DE68906920T2

DE68906920T2 - Verfahren zur herstellung von chromhaltigem, fluessigem eisen mit geringem schwefelgehalt.

Info

Publication number: DE68906920T2
Application number: DE8989301795T
Authority: DE
Inventors: Hajime Bada; Chikashi Tada; Keizo Taoka; Sumo Yamada
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2009-02-24
Also published as: JPH01215914A; EP0330482B1; JPH07100807B2; CN1036797A; EP0330482A2; US5028388A; IN171215B; CN1020115C; CA1336745C; ZA891412B; EP0330482A3; KR910009962B1; KR890013198A; DE68906920D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Herstellen chromhaltigen flüssigen Eisens. Genauer bezieht sich die Erfindung auf die Reduktion aus Chromoxid, wie etwa Chromerz, hergestellten, chromhaltigen flüssigen Eisens zur Entschwefelung.
Die japanische Patenterstveröffentlichung (ungeprüft) (Tokkai) Showa 60-9815 und die japanische Patentzweitveröffentlichung (erteilt) (Tokko) Showa 62-49346 offenbaren Technologien zur Schmelzreduktion von Chromoxid, wie etwa Chromerz, unter Verwendung eines Aufblas- und Durchblas-Konverters. Bei der offenbarten Technologie wird flüssiges Roheisen in einem Schmelzbad mit Chromoxid und einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel, welches auch als Wärmequelle dient, beschickt. Ein Sauerstoffstrom wird in das geschmolzene Schmelzbad zum Verbrennen des Kohlenstoffs eingeblasen und die Reduktion des Chromoxid wird durch die durch Verbrennen des Kohlenstoffs erzeugte Wärme ausgeführt.
Bei einem derartigen Schmelzreduktionsverfahren wird eine große Menge kohlenstoffhaltigen Materials, wie etwa Kohle, als Wärmequelle und Reduktionsmittel verwendet. Ein solches kohlenstoffhaltiges Material enthält im allgemeinen Schwefel in einem Gehalt von 0,5 Gew.-%. Daher nimmt die Schwefelkonzentration in dem flüssigen Eisen entsprechend der zunehmenden Menge des Kohlenstoffmaterials zu. Die Beziehung zwischen der Menge des Kohlenstoffmaterials und der Schwefelkonzentration (Verhältnis gegenüber der Gesamtmenge an flüssigem Eisen = %S) wird in Fig. 6 in den begleitenden Zeichnungen dargestellt. Daher ist eine Entschwefelungsbehandlung nach dem Reduktionsverfahren erforderlich gewesen. Zum Beispiel kann die Entschwefelungsbehandlung durch Einbringen eines Zuschlags nach dem Abstechen des flüssigen Eisens von dem Konverter ausgeführt werden. Dies erfordert zusätzliche Entschwefelungsverfahren und erniedrigt auf diese Weise klar die Produktionsleistung.
Um die zusätzlichen Entschwefelungsverfahren nach dem Abstechen zu vermeiden, wird im allgemeinen ein Entschwefelungsverfahren im Konverter während des Reduktionszeitraums nach der Entkohlung ausgeführt. Ein derartiges Verfahren erhöht jedoch die Beladung im Reduktionsverfahren und schafft dadurch die folgenden Probleme:
Zu allererst wird während des Reduktionszeitraums nach dem Entkohlungsverfahren eine große Menge Ferrosilizium, welches als wohlfeiles Reduktionsmittel bekannt ist, zur Reduktion verwendet. Um die Entschwefelung zu fördern ist es deshalb erforderlich, die Basizität auf einem hohen Wert zu halten. Die erforderliche Menge Calciumhydroxid wird daher erhöht. Zweitens wird beim Erhöhen der Calciumhydroxidmenge die Temperatur des Schmelzbades zum Wärmeausgleich und zum Fördern der Entschwefelung erhöht. Dies beschleunigt die Zerstörung des feuerfesten Materials in der Konverterwandung. Um das Sauerstoffpotential in dem Schmelzbad während des Entschwefelungsverfahrens aufrecht zu erhalten wird überdies eine zusätzliche Menge Ferrosilizium als Desoxidationsmittel notwendig. Außerdem dehnt das Ausführen der Entschwefelung im Konverter notwendigerweise den Verfahrenszeitraum im Konverter aus, was eine Verkürzung der Lebensdauer des feuerfesten Materials bewirkt. Die Ausdehnung des Verfahrenszeitraums im Konverter erhöht auch die Menge des durchgeblasenen Inertgases, wie etwa Ar-Gas, welches teuer ist.
Es ist daher wünschenswert, flüssiges Eisen mit niedriger Schwefelkonzentration durch ein Reduktionsverfahren herzustellen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Reduktionsverfahren zur Herstellung chromhaltigen flüssigen Eisens bereitzustellen, welches eine niedrige Schwefelkonzentration besitzt, so daß kein zusätzliches Entschwefelungsverfahren benötigt wird.
Es gelangte zur Aufmerksamkeit der Erfinder, daß eine wirkungsvolle Schmelzreduktion von Chromerz und halbreduzierten Pellets in einem Schmelzreduktionsofen ausgeführt werden kann. Eine wirksame Reduktion, welche in dem Schmelzreduktionsofen ausgeführt werden kann, führt zu einem niedrigen Sauerstoffpotential in der Schlacke und dem flüssigen Eisen und fördert eine Entschwefelungsreaktion wirksam.
Wie wohlbekannt ist, ist es, um eine Entschwefelungsreaktion zu fördern, notwendig, den Basizitätswert zu erhöhen, die Temperatur des flüssigen Eisens zu erhöhen und die Sauerstoffkonzentration in dem flüssigen Eisen zu erniedrigen. Im Falle der Reduktion von Chromoxid muß eine Ausbeuteverbesserung und eine Hinführung der auf dem feuerfesten Material hervorgerufenen Beschädigung auf ein Mindestmaß erreicht werden. Nach verschiedenen Experimenten sind die Erfinder zu der Idee der wirkungsvollen Reduktion von Chromoxid in befriedigend hoher Ausbeute und unter Zurückführung des Schmelzens des feuerfesten Materials auf ein Mindestmaß unter der folgenden Bedingung gelangt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Reduktion von Chromoxid durch Verwenden eines Raffinations- oder Reduktionsbehälters mit einer Aufblas- und Durchblasfähigkeit ausgeführt. Das Eisenschmelzbad in dem vorgenannten Behälter wird mit Chromoxid beschickt. Der Schlackegehalt wird eingestellt, um die folgende Bedingung aufrecht zu erhalten:
Ca/SiO&sub2;: 2,1 bis 3,5
MgO/Al&sub2;O&sub3;: 0,6 bis 0,8
Um das Reduktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen, ist es erforderlich, eine starke Rührfähigkeit bereitzustellen, um die Reaktion zwischen der Beschickung und dem Eisenschmelzbad zu fördern. Deshalb sollte der für das erfindungsgemäße Verfahren benutzte Behälter eine Aufblas- und Durchblasfähigkeit besitzen. Überdies sollte der Behälter mit einer Einrichtung verbunden sein, welche eine absatzweise oder kontinuierliche Beschickung mit chromhaltigem Oxid, wie etwa Chromerz, halbreduzierten Chrompellets, kohlenstoffhaltigem Material, Dolomit, Calciumhydroxid und anderen Beschickungen ausführen kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung chromhaltigen flüssigen Eisens mit niedrigem Schwefelgehalt die Schritte des
Zurverfügungstellens eines Behälters, welcher eine Aufblas- und Durchblasfähigkeit besitzt;
Bilden eines Eisenschmelzbades mit flüssigem Roheisen in dem Behälter;
Herstellen von Schlacke, um CaO/SiO&sub2; in einem Bereich von 2,1 bis 3,5 und MgO/Al&sub2;O&sub3; in einem Bereich von 0,6 bis 0,8 bereitzustellen und
Beschicken des Eisenschmelzbades in dem Behälter mit chromoxidhaltigem Material und kohlenstoffhaltigem Material und
Durchblasen des Eisenschmelzbades.
Das Verfahren gemäß der Erfindung regelt den Schwefelgehalt in dem Endprodukt aus flüssigem Eisen auf 0,015 Gew.-% oder weniger. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch zum Herstellen von flüssigem Eisen ausgelegt, welches Chrom in einem Bereich von etwa 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% enthält.
Ferner umfaßt das Verfahren vorzugsweise einen Schritt des ununterbrochenen Beschickens mit Zuschlag in kontrollierter Menge, um CaO/SiO&sub2; im Bereich von 2,3 bis 3,5 zu halten und den Schwefelgehalt in dem Endprodukt aus flüssigem Eisen auf 0,008% oder weniger einzuregeln.
In dem bevorzugten Verfahren umfaßt der Behälter einen Aufblas- und Durchblas-Konverter. Das chromhaltige Material und das reduktionsmittelhaltige Material von der Gicht des Behälters. Das Verfahren kann ferner einen Schritt des kontinuierlichen Beschickens mit einem schmelzfördernden Zusatzstoff in einer kontrollierten Menge umfassen, um CaO/SiO&sub2; in einem Bereich von 2,1 bis 3,5 und MgO/Al&sub2;O&sub3; in dem Bereich von 0,6 bis 0,8 zu halten.
Das schmelzfördernde Mittel ist Kalkstein und Dolomit. Die Menge des schmelzfördernden Mittels kann gemäß der Beschikkungsmenge des chromhaltigen Materials und des reduktionsmittelhaltigen Materials bestimmt werden.
Bei der praktischen Durchführung des Chromreduktionsverfahrens gemäß der vorliegenden, vorstehend angegebenen Erfindung umfaßt das Verfahren die Schritte des
Beschickens eines Aufblas- und Durchblas-Konverters mit chromhaltigem Schrott und geschmolzenem Roheisen zum Bilden eines Eisenschmelzbades;
Ausführen eines Schrottschmelz- und Heizschrittprozesses, bei welchem das Aufblasen mit Sauerstoff unter Beschicken mit kohlenstoffhaltigem Material und einem schlackenbildenden Mittel über die Gicht des Konverters ausgeführt wird, um den chromhaltigen Schrott zu schmelzen und das Eisenschmelzbad auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen und
Ausführen eines auf den Schrottschmelz- und Heizschrittprozess folgenden Reduktionsschrittprozesses, bei welchem ein Aufblasen mit Sauerstoff unter Beschicken mit kohlenstoffhaltigem Material und Chromoxid über die Gicht des Konverters ausgeführt wird, um das Chrom zu reduzieren und auf diese Weise chromhaltiges geschmolzenes Eisen zu bilden.
Ferner werden die Arbeitsvorgänge des Schrottschmelzens und Erhitzens praktischerweise ausgeführt, um das Eisenschmelzbad auf eine Temperatur von 1500ºC oder höher zu erhitzen. Überdies ist es bevorzugt, daß die Arbeitsvorgänge des Schrottschmelzens und Erhitzens ausgeführt werden, um eine Beziehung zwischen der Kohlenstoffkonzentration [C] und der Chromkonzentration [Cr] zu begründen, welche der folgende Formel genügt:
[C] ≥ 4,03 + 0,084 x [Cr]
Außerdem können der Schrottschmelz- und Heizschritt in zwei Folgeschritte aufgetrennt werden, in welchen zuerst ein Schrottschmelzschritt vor einem zweiten Heizschritt zum Schmelzen des Abfalls ausgeführt wird und der zweite Heizschritt auf den ersten Schrottschmelzschritt zum Erhöhen der Temperatur des Eisenschmelzbades auf eine Temperatur von 1500ºC oder höher und Einstellen der Kohlenstoffkonzentration [C] gegenüber der Chromkonzentration [Cr], um der folgenden Formel
[C] ≥ 4,03 + 0,084 x [Cr]
zu genügen, ausgeführt wird.
Ein Verfahren kann überdies einen Schritt der Zustandsüberwachung des Eisenschmelzbades und Ermittelns der Übergangszeit zwischen dem ersten Schrottschmelzschritt und dem Heizschritt auf der Grundlage des überwachten Zustandes umfassen.
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehend dargebotenen genauen Beschreibung und aus den begleitenden Zeichnungen, welche die Ergebnisse der Experimente veranschaulichen, vollständiger verstanden, welche jedoch nicht als die Erfindung begrenzend, sondern zur nur Erklärung und zum Verständnis aufgefaßt werden sollten.
In den Zeichnungen ist
Fig. 1 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen CaO/SiO&sub2; in der Schlacke und der Schwefelkonzentration (%S) im flüssigen Eisen zeigt;
Fig. 2 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen CaO/SiO&sub2; und der Chromreduktionsausbeute zeigt;
Fig. 3 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen MgO/Al&sub2;O&sub3; in der Schlacke und der Schwefelkonzentration (%S) im flüssigen Eisen zeigt;
Fig. 4 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen MgO/Al&sub2;O&sub3; in der Schlacke und dem Schmelzindex von MgO zeigt;
Fig. 5 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen MgO/Al&sub2;O&sub3; und der Tr.Cr-Menge zeigt und
Fig. 6 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Menge des kohlenstoffhaltigen Materials und der Schwefelkonzentration (%S) im Eisenschmelzbad zeigt.
Wie vorstehend angegeben, wird die Chromoxidreduktion gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Raffinations- oder Reduktionsbehälters mit Aufblas- und Durchblas-fähigkeit ausgeführt. Das Eisenschmelzbad wird in dem vorgenannten Behälter mit dem Chromoxid beschickt. Der Schlackegehalt wird eingestellt, um die folgende Bedingung aufrecht zu erhalten:
Ca/SiO&sub2;: 2,1 bis 3,5
MgO/Al&sub2;O&sub3;: 0,6 bis 0,8.
Um das Reduktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen, ist es erforderlich, eine starke Rührfähigkeit bereitzustellen, um die Reaktion zwischen der Beschickung und dem Eisenschmelzbad zu fördern. Deshalb sollte der für das erfindungsgemäße Verfahren zu benutzende Behälter eine Aufblas- und Durchblasfähigkeit besitzen. Überdies sollte der Behälter mit einer Einrichtung verbunden sein, welche eine absatzweise oder kontinuierliche Beschickung mit chromhaltigem Oxid, wie etwa Chromerz, halbreduzierten Chrompellets, kohlenstoffhaltigem Material, Dolomit, Calciumhydroxid und anderen Beschickungen ausführen kann.
Um das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen wurden 85 Tonnen flüssiges Roheisen in einen Aufblas- und Durchblas-Konverter gefüllt. Das flüssige Roheisen enthält zum Bilden Metallschmelzbades 3,5 Gew.-% oder mehr C. Die Temperatur des flüssigen Roheisens war in einem Bereich von 1500ºC bis 1600ºC. 250 kg/ bis 400 kg/t halbreduzierte Cr-Pellets und 250 kg/ bis 300 kg/t Koks wurden eingebracht. Die Schmelzreduktion wurde ausgeführt, um 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% Cr enthaltendes flüssiges Eisen zu erhalten. Während des Verfahrens wurde die Beziehung zwischen CaO/SiO&sub2; und dem Schwefelgehalt in dem flüssigen Eisen überprüft. Das Ergebnis wird in Fig. 1 gezeigt. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird durch Erhöhen von CaO/SiO&sub2; die Entschwefelungswirksamkeit erhöht. Wenn CaO/SiO&sub2; kleiner als 2,1 ist schwankt der Schwefelgehalt in dem flüssigen Eisen in beträchtlicher Höhe und man kann nicht stabil eine niedrige Schwefelkonzentration in dem flüssigen Eisen erhalten.
Unter derselben Bedingung wurde die Beziehung zwischen CaO/SiO&sub2; überprüft. Das Ergebnis wird in Fig. 2 gezeigt. Die Cr-Reduktionsausbeute wurde aus der folgenden Gleichung erhalten:
Ausbeute = {(Ausstoß Cr (kg))/(Einsatz Cr (kg))} x 100 (%)
Wie aus Fig. 2 ersichtlich wird, wird die Ausbeute durch Erhöhen von CaO/SiO&sub2; erniedrigt. Es wird angenommen, daß das Erniedrigen der Ausbeute durch eine Zunahme des Schlackevolumens, durch Zerspritzen des flüssigen Eisens, durch Granulierungsverlust und durch eine Verlangsamung bei der Verfestigung der Schlacke hervorgerufen wird, was ein Erniedrigen der Reduktionsgeschwindigkeit des Cr-Oxids bewirkt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, fällt die Ausbeute merklich, wenn CaO/SiO&sub2; größer als 3,5 wird. Daher liegt der bevorzugte Bereich von CaO/SiO&sub2; in einem Bereich von 2,1 bis 3,5.
Wenn die Reduktion des Cr-Oxids durch Einstellen von CaO/SiO&sub2; in der Schlacke in dem vorstehend angegebenen Bereich ausgeführt wird, schwankt die Schwefelkonzentration in dem Eisenschmelzbad immer noch in einem Bereich von 0,005 Gew.-% bis 0,020 Gew.-%. Um die Entschwefelung stabiler und wirksamer auszuführen, wurden verschiedene Versuche unternommen. Nach verschiedenen Experimenten haben die Erfinder gefunden, daß Mg/Al&sub2;O&sub3; ein wirkungsvoller Parameter für das standfeste Erhalten von chromhaltigem flüssigem Eisen mit niedrigem Schwefelgehalt war.
Wie bekannt, sind MgO und Al&sub2;O&sub3; im Cr-Erz enthalten. Wenn dementsprechend die Menge Cr-Erz, mit welcher das Eisenschmelzbad beschickt wird, erhöht wird, erhöhen sich naturgemäß die Konzentrationen von MgO und Al&sub2;O&sub3;. Dies bewirkt eine Zunahme der Gesamtmenge an in der Schlacke enthaltenem Cr (T.Cr) unter Erniedrigen der Cr-Reduktionsausbeute. Da CaO/SiO&sub2; in der Schlacke im Bereich von 2,1 bis 3,5 eingestellt ist, ist CaO in dem bevorzugten Verfahren beim Verdünnen von MgO und Al&sub2;O&sub3; wirksam.
Durch Aufrechterhalten von CaO/SiO&sub2; im Bereich von 2,1 bis 3,5 wurde die Beziehung zwischen MgO/Al&sub2;O&sub3; überprüft und das Ergebnis ist in Fig. 3 gezeigt. Wie aus Fig. 3 ersehen wird, kann durch Einstellen von MgO/Al&sub2;O&sub3; im Bereich von 0,5 bis 1,0 Cr- haltiges flüssiges Eisen mit einem niedrigen Schwefelgehalt von 0,015 Gew.-% oder weniger standfest hergestellt werden. Andererseits kann, wenn MgO/Al&sub2;O&sub3; im Bereich von 0,5 bis 1,0 eingestellt wird, eine ein beträchtliches Schmelzen des feuerfesten Materials bewirkende Beschickung gebildet werden. Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der durch den Schmelzindex dargestellten schmelzenden MgO-Menge und MgO/Al&sub2;O&sub3;. Der MgO-Schmelzindex wird durch Berechnen der Schlackenmenge auf der Grundlage der Al&sub2;O&sub3; -Konzentration und Ausführen einer Bilanzberechnung abgeleitet. Der Schmelzindex zeigt als positiver Wert (+), daß MgO in dem feuerfesten Material ausschmilzt, und zeigt als negativer Wert (-), daß MgO am feuerfesten Material anhaftet. Wie aus Fig. 4 zu ersehen, muß, um den Schmelzindex bei 0,5 oder weniger zu halten, MgO/Al&sub2;O&sub3; auf ein Verhältnis von 0,60 oder größer eingestellt werden.
Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der T.Cr-Menge (Gew.-%) und MgO/Al&sub2;O&sub3; . Wie aus Fig. 5 zu ersehen, ist es zum Verbessern der Cr-Reduktionsausbeute erforderlich, daß MgO/Al&sub2;O&sub3; auf 0,8 oder weniger eingestellt wird. Falls MgO/Al&sub2;O&sub3; größer als 0,8 ist, wird die Reduktionsgeschwindigkeit erniedrigt, was ein Erniedrigen der Cr-Reduktionsausbeute bewirkt.
MgO/Al&sub2;O&sub3; kann durch Einstellen der Beschickungsmenge von Dolomit und Al&sub2;O&sub3; in Abhängigkeit von der in dem Cr-Erz enthaltenen MgO/Al&sub2;O&sub3;-Menge eingestellt werden.
Im Hinblick auf die verschiedenen vorstehend angegebenen Faktoren beträgt der bevorzugte MgO/Al&sub2;O&sub3;-Bereich 0,6 bis 0,8.
Durch Einstellen von MgO/Al&sub2;O&sub3; in dem vorstehend angegebenen Bereich und Einstellen von CaO/SiO&sub2; im Bereich von 2,1 bis 3,5 kann Cr-haltiges flüssiges Eisen mit einer zufriedenstellend niedrigen Schwefelkonzentration, d.h. 0,015 Gew.-% oder weniger ohne eine merkliche Beschädigung des feuerfesten Materials standfest hergestellt werden.

[Beispiel 1]

Unter Verwendung eines Aufblas- und Durchblas-Konverters mit einem Fassungsvermögen von 85 Tonnen wurde das Reduktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Herstellen von 14% Chrom enthaltendem flüssigem Eisen ausgeführt. In den Konverter eingefülltes flüssiges Roheisen besaß eine wie in der folgenden Tabelle I angegebene Zusammensetzung. TABELLE I
Die Temperatur des flüssigen Eisens betrug 1190ºC. Das flüssige Eisen wurde in einer Menge von 63,8 Tonnen in den Konverter gefüllt. Es wird kontinuierlich mit Koks und halbreduzierten Cr- Pellets beschickt. Die halbreduzierten Cr-Pellets besaßen einen wie in Tabelle II gezeigten Gehalt. TABELLE II
Die Mengen an Kalkstein und Dolomit wurden gemäß der Beschickungsmenge an Koks und halbreduzierten Cr-Pellets eingestellt, so daß die Zusammensetzung der Schlacke eingestellt werden kann, um zum Durchführen des bevorzugten Reduktionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet zu sein. Bei der gezeigten Durchführung wurde CaO/SiO&sub2; auf 2,5 eingestellt und MgO/Al&sub2;O&sub3; wurde auf 0,65 eingestellt. Die Mengen an Kalkstein, Koks, halbreduzierten Cr-Pellets und Sauerstoff zum Aufblasen waren wie in der folgenden Tabelle III gezeigt. TABELLE III Cr-Pellets Koks Kalkstein Dolomit
Die Zusammensetzung des flüssigen Eisens nach dem bevorzugten Reaktionsverfahren gemäß der Erfindung wird in der folgenden Tabelle IV gezeigt und die Zusammensetzung der Schlacke wird in der folgenden Tabelle V gezeigt. Die in den Tabellen IV und V gezeigten Ergebnisse wurden nach dem Reduktionsverfahren über einen Zeitraum von 87,6 Minuten erhalten. Die Menge des abgestochenen flüssigen Eisens betrug 75,1 Tonnen und das Cr-Reduktionsverhältnis betrug 91,82%. TABELLE IV Abstich-Temp. Cr-Ausbeute TABELLE V
Wie aus den Tabellen IV und V zu erkennen ist, kann durch Einstellen von Ca/SiO&sub2; und MgO/Al&sub2;O&sub3; in den vorstehend angegebenen Bereichen chromhaltiges flüssiges Eisen mit zufriedenstellend niedrigem Schwefelgehalt wirkungsvoll hergestellt werden, ohne bei dem feuerfesten Material eine Beschädigung hervorzurufen.

[Beispiel 2]

Unter Verwendung eines Aufblas- und Durchblas-Konverters mit einem Fassungsvermögen von 85 Tonnen wurde das Reduktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Herstellen von 14% Chrom enthaltendem flüssigen Eisen ausgeführt. In den Konverter eingefülltes flüssiges Roheisen besaß eine wie in der folgenden Tabelle VI angegebene Zusammensetzung. TABELLE VI
Die Temperatur des flüssigen Eisens betrug 1235ºC. Das flüssige Eisen wurde in einer Menge von 65,3 Tonnen in den Konverter gefüllt. Es wird kontinuierlich mit Koks und halbreduzierten Cr-Pellets beschickt. Die halbreduzierten Cr-Pellets besaßen einen wie in Tabelle II gezeigten Gehalt.
Die Mengen an Kalkstein und Dolomit wurden gemäß der Beschickungsmenge an Koks und halbreduzierten Cr-Pellets eingestellt, so daß die Zusammensetzung der Schlacke eingestellt werden kann, um zum Durchführen des bevorzugten Reduktionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet zu sein. Bei dem gezeigten Experiment wurde CaO/SiO&sub2; auf 2,5 eingestellt und Mg/Al&sub2;O&sub3; wurde auf 0,65 eingestellt. Die Mengen an Kalkstein, Koks, halbreduzierten Cr-Pellets und Sauerstoff zum Aufblasen waren wie in der folgenden Tabelle VII gezeigt. TABELLE VII Cr-Pellets Koks Kalkstein Dolomit
Die Zusammensetzung des flüssigen Eisens nach dem bevorzugten Reaktionsverfahren gemäß der Erfindung wird in der folgenden Tabelle VIII gezeigt und die Zusammensetzung der Schlacke wird in der folgenden Tabelle IX gezeigt. Die in den Tabellen VIII und IX gezeigten Ergebnisse wurden nach dem Reduktionsverfahren über einen Zeitraum von 75,5 Minuten erhalten. Die Menge des abgestochenen flüssigen Eisens betrug 72,4 Tonnen und das Cr- Reduktionsverhältnis betrug 91,14%. In diesem Experiment war der MgO-Schmelzindex -0,36. TABELLE VIII Abstich-Temp. Cr-Ausbeute TABELLE IX

[Beispiel 3]

Unter Verwendung eines Aufblas- und Durchblas-Konverters mit einem Fassungsvermögen von 85 Tonnen wurde das Reduktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Herstellen von 14% Chrom enthaltendem flüssigen Eisen ausgeführt. In den Konverter eingefülltes flüssiges Roheisen besaß eine wie in der folgenden Tabelle X angegebene Zusammensetzung. TABELLE X
Die Temperatur des flüssigen Eisens betrug 1230ºC. Das flüssige Eisen wurde in einer Menge von 71,1 Tonnen in den Konverter gefüllt. Es wird kontinuierlich mit Koks und halbreduzierten Cr-Pellets beschickt. Die halbreduzierten Cr-Pellets besaßen einen wie in Tabelle II gezeigten Gehalt.
Die Mengen an Kalkstein und Dolomit wurden gemäß der Beschickungsmenge an Koks und halbreduzierten Cr-Pellets eingestellt, so daß die Zusammensetzung der Schlacke eingestellt werden kann, um zum Durchführen des bevorzugten Reduktionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet zu sein. Bei dem gezeigten Experiment wurde CaO/SiO&sub2; auf 3,2 eingestellt und Mg/Al&sub2;O&sub3; wurde auf 0,75 eingestellt. Die Mengen an Kalkstein, Koks, halbreduzierten Cr-Pellets und Sauerstoff zum Aufblasen waren wie in der folgenden Tabelle XI gezeigt. TABELLE XI Cr-Pellets Koks Kalkstein Dolomit
Die Zusammensetzung des flüssigen Eisens nach dem bevorzugten Reaktionsverfahren gemäß der Erfindung wird in der folgenden Tabelle XII gezeigt und die Zusammensetzung der Schlacke wird in der folgenden Tabelle XIII gezeigt. Die in den Tabellen XII und XIII gezeigten Ergebnisse wurden nach dem Reduktionsverfahren über einen Zeitraum von 82,5 Minuten erhalten. Die Menge des abgestochenen flüssigen Eisens betrug 85,5 Tonnen und das Cr-Reduktionsverhältnis betrug 96,2%. In diesem Experiment war der MgO-Schmelzindex -0,17. TABELLE XII Abstich-Temp. Cr-Ausbeute TABELLE XIII

[Beispiel 4]

Unter Verwendung eines Aufblas- und Durchblas-Konverters mit einem Fassungsvermögen von 85 Tonnen wurde das Reduktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Herstellen von 14% Chrom enthaltendem flüssigem Eisen ausgeführt. In den Konverter eingefülltes flüssiges Roheisen besaß eine wie in der folgenden Tabelle XIV angegebene Zusammensetzung. TABELLE XIV
Die Temperatur des flüssigen Eisens betrug 1190ºC. Das flüssige Eisen wurde in einer Menge von 60,8 Tonnen in den Konverter gefüllt. Es wird kontinuierlich mit Koks und halbreduzierten Cr-Pellets beschickt. Die halbreduzierten Cr-Pellets besaßen einen wie in Tabelle II gezeigten Gehalt.
Die Mengen an Kalkstein und Dolomit wurden gemäß der Beschickungsmenge an Koks und halbreduzierten Cr-Pellets eingestellt, so daß die Zusammensetzung der Schlacke eingestellt werden kann, um zum Durchführen des bevorzugten Reduktionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet zu sein. Bei dem gezeigten Experiment wurde CaO/SiO&sub2; auf 2,5 eingestellt und Mg/Al&sub2;O&sub3; wurde auf 0,7 eingestellt. Die Mengen an Kalkstein, Koks, halbreduzierten Cr-Pellets und Sauerstoff zum Aufblasen waren wie in der folgenden Tabelle XV gezeigt. TABELLE XV Cr-Pellets Koks Kalkstein Dolomit
Die Zusammensetzung des flüssigen Eisens nach dem bevorzugten Reaktionsverfahren gemäß der Erfindung wird in der folgenden Tabelle XVI gezeigt und die Zusammensetzung der Schlacke wird in der folgenden Tabelle XVII gezeigt. Die in den Tabellen XVI und XVII gezeigten Ergebnisse wurden nach dem Reduktionsverfahren über einen Zeitraum von 79,3 Minuten erhalten. Die Menge des abgestochenen flüssigen Eisens betrug 79,0 Tonnen und das Cr-Reduktionsverhältnis betrug 92,73%. In diesem Experiment war der MgO-Schmelzindex -0,15. TABELLE XVI Abstich-Temp. Cr-Ausbeute TABELLE XVII

[Beispiel 5]

Um das Chromreduktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung praktisch durchzuführen, wurde ein weiteres Experiment über das folgende Verfahren ausgeführt, welches die Schritte des
Beschickens eines Aufblas- und Durchblas-Konverters mit chromhaltigem Schrott und geschmolzenem Roheisen zum Bilden eines Eisenschmelzbades;
Ausführen eines Schrottschmelz- und Heizschrittprozesses, bei welchem das Aufblasen von Sauerstoff unter Beschicken mit kohlenstoffhaltigem Material und einem schlackenbildenden Mittel über die Gicht des Konverters ausgeführt wird, um den chromhaltigen Schrott zu schmelzen und das Eisenschmelzbad auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen und
Ausführen eines auf den Schrottschmelz- und Heizschrittprozess folgenden Reduktionsschrittprozesses, bei welchem ein Aufblasen von Sauerstoff unter Beschicken mit kohlenstoffhaltigem Material und Chromoxid über die Gicht des Konverters ausgeführt wird, um das Chrom zu reduzieren und auf diese Weise chromhaltiges geschmolzenes Eisen zu bilden, umfaßt.
Ferner wurde der Arbeitsvorgang des Schrottschmelzens und des Heizschritts zum Erhitzen des Eisenschmelzbades praktischerweise auf eine Temperatur von 1500ºC oder höher ausgeführt. Außerdem ist es bevorzugt, daß der Arbeitsvorgang des Schrottschmelzens und des Heizschritts zum Begründen einer Beziehung zwischen der Kohlenstoffkonzentration [C] und der Chromkonzentration [Cr], welche der folgenden Formel genügt:
[C] ≥ 4,03 + 0,084 x [Cr],
ausgeführt wird.
In dem Experiment wurde der Konverter mit Edelstahlschrott in einer Menge von 22,9 Tonnen mittels einer Schrottschurre beschickt. Nach Eintragen des Edelstahlschrotts wurde entphosphorisiertes flüssiges Roheisen in einer Menge von 41,3 Tonnen eingebracht. Unmittelbar nach dem Beschicken mit dem flüssigen Roheisen wurde der Konverter in eine senkrechte Lage eingestellt und das Blasen wurde ausgeführt. Die Zusammensetzung des Edelstahlschrotts und die Schrottmenge werden in der folgenden Tabelle XVIII gezeigt. TABELLE XVIII Gewicht (Tonnen) Gesamtgewicht (Tonnen) schwerer Schrott leichter Schrott
Auf der anderen Seite wird die Zusammensetzung des entphosphorisierten flüssigen Roheisens in der folgenden Tabelle XIX gezeigt: TABELLE XIX
Nach dem Einblasen von Sauerstoff in einer Menge von 5500 Nm³ wurde eine Tauchlanze in das Eisenschmelzbad zum Messen dessen Temperatur eingeführt. Die Temperatur betrug 1525ºC. Bei dem Schrottschmelzverfahren und vor dem Messen der Temperatur des flüssigen Eisenbads wurden 280 kg Kalkstein zum Basizitätsausgleich für das im Schrott enthaltene Si eingebracht. Beim Einblasen von Sauerstoff in einer Menge von 5500 Nm³ kann der Temperaturerhöhungskoeffizient k aus dem folgenden Zustand erhalten werden:
Temperatur des flüssigen Roheisens: 1170ºC
gemessene Temperatur des flüssigen Eisens: 1525ºC
Menge des flüssigen Roheisens: 41,3 Tonnen
Abfallmenge: 22,9 Tonnen
k = {(1525 - 1170)/5500} x (41,3 + 22,9) = 4,14
Die Temperatur des flüssigen Eisens wurde nach Einblasen von Sauerstoff in einer Menge von 6200 Nm³ erneut gemessen. Die gemessene Temperatur des flüssigen Eisens betrug 1565ºC. Daraus wird der Temperaturerhöhungskoeffizient k aus
k = {(1565 - 1525)/(6200 - 5500)} x (41,4 + 22,9) = 3,67
abgeleitet.
Die Beurteilung, daß der Abfall zu diesem Zeitpunkt geschmolzen war, konnte getroffen werden.
Bei dem gezeigten Experiment wurde eine Zieltemperatur zum Ausführen des Cr-Reduktionsverfahrens bei 1575ºC gesetzt. Daher war bei dem Heizschritt eine Temperaturzunahme von 10º erforderlich. Zur Erhöhung der Temperatur des flüssigen Eisens um 5ºC kann die zum Einblasen benötigte Sauerstoffmenge aus
{(1575 - 1565)/3,67} x (41,3 + 22,9) = 175 Nm³ O&sub2;
abgeleitet werden.
Daher bewegt sich das Verfahren nach Einblasen von 180 Nm³ im Heizschritt zum zweiten Cr-Reduktionsschritt.
Über den Schrottschmelzschritt und den Heizschritt wurde das kohlenstoffhaltige Material, d.h. Koks, in einem Verhältnis von 1,8 kg/Nm³ O&sub2; eingebracht. Die Verfahrensdauer vom Beginn des Verfahrens bis zum Beginn des Cr-Reduktionsverfahrens betrug 28,6 min.
Hier können %Cr des Abfalls und das Gewicht des eingebrachten Abfalls und %Cr in dem Eisenschmelzbad aus
{(6,4 + 16,5) x 0,1815/(22,9 + 41,4)} x 100 = 6,47%
abgeleitet werden.
Daraus ist zu erkennen, daß %C 4,57 oder größer sein muß. Nach Einblasen von 6200 Nm³ Sauerstoff betrugen die aus der Analyse der mittels einer Tauchlanze gemessenen Daten abgeleiteten %C 4,60, welche die Formel
[C] ≥ 4,03 + 0,084 x [%Cr]
erfüllen.
Um die Temperatur des Eisenschmelzbades konstant zu halten und um das Wärmegleichgewicht aufrecht zu erhalten, wurden halbreduzierte Cr-Pellets zu 2,4 kg/Nm³ O&sub2; und kohlenstoffhaltiges Material zu 1,3 kg/Nm³ O&sub2; eingebracht. Die Zusammensetzung der halbreduzierten Pellets wird in der folgenden Tabelle XX gezeigt. TABELLE XX Reduktionsverhältnis
Nach Vervollständigen des Einbringens vorstehend angegebener, halbreduzierter Cr-Pellets und nach Einblasen von Sauerstoff in einer Menge von 18000 Nm³ bewegt sich das Verfahren zu einem Endreduktionsschritt. Im Endreduktionsschritt wird die Sauerstoffeinblasgeschwindigkeit verringert, um das Aufblasen in einem Verhältnis von 60 Nm³/min auszuführen und das Durchblasen in einem Verhältnis von 60 Nm³/min auszuführen. Nach 10 min des Endreduktionsverfahrens wird das sich daraus ergebende flüssige Eisen abgestochen. Die Gesamtverfahrensdauer betrug 69,95 min.
Unmittelbar vor dem Eintreten in das Endreduktionsverfahren wurde die Temperatur des Eisenschmelzbades mittels einer Tauchlanze gemessen. Die gemessene Temperatur betrug 1570ºC. Dies beweist, daß die Temperatur des Eisenschmelzbades im wesentlichen konstant gehalten wurde.
Die Temperatur des Eisenschmelzbades und die Zusammensetzung des abgestochenen flüssigen Eisens werden in der folgenden Tabelle XXI gezeigt. TABELLE XXI
Andererseits wird die Zusammensetzung der Schlacke beim Abstechen in der folgenden Tabelle XXII gezeigt. TABELLE XXII
Die in den Konverter eingebrachte Beschickung wird in der folgenden Tabelle XXIII gezeigt. TABELLE XXIII Roheisen Abfall Cr-Pellets Koks Kalkstein Dolomit
In dem vorstehend angegebenen Experiment betrug die Cr- Reduktionsausbeute 95,21%, die Schmelzeisenproduktionsausbeute betrug 92,72% und die Ni-Reduktionsausbeute betrug 100%.

[Beispiel 6]

Weitere Experimente wurden zum Überprüfen der Wirksamkeiten der Herstellung chromhaltigen flüssigen Eisens ausgeführt, wenn der Endreduktionsschritt ausgeführt wird und nicht ausgeführt wird. Außerdem wurden herkömmliche Verfahren mit einem Endreduktionsverfahren und ohne ein Endreduktionsverfahren ausgeführt, um Vergleichsdaten zu erhalten. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle XIV gezeigt. TABELLE XIV Beispiel Roheisen (t) Abfall Cr-Pellets Koks Sauerstoff (Nm³) Kalkstein Dolomit Abstich C (%) Abstich Cr Abstichtemp. (ºC) Cr-Ausbeute Eisenproduktionsausbeute Abstichmenge Einblaszeit (min) Endreduktion Abfallschmelzschritt Reduktionsschritt
In der vorstehenden Tabelle VII ist Beispiel 1 das aus dem bevorzugten Verfahren, aber ohne Ausführen der Endreduktion, erhaltene Ergebnis, Beispiel 2 ist das aus dem bevorzugten Verfahren ohne die Endreduktion erhaltene Ergebnis, Vergl. 1 ist ein gemäß dem herkömmlichen Verfahren und ohne Ausführen einer Endreduktion ausgeführtes Vergleichsbeispiel und Vergl. 2 ist ein gemäß dem herkömmlichen Verfahren mit einer Endreduktion ausgeführtes Vergleichsbeispiel.
Wie hieraus zu erkennen ist, gestattet die vorliegende Erfindung das Ausführen der Herstellung chromhaltigen flüssigen Eisens mit dem Konverter in zufriedenstellend hoher Ausbeute. Ferner kann die Beschädigung der feuerfesten Wandung des Konverters gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Mindestmaß zurückgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung chromhaltigen flüssigen Eisens mit niedrigem Schwefelgehalt, umfassend die Schritte des

Zurverfügungstellens eines Behälters, welcher eine Aufblas- und Durchblas-Fähigkeit besitzt;

Bilden eines Eisenschmelzbades mit Roheisen in dem Behälter;

gekennzeichnet durch die weiteren Schritte des

Schlackeeinstellens, um CaO/SiO&sub2; in einem Bereich von 2,1 bis 3,5 und MgO/Al&sub2;O&sub3; in einem Bereich von 0,6 bis 0,8 bereitzustellen;

Beschicken des Eisenschmelzbades in dem Behälter mit chromoxidhaltigem Material und kohlenstoffhaltigem Material und

Durchblasen des Eisenschmelzbades.

2. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wodurch der Schwefelgehalt in dem Endprodukt aus flüssigem Eisen 0,015 Gew.-% oder weniger ist.

3. Verfahren wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, welches flüssiges Eisen erzeugt, das Chrom in einem Bereich von etwa 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% enthält.

4. Verfahren wie in Anspruch 1, 2 oder 3 beansprucht, welches weiter einen Schritt der ununterbrochenen Beschickung mit Zuschlag in einer kontrollierten Menge umfaßt, um CaO/SiO&sub2; in dem Bereich von 2,1 bis 3,5 und MgO/Al&sub2;O&sub3; in dem Bereich von 0,6 bis 0,8 zu halten.

5. Verfahren wie in Anspruch 4 beansprucht, worin der Zuschlag Kalk und Dolomit ist.

6. Verfahren wie in Anspruch 4 oder 5 beansprucht, welches weiter einen Schritt des ununterbrochenen Beschickens mit Zuschlag in einer kontrollierten Menge umfaßt, um CaO/SiO&sub2; in dem Bereich von 2,3 bis 3,5 zu halten, um den Schwefelgehalt in dem Endprodukt aus geschmolzenem Eisen auf 0,008 Gew.-% oder weniger einzuregeln.

7. Verfahren wie in irgendeinem der vorstehenden Ansprüche beansprucht, welches weiter einen Schritt des Beschickens des Eisenschmelzbades mit chromhaltigem Schrott umfaßt.

8. Verfahren wie in Anspruch 7 beansprucht, worin das Verfahren zum Herstellen chromhaltigen flüssigen Eisens die Schritte des

Beschickens eines Aufblas- und Durchblas-Konverters mit chromhaltigem Schrott und flüssigem Roheisen zum Bilden eines Eisenschmelzbades;

Ausführen eines Schrottschmelz- und Heizschrittprozesses, bei welchem das Aufblasen von Sauerstoff unter Beschicken mit kohlenstoffhaltigem Material und einem schlackenbildenden Mittel über die Gicht des Konverters ausgeführt wird, um den chromhaltigen Schrott zu schmelzen und das Eisenschmelzbad auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen und

Ausführen eines auf den Schrottschmelz- und Heizschrittprozess folgenden Reduktionsschrittprozesses, bei welchem ein Aufblasen von Sauerstoff unter Beschicken mit kohlenstoffhaltigem Material und Chromoxid über die Gicht des Konverters ausgeführt wird, um das Chrom zu reduzieren und auf diese Weise chromhaltiges flüssiges Eisen zu bilden, umfaßt.

9. Verfahren wie in Anspruch 8 beansprucht, worin der Schrottschmelz- und Heizschrittprozess ausgeführt wird, um das Eisenschmelzbad auf eine Temperatur von 1500ºC oder höher zu erhitzen.

10. Verfahren wie in Anspruch 8 oder 9 beansprucht, worin der Schrottschmelz- und Heizschrittprozess ausgeführt wird, um eine der folgenden Formel

[C] ≥ 4,03 + 0,084 x [Cr]

genügende Beziehung zwischen der Kohlenstoffkonzentration [C] und der Chromkonzentration [Cr] zu begründen.

11. Verfahren wie in Anspruch 8 beansprucht, worin der Schrottschmelz- und Heizschritt in zwei Folgeschritte aufgetrennt wird, in welchen zuerst ein Schrottschmelzschritt vor einem zweiten Heizschritt zum Schmelzen des Schrotts ausgeführt wird und der zweite Heizschritt auf den ersten Schrottschmelzschritt zum Erhöhen der Temperatur des Eisenschmelzbades auf eine Temperatur von 1500ºC oder höher und Einstellen der Kohlenstoffkonzentration [C] gegenüber der Chromkonzentration [Cr], um der folgenden Formel

[C] ≥ 4,03 + 0,084 x [Cr]

zu genügen, ausgeführt wird.

12. Verfahren wie in Anspruch 11 beansprucht, welches weiter einen Schritt der Zustandsüberwachung des Eisenschmelzbades und Ermittelns der Übergangszeit zwischen dem ersten Schrottschmelzschritt und dem Heizschritt auf der Grundlage des überwachten Zustandes umfaßt.