DE2159094C3 - Verfahren zur Stahlerzeugung durch Erschmelzen einer metallischen Charge aus festem Material - Google Patents

Description

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bewegten Kohlenstoffteilchen die Zuführrohre und Beim Schmelzen werden also zwei Reaktionszonen selbst die Einblas-Lanze. Darüber hinaus tragen beim im Konverter gezündet und aufrechterhalten, von weiteren Verfahrensverlauf die bei der Raffination denen die eine eine auf die Charge einwirkende Reentstehenden Gase die Kohlenstoffteilchen mit sich, duktionszone ist, während die andere eine nicht auf die zum großen Teil in den Schornsteinen außerhalb s die Charge einwirkende Oxidationszone ist Das des Konverters verbrennen und schließlich die wird insbesondere dadurch erreicht, daß mittels einer Schornsteine und andere Verkleidungen sehr schnell geeigneten Vorrichtung und in geringem Abstand zerstören. über der Charge ein flüssiger oder gasförmiger, auf

Zum Wieder-Erschmelzen des für den Konverter Kohlenstoff- und Wasserstoff-Basis aufgebauter bestimmten festen Roheisens ist ferner die Anwen- m Brennstoff wie Heizöl, Gasöl oder Erdgas mit einer dung eines Heißgas-Kupolofens vorgeschlagen wor- unterstöchiometrischen Sauerstoffmenge derart verden. Obwohl diese Lösung einfacher ist als die An- brannt wird, daß eine an CO und H₂ reiche, dagegen wendung eines Hochofens, ist sie wegen der hohen an CO₂ und H₃O arme Atmosphäre, mit anderen Wiedererschmelzungskosten im Kupolofen völlig un- Worten eine reduzierende Atmosphäre, in der Nähe wirtschaftlich und außerdem sehr umständlich, weil 15 ehr Metallcharge geschaffen wird. Die bei dieser die Ausrüstung und vor allem die Transport- und unterstöchiometrischen Verbrennung entstehenden Speichermittel für das geschmolzene Metall auf- Gase treffen bei ihrem Weg aufwärts zu dem Konwendig und hinderlich und außerdem die erschmölze- vertermund auf einen Sauerstoffstrom, mit dem sie nen Mengen vergleichsweise gering und begrenzt reagieren und so den Oxidationsprozeß vollenden, sind. 10 indem eine zusätzliche Wärmemenge freigemacht

Ferner ist vorgeschlagen worden, für das Erzeugen wird, die zum Erschmelzen und Oberhitzen des

der für das Erschmelzen der festen Charge erforder- Stahles erforderlich ist. Diese zweite Verbrennung

liehen Wärme einen in den Konverter eingeführten mit oxidierendem Charakter findet in einer weit von

Brenner zu verwenden. Der Hauptnachteil dieser der metallischen Charge entfernten Zone stah. Lösung besteht darin, daß während des Schmelzens »5 Die Anwendung von zwei Reaktionszonen gemäß

ein erheblicher Anteil des Eisens unter einem großen der Erfindung, nämlich einer Reduktionszone in

Verlust in der Stahlausbeute oxidiert wird. Kontakt mit der Charge und einer Oxidationszone,

Schließlich wird bei dem bekannten Verfahren der ermöglicht eine höhere Metallausbeute und den Vereingangs genannten Art (FR-PS 1514 381) zu Beginn fahrensablauf in kürzerer Zeit als mit irgendeinem des Schmelzvorganges direkt im Brennraum eines 30 der heute bekannten Verfahren. Brenners eine unterstöchiometrische Verbrennung Das Verfahren kann in beliebigen Konvertern einer Mischung aus Brennöl und Sauerstoff durch- durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kommt jegeführt und die dabei entstehende, mit unverbrannten doch als Konverter eine kippbare, vorzugsweise um Brennstoffteilchen beladene Flamme gegen die zu ihre Vertikalachse rotierbare Form zur Anwendung, schmelzenden Rohstoffe gerichtet. Anschließend wird 35 deren Drehzahl während der Erweichung der Charge die Brennstoffzufuhr schrittweise vermindert, so daß ca. 25 U/min und während der Aufrechterhaltung der sich eine Verbrennung unter Sauerstofftiberschuß reduzierenden Atmosphäre über der Charge ca. ergibt. Während der unterstöchiometrischen Ver- 85 U/min beträgt.

brennung ergeben sich in den schmelzenden Roh- Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsstoffen reduzierende Bedingungen, obwohl oberhalb 40 möglichkeit der Erfindung wird der Konverter zuder Schmelze eine oxidierende Atmosphäre herrscht. nächst mit Koks in einem Verhältnis von 20 bis Auch bei diesem bekannten Verfahren können 50 kg/t beladen. Dann werden Stahlschrott und Rohbeträchtliche Oxidationsverluste nicht vermieden eisenstücke (gegebenenfalls auch flüssige·? Roheisen, werden. falls verfügbar) eingebracht. Dann wird der Kon-

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe 45 verter in langsame Drehung versetzt (mit 15 bis

zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem 30 U/min) und der Brenner abgesenkt, der in dieser

eine feste Charge schnell und ohne große Oxidations- Anfangsphase mit 2 bis 3 l/min Brennstoff je Tonne

Verluste eingeschmolzen werden kann. Charge und mit 4 bis 6 Nm'/min Sauerstoff je Tonne Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach Charge — forthin als »Primärsauerstoff« bezeichnet

der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die 5» — betrieben wird. Die Flamme des Brenners

Atmosphäre über der Charge bis zu deren Er- schmilzt Teile der Charge und ermöglicht ein weite-

weichung und der Zündung des Kokses durch res Absenken des Brenners; dieser erreicht in einer

stöchiometrische Verbrennung des während seiner zwischen 10 und 20 min veränderlichen Zeit seine

fortschreitenden Absenkung dem ersten Brenner zu- Endlage in einem Abstand von dem Konverterboden,

geführten Brennstoffes erzeugt wird, anschließend 55 der dem 1,0- bis l,6fachen des Konverterinnendurch-

nach Zugabe des Kalks durch Drosselung der dem messers entspricht.

ersten Brenner zugeführten Sauerstoffmenge auf In dieser Phase beginnt die Koksverbrennung, und einen Teil, vorzugsweise die Hälfte der Ursprung- es erfolgt der Kalkzusatz mit 30 bis 50 kg/t. Wenn liehen, eine reduzierende Atmosphäre über der der Brenner seine Endlage erreicht hat, wird die Charge erzeugt und aufrechterhalten wird, während 60 Konverterdrehzahl allmählich bis auf ihren Maximalgleiohzeitig die Rauchgase im Abstand von der wert von 50 bis 85 U/min gesteigert und gleichzeitig Charge durch Zufuhr von Sauerstoff zu dem zweiten der Zufluß des Primäresauerstoffs auf 2 bis 3 Nm⁸/ Brenner vollständig verbrannt werden, und im An- min je t der Charge verringert. Die sich so über bzw. schluß an die Phasen der stöchiometrischen Verbren- in Kontakt mit der geschmolzenen oder noch pastosen iiung und der reduzierenden Atmosphäre eine weitere 65 Charge einstellende reduzierende Atmosphäre verPhase mit einer überstöchiometrischen Atmosphäre hindert die Oxydation des Eisens, über der erschmolzenen Charge als Raffinationsphase Während der Zufluß des Primärsauerstoffes verfolgt, ringert wird, wird der Sekundärsauerstoff-Strom

durch eine Seknndärlanze eingeleitet, die ringförmig Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenausgebildet, konzentrisch zu dem Brenner angeordnet den anhand eines Ausführangsbeispieles beschrieben: und unabhängig von diesem beweglich ist Diese 150 kg Koks und 4000 kg Stahlschrott werden dem Lanze wird in dem Konverter derart abgesenkt, daß stillstehenden Konverter aufgegeben und füllen ihn ihre Düsen von dem Konvertennund einen Abstand 5 vollständig. Nachdem der Konverter auf eine langhaben, der zwischen 10 und 60% des Konverter- same Umdrehung von 25 U/min gebracht worden ist, durchmesser ausmacht Dieser Sekundärsausrstoff wird der mit 81/min Brennstoff und 16Nm^s/min wird mit einer Anfangsmenge eingeblasen, die ca Sauerstoff (stöchiometrische Verbrennung) betriebene 2 Nm^s/nuu je t Charge beträgt und nach und nach Brenner abgesenkt Nach ungefähr 10 min erreicht auf ca. 3,5 NmVmin je t Charge gesteigert wird. io der Brenner seine Arbeitslage in 130 cm Abstand

In dieser Phase wird dann durch entsprechende vom Konverterboden. Nachdem 100 1 Brennöl Steigerung des Primärsauerstoff-Zuflusses auch das stöchiometrisch verbrannt sind, oeginnt der Koks Frischen der Schmelze vorgenommen, wobei der sich zu entzünden, wie an der vergrößerten Flamme Kohlenstoffgehalt auf den gewünschten Wert ab- am Konvertennund zu erkennen ist. In dieser Phase

gesenkt wird. 15 werden 150 kg Kalk zugesetzt. Zur gleichen Zeit wird

Sobald der überschüssige Kohlenstoff aus der die Drehzahl des Konverters auf 85 U/min gesteigert Schmelze entfernt ist, wird die Sauerstoffzufuhr be- und der Zufluß des Primärsauerstoffes auf 8 NmV endet und der Brenner ausgefahren. Die Schmelze min gesenkt um eine unterstöchiometrische Verbrenist dann völlig flüssig und so überhitzt, daß das Ver- nung zu erzielen. Die Charge ist jetzt teilweise ergießen, gegebenenfalls das Entschlacken, Legieren ao schmolzen, während der Rest sich in pastösem Zu- oder ähnliche Maßnahmen vorgenommen werden stand befindet, können. Die Sekundärlanze wird dann abgesenkt und der

Die Dauer dieses zweiten Verfahrensteiles vom Sekundärsauerstoff-Zufluß entsprechend der Inten- Beginn des Sekundärsauerstoff-Zuflusses bis zum sität der Koksverbrennung zwischen 8 und 13 NmV Ausfahren des Brenners ist veränderlich und liegt 35 min eingestellt

zwischen 20 und 35 min. Nach 20 min ist der Koks verbrannt Der Kon-

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verterantrieb, die Zuflüsse von Primärsauerstoff, Seist im weitesten Umfang anwendbar Es macht das kundärsauerstoff und Brennstoff werden abgestellt Stahlwerk unabhängig, indem Stahl aus jeder Art und die Badtemperatur mit 158O⁰C gemessen, metallischer Charge hergestellt werden kann. Dar- 30 Dann wird der Konverter wieder in Drehung verüber hinaus ist das Verfahren außerordentlich wirt- setzt, Sauerstoff- und Brennöizufluß wieder eingeschaftlich sowohl hinsichtlich der Invesütions- als schaltet und dabei der Primärsauerstoff-Fluß so einauch der Betriebskosten. Es ist gleichfalls sehr fle- gestellt, daß die Schmelze auf den gewünschten »bei, weil es die Möglichkeit gibt, während des Zu- kohlenstoffgehalt abgesenkt wird. Diese zweite Blasflusses des Sekundärsauerstoffes sowohl den Kohlen- 35 phase dauert 10 min. Anschließend wird das Blasen stoffgehalt der Schmelze als auch den Gehalt an Ver- beendet und der Konverter gestoppt. Die Schmelzunreinigungen — speziell Phosphor — und Legie- temperatur ist auf 1650⁰C gestiegen. Beim Verrungselementen beim anschließenden Entschlacken, gießen erhält man Masseln von 3800 kg entsprechend Legieren und ähnlichen Vorgängen zu regulieren. einer Stahlausbeute von 95 Vo.

Claims (6)

1 2 dem 1- bis l,6fachen Konverterdurchmesser ent-Patentansprüchc: spricht 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

1. Verfahren zur Stahlerzeugung durch Er- dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärsauerschmelzen einer metallischen Charge aus festem 5 stoff mittels einer von dem Brenner unabhängigen Material wie Stahlschrott, Eisenstücken und ge- Lanze in den Konverter eingeführt wird, deren gebenenfalls einem geringen Anteil an flüssigem Düsen im Konverterinneren in einer Ent; niung Roheisen unter Zusatz von Koks in mehreren vom Konvertermund liegen, die zwischen und aufeinanderfolgenden Stufen unterschiedlicher 60 °/o des Konverterdurchmessers beträgt
Atmosphäre in einem mit einem ersten Brenner io

für Brennstoff und Sauerstoff und einem zweiten

Brenner für Sauerstoff versehenen Konverter.

dadurch gekennzeichnet, daß die Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stahl-

Atmosphäre über der Charge bis zu deren Er- erzeugung durch Erschmelzen einer metallischen weichung und der Zündung des Kokses durch 15 Charge aus festem Material wie Stahlschrott Eisenstödhiometrische Verbrennung des während stücken und gegebenenfalls einem geringen Anteil «einer fortschreitenden Absenkung dem ersten an flüssigem Roheisen unter Zusatz von Koks in Brenner zugeführten Brennstoffes erzeugt wird, mehreren aufeinanderfolgenden Stufen Unterschiedanschließend nach Zugabe des Kalks durch Hcher Atmosphäre in einem mit einem ersten Bren-Drosselung der dem ersten Brenner zugeführten ao _ner für Brennstoff und Sauerstoff und einem zweiten Sauerstoffmenge auf einen Teil, vorzugsweise die Brenner für Sauerstoff versehenen Konverter.
Hälfte der ursprünglichen, eine reduzierende Verfahren zur Stahlerzeugung, bei denen Sauer-

Atmosphäre über der Charge erzeugt und auf- stoff auf die Oberfläche einer Schmelze geblasen rechterhalten wird, während gleichzeitig die _wi_rd, sind in der Technologie seit langem bekannt. Rauchgase im Abstand von der Charge durch »5 Bei diesen Verfahren wird bei Anwesenheit von Zufuhr von Sauerstoff zu dem zweiten Brenner basischer Schlacke Sauerstoff auf die Oberfläche vollständig verbrannt werden, und daß im An- eines flüssigen Metallbades geblasen. Der Sauerstoff Schluß an die Phasen der stöchiometrischen Ver- oxidiert dabei Kohlenstoff und die als Verunreinigunbrennung und der reduzierenden Atmosphäre _gen in der Schmelze vorhandenen Elemente, wie beieine weitere Phase mit einer überstöchiometri- 30 spielsweise Silizium, Phosphor oder Mangan, die auf jchen Atmosphäre über der erschmolzenen diese Weise der metallischen Schmelze entzogen und Charge als Raffinationsphase folgt. mindestens teilveise von der Schlacke aufgenommen

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- werden. Die durch die Verbrennung dieser Elemente kennzeichnet, daß als Konverter eine kippbare, entstehende Wärme reicht im allgemeinen aus, um vorzugsweise um ihre Vertikalachse rotierbare 35 den Stahl auf die erforderliche Gießtemperatur, d. h. Form zur Anwendung kommt, deren Drehzahl Abstichtemperatur, zu bringen und dabei einen gewährend der Erweichung der Charge ca. 25 U/min wissen Anteil von fester Charge zu erschmelzen. Um und während der Aufrechterhaltung der redu- solche Verfahren durchführen zu können, benötigt tierenden Atmosphäre über der Charge ca. man flüssiges Roheisen, das aus dem Hochofen oder 85 U/min beträgt. 40 aus Transport-, Lager- oder Mischbehältern für Roh-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch eisen kommen kann. Derartige Aufnahmemöglichgekennzeichnet, daß in der Anfangsphase ein keiten für den Transport, die Lagerung oder das flüssiger oder gasförmiger, Wasserstoff oder Mischen flüssigen Roheisens sind sehr teuer und erKohlenwasserstoffe enthaltender Brennstoff in fordern außerdem hohe Unterhaltungskosten. Außereiner Menge von 2 bis 3 l/min je t Charge und 45 dem ist es manchmal erforderlich oder wünschens-Sauenrfoff in einer Menge von 4 bis 6 NnWmin wert, unabhängig von derartigen Behältern und den je t Charge zugeführt wird. Verunreinigungen des Roheisens vorgehen bzw.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, arbeiten zu können, oder einen solchen Schrottanteil dadurch gekennzeichnet, daß 30 bis 50 kg/t Kalk zu verarbeiten, daß das zum Schmelzen der gesamten Kugegeben werden und daß während des Schmelz- 50 Charge und Erreichen der Gießtemperatur erforderitadiums und während der Raffination ein flüssi- liehe Temperaturgleichgewicht nicht sichergestellt ger oder gasförmiger Wasserstoff oder Kohlen- werden kann.

Stoff enthaltender Brennstoff in einer Menge von Es sind viele Verfahren bekannt oder vorge-

2 bis 3 l/min je t Charge mittels Sauerstoff ver- schlagen worden, um die Stahlerzeugung von dem brannt wird, der in einer Menge von 2 bis 55 Vorhandensein flüssigen Roheisens unabhängig zu

3 Nm³/min je t Charge zugeführt wird. machen oder zumindest den höchstmöglichen Anteil

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ungeschmolzener Charge verarbeiten zu können,
dadurch gekennzeichnet, daß während des Eines dieser Verfahren besteht darin, daß man der Schmelzstadiums und während der Raffination teilweise flüssigen Charge Verbindungen zusetzt, Sauerstoff in das Konvertinnere in eine von der 60 deren Oxidation stark exotherm verläuft, z. B. Ferro-Brennstoffflamme und der Charge entfernte Zone silizium. Diese Verbindungen sind jedoch teuer und in einer Menge von ca. 2 bis ca. 3,5 Nm^s/min je t erhöhen den Wärmeinhalt der Schmelze nur in beCharge eingeführt wird. scheidenen Grenzen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Es ist weiter vorgeschlagen worden, mit dem dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kopf des 65 Sauerstoff Kohlenstaub einzublasen, aber selbst dieses Brenners, in dem der Sauerstoff verbrannt wird, Verfahren ist unter dem Gesichtspunkt einer Verin seiner endgültigen Arbeitslage in einer Ent- besserung des Wärmehaushaltes nicht sehr wirksam; fernung von dem Konverterboden befindet, die daneben beschädigen die mit hoher Geschwindigkeit