NL9001517A

NL9001517A - PROCESS FOR THE DIRECT MANUFACTURE OF STEEL AND OTHER MELTING PRODUCTS

Info

Publication number: NL9001517A
Application number: NL9001517A
Authority: NL
Original assignee: Francisco Cruanes Valles
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1990-07-03
Publication date: 1991-02-01
Also published as: ES2023553A6; FR2649414A1; LU87759A1; DE3922095A1; BE1002877A6

Description

Titel: Werkwijze voor de direkte vervaardiging van staal en andere produkten van een smelterij.Title: Method for the direct manufacture of steel and other products of a smelter.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op eenwerkwijze voor de direkte vervaardiging van staal en andereprodukten van een smelterij, uitgaande van materialen diemetalen bevatten en die een relatief belangrijk oppervlakbezitten, zoals bijvoorbeeld fijnkorrelige materialen ofkrullen verkregen door draaiwerkzaamheden of door slijpen,welke gemengd zijn met gebruikte of restoliën, of met anderemengbare energiedragers of welke reeds daarmee gemengd zijn,zoals bijvoorbeeld oliën die normaliter gebruikt worden voorde fabricage van deze materialen, etc..The present invention relates to a process for the direct manufacture of steel and other products of a smelter, starting from materials containing metals and which have a relatively important surface, such as, for example, fine-grained materials or shavings obtained by turning or grinding, which are mixed with used or residual oils , or with other miscible energy carriers or those which are already mixed with it, such as, for example, oils normally used for the manufacture of these materials, etc.

Op dit moment wordt de vervaardiging van staalbewerkstelligd door indirekte werkwijzen, die in twee phasesonderverdeeld zijn, waarbij de eerste bestaat uit hetverkrijgen van vloeibaar ijzeroxide dat men vervolgens inconvertoren leidt waar men het op vloeibaar ruw ijzer werpt enmen de oxidatie uitvoert en waarin dit ruwe ijzer met een hooggehalte aan koolstof en andere nadelige produkten onderworpenwordt aan een ontkoling en aan een regulatie van het gehalteaan zwavel, fosfor, silicium, magnesium, etc.. Het vloeibareijzeroxide wordt tegelijkertijd vrij gemaakt van zuurstof.At present, the fabrication of steel is accomplished by indirect processes, which are divided into two phases, the first consisting of obtaining liquid iron oxide which is then passed into converters where it is cast onto liquid pig iron and the oxidation is carried out and in which this pig iron is a high content of carbon and other harmful products is subjected to decarburization and regulation of the content of sulfur, phosphorus, silicon, magnesium, etc. The liquid iron oxide is simultaneously released from oxygen.

Tussen de oxidatie of ontkolingswerkwijze moet men in hetbijzonder de Bessemer en Thomas werkwijzen opmerken, metbetrekking tot de verwijdering, waarin het gietijzeringespoten wordt in een luchtstroom die de onzuiverheden vande smelt verbrandt.In particular, between the oxidation or decarburization process, one should note the Bessemer and Thomas processes, with respect to the removal, in which the cast iron is injected into an air stream that burns the impurities of the melt.

Er bestaat een andere werkwijze bestaande uit hetinblazen van zuurstof welke het toelaat de nadelige werkingvan stikstof welke in de lucht zit te vermijden, welke zodanighet verkrijgen van een produkt van betere kwaliteit verzekert.There is another method of blowing in oxygen which allows to avoid the detrimental effect of nitrogen in the air, which ensures obtaining a better quality product.

Tenslotte, en hoewel er talloze andere werkwijzen bestaanwillen wij in het bijzonder de werkwijze LD (LINZ-DONAWITZ)noemen gebaseerd op het inblazen van zuurstof met behulp van een lans, evenals op het toevoegen van kalk op hetbadoppervlak.Finally, and although numerous other methods exist, we would particularly like to mention the method LD (LINZ-DONAWITZ) based on the injection of oxygen by means of a lance, as well as the addition of lime on the bath surface.

Zoals aangegeven in het voorgaande, zijn al dezemomenteel gebruikte werkwijzen, werkwijzen voor het indirektverkrijgen van staal, omdat het gietijzer overgebracht moetworden naar convertoren voor de ontkoling en als konsekwentieis deze werkwijze verdeeld in verschillende phasen, met detechnische problemen die dat met zich meebrengt.As indicated in the foregoing, all of the currently used methods are indirect steel obtaining methods, since the cast iron must be transferred to decarbonization converters and, as a consequence, this process is divided into several phases, with the technical problems involved.

De actuele werkwijze voor het verkrijgen van staal doorreduktie in hoogovens, voert aan een tussenprodukt, ruwijzergenaamd, omdat de reduktie van zuurstof uit ijzerertsonvermijdelijk plaatsvindt bij de ontkoling van het ijzer,hetgeen een volgende bewerking vereist van een oxidatie voorhet vrij maken van ijzerkool en andere nadelige elementen diedaarmee samengaan.The current method of obtaining steel reduction in blast furnaces relies on an intermediate, called pig iron, because the reduction of oxygen from iron ore inevitably occurs during the decarbonization of the iron, which requires the subsequent processing of an oxidation to release iron coal and other disadvantages elements that go with it.

Van de andere kant vereisen de momenteel gewoonlijkgebruikte werkwijzen voor de vervaardiging van staal detussenopslag op de losplaatsen, van enorme hoeveelhedenrestmaterialen verkregen bij de vervaardiging, hetgeen gepaardgaat met een duidelijke milieuvervuiling.On the other hand, the currently commonly used processes for the manufacture of steel require intermediate storage at the unloading sites of vast amounts of residual materials obtained in the manufacture, which is accompanied by obvious environmental pollution.

Tenslotte moet toegevoegd worden dat de bekende pogingengerealiseerd op wereldschaal voor het vermijden van dezerestmaterialen, slechts tot een oplossing leiden, welkebestaat uit het vernietigen van deze in verbrandingsinstallaties, hetgeen onvermijdelijk de vormingvan nieuwe terreinen voor opslag of ontlading van vastrestmaterialen inhoudt, in afwachting van hun verbranding,hetgeen een nieuwe bijdrage levert tot de vervuiling van hetmilieu.Finally, it should be added that the known efforts on a global scale to avoid these residual materials only lead to a solution, which consists in destroying them in incineration plants, which inevitably involves the creation of new sites for storage or discharge of solid waste materials pending their incineration , which makes a new contribution to pollution of the environment.

Dankzij de onderhavige uitvinding verkrijgt men staal opeen direkte wijze door niet alleen te verwezenlijken dat derestmaterialen vloeibaar gemaakt worden, maar ook door eenaanvoer van olieachtige ijzeroxiden (fijn verdeeld ijzererts)te bewerkstelligen, hetgeen het realiseren van de direktevervaardiging van staal toelaat uitgaande van ijzeroxiden, op een zodanige wijze dat deze smelting van ijzeroxide de direktetransformatie in staal inhoudt.Thanks to the present invention, steel is obtained in a direct manner by not only realizing that the residual materials are liquefied, but also by effecting a supply of oily iron oxides (finely divided iron ore), which allows realization of the direct production of steel starting from iron oxides, in such a way that this iron oxide melt involves direct transformation into steel.

De uitdrukking direkte vervaardiging van staal wil zeggendat de ijzeroxiden vrijgemaakt zijn van het zuurstof doorreduktiebewerkingen, en direkt in staal getransformeerd wordenzonder dat het nodig is tussenprodukten te verkrijgen.The term direct steel fabrication means that the iron oxides are freed from the oxygen reduction operations and are directly transformed into steel without the need to obtain intermediates.

In de werkwijze voor de direkte vervaardiging volgens deuitvinding, reageert het zuurstof van ijzeroxide onmiddellijkmet de koolstof van ruwijzer of vloeibaar ijzer in deconvertor, vanwege het feit dat men het ijzeroxide in kwestiein vloeibare vorm toevoegt, op een wijze dat de reduktie bijnaonmiddellijk volgt, waarbij het zuurstof van het ijzeroxidezich met de koolstof van vloeibaar ijzer combineert, hetgeenleidt tot de onmiddellijke vervaardiging van het staal, zondervorming van welk tussenprodukt danook.In the process for the direct manufacture of the invention, the oxygen of iron oxide reacts immediately with the carbon of pig iron or liquid iron in the converter, due to the addition of the iron oxide in question in liquid form, in a manner that follows the reduction almost immediately. oxygen of the iron oxide combines with the carbon of liquid iron, which leads to the immediate manufacture of the steel, without the formation of any intermediate.

Deze reaktie vindt op endotherme wijze plaats, d.w.z. datzij energie absorbeert, door het opnemen van een gedeelte vande warmte van het proces,. hetgeen gecompenseerd kan wordendoor een vermeerdering van het siliciumgehalte in hetvloeibare ruwe ijzer, indien men een staal van min of meergoede kwaliteit wenst te verkrijgen, of door middel van detoevoeging van een geringere hoeveelheid ijzerschroot terafkoeling of ook door middel van het procédé van de convertorLD (LINZ-DONAWITZ).This reaction takes place endothermically, i.e. it absorbs energy by absorbing part of the heat from the process. which can be compensated for by an increase in the silicon content in the liquid pig iron, if one wishes to obtain a sample of more or less good quality, or by adding a smaller amount of iron scrap for cooling or also by the process of the converter LD (LINZ -DONAWITZ).

De werkwijze volgens de uitvinding waarin de bewerkingcontinu gerealiseerd wordt, wordt op de volgende wijzebewerkstelligd.The method according to the invention, in which the processing is carried out continuously, is effected in the following manner.

Op de eerste plaats zorgt men voor de bereiding van deijzeroxiden, door middel van het gebruik van krullen verkregenuit draaiwerkzaamheden, uit slijpen, etc., die doordrenkt zijnmet snijolie gebruikt in de loop van de verwerking. Men kaneveneens niet-olieachtige ijzeroxiden gebruiken waaraan mengebruikte oliën of restoliën toevoegt of waarmee men ze mengtals draagaanvoer of energetische drager voor het mengprocesmet het vloeibare ijzer, waarbij eveneens de realisatie van dewerkwijze onder continu regime verzekerd wordt.First, the preparation of the iron oxides, through the use of shavings obtained from turning work, grinding, etc., which are soaked with cutting oil used in the course of processing, is ensured. It is also possible to use non-oily iron oxides to which mixed oils or residual oils are added or with which they are mixed as a carrier feed or energy carrier for the mixing process with the liquid iron, while also ensuring the realization of the process under continuous regime.

Vervolgens worden deze ijzeroxiden, die olie bevatten ofwaaraan men gebruikte oliën of restoliën heeft toegevoegdonderworpen aan een voorverwarming bij 400°C ongeveer of bijtemperaturen die een beetje hoger zijn, waarbij deze indirektopgewarmd worden in een wel bekende schachtoven, waarna dezeijzeroxiden in de verbrandingszone binnengevoerd worden doormiddel van een of meer inrichtingen onder de vorm vantoevoerbuizen voor de oven, waarbij de penetratie van deoxiden in de oven uitgevoerd wordt van het bovenste naar hetonderste gedeelte.Subsequently, these iron oxides, which contain oil or to which used oils or residual oils have been added, are subjected to a preheating at 400 ° C approximately or at slightly higher temperatures, where they are indirectly heated in a well-known shaft furnace, after which these iron oxides are introduced into the combustion zone by of one or more furnace feeder tubes, the penetration of deoxides into the furnace is performed from the top to the bottom.

De olieachtige vloeistoffen die vastgehecht zijn aan derestmaterialen brengen de vorming van een druk teweeg waaraanhet mengsel van damp en gas onderworpen wordt, waarvan mengebruik maakt in de toevoerinrichtingen voor het uitoefenenvan een druk die gericht is van de bodem naar deverbrandingszone van de binnengevoerde materialen, hetgeen wilzeggen naar de restmaterialen die meer bovengenoemd zijn,omdat de toevoerinrichtingen gesloten zijn vanuit de hoogte envanaf de buitenkant, op de gewoonlijk wel bekende wijze voorhet toevoeren van hoogovens.The oily liquids adhered to the residual materials cause the formation of a pressure to which the vapor / gas mixture is subjected, which is used in the feeders to apply a pressure directed from the bottom to the combustion zone of the introduced materials, i.e. to the residual materials mentioned above, because the feeders are closed from the height and from the outside, in the usual way known for supplying blast furnaces.

De indirekte voorverwarming is regelbaar met behulp vanregelinrichtingen van de toevoer, om van de ene kant eenvoldoende druk voor de menging van de damp en het gas teverkrijgen, en van de andere kant, dat er nog voldoendedragerelementen of energieaanvoer voor de behandelingoverblijft op de oppervlakken van de materialen voorverbranding in de verbrandingszone van de schachtoven, hetgeenzorgt dat de restmaterialen zich snel mengen met hetgietmetaal.The indirect preheating is controllable by means of supply control devices to obtain sufficient pressure from the one side for the mixing of the vapor and gas, and from the other side that sufficient support elements or energy supply remain for the treatment surfaces. materials pre-combustion in the combustion zone of the shaft furnace, which ensures that the residual materials mix quickly with the cast metal.

De belangrijkste voordelen verkregen met de werkwijzevolgens de uitvinding zijn de volgende:The main advantages obtained with the method according to the invention are the following:

Alle energiedragers voor de behandeling, zoals, bijvoorbeeld, de toegevoegde oliën aan de ijzeroxiden, welkerest- of gebruikte oliën kunnen zijn, evenals oliën verkregentijdens de bewerking of andere, over het algemeenenergiedragers, worden verbrand op optimale wijze bij een temperatuur hoger dan 1500°C hetgeen een temperatuur is diedichtbij de smelttemperatuur van staal (1600°C) ligt, waarbijdeze verbranding op relatief belangrijke oppervlakkenuitgevoerd wordt. Deze oliën of deze energiedragers wordenvernietigd op een meer zekere wijze van op de gewoonlijkewijze met, indien dat moet, de mogelijkheid om zuurstof in teblazen om de verbranding te activeren.All energy carriers for the treatment, such as, for example, the added oils to the iron oxides, which may be residual or used oils, as well as oils obtained during processing or other, generally energy carriers, are burned optimally at a temperature higher than 1500 ° C which is a temperature close to the melting temperature of steel (1600 ° C), this combustion being carried out on relatively important surfaces. These oils or these energy carriers are destroyed in a more certain manner in the usual manner with, if necessary, the ability to inject oxygen to activate combustion.

Een twee voordeel om aangehaald te worden bestaat uit hetfeit dat de schachtovenkamer waarin de toevoerinrichtingpenetreert totdat deze in de onderste verbrandingszone van deschachtoven komt, deze inrichting door middel van een vrije,relatief hoge ovenkamer met in grote lijnen een belangrijkvolume, omringt, hetgeen eveneens toelaat om een optimale enzekere bovenste verbranding te krijgen door middel van eenaanvoer van secundaire lucht of zuivere zuurstof.A second advantage to be cited is the fact that the shaft furnace chamber into which the feed device penetrates until it enters the lower combustion zone of the shaft furnace surrounds this apparatus by means of a free, relatively high furnace chamber with, in general, an important volume, which also allows to obtain optimal and secure top combustion by supplying secondary air or pure oxygen.

Deze mogelijkheid draagt speciaal het voordeel met zichmee om toe te laten dat de gebruikte of restoliën (welke PVCbevatten) vernietigd worden met een grotere zekerheid dan metde traditionele methoden.This possibility has the particular advantage of allowing the used or residual oils (which contain PVC) to be destroyed with greater certainty than with traditional methods.

Op de derde plaats en door middel van de spontane enintensieve verbranding, verzekerd door de grote oppervlakkenvoor verbranding, verkrijgt men een snelle transformatie vande restmaterialen, die zich mengen met het gietmetaal, hetgeenzorgt dat de oxidatie zich handhaaft op een zeer laag niveau,hetgeen in het bijzonder belangrijk is voor het gebruik vankrullen verkregen uit draaiwerkzaamheden of andereverwerkingswerkzaamheden.Thirdly, through the spontaneous and intensive combustion, ensured by the large combustion surfaces, a rapid transformation of the residual materials, which mix with the cast metal, is obtained, which ensures that the oxidation is maintained at a very low level, which is is particularly important for the use of curls obtained from turning operations or other processing operations.

Op de vierde plaats kan men in de schachtovenkamer,waarin de smeltprodukten binnenkomen, direkt staal fabriceren,door middel van een metallurgische reduktiebehandeling vanuitgesmolten ijzeroxide, met de mogelijkheid eveneens andereelementen te gebruiken boven ruwijzer of vloeibaar ijzer.Fourthly, in the shaft furnace chamber, into which the melt products enter, one can fabricate direct steel by means of a metallurgical reduction treatment from molten iron oxide, with the possibility of also using other elements over pig iron or liquid iron.

De beschreven werkwijze laat voor de eerste maal dedirekte vervaardiging van staal toe, op continue wijze, vanuitijzeroxide, hetgeen van tevoren met geen enkel anderewerkwijze kon worden verkregen, waarbij deze transformatie van ijzeroxide bewerkstelligd kon worden, voor een deel in deovenkamer en voor een ander deel door de meer bovengenoemdewerkwijze voor de vervaardiging van staal in een convertor.The method described allows for the first time the direct production of steel, in a continuous manner, from iron oxide, which could not be obtained in advance by any other method, whereby this transformation of iron oxide could be effected, partly in the furnace chamber and partly by the above-mentioned method of manufacturing steel in a converter.

Men moet begrijpen dat verschillende modificatiesaangebracht kunnen worden door de deskundige aan deinrichtingen of werkwijzen die zojuist beschreven zijn op eenwijze bij wijze van niet limitatief voorbeeld zonder buitenhet kader van de uitvinding te vallen.It is to be understood that various modifications can be made by the skilled artisan to the devices or methods just described by way of non-limiting example without departing from the scope of the invention.

Claims

Method for the direct manufacture of steel and other melt products by means of metallic materials with a relatively important surface, such as, for example, granular materials or shavings obtained during processing, which are mixed with used and residual oils or other elements or energy carriers or which are already mixed with these materials in a shaft furnace provided with a tube-shaped feeder, characterized in that these fine-grained materials or these shavings are indirectly preheated during passage from the upper zone of the shaft furnace through a tube feeder up to the combustion zone of the shaft furnace, which is located in the lower part so that these products can also be transferred heated to the liquid melt or liquid iron by means of an intensive and spontaneous combustion of the energy carriers which are attached to them or which present themselves in the form of vapor or gas, throws can be made of a continuous metallurgical treatment in the chamber of the shaft furnace or in other corresponding installations, which allows to realize the direct manufacture of steel or other metallurgical melting products.

2. Process according to claim 1, characterized in that said materials with a metallic content as well as materials without an oil content, such as iron oxides and other metallic materials, residual oils or used oil are added, and that materials containing oil and other energy carriers which are miscible are used for working as energy carriers in treatment.

Method according to claims 1 and 2, characterized in that manufacturers of vapor or gas are added to the materials, to give all materials with a metallic content of relatively important surfaces.

Method according to claims 1-3, characterized in that additionally oxygen is added in the combustion zone of the shaft furnace.

Method according to claims 1-4, characterized in that secondary air and oxygen are added in the combustion zone.

Process according to claims 1 to 5, characterized in that used or recycled oils are added which contain PCBs, as elements carrying energy for the treatment.

Method according to claims 1-6, characterized in that the materials with a metallic content are transferred in the chamber of a shaft furnace to the liquid melt.

A method according to claims 1-7, characterized in that in the chamber of the shaft furnace all products are treated metallurgically in liquid melt.

Method according to claims 1-9, characterized in that the molten liquid products are finally subjected to a metallurgical treatment in a continuous manner by means of other treatment methods which are well known.

Method according to claims 1-9, characterized in that the liquid iron oxide or liquid pig iron is added in the conversion process to steel.

A method according to claims 1-10, characterized in that in the course of the conversion process to steel by reduction of more or less energy carriers, the liquid iron oxide is transformed directly into steel.

Method according to claims 1-11, characterized in that the liquid iron oxide situated in the chamber of the shaft furnace, with pig iron or other reduction carriers, is directly instal transformed.