PROCESS FOR INCREASING THE LIFE OF BASIC CONVERTER LININGS IN THE COURSE OF THE REFINING OF PIG IRON TO STEEL

Abstract: 1. A method of increasing the service life of basic linings of converters in the refining of pig iron into steel using MgO or substances containing MgO and lime as additives, additives of this type being injected into the focus region, characterised in that the MgO or the substances containing MgO are injected into the liquid pig iron in the presence of CaO or basic substances containing CaO with the proviso that injection begins with the refining process is terminated after 15 to 35% of the refining time, the additives in question having a particle size of less than 2 mm and the quantities of MgO and CaO having to be measured in such a way that a percentage CaO/MgO ratio and a percentage CaO/SiO2 ratio are obtained in the slag which, as shown in diagram 1, belong functionally together and lie between curves A and B, whilst the remainder of the lime required is added beginning after 15% to 35% of the refining time.

Description: Verfahren zur Erhöhung der Haltbarkeit basischer Ausmauerungen von Konvertern beim Frischen von Roheisen zu Stahl. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Haltbarkeit basischer Ausmauerungen von Konvertern beim Frischen von Roheisen zu Stahl unter Verwendung von MgO oder MgO enthaltenden Stoffen sowie Kalk als Zuschläge. Die basischen Ausmauerungen von Konvertern bestehen gewöhnlich aus getemperten, seltener aus grünen teeroder pechgebundenen Dolomitsteinen, Magnesitsteinen oder Dolomit/Magnesit-Mischsteinen. Diese Ausmauerun- gen unterliegen während des Frischens des Roheisens einem starken Verschleiss, der physikalische und chemische Ursachen hat. Die physikalischen Ursachen sind beispielsweise durch Erosion, durch Zuschlagen von Schrott und durch thermische Spannungen aufgrund wechselnder Temperaturen im Konverter gegeben. Die chemischen Einflüsse als Hauptverschleissursache sind im wesentlichen durch den Schlackenangriff auf Bestandteile der Konverterzustellung gegeben. Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, den chemischen Verschleiss zu vermindern und dadurch die Haltbarkeit der basischen Ausmauerungen zu erhöhen, und zwar durch eine gezielte metallurgische Führung des Frischprozesses. Naturgemäss hängt der chemische Verschleiss sehr stark von der Zusammensetzung der Schlacke während des Frischens ab. Nach dem gegenwärtigen Stand der Erkenntnisse, zum Beispiel Arch. Eisenhüttenwes. 44, 451, (1973) soll der Eisenoxidgehalt der Schlacke dabei eine Rolle spielen, da eine Reaktion zwischen dem Eisenoxid und dem Kohlenstoff des Bindemittels der Zustellung stattfindet, so dass in der ersten Verschleissphase eine Entkohlung der Zustellung stattfindet. Weiterhin werden nach Betriebsbeobachtungen Verschleisserscheinungen von der Zusammensetzung der Endschlacken abgeleitet. Beim Frischen bildet sich, bedingt durch den Siliciumgehalt des Roheisens und durch das entsprechende Eisenoxid, eine saure Schlacke, die man durch basische Zuschläge, z.B. durch CaO, zu neutralisieren trachtet. Selbst die basische Schlacke hat ein erhebliches Lösungsvermögen für MgO, welches die Schlacke der Ausmauerung entnimmt. Diese MgO-Löslichkeit der Schlacke ist zu Beginn des Frischens am grössten und sinkt bei Blasende ab. Daraus folgt, dass der Schlackenangriff auf die Konverterausmauerung zu Beginn des Frischens am grössten ist und dass man die Zusammensetzung der Endschlacken nicht als Massstab zur Beurteilung des Futterverschleisses heranziehen kann. Es wurden denn auch bereits Überlegungen angestellt, nur soviel MgO zusammen mit Kalk in den Konverter einzubringen, dass die Endschlacke an MgO gesättigt ist. Das bedeutet jedoch, dass die Anfangsschlacke zu wenig Mgû enthält. Eine Sättigung der Anfangsschlacke mit MgO, z.B. durch Anwendung eines grossen Überschusses, ist deswegen nicht möglich, weil sich das eingebrachte MgO schlecht löst. Die Löslichkeit für MgO verbessert sich jedoch während des Frischprozesses, so dass die Endschlacke an MgO übersättigt wird, was zur Folge hat, dass die Endschlacke sehr viskos ist und die Entphosphorisierung sowie die Entschwefelung stark behindert wird. Zum Erkenntnisstand gehört auch, dass der ideale Schutz gegen einen Schlackenangriff auf die Konverterausmauerung dann gegeben wäre, wenn es gelänge, die Magnesiumoxid-Konzentration der Schlacke in jeder Phase des Frischprozesses an der Sättigungsgrenze zu halten, also auch zu Beginn des Frischens. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Futterhaltbarkeit basischer Konverter zu verlängern, und zwar durch Erhöhung der Auflösungsgeschwindigkeit von eingesetztem MgO als Zuschlagstoff, insbesondere zu Beginn des Frischprozesses, unter Vermeidung von Flussmittelzusätzen, ferner die Einhaltung der MgO Sättigung der Schlacke während des gesamten Frischprozesses, so dass keine Behinderung der Entphosphorung und Entschwefelung durch eine zu viskose Endschlacke eintritt und schliesslich weiterhin Vermeidung von Überschüssen an basischen Zuschlägen. Überraschenderweise wurde gefunden, dass diese Aufgabe lösbar ist, wenn man das MgO oder die MgO enthaltenden Stoffe in Gegenwart von Ca!) oder Ca!) enthaltenden basischen Stoffe in das flüssige Roheisen einbläst mit der Massgabe, dass das Einblasen dieser Zuschläge in den Brennfleckbereich erfolgt, mit dem Frischen beginnt und nach 15 bis 35 Ó der Frischzeit beendet ist, wobei diese Zuschläge eine Korngrösse von weniger als 2 mm aufweisen und die Mengen an MgO und Ca!) so zu bemessen sind, dass sich in der Schlacke ein prozentuales Caû/MgO und ein prozentuales CaO/ SiO2-Verhältnis ergibt, die gemäss Schaubild 1 funktionell zusammengehören und zwischen den Kurven A und B liegen, während die erforderliche Restkalkmenge beginnend nach 15 Ó bis 35 Ó der Frischzeit zugeschlagen wird. Es hat sich gezeigt, dass das Einblasen des MgO oder der MgO enthaltenden Stoffe in den während des Frischens entstehenden sogenannten Brennfleck mit seiner hohen Temperatur zu einer ausserordentlich schnellen Auflösung des MgO in der sich bildenden Schlacke bereits zu Beginn des Frischens führt, wenn Kalk oder Kalk enthaltende basische Stoffe (Schlackenbildner) zugegen sind. Diesen Kalk kann man z.B. unmittelbar vor Blasbeginn in stückiger Form zuschlagen oder vorteilhafterweise zusammen mit dem MgO Zusatz in feinkörniger Form einblasen. Die Zuschläge sind zweckmässig weichgebrannt beziehungsweise kalziniert. Als Ronstoffe kann man Magnesit, kalkhaltigen Magnesit, magnesitischen Kalk oder Mischungen verwenden. Diese Stoffe können mit natürlich vorkommenden Begleitstoffen bis zu einem gewissen Grade verunreinigt sein. Vorteilhaft ist es, Dolomit einzusetzen. Um die Basizität der Anfangsschlacke zu erhöhen und damit gleichzeitig die zur Sättigung führenden MgO Gehalte zu erniedrigen ist es weiter vorteilhaft, Stoffe mit hoher Basizität und niedrigem Schmelzpunkt, z.B. LD-Schlacke, bei Blasbeginn und/oder vor Beginn des Frischens einzusetzen. Beim Einsatz von LD-Schlacke ist ein Prozentsatz von 0,5 bis 2,o oX bezogen auf den erzeugten Stahl, von Vorteil. Hierdurch werden die Sättigungsgehalte an MgO in der Anfangsperiode des Blasens schneller erreicht. Dadurch ist es möglich, den erforderlichen MgO-Satz herabzusetzen. Es ist ferner vorteilhaft, wenn das MgO oder die MgO enthaltenden Stoffe, gegebenenfalls zusammen mit Kalk mit Sauerstoff als Trägergas eingeblasen werden. Auf diese weise werden die einzublasenden Stoffe direkt dem Brennfleck zugeführt. Sofern die beim Frischen des Roheisens verwendete Blaslanze zur Zuführung von Feststoffen eingerichtet ist, kann das Einblasen der Feststoffe mit dem zum Frischen erforderlichen Sauerstoff erfolgen. Wenn dies nicht der Fall ist, wird erfindungsgemäss eine zueite Lanze eingesetzt, welche lediglich zum Einblasen der Feststoffe dient. Sofern ein anderes Gas als Sauerstoff die Trägergas funktion übernimmt, sollte das Einblasen der Feststoffe im Bereich des Brennflecks erfolgen, der beim Frischvor- gang entsteht. In entsprechender Anuendung dieser Vorschriften kann das erfindungsgemässe Verfahren nicht nur bei der Durchführung des LD-Frischens erfolgen, sondern auch bei anderen Verfahrensweisen, zum Beispiel bei dem sogenannten LDAC-, beim AOD- und auch beim OBM-Verfahren. Diese Verfahren benutzen teilweise neben Sauerstoff andere Gase, die auch als Trägergas dienen können, ebenso wie Gasgemische mit und ohne Sauerstoff. Das erfindungsgemäss Verfahren ist nicht auf eine Auswahl der beschriebenen technischen Massnahmen beschränkt, sondern es ist auch möglich, diese Massnahmen in technisch sinnvoller Weise zu kombinieren, zum Bei spiel dadurch, dass man vorgebildete Schlacke verwendet und kalzinierten feinkörnigen Dolomit mit Hilfe einer gesonderten Lanze mit Sauerstoff als Trägergas einbläst oder dass man vor Beginn des Frischens einen Kalkzuschlag einbringt, sodann kalkhaltigen Magnesit mit Hilfe eines Inertgases über eine gesonderte Lanze oder im Rahmen des OBM-Verfahrens beziehungsweise des AOD-Verfahrens zuschlägt. Diese Variationen sollen lediglich als Beispiele für mögliche Varianten des erfindungsgemässen Verfahrens dienen. Die erforderliche Restkalkmenge richtet sich nach dem metallurgischen Gegebenheiten, insbesondere nach dem Siliziumgehalt des Roheisens und den bereits zugeschlagenen basischen Stoffen. Sie ist durch Rechnung leicht zu ermitteln und wird vorteilhaft nach 25 % der Frischzeit zugeschlagen. Das Einblasen der Zuschläge soll mit Beginn des Frischens einsetzen, um von Anfang an eine ligO gesättigte Schlacke zu erreichen. Das Ende des Einblasens soll zwischen 15 Ó und 35 Dó der Blaszeit beendet sein, vorzugsweise nach etwa 25 Ó der Frischzeit, so dass anschliessend mit dem Zuschlag der Restkalkmenge, frühestens beginnend bei 15 %, spätestens bei 35 0 der Frischzeit, begonnen werden kann. Dabei können sich die Zeitpunkte für die Zuschläge bei niedrigen Siliciumgehalten des Stahls überschneiden. Bei hohen Siliciumgehalten dagegen sollte das Mg0-Einblasen vor dem Zuschlag der Restkalkmenge beendet sein. Erfindungsgemäss sind die Mengen an Mg!) und Kalk so bemessen, dass sich in der Schlacke ein prozentuales CaO/MgO und ein prozentuales CaO/SiO2-Verhältnis ergibt, die gemäss Schaubild 1 funktionell zusammengehören und zwischen den Kurven A und B liegen. Die Kurven lassen sich formelmässig ausdrücken als %CaO %CaO = F . + C %SiO2 %MgO Hierbei stellt F einen Faktor von o,413 dar. Bei der Kurve A nimmt C den Wert von o,5 ein, bei der Kurve B den ert von o,2. Der anzustrebende Mittelutert liegt bei C = o,35. Der Gültigskeitsbereich der Kurven liegt zwischen %CaO 0,5 bis 9,0 %MgO Die enge der Einsatzstoffe lässt sich aus Bild 1, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Diagrammen, wie in Bild 2 gezeigt ist, berechnen. Diese Berechnungen werden durch zwei Beispiele im betrieblichen Massstab weiter unten erläutert. Bei der Mengenberechnung der Zuschlagstoffe ist deren Gehalt an MgO beziehungsweise Ca!) zu berücksichtigen, selbstverständlich auch beim Einsatz von MgO enthaltenden Stoffen oder von vorgebildeter Schlacke. Anhand dieser Beispiele, die repräsentativ für zahlreiche Betriebsversuche sind, wurde festgestellt, das sich das eingeblasene MgO in der Schlacke schnell löst und dass überraschenderweise spätestens nach lo der Frischzeit eine MgO-gesättigte Schlacke vorliegt. Es hat sich ferner gezeigt, dass bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens auch der Kalk in der Schlacke ausserordentlich schnell gelöst wird und dass ein Zusatz von Flussmitteln nicht erforderlich ist. Die Frischreaktion wird nicht behindert und auch die Entphosphorung und Entschwefelung ergeben ausgezeichnete Ergebnisse. Gie folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern und eine Anleitung für die Berechnung der Zuschlagmengen geben. In beiden Beispielen wurde ein mit Mag- nesitsteinen zugestellter 200 t Konverter benutzt. Das eingesetzte Stahleisen hatte unterschiedliche Siliciumgehalte. Beispiel 1: Stahleisen % C % Si % Mn % P % S Einsatz t 4,2 o,80 0,58 o,ll o,o12 185 Berechnung des Dolomitsatzes: 185 t Stahleisen mit o,80 % Si bringen in den ersten 25 % Blasezeit (o,80 % Si - o,27 % Si) 2101 kg SiD2 ein, bei einem Restsiliziumgehalt nach 25 % Blasezeit von o,27 %. Für eine MgO-Sättigung der Anfangsschlacke werden nach Bild 1 und Bild 2 bei Einsatz von Dolomit (58 % CaO, 37 % MgO) folgende Verhältnisse für die Schlacke eingesetzt: kgCaO/kgt1gO = 1,57 darauf folge %CaO/%MgO = 2,30 %CaO/%SiO2=1,40 Diese Sättigungs-Verhältnisse werden durch folgende Einsatz-kg-Verhältnisse erreicht (Bild 2): kgCa!)/kgSi!)2 = 1,1 Hieraus werden die Einsatzmengen an Ca!) und Mgo errechnet: kgCaO/kgSiO2 = 1,1 kgCaO = 2101 . 1,1 = 2311 kgCaO/kgMgO = 1,57 kgMgO = 2311/1,57 = 1472 2311 kg Ca!) 1472 kg MgO 3783 kg = 95 % eingeblasen werden 3982 kg Dolomit. Nach dem Zünden des Sauerstoffs werden 4,o t Dolomit mit einer Zugabegeschwindigkeit von 1,3 t/min in 3,15 min eingeblasen. Der Restkalksatz, lo,7 t, wird nach 25 % Blasezeit beginnend zugesetzt. Nach 25 % Blasezeit und bei Blasende hat die Schlackenanalyse folgende Werte: %CaO $SiO2 %MgO %FeO %CaO %CaO %MgO $SiO2 25 % Blasezeit 29,2 21,8 15,5 20,8 1,88 1,34 Blasende 39,7 11,3 6,2 25,8 6,40 3,51 Analyse der Stahlprobe bei Blasende: % C % Mn % P % S o,o5 o,l2 o,o12 o,öll Anfangs- und Endschlacken haben eine MgO-Konzentration, die zur Sättigung der Schlacke führt, wie die Prozent- verhältnisse in Bild 1 zeigen. Es werden 7,4 kg MgO pro t eingesetzt. Beispiel 2: Stahleisen % C % Si % Mn % P % S Einsatz t 4,2 0,40 o,56 o,ll o,ol3 185 Berechnung des Dolomitsatzes: 185 t Stahleisen mit 0,40 % Si bringen 1388 kg Si!)2 ein, bei einem Restsiliziumgehalt nach 25 % Blasezeit von 0,05 o. Die kg-Verhältnisse und Prozent-Verhältnisse der Anfangsschlacken haben die gleichen Werte wie im Beispiel 1. %CaO/%MgO X 2,30 kgCaO/kgMgO = 1,57 %CaO/%SiO2= 1,40 kgCaO/kgSiO2 = 1,1 Hieraus werden die Einsatzmengen an Ca!) und Mg errechnet: kgCaO/kgSiO2 = 1,1 kgCaO = 1388 1,1 = 1527 kgCaO/kgMgO = 1,57 kgMgO = 1527/1,57 = 937 1527 kg Ca!) 937 kg MqO 2500 kg = 95 % eingeblasen werden 2650 kg Dolomit. Nach dem Zünden des Sauerstoffs werden 2,65 t Dolomit mit einer Zugabegeschwindigkeit von 0,850 t/min in 3,1 min eingeblasen. Der Restkalksatz, 6,0 t, wird nach 25 % Blasezeit beginnend zugesetzt. Nach 25 Blasezeit und bei Blasende hat die Schlackenanalyse folgende Werte: %CaO $SiO2 %MgO %FeO %CaO %CaO %MgO %SiO 25% Blasezeit 24,2 18,1 12,3 33,1 1,97 1,34 Blasende 36,7 10,2 6,9 29,2 5,32 3,59 Analyse der Stahlprobe bei Blasende: % C % Mn % P % S o,o4 o,lo o,oll o,o12 Anfangs- und Endschlacken haben eine MgO-Konzentration, die zur Sättigung der Schlacke führt, wie die Prozentverhältnisse in Bild 1 zeigen. Es werden 4,9 kg MgO pro t eingesetzt.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur Erhöhung der Haltbarkeit basischer Ausmauerungen von Konvertern beim Frischen von Roheisen zu Stahl unter Verwendung von MgO oder MgO enthaltenden Stoffen sowie Kalk als Zuschlä gen, dadurch gekennzeichnet, dass das MgO oder die MgO enthaltenden Stoffe in Gegenwart von Ca!) oder Ca!) enthaltenden basischen Stoffe in das flüssige Roheisen eingeblasen werden mit der Massgabe, dass das Einblasen dieser Zuschläge in den Brennfleckbereich erfolgt,mit dem Frischen beginnt und nach 15 Ó bis 35 Ó der Frischzeit beendet ist, wobei diese Zuschläge eine Korn grösse von weniger als 2 mm aufweisen und die Mengen an MgO und Ca!) so zu bemessen sind, dass sich in der Schlacke ein prozentuales CaO/MgO und ein prozentuales CaO/SiO2-Verhältnis ergibt, die gemäss Schaubild 1 funktionell zusammengehören und zwischen den Kurven A und B liegen, während die erforderliche Restkalkmenge beginnend nach 15 Ó bis 35 Ó der Frischzeit zugeschlagen wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das MgO oder die MgO enthaltenden Stoffe zu sammen mit Kalk eingeblasen werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorgebildete Schlacken, vorzugsweise in flüssiger Form verwendet werden und sodann das Einblasen von MgO oder MgO enthaltenden Stoffen erfolgt. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, da durch gekennzeichnet, dass als MgO enthalten der Zuschlagstoff Dolomit eingesetzt wird. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass das Einblasen des MgO oder der MgO enthaltenden Stoffe mit Sauer stoff oder Sauerstoff enthaltendem Gasgemisch als Trägergas erfolgt. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass das Einblasen des MgO oder der MgO enthaltenden Stoffe mit einem Sauerstoff-freien Gas oder Gasgemisch als Träger gas erfolgt. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, dass das Einblasen des Mgû oder der MgO enthaltenden Stoffe nach etuta 25 Ó der Blaszeit beendet ist. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die erforderliche Restkalkmenge be ginnend nach etwa 25 Ó der Frischzeit zuge schlagen wird.

Inventors: MAHN, GUSTAV, DR., MUNCHBERG, WOLFGANG, DR. HABIL., NOLLE, DIETER, OBST, KARL-HEINZ, PROF. DR., RAHDER, MANFRED, DR., SCHOOP, JOSEF, DR., Münchberg, Wolfgang, Dr. habil., Rähder, Manfred, Dr.
Applicants: DOLOMITWERKE GMBH, STAHLWERKE PEINE-SALZGITTER AG
Application year: 1979
Main classification: C21C5
IPC codes: C21C5