NL8603049A - Werkwijze voor de continue zuivering van heet metaal. - Google Patents

Description

Λ

* I

86.31 1O/Ba/MW - I-

Werkwijze voor de continue zuivering van heet metaal.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de continue zuivering van heet metaal. Meer in het bijzonder betreft de uitvinding werkwijzen voor het verkrijgen van zeer lage fosfor en zwavelgehalten terwijl het hete me-5 taal wordt overgebracht van de hoogoven naar de torpedo-wagen.

Moderne technologie vraagt uiteraard om staalsoorten die naar de wens van de klant voor bepaalde toepassingen vervaardigd zijn, en in het bijzonder om staalsoorten met 50 een laag of zeer laag verontreinigingsgehalte, in het bijzonder fosfor en zwavel.

De toevoer echter van ijzererts en fossiele brandstoffen die een laag gehalte van dergelijke ongewenste elementen bezitten wordt waarschijnlijk in toenemende mate 15 moeilijk, terwijl de omzetter ( te weten de LD of BOF oven) steeds meer de funktie krijgt van een reactor - in het bijzonder voor ontkoling - die onder standaardomstandigheden moet werken.

Het is derhalve duidelijk dat heet metaal, dat 20 het hoofdbestanddeel in de omzetterlading vormt, een nauwkeurig geregelde analyse moet bezitten en dat de fosfor en zwavelgehalten in het bijzonder onder bepaalde gegeven specifieke grenzen moeten liggen.

Al hoewel heetmetaal zuiveringsbewerkingen derhal-25 ve in hoge mate wenselijk zijn, moeten zij niet bijzonder kostbaar zijn en dienen bij voorkeur niet storend te werken op het tijdschema van de bewerkingen tussen het aftappen van het hete metaal uit de hoogoven en het beladen van de omzetter. Deze eigenschap zal in de toekomt nog wense-30 lijker worden aangezien, wanneer nieuwe installaties worden gebouwd en oude vernieuwd, de tendens bestaat om de staal-bewerkingsinrichting steeds dichter bij de hoogoven te plaatsen, teneinde torpedowagens onnodig te maken en waarbij het mogelijk wordt om het hete metaal direkt in de gietpan 35 te laten stromen.

Deze vereisten en tendenzen betekenen dat de 8603040 ê -« -2- gebruikelijke werkwijzen en zelfs die welke nu in het experimentele stadium zijn of zijn ingebracht in een aantal werkplaatsen, en die zijn gebaseerd op torpedowagenbehande-ling van heet metaal, moeilijk toepasbaar zullen zijn in 5 de toekomst. Bovendien zijn deze op zichzelf kostbaar en duur met betrekking tot de werking van het hele gebied in het algemeen. In feite zijn de huidige heetmetaal behande-lingswerkwijzen ingericht voor massale fosforverwijdering en zwavelverwijdering in de torpedowagen of ofwel, in sommige 10 gevallen, in speciaal uitgeruste omzetters. Dergelijke behandelingen zijn echter zeer kostbaar. De fosforverwijde-ring bijvoorbeeld in een torpedowagen houdt op dit moment het inspuiten van het verminderingsmiddel onder een aanzienlijke gesmolten metaalkolom in, zodat een behandelingsinrich-15 ting noodzakelijk is die bij hoge druk (ongeveer 10 atmosfeer) kan werken en dit veroorzaakt een overvloedig schuimen van de slak; derhalve kunnen de torpedowagens slechts gedeeltelijk gevuld zijn. In elk geval is het onmogelijk om enig overstromen van de slak te voorkomen, zelfs hoewel dit 20 niet overvloedig plaatsvindt. Er moeten derhalve middelen aanwezig zijn om de gemorste slak te verzamelen en af te voeren, waarbij de torpedowagenonderhoudstijden aanzienlijk langer zijn als gevolg van de noodzaak om het mondstuk te reinigen. Het aantal torpedowagens moet daardoor vergroot 25 worden, maar dit is in vele installaties niet mogelijk als gevolg van de afmeting van het railsnetwerk.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel om deze nadelen te overwinnen, waarbij de betrokken werkwijze voor het continu zuiveren van heet metaal eenvoudig en goedkoop 50 is, aangezien deze geen enkele verdere behandeling of bewerking vereist. De uitvinding vindt zijn basis in de waarneming dat alhoewel heet'metaal tamelijk langzaam en zonder veel turbulentie uit de hoogoven door het hoofdafvoerkanaal vloeit, de val van de ijzeruitstroomopening in het kanaal 55 en dan vandaar in de torpedowagen menging veroorzaakt die kan worden gebruikt om een innige aanraking met een toevoeg-middel te verzekeren. Voorts verblijft het hete metaal lang genoeg in het afvoerkanaal om te waarborgen dat de volgende reacties een heel stuk in de richting van voltooi-40 ing verlopen. De toevoegingsmiddelen moeten echter staps- 860 3 049 *· % -3- gewijs en in een bepaalde volgorde worden toegevoerd om goede resultaten en hoge opbrengsten te verkrijgen.

De fosforverwijderingsreact ie vindt bijvoorbeeld niet plaats indien er meer dan 0,25 gew.% silicium aanwezig 5 is in het hete metaal, het silicium moet derhalve verminderd worden voor de fosforverwijdering. De vermindering in silicium veroorzaakt echter een verandering in samenstelling van de op het metaal drijvende slak, met het resultaat dat een gedeelte van de zwavel in de slak wordt overgedragen naai^fete metaal.

De volgorde van bewerkingen moet derhalve geoptimaliseerd worden om een efficiënte, economisch aantrekkelijke behandeling te verzekeren. De uitvinding wordt derhalve gekenmerkt door de combinatie van de volgende achter elkaar 15 uitgevoerde bewerkingen: - het op bekende wijze meten van de silicium, zwavel en fosforgehalten van het hete metaal als het uit de hoogoven afgetapt wordt; - toevoeging van een zwavelverminderingsmiddel aan het 20 hete metaal dat in de hoofdafvoergoot vloeit, bij voorkeur zo dicht mogelijk bij de stroom die de ijzeruitstroomopening verlaat; - ontslakken va Asi te metaal; - toevoeging van siliciumverminderingsmiddel aan het hete 25 metaal wanneer het siliciumgehalte 0,25% te boven gaat; - scheiding van nieuwe slak en heet metaal; - toevoeging van een fosforverminderingsmiddel aan het hete metaal dat in de torpedowagen stroomt.

De toegepaste middelen om de zwavel, silicium 30 en fosforgehalten te verminderen worden uiteraard continu toegevoerd gedurende de gehele aftapbewerking, waarbij de gebruikte hoeveelheden in overeenstemming zijn met het effect dat men wenst te bereiken. De toevoegmiddelen zijn bij voorkeur als volgt: 35 - voor de zwavelvermindering: calciumoxyde, tussen 60 en 90 gew.%, waarbij de resterende hoeveelheid in hoofdzaak calciumcarbonaat is; de gebruikte hoeveelheid ligt tussen 4 en 15 kg/ton heet metaal; - voor s iliciumverminderingi j zeroxyden, tussen 80 en 100 40 gew.%, waarbij de resterende hoeveelheid in hoofdzaak cal- 8603049 ê 1" -4- ciumoxyde is; de gebruikte hoeveelheid ligt tussen 10 en 50 kg/ton heet metaal; - voor fosforvermindering: ijzeroxyden, tussen 40 en 70%, calciumoxyde tussen 30 en 60% en calciumfluoride of chloride 5 tot 20 gew.%; de hoeveelheid die gebruikt wordt bij het hete metaal dat in de torpedowagen stroomt ligt tussen 30 en 70 kg/ton heet metaal.

Zoals reeds gezegd, worden de hoeveelheden toevoeg-middelen die benodigd zijn voor elke reactie fundamenteel 10 berekend als funktie van de hoeveelheid te verwijderen element, en, daaraan ondergeschikt, eveneens als een funktie van algemene installatie-eigenschappen die de turbulentie van het hete metaal beïnvloeden zoals bijvoorbeeld de hoogte waarover het hete metaal valt, afvoerkanaal en giettrechter-15 doorsneden enz.

De hoeveelheid toevoegmiddel kan uiteraard worden berekend op een eens-en-voor-altijd basis. In dat geval moet echter een overmaat worden gebruikt om te waarborgen dat de reactie altijd min of meer compleet is; anders zal 20 het niet mogelijk zijn om op een heet metaal met konstante samenstelling te rekenen.

De volgorde van de zwavel en siliciumverminderings-bewerkingen kan worden omgedraaid. In dat geval zal echter het verbruik aan ontzwavelingsmiddel toenemen als gevolg 25 van het herzwavelingseffeet van de siliciumverminderings-bewerking als boven beschreven, er is echter het grote voordeel van het wegnemen van een slakverwijderingsbewerking en een betere verwijdering van de gedurende de siliciumver-mindering afgegeven dampen.Men kan de toevoegmiddelen een-30 voudig in het hete metaal laten vallen uit toevoerschroeven, toevoerbanden en dergelijke. Men heeft echter opgemerkt dat, als gevolg van de deeltjesafmeting en het vochtgehalte van de middelen, toevoermiddelen die in hoofdzaak op zwaartekracht werken, geblokkeerd kunnen raken of tenminste 35 het middel niet regelmatig zullen toevoeren. Dientengevolge is het eveiijgoed om pneumatische toevoermiddelen toe te passen.

Dit is in het bijzonder belangrijk voor de toevoeging van middelen volgend op de eerste slakverwijdering, 40 aangezien het hete metaal in het afvoerkanaal benedenstrooms 8603049 * -5- van dat punt zeer langzaam beweegt, zodat het middel gewoon op het oppervlak zou blijven als men het er eenvoudigweg vrijelijk in laat vallen. Een inrichting die waarborgt dat het middel over enige afstand in het hete metaal door-5 dringt is zeker te verkiezen, waarbij de effectiviteit van de reactie sterk verbeterd wordt.

De werkwijze voor de continue behandeling van heet metaal volgens de uitvinding is derhalve uitermate eenvoudig. Het past technische inrichtingen toe die eveneens jO eenvoudig en goedkoop zijn, waarbij de behandeling kan worden uitgevoerd zonder bewerkingen die moeilijk uit te voeren zijn of die de algemene procesgang van de werken belemmeren.

De uitvinding zal nu meer in detail worden beschre-j5 ven aan de hand van een uitvoeringsvorm die uitsluitend als voorbeeld is gegeven en die op geen enkele wijze de uitvinding en conclusies beperkt. De uitleg wordt vereenvoudigd aan de hand van de begeleidende schematische tekening van een mogelijke inrichting.

20 Heet metaal dat wordt getapt uit het hart 2 van een hoogoven 1 valt als een stroom 4 in een hoofdafvoerkanaal 3, dat breed, diep, en betrekkelijk kort is en licht benedenwaarts helt vanaf een ijzer uitstroomopening om te eindigen in een slakafscheider of verdieping 5, om slak van 25 het metaal te verwijderen. De slak wordt uit verdieping 5 verwijderd door uitstroomopening 9, terwijl het hete metaal verder naar beneden gaat door 8 dat een kleinere dwarsdoorsnede heeft dan het hoofdafvoerkanaal 3. Een hoeveelheid toevoegmiddel wordt uit silo 6 toegevoerd door 30 geleidingsinrichting 7 in het hoofdafvoerkanaal 3 zo dicht mogelijk bij de stroom 4. Op die manier verzekert het meng-effect dat wordt veroozaakt door het vallen van een hete metaal in het afvoerkanaal een uitstekende verdeling. Het toevoegmiddel veroorzaakt in dat stadium zwavelvermindering.

35 De reactieprodukten worden in de slak geabsorbeerd en worden van het hete metaal in verdieping 5 afgescheiden en verwijderd via gietopening 9. Het si1iciumverminderingsmidde1 in silo 10 wordt in stromingskanaal 8 toegevoerd via een voedingsinrichting II die bij voorkeur pneumatisch moet 40 zijn om een goede vermenging met het hete metaal te bevorde- 8603049 -6- ren. De reactie vormt nieuwe slak die wordt afgescheiden in verdieping 12 en verwijderd via gietkanaal 13. Het hete metaal vloeit dan door afvoerkanaal 14 en valt als een stroom 16 in een wervelinrichting 15 vanwaaruit het als 5 een stroom 19 in torpedowagen 20 valt. Het fosforverminde-ringsmiddel dat zich in silo 17 bevindt wordt met behulp van inrichting 18 in stroom 19 toegevoerd.

In de uitgevoerde proeven werd één van de ijzer-uitstroomopeningen van een hoogoven die 9400 ton heet metaal/-10 dag produceerde uitgevoerd zoals is aangegeven in de schets. Opgemerkt moet worden dat het hete metaal min of meer continu uit de hoogoven die in de proeven werd gebruikt werd afgetapt, zodat er geen grote variaties in samenstelling waren gedurende de aftapbewerkingen uit een enkele ijzeraf-15 tapopening. In de praktijk wordt de samenstelling van het hete metaal bij het begin van het aftappen bepaald en dientengevolge wordt de benodigde hoeveelheid toevoegmiddelen vastgesteld.

In één van de proeven waren de heetmetaal onzuiver-20 heden, uitgedrukt in gewichtsprocent, als volgt: S tussen 0,021 en 0,027; Si tussen 0,46 en 0,20; en P tussen 0,075 en 0,065.

De volgende tabellen geven de gemiddelde vermindering in onzuiverheden aan die zijn bereikt met verschil-25 lende hoeveelheden toevoegmiddelen.

Tabel 1

Hoeveelheid zwavelverminderings-middel kg/t heet metaal) 30 __ 4,5 5,5 10 AS 0,017 0,020 0,023 35 8003049

Hoeveelheid siliciumverminde— 5 r ingsmidde1 (kg/t heet metaal)

Tabel 2 -7- 14 24 44 d Si 0,11 0,14 0,18 10 _'__J_

Tabel 3

Hoeveelheid fosforverminde- 15 ringsmiddel (kg/t heet metaal) 35 45 55 65 Δ.Ρ 3,028 0,033 0,045 0,053 20 ____

In detail werd heet metaal dat de volgende onzuiverheden, uitgedrukt als gewichtspercentage, bevatte - S 0,027; Si 0,23 en P 0,068 - behandeld met 5 kg zwavel-25 verminderingsmiddel, 24 kg siliciumverminderingsmiddel en 55 kg fosforverminderingsmiddel per ton heet metaal.

De eindgehalten waren S: 0,008; Si: 0,05 en P: 0,026, weer uitgedrukt als gewichtspercentage.

Bij de ingang van de staalgieterij was het fos-30 forgehalte van het hete metaal verder afgenomen tot 0,023%. Het nuttig effect van de toevoegmiddelen, uitgedrukt als (beginpercentage van het element-eindpercentage van het _ 3 element) (kg middel/ton heet metaal), lag tussen 2 x 10 -3 -2 -3 en 5 x 10 voor zwavel, tussen 1 x 10 en 5 x 10 voor -3 -4 35 silicium en tussen 1 x 10 en 8 x 10 voor fosfor.

Het is duidelijk dat de werkwijze en gebruikte materialen uiterst simpel en effectief zijn, waarbij de kosten veel lager zijn dan tot nu toe. In het bijzonder zijn de gebruikte materialen die uiteraard voor dergelijke 40 doelen bekend zijn, zeer economisch en gemakkelijk beschikbaar in staalbedrijven; bijv. kunnen de ijzeroxyden bestaan 8603049 * ! -δια i t walshuid, rode convertor rook of vergelijkbare afval-of terugwinningsmaterialen.

-conclusies- 8603049

Claims (6)

1. Werkwijze voor het continu zuiveren van heet metaal, gekenmerkt door de combinatie van de 5 volgende achter elkaar uitgevoerde bewerkingen: - het op bekende wijze meten van de silicium, zwavel en fosforgehalten van het hete metaal als het uit de hoogoven afgetapt wordt; - toevoeging van een zwavelverminderingsmiddel aan het }0 hete metaal dat in de hoofdafvoergoot vloeit, bij voorkeur zo dicht mogelijk bij de stroom die de ijzeruitstroomope-ning verlaat; - ontslakken vad^ete metaal; - toevoeging van siliciumverminderingsmiddel aan het hete ]5 metaal wanneer het siliciumgehalte 0,25% te boven gaat; - scheiding van nieuwe slak en heet metaal; - toevoeging van een fosforverminderingsmiddel aan het hete metaal dat in de torpedowagen stroomt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt 20 door het feit dat de toevoeging van zwavel, silicium en fosforverminderingsmiddelen continu geschiedt gedurende de volledige aftapbewerking.

3. Werkwijze volgens conclusie I, gekenmerkt door het feit dat de het toevoegingsmiddel voor zwavelver- 25 mindering tussen 60 en 90 (gewichts) procent calciumoxyde bevat, terwijl de overblijvende hoeveelheid in hoofdzaak calciumcarbonaat is, waarbij de aan het hete metaal toegevoegde hoeveelheid tussen 4 en 15 kg/ton heet metaal bedraagt .

4. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt door het feit dat het toevoegingsmiddel voor siliciumver-mindering tussen 80 en 100 (gewichts) procent ijzeroxyden bevat, waarbij de resterende hoeveelheid in hoofdzaak calciumoxyde is, en de aan het hete metaal toegevoegde hoe-35 veelheid tussen 10 en 50 kg/ton heet metaal bedraagt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt door het feit dat het toevoegingsmiddel voor de fosforver-mindering tussen 40 en 70 (gewichts) procent ijzeroxyden bevat, tussen 30 en 60 (gewichts) procent calciumoxyde 40 en tot 20 (gewichts) procent calciumfluoride en chloride, 8603049 - 10- waarbij de aan het hete metaal toegevoerde hoeveelheid tussen 30 en 70 kg/ton heet metaal bedraagt.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de volgorde van uitvoeren van de zwavelverminderings- en si1iciumvermin-5 deringsreacties is omgekeerd. 860 3 04 9