-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entschwefeln geschmolzenen
Eisens und insbesondere ein Entschwefelungsmittel, das zum Entfernen
geschmolzen Roheisens verwendet wird.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Vorgaben
für den
Schwefelgehalt fertigen Stahls sinken auf äußert geringe Werte, um neben anderen
Anwendungen, die einen niedrigen Schwefelgehalt erfordern, niedrig
legierten Stahl hoher Festigkeit sowie Stähle herzustellen, die wasserstoffrissbeständig sind.
Im Zusammenhang mit den wirtschaftlichen Vorteilen eines Hochofenbetriebs,
der geschmolzenes Roheisen mit erhöhtem Schwefelgehalt produziert,
ist die Entschwefelung geschmolzenen Roheisens außerhalb
des Hochofens, bevor das geschmolzene Roheisen in den Stahl-Herstellungsofen
eintritt, eine praktische Notwendigkeit geworden. Im Laufe der Jahre
ist eine große
Vielfalt von Materialen und Mischungen zum Entschwefeln von Roheisen
verwendet worden. Es ist lange bekannt, dass verschiedene Calciumverbindungen
gute Entschwefelungsmittel sind. Es ist ferner bekannt, dass Magnesium,
für sich
oder in Kombination mit verschiedenen Alkalimetalloxiden, ebenfalls
ein gutes Entschwefelungsmittel ist. Es gibt mehrere Patente, die die
Verwendung von Calciumoxid und Magnesium als Hauptentschwefelungsmittel
offenbaren. (Siehe Skach 4 765 830; Skach 4 708 737; Green 4 705
561; Kandler 4 139 369; Kawakami 4 137 072; Koros 3 998 625). Ferner
sind Entschwefelungsmittel, die die Verwendung von Calciumkarbid
als Hauptentschwefelungsmittel offenbaren, ebenfalls bekannt und
gut dokumentiert. (Siehe Freissmuth 3 598 573; Todd 3 929 464; Braun
4 395 282).
-
Die
Verwendung eines Entschwefelungsmittels, das Magnesium und Eisenkarbid
oder Ferromangan mit viel Kohlstoff umfasst, ist im Luxemburgischen
Patent Nr. 88 252 vom 3. Januar 1999 beschrieben und von Axel Thomas
erfunden worden. Das in Thomas '252
offenbarte Entschwefelungsmittel umfasst mehrheitlich Eisenkarbid
oder Ferromangan mit viel Kohlenstoff. Das Entschwefelungsmittel umfasst
ferner Magnesium und ein Additiv oder mehrere Additive, um die gebildete
Schlacke zu verbessern. Die Teilchen aus Eisenkarbid oder Ferromangan
mit viel Kohlenstoff werden so ausgewählt, dass sie in Bezug auf
Ihre Größe gleich
oder geringfügig größer als
die Magnesiumteilchen sind. Die Teilchengröße des Eisenkarbids oder Ferromangan
mit viel Kohlenstoff und Magnesium reichen von 0,5 bis 1 mm. Im
Ergebnis bedecken die Eisenkarbid-Teilchen oder Ferromangan-Teilchen mit viel
Kohlenstoff die Magnesium-Teilchen nicht, und umgekehrt. Das Eisenkarbid
oder Ferromangan mit viel Kohlenstoff und Magnesium kann mit Titanoxid,
d.h. bedeckt beschichtet, werden, um das Fließvermögen der Teilchen zu verbessern
und die Schmelzgeschwindigkeit der Teilchen zu verringern. Das Eisenkarbid
oder Ferromangan mit viel Kohlenstoff und Magnesium kann getrennt
in das Roheisen eingeblasen, d.h. eingespritzt, werden oder vor
dem Einblasen in das Roheisen zusammengemischt werden.
-
Die
Verwendung einer Calciumverbindung und/oder von Magnesium, in Kombination
mit einer Gas erzeugenden Verbindung, ist ebenfalls verwendet worden,
um die Menge der Schwefelentfernung zu erhöhen. Es wurde erkannt, dass
die Gas erzeugende Verbindung bei Kontakt mit dem geschmolzenen
Roheisen ein Gas freisetzt, um eine turbulente Umgebung innerhalb
des geschmolzenen Roheisens zu schaffen. Das freigesetzte Gas bricht
hauptsächlich
Agglomerationen des Entschwefelungsmittels auf und verteilt das
Entschwefelungsmittel im geschmolzenen Roheisen. Das Gas erzeugende
Mittel ist typischerweise ein Kohlenwasserstoff, Karbonat oder Alkohol,
welches eine Tendenz hat, bei Kontakt mit dem geschmolzenen Roheisen
verschiedene Mengen von Gas freizusetzen. Die Verwendung dieser
verschiedenen Gas erzeugenden Mittel ist gut dokumentiert. (Siehe
Takmura 3 876 421; Meichsner 4 078, 915; Gmohling 4 194 902; Koros
4 266 969; Freissmuth 4 315 773; Koros 4 395 940; Green 4 705 561;
Rellermeyer 4 592 777; Meichsner 4 764 211; Meichsner 4 832 739
und Luyckx 5 021 086).
-
Entschwefelungsmittel
können
verschiedene schlackenbildende Mittel enthalten. Die Bedeutung des
Schlackenmittels wurde im Allgemeinen zu Gunsten unmittelbarerer
Bedenken über
die Wirtschaftlichkeit der Verwendung verschiedener Zutaten des
Entschwefelungsmittels übergangen.
Die Verbindung der Schlacke kann wichtig sein, um den entfernten
Schwefel in der Schlacke zu halten und es dem Schwefel nicht zu
ermöglichen,
wieder in das geschmolzene Roheisen einzutreten. Verschiedne Schlackenmittel
sind für
verschiedene Zwecke verwendet worden. In dem US Patent Nr. 4 315
773 ist ein Entschwefelungsmittel mit Calciumkarbid, einer gasbehafteten
Verbindung und Flussspat offenbart. Flussspat wird verwendet, um
die Eigenschaften der Schlacke zu verändern, um Zünden einer Kohlenstoffstauberzeugung
während
des Entschwefelns zu verhindern. Im US Patent Nr. 5 021 086 werden Flussspate
verwendet, um die Eigenschaften der Schlacke zu verändern, wodurch
das Fließvermögen der
Schlacke während
des Entschwefelungsvorgangs erhöht
wird.
-
Ein
kritisches Erfordernis besteht darin, die Schwefelentfernung im
Roheisen zu den geringst möglichsten
Kosten zu maximieren. Obwohl Magnesium auf Grund seiner hohen Reaktivität mit Schwefel
ein exzellentes Entschwefelungsmittel ist, verdampft eine große Menge
des Magnesiums im Roheisen sofort bei Kontakt mit dem Roheisen und
entweicht aus dem Roheisen, indem es an die Oberfläche des
Roheisens sprudelt, wodurch nur eine sehr kurze Zeit für eine Reaktion
mit Schwefel verbleibt. Magnesium muss, um effizient mit Schwefel
zu reagieren, sich im Roheisen unter Bildung einer Lösung auflösen. Da
Magnesium eines der teureren Komponenten eines Entschwefelungsmittels
ist, sind verschiedene Entschwefelungsmittel entwickelt worden, um
Schwefel aus dem Roheisen zu entfernen, die andere Verbindungen
als Magnesium als den Hauptentschwefeler benutzen, wie etwa Calciumoxid
und Calciumkarbid, um die Kosten des Entschwefelungsmittels zu verringern.
Im Vergleich zu Magnesium werden größere Mengen dieser Entschwefelungsmittel benötigt, um
Schwefel im Roheisen zu entfernen, wodurch die Kosten des Entschwefelungsvorgangs nach
oben getrieben werden. Zudem führt
die Verwendung großer
Mengen eines Entschwefelungsmittels zu einer hohen Schlackenbildung,
was wiederum zu einem erheblichen Verlust von Eisen in der Schlacke
führt.
Der Verlust von Eisen in der Schlacke führt zu höheren Kosten in Zusammenhang
mit dem Entschwefelungsvorgang. Im Ergebnis besteht in der Stahlindustrie
weiterhin ein Bedarf, Roheisen auf effiziente und kostengünstige Weise
zu entschwefeln und den Verlust von Eisen während des Entschwefelungsvorgangs
zu verringern.
-
Der
nächstkommende
Stand der Technik ist DE-A-21 57 395, die ein Entschwefelungsmittel
zum Entfernen von Schwefel aus geschmolzenem Eisen offenbart, wobei
das Mittel ein reaktives Entschwefelungsmittel enthält, das
wenigstens teilweise mit einer wärmeabsorbierenden
Verbindung verdeckt ist und eine Teilchengröße aufweist, die wenigstens etwa
das Doppelte der Teilchengröße der wärmeabsorbierenden
Verbindung aufweist. Die der Bedeckung mit beispielsweise FeSi zu
Grunde liegende Idee besteht darin, die Magnesiumreaktion zu dämpfen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Entschwefelungsmittel
und ein Verfahren zum Behandeln geschmolzener eisenhaltiger Materialien, wie
Roheisen, mit einem Entschwefelungsmittel, welches die Entschwefelungswirksamkeit
erhöht.
-
Entsprechend
dem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Entschwefelungsmittel
geschaffen, welches ein reaktives Entschwefelungsmittel umfasst,
das aktiv mit Schwefel im geschmolzenem Eisen, wie geschmolzenem
Roheisen, reagiert. Vorzugsweise bildet das reaktive Entschwefelungsmittel
eine Verbindung mit dem Schwefel, die aus dem geschmolzenem Roheisen
entfernt werden kann, wie etwa durch Abwandern in eine Schlacke
an der Oberfläche
oder am Boden des geschmolzenen Roheisens und/oder Ausformen in
ein Gas und Heraussprudeln aus dem geschmolzenen Roheisen. Das reaktive
Entschwefelungsmittel ist zumindest teilweise mit einem wärmeabsorbierenden
Mittel bedeckt. Die wärmeabsorbierende
Verbindung ist zum Absorbieren von Wärme um das reaktive Entschwefelungsmittel
herum gebildet. In einer Ausführungsform
ist die wärmeabsorbierende
Verbindung zum Absorbieren von Wärme,
um das reaktive Entschwefelungsmittel herum und/oder nah benachbart
dazu gebildet, um die Zeit zu erhöhen, während der das reaktive Entschwefelungsmittel
für eine
Reaktion mit Schwefel in geschmolzenem Roheisen verbleibt und/oder
um die Reaktionsgeschwindigkeit des reaktiven Entschwefelungsmittels
zu erhöhen.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Entschwefelungsmittel
teilweise oder vollständig
mit dem wärmeabsorbierenden
Mittel bedeckt. Das reaktive Entschwefelungsmittel kann mit der
wärmeabsorbierenen
Mischung vorbeschichtet sein oder kurz bevor es zum geschmolzenen
Roheisen hinzugefügt
wird mit der wärmeabsorbierenden Mischung
bedeckt werden. In einem speziellen Aspekt der Erfindung wird das
reaktive Entschwefelungsmittel ausreichend mit der wärmeabsorbierenden
Verbindung bedeckt, um die Geschwindigkeit der Verdampfung des reaktiven
Entschwefelungsmittels zu verringern oder die Verdampfung zu verhindern, bevor
das reaktive Entschwefelungsmittel mit einem erheblichen Menge von
Schwefel im Roheisen reagiert.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das reaktive Entschwefelungsmittel
zumindest bei Raumtemperatur, d.h. 21 Grad Celsius (70 Grad Fahrenheit),
ein Massivmaterial. Das reaktive Entschwefelungsmittel kann aus
einem einzelnen Material oder aus mehreren Materialen gebildet sein.
Vorzugsweise wird das reaktive Entschwefelungsmittel so ausgewählt, dass
es seine feste Form zumindest bis kurz vor seiner Verbindung mit
dem geschmolzenen Eisen, wie etwa geschmolzenem Roheisen, beibehält. Das
reaktive Entschwefelungsmittel wird ferner so ausgewählt, dass
es mit Schwefel aus dem Eisen reagiert und/oder Schwefel aus dem
Eisen entfernt. Das reaktive Entschwefelungsmittel ist ferner so
gewählt,
dass ein Einführen unerwünschten
Materials, wie etwa Schwefel, in das Roheisen während des Entschwefelungsvorgangs minimiert
wird. In einem speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
das reaktive Entschwefelungsmittel ein Magnesiummittel, das Magnesium,
eine Magnesiumlegierung und/oder eine Magnesiumverbindung enthält. In einer
weiteren speziellen Ausführungsform
besteht das Magnesiummittel hauptsächlich aus Magnesiummetall.
Es ist klar, dass andere oder zusätzliche reaktive Entschwefelungsmittel
verwendet werden können,
wie etwa (aber nicht beschränkt
auf) Calcium, Calciumoxid und/oder Calciumkarbid.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der prozentuale Gewichtsanteil des
reaktiven Entschwefelungsmittels, das mit den Teil chen der wärmeabsorbierenden
Verbindung bedeckt ist, größer als
der prozentuale Gewichtsanteil der Teilchen der wärmeabsorbierenden
Verbindung, die sich direkt auf den reaktiven Entschwefelungsmittelteilchen
befinden. Vorzugsweise ist die Teilchengröße des reaktiven Entschwefelungsmittels
auch größer als
die durchschnittliche Teilchengröße der wärmeabsorbierenden
Verbindung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die durchschnittliche Teilchengröße des reaktiven
Entschwefelungsmittels, das bedeckt ist, wenigsten zwei mal größer als die
durchschnittlichen Teilchengröße der wärmeabsorbierenden
Verbindung, die auf ein Teilchen reaktiven Entschwefelungsmittels
bedeckend aufgebracht ist. In einer speziellen Ausführungsform
beträgt
die durchschnittliche Teilchengröße des reaktiven
Entschwefelungsmittels etwa 2 bis 1000 mal die größte Teilchengröße der wärmeabsorbierenden
Verbindung. In einer Ausführungsform
beträgt
die durchschnittliche Teilchengröße des reaktiven
Entschwefelungsmittels bis zu 1,5 mm und vorzugsweise 0,2 bis 1
mm und noch bevorzugter etwa 0,5 bis 1 mm. In einer weiteren Ausführungsform
beträgt
die Teilchengröße des zum
Bedecken der Teilchen des reaktiven Entschwefelungsmittels verwendete
wärmeabsorbierende
Verbindung bis zu etwa 0,5 mm und vorzugsweise bis zu 0,25 mm und
noch bevorzugter bis zu etwa 0,18 mm und noch bevorzugter bis zu
etwa 0,15 mm und noch bevorzugter bis zu etwa 0 bis 11 mm. In einer
weiteren Ausführungsform
beträgt
der durchschnittliche prozentuale Gewichtsanteil des reaktiven Entschwefelungsteilchens,
das mit Teilchen der wärmeabsorbierenden
Verbindung bedeckt ist, etwa 50 bis 99 Gewichtsprozent der Summe
der Gewichte des Entschwefelungsmittels und der wärmeabsorbierenden
Verbindung. Es ist klar, dass das reaktive Entschwefelungsmittelteilchen
teilweise oder vollständig mit
den Teilchen der wärmeabsorbierenden
Verbindung bedeckt sein kann. Wenn das reaktive Entschwefelungsmittelteilchen
nur teilweise zu wenigstens 10 Prozent bedeckt ist, und vorzugsweise
wird der Großteil
der Oberfläche
des reaktiven Entschwefelungsmittelteilchens bedeckt. Vorzugsweise
bildet die wärmeabsorbierende
Verbindung wenigstens ein Gewichtsprozent des bedeckten Teilchens,
noch bevorzugter wenigstens etwa 2 Gewichtsprozent und noch bevorzugter
etwa 2 bis 30 Gewichtsprozent. Die Teilchen der wärmeabsorbierenden
Verbindung können
ein Gemisch und/oder eine Konglomeration, also Anhäufung, mit
einem einzelnen oder mehreren reaktiven Entschwefelungsmittelteil chen
bilden. In solchen Gemischen und/oder Konglomerationen kann der
prozentuale Gewichtsanteil der wärmeabsorbierenden
Verbindung größer als
der prozentuale Gewichtsteil der wärmeabsorbierenden Verbindung
auf bedeckten reaktiven Entschwefelungsmittelteilchen, die nicht
konglomeriert sind, sein. Der prozentuale Gewichtsanteil der wärmeabsorbeirenden
Verbindungsteilchen einer Konglomeration kann bis zu 70 Gewichtsprozent
betragen.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die wärmeabsorbierende Verbindung
feste Karbidkomponenten und/oder Ferrolegierungen. Die Karbidkomponenten
und/oder die Ferrolegierung ist vorzugsweise bei Raumtemperatur fest
und bleibt bevorzugt bis kurz vor der Zusammenführung mit dem geschmolzenen
Eisen, wie etwa geschmolzenen Roheisen, fest. Die Karbidverbindung und/oder
die Ferrolegierung wird gewählt,
um Hitze von dem reaktiven Entschwefelungsmittel weg zu absorbieren,
um dadurch die Verweildauer des reaktiven Entschwefelungsmittels
im geschmolzenen Roheisen zu erhöhen.
Die Karbidverbindung und/oder die Ferrolegierung können ferner
als ein Katalysator für
die Schwefelreaktionen zwischen dem Schwefel und dem reaktiven Entschwefelungsmittel
wirken. Vorzugsweise weist die Karbidverbindung und/oder die Ferrolegierung
einen höheren
Schmelzpunkt als das reaktive Entschwefelungsmittel auf. In einer
weiteren Ausführungsform
reagiert die Karbidverbindung und/oder die Ferrolegierung endothermisch und/oder
trennt sich im geschmolzenen Roheisen, wodurch Wärme absorbiert wird. Die Karbidkomponente
und/oder Ferrolegierung mit höherer
Schmelztemperatur, und/oder die Karbidverbindung und/oder Ferrolegierung,
die endothermisch reagiert und/oder sich trennt, zieht Hitze um
die Karbidverbindung und/oder die Ferrolegierung herum an und/oder
absorbiert diese. Die wärmeabsorbierende
Eigenschaft der wärmeabsorbierenden
Verbindung führt
zu einer verringerten Wärmemenge,
die die bedeckten reaktiven Entschwefelungsmittelteilchen für eine Zeitspanne
betrifft. Diese Zeitspanne verringerter Wärme verringert die Geschwindigkeit,
mit der das reaktive Entschwefelungsmittel verdampft und aus dem
geschmolzenen Roheisen heraussprudelt. Wenn das reaktive Entschwefelungsmittel
ein Magnesiummittel ist oder enthält, wirkt die wärmeabsorbierende Verbindung
dahingehend, dass die Verweilzeit des Magnesiums im geschmolzenen
Roheisen steigt, wodurch das Magnesium im geschmolzenen Roheisen sich
auflösen
kann, so dass das Magnesium in der Lage ist, weiterhin mit dem Schwefel
im geschmolzenen Roheisen zu reagieren. Je länger das Magnesium in fester
oder flüssiger
Form im geschmolzenen Roheisen verbleibt, desto höher ist
die Entschwefelungswirksamkeit des Magnesiums. Das geschmolzene
Roheisen hat eine Temperatur von wenigstens 1140°C. Magnesium hat einen Schmelzpunkt
von etwa 649°C
und einen Siedepunkt von etwa 1107°C. Die wärmeabsorbierende Verbindung
ist zum Verringern der Schmelzgeschwindigkeit und des reaktiven Entschwefelungsmittels,
wie etwa Magnesium, im bedeckten Teilchen und der Geschwindigkeit
mit der das reaktive Entschwefelungsmittel zu sieden beginnt und
letztendlich verdampft, gebildet. Es ist erkannt worden, dass die
wärmeabsorbierende
Verbindung die Temperatur um das reaktive Entschwefelungsmittel
herum auf wenigstens den Siedepunkt von Magnesium für eine Zeitspanne
verringern kann. Die verringerte Temperatur um das reaktive Entschwefelungsmittelteilchen
herum tritt selbst dann auf, nachdem das wärmeabsorbierende Material sich von
der Oberfläche
des reaktiven Entschwefelungsmittelteilchens getrennt hat. Die verringerte
Temperatur ist ein Ergebnis davon, dass das wärmeabsorbierende Material Wärme aus
dem umgebenden flüssigen
Roheisen absorbiert, was zu einer verringerten Umgebungstemperatur
in der Nähe
der wärmeabsorbierenden
Verbindung führt.
Wenn Karbidkomponenten und/oder Ferrolegierung als die wärmeabsorbierende
Verbindung oder als Teil der wärmeabsorbierenden
Verbindung verwendet werden, enthalten diese Eisenkarbid und/oder
Ferromangan mit viel Kohlenstoff, also mit hohem Kohlenstoffgehalt.
-
Entsprechend
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Teilchen
der wärmeabsorbierenden
Verbindung wenigstens teilweise fest mit der Teilchenoberfläche des
reaktiven Entschwefelungsmittels durch ein Haftmittel verbunden. Das
Haftmittel kann ferner in Bezug auf das Fließvermögen der bedeckten reaktiven
Entschwefelungsmittelteilchen behilflich sein. Das Haftmittel kann
eine Anzahl von Verbindungen aufweisen, die beim Haften der wärmeabsorbierenden
Verbindungsteilchen an der Oberfläche des reaktiven Entschwefelungsmittel teilchens
behilfliche sein können
und/oder Mischungen und/oder Anhäufungen
von wärmeabsorbierenden
Teilchen und reaktiven Entschwefelungsmittelteilchen bilden können. In
einer Ausführungsform
wird das Haftmittel so gewählt,
dass es keine nachteiligen Materialien wie etwa Schwefel in das Roheisen
einführt.
Das Haftmittel kann Polyalkohole, Polyalkoholderivate und/oder Siliziumverbindungen enthalten,
ist jedoch nicht darauf beschränkt.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Roheisen gegenüber der Atmosphäre während des
Entschwefelungsvorgangs abgeschirmt. In einer Ausführungsform
erfolgt die Abschirmung in Form Erzeugens einer inerten und/oder
nicht oxydierenden Umgebung um das geschmolzene Roheisen herum.
Die inerte und/oder nicht oxydierende Umgebung kann dadurch gebildet werden,
dass das Roheisen in einer Kammer angeordnet wird, die mit inertem
und/oder nicht oxydierendem Gas gefüllt ist, und/oder dadurch,
dass ein inertes und/oder nicht oxydierendes Gas oben über das Roheisen
während
des Entschwefels fließt.
Die inerte und/oder nicht oxydierende Umgebung hemmt oder verhindert,
dass Sauerstoff das Roheisen kontaktiert und verschiedene Komponenten
des Entschwefelungsmittel oxydiert und/oder mit dem Roheisen während des
Entschwefels reagiert. Inerte und/oder nicht oxydierende Gase, die
zum Bilden der inerten und/oder nicht oxydierenden Umgebung verwendet
werden können,
umfassen Helium, Stickstoff, Argon und Erdgase, sind jedoch nicht
darauf beschränkt.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Calciumverbindung
mit dem bedeckten reaktiven Entschwefelungsmittel hinzugefügt, um beim
Entfernen von Schwefel aus dem Roheisen mitzuwirken. Die Calciumverbindung
ist zum Reagieren mit Schwefel in dem geschmolzenen Roheisen gewählt. Verschiedene
Calciumverbindungen können
verwendet werden, wie etwa Calciumoxid, Calciumkarbid, Calciumcarbonat,
Calciumchlorid, Calciumcyanamid, Calciumjodit, Calciumnitrat, Diamid-Kalk
und Calciumnitrit, ohne darauf beschränkt zu sein. In einer Ausführungsform
trennt sich die Calciumverbindung und das Calciumion bildet sich
im geschmolzenen Roheisen aus, um für eine Reaktion mit dem Schwefel
verfügbar
zu sein. Die Calciumverbindung kann einen Schmelzpunkt auf weisen
oder nicht, der geringer ist als die Temperatur des geschmolzenen
Roheisens. In einer anderen Ausführungsform
wird die Calciumverbindung so gewählt, dass die Ionen, die zuvor
mit dem Calciumion assoziiert waren, den Entschwefelungsvorgang nicht
negativ beeinflussen. Wenn eine Calciumverbindung im Entschwefelungsmittel
verwendet wird, enthält
die Calciumverbindung vorzugsweise Calciumoxyd, Calciumkarbonat
und/oder Calciumkarbid. In einer weiteren Ausführungsform wird die Teilchengröße der Calciumverbindung
so gewählt,
dass die erforderliche Reaktivität
oder Aktivität
der Calciumverbindung mit dem Schwefel im Roheisen geschaffen wird.
Wenn die Teilchengröße zu groß ist, werden weniger
Calciumionen gebildet, was zu schlechteren Entschwefelungswirksamkeiten
führt.
In einer speziellen Ausführungsform
wird die Teilchengröße der Calciumverbindung
bei weniger als etwa 0,18 mm (80 mesh) aufrecht erhalten.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Karbidverbindung
mit dem bedeckten reaktiven Entschwefelungsmittel hinzugefügt, um beim
Entfernen von Schwefel aus dem Roheisen mitzuwirken. Die Karbidverbindung
kann die wärmeabsorbierende
Verbindung, die die Oberfläche
der reaktiven Entschwefelungsmittelteilchen bedeckt, enthalten oder
dieselbe oder eine andere Verbindung sein. Wenn ein nicht bedecktes
d.h. unbeschichtetes Karbid verwendet wird, weisen die Karbidteilchen
eine Größe von bis
zu etwa 1,5 mm und vorzugsweise weniger als 0,18 mm (80 mesh).
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gas mit den
bedeckten reaktiven Entschwefelungsmitteln hinzugefügt, um beim
Mischen und Dispergieren des Entschwefelungsmittels im geschmolzenen
Roheisen mitzuwirken. Die Mischwirkung kann zu erhöhten Schwefelreaktionsraten
im geschmolzenen Roheisen führen.
In einer Ausführungsform
ist das Gas aus einer gaserzeugenden Verbindung gebildet. In einer
speziellen Ausführungsform
ist die gaserzeugende Verbindung so gewählt, dass Gas bei Kontakt mit
dem geschmolzenen Roheisen gebildet wird. Das gebildete Gas vermischt
die verschiedenen Komponenten des Entschwefelungsreagenz im Roheisen
um die Entschwefelungswirksamkeit des Entschwefelungsmittels zu
erhöhen.
Das Gas dispergiert die Entschwefelungsmittel, um die für eine Reaktion
mit dem Schwefel verfügbaren
aktiven Stellen zu maximieren, wodurch die Wirksamkeit der Schwefelentfernung
aus dem Roheisen weiter gesteigert wird. Das in das Roheisen hinzugefügte Gas
und/oder das Gas aus der gaserzeugenden Verbindung wirken vorzugsweise
nicht nachteilig auf den Entschwefelungsvorgang und/oder auf die
Umgebung um den Entschwefelungsvorgang herum aus. In einer speziellen
Ausführungsform
ist die gaserzeugende Verbindung eine bei Raumtemperatur feste Verbindung.
Gas erzeugende Verbindungen, die verwendet werden können, umfassen
Kohle, Kunststoff, Gummi, feste Kohlenwasserstoffe, feste Alkohole,
feste Stickstoff enthaltende Komponenten, feste Esther und/oder
feste Ether, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein die Schlackenbildung
verbesserndes Mittel mit den bedeckten reaktiven Entschwefelungsmitteln
hinzugefügt,
um eine flüssigere Schlacke
zu erzeugen und/oder die Menge flüssigen Roheisens, das in der
Schlacke gefangen ist, zu verringern. Verschiedene die Schlackenbildung
verbessernde Mittel können
verwendet werden, wie etwa metallurgischer Flussspat und/oder Flussspat
saurer Beschaffenheit, dolomitischen Kalk, Silika, Natriumkarbonat,
Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Pottasche, Kryolith, Kaliumkryolith,
Colemanit, Calciumchlorid, Calciumaluminat, Natriumflourid, wasserfreies
Borax, Nephelinsyenit und/oder Solvay-Soda, sind jedoch nicht darauf
beschränkt.
In einer Ausführungsform
wird ein metallurgisches Flussspat und/oder ein Flussspat saurer
Beschaffenheit wie etwa Calciumflurid verwendet, ist jedoch nicht
darauf beschränkt. Metallurgisches
Flussspat und/oder Flussspat saurer Beschaffenheit bewirkt gewünschte Veränderungen der
physikalischen Eigenschaften der Schlacke. Die Menge des die Schlackenbildung
verbessernden Mittels wird so gewählt, dass die Schlackeneigenschaften
verbessert werden, ohne die Viskosität der Schlacke übermäßig zu verringern,
wodurch der Schwefel einfach in das geschmolzene Roheisen zurückkehren
kann.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Entschwefelungsmittel unter
die Oberfläche
des geschmolzenen Eisens, wie etwa Roheisen eingeblasen. Das Entschwefelungsmittel
kann so eingeblasen werden, dass das bedeckte reaktive Entschwefelungsmittel
selbst in das Roheisen eingeblasen wird, mit anderen Komponenten
des Entschwefelungsmittels eingeblasen wird, oder gemeinsam mit
anderen Komponenten des Entschwefelungsmittels eingeblasen wird.
In einer Ausführungsform
werden die Komponenten des Entschwefelungsmittels verflüssigt, bevor
sie in das geschmolzene Roheisen eingeblasen oder eingespritzt werden.
In einer speziellen Ausführungsform
werden die Entschwefelungskomponenten in einen halbdichten Zustand
verflüssigt,
bevor sie in das Roheisen eingeblasen werden. Das verflüssigte Entschwefelungsmittel
wird durch ein Trägergas
in das Roheisen getragen. In einer anderen speziellen Ausführungsform
ist das Trägergas
inert und/oder nicht oxydierend in Bezug auf die Komponenten des
Entschwefelungsmittels. Verwendbare Trägergase sind Argon, Stickstoff,
Helium, Erdgas und verschiedene andere inerte und/oder nicht oxydierende
Gase, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, das die Wirksamkeit der Entschwefelung von Eisen steigert.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, das eine Schlacke bildet, die während des Entschwefelns gebildete
Schwefelverbindungen festhält.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, das ein reaktives Entschwefelungsmittel zum Entfernen
von Schwefel aus dem Eisen, wie etwa Roheisen, enthält.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, das eine wärmeabsorbierende
Verbindung ent hält,
die die Verdampfungsgeschwindigkeit des reaktiven Entschwefelungsmittel
im geschmolzenen Roheisen verringert.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, das Teilchen eines reaktiven Entschwefelungsmittels
enthält,
die mit Teilchen einer wärmeabsorbierenden
Verbindung bedeckt sind.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, bei dem die Größe der reaktiven
Entschwefelungsmittelteilchen erheblich größer als die Größe der wärmeabsorbierenden
Teilchen ist, mit denen die Oberfläche der reaktiven Entschwefelungsmittelteilchen
bedeckt ist.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, bei dem ein zum Bedecken der Oberfläche eines reaktiven Entschwefelungsmittelteilchens
verwendetes wärmeabsorbierendes
Teilchen ein Karbid und/oder eine Ferrolegierung mit einem Schmelzpunkt
unterhalb der Temperatur des geschmolzenen Roheisens, das behandelt
wird, enthält.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, bei dem das Gewicht des reaktiven Entschwefelungsmittelteilchens
erheblich höher
ist als das Gewicht der wärmeabsorbierenden
Teilchen, die die Oberfläche
des reaktiven Entschwefelungsmittelteilchens bedecken.
-
Eine
weitere Aufgabe vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, das ein Haftmittel zum Binden von wärmeabsorbierenden Teilchen
an die Oberfläche
eines reaktiven Entschwefelungsmittelteilchens umfasst.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, das eine ein Gas oder ein flüchtiges Mittel erzeugende Verbindung
enthält,
die bei Kontakt mit geschmolzenem Roheisen ein Gas freisetzt.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, das eine Calcium- und/oder Karbidverbindung zum Entfernen
von Schwefel aus dem Roheisen enthält.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, das ein schlackenverbesserndes Mittel zum Verbessern
der Schlackeneigenschaften der Schlacke an der Oberfläche des
Roheisens enthält.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entschwefelungsmittel
zu schaffen, das unter die Oberfläche des Roheisens eingespritzt
wird.
-
Diese
und weitere Aufgaben der Erfindung werden Fachleuten beim Studium
und Nachvollziehen der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen,
zusammen mit den Zeichnungen, klar.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Erfindung kann körperliche
Gestalt annehmen in gewissen Teilen und der Anordnung von Teilen,
wovon bevorzugte Ausführungsformen
detailliert beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen, die einen
Teil davon bilden, illustriert werden, worin:
-
1 eine
bildhafte Ansicht darstellt, die ein bekanntes Entschwefelungsmittel
im geschmolzenen Roheisen illustriert, wobei das Entschwefelungsmittel eine
Calciumverbindung, ein flüchtiges
Kohlenwasserstoffmittel und Magnesium enthält.
-
2 ist
eine bildhafte Ansicht, die ein bekanntes Entschwefelungsmittel
in geschmolzenem Roheisen illustriert, wobei das Entschwefelungsmittel Ferromangan
und Magnesium enthält.
-
3 ist
eine bildhafte Ansicht, die das erfindungsgemäße Entschwefelungsmittel illustriert,
wobei ein Magnesiumteilchen mit Eisenkarbid und/oder Ferromangan
mit viel Kohlenstoff bedeckt ist.
-
4A ist
eine bildhafte Ansicht, die die ein Teilchen bedeckten Magnesium
in geschmolzenem Roheisen umgebende Temperatur illustriert.
-
4B ist
eine bildhafte Ansicht, die die Reaktion des erfindungsgemäßen Entschwefelungsmittels
in geschmolzenem Roheisen illustriert.
-
5A ist
eine bildhafte Ansicht, die die Aktivität von Magnesium in einem bekannten
Entschwefelungsmittels in geschmolzenem Roheisen illustriert.
-
5B ist
eine bildhafte Ansicht, die die Aktivität von Magnesium des erfindungsgemäßen Entschwefelungsmittels
in geschmolzenem Roheisen illustriert.
-
6 ist
ein Graph, der die Anzahl von Teilchen, die ein Teilchen eines Magnesiummittels
bedecken, als Funktion der Teilchengröße des Bedeckungsmittels illustriert.
-
7A ist
eine bildhafte Ansicht, die das erfindungsgemäße Entschwefelungsmittel illustriert, wobei
das Magnesiumteilchen vollständig
mit einer wärmeabsorbierenden
Verbindung bedeckt ist.
-
7B ist
eine bildhafte Ansicht, die das erfindungsgemäße Entschwefelungsmittel illustriert, wobei
das Magnesiumteilchen teilweise mit einer wärmeabsorbierenden Verbindung
bedeckt ist.
-
7C ist
eine bildhafte Ansicht, die das erfindungsgemäße Entschwefelungsmittel illustriert, wobei
mehrere Magnesiumteilchen mit einer wärmeabsorbierenden Verbindung
gemischt und/oder angehäuft
sind.
-
8 ist
eine bildhafte Ansicht, die ein Teilchen des erfindungsgemäßen Entschwefelungsmittels
illustriert.
-
8A ist
eine vergrößerte bildhafte
Ansicht des Entschwefelungsmittelteilchens der 8.
-
9 ist
eine bildhafte Ansicht, die ein erfindungsgemäßes Entschwefelungsmittelteilchen
illustriert, wobei ein Magnesiumteilchen mit einem Karbid und Calciumoxid
bedeckt ist.
-
10 ist
eine bildhafte Ansicht, die das erfindungsgemäße Entschwefelungsmittel illustriert, während es
in geschmolzenes Roheisen eingeblasen wird.
-
11 ist
eine bildhafte Ansicht, die eine weitere Ausführungsform illustriert, wobei
Magnesiumteilchen mit Teilchen einer wärmeabsorbierenden Verbindung
vor Einblasen in das geschmolzene Roheisen vermischt werden.
-
12 ist
eine bildhafte Ansicht, die eine weitere Ausführungsform illustriert, wobei
Teilchen von Kalk und/oder Calciumkarbid mit Magnesiumteilchen,
die mit einer wärmeabsorbierenden
Verbindung bedeckt sind, vor Einblasen in das geschmolzene Roheisen
vermischt werden.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Bezugnehmend
auf die Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur dem Zweck der
Illustration der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und nicht
der Beschränkung
der Erfindung dienen, illustriert 1 ein bekanntes
Entschwefelungsmittel, wie etwa das in Koros 4 345 940 offenbarte,
das zum Entfer nen von Schwefel aus geschmolzenem Eisen verwendet
wird. Das Entschwefelungsmittel ist eine Kombination aus einer Calciumverbindung,
wie etwa Calciumoxid (CaO) und/oder Calciumkarbid (CaC2) – Teilchen 20,
einem flüchtigen
Kohlenwasserstoffmittel (HC, hydrocarbon volatile), und Magnesium
(Mg). Die Calciumverbindungsteilchen 20 reagieren mit Schwefel
im Eisen 30, um Calciumsulfid in der Schlackenschicht 40 zu
bilden. Vorzugsweise ist das geschmolzene Eisen 30 Roheisen;
das geschmolzenen Eisen kann jedoch auch einer anderen Art von Eisen sein.
Die Teilchen der Calciumverbindung 20, die nicht mit Schwefel
reagieren, wandern in die Schlackenschicht 40. Die flüchtigen
Magnesium- und Kohlenwasserstoff-Mittel verdampfen unmittelbar bei Kontakt
mit dem geschmolzenen Roheisen 30, um Magnesiumdampf-Blasen 50 und
Wasserstoff- und/oder Kohlenwasserstoff-Blasen 60 zu bilden.
Die Blasen 50 und 60 erzeugen eine Turbulenz im
Roheisen, wenn die Blasen sich durch das Roheisen und durch die
Schlackenschicht 40 nach oben bewegen. Die durch die Blasen
erzeugte Turbulenz erhöht
die Schwefelentfernungswirksamkeit des Entschwefelungsmittels 20.
Die Verweildauer des Magnesiums im geschmolzenem Roheisen ist durch
das unmittelbare Verdampfen des Magnesiums im Roheisen 30 sehr
kurz. Da das Magnesium zuerst im Roheisen sich auflösen muss,
bevor es wesentlichre Mengen von Schwefel entfernen kann, reagiert
ein großer
Teil des Magnesiums nicht mit dem Schwefel im Roheisen 30.
-
2 illustriert
ein weiteres bekanntes Entschwefelungsmittel, das im Luxemburgischen
Patent Nr. 88 252 offenbart ist. Das Entschwefelungsmittel ist aus
Ferromanganteilchen 100 und Magnesiumteilchen 110 gebildet.
Sowohl das Ferromangan als auch das Magnesium dienen der Entfernung
von Schwefel aus dem Roheisen 30. Das Magnesium wird zudem
verwendet, um Turbulenzen im geschmolzenen Roheisen 30 zu
erzeugen. Die Hauptkomponente des Entschwefelungsmittels 30 ist
Eisenkarbid und/oder Ferromangan und bildet einen Großteil des
Entschwefelungsmittels. Die Ferromanganteilchen 100 sind
gleich groß oder
geringfügig größer als
die Magnesiumteilchen 110. Im Ergebnis bedeckt das Ferromangan 100 nicht
das Magnesium 110, und umgekehrt. Wie dargestellt reagiert
das Ferromangan mit dem Schwefel im geschmolzenen Roheisen, um Mangansul fid
in der Schlacke 120 zu bilden. Die Schlacke 120 enthält zudem
nicht reagiertes Ferromangan 100. Während die Ferromanganteilchen
im geschmolzenem Roheisen schmelzen, absorbieren sie Wärme aus
dem Bad. Diese Wärmeabsorbtion
führt dazu,
dass die unmittelbare Umgebung um die Ferromanganteilchen 100 geringfügig kühler ist.
Daher sind die Magnesiumteilchen 110, die sehr nahe am
Ferromangan 100 im geschmolzenen Roheisen 30 sich
befinden, einer weniger erhitzen Umgebung ausgesetzt. Obgleich diese
ausgewählten
Magnesiumteilchen einer weniger stark erhitzten Umgebung ausgesetzt
sind, verdampft dennoch eine erhebliche Menge von Magnesium und
entweicht durch die Schlacke 120, ohne mit dem Schwefel
im geschmolzenen Roheisen 30 zu reagieren.
-
Bezugnehmend
auf 3 ist ein Entschwefelungsmittel 200 illustriert,
das aus einem reaktiven Entschwefelungsmittel aus Magnesiumteilchen 210 und
einem wärmeabsorbierenden
Mittel aus Ferromangan mit viel Kohlenstoff und/oder Eisenkarbidteilchen 220 gebildet
ist. Allerdings kann das wärmeabsorbierende
Mittel Ferromangan mit viel Kohlenstoff und/oder Eisenkarbid enthalten
oder ein anderes Element oder eine andere Verbindung sein. In der Beschreibung
dieser einen bevorzugten Ausführungsform
ist das reaktive Entschwefelungsmittel ein Magnesiumteilchen 210 und
das wärmeabsorbierende
Mittel ist Ferromangan mit viel Kohlenstoff und/oder Eisenkarbid 220.
-
Das
Entschwefelungsmittel 200 ist durch Beschichten oder Bedecken
von Magnesiumteilchen 210 mit Ferromangan mit viel Kohlenstoff
und/oder Eisenkarbidteilchen 220 gebildet. Das Magnesiumteilchen 210 ist
im Allgemeinen reines Magnesium, kann jedoch alternativ eine Magnesiumlegierung und/oder
eine Magnesiumverbindung sein oder enthalten. Die Teilchen aus Ferromangan
mit viel Kohlenstoff und/oder Eisenkarbid bedecken die äußere Oberfläche des
Magnesiumteilchens. Es ist klar, das das Magnesiumteilchen mit Ferromangan
mit viel Kohlenstoff und/oder Eisenkarbid bedeckt werden kann. Wie
in 3 illustriert ist die Größe der bedeckenden Teilchen
geringer als die Größe des Magnesiumteilchens.
Die durchschnittliche Teilchengröße des Magnesiums
ist wenigstens zweimal größer als die
maximale Teilchengröße der bedeckenden
Teilchen. Die durchschnittliche Teilchengröße des Magnesiumteilchens kann
in der Größe bis auf
etwa 1,5 mm variieren. Die durchschnittliche Teilchengröße der bedeckenden
Teilchen variiert in der Größe bis zu etwa
0,5 mm. Das Magnesiumteilchen stellt zumindest 50 Prozent des Entschwefelungsmittels.
Der Gewichtsprozentwert der Beschichtung beträgt etwa 2 bis 50 Gewichtsprozent.
-
Nunmehr
bezugnehmend auf 4A und 4B ist
das Magnesiumteilchen 210 mit einer wärmeabsorbierenden Verbindung 220,
wie etwa Eisenkarbid und/oder Ferromangan mit viel Kohlenstoff, bedeckt,
um die Geschwindigkeit zu verringern, mit der das Magnesiumteilchen 210 im
geschmolzenen Roheisen 30 verdampft. Wie in 4A illustriert
absorbiert die wärmeabsorbierende
Verbindung Wärme,
wodurch die Temperatur oder die Wärmemenge, der das Magnesiumteilchen
im geschmolzenen Roheisen 30 ausgesetzt ist, für eine Zeitspanne
verringert wird. Das geschmolzene Roheisen 30 wird oberhalb
des Schmelzpunktes von Roheisen und im Allgemeinen bei einer Temperatur
von etwa 1204 bis 1454°C
(2200 bis 2650 Grad Fahrenheit) gehalten. Wie in 4A dargestellt
ist, bildet die wärmeabsorbierende
Verbindung ein Pseudo-Hitzeschild 230 um das Magnesiumteilchen
herum, so dass die Temperatur, der das Magnesiumteilchen für eine Zeitspanne ausgesetzt
ist, geringer ist als oder etwa gleich groß ist wie der Siedepunkt von
Magnesium. Das Pseudo-Hitzeschild 230, das durch die wärmeabsorbierende
Verbindung gebildet wird, ermöglicht
es dem Magnesium in flüssiger
Form 240 zu bleiben, wie es in 4B dargestellt
ist. Im Ergebnis wird das Magnesium in einer flüssigen Form für eine längere Zeitspanne
gehalten, um es dem Magnesium zu ermöglichen, sich im geschmolzenen
Eisen zu lösen
und mit dem gelösten
Schwefel im geschmolzenen Roheisen zu reagieren, wobei ein Magnesiumsulfid
gebildet wird, das an die Oberfläche
des geschmolzenen Roheisens steigt, um die Schlacke 250 zu
bilden. Wie in 4B dargestellt ist, ist die
wärmeabsorbierende Verbindung
Eisenkarbid und/oder Ferromangan mit viel Kohlenstoff. Das Eisenkarbid
und/oder Ferromangan mit viel Kohlenstoff löst sich auf und/oder in eine
Lösung
auf, wenn es dem geschmolzenen Roheisen ausgesetzt wird. Wenn die
Teilchen sich auflösen,
absorbieren die Teilchen Wärme
um die Teilchen herum. Die Auflösung
des Eisenkarbid im Eisen ist eine endotherme Reaktion, so dass Wärme ab sorbiert
wird. Dieser wärmeaborbierende
Mechanismus bildet zusammen mit der bedeckenden Teilchenschicht
den Pseudo-Hitzeschild um die Magnesiumteilchen. Das Magnesium,
das ein hoch reaktives Element in Bezug auf Schwefel ist, bildet
sehr schnell Magnesiumsulfid 260, wenn das Magnesium im
geschmolzenen Roheisen sich löst.
Das gebildete Magnesiumsulfid steigt zur Schlackenschicht 250 auf.
-
Eine
illustrierender Vergleich der Verweildauer des Magnesiums in bekannten
Entschwefelungsmitteln und des Magnesiums im erfindungsgemäßen Entschwefelungsmittel
ist in 5A und 5B illustriert. 5A illustriert
ein Magnesiumteilchen im geschmolzenen Roheisen, das unmittelbar
verdampft ist und in eine Gasblase übergegangen ist. Sobald das
Magnesiumteilchen in ein Gas verdampft ist, steigt die Gasblase
sehr schnell mit einer Geschwindigkeit A aus dem Roheisen. Die Zeit,
die das Magnesium benötigt,
um im Roheisen zu schmelzen und aus dem Roheisen herauszuperlen,
ist sehr kurz. 5B illustriert die Magnesiumteilchen
mit einer längeren
Verweildauer A/X im geschmolzenen Roheisen. Die längere Verweildauer
ermöglicht
es dem hoch reaktiven Magnesium im geschmolzenen Roheisen sich aufzulösen und
mit Schwefel in geschmolzenen Roheisen zu reagieren, um Magnesiumsulfid zu
bilden.
-
Die
Größe der Teilchen
der wärmeabsorbierenden
Verbindung an der Oberfläche
der Magnesiumteilchen ist wichtig, um die Beschichtung oder Bedeckung
an der Oberfläche
der Magnesiumteilchen zu bilden. Teilchen, die zu groß sind,
können
die Oberfläche
des Magnesiums nicht bedecken oder sich an die Oberfläche der
Magnesiumteilchen anheften, um den Pseudo-Hitzeschild zu erzeugen.
Es ist herausgefunden worden, dass sehr kleine Teilchen eine bessere
Bindung eingehen und einen bessere Hitzeschildwirkung entfalten.
Wenn die durchschnittliche Teilchengröße der wärmeabsorbierenden Verbindung
abnimmt wird eine größere Anzahl
von Teilchen verwendet, um die Oberfläche der Magnesiumteilchen zu
bedecken. Dieses Phänomen
ist in 6 illustriert. Wie in 6 dargestellt
ist, bedeckt eine größere Anzahl
von Teilchen mit einer durchschnittlichen Größe von 0,1 mm die Oberfläche des Magnesiumteilchens
als Teilchen, die eine durchschnittliche Größe von 0,15 mm aufweisen. Die durchschnittliche
Teilchen größe der wärmeabsorbierenden
Verbindung ist vorzugsweise weniger als 0,18 mm, vorzugsweise weniger
als etwa 0,15 mm und noch bevorzugter weniger als etwa 0,11 mm.
-
Nunmehr
bezugnehmend auf 7A bis 7C kann
die Menge der wärmeabsorbierenden Verbindung
auf dem Magnesiumteilchen variiert werden. In 7A bedecken
die Teilchen 100 der wärmeabsorbierenden
Verbindung im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Magnesiumteilchens 110. 7B illustriert,
das die Teilchen 100 der wärmeabsorbierenden Verbindung
die Oberfläche
des Magnesiumteilchens 110 nur teilweise bedecken. Vorzugsweise
ist das Magnesiumteilchen wenigstens zu 10 Prozent mit den Teilchen
der wärmeabsorbierenden Verbindung
bedeckt. 7C illustriert, dass die wärmeabsorbierenden
Verbindungsteilchen eine Mischung und/oder eine Anhäufung mit
mehreren Magnesiumteilchen bilden.
-
Nunmehr
bezugnehmend auf 8A und 8B ist
eine weitere Ausführungsform
des Entschwefelungsmittels dargestellt, wobei die Teilchen 100 der wärmeabsorbierenden
Verbindung an die Oberfläche des
Magnesiumteilchens 110 mittels eines Haftmittels 300 anhaften.
Das Haftmittel kann eine Anzahl von Verbindungen enthalten, die
beim Anhaften der Teilchen der wärmeabsorbierenden
Verbindung an der Oberfläche
des Magnesiummittelteilchens und/oder beim Bilden von Anhäufungen
aus wärmeabsorbierenden
Teilchen und Magnesiummittelteilchen unterstützend wirken können. Das
Haftmittel kann ferner unterstützend
wirken bei der Fließfähigkeit
und des bedeckten Magnesiummittelteilchens, wenn es in das geschmolzene
Roheisen eingeblasen werden. Das Haftmittel kann Polyalkohole, deren
Derivate und/oder Siliziumverbindungen enthalten, es jedoch nicht
darauf beschränkt;
zudem können
auch andere Bindemittel verwendet werden. Wie in 8A dargestellt
ist, enthält
die Bindung ein Glykol.
-
Nunmehr
wird auf 9 Bezug genommen, worin eine
weitere Ausführungsform
des Entschwefelungsmittels dargestellt ist, bei der eine Calciumentschwefelungsverbindung 310,
wie etwa Calciumoxid, mit den Teilchen der wärme absorbierenden Verbindung 100 an
der Oberfläche
des Magnesiumteilchens 110 bedeckt ist. Es ist klar, dass
andere oder zusätzliche
Verbindungen oder Elemente das Magnesiumteilchen bedecken können, um
beim Entfernen von Schwefel zu helfen und/oder die Schlacke zu verbessern.
Diese Teilchen enthalten schlackenverbessernde Mittel, flüchtige Mittel
erzeugende Verbindungen und dergleichen. Alle oder einige der bedeckten
Teilchen können
durch ein Haftmittel am Magnesiumteilchen befestigt sein.
-
10 illustriert
ein Verfahren, mit dem das Entschwefelungsmittel in das geschmolzene
Roheisen 30 eingeblasen werden kann. In 10 enthält ein Behälter 400 eine
Mischung aus Kalk und/oder Calciumkarbidteilchen und Teilchen von
Magnesium, die mit Eisenkarbid- und/oder Ferromangan-Teilchen mit
viel Kohlenstoff bedeckt sind. Diese Mischung im Behälter 400 tritt
in Leitung 420 ein, wo sie zum Strahlrohr 500 durch
ein Trägergas
transportiert wird und anschließend
in das geschmolzene Roheisen 30 eingeblasen wird. Es ist
klar, das der Behälter 400 nur
Magnesium enthalten kann, das mit Eisenkarbid und/oder Ferromangan
mit viel Kohlenstoff bedeckt ist.
-
11 illustriert
ein weiteres Verfahren, mit dem das Entschwefelungsmittel in das
geschmolzene Roheisen 30 eingeblasen werden kann. In 11 werden
Teilchen aus Magnesium und Teilchen einer wärmeabsorbierenden Verbindung
kurz vor dem Einblasen in das geschmolzene Roheisen kombiniert. Ein
Behälter 410 enthält eine
Mischung aus Kalk und/oder Calciumkarbidteilchen und Teilchen aus Magnesium
und ein Behälter 430 enthält eine
Mischung aus Kalk und/oder Calciumkarbidteilchen und Eisenkarbid-
und/oder Ferromanganteilchen mit viel Kohlenstoff. Die Teilchen
im Behälter 430 gelangen
in die Leitung 420. Die Teilchen im Behälter 400 gelangen
in Leitung 420, wo sie mit den Teilchen aus den Behälter 430 sich
mischen. Die Teilchen werden durch ein Trägergas zum Strahlrohr 500 befördert. In der
Leitung 420 und im Strahlrohr 500 werden die Teilchen
vermischt und anschließend
ins geschmolzene Roheisen eingespritzt oder eingeblasen. Es ist klar,
dass der Behälter 410 nur
Magnesium und der Behälter 430 nur
Eisenkarbid und/oder Ferromangan mit viel Kohlenstoff enthält.
-
12 illustriert
ein weiteres Verfahren, mit dem das Entschwefelungsmittel in geschmolzenes Roheisen 30 eingespritzt
werden kann. In 12 werden Magnesiumteilchen,
die mit einer wärmeabsorbierenden
Verbindung bedeckt sind, zusammen mit Kalk und/oder Calciumkarbid
eingespritzt. Der Behälter 440 enthält eine
Mischung aus Kalk und/oder Calciumkarbid und/oder anderen Verbindungen,
die die Entschwefelung verstärken
oder Schlackeneigenschaften verbessern. Ein Behälter 450 enthält Magnesiumteilchen,
die mit einer wärmeabsorbierenden
Verbindung bedeckt sind. Die Teilchen im Behälter 410 gelangen
in eine Leitung 420. Die Teilchen im Behälter 450 gelangen
in die Leitung 420, wo sie sich mit Teilchen aus dem Behälter 440 mischen.
Die Teilchen werden durch ein Trägergas an
das Strahlrohr 500 befördert.
In der Leitung 420 und im Strahlrohr 500 werden
die Teilchen vermischt und dann in das geschmolzene Roheisen 30 eingespritzt.
-
Die
Erfindung ist unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben worden. Diese, und andere Modifikationen der bevorzugten
Ausführungsformen
sowie andere Ausführungsformen
der Erfindung sind im Licht der hier angegeben Offenbarung klar,
wobei das vorstehend beschriebene lediglich als eine Illustration
der Erfindung und nicht als Beschränkung derselben zu interpretieren
ist. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen und Änderungen
umfasst sind, soweit sie im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche sich bewegen.