DE2321644A1 - Verfahren und vorrichtung zum einblasen von feinkoernigen behandlungsmitteln in stahlschmelzen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum einblasen von feinkoernigen behandlungsmitteln in stahlschmelzenInfo
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Description
42 Oberhausen, Essener Str. 66
Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen von feinkörnigen Behandlungsmitteln in Stahlschmelzen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einblasen von bei Stahlschmelzentemperatur verdampfbaren feinkörnigen Behandlungsmitteln
in Stahlschmelzen mittels eines Trägergasstromes.
Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Die Behandlungsmittel
können den verschiedensten metallurgischen Zwecken dienen, insbes. handelt es sich im Rahmen der Erfindung um das Einblasen
von feinkörnigem Kalzium und Kalziumverbindungen in Stahlschmelzen. Als Trägergas wird im allgemeinen ein chemisch neutrales
Gas, ζ. Β. Argon, eingesetzt.
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen Ϊ, Theaterplotz 3
Im Rahmen von bekannten Maßnahmen der beschriebenen Gattung (DT-PS 1 229 122) wird das Behandlungsmittel z. B. mittels
Tauchlanze od. dgl. in die unter atmosphärischem Druck stehende Stahlschmelze eingeblasen. Verdampft das Behandlungsmittel,
so steigen in der Stahlschmelze die Dampfblasen auf, die über
ihre Oberfläche mit der Stahlschmelze reagieren. Die aus der Summe der Oberflächen der aufsteigenden Dampfblasen resultierende
Reaktionsoberfläche ist verhältnismäßig klein, und zwar selbst dann, wenn mit verhältnismäßig großer Tauchtiefe
gearbeitet wird. Die Ausbeute des Behandlungsmittels im Rahmen der angestrebten chemischen Reaktion, anders ausgedrückt der
Wirkungsgrad des Stoffaustauschest ist verhältnismäßig gering.
Handelt es sich beispielsweise um eine Behandlung mit Kalzium zum Zwecke der Entschwefelung bei Tauchtiefen der Einblaslanze
von etwa 15oomm, so verdampft das Kalzium, die Blasen
steigen schnell in der Stahlschmelze auf und die Ausnutzung des Kalziums für die Entschwefelungsreaktion wird beträchtlich
vermindert. Die verhältnismäßig schlechte Kalziumausnutzung wird möglicherweise noch dadurch negativ beeinflußt, daß sich
an der Grenzschicht der Kalziumblase mit der Schmelze filmartige Schichten aus Kalziumoxid oder Kalziumsulfid bilden
und damit die reaktionsfähige Blasenoberfläche beträchtlich vermindern. Um diesen Mangel zu beseitigen, ist zur Kalziumbehandlung
einer Stahlschmelze in einem älteren Recht ( der Anmelderin, P 22 o9 9o2.1-24) vorgeschlagen worden, mit einer
ELnblastiefe oder Tauchtiefe von 2ooo mm und mehr zu arbeiten. Man erreicht auf diese Weise eine beachtliche Verbesserung der
Ausbeute oder des Wirkungsgrades des Stoffaustausches. Als Ursache wird u. a. angenommen, daß infolge des hohen hydrostatischen
Druckes keine Verdampfung des Kalziums erfolgt,
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Andrefswski, Honke & Gesfhuysen, PQf@ntemwä!f@, 4300 Essen 1, Theaterpiatz 3
so daß Kalziumtröpfchen im Stahlbad langsam aufsteigen und dabei
mit dem Sauerstoff und dem Schwefel reagieren. Die große Tauchtiefe ist allerdings nicht überall zu verwirklichen, nämlich überall
dort nicht, wo das Stahlbad selbst nur eine verhältnismäßig geringe Badtiefe aufweist und ohne große Investitionen nicht verändert
werden kann.
Ausgehend von den letztbeschriebenen Erfahrungen müßte man erwarten,
daß im Rahmen der bekannten Maßnahmen die Ausbeute des Behandlungsmittels beachtlich verbessert wird, wenn die Oberfläche
der Stahlschmelze unter beachtlichen Druck gesetzt wird. Die Erfahrung ist jedoch nicht befriedigend. Fine in diesem Sinne
"Hochdruckbehandlung von Stahlschmelzen" führt zu keinem Erfolg, der den Aufwand lohnen würde.
Der Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung so durchzuführen, daß mit
erheblich verbesserter Ausbeute des Behandlungsmittels, anders ausgedrückt, mit erheblich verbessertem Wirkungsgrad für den
Stoffaustausch gearbeitet werden kann, Darüber hinaus ist Aufgabe
der Erfindung besonders einfache Vorrichtungen zur Durchführung
eines solchen Verfahrens anzugeben»
Die Srfinduag betrifft ein Verfahren zum Einblasen von bei
StahlschmeIzentemperatur verdampfbaren feinkörnigen Behandlungsmitteln in Stahlschmelzen mittels eines Trägergasstromes.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Behandlungsmittel in einer Tiefe, in der die thermodynamischen Parameter für die Verdampfung
des Behandlungsmittels ausreichen, in die Stahlschmelze eingeblasen werden, und daß durch Absaugung über der Stahlschmelze
ein Unterdruck aufrechterhalten wird. Man arbeitet zumeist mit einer möglichst großen Einblastiefe, jedoch stets so,
daß hoch Verdampfung der Behandlungsmittel eintritt. Der Unterdruck soll möglichst hoch sein. Je höher der Unterdruck ist,
desto besser ist der angestrebte Effekt. Im übrigen wird man nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung stets dafür sorgen,
daß auf der Stahlschmelze eine solche Schlacke erzeugt wird, daß dadurch die (nicht gasförmigen) Reaktionsprodukte aufgenommen
werden. Vorzugsweise wird mit einem Vakuum von weniger als 20 Torr (oder 20 mm Quecksilbersäule) gearbeitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in üblichen und einfachen
Pfannen durchführen. Dazu gehört dann, daß die Stahlwerkspfanne eine druckdichte Abdichtung aufweist und der Raum über der
Schmelze an eine Unterdruckquelle anschließbar ist. Das erfindungsgemäße
Verfahren läßt sich jedoch auch im Rahmen des bekannten VakuumumlaufVerfahrens verwirklichen (vgl. Leitner-Plöckinger
"Die Edelstahlerzeugung", Springer 1965, S-. 793), bei dem ein neutrales Fördergas in einen Ansaugstutzen eingeblasen
wird. Hier besteht die Erfindung darin, daß das feinkörnige Behandlungsmittel mit einem inerten Trägergas in den Saugstutzen
eingeblasen wird, und zwar insbesondere beim Heben des Hebers. - Voraussetzung für die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens im Rahmen der beschriebenen Maßnahmen zur sogenannten Teilmengenentgasung ist eine feuerfeste Zustellung des Vakuumgefäßes
sowie insbes. des Ansaugstutzens bzw. Saugstutzens der Art,
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6"
daß diese Zustellung praktisch keinen Sauerstoff an die Schmelze abgibt. Sie besteht daher beispielsweise aus Tonerde, Magnesit
oder Dolomit.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt bei den verschiedensten feinkörnigen Behandlungsmitteln, die bei Stahlschmelztemperatur
verdampfen, zu dem angestrebten Erfolg. Man erreicht stets eine beachtliche Verbesserung der Ausbeute oder des Wirkungsgrades
des Stoffaustausches. Das gilt insbes. auch für feinkörniges
Kalzium oder für feinkörnige Kalziumverbindungen als Behandlungsmittel, wobei in diesem Fall die Erfindung spezieller lehrt,
daß das feinkörnige Kalzium bzw. die feinkörnigen Kalziumverbindungen mit einem inerten Trägergas in einer Tiefe von etwa
15oo mm in die Stahlschmelze eingeblasen werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels, nämlich für feinkörniges Kalzium oder feinkörnige Kalziumverbindungen
als Behandlungsmittel zum Zwecke der Entschwefelung ausführlicher erläutert:
Eine Stahlschmelze, die vor der Behandlung ca. o,o35 % Schwefel
enthielt, wurde zunächst auf übliche Weise mit feinkörnigem Kalzium oder einer feinkörnigen Kalziumverbindung mittels Tauchlanze
behandelt. Bei einer Einblastiefe von 5o cm erreichte man eine Absenkung des Schwefelgehaltes auf etwa o,o25 %. Bei
einer Einblastiefe von 15o cm erreichte man eine Reduzierung, des Schwefelgehaltes auf etwa o,o22 %. Bei einer Einblastiefe
von 275o cm erreichte man eine Reduzierung des Schwefelgehaltes
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auf 0,010 bis 0fO15 %. Führte man die Arbeiten jedoch unter
einem Vakuum von 20 Torr (oder 20 mm Quecksilbersäule) aus, so erreichte man bei einer Einblastiefe von 50 cm bereite eine Reduzierung
des .Schwefelgehaltes auf 0,005 %, bei einer Einblastiefe von 1,50 cm bereits eine Entschwefelung auf 0,003 % Schwefel.
- Falls die Stahlschmelze unter Vakuum steht, genügt demnach bereits eine Aufstieghöhe der Kalziumblasen von 50 bis 100
cm, um den Schwefel praktisch aus dem Stahlbad zu entfernen. Man muß annehmen, daß diese unerwartete Steigerung der Kalziumausnutzung
gegenüber dem Einblasen in eine unter atmosphärem Druck stehende Schmelze durch eine beträchtliche Vergrößerung der
reaktionsfähigen Blasenoberfläche bewirkt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens. Diese läßt sich auf verschiedene Weise verwirklichen. Handelt es sich um eine Vorrichtung aus Stahlwerkspfanne und Einrichtung zum Einbringen des feinkörnigen
Behandlungsmittels, so geht ein Vorschlag dahin, daß die Stahlwerkspfanne
eine druckdichte Abdeckung aufweist und der Raum über der Schmelze an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist.
Ist die Vorrichtung mit einer Stahlwerkspfanne und Einrichtung für das Vakuumumlaufverfahren mit Ansaugstutzen und Rücklaufstutzen
ausgerüstet, so wird zweckmäßig der Aufbau so getroffen, daß die Fördergaszuführungsleitung zugleich als Einrichtung für
die Behandlungsmittelzuführung ausgebildet ist. Bei einem Aufbau aus Stahlwerkspfanne und Vakuumhebereinrichtung mit Saugstutzen
besteht eine vorteilhafte Ausführungsform darin, daß an den Saugstutzen eine Einrichtung zur Einführung des feinkörnigen
Behandlungsmittels angeschlossen ist.
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Abschließend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen ausführlicher
erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 eine Vorrichtung zur.Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens bei einer einfachen Stahlwerkspfanne ,
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zusammenhang mit dem
Vakuumumlaufverfahren und
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zusammenhang mit dem
Vakuumheberverfahren.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Stahlwerkspfanne 1, die eine druckdichte Abdeckung 2 aufweist.
Der Raum 3 über der Schmelze 4 ist an eine Unterdruckquelle über den Stutzen 5 angeschlossen. Die Zuführung des feinkörnigen
Behandlungsmittels erfolgt entweder über Bodendüsen oder über eine strichpunktiert angedeutete Tauchlanze 7, die
vakuumdicht über den Durchtrittsstutzen 8 durch die Abdeckung hindurchgeführt ist.
In Fig. 2 erkennt man wiederum die Pfanne 1 mit der Stahlschmelze 4 und die Einrichtung 9 für das sogenannte Vakuumumlaufverfahren,
wobei diese Einrichtung 9 bei Io an eine Vakuumquelle angeschlossen ist. Hier erfolgt die Einblasung
des feinkörnigen Behandlungsmittels über eine besondere Leitung 11 in den Saugstutzen 12 hinein.
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Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der Ausführungsform nach
Fig. 3, die eine für das Vakuumheberverfahren eingerichtete Vorrichtung zeigt. Hier ist die Einrichtung 13 für das Vakuumheberverfahren
ebenfalls bei. Io an das Vakuum angeschlossen, im übrigen kann die Einrichtung 13 im ganzen in Richtung des
Pfeiles 14 gehoben und gesenkt werden. Das bedarf im einzelnen nicht der Beschreibung.- Das feinkörnige Behandlungsmittel wird
über die Einblasleitung 15 in den Laufstutzen 16 eingeführt.
Stets läßt sich mit Hilfe der dargestellten Vorrichtungen erreichen,
daß die Behandlungsmittel in einer Tiefe, in der die thermodynamischen Parameter für die Verdampfung des Behandlungsmittels noch ausreichen, in die Stahlschmelze 4 eingeblasen
werden, während durch Absaugung über der Stahlschmelze 4 bzw. dem behandelten Teil der Stahlschmelze 4 ein Unterdruck aufrechterhalten
wird.
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Claims (8)
1. Verfahren zum Einblasen von bei Stahlschmelzentemperatur verdampfbaren feinkörnigen Behandlungsmitteln in Stahlschmelzen
mittels eines Trägergasstromes, dadurch gekennzeichnet , daß die Behandlungsmittel in einer möglichst
großen Tiefe, in der jedoch die thermodynamischen Parameter für die Verdampfung, des Behandlungsmittels noch ausreichen,
in die Stahlschmelze eingeblasen werden, und daß durch Absaugung über der Stahlschmelze ein Unterdruck aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in'
Kombination dazu auf der Stahlschmelze eine Schlacke erzeugt wird und dadurch die (nicht gasförmigen) Reaktionsprodukte aufgenommen
werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 in der Ausführungsform
für das Vakuumumlaufverfahren, bei dem ein Fördergas in einen
Ansaugstutzen eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das feinkörnige Behandlungsmittel mit dem Fördergas in den Ansaugstutzen
eingeblasen wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 in der Ausführungsform
für das Vakuurnheberverfahren, bei dem die Stahlschmelze in einem
Saugstutzen des Hebers behandelt wird und der Heber gehoben und gesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das feinkörnige
Behandlungsmittel mit einem Trägergas in den Saugstutzen eingeblasen wird, und zwar insbesondere beim Heben des Hebers.
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Ändrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterplatz 3
/0
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 in der Ausführungsform
für feinkörniges Kalzium als Behandlungsmittel, dadurch gekennzeichnet/ daß das feinkörnige Kalzium mit einem Trägergas in
einer Tiefe von etwa 15oo mm in die Stahlschmelze eingeblasen wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen
1 und 2, bestehend aus Stahlwerkspfanne und Einrichtung zum Einbringen des feinkörnigen Behandlungsmittels, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stahlwerkspfanne (1) eine druckdichte Abdeckung (2) aufweist und der Raum (3) Über der Schmelze (4)
an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist.'
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3,
bestehend aus Stahlwerkspfanne und Einrichtung für das Vakuumumlaufverfahren
mit Ansaugstutzen und Rücklaufstutzen, wobei der Ansaugstutzen eine Fördergaszuführungsleitung aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fördergaszuführungsleitung (11) zugleich als Einrichtung für die Behandlungsmittelzuführung ausgebildet
ist.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4,
bestehend aus Stahlwerkspfanne und Vakuumhebereinrichtung mit
Saugstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Saugstutzen (12) eine Einrichtung (15) zur Einführung des feinkörnigen Behandlungsmittels angeschlossen ist.
4098 4 6/055
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