DE3300867A1 - Verfahren zur erzeugung von stahl durch einschmelzen von eisenschwamm im lichtbogenofen - Google Patents
Verfahren zur erzeugung von stahl durch einschmelzen von eisenschwamm im lichtbogenofenInfo
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Description
METALLGESELLSCHAFT ~- : . : · · ; · L2;"JarfUar 1983
Aktiengesellschaft -O*" " '* •:*SCHtt/'LWÜ/0040P
6000 Frankfurt/M.1
Prov. Nr. 8958 LC MANNESMANN DEMAG
Aktiengesellschaft
4100 Duisburg
Aktiengesellschaft
4100 Duisburg
Verfahren zur Erzeugung von Stahl durch Einschmelzen von Eisenschwamm im Lichtbogenofen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Stahl
durch Einschmelzen von Eisenschwamm im Lichtbogenofen, wobei der Eisenschwamm durch Direktreduktion erzeugt wird.
Bekanntlich ergeben sich Schwierigkeiten/ wenn ein Lichtbogenofen ausschließlich mit Eisenschwamm beschickt wird. Dies
beruht auf der geringen Dichte und schlechten Leitfähigkeit
des Eisenschwamms. Dennoch wird angestrebt, im Lichtbogenofen
überwiegend Eisenschwamm einzusetzen. Hier ist es vorteilhaft, die sogenannte Sumpf-Fahrweise anzuwenden, die darin besteht,
daß der Eisenschwamm auf bereits im Ofen befindliches flüssiges, kohlenstoffhaltiges Eisen (hot metal) chargiert wird,
wobei die weitere Energiezufuhr im wesentlichen über das flüssige Bad erfolgt.
Bei der Sumpf-Fahrweise muß aber dennoch der Lichtbogenofen
alle zwei bis drei Chargen vollständig entleert werden, um die Zustellung auszubessern. Auf diese Weise ist kein unterbrechungsloser
Ofenbetrieb mit Sumpf möglich; vielmehr muß nach dem jeweiligen Entleeren wieder ein Sumpf erzeugt werden,
so daß die Vorteile dieser Betriebsweise nur unvollkommen genutzt werden können, wenn kein flüssiges Eisen aus anderer
Quelle, vorzugsweise dem Hochofen, zur Verfugung steht. Gerade
dieser ist aber in einem Eisenschwamm verarbeitenden Betrieb nicht vorhanden.
Der Lichtbogenofenbetrieb ist außerdem aufgrund seiner charakteristischen
und und darüber hinaus diskontinuierlichen Arbeitsweise zwangsläufig mit stark schwankender Energieabnahme
verbunden. Diese Schwankungen erstrecken sich sowohl auf den zeitlichen Ablauf als auch auf die absolute Höhe der Energieabnahme.
Für den Anschluß eines Lichtbogenofens ist ein elektrisches Netz erforderlich, das so stark ist, daß die
Rückwirkung - durch den Ofenbetrieb bedingt - die maximal zulässigen Grenzwerte nicht überschreitet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das es erlaubt, die vorteilhafte Betriebsweise des Lichtbogenofens
mit Sumpf dadurch zu ermöglichen, daß man für die ausreichende Verfügbarkeit von sogenanntem „hot metal" und dabei gleichzeitig
für eine größtmögliche Wirtschaftlichkeit des Verfahrensablaufs sorgt.
Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß der Eisenschwamm auf einem Bad aus flüssigem, kohlenstoffhaltigem Eisen im
Lichtbogenofen umgesetzt wird, wobei das flüssige, kohlenstoffhaltige
Eisen (hot metal) ebenfalls aus Eisenschwamm oder vorreduziertem Erz in einem Elektroreduktionsofen erzeugt
wird, der in Abhängigkeit von den durch den Lichtbogenofen bedingten elektrischen Lastaufnahme-Schwankungen so geregelt
wird, daß eine praktisch gleichbbleibende Belastung des elektrischen Netzes resultiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren erzielt somit durch die Kombination
einer Verfahrensstufe, in der das für den Sumpf im Lichtbogenofen erforderliche kohlenstoffhaltige Eisen gewonnen
wird - und zwar vorzugsweise aus dem gleichen Vormaterial, wie es auch im Lichtbogenofen verwendet wird - mit dem Erschmelzen
des Eisenschwamms im Lichtbogenofen eine Gesamtwirkung, die
über die Summe der in den Verfahrensabschnitten ablaufenden Einzelvorgänge hinausgeht, weil auf überraschend einfache
Weise gleichzeitig mit der Verbesserung des Einschmelzvorganges die Belastung des elektrischen Netzes weitgehend vergleichmäßigt
wird.
Unter dem Ausdruck "Lichtbogenofen" sind direktbeheizte Lichtbogenofen
zu verstehen, bei denen die Beheizung durch zwischen den Elektroden und dem metallischen Einsatz bzw. dem Stahlbad
brennende elektrische Lichtbogen erfolgt (direct arc furnace). Unter dem Ausdruck "Elektroreduktionsofen" sind öfen zu verstehen,
bei denen die Elektroden entweder in ein offenes Schlackenbad oder in eine stehende Möller-Säule eintauchen und
in denen der Energieumsatz vorzugsweise durch Widerstandserwärmung erfolgt (submerged arc furnace). Diese öfen sind für
Reduktionsarbeit, auch mit offenem Schlackenbad, gut geeignet. Sie erzeugen aus Eisenschwamm und zugesetzten Kohlenstoffträgern
kohlenstoffhaltiges Eisen, das in den Lichtbogenofen als
Sumpf eingesetzt wird. Die Elektroreduktionsofen können mit
variabler Leistungsaufnahme betrieben werden.
In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird
vorgeschlagen, daß die bei der Direktreduktion im Abgas anfallende Abwärme sowie die bei der Direktreduktion und/oder für
die Direktreduktion anfallenden Energieträger zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Deckung des Energiebedarfs des
Elektroreduktionsofen- und Lichtbogenofen-Verbundes verwendet
werden. Energieträger können bei der Direktreduktion anfallende überschüssige feste, kohlenstoffhaltige Materialien oder
brennbare Gase oder bei der Herstellung des reduzierenden Mediums für die Direktreduktion anfallende überschüssige,
brennbare Gase oder feste, kohlenstoffhaltige Materialien sein.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Menge und die Analyse des in den Lichtbogenofen als Sumpf eingesetz-
ten kohlenstoffhaltigen Eisens so gewählt wird, daß während
des Chargierens von Eisenschwamm in den Lichtbogenofen die Gesamtkohlenstoffbilanz ausgeglichen wird, wobei die Wirkleistung
des Lichtbogenofens so geregelt wird, daß sich der Lichtbogenofen im für das Einschmelzen von Eisenschwamm notwendigen
thermischen Gleichgewicht befindet. Thermisches Gleichgewicht bedeutet, daß keine überhitzung und kein
Einfrieren erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß Eisenschwamm mit geringerem Metallisationsgrad überwiegend zur
Herstellung von flüssigem, kohlenstoffhaltigem Eisen (hot metal) im Elektroreduktionsofen verwendet wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß das aus dem Austrag der Direktreduktion mit festen kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmitteln abgetrennte überschüssige kohlenstoffhaltige Material mindestens teilweise in einem Verbrennungsaggregat
unter Zusatz von sauerstoffhaltigen Gasen verbrannt wird, die heißen Verbrennungsgase und das Abgas der Direktreduktion zur
Erzeugung von elektrischer Energie verwendet werden, wobei die Menge der erzeugten elektrischen Energie so geregelt wird, daß
diese mindestens dem maximalen Energiebedarf des Lichtbogenofens zuzüglich dem minimalen Energiebedarf des Elektroreduktionsofens
entspricht, und daß die vom Lichtbogenofen jeweils nicht benötigte Energie im Elektroreduktionsofen umgesetzt
wird. Das überschüssige kohlenstoffhaltige Material wird ganz verbrannt, wenn seine Qualität für einen Einsatz in den Elektroreduktionsofen
nicht geeignet ist oder ein Zusatz dort nicht erforderlich ist. Unter einer guten Qualität ist zu verstehen,
daß der Gehalt an Asche und Schwefel relativ niedrig ist und die Asche basisch ist. es ist auch möglich, das abgetrennte
kohlenstoffhaltige Material aufzubereiten und dann die Fraktion mit guter Qualität in den Elektroreduktionsofen und
die Fraktion mit schlechter Qualität in die Verbrennung einzusetzen. Der minimale Energiebedarf des Elektroreduktionsofens
ist die Warmhalteleistung.
Die fühlbare Wärme der heißen Verbrennungsgase und der Abgase der Direktreduktion werden zur Dampferzeugung ausgenutzt, und
der Dampf treibt über Dampfturbinen einen Generator zur Stromerzeugung
an. Zweckmäßigerweise werden die heißen Verbrennungsgase und die Abgase der Direktreduktion getrennt in separate
Dampferzeuger und die Dampfströme in separate Turbinen geleitet. Dadurch kann die Turbine für den Dampf des Abgases
der Direktreduktion immer im optimalen Bereich gefahren werden, und es ist eine bessere Ausnutzung und Regelung möglich.
Die Menge der erzeugten elektrischen Energie muß dem maximalen Energiebedarf des Lichtbogenofens zuzüglich dem minimalen
Energiebedarf des Elektroreduktionsofens entsprechen. Es kann auch mehr elektrische Energie für andere Zwecke des eigenen
Betriebes erzeugt werden, wobei diese Mehrerzeugung dann aber nicht in die Regelung der Stromverteilung einbezogen wird. Die
elektrische Energie wird so verteilt, daß der Energiebedarf des Lichtbogenofens immer gedeckt wird, d.h. wenn er hohen Energiebedarf
hat, erhält der Elektroreduktionsofen weniger elektrische Energie, und wenn der Lichtbogenofen abgeschaltet
ist, erhält der Elektroreduktionsofen mehr Energie.
Die Aufteilung des Eisenschwammes erfolgt so, daß im Elektroreduktionsofen
die für die Stahlherstellung im Lichtbogenofen erforderliche Menge an kohlenstoffhaltigem Eisen (hot metal)
anfällt.
Der Eisenschwamm kann nach einer Heißabsiebung heiß in die Schmelzofen eingesetzt werden. Die Verbrennung des überschüssigen
kohlenstoffhaltigen Materials kann in Wirbelschichtapparaten oder Staubfeuerungen, wie z.B. Zyklonfeuerungen,
erfolgen.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das Abgas der Direktreduktion vor dem Einsatz in die elektrische Energieerzeugung
nachverbrannt wird. Dadurch wird einerseits auch
der latente Wärmeinhalt des Abgases verwertet und andererseits wird, insbesondere bei höheren Gehalten an brennbaren gasförmigen
und festen Bestandteilen, eine unkontrollierte Verbrennung vermieden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in das Verbrennungsaggregat weiteres brennbares Material chargiert
wird. Dadurch kann auch bei zu geringer Wärme im Abgas und den heißen Verbrennungsgasen des überschüssigen kohlenstoffhaltigen
Materials ein autarker Betrieb durchgeführt werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das Verbrennungsaggregat
eine zirkulierende Wirbelschicht ist. Die zirkulierende Wirbelschicht arbeitet ohne Sprung in der Materialdichte
zwischen dichter Phase und darüber befindlichem Staubraum. Die Feststoffkonzentration nimmt von unten nach
oben ständig ab.
Bei der Definition der Betriebsbedingungen über die Kennzahlen von Froude und Archimedes ergeben sich die Bereiche:
0,1 S. 3/4 . U^ . Jq ^- - 10,
0,01 ^ Ar - 100,
wobei
wobei
~ /g
g /g)
v2
Es bedeuten:
u die relative Gasgeschwindigkeit in tn/sec. Ar die Archimedeszahl
/g die Dichte des Gases in kg/m /k die Dichte des Feststoffteilchens in kg/m d, den Durchmesser des kugelförmigen Teilchens in m
/g die Dichte des Gases in kg/m /k die Dichte des Feststoffteilchens in kg/m d, den Durchmesser des kugelförmigen Teilchens in m
V^ die kinematische Zähigkeit in m /see.
2 g die Gravitationskonstante in m/sec.
Solche Verfahren, die besonders für die Verbrennung des überschüssigen kohlenstoffhaltiges Material geeignet sind,
sind beschrieben in der DE-AS 25 39 546, US-PS 41 65 717, DE-OS 26 24 302, US-PS 4 111 158.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß durch separate Schwelung und/oder Teilvergasung von festem, kohlenstoffhaltigem
Material ein brennbares Gas erzeugt wird, das brennbare Gas zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet wird
und das geschwelte feste, kohlenstoffhaltige Material in die Direktreduktion und/oder den Elektroreduktionsofen und/oder
das Verbrennungsaggregat eingesetzt wird. Die Direktreduktion wird durch den Einsatz von abgeschweltem, kohlenstoffhaltigem
Material auf der Abgasseite entlastet und ihre Durchsatzleistung gesteigert. Da die Abgase der Direktreduktion weniger
brennbare gasförmige Bestandteile enthalten, wird weniger elektrische Energie durch das Abgas erzeugt, d.h. die nicht
regelbare Grundlast wird kleiner und die Regelmöglichkeit der durch die Verbrennung erzeugten elektrischen Energie wird größer.
Ein Teil des geschwelten, kohlenstoffhaltigen Materials oder gegebenenfalls alles kann in das Verbrennungsaggregat
geleitet werden, so daß die in die Direktreduktion chargierte Menge ebenfalls weitgehend flexibel ist. Die Erzeugung der
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elektrischen Energie durch die brennbaren Gase ist sehr flexibel. Ein Teil des brennbaren Gases kann auch für andere zwecke
im eigenen Betrieb verwendet werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Schwelung und/oder Teilvergasung in einer zirkulierenden Wirbelschicht
erfolgt. Die zirkulierende Wirbelschicht ist sehr gut geeignet und flexibel zu betreiben. Ein besonderes geeignetes
Verfahren ist in der EP-A-O 062 363 beschrieben. Wenn das geschwelte kohlenstoffhaltige Material aus der Vergasungsstufe
in die Direktreduktion eingesetzt wird, erfolgt keine Chargierung in die Verbrennungsstufe.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß brennbares Gas in einem Gasspeicher gespeichert und bei Bedarf zur Erzeugung
von elektrischer Energie entnommen wird. Durch diese Speicherung wird eine sehr gute Flexiblität erzielt, und auch
insbesondere für den Anfahr- und Abfahrbetrieb werden Reserven
geschaffen.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das brennbare Gas unter Verwendung einer Gasturbine zur Erzeugung elektrischer
Energie verwendet wird. Mit einer Gasturbine ist eine sehr schnelle Regelung der erzeugten Energiemenge möglich.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß backende Kohlen in die zirkulierende Wirbelschicht eingesetzt werden.
Dadurch ist ohne zusätzlichen Aufwand die Verwendung dieser Kohlen möglich, die nicht direkt in die Direktreduktion
eingesetzt werden können.
Eine Ausgestaltung besteht darin, daß das aus dem Austrag der Direktreduktion abgetrennte überschüssige kohlenstoffhaltige
Material in den Elektroreduktionsofen eingesetzt wird, zusätzliche
Energieträger in einem Verbrennungsaggregat unter Zusatz von sauerstoffhaltigen Gasen verbrannt werden, die heißen Verbrennungsgase
und das Abgas der Direktreduktion zur Erzeugung
von elektrischer Energie verwendet werden, wobei die Menge der erzeugten elektrischen Energie so geregelt wird, daß diese
mindestens dem maximalen Energieverbrauch des Lichtbogenofens
zuzüglich dem minimalen Energiebedarf des Elektroreduktionsofens entspricht, und daß die vom Lichtbogenofen jeweils nicht benötigte Energie im Elektroreduktionsofen umgesetzt wird. Die vollständige Zugabe des abgetrennten überschüssigen Kohlenstoffs in den Elektroreduktionsofen erfolgt dann, wenn dieser
Kohlenstoff eine gute Qualität hat und er im Elektroreduktionsofen benötigt wird.
mindestens dem maximalen Energieverbrauch des Lichtbogenofens
zuzüglich dem minimalen Energiebedarf des Elektroreduktionsofens entspricht, und daß die vom Lichtbogenofen jeweils nicht benötigte Energie im Elektroreduktionsofen umgesetzt wird. Die vollständige Zugabe des abgetrennten überschüssigen Kohlenstoffs in den Elektroreduktionsofen erfolgt dann, wenn dieser
Kohlenstoff eine gute Qualität hat und er im Elektroreduktionsofen benötigt wird.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Direktreduktion
in einem Drehrohrofen durchgeführt wird. Die als
Reduktionsmittel verwendeten Kohlen enthalten meistens höhere
Gehalte an flüchtigen Bestandteilen, wie z.B. Braunkohlen, und weisen eine hohe Reaktivität auf.
Reduktionsmittel verwendeten Kohlen enthalten meistens höhere
Gehalte an flüchtigen Bestandteilen, wie z.B. Braunkohlen, und weisen eine hohe Reaktivität auf.
Die Erfindung wird anhand von Abbildungen näher erläutert.
Wie Figur 1 zeigt, wird in den Drehrohrofen 1 Eisenerz 2 chargiert
und zu Eisenschwamm reduziert. Das Austragsmaterial 3
wird in einer Trennstufe 4 in Eisenschwamm 5 und überschüssiges kohlenstoffhaltiges Material getrennt, von dem ein Teil 6a in den Elektroreduktionsofen 7 und der andere Teil 6b in die
zirkulierende Wirbelschicht 8 geleitet und mittels Luft 9 verbrannt wird. Das heiße Verbrennungsgas 10 wird in den Dampferzeuger 11 geleitet. Mit dem Dampf 12 wird ein Generator 13 angetrieben. Die erzeugte elektrische Energie wird über Leitung
14 dem Elektroreduktionsofen 7 und dem Lichtbogenofen 16 zugeführt. Das Abgas 17 des Drehrohrofens 1 wird in einer Nachverbrennungskammer 18 unter Zusatz von Luft 19 nachverbrannt. Das heiße Gas 20 wird in den Dampferzeuger 21 geleitet. Mit dem
Dampf 22 wird ein Generator 23 angetrieben. Die erzeugte elektrische Energie wird über Leitung 24 in die Leitung 14 eingespeist. Der Eisenschwamm 5 wird zu einem Teil 5a in den Elektroreduktionsofen 7 und "zu einem anderen Teil 5b in den Licht-
wird in einer Trennstufe 4 in Eisenschwamm 5 und überschüssiges kohlenstoffhaltiges Material getrennt, von dem ein Teil 6a in den Elektroreduktionsofen 7 und der andere Teil 6b in die
zirkulierende Wirbelschicht 8 geleitet und mittels Luft 9 verbrannt wird. Das heiße Verbrennungsgas 10 wird in den Dampferzeuger 11 geleitet. Mit dem Dampf 12 wird ein Generator 13 angetrieben. Die erzeugte elektrische Energie wird über Leitung
14 dem Elektroreduktionsofen 7 und dem Lichtbogenofen 16 zugeführt. Das Abgas 17 des Drehrohrofens 1 wird in einer Nachverbrennungskammer 18 unter Zusatz von Luft 19 nachverbrannt. Das heiße Gas 20 wird in den Dampferzeuger 21 geleitet. Mit dem
Dampf 22 wird ein Generator 23 angetrieben. Die erzeugte elektrische Energie wird über Leitung 24 in die Leitung 14 eingespeist. Der Eisenschwamm 5 wird zu einem Teil 5a in den Elektroreduktionsofen 7 und "zu einem anderen Teil 5b in den Licht-
bogenofen 16 chargiert. Das im Elektroreduktionsofen 7
erzeugte Roheisen wird in den Lichtbogenofen 16 chargiert, aus dem der Stahl 25 abgezogen wird. Dem Lichtbogenofen 16 wird
über Leitung 14a immer so viel elektrische Energie zugeführt, wie er benötigt. Die restliche elektrische Energie wird über
Leitung 14b in den Elektroreduktionsofen 7 geleitet.
Der Drehrohrofen 1 kann mit Kohle mit hohem Anteil an flüchtigen
Bestandteilen betrieben werden, die über 26 in das Beschickungsende chargiert werden und zum Teil von der Einblasvorrichtung
27 in das Austragsende eingeblasen werden. In diesem Fall enthält das Abgas 17 höhere Anteile an brennbaren
gasförmigen Bestandteilen und die erzeugte Menge an elektrischer Energie in 24 ist entsprechend groß.
In der zirkulierenden Wirbelschicht 28 kann zusätzlich Kohle 29 mit sauerstoffhaltigen Gasen 30 abgeschwelt und teilverbrannt
werden. Das brennbare Gas 31 wird in einer Gasturbine 32, die einen Generator 33 antreibt, verbrannt. Die erzeugte
elektrische Energie wird über Leitung 34 in die Leitung 14 eingespeist. Das geschwelte kohlenstoffhaltige Material wird
aus der Wirbelschicht 28 über Leitung 35 in den Drehrohrofen chargiert. In diesem Falle wird keine Kohle mit hohem Anteil
an flüchtigen Bestandteilen in den Drehrohrofen chargiert und das Abgas 17 enthält nur geringe Anteile an brennbaren, gasförmigen
Bestandteilen. Die erzeugte Menge an elektrischer Energie in 24 ist entsprechend geringer.
Die Erzeugung der elektrischen Energie kann durch Zugabe von Kohle 36 in die Wirbelschicht 8 vergrößert werden. Ein Teil
des geschwelten kohlenstoffhaltigen Materials aus der Wirbelschicht 28 kann über Leitung 37 in die Wirbelschicht 8 geführt
werden.
über Leitung 40 kann konstant erzeugter überschüssiger Strom
für andere Verbraucher des Betriebes entnommen werden.
Im Gasspeicher 38 wird brennbares Gas gespeichert und bei
Bedarf abgezogen. Über Leitung 39 kann brennbares Gas für den Betrieb entnommen werden, wenn diese Menge bei der Erzeugung
eingeplant ist.
über Leitung 41 können in den Elektroreduktionsofen 7 Erz und
Zuschläge chargiert werden.
Beim Betrieb des Lichtbogenofens wird das im Elektroreduktionsofen
erzeugte flüssige, kohlenstoffhaltige Eisen hinsichtlich
Menge und Analyse - hauptsächlich Kohlenstoff - so eingestellt, daß die Gesamtkohlenstoffbilanz beim Chargieren
des Eisenschwamms ausgeglichen wird. Falls, z.B. durch einen Fehler bei der Eisenschwammerzeugung, Eisenschwamm von geringerem
Metallisierungsgrad, z.B. anstatt 92 % nur 85 %, anfällt, kann dieser dennoch verarbeitet werden. Allerdings darf
der zu gering metallisierte Eisenschwamm nur zum Chargieren des Elektroreduktionsofens verwendet werden. Es ist also möglich,
das Verfahren auch mit Eisenschwamm unterschiedlichen Metallisierungsgrades zu betreiben.
Der im Dampferzeuger 11 erzeugte Dampf kann auch über Leitung
12 zum Generator 23 geleitet werden.
Fig. 2 zeigt ein typisches Belastungsdiagramm für drei Lichtbogenofen
und zwei Elektroreduktionsofen, die im Verbundbetrieb arbeiten. Auf der x-Achse ist die Zeit in Minuten und
auf der y-Achse die Wirkleistung in Megawatt aufgetragen. Die punktierte Kurve zeigt die Summe der zeitlichen Wirkleistungen
der Elektroreduktionsofen, die gestrichelte Kurve die Summe der zeitlichen Wirkleistungen der Lichtbogenofen und die ausgezogene
Kurve die Summe der zeitlichen Wirkleistungen aller Schmelzofen. Das Diagramm gibt den Ablauf von typischen
Arbeitszyklen wieder. Insbesondere läßt sich entnehmen, daß die Summe der Wirkleistungen aller Schmelzofen verhältnismäßig
konstant verläuft, obgleich die Lichtbogenofen sehr große .Stromaufnahmeschwankungen aufweisen.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß das gesamte
Schmelzverfahren unabhängig von der Leistungsfähigkeit des zur Verfügung stehenden öffentlichen Versorgungsnetzes durchgeführt werden kann, daß der Betrieb mit minimalem Energiebedarf je Tonne Stahl erfolgt, die Abwärme der den Eisenschwamm
erzeugenden Direktreduktion optimal genutzt wird und das überschüssige kohlenstoffhaltige Material des Austrags der Direktreduktion und möglicherweise zusätzlich eingesetzte Kohle
umweltfreundlich durch Zusatz von Kalkstein unter Anfall eines deponiefähigen CaSO«-haltigen Rückstandes verbrannt werden
kann.
Schmelzverfahren unabhängig von der Leistungsfähigkeit des zur Verfügung stehenden öffentlichen Versorgungsnetzes durchgeführt werden kann, daß der Betrieb mit minimalem Energiebedarf je Tonne Stahl erfolgt, die Abwärme der den Eisenschwamm
erzeugenden Direktreduktion optimal genutzt wird und das überschüssige kohlenstoffhaltige Material des Austrags der Direktreduktion und möglicherweise zusätzlich eingesetzte Kohle
umweltfreundlich durch Zusatz von Kalkstein unter Anfall eines deponiefähigen CaSO«-haltigen Rückstandes verbrannt werden
kann.
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Claims (15)
1. Verfahren zur Erzeugung von Stahl durch Einschmelzen von Eisenschwamm im Lichtbogenofen, wobei der Eisenschwamm
durch Direktreduktion erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß. der Eisenschwamm auf einem Bad aus flüssigem kohlenstoffhaltigem
Eisen im Lichtbogenofen umgesetzt wird, wobei das flüssige kohlenstoffhaltige Eisen (hot metal)
ebenfalls aus Eisenschwamm oder vorreduziertem Erz in einem Elektroreduktionsofen erzeugt wird, der in Abhängigkeit
von den durch den Lichtbogenofen bedingten elektrischen Lastaufnahme-Schwankungen so geregelt wird, daß eine
praktisch gleichbleibende Belastung des elektrischen Netzes resultiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
bei der Direktreduktion im Abgas anfallende Abwärme sowie die bei der Direktreduktion und/oder für die Direktreduktion
anfallenden Energieträger zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Deckung des Energiebedarfs ües Elektroreduktionsof
en- und Lichtbogenofen-Verbundes verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge und die Analyse des in den Lichtbogenofen als Sumpf eingesetzten kohlenstoffhaltigen Eisens so gewählt
wird, daß während des Chargierens von Eisenschwamm in den Lichtbogenofen die Gesamtkohlenstoffbilanz ausgeglichen
wird, wobei die Wirkleistung des Lichtbogenofens so geregelt wird, daß sich der Lichtbogenofen im für das
Einschmelzen von Eisenschwamm notwendigen thermischen Gleichgewicht befindet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß Eisenschwamm mit geringerem Metallisationsgrad
überwiegend zur Herstellung von flüssigem, kohlenstoffhaltigem Eisen (hot metal) im Elektroreduktionsofen
verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet/ daß das aus dem Austrag der Direktreduktion
mit festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln abgetrennte überschüssige kohlenstoffhaltige Material
mindestens teilweise in einem Verbrennungsaggregat unter Zusatz von sauerstoffhaltigen Gasen verbrannt wird, die
heißen Verbrennungsgase und das Abgas der Direktreduktion zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet werden,
wobei die Menge der erzeugten elektrischen Energie so geregelt wird, daß diese mindestens dem maximalen Energiebedarf
des Lichtbogenofens zuzüglich dem minimalen Energiebedarf
des Elektroreduktxonsofens entspricht, und daß die vom Lichtbogenofen jeweils nicht benötigte Energie im
Elektroreduktionsofen umgesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Abgas der Direktreduktion vor dem Einsatz in die elektrische Energieerzeugung nachverbrannt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in das Verbrennungsaggregat weiteres brennbares Material zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennungsaggregat eine zirkulierende
Wirbelschicht ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch separate Schwelung und/oder
Teilvergasung von festem kohlenstoffhaltigem Material ein
ν-
brennbares Gas erzeugt wird, das brennbare Gas zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet wird und das
geschwelte feste kohlenstoffhaltige Material in die Direktreduktion und/oder den Elektroreduktionsofen
und/oder das Verbrennungsaggregat eingesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet/ daß die
Schwelung und/oder Teilvergasung in einer zirkulierenden Wirbelschicht erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß brennbares Gas in einem Gasspeicher gespeichert und bei Bedarf zur Erzeugung von elektrischer Energie entnommen
wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das brennbare Gas unter Verwendung
einer Gasturbine zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
backende Kohlen in die zirkulierende Wirbelschicht eingesetzt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das aus dem Austrag der Direktreduktion abgetrennte überschüssige kohlenstoffhaltige Material in den Elektroreduktionsof
en eingesetzt wird, zusätzliche Energieträger in einem Verbrennungsaggregat unter Zusatz von sauerstoffhaltigen
Gasen verbrannt werden, die heißen Verbrennungsgase und das Abgas der Direktreduktion zur Erzeugung von
elektrischer Energie verwendet werden, wobei die Menge der erzeugten elektrischen Energie so geregelt wird, daß diese
mindestens dem maximalen Energieverbrauch des Lichtbogenofens zuzüglich dem minimalen Energiebedarf des Elektrore-
duktionsofens entspricht, und daß die vom Lichtbogenofen
jeweils nicht benötigte Energie im Elektroreduktionsofen umgesetzt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Direktreduktion in einem Drehrohrofen durchgeführt wird.
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|---|---|---|---|
| DE19833300867 DE3300867A1 (de) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | Verfahren zur erzeugung von stahl durch einschmelzen von eisenschwamm im lichtbogenofen |
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| EP83201854A EP0117928B1 (de) | 1983-01-13 | 1983-12-29 | Verfahren zur Erzeugung von Stahl durch Einschmelzen von Eisenschwamm im Lichtbogenofen |
| DE8383201854T DE3366151D1 (en) | 1983-01-13 | 1983-12-29 | Process for production of steel by the melt-down of iron-sponge in an electric-arc-furnace |
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|---|---|---|---|
| DE19833300867 Withdrawn DE3300867A1 (de) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | Verfahren zur erzeugung von stahl durch einschmelzen von eisenschwamm im lichtbogenofen |
| DE8383201854T Expired DE3366151D1 (en) | 1983-01-13 | 1983-12-29 | Process for production of steel by the melt-down of iron-sponge in an electric-arc-furnace |
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|---|---|---|---|
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