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Dokumentenidentifikation DE60308860T2 22.02.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001507876
Titel VERFAHREN ZUM METALLURGISCHEN BEHANDELN EINER METALLSCHMELZE
Anmelder Paul Wurth S.A., Luxemburg/Luxembourg, LU
Erfinder ROTH, Jean-Luc, F-57100 Thionville, FR;
LONARDI, Emile, L-4945 Bascharage, LU;
BERG, Paul, L-8479 Eischen, LU
Vertreter OFFICE ERNEST T. FREYLINGER S.A., Strassen, LU
DE-Aktenzeichen 60308860
Vertragsstaaten DE, ES, FR, IT
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 21.05.2003
EP-Aktenzeichen 037404860
WO-Anmeldetag 21.05.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/EP03/50183
WO-Veröffentlichungsnummer 2003100102
WO-Veröffentlichungsdatum 04.12.2003
EP-Offenlegungsdatum 23.02.2005
EP date of grant 04.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse C21C 7/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C21C 7/064(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C21C 7/072(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur metallurgischen Behandlung einer Metallschmelze. Sie betrifft insbesondere ein solches Verfahren, das eine erste Behandlung umfasst, welche das Vorhandensein oder die Bildung einer sauren Schlacke auf der Oberfläche der Metallschmelze impliziert, und eine zweite Behandlung umfasst, welche das Vorhandensein oder die Bildung einer basischen Schlacke auf der Oberfläche dieser Metallschmelze impliziert.

Stand der Technik

Ein Verfahren dieser Art ist beispielsweise ein Verfahren zur Pfannenbehandlung von Rohstahl, bei dem eine Erwärmung der Stahlschmelze durch Aluminothermie erfolgt, bevor eine Entschwefelungsbehandlung (d.h. eine Behandlung zur Herabsetzung des Schwefelgehaltes) und/oder eine Entphosphorungsbehandlung (d.h. eine Behandlung zur Herabsetzung des Phosphorgehaltes) durchgeführt wird. Bei der Erwärmung durch Aluminothermie lässt man das Aluminium mit Sauerstoff reagieren, wodurch sich auf der Oberfläche der Stahlschmelze eine saure Al2O3-Schlacke bildet. Jedoch wird die Entschwefelungs- bzw. Entphosphorungsbehandlung, die eine basische Schlacke auf der Oberfläche der Stahlschmelze erfordert, durch das Vorhandensein einer sauren Al2O3-Schlacke auf der Oberfläche der Stahlschmelze inhibiert. Folglich muss die saure Al2O3-Schlacke zunächst abgezogen werden, bevor mit der Entschwefelungs- bzw. Entphosphorungsbehandlung begonnen werden kann. Ein solches Zwischenabschlacken erhöht jedoch beträchtlich die Gesamtbehandlungszeit und ist nicht in allen metallurgischen Behandlungsständen möglich.

Um den Wirkungsgrad einer Erwärmung durch Aluminothermie einer Metallschmelze in einer Pfanne zu erhöhen, wird diese Erwärmung bekanntlich unter einer Glocke durchgeführt (vgl. z. B. US-A-4518422). Durch Einblasen eines Inertgases wird zunächst ein "Fenster" in einer die Metallschmelze bedeckenden Schicht Ausgangsschlacke ausgebildet. Über diesem "Fenster" wird dann die Glocke so weit abgesenkt, bis ihr unterer Rand in der Metallschmelze eingetaucht ist. Die Reagenzien der Aluminothermie, d.h. Aluminium und Sauerstoff, werden unter dieser Glocke zugesetzt. Gleichzeitig wird durch Einblasen eines Inertgases eine Durchmischung der Metallschmelze durchgeführt. Interessant ist dabei, dass die Glocke es ermöglicht, die Erwärmung durch Aluminothermie unter Schutzatmosphäre und mit minimalen Wärmeabgaben an die Umwelt durchzuführen. Ist die Erwärmung durch Aluminothermie beendet, wird die Glocke entfernt. Dabei vermischt sich die Schlacke um die Glocke herum mit der sich unter der Glocke gebildeten Al2O3-Schlacke, wodurch eine Schlacke entsteht, die aufgrund ihres hohen Gehaltes an Al2O3 (> 40 %) eine anschließende Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung inhibiert.

Ein weiteres Verfahren der im Oberbegriff definierten Art ist ein Verfahren, bei dem eine Roheisenschmelze oder eine Schmelze aus Ferrolegierungen sowohl einer Entsilicierung durch Einblasen von Sauerstoff (d.h. einer Behandlung zur Herabsetzung des Siliciumgehaltes) als auch einer Entschwefelung und/oder Entphosphorung unterzogen werden soll. Bei der Entsilicierung durch Einblasen von Sauerstoff entsteht auf der Oberfläche der Metallschmelze eine saure SiO2-Schlacke. Die nachfolgende Entschwefelungsbehandlung erfordert jedoch das Vorhandensein einer basischen Schlacke auf der Oberfläche der Stahlschmelze und wird durch einen SiO2-Gehalt von mehr als 10 % inhibiert. Folglich muss die bei der Entsilicierung gebildete saure Schlacke abgezogen werden, bevor mit der Entschwefelungsbehandlung begonnen wird. Wie bereits erklärt, erhöht ein solches Zwischenabschlacken die Gesamtbehandlungszeit beträchtlich und ist nicht in allen metallurgischen Behandlungsständen möglich.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Ablauf eines metallurgischen Verfahrens zu optimieren, bei welchem eine erste Behandlung das Vorhandensein oder die Bildung einer sauren Schlacke auf der Oberfläche einer Metallschmelze impliziert und eine zweite Behandlung das Vorhandensein oder die Bildung einer basischen Schlacke auf der Oberfläche dieser Metallschmelze impliziert.

Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass beide Behandlungen ohne Zwischenabschlacken gleichzeitig in zwei getrennten Zonen durchgeführt werden und dabei auf der Oberfläche der Metallschmelze eine physische Trennung zwischen einer sauren Schlackenzone und einer basischen Schlackenzone sichergestellt wird. Im Hinblick auf eine maximale Zeiteinsparung werden die beiden Behandlungen gleichzeitig durchgeführt. Interessant ist dabei, dass in all diesen Fällen die notwendige Zeit für das Zwischenabschlacken eingespart wird und beide Behandlungen in einem einzigen metallurgischen Behandlungsstand vorgenommen werden können, der nicht unbedingt für ein Abschlacken ausgerüstet sein muss (das abschließende Abschlacken kann woanders erfolgen).

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine der beiden Behandlungen unter einer tiefen Glocke durchgeführt, deren unterer Rand in der Metallschmelze eingetaucht ist, und die andere Behandlung um die tiefe Glocke herum durchgeführt. Diese tiefe Glocke gewährleistet die physische Trennung zwischen den beiden Schlackenzonen auf der Oberfläche der Schmelze und ermöglicht es dabei, eine der beiden Behandlung unter Schutzatmosphäre mit minimalen Wärmeabgaben an die Umwelt durchzuführen. Will man jedoch diese zusätzlichen Vorteile einer tiefen Glocke nicht ausnutzen, kann man auch eine einfache Trennwand verwenden, um auf der Oberfläche der Metallschmelze eine physische Trennung zwischen einer sauren Schlackenzone und einer basischen Schlackenzone zu gewährleisten. Diese Trennwand kann dabei entweder mit den Rändern eines metallurgischen Behälters zusammenwirken, um die Oberfläche der Metallschmelze in zwei nebeneinanderliegende Zonen zu teilen, oder eine Art Ring bilden, um in der Oberfläche der Metallschmelze eine kleine "Insel" abzugrenzen.

Die erste Behandlung ist zum Beispiel eine chemische Erwärmung, die unter der tiefen Glocke unter Schutzatmosphäre durchgeführt wird und die unter dieser Glocke eine saure Schlacke erzeugt. Unter chemischer Erwärmung wird hier eine stark exotherme Oxidation eines generell metallischen Elementes verstanden, wie zum Beispiel Aluminium (Aluminothermie) oder Silicium (Silicothermie).

Die erste Behandlung kann auch eine Entsilicierungsbehandlung durch Einblasen von Sauerstoff sein, insbesondere im Rahmen einer Behandlung von Gusseisen oder Ferrolegierungen (wie zum Beispiel Ferronickel) mit hohen Siliciumgehalten. Diese Entsilicierungsbehandlung durch Einblasen von Sauerstoff wird ebenfalls vorteilhaft unter einer tiefen Glocke durchgeführt, deren unterer Rand in der Metallschmelze eingetaucht ist.

Die zweite Behandlung ist zum Beispiel eine Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung unter Verwendung einer basischen Schlacke, welche beispielsweise durch Zusatz von Kalk, Natriumcarbonat, Magnesium etc. gebildet wird. Diese Behandlung kann um die tiefe Glocke herum erfolgen, unter der die erste Behandlung durchgeführt wird.

Bei einer Entsilicierungsbehandlung durch Einblasen von Sauerstoff umfasst die Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung vorteilhafterweise den Zusatz von Kalkstein, insbesondere von Zuschlagkalkstein zur Metallschmelze. Es handelt sich dabei um ein preiswertes und sehr effizientes Entschwefelungsmittel, jedoch bewirkt seine Zersetzung in der Metallschmelze eine stark endotherme Reaktion, die dazu tendiert, die Metallschmelze abzukühlen. In Verbindung mit einer Entsilicierung durch Einblasen von Sauerstoff ist dieser Kühleffekt jedoch kaum ein Problem, da bei der Entsilicierungsreaktion, die stark exotherm ist, ohnehin überschüssige Wärme entsteht.

Bei Verwendung einer tiefen Glocke, um auf der Oberfläche der Metallschmelze eine physische Trennung zwischen einer sauren Schlackenzone und einer basischen Schlackenzone zu gewährleisten, wird vorteilhafterweise wie folgt vorgegangen: zunächst wird durch Einblasen eines Inertgases ein Fenster in einer die Oberfläche der Metallschmelze bedeckenden Ausgangsschlackenschicht ausgebildet; dieses "Fenster" wird mit einer tiefen Glocke bedeckt, deren unterer Rand in der Metallschmelze eingetaucht ist; eine der beiden Behandlungen wird unter der tiefen Glocke und die andere um die tiefe Glocke herum durchgeführt, wobei gleichzeitig ein Durchmischen der Schmelze durch Einblasen eines Inertgases erfolgt; und am Ende der beiden Behandlungen wird das Durchmischen eingestellt, die tiefe Glocke entfernt und unmittelbar danach werden die beiden Schlacken abgezogen. Dadurch, dass das Durchmischen vor dem Entfernen der tiefen Glocke eingestellt wird, kann verhindert werden, dass sich die beiden Schlacken zu stark vermischen, was für das Ergebnis des Verfahrens schädlich sein könnte.

Weitere Besonderheiten und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus einigen, nachstehend zur Erläuterung angegebenen Beispielen hervor, wobei auch auf die beigefügte 1 Bezug genommen wird, die eine schematische Darstellung der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist.

Ausführliche Beschreibung einiger vorteilhafter Ausführungsarten der Erfindung

Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung soll mit der 1 der Ablauf eines metallurgischen Verfahrens näher beschrieben werden, welches eine Pfannenbehandlung zur Entschwefelung einer Roheisenschmelze mit einer vorlaufenden chemischen Erwärmung dieser Stahlschmelze in der Pfanne umfasst.

In 1 ist eine metallurgische Pfanne 10 in einem metallurgischen Behandlungsstand bei der Durchführung des vorgenannten Verfahrens zu erkennen. Im Ausgangszustand enthielt diese Pfanne 10 eine Rohstahlschmelze 12 aus dem Konverter oder Elektroofen sowie eine die Stahlschmelze bedeckende Schicht aus basischer Restschlacke. In dem metallurgischen Behandlungsstand wurde zunächst durch Einblasen eines Inertgases ein Fenster 14 in der Schicht Restschlacke ausgebildet, d.h. eine Zone in der Oberfläche der Stahlschmelze 12 wurde zumindest teilweise von der sie bedeckenden Restschlacke befreit. Über diesem Fenster 14 wurde dann eine tiefe Glocke 16 so angeordnet, dass deren unterer Rand 18 um mindestens 20 cm in der Metallschmelze 12 eingetaucht ist (je stärker die Durchspülung der Metallschmelze 12 ist, desto größer muss die Eintauchtiefe des unteren Randes der Glocke 16 sein). Bleibt zu vermerken, dass eine mögliche Ausgestaltung einer solchen tiefen Glocke 16 zum Beispiel in der Patentanmeldung WO 98/31841 beschrieben ist, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, dass die im vorliegenden Verfahren eingesetzte Glocke nicht unbedingt eine Drehglocke sein muss.

Unter der Glocke 16 wird die Stahlschmelze durch Aluminothermie erwärmt. Dazu wird Aluminium zugesetzt und Sauerstoff unter der Glocke 16eingeblasen, wie dies schematisch durch die Pfeile 18 und 20 dargestellt ist. Gleichzeitig erfolgt ein Durchmischen der Metallschmelze 12 mit einem Inertgas, welches vorzugsweise mit Hilfe einer seitlich angeordneten Lanze 22 in die Metallschmelze 12 eingeblasen wird. Dabei reagiert das Aluminium mit dem Sauerstoff in einer stark exothermen Reaktion. Diese Reaktion resultiert aus der Bildung einer sauren Al2O3-Schlacke unter der Glocke 16. Diese saure Al2O3-Schlacke ist in 1 mit dem Zeichen 24 bezeichnet.

Nach dem Stand der Technik wurde die Glocke 16 am Ende der chemischen Erwärmung hochgefahren, um die Restschlacke abzuziehen, die mit der unter der Glocke 16 entstandenen Al2O3-Schlacke stark kontaminiert wurde. Anschließend wurde die Entschwefelungsbehandlung der schlackenfreien Stahlschmelze durchgeführt. Denn um eine Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung mit einer basischen Schlacke durchführen zu können, muss bekanntlich der Al2O3-Gehalt dieser Schlacke kleiner als 40 sein.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung um die Glocke 16 herum durchgeführt, und zwar ohne Zwischenabschlacken. Dazu wird mit Hilfe einer Lanze 26 ein Mittel zur Bildung einer basischen Schlacke 28 in die Metallschmelze 12 um die Glocke 16 herum eingeblasen. Dieses Mittel zur Bildung einer basischen Schlacke 28 kann zum Beispiel Kalk, Kalkstein, Zuschlagkalkstein, Natriumcarbonat, Magnesium etc. sein. Durch die Glocke 16 wird verhindert, dass sich die unter der Glocke 16 gebildete saure Al2O3-Schlacke mit der die Glocke 16 umgebenden basischen Schlacke vermischt, so dass beide Behandlungen gleichzeitig ohne Zwischenabschlacken durchgeführt werden können. Vorzugsweise wird zunächst die Erwärmung durch Aluminothermie gestartet und sobald die Stahlschmelze eine ausreichende Temperatur erreicht hat, wird mit der Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung begonnen.

Am Ende der Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung wird jegliches Durchmischen der Metallschmelze 12 eingestellt, bevor die Glocke 16 hochgefahren wird. Anschließend werden beide Schlacken zusammen abgezogen.

Dabei ist anzumerken, dass es sich bei der unter der Glocke durchgeführten Behandlung zum Beispiel auch um eine Behandlung zur Entsilicierung von Gusseisen oder Ferrolegierungen, insbesondere von Ferronickel durch Einblasen von Sauerstoff handeln könnte. In diesem Fall reagiert das Silicium mit dem unter der Glocke eingeblasenen Sauerstoff, um eine saure SiO2-Schlacke unter der Glocke zu bilden. Um die Glocke herum kann dann eine Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung wie weiter oben beschrieben durchgeführt werden. Durch die Glocke wird verhindert, dass sich die unter der Glocke 16 gebildete saure SiO2-Schlacke mit der die Glocke 16 umgebenden basischen Schlacke vermischt, so dass beide Behandlungen gleichzeitig ohne Zwischenabschlacken durchgeführt werden können. Denn im Hinblick auf eine effiziente Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung darf der SiO2-Gehalt der basischen Schlacke nicht höher als 10 % sein.

Beispiel 1

Dieses Beispiel betrifft eine Pfannenbehandlung von Konverterstahl mit dem Ziel einer 80 %igen Entschwefelung dieses Stahls.

Ausgangszustand: eine metallurgische Pfanne enthält 160 t Konverterstahl und 600 kg Raffinations-Restschlacke. Die Analyseergebnisse sind wie folgt: 0,04 % C, 600 ppm O, 0,010 % S. Die Temperatur der Stahlschmelze beträgt 1600°C. Beim Gießen wurden 200 kg Desoxidationsaluminium und 600 kg CaO zugesetzt.

Erwärmung durch Aluminothermie: bei der ersten Behandlung handelt es sich um eine Erwärmung durch Aluminothermie, die wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben unter einer tiefen Glocke durchgeführt wird, welche oberhalb einer Zone der Stahlschmelze angeordnet ist, die vorher von ihrer Schicht Restschlacke befreit wurde. Es ergibt sich ein Temperaturanstieg der Stahlschmelze von etwa 90°C durch Einblasen von 530 kg Aluminium und 350 m3 Sauerstoff innerhalb 7 min (O2-Durchsatz 50m3/min). Die Durchmischung unter der Glocke erfolgt durch Einblasen von Argon mit Hilfe einer seitlich angeordneten Lanze mit einem Durchsatz von 0,2 m3/min.

Entschwefelung: die zweite Behandlung ist eine 80 %ige Entschwefelung, die um die Glocke herum stattfindet. Als Entschwefelungsmittel wird ein Pulver aus 60 % CaO und 35 % Al2O3 verwendet, der Rest sind Verunreinigungen. Der Zusatz von Al2O3 hat den Zweck, die Fluidität der erhaltenen Schlacke zu regulieren. Es können auch andere Schlackenmittel zugesetzt werden.

Das Entschwefelungsmittel wird mit Hilfe einer Lanze mit versenktem Kopf unter Verwendung von Argon als Trägergas eingeblasen. Bevor mit dem Einblasen des Entschwefelungsmittels begonnen wird, wird die Lanze zum Vormischen der Stahlschmelze verwendet. Dazu wird die Lanze während 5 min mit einer Argonmenge von etwa 0,5m3/min versorgt, die Versorgung mit Entschwefelungsmittel ist dabei abgestellt. Dieses Vormischen ermöglicht insbesondere ein Homogenisieren der Temperatur der Stahlschmelze vor ihrer Entschwefelung. In einem Zeitintervall von etwa 12 min werden dann 960 kg des oben genannten Entschwefelungsmittels (Feststofffördermenge etwa 80 kg/min) mit Argon als Trägergas in einer Menge von 1 m3/min eingeblasen. Die Behandlung wird abgeschlossen, indem mit derselben Lanze während 5 min ein intensives Durchmischen mit einem Argondurchsatz von etwa 1 m3/min durchgeführt wird, wobei die Versorgung mit Entschwefelungsmittel erneut abgestellt wird. Anschließend wird jegliches Durchmischen eingestellt und die Glocke hochgefahren.

Endzustand:

  • Stahl: 0,04 % C, 0,002 % S, Temperatur: ca. 1600°C
  • Schlacke: ca. 1000 kg Al2O3 unter der Glocke plus ca. 2500 kg Entschwefelungsschlacke um die Glocke herum.

Anmerkung:

Will man nur eine moderate Entschwefelung des Stahls erzielen, kann man eventuell von einem Einblasen eines Entschwefelungsmittels in die Schmelze mit Hilfe einer Lanze absehen. Denn die Restschlacke um die Glocke herum kann bereits eine ausreichende Menge Entschwefelungsmittel enthalten, um eine moderate Entschwefelung des Stahls zu erzielen. Es reicht dann aus, die Stahlschmelze um die Glocke herum durchzumischen, um sie mit der auf der Oberfläche schwimmenden Restschlacke reagieren zu lassen, und gegebenenfalls noch Schlackenmittel beizumischen, um insbesondere die Konsistenz der Schlacke einzustellen.

Beispiel 2

Dieses Beispiel betrifft eine Pfannenbehandlung von Roheisen mit dem Ziel einer Entsilicierung und Entschwefelung des Roheisens.

Ausgangszustand: eine metallurgische Pfanne enthält 100 t Roheisen mit folgenden Analyseergebnissen: 4,5 % C, 0,8 % Si, 0,10 % S. Die Temperatur der Roheisenschmelze beträgt 1350°C. Das Roheisen ist mit einer Schicht Restschlacke basischer Art bedeckt.

Entsilicierungsbehandlung: eine Entsilicierungsbehandlung durch Einblasen von Sauerstoff wird wie weiter oben beschrieben unter einer tiefen Glocke durchgeführt, welche oberhalb einer Zone der Schmelze angeordnet ist, die vorher von ihrer Schicht Restschlacke befreit wurde. Dabei werden unter der Glocke 450 m3 Sauerstoff innerhalb 10 min eingeblasen (O2-Durchsatz 45m3/min). Die Durchmischung unter der Glocke erfolgt durch Einblasen von Argon mit Hilfe einer seitlich angeordneten Lanze mit einem Durchsatz von 0,2 m3/min.

Entschwefelung: die Entschwefelung findet um die Glocke herum statt. Als Entschwefelungsmittel wird ein Pulver aus 70 % CaCO3 und 30 % Na2CO3 verwendet. Es können auch andere Schlackenmittel zugesetzt werden.

Das Entschwefelungsmittel wird mit Hilfe einer Tauchlanze unter Verwendung von Argon als Trägergas eingeblasen. In einem Zeitintervall von etwa 20 min werden 1000 kg des oben genannten Entschwefelungsmittels (Feststofffördermenge etwa 50 kg/min) mit etwa 1 m3/min Argon als Trägergas eingeblasen. Nachdem jegliches Durchmischen eingestellt wurde, kann man die Glocke hochfahren und die beiden Schlacken zusammen abziehen.

Endzustand:

  • Vorbehandeltes Roheisen: 4,3 % C, 0,4 % Si, 0,02 % S, Temperatur: ca. 1400°C.
  • Schlacke: ca. 860 kg SiO2 unter der Glocke plus ca. 700 kg Entschwefelungsschlacke um die Glocke herum.

Anmerkung zur Behandlung von Roheisen:

Bei der klassischen Entschwefelung von Roheisen in einem einzigen Schritt wird als Entschwefelungsmittel zumeist ein Mg/CaC2- oder Mg/CaO-Gemisch eingesetzt. Dabei handelt es sich um sehr effiziente, aber auch sehr teure Entschwefelungsmittel. Sie werden vor allem deshalb eingesetzt, weil sie eine begrenzte Kühlung der Metallschmelze bewirken. Die Kombination der Entschwefelung mit einer stark exothermen Entsilicierung ermöglicht es jedoch, ein zwar stärker kühlendes, aber preisgünstigeres Entschwefelungsmittel zu verwenden, wie zum Beispiel Kalkstein (CaCO3) oder Zuschlagkalkstein. Bei der Zersetzung von CaCO3 oder Na2CO3 in der Stahlschmelze entsteht im Übrigen auch Sauerstoff, der zur Entsilicierung des Roheisens beiträgt (1 kg CaCO3 oder Na2CO3 reduziert den Sauerstoffbedarf zur Entsilicierung um etwa 0,1 m3). Darüber hinaus ist ein Gemisch aus CaCO3 + Na2CO3 vorzuziehen, um eine leichtflüssigere Schlacke zu erhalten und so die Verluste durch Mitreißen von Eisen beim Abschlacken in Grenzen zu halten. Bei der Verwendung von Na2CO3 muss allerdings die Temperatur auf 1400°C begrenzt werden, um einen Verlust von Na2CO3 durch Verdunstung zu vermeiden.

Anmerkungen zu einer Behandlung von Ferrolegierungen:

Interessanterweise kann eine Schmelze aus Ferrolegierungen, insbesondere eine Ferronickelschmelze ebenfalls einer kombinierten Entsilicierungs- und Entschwefelungsbehandlung unterworfen werden, wie in Beispiel 2 für Roheisen dargestellt.

Im Fall von Ferronickel, der hier als Beispiel genommen wird, ist man jedoch in der Regel bestrebt, eine wesentlich umfangreichere Entsilicierung vorzunehmen (Herabsetzung des Si-Gehaltes um mehr als 1 %). Bei der Entsilicierung mit einem gasförmigen Sauerstoffstrahl würde sich ohne eine effiziente Kühlung eine Erwärmung von etwa 300°C oder sogar mehr ergeben.

Wie dies bei bestimmten Verfahren zur Entsilicierung von Roheisen geschieht, kann als Kühlmittel Erz oder ein als Nebenprodukt bei der Stahlherstellung gewonnenes Eisenoxid eingesetzt werden. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren, welches Entsilicierung und Entschwefelung miteinander kombiniert, ist es allerdings besonders ratsam, Kalkstein (CaCO3) und/oder Natriumcarbonat (Na2CO3) als Entschwefelungsmittel zu verwenden, da diese, vorausgesetzt, dass sie nicht durch Zugabe von Siliciumoxid (SiO2) verdünnt werden, sowohl stark kühlend wirken als auch wirkungsvoll entschwefeln.

Abgesehen vom quantitativen Aspekt (Senkung des Si-Gehaltes um 1 bis 2 % anstatt 0,2 bis 0,4 % bei Hochofenroheisen) gilt das vorgeschlagene Verfahren für Roheisen in ähnlicher Weise auch für Ferrolegierungen bei angemessener Einstellung des Gehaltes an Sauerstoff und Kühl-/Entschwefelungsmittel.


Anspruch[de]
Verfahren zur metallurgischen Behandlung einer Metallschmelze, umfassend:

eine erste Behandlung, welche das Vorhandensein oder die Bildung einer sauren Schlacke auf der Oberfläche der Metallschmelze impliziert; und

eine zweite Behandlung, welche das Vorhandensein oder die Bildung einer basischen Schlacke auf der Oberfläche der Metallschmelze impliziert;

dadurch gekennzeichnet, dass beide Behandlungen ohne Zwischenabschlacken gleichzeitig in zwei getrennten Zonen durchgeführt werden und dabei auf der Oberfläche der Metallschmelze eine physische Trennung zwischen einer sauren Schlackenzone und einer basischen Schlackenzone sichergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine der beiden Behandlungen unter einer tiefen Glocke durchgeführt wird, deren unterer Rand in der Metallschmelze eingetaucht ist, und die andere Behandlung um die tiefe Glocke herum durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die erste Behandlung eine chemische Heizbehandlung ist, die unter der tiefen Glocke durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die chemische Heizbehandlung eine Aluminothermie- oder Silicothermiebehandlung ist. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die zweite Behandlung eine Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung auf der Basis einer basischen Schlacke ist. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Behandlung eine Behandlung zur Entsilicierung von Gusseisen oder Ferrolegierungen, insbesondere Ferronickel, durch Einblasen von Sauerstoff ist. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Entsilicierungsbehandlung durch Einblasen von Sauerstoff unter einer tiefen Glocke durchgeführt wird, deren unterer Rand in der Metallschmelze eingetaucht ist, und die zweite Behandlung eine Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung ist, die um die tiefe Glocke herum durchgeführt wird. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem die zweite Behandlung eine Entschwefelungs- und/oder Entphosphorungsbehandlung auf der Basis von Kalk ist. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die zweite Behandlung den Zusatz von Kalkstein, insbesondere von Zuschlagkalkstein zur Metallschmelze umfasst. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem:

zu Beginn des Verfahrens die Oberfläche der Metallschmelze mit einer Schicht Restschlacke bedeckt ist;

in der Schicht Restschlacke durch Einblasen eines Inertgases ein Fenster ausgebildet wird;

das Fenster mit einer tiefen Glocke bedeckt wird, deren unterer Rand in der Metallschmelze eingetaucht ist;

eine der beiden Behandlungen unter der tiefen Glocke und die andere um die tiefe Glocke herum durchgeführt wird und dabei gleichzeitig eine Durchmischung der Schmelze durch Einblasen eines Inertgases durchgeführt wird; und

am Ende der beiden Behandlungen die Durchmischung eingestellt wird, die tiefe Glocke entfernt wird und unmittelbar danach die beiden Schlacken abgezogen werden.






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