DE826593C - Verfahren zum Schmelzen von Eisen und Stahlschrott - Google Patents

Description

• Verfahren zum Schmelzen von Eisen und Stahlschrott Die Umwandlung von Schrotteisen zu Neumetall zerfällt auf dem Verhüttungssektor in zwei Arbeitsgänge: dem Einschmelzen und dem metallurgischen Verarbeiten (Raffinieren) des geschmolzenen Produktes. Beide Arbeitsgänge werden bisher in Herdöfen durchgeführt, die wegen ihres diskontinuierlichen Betriebes, ihrer schlechten Wärmeökonomie und ihrer hohen. Anlage- und Instandhaltungskosten nur sehr unvollkommene technische Einrichtungen darstellen. Es bedeutet deshalb einen erheblichen Fortschritt, wenn die vorliegende Erfindung ein Verfahren angibt, nach dem das Schrottschmelzen und -verarbeiten in einem Schachtofen durchgeführt werden kann, der alle angegebenen Nachteile des Herdofens vermeidet. Der Schachtofen hat sich als Kupolofen bereits bestens für das Einschmelzen von Metallen bewährt. Allerdings kann er in der gleichen Form nicht für das Schrottschmelzen Verwendung finden, weil für das Einschmelzen von Stahlschrott erheblich höhere Temperaturen notwendig sind,, als sie im Kupolofen zur Venfügung stehen, und weil der Stahlschrott wesenrtlich sperriger als das Beschickungsgut des Kupolofens ist und nur mit beträchtlichem Arbeitsaufwand entsprechend zerkleinert werden kann.
• Allgemein muß ein Schmelzverfahren für Stahlschrott es gestatten, den Schrott in möglichst wenig vorbereitetem Zustand zu chargieren.. Dies schließt aber eine Chargierweise wie im Kupolofen aus, d. h. das abwechselnde Aufgeben von Gußeisen in Form von Massem oder Gußbruch und von Brennstoff- in Form von Koks. Das gleiche Verfahren auf sperrigen Schrott angewandt, würde zu einer völligen Entmischung :des Möllers führen, so daß der Koks zwischen den Eisenstücken hindurch in die Verbrennungszone rutschen würde. Der Betrieb eines solchen Schachtofens würde dem eines A-bstichgenerators ähneln.
• ach diesen Erwägungen kommen für den Schrottschachtofen noch die Kohlenstaubheizung uüd die Gasheizung in Frage. Die Kohlenstaublieizutig kommt erst in zweiter Linie irr Betracht, weil mit Kohlenstaub keine Wärmekonzentrierung auf möglichst kleinen Raum möglich ist, wie bei der Gasheizung.
• Mit Gasheizung können die für das Stahlschmelzen erforderlichen Temperaturen normalerweise nur aufgebracht werden, wenn die Verbrennungskomponenten ähnlich wie beim Siemens-Nlartin-Ofen sehr hoch vorgewärmt werden. Diese \'orwärmungstemperatur liegt erheblich Tiber der Winid-@-orwärmungstemperatur beim Hochofen. Sie ist grundsätzlich möglich, bedeutet aber eine bedenkliche Koniplizierung des Verfahrens und ist mit großen Wärmeverlusten verbunden. Grundsätzlich richtiger ist es deshalb, bei mäßiger Vorwärmung der Komponenten die erforderliche Verbrennungsspitzentemperatur durch sauerstoffangereicherten Gebläsewind zu erzielen. Dieser an sich gangbare Weg des Schrottschmelzens in einem Schachtofen durch Verbrennung von Heizgas mit sauerstoffangereichertem Winid hat drei Mängel, die auf der Eigenart der Gasheizung beruhen.
• a) Die Gasflamme braucht zu ihrer Entfaltung größere leere Räume, die im Gestell eines Schachtofens nicht zur Verfügung stellen.
• b) Die Wärmeübertragung aus der Gasphase an einen festen Körper ist ein Zeit beanspruchender Vorgang, der die Leistungsfähigkeit des Schachtofens begrenzt. Dies gilt um so mci"ir, als ini Eereich der höchsten Temperaturen die große Schmelzwärme des Eisens übertragen werden muß, die etwa 200/0 des gesamten Wärmeaufwandes ausmacht.
• c) Die im Gestell nur Reizgase benötigen eine größere Schachthölle zu ihrer liefriedi-enden Ausnutzung. Dies ergibt eine hohe lWastung im Gestell durch .die darüber 1>efindliche Beschickungssäule, die unerwünscht ist, wegen der deformierenden und damit verdichtenden Einwirkung auf den im Unterofen hocherhitzten und damit wenig widerstandsfähigen Schrott.
• \1le diese Schwierigkeiten werden durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Schrottschmelzverfahr,°ns beseitigt. Diese besteht darin, daß in das Gestell des Ofens vorgewärmter, sauerstoffanger@,iclierter Wind ohne Heizgas eingeblasen wird. Die Vorwärrnung und der Sauerstoffgehalt des \\'indes «-erden so hoch gehalten, daß der Sauerstoff beim Zusammentreffen mit dem gleichfalls hocherhitzten Eisen mit diesem zu Eisenoxyd verbrennt. Die bei dieser Verbrennung frei werdende große Wärme dient zum Aufschmelzen des Eisens, ohne das eine weitere Wärmeübertragung erford--rlich ist. Die Vorwärmternperatur des Windes muß um so höher sein, je niedriger der Sauerstoffgehalt desselben ist. Unter Umständen ist es ztveckmäßig, die Vorwärmung in einer \'orxerbrennungskaninier durch Verbrennen eines Teiles des Sauerstoffs mit einem Heizgas vorzunehmen. l"ei dein Verfahren fällt als Nebenprodukt ciiie Schlacke aus rcineni Eisenoxyd an, deren Eiseninhalt etwa io bis 25°/o des eingesetzten Schrotteisens je nach der Führung des Prozesses ausmacht.
• Die einfachste \'erfahrens@@eise is; zw:ifellos die, daß man ein Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch mit beisPielsweise 70% Sauerstcff in "":ner Vorverbrennungs.kammer durch Verbreinicn cilies Teiles des Sauerstoffs mit einem I-I;°izgas hoch vorwärmt und in den Ofen einbläst. 13einalie die ganze für den Schmelzprozeß benötigte \\'äi-nie wird darin durch die Verbrennung dis Eisens atifg:liraclit. Diese Prozeßführung ist a'.rcr normal°r@@-@ise unökonomisch. Eisen und reiner Sauci-stoff sind zwei so hochwertige Brennstoffe, daß niali sie nur ;1a anwenden soll, wo sie unlie@dingt rlou,N-endig sind. Die Bessere. Betriehsweise ist deshalb d:e folgende: Durch Verbrennung \-oi Eizen finit Höher konzentriertem Sauerstoff wird nur die im Verfahren nötigte Temperaturspitze aufgebracht. z.13. die Wärmemenge, die oberhalb i 40o'' Benötigt wird. Die Vorwärmung des Schmelzgutes bis i4oo° erfolgt durch heiße \'erl>reiinungsgase, die in den Schacht durch besondere Düsen oherhalb der Sauerstoffdüsen eingeblasen werden. Um für die Vorwärmung mit einer nicigliclrst niedrigen Schachthöhe auszukommen, mul.i an jeder Stelle ein großes Temperaturgefälle z\\ isclieii Heizgas und l'eschickung bestehen. Es ist deshalb ztveckmäßig, sowohl das Heizgas wie die 13.:schickung vorzuwärmen.
• Das aus dem Schrottschachtofen gewonnen,-Eisen ist weitgehend entkohlt. Uni Stahl daraus herzustellen, rnuß ; ine :\ufkohlung vorgenommen werden. Außerdem ist in den meisten Fällen eine Entschwefelung und Entphosphorting und in jedem Falle eine Desoxydation notwendig. Der Schachtofen leistet also in der I-laul>tsach: nur den Schmelzprozeß, während die lZaffination außerhalb des Ofens stattfinden inuß. Diese .\rlieitsgänge können nach bekannten Verfahren als Durchlauf oder Pfannenoperationen ausgeführi werden, wobei (lern Gesamtprozeß zugute kommt, daß im Schachtofen ein heißes Eisen gewonnen werden kann. Um diese Überhitzung zu steigern, und die Temperatur des Eisens zu regulieren, können eine oder mehrere Sauerstoffeinblasedüsen so angeordnet werden, claß der Gasstrom im Ofen schräg nach unten gerichtet ist und auf die Metalloberfläche nach Wegblasen der dünnen Schlackenschicht auftrifft.
• Das Aufkohlen des im Sclii-ottofen anfallenden Eisens kann auch so erfolgen, daß das entkohlte Eisen mit einem anderen hochkohlenstoffhaltigen gemischt wird. Besonders günstig wirkt sich in diesem Zusammenhang die Verbundwirtschaft zwischen zwei oder mehreren Schachtöfen aus, von denen einer oder niehr@ i-L# zu,ni Schrottschmelzen dienen. während ein weiterer zur Roheisengewinnung aus dem im Schrottofen anfallenden Eisenoxyd dient. Der Roheisenofen erzeugt gleichzeitig das Heizgas für den Schrottofen. Die beiden Ofen werden zweckmäßig dicht nebeneinander aufgestellt, so daß das Gichtgas des Roheisenofens heiß mit' (lern natürlichen Druck in den Schacht des Schrottofens eingeführt und hier mit Luft verbrannt wird. Die .lustrittstemperatur des Gichtgases aus dem Roheisenofen kann 8oo' und höher sein. Dies hedeutet, daß der Roheisenofen mit niedriger Beschickungshöhe gefahren werden kann und statt Koks mit Stückkohle begichtet werden kann. D.:r Heizwert des Gichtgases kommt deshalb dem eines normalen Gerneratorgases nahe. Beträgt die Menge des im Schrottofen verbranntem Eisens etwa ioo/o des eingesetzten Schrotteisens, so reicht das Lichtgas, das sich, bei der Verhüttung des. dabei entstehenden Eisenoxyds ergibt, gerade für die Vorwärmung des Schrottoferns aus. Differenzen können durch Änderung des Kohlensatzes. im Roheisenofen leicht ausgeglichen werden. Andererseits ist die Rohei.senmenge, wie sie sich bei dem Verhütten des Eisenoxyds aus dem Schrottofen ergibt, gerade von der Größenordnung, wie sie notwendig ist, um das Schrotteisen zu Stahl aufzukohlen, wobei der Siliciumgehalt des Roheisens die Aufgabe der Desoxydation übernimmt. Der Kreislauf der Verbundwirtschaft zwischen Schrottschachtofen und Rohei.senschachtofen ist damit in jeder Weise geschlossen.
• Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt. A ist ein Schachtofen für das Schrottschmelzen mit offener Gicht i. Der in dem Ofen chargierte Schrott wird im oberen Teil des Schachtes von den durch den Düsenkraaz 2 eingeblasenen Heizgasen vorgewärmt und gelangt im hocherhitzten Zustand in den Unterofen. Hier wird durch die Düsen 3 hocherhitzter Sauerstoff eingeblasen, der mit dem Eisen verbrennt. Die entstehende Eisenoxydschlack.e wird durch .den A'1)sticli 4, das niedergeschmolzene Eisen durch den Abstich 5 abgezogen. B ist ein Schachtofen für die Roheisengewinnung. Durch die Beschickungseinrichtung 6 wird das in Stückform übergeführte Eisenoxyd aus dem Schrottschmelzofen mit dem Bfenristofi, z. B. Stückkohle, chargiert. Das aus dem Gichtgasa'bzugsstutzen abziehende Gas wird im heißen Zustand den Ein.blasedüsen 2 für Heizgas des Schrottschmelzofens zugeleitet. Durch die Düsen des Roheisenofens wird normalerweise Luft, unter Umständen in vorgewärmtem Zustand eingeblasen. Das durch den Abstich 9 abgezogene Roheisen wird mit dem geschmolzenen Schrotteisen gemischt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: Verfahren zum Einschmelzen von. Eisen und: Stahlschrott in einem Schachtofen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmebedarf des Ofens ganz oder teilweise durch Verbrennen eines Teiles des eingesetzten Eisens mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft gedeckt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff oder die sauerstoffangereicherte Luft bis zu ihrer Entzündungstemperatur mit dem Eisen vorgewärmt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schacht oberhalb der Sauerstoffdüsen heiße Verbrennungsgase eingeblasen werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Sauerstoffeinblasedüsen in schrägerRichtungvon oben nach unten einblasen und/oder in Höhe der Oberfläche des flüssigen Eisens angeordnet sind.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrottschachtofen in Verbund arbeitet mit einem Roheisen erzeugenden Schachtofen, der das Heizgas im heißesten Zustand für die Schrottvorwärmung im Schrottofenschacht liefert.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das im Schrottofen anfallende Eisenoxyd zusammen mit festem Brennstoff als Charge für den Roheisenschachtofen verwendet wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dlaß das im Roheisenofen anfallende Roheisen zur Aufkohlung und: Desoxydation des geschmolzenen. Schrotteisens verwendet wird.