NL8000566A - Werkwijze voor het bereiden van staal, en convertor voor het uitvoeren van de werkwijze. - Google Patents

Description

V

Werkwijze voor het bereiden van staal, en convertor voor het uitvoeren van de werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van staal, uitgaande van uitgangsmateriaal in de vorm van schroot, sponsijzer en andere in hoofdzaak metallisch ijzerdragers, waarbij in een convertor, die is voorzien van in het gebied van de 15 bodem aangebrachte mondstukken, een uit het uitgangsmateriaal bestaande en in vaste vorm ingebrachte kolom onder verbranding van brandstof met zuurtstof in tegenstroom wordt versmolten en oververhit, alsmede op een convertor met in het gebied van de bodem aangebrachte mondstukken voor het uitvoeren van de werkwijze.

20 Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Duitse "Offenlegungsschrift" 2.719·981, volgens welke het schroot samen met de koolstof bevattende energiedragers wordt geladen in een convertor, waarbij onder de staalbadspiegel zuurstof invoermondstukken zijn gebouwd in de vuurvaste bemetseling, waarbij door het gestuurd 25 leiden van zuurstof in het zelfde convertorbad een staalsmelt wordt bereid. Tot nu toe uitgevoerde onderzoekingen hebben echter aangetoond, dat door een sterke CO-vorraing gedurende het oververhitten, een niet te regelen schuimen optreedt, dat weliswaar eventueel kan worden verminderd doordat het versmelten van het schroot langzamer 30 wordt uitgevoerd, maar waardoor de doeltreffendheid van de werkwijze wordt beïnvloed. Ten einde de doeltreffendheid of uitvoerbaarheid te behouden is het derhalve nodig om ondanks het beoogde voorkomen van de toestand van vloeibaar ruw ijzer, dit in grotere omvang toe te passen. Het ruw ijzergehalte is ten opzichte van de bekende 35 werking van zuurstof-convertoren, weliswaar betrekkelijk laag, maar 800 0 5 66 2 het uitvoeren van deze werkwijze wordt hierdoor toch altijd gebonden aan het aanwezig zijn van een installatie voor het bereiden van ruw ijzer.

Het is de opgave van de uitvinding een werkwijze van de in 5 de aanhef beschreven soort te verschaffen, waarbij het niet te regelen schuimen gedurende het versmelten wordt voorkomen, en de doeltreffendheid van de werkwijze behouden blijft, zodat praktisch kan worden afgezien van de toevoeging van vloeibaar ruw ijzer.

Deze opgave wordt opgelost, doordat het uitgangsmateriaal 10 in de convertor, waarin brandstof- zuurstofbranders zijn aangebracht in het zijwandgebied daarvan boven de mondstukken, met de branders wordt versmolten, en bij het aanwezig zijn van een smeltpoel, fijn verdeelde koolstof en zuurstof gescheiden van elkaar worden toegevoerd aan de smelt via de in het gebied van de bodem aangebrachte 15 mondstukken.

Hierbij wordt met de toevoer van koolstof en zuurstof begonnen, wanneer een smeltpoel aanwezig is met een zodanige diepte, dat de koolstof en zuurstof kunnen worden opgenomen. Het werkelijke warmteverbruik vindt plaats in de gasruimte boven de smelt, zodat 20 het schuimen van het bad praktisch wordt voorkomen. Bovendien kan door de toepassing van de brandstof- zuurstofbranders op grond van de daarbij opgewekte hete vlammen, het versmelten zelf althans tot voorbij via de vorming van de smeltpoel, doeltreffender en sneller kan worden uitgevoerd dan via de verbranding van koolstof met 25 zuurstof, die in de smelt worden geleid. De fijn verdeeld aan de smelt toegevoerde koolstof dient zowel als bescherming tegen oxydatie, als voor het versmelten en later voor het oververhitten van de smelt, en verder als reductiemiddel voor het bij het versmelten verkregen FeO-slak.

30 Bij het begin van het oververhitten is het van voordeel, wanneer de zuurstof toevoer via de mondstukken wordt begonnen na het bereiken van het vooraf bepaalde koolstofgehalte in het bad, dat wordt ingesteld door de toevoer van de fijn verdeelde koolstof. Wanneer voor de branders geen schroot meer aanwezig is, dat door de 35 door de branders verschafte vlammen kan worden versmolten, hetgeen 80 0 0 5 66 * _ 3 •S#! kort voor het beëindigen van het versmelten optreedt, kunnen de branders op zijn laatst worden uitgeschakeld, waarbij de toevoer van het fijn verdeelde koolstof, alsmede de zuurstof nog wordt voortgezet tot aan het bereiken van de gewenste eindtemperatuur* 5 Hierbij kan een convertor worden toegepast, waarbij de branders op kleine afstand boven de na het versmelten ontstane badhoogte, zijn aangebracht.

Omdat bij een stijgende temperatuur van de voorverwarming van het uitgangsmateriaal, de doeltreffendheid van het versmelten 10 door de branders afneemt, wordt er voor gezorgd, dat het uitgangs materiaal door de branders zodanig ver wordt versmolten, dat de branders onder de badspiegel liggen, en dan als mondstukken worden gedreven. Tijdens de voorverwarm fase wordt hierbij niet al het uitgangsmateriaal gesmolten, maar slechts een gedeelte hiervan 13 (smeltpoel vorming), waarbij de rest in hoofdzaak tot smelten wordt gebracht door de warmte ontwikkeling in het bad door het inblazen van koolstof en het toevoeren van zuurstof aan de smelt. Hierdoor wordt in het totaal een beter nuttig gebruik verschaft van de energie, en ook een tijdbesparing op grond van de reeds bij het 20 versmelten uitgevoerde koolafzetting en het zuiveren door de voor- verwarraing tot een bepaalde graad, die door de warmte overgang tussen de bij de brandstof- zuurstofverbranding ontstane gassen en Φ het vaste schroot in tegenstroom bijzonder werkzaam is, gevolgd door de aansluitende, doelmatiger warmte ontwikkeling in het bad. Hierbij 25 kunnen de branders dan als gevolg van de verhoging van de badspiegel, in het bad worden ondergedompeld, waarna zij echter niet langer als brander worden gedreven, maar daar doorheen een schermgas (bij .voorbeeld stikstof) kan stromen om eventueel een roerwerking op te wekken, of de branders ook met voordeel aanvullende werkingen kunnen 30 overnemen in het bijzonder het inblazen van zuurstof, eventueel met vaste stoffen (kalk, fijn erts, sponsijzer schuursel, en dergelijke) en een schermgas ommanteling hebben, of ook worden doorstroomd door argon en/of stukstof en/of aardgas en dergelijke, eventueel ook met vaste stoffen, zoals fijn verdeelde ijzerdragers, fijne koolstof, 35 kalk en dergelijke. De branders kunnen hierbij afwijkend van de 80 0 0 5 66 if radiale richting} onder een ruimtelijke hoek ten opzichte van de radiale richting zijn aangebracht.

Het voorverwarmen voor het vormen van de smeltpoel door de branders en het verdere versmelten door de koolstof- en zuurstof-5 toevoer aan het bad, eventueel met een verder gebruik van de branders, wordt bij voorbeeld zodanig lang uitgevoerd, dat een badspiegel is ontstaan, die reikt tot aan de branders. Na het in het bad dompelen worden deze gedreven als mondstukken, in het bijzonder als OBM-mondstukken.

10 Als brandstof voor de brandstof- zuurstofbranders is bij voorbeeld olie geschikt of fijn verdeelde koolstof, en in het bijzonder aardgas.

Om een onafgebroken toevoer van fijn verdeelde koolstof, alsmede zuurstof, tot stand te kunnen brengen, is het doelmatig, 15 wanneer de convertor na het klaarmaken van een lading tot op een staalrest wordt geleegd, en gelijktijdig met het begin van een volgende lading, het toevoeren van de fijn verdeelde koolstof en de zuurstof via de mondstukken tot stand wordt gebracht.

De via de in het gebied van de bodem van de convertor aan-20 gebrachte mondstukken (en de eventueel verder naar boven uitmondende en als mondstukken gedreven branders) toegevoerde zuurstof kan op bekende wijze zijn ommanteld door een gasvormige koolwaterstof, die bovendien tevens kan dienen als draaggas voor de vaste koolstof.

Voor de toevoer van de fijn verdeelde vaste koolstof kunnen echter 25 ook afzonderlijke mondstukken zijn aangebracht.

De brandstof- zuurstofbranders zijn over de omtrek bij voorkeur in het gebied van de kantelas van de convertor aangebracht, zodat de branders bij het legen van de convertor niet in aanraking komen met het bad, waarbij echter gedurende het legen van de con-30 vertor, een schermgas voor de branders daaruit tot stroming kan worden gebracht.

In het bijzonder is de bij de werkwijze gebruikte convertor slank uitgevoerd, waarbij deze een hoogte bezit van althans het 1,5-voudige van de diameter daarvan, zodat een goede schachtwerking 35 wordt bereikt bij het versmelten door de brandstof- zuurstofbranders.

80 0 0 5 66 5 5S' -¾.

Hierbij moet eventueel dan veelvoudig het uitgangsmateriaal voor een convertorlading, worden geladen.

Het hoogovengas, dat ontstaat bij het versmelten en het verbruik in het bad, kan in het bovenste gedeelte van de convertor 5 worden naverbrand door toevoer van zuurstof of lucht, waarbij echter aangezien vanaf het begin tot het einde van het versmelten, een brandbaar afvalgas ontstaat, ook een benutting van het afvalgas buiten de convertor mogelijk is, en eventueel de verwarmingswaarde van het hoogovengas door naverbranding kan worden gestuurd.

10 Eventueel kan vaste koolstof samen met het uitgangsmateriaal worden geleverd.

Voor bepaalde doeleinden, bij voorbeeld voor het maken van sporenelementarme analyses, kan het doelmatig zijn om vast of eventueel ook vloeibaar ruw ijzer toe te voegen.

15 Weliswaar is de werkwijze bijzonder doeltreffend met betrekking tot het energie-evenwicht, maar zijn in de zijwand van een convertor als zodanig aangebrachte branders, onder omstandigheden met betrekking tot de houdbaarheid daarvan, problematisch. Ten einde een gemakkelijker toegankelijkheid en zodoende een gemakkelijker 20 bewaking mogelijk te maken van de hoger liggende, als mondstukken te drijven branders, is voorzien, dat de bodem van de convertor een ten opzichte van een naburig hoger liggend gebied, dieper gebied met de mondstukken heeft, waarbij aan de bovenzijde van het hoger liggende gebied, als mondstukken te drijven branders eindigen.

25 Hierbij kan het hoger liggende gebied, het dieper liggende gebied concentrisch omgeven, of kunnen de twee gebieden symmetrisch zijn aangebracht ten opzichte van de draaihartlijn, en het hoger liggende gebied een naar het diepere gebied dalende bovenzijde hebben, waarbij de door het diepere gebied gevormde trog voor het 30 opnemen van een metaalsmeltpoel, die eventueel bij het legen van de convertor daarin achterblijft, een zodanige diepte heeft, dat via de onderste mondstukken ingeblazen koolstof en zuurstof in hoofdzaak worden opgenomen door de metaalsmeltpoel, en dan bij de daarop volgende lading direkt met het toevoeren van fijn verdeelde koolstof 35 en zuurstof via de mondstukken in het diepere gebied voor het opwek- 800 9 5 66 € 6 ken van smeltwarmte naast de door de branders verschafte warmte, worden gebruikt·

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin schematisch het onderste gebied is weergegeven van 5 een convertor.

De met vuurvast materiaal bemetselde convertor 1 heeft een daarin plaatsbare bodem 2, die een dieper gelegen middengebied 3 heeft, dat door een hoger gelegen, aangrenzend gebied ringvormig en concentrisch wordt omgeven· Door het diepere gebied 3 en het 10 hoger gelegen gebied k wordt een trog 5 gevormd, die wordt begrensd door een licht naar binnen hellende zijwand·

In het dieper liggende gebied 3 eindigen mondstukken 6, waardoor zuurstof voor het zuiveren of vaste koolstof in fijn verdeelde vorm in een in de convertor zich bevindende smelt kunnen 15 worden geblazen. De voor het inblazen van de zuurstof dienende mond stukken 6 zijn hierbij op bekende wijze uitgevoerd als tenminste dubbele buizen, zodat de zuurstofstraal kan worden omgeven door een koolwaterstof bevattend schermmedium. Eventueel kan de zuurstofstraal ook zijn beladen met fijn verdeelde kalk en dergelijke· 20 Aan de bovenzijde 7 van het hoger liggende gebied eindigen branders 8, die zijn uitgevoerd als dubbele buizen, zodat passende hoeveelheden brandstof bij voorbeeld stookolie of aardgas, door de ringvormige ruimte van de dubbele buis, en de voor het verbranden hiervan benodigde hoeveelheid zuurstof door de binnenbuis, naar 25 binnen kunnen worden geleid.

Voor het bereiden van een staalsmelt uit vaste ijzerdragers, in het bijzonder schroot, maar ook sponsijzer en dergelijke, in hoofdzaak metallisch ijzerdragers, worden deze in de convertor gevuld, waarna het uitgangsmateriaal door de brandstof- zuurstof-30 branders 8 van onder wordt versmolten, waarbij de bij het versmelten zich vormende afvalgassen het verder naar boven zich bevindende uitgangsmateriaal, voorverwarmen· Op deze wijze wordt op de eerste plaats in de trog 5 een smeltpoel gevormd, die door fijn verdeelde koolstof, die via de mondstukken 6 in het onderste gebied 3 wordt 35 toegevoerd, eerst wordt voorzien van een koolafzetting, waarna met

800 0 5 SS

7

IV

de toevoer van zuurstof via de mondstukken 6 in het onderste gebied 3 wordt begonnenf welke zuurstof de via de andere mondstukken 6 toegevoerde fijn verdeelde koolstof in de gevormde smeltpoel verbrandt en hierdoor aanvullende smeltwarmte opwekt· De door deze verbranding 5 gevormde afvalgassen verwarmen eveneens het nog vaste uitgangs materiaal voor, en kunnen eventueel worden naverbrand. De branders 8 worden bij een voortschrijdend versmelten gedompeld in het versmolten bad, en kunnen dan worden gedreven als mondstukken, waarbij daar doorheen een schermgas stroomt, of ook aanvullende werkingen over_ 10 nemen in het bijzonder het inblazen van zuurstof, eventueel met vaste stoffen (kalk, fijn erts, sponsijzer schraapsel, en dergelijke) en een schermgas ommanteling of ook worden doorstroomd door argon en/of stikstof en/of aardgas en dergelijke, eventueel ook met vaste stoffen, zoals fijn verdeelde ijzerdragers, fijne kool, kalk en 15 dergelijke.

De branders 8 kunnen in afwijking van de weergegeven axiale richting, ook onder een ruimtelijke hoek ten opzichte van de axiale richting zijn gericht voor het aangepast richten van de hierdoor gevormde vlammen, alsmede voor het verschaffen van een roerwerking 20 na het onderdompelen·

De bodem 2 is met voordeel in het gebied, dat tot aan-grijping wordt gebracht met de zijwanden van de convertor 1, afgeknot kegelvormig naar boven toelopend uitgevoerd, en wordt onder toepassing van vuurvast materiaal voor het afdichten van de voegen, 25 aangebracht.

Op deze wijze zijn de branders 8, waarvan de toevoerbuizen evenals die van de mondstukken 6 alleen in de bodem 2 aanwezig zijn, voor de voorziene branderwerking aangepast verhoogd aangebracht ten opzichte van de mondstukken 6, maar anderzijds net zo goed 30 toegankelijk als de mondstukken 6, omdat zij eveneens zijn aange bracht in de bodem 2.

Het hoger liggende gebied k kan ook vloeiend in het dieper liggende gebied 3 overgaan. Dit laatste gebied kan zich ook in radiale richting van de bodem 2 uitstrekken tot aan de tegenover 35 liggende convertorwanden, waarbij het hoger liggende gebied k 800 0 5 66 Λ* 8 bestaat uit twee aangrenzende en aan weerszijden hiervan aangebrachte cirkel segmentgedeelten.

Het is duidelijk, dat veranderingen en verbeteringen kunnen worden aangebracht zonder buiten het kader van de uitvinding 5 te treden* 800 0 5 66

Claims (14)

1. Werkwijze voor het bereiden van staal uit uitgangsmateriaal in de vorm van schroot, sponsijzer en dergelijke in hoofdzaak metallisch ijzerdragers, waarbij in een convertor, die 5 in het gebied van de bodem daarvan aangebrachte mondstukken heeft, een uit het in vaste vorm ingebrachte uitgangsmateriaal bestaande kolom onder verbranding van brandstof met zuurstof in tegenstroom wordt versmolten en verhit, met het kenmerk, dat het uitgangsmateriaal in de convertor, waarin brandstof- zuurstofbranders zijn 10 aangebracht in het zijwandgebied daarvan boven de mondstukken, met de branders wordt versmolten,en bij het aanwezig zijn van een smeltpoel, gescheiden van elkaar fijn verdeelde koolstof en zuurstof via de in het bodemgebied aangebrachte mondstukken worden toegevoerd aan de smelt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat met de branders het vormen van de smeltpoel wordt uitgevoerd, waarbij het uitgangsmateriaal door de branders eventueel zodanig wordt versmolten, dat de branders onder de badspiegel liggen, en dan als aanvullende mondstukken worden gedreven. 20 3· Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat door de als mondstukken gedreven branders, een eventueel argon bevattend schermgas stroomt. k. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de als mondstukken gedreven branders, worden gebruikt als OBM-mond-25 stukken, waarmee eventueel ook vaste stoffen in de smelt worden gebracht.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een convertor wordt toegepast, waarbij de branders zich iets boven de na het versmelten ontstane badhoogte bevinden.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de zuurstoftoevoer via de mondstukken in het bodemgebied van de convertor, wordt begonnen na het bereiken van een vooraf bepaald koolstofgehalte in het bad.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, 35 met het kenmerk, dat de convertor slechts wordt geleegd tot een 800 0 5 66 staalrest, waarbij gelijktijd met het versmelten van een volgende lading, het toevoeren wordt uitgevoerd van de fijn verdeelde koolstof en zuurstof via de mondstukken in het bodemgebied van de convertor,

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat stukvormige koolstofdragers worden toegevoed aan het uitgangsmateriaal, 9« Convertor, voorzien van in het bodemgebied aangebrachte mondstukken voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een 10 der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in het zijwand- gebied van de convertor, brandstof- zuurstofbranders zijn aangebracht, waarbij de mondstukken in het bodemgebied zijn uitgevoerd voor de gescheiden toevoer van fijn verdeelde koolstof, alsmede zuurstof.

10. Convertor volgens conclusie 9» met het kenmerk, dat de branders zich boven de smeltpoelvorming, waarbij praktisch geen zuurstof via de in het bodemgebied van de convertor zich bevindende mondstukken wordt toegevoerd, ontstane badhoogte bevinden,

11. Convertor volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat 20 de branders zich iets boven de na het versmelten ontstane badhoogte bevinden,

12. Convertor volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de branders over de omtrek zijn aangebracht in het gebied van de kantelhartlijn van de convertor. 25 15· Convertor volgens een der conclusies 9 - 12, met het kenmerk, dat de dbnvertor een hoogte bezit, die althans het 1,5-voudige bedraagt van de diameter daarvan. 1½. Convertor, voorzien van in de daarin aan te brengen bodem aangebrachte mondstukken, volgens een der conclusies 9 - 13» 30 met het kenmerk, dat de bodem een ten opzichte van een aangrenzend hoger liggend gebied, dieper gebied met de mondstukken heeft, waarbij aan de bovenzijde van het hoger liggende gebied, als mondstukken te drijven branders eindigen.

15. Convertor volgens conclusie 1^, met het kenmerk, dat 35 het hoger liggende gebied, het diepere gebied concentrisch omgeeft 800 0 5 66 \ of beide gebiede symmetrisch zijn aangebracht ten opzichte van de draaihartlijn van de convertor.

16. Convertor volgens conclusie ik of 15, met het kenmerk, dat het hoger liggende gebied een naar het dieper liggende gebied 5 dalende bovenzijde heeft.

17· Convertor volgens een der conclusies 1^ - 16, met het kenmerk, dat de door het dieper liggende gebied gevormde trog voor het opnemen van een eventueel voor het versmelten van een volgende lading in de convertor achterblijvende metaalsmeltpoel, 10 een zodanige diepte heeft, dat via de mondstukken ingeblazen koolstof en zuurstof worden opgenoraen door de metaalsmeltpoel.

18. Werkwijze in hoofdzaak zoals in de beschrijving beschreven en in de tekening weergegeven.

19· Convertor in hoofdzaak zoals in de beschrijving 15 beschreven en in de tekening weergegeven. t 80 0 0 5 66