DE1194886B

DE1194886B - Verfahren zum Frischen von Roheisen, insbesondere solchem mit hohem Phosphorgehalt

Info

Publication number: DE1194886B
Application number: DEB58334A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Borowski; Dr-Ing Juergen Maatsch; Dr Erwin Ploeckinger; Dr Manfred Wahlster
Original assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Current assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Priority date: 1960-06-24
Filing date: 1960-06-24
Publication date: 1965-06-16
Also published as: LU40218A1; GB944479A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C21c

Deutsche KL: 18 b-5/32

Nummer: 1194 886

Aktenzeichen: B 58334 VI a/18 b

Anmeldetag: 24. Juni 1960

Auslegetag: 16. Juni 1965

Das bekannte Frischen von Roheisen durch Aufblasen von Sauerstoff hat den Nachteil, daß die Entphosphorung Schwierigkeiten bereitet. Voraussetzung für eine wirksame Entphosphorung ist nämlich eine reaktionsfähige flüssige Schlacke, die sich aber erst im Laufe des Frischens bildet. Die Entphosphorung setzt daher zu spät ein und bleibt unvollständig.

Nun ist aber auch schon der Vorschlag bekanntgeworden, die Verschlackung des Phosphors im wesentlichen vor der Entkohlung dadurch zu bewirken, daß Frischgase angewandt werden, die nicht aus technisch reinem Sauerstoff bestehen, sondern infolge eines Gehaltes an N₂, H₂O oder CO₂ nur eine geringe Temperaturerhöhung bewirken. Die Möglichkeit der Regelung des CO₂-Gehaltes des Frischgases lediglich durch den Abstand der Düse vom Bad ist aber nicht erkannt worden.

Ein anderer Vorschlag sieht vor, beim Sauerstofffrischen von phosphorhaltigem Roheisen die Vorverlegung der Entphosphorung durch Blasen mit reduzierter Sauerstoffmenge während der Entphosphorungsperiode zu erzielen und hierbei einen Abstand zwischen der Sauerstoffdüse und der Badoberfläche einzuhalten, der nach den angegebenen Zahlenwerten höchstens etwa das 22fache des Düsendurchmessers beträgt.

Ein ähnlicher Vorschlag besagt, daß die gewünschte Vorverlegung der Entphosphorung beim Sauerstofffrischen von phosphorhaltigem Roheisen dadurch erreicht werden kann, daß man den Sauerstoffstrahl auf das Bad mit einer Energie auftreffen läßt, die zu gering ist, um die Schlackendecke zu durchstoßen. Die hierbei zwischen dem Sauerstoffstrahl und der Schlacke eintretende Reaktion fördert vorwiegend die Entphosphorung. Diese Arbeitsweise hat aber den Nachteil, daß die Dauer des Frischens wesentlich größer ist als bei unmittelbarer Einwirkung des Sauerstoffstrahles auf die Eisenschmelze.

Es ist auch bei Versuchen im Kleinkonverter schon die Festellung gemacht worden, daß bei gleichbleibender Blasgeschwindigkeit eine stärker werdende Vorverlegung der Entphosphorung vor die Entkohlung eintrat, wenn die Blaslanze von der Badoberfläche gehoben wurde. Jedoch führte diese Feststellung nicht zu dem Verfahren nach der Erfindung, sondern zu dem Vorschlag, mit mehreren Blaslanzen zu arbeiten, von denen ein Teil auf Entkohlung und der andere Teil auf Entphosphorung eingestellt werden soll.

Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zum Frischen von Roheisen, insbesondere solchem mit hohem Phosphorgehalt, z. B. von der Zusammensetzung des Thomaseisens im Konverter zu schaffen, bei dem unter Anwendung eines Sauerstoffstrahles, der mit einem Verfahren zum Frischen von Roheisen,
insbesondere solchem mit hohem Phosphorgehalt

Anmelder:

Beteiligungs- und Patentverwaltungsgesellschaft

mit beschränkter Haftung,

Essen, Altendorfer Str. 103

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Jürgen Maatsch, Essen-Haarzopf;
Dr. Erwin Plöckinger, Kapfenberg (Österreich);
Dr. Manfred Wahlster, Essen-Margarethehöhe;
Dipl.-Ing. Kurt Borowski, Essen

Druck von 4 bis 12 atü an der Düse auf das Bad geblasen wird und unter Beiseiteschieben der Schlacke unmittelbar mit dem Metallbad reagiert, erreicht wird, daß die Entphosphorung vor der Entkohlung oder gleichzeitig mit dieser erfolgt. Dieser Zweck wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Entfernung der Sauerstoffdüse vom Bad mehr als das 60fache des Düsendurchmessers beträgt, wobei infolge der Länge des Sauerstoffstrahles dieser so viel CO aus dem Konverterraum aufnimmt und zu CO₂ oxydiert, daß er beim Auftreffen auf das Bad mindestens 40 Gewichtsprozend CO₂ enthält und eine Temperatur von mindestens 150O⁰C, z. B. 2000 bis 3000°C, aufweist.

Eingehende Untersuchungen haben nämlich überraschenderweise gezeigt, daß die thermodynamischen Bedingungen für die Bevorzugung der Entphosphorungsreaktion bei gleichzeitiger langsamer Entkohlung durch die Anwesenheit von genügend CO₂ im Frischgas neben nur geringen Sauer stoff konzentrationen erreicht werden können. Das CO₂ reagiert, wenn das Frischgas mit einer Temperatur von mindestens 1500⁰C, z. B. etwa 2000 bis 3000° C, auf ein Metallbad mit hohem Kohlenstoff- und Phosphorgehalt einwirkt, bevorzugt mit dem Phosphor unter Bildung von P₂O₅, das von der Schlacke aufgenommen und in bekannter Art zu Kalziumphosphat abgebunden werden kann.

Der Sauerstoffgehalt der auf das Bad einwirkenden Frischgase soll nicht mehr als etwa 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 20 Gewichtsprozent, betragen. Außer aus CO₂ und Sauerstoff besteht das Frischgas im wesentlichen aus CO.

Infolge der hohen Zersetzungswärme des CO₂ bei der Abgabe des für die Oxydation des Phosphors und

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Kohlenstoffs notwendigen Sauerstoffs würde der Frischprozeß insgesamt gesehen endotherm sein, wenn nicht der Sauerstoffgehalt des Frischgases im Reaktionsbereich bevorzugt mit dem Kohlenstoffgehalt des Bades unter Wärmeabgabe reagieren würde, wobei infolge der CO-Entwicklung die Durchmischung des Bades und die Reaktion gefördert wird. Der Gehalt des Frischgases an freiem Sauerstoff darf aber nicht so hoch sein, daß die Entkohlung rascher als die zu bevorzugende Entphosphorung abläuft. Da die durch Verbrennen von Kohlenstoff mit Sauerstoff des Frischgases zu gewinnende Wärmemenge demnach begrenzt ist, ist es vorteilhaft, daß man weitere Wärme zur Aufrechterhaltung der Frischreaktion des CO₂ durch Vorwärmen des Frischgases infolge Verbrennung von aus dem Konverterraum stammendem CO zuführt.

Das hierbei zur Verbrennung gelangende CO hat bereits eine Temperatur von etwa 1200 bis 1600⁰C, so daß zur Wärmeerzeugung für die Umsetzung des CO₂ mit Phosphor und Kohlenstoff verhältnismäßig wenig so CO benötigt wird. Es ist unter diesen Bedingungen erfahrungsgemäß nicht notwendig, das gesamte CO aus der Frischreaktion zu CO₂ zu verbrennen.

Der Sauerstoffdruck soll so hoch sein, daß das auf das Bad auf treffende Frischgas die entstehende Schlacke beiseite schieben kann, um direkt mit dem Metallbad zu reagieren. Hierzu ist ein Sauerstoffdruck von 4 bis 12 atü vor der Düse ausreichend.

Ausführungsbeispiel

In einen Konverter wurden 501 Roheisen eingefüllt, das eine Temperatur von etwa 1200⁰C hatte und etwa 3,6%C, 0,4% Si, 1 °/_? Mn, 2% P, 0,04% S enthielt. Zugeschlagen wurden insgesamt etwa 61 CaO und 1,71 Erzpellets, von denen 20% ^v°r Beginn des Verblasens zugegeben wurden. Der Durchmesser der Sauerstoffdüse betrug 50 mm, der Düsenabstand von der theoretischen Badoberfläche das 8Of ache des Düsendurchmessers und der Sauerstoffdruck 6,7 atü. Der Sauerstoff hatte einen Reinheitsgrad von 99,6 Gewichtsprozent.

Kurze Zeit nach dem Beginn des Frischens durch Zuführen des Sauerstoffs stellte sich an der Reaktionsfläche zwischen dem Gasstrahl und dem Metallbad eine Gaszusammensetzung von etwa 50 Gewichtsprozent CO₂,20 Gewichtsprozent O₂ und 30 GewichtsprozentCO ein.Die Gastemperatur betrug etwa 2800° C.

Während des Frischens wurden im Laufe von 15 Minuten weitere 40% des insgesamt benötigten Stückkalkes und weitere 60 % der Erzpellets zugegeben. Nach Ablauf der 15 Minuten betrug der Kohlenstoffgehalt im Bad etwa 1%> der Phosphorgehalt etwa 0,17% und die Temperatur 158O⁰C. Die Sauerstoffzufuhr wurde jetzt eingestellt und die etwa 20% PiO₅ und 8% Eisen enthaltende Schlacke entfernt. Dann wurden die restlichen Mengen des Kalks und der Erzpellets aufgegeben und die Sauerstoffzufuhr unter den angegebenen Bedingungen wieder aufgenommen.

Nach dem 5 Minuten dauernden Fertigfrischen betrug der Kohlenstoffgehalt des Bades 0,10 %> der Phosphorgehalt 0,018%, der Mangangehalt 0,08% und der Schwefelgehalt 0,015%· Nach Abstellen der Sauerstoffzufuhr wurde die Schmelze in üblicher Weise fertiggemacht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Frischen von Roheisen, insbesondere solchem mit hohem Phosphorgehalt, z. B. von der Zusammensetzung des Thomaseisens, im Konverter durch einen mit einem Druck von 4 bis 12 atü an der Düse auf das Bad geblasenen Sauerstoffstrahl, der unter Beiseiteschieben der Schlacke unmittelbar mit dem Metallbad reagiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Sauerstoffdüse vom Bad mehr als das 60fache des Düsendurchmessers beträgt, wobei infolge der Länge des Sauerstoffstrahles dieser so viel CO aus dem Konverterraum aufnimmt und zu CO₂ oxydiert, daß er beim Auftreffen auf das Bad mindestens 40 Gewichtsprozent CO₂ enthält und eine Temperatur von mindestens 1500⁰C, z. B. etwa 2000 bis 3000⁰C, aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das Bad auftreffende Strahl höchstens 40%, vorzugsweise etwa 20% Sauerstoffenthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Sauerstoffdüse vom Bad das 80- bis lOOfache des Düsendurchmessers beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 13 031, 105281, 040, 800 015;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 003 242;

belgische Patentschrift Nr. 515 691;

französische Patentschriften Nr. 676 821, 933 098, 077, 1 221 074, 1 133 958, 1 168 089;

»Stahl und Eisen«, 1959, S. 205 bis 210;

»Technische Mitteilungen Krupp«, Bd. 17 (1959), H. 6, S. 295 bis 305;

»Bergakademie«, 1960, S. 16 bis 22;

»Dubbefs Taschenbuch für den Maschinenbau«, 11. Auflage, 1956, Bd. I, S. 296/297.