasserringpumpen 5′ bei
geschlossener Absperrvorrichtung 9, 9′, 12 über die Saugleitung 10, 11′
bei geöffneter Absperrvorrichtung 12′ ein mittleres Vakuum von z. B.
180 mbar erzeugt. In diesem Zeitabschnitt B wird auf die Schmelze in der
Gießpfanne 2 durch die Einrichtung zur Sauerstoffzufuhr 6′ Sauerstoff
auf die Schmelze aufgeblasen. Die Sauerstoffzufuhr kann auch über eine
abbrennbare Lanze erfolgen.
Gegen Ende dieses Abschnittes B, bei geringer werdendem Gasanfall aus
der Schmelze, wird die Absperrvorrichtung 9′ geöffnet und dafür die
Absperrvorrichtung 12′ geschlossen, so daß nunmehr der Behälter 1 von
den Wasserringpumpen 5 und den Dampfstrahlern 4 auf ein gewünschtes
Tiefvakuum bestimmter Größe gefahren wird. Während dieser Zeit kann
weiterhin Sauerstoff geblasen werden. Nach Beendigung der
Sauerstoffzufuhr schließen sich die Behandlungsschritte bzw.
Behandlungsabschnitte C - Auskochen - und E - Reduzieren - (unter
Einleiten von Spülgasen) an.
Während dieser Behandlung im Behälter 1 wird in den VAK-Stand 2
(Behälter 1′) eine weitere Pfanne 2 eingesetzt und es erfolgt eine
Behandlung nach der für die erste Pfanne beschriebenen Art, d. h. es
wird die Absperrvorrichtung 12 geöffnet, so daß im Behälter 1′ ein
mittleres Vakuum mit Hilfe der Wasserringpumpen 5′ über die
Rohrleitungen 10, 11 erzeugt wird.
Mit Abschluß der Behandlungszeit E für die erste Pfanne im Behälter 1
ist gleichzeitig die Vorbehandlung der Schmelze im Behälter 1′
abgeschlossen.
Bei dem gewählten Beispiel wird nun die erste Schmelze in einem in Fig.
7 nicht dargestellten Konditionierungsstand überführt und
fertiggemacht. Der Behälter 1 steht jetzt für die Aufnahme einer dritten
Gießpfanne zur Verfügung, während der Behälter 1′ durch entsprechende
Betätigung von Absperrvorrichtungen einem Tiefvakuum unterworfen werden
kann.
In dem vorliegenden Beispiel werden zwar stets als Einrichtungen für die
Erzeugung eines mittleren Vakuums Wasserringpumpen benutzt und für die
Erzeugung des Tiefvakuums eine Kombination von Wasserringpumpen und
Dampfstrahlern, jedoch kann auch für das mittlere Vakuum eine
Dampfstrahlanlage entsprechender Auslegung benutzt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird der Zweck verfolgt, eine höhere
zeitliche Auslastung der vor- und nachgeschalteten Schmelz- und
Gießeinrichtungen durch z. B. Sequenzguß beim Stranggießen bei höherer
Schmelzleistung oder verringerter Größe der Öfen zu erreichen.
Die erzielten Vorteile stellen sich dar als Produktionssteigerung der
Anlage bei verringerten Investitions- und Betriebskosten, einer erhöhten
Auslastung der Vakuumeinrichtung und erhöhte Anpassungsmöglichkeit der
VOD-Behandlungen an die Taktfolge der Schmelz- bzw. Gießeinrichtungen.
In Fig. 5 ist ein Zeitablaufsschema der erfindungsgemäßen Lösung unter
Einbeziehung eines Elektrolichtbogenofens bzw. Konverters und einer
Stranggießanlage dargestellt, wobei die Taktzeit der Vakuumanlage 55 min
beträgt.
Die durch die erfindungsgemäße Lösung möglichen Effekte sind der
nachfolgenden Übersicht zu entnehmen mit ihren Auswirkungen auf
Behandlungszeit, Produktivität bzw. Anlagengröße.
Dabei ist zu ergänzen, daß - gleiche Taktzeit vorausgesetzt - diese
Effekte auch bei den vor- und nachgeschalteten Schmelz- und
Gießeinrichtungen eintreten. Beispielsweise könnte im Vergleich mit Var.
3 (Fig. 4) bei der erfindungsgemäßen Lösung - gleiche Produktionshöhe
vorausgesetzt - die Anlagengröße von 100 auf 54 t reduziert werden, dies
sowohl im Hinblick auf Schmelzeinrichtung, Vakuum- und
Stranggießanlage.
Claims (8)
1. Anlage zur sekundärmetallurgischen Behandlung flüssigen Stahles
innerhalb einer aus einer Schmelzeinrichtung und einer
Gießeinrichtung, insbesondere einer Stranggießanlage bestehenden
Erzeugungskette mit zwei Ständen für je einen evakuierbaren, eine
Stahlschmelze enthaltenden Behälter (1, 1′), die Einrichtungen (6,
6′) zur Sauerstoffzufuhr und Einrichtungen (7, 7′) zur Zugabe von
Zuschlagstoffen zur Schmelze aufweisen und Rohrleitungen (3), die
die Behälter (1, 1′) mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines
Vakuums verbinden, wobei eine Einrichtung, bestehend aus einer
Wasserringpumpenstation (5′) zur Erzeugung eines mittleren Vakuums
und eine Einrichtung (4, 5), bestehend aus Wasserringpumpen (4) und
Dampfstrahlern (5) zur Erzeugung eines Tiefvakuums vorgesehen sind
und die Behälter wahlweise nur der Einrichtung zur Erzeugung eines
mittleren Vakuums (5′) oder der Einrichtung zur Erzeugung eines
Tiefvakuums (4, 5) zuschaltbar sind.
2. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Behälter (1, 1′) zur Aufnahme von Gießpfannen (2) ausgelegt
sind.
3. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (1, 1′) von Gießpfannen
(2) mit aufsetzbaren, vakuumdichten Deckeln gebildet sind.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Behälter (1, 1′) Einrichtungen (8, 8′) zur Einleitung von
Gasen in die Schmelze aufweisen.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Behälter (1, 1′) an einer Abzweigrohrleitung (3′) der
Rohrleitung (3), die zur Einrichtung (4, 5) zur Erzeugung des
Vakuums führt, angeschlossen sind und zwischen der Abzweigstelle
(3′′) und den Behältern (1, 1′) Absperrvorrichtungen (9, 9′)
angeordnet sind und eine von den Wasserringpumpen (5′) kommende
Saugleitung (10) über ihre Abzweigungen (11, 11′) über
Absperrvorrichtungen (12, 12′) an die Rohrleitung (3′) in einem
Bereich zwischen Behälter (1, 1′) und den jeweiligen
Absperrvorrichtungen (9, 9′) angeschlossen ist.
6. Verfahren zur sekundärmetallurgischen Behandlung von Stahlschmelze
unter Vakuum, insbesondere unter Verwendung einer Anlage nach den
Ansprüchen 1 bis 5, mit den Verfahrensschritten
- - Frischen der Schmelze unter gleichzeitiger Sauerstoffzufuhr,
- - Auskochenlassen der Schmelze im Anschluß an die Sauerstoffzufuhr,
- - Zusatz von Reduktionsmitteln mit anschließender Behandlungszeit zur Entgasung und Entschwefelung der Schmelze und
- - Analysenkorrektur und Legieren,
wobei mindestens ein Verfahrensschritt bei gleichzeitigem Einleiten
eines weiteren Gases, insbesondere von Inertgasen, in die Schmelze
vorgenommen wird und zwei Schmelzen gleichzeitig dem Vakuum
ausgesetzt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelzen zeitlich versetzt dem Vakuum derart ausgesetzt
werden, daß jeweils die eine der Schmelzen unter einem mittleren
Vakuum und während dieser Zeit die andere Schmelze - die vorher dem
mittleren Vakuum ausgesetzt war - in demselben Behälter unter einem
Tiefvakuum behandelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Vakuum in einem Bereich
von 1 bar bis zu 200 mbar und das tiefere Vakuum unterhalb dieses
Wertes betrieben wird.
Priority Applications (7)
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