LU84290A1

LU84290A1 - Verfahren und einrichtung zum herstellen von stahl

Info

Publication number: LU84290A1
Application number: LU84290A
Authority: LU
Inventors: Paul Metz
Original assignee: Arbed
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1984-03-22

Description

Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Stahl

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zum Herstellen von Stahl, ausgehend von Schrott und/oder Eisen-5 schwamm, wobei man die erforderliche Wärme durch elektrischen Strom aufbringt.

Die übliche Arbeitsweise eines Elektroofens zum Schmelzen von Schrott oder von Eisenschwamm begreift das Beschicken des Ofens, die Heiz-10 und Schmelzphase sowie den Abstich. Ein metallurgisches Behandeln der Schmelze im Ofen ist zwar im Prinzip denkbar, wird aber in der Praxis nicht mehr durchgeführt, insbesondere weil diese Oefen zur Hauptaufgabe haben, einen raschen SchmelzVorgang zu gewährleisten. Anschliessend wird die geschmolzene Charge in ein geeignetes metallurgisches 15 Gefäss überführt und dort bspw. durch gezieltes Auf-bzw. Entkohlen, Entschwefein, Legieren u.dgl. für den Giessvorgang vorbereitet. Die beim Umgiessen, Ueberführen usw. auftretenden Temperaturverluste muss , man in Kauf nehmen, ebenso das Vorhandensein von Schlacken in mehr oder weniger grossen Mengen.

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Die Zusammensetzung der Schlacken beim Schmelzen von Schrott ist völlig unkontrollierbar. Auch die Mengenverhältnisse sind zumindest schwer abzuschätzen. Hierzu muss bemerkt werden, dass diese Schlak-ken jedenfalls im Verlauf sich anschliessender metallurgischer Pro-25 zesse stören. Das Abschlacken, sei es im grossen oder im kleinen Masstab, ist immer zeitraubend und erfordert, wenn es auf weitgehende Schlackenfreiheit ankommt, teure Geräte. Desweiteren spricht man in der metallurgischen Praxis immer nur von weitgehendem Abschlacken, da eine absolute Schlackenfreiheit im Rahmen grossräumiger Anlagen 30 als so gut wie undurchführbar angesehen wird.

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Der Anmelder hat sieh die Aufgaben gestellt, ein Verfahren sowie eine Einrichtung vorzuschlagen, in der ausgehend von Schrott und/ oder Eisenschwamm giessfertiger Stahl hergestellt wird, 5 Erfindungsgemäss wird ein einleitender, grober Schmelzvorgang von einem FeinungsVorgang gefolgt, der mehrere metallurgische Eingriffe beinhalten kann und wobei die üblichen thermischen Verluste verringert und ein praktisch völlig schlackenfreies Arbeiten gewährleistet werden. Hierbei wird das grob aufgeschmolzene Metall in ein Sammel-10 becken überführt. Man geht so vor, dass man dann in diesem Sammelbecken gezielte metallurgische Vorgänge, insbesondere eine Entphosphorung und eine anschliessende Entschwefelung vornimrat und dass man dann von dem sich in diesem Sammelbecken befindlichen Inhalt, begreifend eine Metallphase, eine Schlackenphase, sowie eine unscharf 15 abgegrenzte Zwischenphase, lediglich die Metallphase erfasst und diese teilweise in ein gesondertes Aggregat überführt in welchem man das Metall weiter behandelt, wobei man zwischen dem sich im Aggregat befindlichen und dem sich im Sammelbecken befindlichen, restlichen Metallanteil einen dynamischen Uebergang herstellt, der weder die 20 Schlackenphase noch die Zwischenphase einbezieht. Dieser Uebergang erfolgt durch ein Rohr, das einerseits in das Behandlungsaggregat und andererseits in die Metall phase ragt, die sich im Sammelbecken befindet, wobei sowohl die Schlackenschicht als auch die unscharfe Phasengrenze durchdrungen werden und absolut schlackenfreies Metall 25 zwischen dem Sammelbecken und dem Feinungsaggregat zirkuliert.

Zum Durchführen dieses Verfahrens dient die Einrichtung nach der Erfindung, in welcher ein Schmelzaggregat sowie ein Feinungsaggregat nebeneinander und in Verbindung mit einem MetallSammelbecken ange-30 ordnet sind, wobei die besagte Verbindung durch rohrförmige Verlängerungen der Aggregatböden bewerkstelligt wird, die in das Sammelbecken und unter den Metallspiegel in demselben ragen.

Das Schmelzaggregat ist eine Ofenpfanne, die oben geschlossen sein 35 kann. Der Boden der Ofenpfanne weist zumindest eine sich nach unten erstreckende Verlängerung auf, die in das Sammelbecken ragt; das Feinungsaggregat ist im Prinzip vom gleichen Aufbau.

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Weitere Merkmale, sowie die wesentlichen, durch die Erfindung gebotenen Vorteile, gehen aus der Beschreibung der schematischen Zeichnung hervor, in der die Fig. 1 in nicht einschränkender Weise einen Schnitt durch eine mögliche Ausführungsform der Einrichtung zeigt, 5

Man unterscheidet eine links angeordnete Ofenpfanne Al, in der sich Schrottpakete befinden, sowie das rechts angeordnete Feinungsaggregat A2, das grobschlackenfreies Metall M enthält. Beide Aggregate werden hier mit Induktionsspulen 50 ausgerüstet gezeigt. Dies stellt 10 eine mögliche, bevorzugte Ausführungsform dar, wobei die Badbeheizung im Prinzip auch per Lichtbogen- oder über Spezialschlacken per Tauchelektroden durchgeführt werden kann.

Die Ofenpfanne Al zum Schrottschmelzen weist zwei rohrförmige Ver-15 längerungen 1, 2 ihres Bodens auf; die analogen Rohre des Feinungsaggregates A2 sind mit 3, 4 bezeichnet. Ferner ist das letztere

Aggregat mit einem Vakuumstutzen 41 ausgerüstet. Die Schleusen 42 dienen zum Einführen von Einsatz- bzw, von Zusatzstoffen.

20 Das den beiden Aggregaten gemeinsame Sammelbecken 0, das mit nicht gezeigten Ausmauerungen und isolierenden Schutzschichten versehen ist, enthält schlackenbeladenes Metall. Es ist ein abgeschlossener Behälter, wobei lediglich die Rohre 1, 2, 3, 4 eine Verbindung mit den Aggregaten Al, A2 bilden und wobei in je ein Rohr eines Paares, 25 hier in die Rohre 1, 4 Gasleitungen 32 münden, die in den Deckel 6 des Beckens 0 eingelassen sind. Diese Leitungen dienen zum Einfuhren von Inertgas, wobei die aufsteigenden Gasblasen ein Zirkulieren des Metalls im Sinne Rohr 1/A1/ Rohr 2/0 bzw. Rohr 4/A2/Rohr 3/0 hervorrufen.

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Der Deckel des Beckens 0 weist ferner einen Stutzen 31 auf, der zum Einfuhren von Druckgas dient.

Die Funktionsweise der Einrichtung kann wie folgt beschrieben wer-35 den: Das Gefäss Al wird durch die Schleuse 42 mit Schrottpaketen beschickt. Um zu verhindern, dass grössere Schrottstücke in das Becken 0 gelangen, sind die Rohre 1, 2 mit Verengungen 5 versehen.

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Dann wird flüssiges Metall aus dem Becken 0 in das Gefäss Al befördert und zwar durch Druckgas, das man durch den Stutzen 31 in das Sammelbecken presst und das Gefäss Al wird, wie hier dargestellt, induktiv beheizt. Zum groben Abschlacken dient das Stichloch 9.

5 tlier zeigt sich ein bedeutender Vorteil der Erfindung, indem die Einsatzstoffe in das leere Gefäss Al eingeführt werden und dieses dann, ohne besondere Temperaturverluste mit flüssigem Metall beschickt wird, da dieses aus einem isolierten Sammelbecken stammt, lü das mit dem Gefäss Al in Kontakt steht. Das Einsatzmaterial wird demnach in flüssiger Phase beheizt, was eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades mit sich bringt. Nach erfolgtem Aufschmelzen wird der Inhalt des Gefässes Al in das Becken 0 abgelassen.

15 Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass gerade dieses Ablassen genutzt werden kann, um die Beförderung von flüssigem Metall aus dem Becken 0 in das Gefäss A2 mitzubetreiben. Letzteres ist mit einem Vakuumstutzen 41 versehen, sodass die Beförderung von 0 nach A2 vor sich geht durch Vakuum, durch Gasdruck sowie durch ferrosta-20 tischen Druck. Selbstverständlich wird man die Mithilfe des ferro-statischen Drucks nicht in Anspruch nehmen, wenn es gilt, Metall aus dem Becken ü in das Gefäss Al zu befördern, es sei denn, das Metall im Gefäss A2 wäre noch keiner Feinung unterworfen worden und es befände sich ein Ueberschuss an flüssigem Metall in diesem Gefäss.

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Achtet man darauf, dass sich die Enden der Verlängerungen 3, 4 stets unterhalb der nicht einwandfreien Badzonen im Sammelbecken befinden so wird immer schlackenfreies Metall in das Gefäss A2 gelangen. Dort wird das Metall elektrisch beheizt und zwar vorzugsweise mittels 30 einer Induktionsspule, die auch einen Rühreffekt hervorrufen kann, oder auch mittels Lichtbogen- oder Tauchelektroden.

Ein wesentlicher, durch die Erfindung gebotener Vorteil besteht darin, dass sie erlaubt, eine Fülle metallurgischer Behandlungen, wie 35 ein Auf- bzw. ein Entkohlen, ein Fintphosphore sowie ein Entschwe-feln, ein Reinigen per Gasspülung, ein Legieren u.dgl. innerhalb eines relativ begrenzten Raumes und völlig schmelzschlackenfrei t - 5 - durchzuführen und die Schmelze obendrein zu beheizen, wobei gerade wegen der knappen Raumverhältnisse die Wärmeverluste durch Abstrahlen auf ein Minimum beschränkt werden.

5 Zum Entphosphorn sowie Entschwefeln wird eine Trennwand 7 vorgesehen, die unter die Hälfte der Sammelbeckenhöhe in die Metallphase hineinragt. In den auf diese Weise getrennten Räumen werden diese Reaktionen sinnvoll über Spezialschlacken durchgeführt. So wird das Metall im linken Raum mit Alkali- bzw. Erdalkalioxyd-Schlacken S1 10 entphosphort, während im Raum rechts eine entschwefelnde sowie desoxydierende Behandlung mit Hilfe der sog. Perrin-Schlacken S2 • stattfinden kann. Zum Wiederaufarbeiten der teuren Spezialschlacken müssen diese über ein druckgesichertes Stichloch 8 bzw. 8' abgezogen werden können.

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Weiter erkennt man, dass das Behandlungsaggregat A2 mit einem Auslauf 60 versehen ist, der, wie hier dargestellt, in das Verteilergerät einer Stranggiessanlage mündet. Das hierin gelangende Metall ist schlackenfrei und wird lediglich mit einem geeigneten Pulver 20 P bedeckt.

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Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Stahl ausgehend von Schrott und/oder von Eisenschwamm, wobei man die erforderliche Wärme durch elek- « 5 irischen Strom aufbringt und das vorsieht, dass ein einleitender, grober Schmelzvorgang von einem Feinungsvorgang gefolgt wird, der mehrere metallurgische Eingriffe beinhalten kann, dadurch gekennzeichnet, dass man das in einem ersten Gefäss aufgeschmolzene Metall in ein Sammelbecken überführt in dem man das Metall behandelt und 10 dass man dann von dem sich in diesem Sammelbecken befindlichen Inhalt, begreifend eine Metallphase, eine Schlackenphase, sowie eine unscharf abgegrenzte Zwischenphase, lediglich die Metallphase erfasst und diese teilweise in ein zweites Aggregat überführt in welchem man das Metall weiter behandelt, wobei man zwischen den sich 15 in den Aggregaten befindlichen und dem sich im Sammelbecken befindlichen Metallanteil· einen dynamischen Uebergang herstellt, der weder die Schlackenphase noch die Zwischenphase einbezieht.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man 20 im Sammelbecken insbesondere eine Entphosphorung sowie eine anschliessende Entschwefelung über Alkali- und Erdalkalioxyd-Schlacken bzw. über Perrin-Schlacken vornimmt.

3. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 25. und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmelzaggregat (Al) sowie ein Feinungsaggregat (A2) nebeneinander und in Verbindung mit einem Metallsammelbecken (0) angeordnet sind, wobei die besagte Verbindung durch rohrförmige Verlängerungen (1,2,3,4) der Aggregatböden bewerkstelligt ist, die in das Sammelbecken und unter den Metall-30 spiegel in demselben ragen.

4. Einrichtung nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzaggregat sowie das Feinungsaggregat Ofenpfannen sind, die oben geschlossen sein können und die mit Mitteln zum elektrischen

35 Beheizen einer Schmelze ausgerüstet sind. - 2 -

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregate mit Vakuumstutzen (41) sowie mit Schleusen (42) zum Einführen von Einsatz- bzw. von Zusatzstoffen ausgerüstet sind.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass in je eine Verlängerung 1,4 eine Gasleitung (32) mündet, die in den Deckel (6) des Sammelbeckens eingelassen ist.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass 10 der Deckel des Sammelbeckens eine Trennwand (7) aufweist, die unter die halbe Beekenhöhe in die Metallschmelze hineineragt. «

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel des Sammelbeckens einen Druckgasstutzen (31) aufweist. 15

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 3-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelbecken zumindest ein druckgesichertes Stichloch (8) bzw. (8') aufweist.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 3-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungen 1,2 des Aggregates (Al) Verengungen aufweisen. «