DE3743380A1 - Verfahren zum erschmelzen von stahl in einem sauerstoff-blaskonverter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Hüttenwesen und betrifft ein Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff-Blaskonverter.

Die Erfindung kann beim Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff-Blaskonverter aus festen metallischen, eisenhaltigen Stoffen und flüssigem Roheisen (im folgenden als Metallcharge bezeichnet) verwendet werden. Als feste metallische, eisenhaltige Stoffe (im folgenden als fester metallischer Einsatz bezeichnet) können z. B. Schrott, Alteisen, metallische Abfälle von Walzwerken und Stahlgießereien, Eisenschwamm u. ä. eingesetzt werden.

Der Anteil des festen metallischen Einsatzes in der Metallcharge ist begrenzt und hängt von der Menge der bei der Oxydation der Begleitstoffe der eisenhaltigen Schmelze freiwerdenden Wärme ab. Um den Anteil des festen metallischen Einsatzes in der Metallcharge zu erhöhen, muß der metallische Einsatz zusätzlich durch Verbrennen eines Brennstoffs im Konverter erhitzt werden. Je stärker erhitzt wird, um so größer ist der Anteil des festen metallischen Einsatzes in der Metallcharge und umgekehrt.

Beim Erhitzen bildet sich in der Regel eine flüssige Phase, die aus flüssiger Schlacke und geschmolzenem Metall besteht. Deshalb ist dieser Prozeß äußerst schwer anwendbar, da auf Grund des erheblichen Unterschieds der Oxydationspotentiale der entstehenden flüssigen Phase und des flüssigen Roheisens es zu Auswürfen der flüssigen Komponenten aus dem Konverter beim Eingießen des flüssigen Roheisens infolge des explosionsartigen Ablaufs der Reaktionen kommen kann.

Da Roheisen teurer und schwerer zu beschaffen ist als der feste metallische Einsatz besteht gegenwärtig das Problem, ein Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff- Blaskonverter aus festen metallischen, eisenhaltigen Stoffen und flüssigem Roheisen bereitzustellen, das eine Erhöhung des Anteils des festen metallischen Einsatzes beim Schmelzen im Konverter ermöglicht und den Auswurf von Metall und Schlacke aus dem Konverter während des Eingießens des Roheisens verhindert.

Es ist ein Verfahren zum Erhitzen von festem metallischen Einsatz in einem Konverter bekannt (SU, A, 960270).

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird der Sauerstoff- Blaskonverter mit Bodenwinddüsen und einer Oberwinddüse ausgerüstet. Durch die Bodenwinddüsen wird ein gasförmiger, aus Kohlenwasserstoffen bestehender Brennstoff und ein sauerstoffhaltiges Gas, und durch die Oberwinddüse ein flüssiger, aus Kohlenwasserstoffen bestehender Brennstoff und ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt.

Das Verfahren besteht in der Durchführung folgender technologischer Hauptarbeitsgänge. In den Konverter gibt man den festen metallischen Einsatz auf, der durch Verbrennen eines gasförmigen, aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Brennstoffs erhitzt wird, der in den Konverter von unten zugeführt wird, und eines flüssigen, aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Brennstoffs, der in den Konverter in einem sauerstoffhaltigen Gas von oben zugeführt wird, wobei das sauerstoffhaltige Gas, in den Konverter von oben oder unten geblasen wird. Das sauerstoffhaltige Gas wird durch die Oberwindform in einer solchen Menge geblasen, daß dessen Verbrauch 10 bis 30% des theoretisch zum vollkommenen Verbrennen des durch die Oberwinddüse zugeführten flüssigen Brennstoffs notwenigen Verbrauchs des Oxydationsmittels ausmacht. Die übrige Menge des Oxydationsmittels wird durch die Bodenwinddüsen zugeführt. Nach dem Erhitzen des metallischen Einsatzes bis auf die vorgesehene Temperatur wird in den Konverter flüssiges Roheisen eingegossen, der feste metallische Einsatz zum Schmelzen gebracht und die Schmelze nach einem beliebigen, bekannten Verfahren ähnlich wie beim Durchblasen des Roheisens gefrischt.

Die beschriebene Technologie des Erhitzens des festen metallischen Einsatzes im Konverter ermöglicht es, den Anteil des festen metallischen Einsatzes in der Gesamtmasse der Metallcharge des Konverters durch Erhitzen des in den Konverter eingetragenen festen metallischen Einsatzes beim Verbrennen von Brennstoff zu erhöhen.

Der durch die Bodenwinddüsen geblasene Sauerstoff oxydiert und schmelzt jedoch die Oberfläche des metallischen Einsatzes in der um die Winddüsen gelegenen Zone, wodurch eine aus Metall und oxydierter Schlacke bestehende flüssige Phase entsteht. Im Ergebnis kann es beim Eingießen des Roheisens zum Auswurf flüssiger Komponenten aus dem Konverter kommen.

Außerdem muß erwähnt werden, daß am äußeren Rand, besonders im unteren Teil des in den Konverter eingetragenen metallischen Einsatzes eine Zone mit niedriger Temperatur (500 bis 700°C) entsteht, wohin die heißen Verbrennungsprodukte des Brennstoffs nur schwer gelangen. Das bedeutet, daß der metallische Einsatz ungleichmäßig durchwärmt wird, weshalb keine wesentliche Erhöhung des Anteils des festen metallischen Einsatzes in der Gesamtmasse der Metallcharge des Konverters erzielt werden kann.

Es ist auch ein weiteres Verfahren zur Erzeugung von Stahl bekannt (DE-A, 28 16 543).

Dieses Verfahren wird in einem Sauerstoff-Blaskonverter durchgeführt, der mit Boden- und Seitenwinddüsen ausgerüstet ist, die eine Konstruktion vom Typ "Rohr im Rohr" darstellen. Durch diese Winddüse leitet man Sauerstoff über den Mittelkanal und einen flüssigen oder gasförmigen, aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Brennstoff über den äußeren Kanal. Es ist auch die Verwendung eines festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffs vorgesehen.

Das Verfahren besteht in der Durchführung folgender technologischer Arbeitsgänge: Aufgeben eines festen metallischen Einsatzes, z. B. Alteisen, und dessen anschließendes Erhitzen bis auf 1100°C durch Verbrennen eines gasförmigen oder flüssigen, aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Brennstoffs, der im Laufe des Prozesses in einem Sauerstoffstrom zugeführt wird. Danach gießt man flüssiges Roheisen ein und bringt den festen metallischen Einsatz zum Schmelzen mit anschließendem Frischen der Eisen-Kohlenstoff-Schmelze nach einem beliebigen bekannten Verfahren ähnlich wie beim Durchblasen des Roheisens.

Die heißen Verbrennungsprodukte des Brennstoffs durchdringen die Masse des festen metallischen Einsatzes vor allem in Richtung von unten nach oben und gewährleisten eine ausreichend gute Durchwärmung dieser Masse.

Dieses Verfahren ist durch einen erhöhten thermischen Wirkungsgrad und ein schnelles Erhitzen des metallischen Einsatzes gekennzeichnet, was durch einen guten Kontakt zwischen der Oberfläche der Masse des festen metallischen Einsatzes und den heißen Verbrennungsprodukten des Brennstoffs erzielt wird. Den metallischen Einsatz erhitzt man jedoch nur bis auf eine nicht über 1100°C liegende Temperatur, damit keine erheblichen Mengen der flüssigen Phase entstehen.

Dieses Verfahren gewährleistet ein schnelles Erhitzen des festen metallischen Einsatzes und ermöglicht die Verarbeitung bis 50% festen metallischen Einsatzes in der Gesamtmenge der Metallcharge beim Schmelzen im Konverter.

Dieses Verfahren gewährleistet jedoch kein gleichmäßiges Durchwärmen des in den Konverter aufgegebenen festen metallischen Einsatzes. Das Erhitzen des in der Randzone des Metallbades und besonders in deren unterem Teil gelegenen metallischen Einsatzes verläuft schlechter und geht langsamer vonstatten als das Erhitzen des in der Mitte des Metallbades befindlichen metallischen Einsatzes. Das Temperaturgefälle erreicht hierbei erhebliche Werte. So kann z. B. die Temperatur in der Mitte des Metallbades des Konverters Werte erreichen, bei denen der feste metallische Einsatz schmilzt, während am Rand des Bades der metallische Einsatz nur bis auf 500 bis 700°C erwärmt wird.

Der durch die Bodenwinddüsen eingeblasene Sauerstoff oxydiert und schmilzt die Oberfläche des metallischen Einsatzes in der um die Winddüsen gelegenen Zone, was zur Entstehung der flüssigen Phase führt. Die Entstehung der flüssigen Phase in den um die Winddüsen gelegenen Zonen des Konverters verursacht Auswürfe von Schlacks und Metall aus dem Konverter beim Eingießen von Roheisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff-Blaskonverter aus festen metallischen, eisenhaltigen Stoffen und flüssigem Roheisen bereitzustellen, das durch ein stärkeres und gleichmäßigeres Erhitzen der festen metallischen, eisenhaltigen Stoffe und durch Steuerung dieses Erhitzungsvorgangs eine Erhöhung des Anteils des festen metallischen Einsatzes in der Metallcharge ermöglicht und Auswürfe von Metall und Schlacke aus dem Konverter beim Eingießen von flüssigem Roheisen verhindert.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff-Blaskonverter aus festen metallischen, eisenhaltigen Stoffen und flüssigem Roheisen, das im Aufgeben der metallischen, eisenhaltigen Stoffe, deren Erhitzen durch Verbrennen eines aus Kohlenwasserstoffen bestehenden und eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, die nacheinander im Arbeitsablauf im Strom eines sauerstoffhaltigen Gases zugeführt werden, das in den Konverter von unten nach oben und von oben nach unten eingeführt wird, im anschließenden Eingießen von flüssigem Roheisen und im Ausgaren der entstandenen Schmelze bis zum Erreichen der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung besteht, erfindungsgemäß die festen metallischen, eisenhaltigen Stoffe bis auf eine der Schmelztemperatur der eisenhaltigen Stoffe nahe, jedoch darunter liegende Temperatur erhitzt und vor dem Eingießen des flüssigen Roheisens diese Stoffe zum Zweck des Homogenisierens durch Zuführen eines neutralen Gases im von unten nach oben gerichteten Strom des sauerstoffhaltigen Gases, durchblasen werden, wobei die von unten nach oben gerichtet Zufuhr des aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Brennstoffs bis auf 1,5 bis 6,0 kg Brennstoff je Tonne der festen metallischen, eisenhaltigen Stoffe gedrosselt wird.

Die Durchführung der Erfindung ermöglicht eine Steuerung der Temperaturführung beim Erhitzen des metallischen Einsatzes. Beim Verbrennen des Brennstoffs im Sauerstoff des sauerstoffhaltigen Gases beträgt die Temperatur der Flamme 1800 bis 2300°C in Abhängigkeit von der Art des Brennstoffs und den Bedingungen, unter denen er brennt. Wenn dem Sauerstoff ein neutrales Gas zugesetzt wird, sinkt die Brenntemperatur der Flamme, wobei die Temperatur der Flamme um so mehr sinkt, je höher der Gehalt des neutralen Gases ist und umgekehrt. Die Temperatur der Flamme kann bei Zufuhr eines neutralen Gases bis auf 1100 bis 1300°C sinken. Deshalb kommt es bei dem zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasen von unten mit einem neutralen Gas oder dessen Gemisch mit sauerstoffhaltigen Komponenten im Beisein von Erdgas nicht zum Schmelzen des metallischen Einsatzes und zur Entstehung der flüssigen Phase, und die vorher bis zu diesem Zeitpunkt entstandene Schmelze erstarrt zur festen Phase.

Außerdem vergrößert sich bei der Zuführung von Sauerstoff im Gemisch mit einem neutralen Gas das Volumen der Brennprodukte um ein Mehrfaches infolge des Zusatzes des neutralen Gases, wodurch der Druck der Verbrennungsprodukte in der unteren Zone des in den Konverter eingetragenen metallischen Einsatzes zunimmt. Dabei erwärmt sich das zusammen mit dem Sauerstoff zugeführte neutrale Gas in der um die Winddüsen gelegenen Zone bis auf die Temperatur des umgebenden Mediums. Im Ergebnis sind die aus Brennprodukten des Brennstoffs und aus dem neutralen Gas bestehenden heißen Gase auf ihrem Weg zur Konverteröffnung bestrebt, in alle Hohl- und Zwischenräume zwischen den Stücken des metallischen Einsatzes einzudringen, wodurch der in den Konverter aufgegebene metallische Einsatz schneller und gleichmäßiger sowohl in der Breite, als auch in der Höhe des Konverters erhitzt wird. Das bedeutet, daß das zum Zweck des Homogenisierens durchgeführte Durchblasen ein gleichmäßiges Erhitzen der gesamten Masse des metallischen Einsatzes bis auf die maximal mögliche Temperatur ohne Bildung der flüssigen Phase ermöglicht. Dadurch kann der Anteil des metallischen Einsatzes beim Schmelzen im Konverter bis auf 60 bis 70% erhöht werden.

Die optimale Menge des von unten nach oben durch die Bodenwinddüsen während des zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasens zugeführten Einheitsbrennstoffs beträgt 1,5 bis 6,0 kg je Tonne fester metallischer, eisenhaltiger Stoffe.

Wenn weniger Brennstoff zugeführt wird, ist der Effekt des Homogenisierens nicht hoch; dieser Vorgang übt dann keinen wesentlichen Einfluß auf den Verlauf des Erhitzens des metallischen Einsatzes auf.

Der Verbrauch von mehr als 6 kg Brennstoff pro Tonne fester metallischer, eisenhaltiger Stoffe während des Durchblasens zum Zweck des Homogenisierens ist unrationell weil dabei ein Temperaturausgleich eintritt, in dessen Ergebnis die durch die Abgase verursachten Wärmeverluste wesentlich zunehmen und der Prozeß sich unwirtschaftlich gestaltet. Außerdem kühlt sich bei diesem Brennstoffverbrauch der metallische Einsatz stark ab, wodurch sich die Wärmebilanz des Schmelzprozesses verschlechtert.

Es ist zweckmäßig, Stickstoff als neutrales Gas zu verwenden, wobei man Stickstoff in Verbindung mit sauerstoffhaltigen Komponenten verwenden kann. Stickstoff ist ein leicht zugängliches und billiges neutrales Gas.

Es ist zweckmäßig, daß die Menge der sauerstoffhaltigen Komponenten im Gemisch mit Stickstoff 50 bis 100% der theoretisch für ein vollständiges Verbrennen des von unten nach oben zugeführten Brennstoffs notwenigen Menge ausmacht.

Die Zuführung sauerstoffhaltiger Komponenten zusammen mit Stickstoff in einer größeren Menge als die theoretisch für ein vollständiges Verbrennen des Brennstoffs notwenige Menge ist unerwünscht, da die überschüssige Sauerstoffmenge zum Oxydieren des Eisens des metallischen Einsatzes verbraucht wird, was zu verstärkter Bildung von Schlacke und von Eisenoxiden in der Schlacke und zu möglichen Auswürfen von Schlacke und Metall beim Eingießen des Roheisens führt.

Die Zuführung sauerstoffhaltiger Komponenten in einer Menge von weniger als 50% der für das vollkommene Verbrennen des Brennstoffs notwenigen Menge ist unrationell, weil das zum Zweck des Homogenisierens durchgeführte Durchblasen ohne Wirkung bleibt.

Es ist erwünscht, daß gleichzeitig mit dem zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasen auf die Oberfläche der festen metallischen, eisenhaltigen Stoffe calciumhaltige und kohlenstoffhaltige Stoffe gegeben werden.

Als calciumhaltige und kohlenstoffhaltige Stoffe kann man Kalk und Kohle verwenden.

Eine wärmeisolierende Schicht von Kalk und Kohle vermeidet größere Wärmeverluste und trägt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Verbrennungsprodukte in horizontaler Richtung über die gesamte Masse des metallischen Einsatzes bei. Gleichzeitig passivieren Kalk und Kohle die Abschnitte des oxydierten Einsatzes, da die Eisenoxide in den Kalk eindringen (aufgesaugt werden) oder im Beisein von Kohle reduziert werden. Auf diese Weise begünstigt die Anwendung von Kohle und Kalk ein gleichmäßiges Erhitzen des Alteisens und schwächt den Oxydationsprozeß des metallischen Einsatzes deren Erhitzen ab, wodurch im Ergebnis Auswürfe flüssiger Komponenten aus dem Konverter beim Eingießen von Roheisen vermieden werden.

Es empfiehlt sich, gleichzeitig mit dem zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasen den Konverter mit den in ihn eingetragenen festen metallischen, eisenhaltigen Stoffen periodisch bis zur maximal möglichen Neigung zu kippen.

Bei periodischem Neigen des Konverters verbessert sich der Kontakt zwischen dem festen und dem geschmolzenen flüssigen Teil des Konverterinhalts. Die entstandene Schmelze fließt bei dem Neigen des Konverters von den Stellen, an denen sie sich angesammelt hat, über die Konverterwände und vermischt sich mit den Stücken des metallischen Einsatzes, wobei sie auf die letztere ihre Wärme überträgt. Das führt zum Erstarren der Schmelze, nachdem sie ihre Wärme an den metallischen Einsatz abgegeben hat. Außerdem kommt es zu einem Temperaturausgleich in der gesamten Masse des metallischen Einsatzes. Auf diese Weise ermöglicht diese Empfehlung eine Vergrößerung des Anteils des metallischen Einsatzes beim Schmelzen im Konverter und verhindert Auswürfe von Schlacke und Metall beim Eingießen des Roheisens.

Es ist zweckmäßig, nach dem zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasen, aber noch vor dem Eingießen des Roheisens die flüssige Schlacke aus dem Konverter abzuziehen. Dadurch werden Auswürfe von Schlacke und Metall beim Eingießen des Roheisens vermieden.

Zur Erläuterung der Erfindung werden im folgenden konkrete Durchführungsbeispiele beschrieben.

Das Verfahren zum Erschmelzen von Stahl wird in einem Sauerstoff-Blaskonverter durchgeführt, der mit Boden- und Seitenwinddüsen vom Typ "Rohr im Rohr" ausgerüstet ist. Durch die Mittelkanäle dieser Winddüsen wird Sauerstoff geleitet und durch die Außenkanäle ein aus Kohlenwasserstoffen bestehender Brennstoff. Die Seitenwinddüsen können sowohl über, als auch unter dem Niveau des Metallbades angebracht werden. Vorgesehen ist die Zuführung von Sauerstoff durch eine wassergekühle Oberwinddüse und auch die Möglichkeit der Zuführung eines beliebigen bekannten Brennstoffes durch diese Winddüse.

Das Verfahren zum Erschmelzen von Stahl aus festen metallischen, eisenhaltigen Stoffen und flüssigem Roheisen geht wie folgt vor sich.

Beim Beschicken werden in den Konverter feste metallische, eisenhaltige Stoffe und flüssiges Roheisen aufgegeben. Als feste metallische, eisenhaltige Stoffe können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Alteisen, Schrott, metallische Abfälle von Walzwerken und Stahlgießereien, Metallpellets, Eisenschwamm u. ä. zu Stahl verarbeitet werden.

Als Brennstoff verwendet man vorrangig gasförmige Kohlenwasserstoffe wie Erdgas, Metahn, Propan, Butan und auch flüssige Kohlenwasserstoffe wie Heizöl, Rohöl, Dieselöl.

Außerdem kann als Brennstoff auch ein fester kohlenstoffhaltiger Brennstoff verwendet werden wie z. B. Koks, Steinkohle, Braunkohle u. ä. sowie Kohlenstaub.

Der Prozeß des Stahlschmelzens aus festen eisenhaltigen Stoffen, z. B. aus Alteisen, und flüssigem Roheisen in einem Sauerstoff-Blaskonverter umfaßt mehrere Perioden, und zwar die Beschickung des Konverters mit Alteisen, das Erhitzen des Alteisens, das Durchblasen zum Zweck des Homogenisierens, das Eingießen des flüssigen Roheisens, das Schmelzen und das anschließende Frischen (d. h. das Ausgaren der entstandenen Schmelze bis zum Erreichen der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung).

Das Alteisen wird durch die Wärme erhitzt, die beim Verbrennen des aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Brennstoffs entsteht, der durch die Boden- und Seitenwinddüsen und die wassergekühlte Oberwinddüse in einem durch die gleichen Winddüsen zugeleiteten sauerstoffhaltigen Gas zugeführt wird. Im Verlauf des Erhitzens schüttet man in den Konverter auf das Alteisen periodisch einen festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff.

Nach dem Erhitzen des Alteisens bis auf eine nahe der Schmelztemperatur des Alteisens, aber darunter liegende Temperatur wird das Durchblasen zum Zweck des Homogenisierens vorgenommen. Bei dem zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasen begrenzt man den Verbrauch des aus Kohlenwasserstoffen bestehenden, von unten nach oben zugeführten Brennstoffs auf 1,5 bis 6,0 kg Brennstoff je Tonne Alteisen.

Als Oxydationsmittel leitet man von unten nach oben sauerstoffhaltige Komponenten im Gemisch mit Stickstoff in einer Menge von 50 bis 100% des theoretisch für das vollkommene Verbrennen des von unten zugeleiteten gasförmigen Brennstoffs notwenigen Verbrauchs zu.

Im Verlauf des zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasens wird der Konverter periodisch bis zur maximal möglichen Neigung gekippt.

Vor dem Beginn des zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasens gibt man auf die Oberfläche des in den Konverter eingetragenen Alteisens kohlenstoffhaltige und calciumhaltige Stoffe.

Nach Beendigung des zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasens wird vor dem Eingießen des Roheisens die flüssige Schlacke aus dem Konverter abgezogen.

Die Durchführung der Erfindung äußert sich in der Steuerung der Temperaturführung beim Erhitzen des Alteisens.

Beim Erhitzen des Alteisens bis auf eine nahe seiner Schmelztemperatur, aber darunter liegende Temperatur bildet sich eine flüssige Phase in erheblicher Menge, die aus flüssigem Metall und flüssiger Schlacke besteht.

Die Verwendung der genannten gasförmigen Reaktanten in den genannten Grenzen gewährleistet bei dem zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasen ein gleichmäßiges Erhitzen des Alteisens in der gesamten Masse und auch die Beseitigung der flüssigen Phase, die sich in der die Bodenwinddüsen umgebenden Zone bildet.

Beim Kontakt mit der flüssigen Phase erfüllen die zugeführten Gase zwei Aufgaben: erstens entziehen sie der Schmelze die Wärme, wodurch die flüssige Phase zur festen Phase erstarrt, und zweitens übertragen die heißen Gase die aufgenommene Wärme an kältere Abschnitte des in den Konverter eingetragenen Alteisens, was zu einem Temperaturausgleich in der gesamten Masse des Alteisens beiträgt.

Außerdem gewährleistet das zum Zweck des Homogenisierens durchgeführte Durchblasen ein schnelleres Erhitzen des Alteisens auf Grund der Tatsache, daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine beliebig hohe, zum Schmelzen des Alteisens notwendige Temperatur verwendet werden kann, ohne die Entstehung von flüssiger Phase zu befürchten, die zu Auswürfen aus dem Konverter führt.

Auf diese Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Erhöhung des Anteils des festen metallischen Einsatzes bis auf 60 bis 70% in der Gesamtmenge der Metallcharge und die Beseitigung der Auswürfe flüssiger Schmelzkomponenten beim Eingießen des Roheisens.

Beispiel 1

In einen 10-t-Konverter, der mit Boden- und Seitenwinddüsen für Brennstoff und Sauerstoff und einer wassergekühlten Oberwinddüse für Sauerstoff ausgerüstet ist, gibt man 0,70 t Kalk und 6,0 t Alteisen auf. Das Erhitzen des Alteisens geschieht durch Zuführung von 15 bis 20 m³/min Erdgas durch die Bodenwinddüsen. Durch die Seitenwinddüsen bläst man 5 bis 10 m³/min Sauerstoff und 2,5 bis 5,0 m³ Erdgas. Die Zuführung von Sauerstoff durch die Oberwinddüse reguliert man in den Grenzen von 10 bis 15 m³/min. Zwei Minuten nach Beginn des Erhitzens gibt man in den Konverter 0,35 t Kohlenklein aus Steinkohle auf.

10 Minuten nach Beginn des Erhitzens wird ein Durchblasen zum Zweck des Homogenisierens vorgenommen. Von unten leitet man durch die Bodenwinddüsen: 2,34 m³/min Erdgas, 1,63 m³/min Sauerstoff und 6,28 m³/min Stickstoff.

Der Verbrauch des von oben zugeführten Sauerstoffs ändert sich nicht.

Das zum Zweck des Homogenisierens durchgeführte Durchblasen dauert zwei Minuten, danach wird 4,1 t flüssiges Roheisen eingegossen.

Während des Schmelzens des Alteisens und des Frischens der Schmelze leitet man durch die Bodenwindformen 15 bis 20 m³/min Sauerstoff und 2,5 bis 3,0 m³/min Erdgas; durch die Seitenwinddüsen - 5 m³/min Sauerstoff und 2 m³/min Erdgas und durch die Oberwinddüse - 10 bis 15 m³ Sauerstoff. Das Schmelzen des Alteisens und das Frischen der Schmelze dauert 30,5 min. Die Gesamtzeit des Durchblasens beträgt 42,5 min. Nach Beendigung des Durchblasens hat das Metall eine Temperatur von 1630°C. Der fertige Stahl hat folgende Zusammensetzung: 0,07% C; 0,05% Mn; 0,009% P; 0,035% S; der Rest ist Eisen.

Es wurde 8,6 t flüssigen Stahls gewonnen.

Beispiel 2

In einen 10-t-Konverter gibt man 0,7 t Kalk und 6,1 t Alteisen auf. Die Windführung während des Erhitzens, die Schmelzführung und der Gang des Frischens der Schmelze verläuft ähnlich wie im Beispiel 1. Während des Erhitzens wurde in den Konverter 350 kg Kohlenklein aus Steinkohle gegeben.

Während des zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasens wird zugeführt: von unten durch die Bodenwinddüsen 2,38 m³/min Erdgas, 1,66 m³/min Sauerstoff und 6,24 m³/min Sauerstoff. Das Durchblasen dauert drei Minuten.

Nach dem zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasen wird 3,9 t flüssiges Roheisen zugegossen. Das Schmelzen des metallischen Einsatzes und das Frischen der Schmelze dauert 28,5 min. Die Gesamtdauer des Durchblasens beträgt 41,5 min. Nach Beendigung des Durchblasens hat das Metall eine Temperatur von 1625°C. Der fertige Stahl hat folgende Zusammensetzung: 0,10% C; 0,09% Mn; 0,010% P; 0,033% S; der Rest ist Eisen.

Es wurde 8,6 t flüssigen Stahls gewonnen.

Beispiel 3

In einen 10-t-Konverter gibt man 0,7 t Kalt und 5,9 t Alteisen auf. Während des Erhitzens gibt man in den Konverter 350 kg Kohlenklein aus Steinkohle. Während des zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasens wird von unten 6,1 m³/min Erdgas, 4,27 m³/min Sauerstoff und 16,1 m³/min Stickstoff zugeführt. Dann gießt man 4,1 t flüssiges Roheisen in den Konverter.

Das Schmelzen des metallischen Einsatzes und das Frischen der Schmelze dauert 27 min. Die Gesamtzeit des Durchblasens beträgt 40,0 min. Nach Beendigung des Durchblasens hat das Metall eine Temperatur von 1640°C. Der fertige Stahl hat folgende Zusammensetzung: 0,09% C; 0,08% Mn; 0,009% P; 0,030 S; der Rest ist Eisen. Es wurde 8,7 t flüssigen Stahls gewonnen.

Tabelle 1 enthält Angaben zu den Beispielen eins, zwei, drei und anderen, die das erfindungsgemäße Verfahren innerhalb und außerhalb der Grenzen der notwendigen Kennwerte kennzeichnen.

Tabelle 2 enthält zum Vergleich Angaben über den Verarbeitungsprozeß von festem Alteisen und flüssigem Roheisen in einem 10-t-Konverter beim Betrieb nach der herkömmlichen Technologie.

Tabelle 1

Abhängigkeit der Hauptkennwerte des Schmelzens von Verlauf des Durchblasens zum Zweck des Homogenisierens

Fortsetzung der Tabelle 1

Fortsetzung der Tabelle 1

Fortsetzung der Tabelle 1

Fortsetzung der Tabelle 1

Vergleichbare Schmelze ohne Durchblasen zum Zweck des Homogenisierens

Aus den angeführten Beispielen und Tabellen ist ersichtlich, daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff-Blaskonverter eine Erhöhung des Anteils des festen metallischen Einsatzes beim Schmelzen im Konverter bis auf 60 bis 70% der Gesamtmetallcharge ermöglicht und die Auswürfe von Metall und Schlacke aus dem Konverter während des Eingießens von Roheisen beseitigt.

Die Erhöhung des Anteils der festen metallischen, eisenhaltigen Stoffe beim Schmelzen im Konverter führt zur Senkung der Selbstkosten des erzeugten Stahls.

Claims (8)

1. Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff- Blaskonverter aus festen metallischen, eisenhaltigen Stoffen und flüssigem Roheisen, das im Aufgeben der festen metallischen, eisenhaltigen Stoffe, deren Erhitzen durch Verbrennen eines aus Kohlenwasserstoffen bestehenden und eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, die nacheinander im Arbeitsablauf im Strom eines sauerstoffhaltigen Gases zugeführt werden, das in den Konverter von unten nach oben und von oben nach unten eingeführt wird, im anschließenden Eingießen von flüssigem Roheisen und im Ausgaren der entstandenen Schmelze bis zum Erreichen der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die festen metallischen, eisenhaltigen Stoffe bis auf eine nahe der Schmelztemperatur der festen metallischen, eisenhaltigen Stoffe, aber darunter liegende Temperatur erhitzt und vor dem Eingießen des flüssigen Roheisens diese Stoffe zum Zweck des Homogenisierens durch Zuführen eines neutralen Gases im von unten nach oben gerichteten Strom des sauerstoffhaltigen Gases, durchblasen werden, wobei die Zufuhr des von unten nach oben zugeführten, aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Brennstoffs bis auf 1,5 bis 6,0 kg Brennstoff je Tonne der festen metallischen, eisenhaltigen Stoffe gedrosselt wird.

2. Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff- Blaskonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stickstoff als neutrales Gas verwendet wird.

3. Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff- Blaskonverter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stickstoff im Gemisch mit sauerstoffhaltigen Komponenten verwendet wird.

4. Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff- Blaskonverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der sauerstoffhaltigen Komponenten im Gemisch mit Stickstoff 50 bis 100% der theoretisch für vollständiges Verbrennen des von unten nach oben zugeführten Brennstoffs notwendigen Menge ausmacht.

5. Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff- Blaskonverter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Durchblasen zum Zweck des Homogenisierens auf die Oberfläche der festen, metallischen, eisenhaltigen Stoffe calciumhaltige und kohlenstoffhaltige Stoffe gegeben werden.

6. Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff- Blaskonverter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kalk und Kohle als calciumhaltige und kohlenstoffhaltige Stoffe verwendet werden.

7. Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff- Blaskonverter nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem zum Zweck des Homogeniserens durchgeführten Durchblasen der Konverter mit den in ihn aufgegebenen festen metallischen, eisenhaltigen Stoffen periodisch bis zur maximal möglichen Neigung gekippt wird.

8. Verfahren zum Erschmelzen von Stahl in einem Sauerstoff- Blaskonverter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem zum Zweck des Homogenisierens durchgeführten Durchblasen, aber vor dem Eingießen des flüssigen Roheisens die entstandene flüssige Schlacke abgezogen wird.