EP1979494A1 - Method for the production of a foamed slag in a metal bath - Google Patents

Method for the production of a foamed slag in a metal bath

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EP1979494A1
EP1979494A1 EP07702759A EP07702759A EP1979494A1 EP 1979494 A1 EP1979494 A1 EP 1979494A1 EP 07702759 A EP07702759 A EP 07702759A EP 07702759 A EP07702759 A EP 07702759A EP 1979494 A1 EP1979494 A1 EP 1979494A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixture
slag
furnace
addition
takes place
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07702759A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Johann Reichel
Lutz Rose
Miroslav Karbowniczek
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Demag AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a foamed slag in a metallic melt in a metallurgical furnace, in which a mixture containing at least one metal oxide and carbon is introduced into the furnace, wherein below the slag located there, the metal oxide is reduced by the carbon and the in the reduction of gases formed in the slag form bubbles, whereby the slag is foamed.
  • a method of the generic type is known from WO 2004/104232 A1.
  • a foamed slag can be produced on a metallic melt, for example on a melt of stainless metal.
  • a slag which may contain a high proportion of Cr oxide is formed. The concentration of this fraction often reaches values of more than 30%.
  • Such slags can not be liquefied and foamed to the desired extent due to their composition with the previously known method.
  • the metallic melt is added to a mixture containing at least one metal oxide and carbon.
  • the mixture may comprise an iron carrier material and a binding material.
  • the mixture can be pressed and added in the form of pellets or briquettes to the melt. If the mixture is introduced into the region between the metallic melt and the slag layer, it can chemically react there, using a reduction process of the metal oxide. This reduction process of the metal oxide with the carbon leaves gaseous carbon monoxide (CO), which causes a blistering and thus foams the slag.
  • CO carbon monoxide
  • the advantage of producing a foamed slag is as follows:
  • the charge e.g. For example, the scrap to be melted is melted in the furnace by means of the arc of the electrodes.
  • the slag fulfills a protective function due to the foamed state in addition to its primary function of removing unwanted constituents from the metallic melt.
  • the foamed slag fills the space between the electrode ends and the metal surface at least partially and thus protects the refractory lining of the furnace from the radiant energy of the electric arc.
  • the radiation of the arc is greatly reduced compared to the wall of the electric furnace and thus improves the energy input into the metallic melt.
  • foamed slag has a soundproofing effect.
  • the enveloped arc thus emits less noise into the environment, thereby improving the environmental conditions around the furnace.
  • the invention is therefore based on the object to propose a method of the type mentioned, with which this disadvantage can be avoided.
  • the foam-slag forming process should thus be controllable or controllable in a better manner, so as to be able to provide an optimum amount of foamed slag.
  • This object is achieved by the invention in that the addition of the mixture comprising at least one metal oxide and carbon, in the oven so that a desired height or a desired range of the height of the layer of the foamed slag is formed or maintained.
  • the height of the layer consisting of foamed slag is kept deliberately at a desired level, whereby the range of the height means a permissible tolerance range for the height of the foamed slag layer.
  • the addition of the mixture can be carried out both continuously and at predetermined time intervals.
  • a particular importance of the invention is to choose the correct dosage of the mixture. It has been found that optimum conditions for foam formation prevail when the addition of the mixture takes place in an amount of 3 to 20 kg per minute and per ton of metallic melt , Particularly preferably, the addition is between 5 to 15 kg per minute and per ton of metallic melt.
  • a development of the invention therefore provides that the addition of the mixture takes place so that a mixture amount of 15 to 35 kg / m 2 is maintained on the surface of the metallic melt. This value is particularly preferably between 20 and 30 kg / m 2 .
  • the mixture is advantageously introduced between the metallic melt and the slag.
  • a metallurgical furnace is usually an electric arc furnace or
  • Melting unit with electrodes for use in this case, it can be particularly preferably provided that in the plan view of the furnace substantially circular shaped wall and in a substantially central arrangement of at least one electrode of the furnace, the addition of the mixture takes place on a circular ring surface between the electrodes and the wall. It has proven to be advantageous if the addition of the mixture takes place in the region of the radial center of the annular surface.
  • a mixture can be used which, in addition to the metal oxide and carbon, furthermore has a carrier material of iron and chromium. Furthermore, it may comprise a binding material. The handling of the mixture is facilitated if it is designed as a briquette or pellet.
  • Fig. 3 shows the detail X of FIG. 1 and
  • Fig. 4 shows the course of the height h of the layer of foamed slag over time.
  • the electric arc furnace 3 shown in FIGS. 1 and 2 serves to melt metallic material, ie to produce a metallic melt 2.
  • a layer of slag 1 which in the present case is to be foamed in order to achieve the abovementioned advantages ,
  • a mixture is added via suitable feeders 7, which has a metal oxide and carbon. Furthermore, it may comprise an iron-containing carrier material and a binding material.
  • the mixture is preferably pressed into briquettes or pellets.
  • the dashed lines from the feeders 7 towards the melt 2 indicate how the pellets or briquettes are dropped onto the surface of the slag or melt.
  • the specific weight or the density of the mixture 4 are chosen so that an optimal bubble formation takes place with regard to the strength of the reaction and the duration of the process.
  • the specific weight is chosen so that the mixture 4 holds after entering the furnace 3 between the metallic melt 2 and the slag 1. This is indicated in Fig. 3, where it can be seen that although the pellets or briquettes of the mixture 4 sink below the foam slag 1, they float on the metallic melt 1.
  • the foamed slag 1 has a height h which is to be maintained at a desired value or in a predetermined tolerance range.
  • a corresponding amount of mixture 4 per time and based on the mass of the melt 2 is introduced into the furnace 3 according to the above specification. This can be done continuously or at predetermined time intervals.
  • Fig. 4 is indicated that in At regular intervals mixture 4 in the furnace 3 and thus introduced or applied to the metallic melt 2 (s., The indicated by the reference numeral 4 arrows).
  • Each addition of Mixture 4 results in a chemical reaction, the course of which is indicated by the dashed curves.
  • the superimposition of all reactions leads to a total reaction, which leads to a defined height h of the foam layer.
  • the height h is maintained within a tolerance range ⁇ h, as indicated in FIG.
  • the intervals of the addition of the mixture 4 is chosen so that the most continuous possible bubble formation is ensured, which results from the superposition of the individual partial reactions.
  • the reaction of the mixture is non-linear and the foamy slag is formed accordingly.
  • the mixture 4 introduced between foamed slag 1 and metallic melt 2 undergoes a solution process with parallel reduction of the iron oxide.
  • Mixture particles are enveloped immediately after their solution from the pellet or briquette because of the ambient temperature with a shell of solidified metal. Because the average melt temperature of the particle is lower than that of the metal, a melting process and the chemical reactions of the material within the shell take place. Depending on the temperature difference, the reaction within the shell will either end sooner than the melting of the shell or later. In the first case, the process may cause the particle to burst, resulting in an explosive release of a CO bubble. In other case, the CO bubble will develop freely in the metal.
  • Optimum results can be obtained by adding between 5 and 15 kg of mixture per ton (1,000 kg) of metallic melt per minute.
  • FIG. 2 also shows that the four feed devices 7 shown here apply the mixture to an annular surface of the slag 1 or of the metallic melt 2.
  • the ring surface is formed radially inwardly by the circular imaginary envelope 8 of the electrode 6 or the electrodes (inner circle).
  • the outer circle 9 of the annular surface is adjacent to the wall 5 of the furnace 3.
  • the mixture is thus given up in a ring shape between the furnace wall 5 and the at least one electrode 6.
  • the mixture 4 should preferably be applied approximately in the radial center between inner circle 8 and outer circle 9, as indicated in FIG. A corresponding alternative results from additions with the aid of laterally placed feed devices.
  • the area-specific weight application of the mixture 4 has also been recognized as an essential parameter.
  • a value is preferably proposed between 20 and 30 kg of mixture per square meter of the surface.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a foamed slag (1) on a metal bath (2) in a metallurgical furnace (3). According to said method, a mixture (4) containing at least one metal oxide and carbon is introduced into the furnace (3), the metal oxide is reduced by means of the carbon below the slag (1) that is located there, and the gases produced during the reduction process form bubbles such that the slag is foamed. In order to optimize the formation of foamed slag, the mixture (4) is delivered into the furnace (3) in such a way that a desired height (h) or a desired section of the height (h) of the layer of foamed slag (1) is generated or maintained.

Description

Verfahren zur Erzeugung einer Schaumschlacke in einer metallischen SchmelzeProcess for producing a foamed slag in a metallic melt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Schaumschlacke in einer metallischen Schmelze in einem metallurgischen Ofen, bei dem ein zumindest ein Metalloxid und Kohlenstoff enthaltendes Gemisch in den Ofen eingegeben wird, wobei unterhalb der dort befindlichen Schlacke das Metalloxid durch den Kohlenstoff reduziert wird und wobei die bei der Reduktion entstehenden Gase in der Schlacke Blasen bilden, wodurch die Schlacke aufgeschäumt wird.The invention relates to a method for producing a foamed slag in a metallic melt in a metallurgical furnace, in which a mixture containing at least one metal oxide and carbon is introduced into the furnace, wherein below the slag located there, the metal oxide is reduced by the carbon and the in the reduction of gases formed in the slag form bubbles, whereby the slag is foamed.
Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist aus der WO 2004/104232 A1 bekannt. Mit dem vorbekannten Verfahren kann auf einer metallischen Schmelze, beispielsweise auf einer Schmelze aus rostfreiem Metall, eine Schaumschlacke erzeugt werden. Während des Einschmelzens des festen Metalls in einem Elektrolichtbogenofen bildet sich eine Schlacke, die einen hohen Anteil an Cr-Oxid beinhalten kann. Die Konzentration dieses Anteils erreicht oft Werte von mehr als 30 %. Derartige Schlacken können aufgrund ihrer Zusammensetzung mit dem vorbekannten Verfahren nicht in dem gewünschten Maße verflüssigt und aufgeschäumt werden.A method of the generic type is known from WO 2004/104232 A1. With the previously known method, a foamed slag can be produced on a metallic melt, for example on a melt of stainless metal. During the melting of the solid metal in an electric arc furnace, a slag which may contain a high proportion of Cr oxide is formed. The concentration of this fraction often reaches values of more than 30%. Such slags can not be liquefied and foamed to the desired extent due to their composition with the previously known method.
Es ist dabei aus dem genannten Dokument bekannt, dass der metallischen Schmelze ein Gemisch zugegeben wird, das zumindest ein Metalloxid und Kohlenstoff enthält. Weiterhin kann das Gemisch ein Eisen-Trägermaterial und ein Bindematerial aufweisen. Das Gemisch kann gepresst und in Form von Pellets oder Briketts der Schmelze zugegeben werden. Ist das Gemisch in den Bereich zwischen der metallischen Schmelze und der Schlackenschicht eingebracht, kann es dort chemisch reagieren, wobei ein Reduktionsvorgang des Metalloxids einsetzt. Dieser Reduktionsvorgang des Metalloxids mit dem Kohlenstoff lässt gasförmiges Kohlenmonoxid (CO) entstehen, das eine Blasenbildung hervorruft und so die Schlacke aufschäumt.It is known from the said document that the metallic melt is added to a mixture containing at least one metal oxide and carbon. Furthermore, the mixture may comprise an iron carrier material and a binding material. The mixture can be pressed and added in the form of pellets or briquettes to the melt. If the mixture is introduced into the region between the metallic melt and the slag layer, it can chemically react there, using a reduction process of the metal oxide. This reduction process of the metal oxide with the carbon leaves gaseous carbon monoxide (CO), which causes a blistering and thus foams the slag.
Der Vorteil der Erzeugung einer Schaumschlacke besteht in Folgendem: Beim Betreiben eines Elektrolichtbogenofens wird die Charge, z. B. der einzuschmel- zende Schrott, im Ofen mittels des Lichtbogens der Elektroden geschmolzen. Hierbei erfüllt die Schlacke neben ihrer Primärfunktion der Entfernung von unerwünschten Bestandteilen aus der metallischen Schmelze eine Schutzfunktion aufgrund des geschäumten Zustands. In diesem füllt die Schaumschlacke nämlich den Raum zwischen den Elektrodenenden und der Metalloberfläche zumin- dest teilweise aus und schützt so die feuerfeste Ausmauerung des Ofens vor der Strahlungsenergie des Elektro-Lichtbogens.The advantage of producing a foamed slag is as follows: When operating an electric arc furnace, the charge, e.g. For example, the scrap to be melted is melted in the furnace by means of the arc of the electrodes. Here, the slag fulfills a protective function due to the foamed state in addition to its primary function of removing unwanted constituents from the metallic melt. In this case, the foamed slag fills the space between the electrode ends and the metal surface at least partially and thus protects the refractory lining of the furnace from the radiant energy of the electric arc.
Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der aufgeschäumten Schlacke wird die Strahlung des Lichtbogens gegenüber der Wandung des Elektroofens stark reduziert und damit das Energieeinbringen in die metallische Schmelze verbessert.Due to the low thermal conductivity of the foamed slag, the radiation of the arc is greatly reduced compared to the wall of the electric furnace and thus improves the energy input into the metallic melt.
Ein weiterer Vorteil der Schaumschlacke ist, dass sie geräuschdämmend wirkt. Der umhüllte bzw. eingehüllte Lichtbogen emittiert somit weniger Geräusche in die Umgebung, wodurch die Umgebungsbedingungen im Bereich des Ofens verbessert werden.Another advantage of the foamed slag is that it has a soundproofing effect. The enveloped arc thus emits less noise into the environment, thereby improving the environmental conditions around the furnace.
Mit dem vorbekannten Verfahren ist es zwar möglich, eine Schaumschlacke zu erzeugen, allerdings hat es sich als nachteilig erwiesen, dass die genaue Steu- erung der Menge der Schaumschlacke schwierig ist.While it is possible to produce a foamed slag by the prior art method, it has been found to be disadvantageous that the precise control of the amount of foamed slag is difficult.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem dieser Nachteil vermieden werden kann. Der Schaumschlacken-Bildungsprozess soll also in besserer Weise steuerbar bzw. regelbar sein, um so eine optimale Menge Schaumschlacke bereitstellen zu können. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, dass die Zugabe des Gemisches, das zumindest ein Metalloxid und Kohlenstoff aufweist, in den Ofen so erfolgt, dass eine gewünschte Höhe bzw. ein gewünschter Bereich der Höhe der Schicht der Schaumschlacke entsteht bzw. erhalten bleibt.The invention is therefore based on the object to propose a method of the type mentioned, with which this disadvantage can be avoided. The foam-slag forming process should thus be controllable or controllable in a better manner, so as to be able to provide an optimum amount of foamed slag. This object is achieved by the invention in that the addition of the mixture comprising at least one metal oxide and carbon, in the oven so that a desired height or a desired range of the height of the layer of the foamed slag is formed or maintained.
Man kann also sagen, dass die Höhe der Schicht bestehend aus Schaumschlacke gezielt auf einem gewünschten Niveau gehalten wird, wobei unter dem Bereich der Höhe ein zulässiger Toleranzrahmen für die Höhe der Schaumschlackenschicht zu verstehen ist.It can therefore be said that the height of the layer consisting of foamed slag is kept deliberately at a desired level, whereby the range of the height means a permissible tolerance range for the height of the foamed slag layer.
Die Zugabe des Gemisches kann dabei sowohl kontinuierlich als auch in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgen.The addition of the mixture can be carried out both continuously and at predetermined time intervals.
Eine besondere Bedeutung der Erfindung besteht darin, die richtige Dosierung des Gemisches zu wählen, Es hat sich herausgestellt, dass optimale Bedingungen für die Schaumbildung herrschen, wenn die Zugabe des Gemisches mit einer Menge von 3 bis 20 kg pro Minute und pro Tonne metallischer Schmelze erfolgt. Besonders bevorzugt liegt die Zugabe zwischen 5 bis 15 kg pro Minute und pro Tonne metallischer Schmelze.A particular importance of the invention is to choose the correct dosage of the mixture. It has been found that optimum conditions for foam formation prevail when the addition of the mixture takes place in an amount of 3 to 20 kg per minute and per ton of metallic melt , Particularly preferably, the addition is between 5 to 15 kg per minute and per ton of metallic melt.
Es hat sich herausgestellt, dass auch die flächenspezifische Aufgabe von Gemisch ein wichtiger Parameter ist. Eine Fortbildung der Erfindung sieht daher vor, dass die Zugabe des Gemisches so erfolgt, dass eine Gemischmenge von 15 bis 35 kg/m2 auf der Oberfläche der metallischen Schmelze aufrechterhalten wird. Besonders bevorzugt liegt dieser Wert zwischen 20 und 30 kg/m2.It has been found that the area-specific task of mixture is also an important parameter. A development of the invention therefore provides that the addition of the mixture takes place so that a mixture amount of 15 to 35 kg / m 2 is maintained on the surface of the metallic melt. This value is particularly preferably between 20 and 30 kg / m 2 .
Wichtig ist, dass das Gemisch an der richtigen Stelle zur Wirkung kommt. Daher wird mit Vorteil das Gemisch zwischen die metallische Schmelze und die Schlacke eingebracht. Als metallurgischer Ofen kommt zumeist ein Elektrolichtbogenofen bzw.It is important that the mixture comes into effect in the right place. Therefore, the mixture is advantageously introduced between the metallic melt and the slag. As a metallurgical furnace is usually an electric arc furnace or
Schmelzaggregat mit Elektroden zum Einsatz. Dabei kann besonders bevorzugt vorgesehen werden, dass bei in der Draufsicht im wesentlichen kreisförmig ausgestalteter Wandung des Ofens und bei im wesentlichen zentraler Anordnung mindestens einer Elektrode des Ofens die Zugabe des Gemisches auf eine Kreisringfläche zwischen den Elektroden und der Wandung erfolgt. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Zugabe des Gemisches im Bereich der radialen Mitte der Kreisringfläche erfolgt.Melting unit with electrodes for use. In this case, it can be particularly preferably provided that in the plan view of the furnace substantially circular shaped wall and in a substantially central arrangement of at least one electrode of the furnace, the addition of the mixture takes place on a circular ring surface between the electrodes and the wall. It has proven to be advantageous if the addition of the mixture takes place in the region of the radial center of the annular surface.
Wie an sich vorbekannt, kann ein Gemisch zum Einsatz kommen, das neben dem Metalloxid und Kohlenstoff weiterhin ein Trägermaterial aus Eisen und Chrom aufweist. Ferner kann es ein Bindematerial aufweisen. Die Handhabung des Gemisches wird erleichtert, wenn es als Brikett oder als Pellet ausgebildet ist.As is known in the art, a mixture can be used which, in addition to the metal oxide and carbon, furthermore has a carrier material of iron and chromium. Furthermore, it may comprise a binding material. The handling of the mixture is facilitated if it is designed as a briquette or pellet.
Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kann erreicht werden, dass die Menge an Schaumschlacke innerhalb gewünschter Grenzen gehalten wird, so dass die vorteilhafte Wirkung der Schaumschlacke optimiert eingesetzt werden kann.With the procedure according to the invention it can be achieved that the amount of foamed slag is kept within desired limits, so that the advantageous effect of the foamed slag can be optimally used.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the invention is shown. Show it:
Fig. 1 einen Elektrolichtbogenofen gemäß dem Schnitt A-B nach Fig. 2,1 shows an electric arc furnace according to the section A-B of FIG. 2,
Fig. 2 den Elektrolichtbogenofen gemäß dem Schnitt C-D nach Fig. 1 ,2 shows the electric arc furnace according to the section C-D of Fig. 1,
Fig. 3 die Einzelheit X gemäß Fig. 1 undFig. 3 shows the detail X of FIG. 1 and
Fig. 4 den Verlauf der Höhe h der Schicht aus Schaumschlacke über der Zeit. Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Elektrolichtbogenofen 3 dient zum Aufschmelzen metallischen Guts, d. h. zur Herstellung einer metallischen Schmelze 2. Auf der Schmelze 2 befindet sich eine Schicht aus Schlacke 1 , die vorliegend aufgeschäumt werden soll, um die oben genannten Vorteile erzielen zu können.Fig. 4 shows the course of the height h of the layer of foamed slag over time. The electric arc furnace 3 shown in FIGS. 1 and 2 serves to melt metallic material, ie to produce a metallic melt 2. On the melt 2 there is a layer of slag 1 which in the present case is to be foamed in order to achieve the abovementioned advantages ,
Zu diesem Zweck wird über geeignete Zuführeinrichtungen 7 ein Gemisch beigegeben, das ein Metalloxid und Kohlenstoff aufweist. Ferner kann es ein eisenhaltiges Trägermaterial sowie ein Bindematerial aufweisen. Das Gemisch ist bevorzugt zu Briketts oder Pellets gepresst. Die gestrichelten Linien von den Zuführeinrichtungen 7 in Richtung zur Schmelze 2 deuten an, wie die Pellets oder Briketts auf die Oberfläche der Schlacke bzw. der Schmelze abgeworfen werden.For this purpose, a mixture is added via suitable feeders 7, which has a metal oxide and carbon. Furthermore, it may comprise an iron-containing carrier material and a binding material. The mixture is preferably pressed into briquettes or pellets. The dashed lines from the feeders 7 towards the melt 2 indicate how the pellets or briquettes are dropped onto the surface of the slag or melt.
Das spezifische Gewicht bzw. die Pressdichte des Gemisches 4 sind dabei so gewählt, dass eine optimale Blasenbildung hinsichtlich der Stärke der Reaktion und der Dauer des Prozesses erfolgt. Das spezifische Gewicht wird dabei so gewählt, dass sich das Gemisch 4 nach der Eingabe in den Ofen 3 zwischen der metallischen Schmelze 2 und der Schlacke 1 hält. Dies ist in Fig. 3 angedeutet, wo zu sehen ist, dass die Pellets bzw. Briketts des Gemisches 4 zwar unter die Schaumschlacke 1 absinken, jedoch auf der metallischen Schmelze 1 schwimmen.The specific weight or the density of the mixture 4 are chosen so that an optimal bubble formation takes place with regard to the strength of the reaction and the duration of the process. The specific weight is chosen so that the mixture 4 holds after entering the furnace 3 between the metallic melt 2 and the slag 1. This is indicated in Fig. 3, where it can be seen that although the pellets or briquettes of the mixture 4 sink below the foam slag 1, they float on the metallic melt 1.
Hinsichtlich diesbezüglicher Details wird auf die WO 2004/104232 A1 Bezug genommen.With regard to details relating to this, reference is made to WO 2004/104232 A1.
Wie in Fig. 1 und Fig. 3 zu sehen ist, weist die geschäumte Schlacke 1 eine Höhe h auf, die auf einem gewünschten Wert bzw. in einem vorgegebenen Toleranzbereich gehalten werden soll. Um dies zu erreichen, wird gemäß obiger Spezifikation eine entsprechende Menge Gemisch 4 pro Zeit und bezogen auf die Masse der Schmelze 2 in den Ofen 3 eingebracht. Dies kann kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgen. In Fig. 4 ist angedeutet, dass in regelmäßigen Zeitabständen Gemisch 4 in den Ofen 3 und damit auf die metallische Schmelze 2 eingebracht bzw. aufgebracht wird (s. die mit der Bezugsziffer 4 bezeichneten Pfeile). Eine jede Zugabe von Gemisch 4 hat eine chemische Reaktion zur Folge, deren Verlauf mit den gestrichelten Kurvenverläufen angegeben ist. Die Überlagerung aller Reaktionen führt zu einer Gesamtreakti- on, die zu einer definierten Höhe h der Schaumschicht führt. Insbesondere wird die Höhe h in einem Toleranzbereich Δh gehalten, wie es in Fig. 4 angedeutet ist.As can be seen in FIGS. 1 and 3, the foamed slag 1 has a height h which is to be maintained at a desired value or in a predetermined tolerance range. To achieve this, a corresponding amount of mixture 4 per time and based on the mass of the melt 2 is introduced into the furnace 3 according to the above specification. This can be done continuously or at predetermined time intervals. In Fig. 4 is indicated that in At regular intervals mixture 4 in the furnace 3 and thus introduced or applied to the metallic melt 2 (s., The indicated by the reference numeral 4 arrows). Each addition of Mixture 4 results in a chemical reaction, the course of which is indicated by the dashed curves. The superimposition of all reactions leads to a total reaction, which leads to a defined height h of the foam layer. In particular, the height h is maintained within a tolerance range Δh, as indicated in FIG.
Die Intervalle der Zugabe des Gemisches 4 wird dabei so gewählt, dass eine möglichst kontinuierliche Blasenbildung gewährleistet ist, was sich aus der Su- perposition der einzelnen Teilreaktionen ergibt.The intervals of the addition of the mixture 4 is chosen so that the most continuous possible bubble formation is ensured, which results from the superposition of the individual partial reactions.
Generell gilt, dass die Reaktion des Gemisches nichtlinear verläuft und die Schaumschlacke entsprechend gebildet wird. Das Gemisch 4, das zwischen Schaumschlacke 1 und metallischer Schmelze 2 eingebracht ist, unterliegt einem Lösungsprozess mit paralleler Reduktion des Eisenoxids. Gemischpartikel werden sofort nach ihrer Lösung aus dem Pellet oder Brikett wegen der Umgebungstemperatur mit einer Schale aus erstarrtem Metall umhüllt. Dadurch, dass die mittlere Schmelzetemperatur des Partikels niedriger ist als die des Metalls, findet ein Schmelzprozess und die chemischen Reaktionen des Materials innerhalb der Schale statt. Abhängig von der Temperaturdifferenz wird die Reaktion innerhalb der Schale entweder früher als das Schmelzen der Schale oder später beendet. In dem ersten Fall kann der Vorgang zum Platzen des Partikels führen, was eine explosionsartige Befreiung einer CO-Blase zur Folge hat. In anderen Fall wird sich die CO-Blase frei im Metall entwickeln.In general, the reaction of the mixture is non-linear and the foamy slag is formed accordingly. The mixture 4 introduced between foamed slag 1 and metallic melt 2 undergoes a solution process with parallel reduction of the iron oxide. Mixture particles are enveloped immediately after their solution from the pellet or briquette because of the ambient temperature with a shell of solidified metal. Because the average melt temperature of the particle is lower than that of the metal, a melting process and the chemical reactions of the material within the shell take place. Depending on the temperature difference, the reaction within the shell will either end sooner than the melting of the shell or later. In the first case, the process may cause the particle to burst, resulting in an explosive release of a CO bubble. In other case, the CO bubble will develop freely in the metal.
Hierbei erfolgen beispielsweise folgende chemische Reaktionen: (Fex0y) + y [C] = y {CO} + x [Fe]In this case, for example, the following chemical reactions take place: (Fe x 0 y ) + y [C] = y {CO} + x [Fe]
(CaCO3) = (CaO) + (CO2J(CaCO 3 ) = (CaO) + (CO 2 J
Optimale Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn zwischen 5 und 15 kg Gemisch pro Tonne (1.000 kg) metallischer Schmelze und pro Minute zugegeben werden. Dabei kommt bevorzugt ein Gemisch zum Einsatz, das zwischen 40 und 70 Gewichts-%, vorzugsweise zwischen 50 und 60 Gewichts-%, FeCrHC aufweist.Optimum results can be obtained by adding between 5 and 15 kg of mixture per ton (1,000 kg) of metallic melt per minute. In this case, preference is given to using a mixture which has between 40 and 70% by weight, preferably between 50 and 60% by weight, of FeCrHC.
In Fig. 2 ist weiter zu sehen, dass die hier dargestellten vier Zuführeinrichtungen 7 das Gemisch auf eine kreisringförmige Oberfläche der Schlacke 1 bzw. der metallischen Schmelze 2 aufbringen. Die Ringfläche wird radial innen durch die kreisförmig gedachte Einhüllende 8 der Elektrode 6 bzw. der Elektroden gebildet (innerer Kreis). Der äußere Kreis 9 der Ringfläche ist der Wandung 5 des Ofens 3 benachbart. Das Gemisch wird dabei also ringförmig zwischen der Ofenwand 5 und der mindestens einen Elektrode 6 aufgegeben. Das Gemisch 4 sollte dabei vorzugsweise etwa in der radialen Mitte zwischen innerem Kreis 8 und äußeren Kreis 9 aufgegeben werden, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. Eine entsprechende Alternative ergibt sich durch Zugaben mit Hilfe von seitlich plat- zierten Zuführeinrichtungen.FIG. 2 also shows that the four feed devices 7 shown here apply the mixture to an annular surface of the slag 1 or of the metallic melt 2. The ring surface is formed radially inwardly by the circular imaginary envelope 8 of the electrode 6 or the electrodes (inner circle). The outer circle 9 of the annular surface is adjacent to the wall 5 of the furnace 3. The mixture is thus given up in a ring shape between the furnace wall 5 and the at least one electrode 6. The mixture 4 should preferably be applied approximately in the radial center between inner circle 8 and outer circle 9, as indicated in FIG. A corresponding alternative results from additions with the aid of laterally placed feed devices.
Die flächenspezifische Gewichtsaufgabe des Gemisches 4 ist ebenfalls als wesentlicher Parameter erkannt worden. Hierfür wird ein Wert bevorzugt zwischen 20 und 30 kg Gemisch pro Quadratmeter der Oberfläche vorgeschlagen.The area-specific weight application of the mixture 4 has also been recognized as an essential parameter. For this purpose, a value is preferably proposed between 20 and 30 kg of mixture per square meter of the surface.
Ein optimales Aufschäumergebnis wird also erreicht, wenn zum einen die Frequenz der Zugabe des Gemisches günstig gewählt wird (d. h. die Menge Gemisch pro Zeit und pro Masse der metallischen Schmelze), wenn zum anderen die Verteilung des Gemisches möglichst ringförmig auf die Oberfläche der Schlacke bzw. metallischen Schmelze erfolgt und wenn schließlich das Ge- misch mit der genannten spezifischen Menge bezogen auf die Oberfläche zugegeben wird.An optimal Aufschäumergebnis is thus achieved if, on the one hand, the frequency of the addition of the mixture is chosen favorably (ie, the amount of mixture per time and per mass of the metallic melt), on the other hand, the distribution of the mixture as possible annular on the surface of the slag or metallic melt takes place and when finally the is added mixed with said specific amount based on the surface.
Damit wird eine gewünschte Höhe der Schaumschlacke über der Zeit aufrecht erhalten, was den oben genannten vorteilhaften Effekt hat. Thus, a desired height of the foamed slag is maintained over time, which has the above-mentioned advantageous effect.
Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Schlacke / Schaumschlacke1 slag / foamed slag
2 metallische Schmelze2 metallic melt
3 metallurgischer Ofen3 metallurgical furnace
4 Gemisch4 mixture
5 Wandung5 wall
6 Elektrode6 electrode
7 Zuführeinrichtung7 feeder
8 innerer Kreis (Einhüllende der Elektroden)8 inner circle (envelope of the electrodes)
9 äußerer Kreis9 outer circle
h Höhe der Schaumschlackeh height of the foamed slag
Δh Toleranzbereich der Höhe h Δh tolerance range of height h

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zur Erzeugung einer Schaumschlacke (1 ) in einer metallischen Schmelze (2) in einem metallurgischen Ofen (3), bei dem ein zumindest ein Metalloxid und Kohlenstoff enthaltendes Gemisch (4) in den Ofen (3) eingegeben wird, wobei unterhalb der dort befindlichen Schlacke (1 ) das Metalloxid durch den Kohlenstoff reduziert wird und wobei die bei der Reduktion entstehenden Gase in der Schlacke Blasen bilden, wodurch die Schlacke aufgeschäumt wird,A process for producing a foamed slag (1) in a metallic melt (2) in a metallurgical furnace (3) in which a mixture (4) containing at least one metal oxide and carbon is introduced into the furnace (3), below slag (1), the metal oxide is reduced by the carbon and wherein the gases formed in the reduction form bubbles in the slag, whereby the slag is foamed,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Zugabe des Gemisches (4) in den Ofen (3) so erfolgt, dass eine gewünschte Höhe (h) bzw. ein gewünschter Bereich der Höhe (h) der Schicht der Schaumschlacke (1 ) entsteht bzw. erhalten bleibt.the addition of the mixture (4) into the furnace (3) takes place in such a way that a desired height (h) or a desired range of the height (h) of the layer of the foamed slag (1) is obtained or retained.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Gemisches (4) kontinuierlich erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the addition of the mixture (4) takes place continuously.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Gemisches (4) in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the addition of the mixture (4) takes place at predetermined time intervals.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Gemisches (4) mit einer Menge von 3 bis 20 kg pro4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the addition of the mixture (4) in an amount of 3 to 20 kg per
Minute und pro Tonne metallischer Schmelze (2) erfolgt.Minute and per ton of metallic melt (2) takes place.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Gemisches (4) mit einer Menge von 5 bis 15 kg pro Minute und pro Tonne metallischer Schmelze (2) erfolgt.5. The method according to claim 4, characterized in that the addition of the mixture (4) with an amount of 5 to 15 kg per minute and per ton of metallic melt (2).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Gemisches (4) so erfolgt, dass eine Gemischmenge von 15 bis 35 kg/m2 auf der Oberfläche der metallischen Schmelze (2) auf- rechterhalten wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the addition of the mixture (4) takes place so that a mixture amount of 15 to 35 kg / m 2 on the surface of the metallic melt (2) is maintained.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Gemisches (4) so erfolgt, dass eine Gemischmenge von 20 bis 30 kg/m2 auf der Oberfläche der metallischen Schmelze (2) aufrechterhalten wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the addition of the mixture (4) takes place so that a mixture amount of 20 to 30 kg / m 2 is maintained on the surface of the metallic melt (2).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch (4) zwischen die metallische Schmelze (2) und die Schlacke (1) eingebracht wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the mixture (4) between the metallic melt (2) and the slag (1) is introduced.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als metallurgischer Ofen (3) ein Elektrolichtbogenofen bzw. ein9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that as a metallurgical furnace (3) an electric arc furnace or a
Schmelzaggregat mit Elektroden mit verwendet wird.Melting unit with electrodes is used with.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei in der Draufsicht im wesentlichen kreisförmig ausgestalteter Wandung (5) des Ofens (3) und bei im wesentlichen zentraler Anordnung mindestens einer Elektrode (6) des Ofens (3) die Zugabe des Gemisches (4) auf eine Kreisringfläche zwischen den Elektroden (6) und der Wandung10. The method according to claim 9, characterized in that in the plan view in a substantially circular ausgestalteter wall (5) of the furnace (3) and in a substantially central arrangement of at least one electrode (6) of the furnace (3) the addition of the mixture ( 4) on an annular surface between the electrodes (6) and the wall
(5) erfolgt.(5).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Gemisches (4) im Bereich der radialen Mitte der Kreisringfläche erfolgt.11. The method according to claim 10, characterized in that the addition of the mixture (4) takes place in the region of the radial center of the annular surface.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch (4) weiterhin ein Trägermaterial aus Eisen und Chrom aufweist.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the mixture (4) further comprises a carrier material of iron and chromium.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch (4) weiterhin ein Bindematerial aufweist.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the mixture (4) further comprises a binding material.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch (4) als Brikett oder als Pellet ausgebildet ist. 14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the mixture (4) is formed as a briquette or as a pellet.
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