DE960823C - Verfahren zum Betrieb eines Schachtofens - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betrieb eines Schachtofens In dem Patent 95.2 8i9 ist ein Verfahren zum Verblasen von Kohle im Schachtofen, der mit flüssigern Abstich der Schlacke bei gleichzeitiger Gewinnung hochprozentiger Legierungen, mit einer oder mehreren Komponenten hoher Affinität zu Sauerstoff, z. B. Si oder Cr, beschrieben, bei dem das Gemisch der Oxyde der Legierungsbestandteile mit der Reduktionskohle durch ein: in der senkrechten Achse des Schachtofens angeordnetes Rohr unmittelbar der Reduktions- und Schmelzzone zugeführt wird, während in den verbleibenden Ringraum zwischen dem senkrechten Rohr und der Innenwand des Ofens die Heizkohle chargiert wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die im Zentralrohr niedergeführten Stoffe von denen im Ringraum während des ganzen, Prozesses weitgehend getrennt zu halten. Es war weiter ausgeführt worden, daß beim Niedrighalten des Strömungswiderstandes im Zentralrohr gegenüber den, im Ringraum (für die Durchführung dieser Maßnahme stehen verschiedene Ausführungsformen zur Verfügung) es erreicht werden kann, daß die Gase bim Abströmen aus dem Unterofen zur Gicht in der Hauptsache ihren Weg durch das Zentralrohr nehmen.. Hierdurch werden die in der Randzone der Forrnenebene entstehenden heißen Gase in. die Mitte des Ofens gelenkt und ermöglichen dort unter Wärmeabgabe den, Ablauf endothermer metallurgischer Reaktionen.
• Die vorstehend gekennzeichneten; Verfahrensmerkmale können, nun durch weitere Abwandlungen des Verfahrens ergänzt und verbessert werden. Besonders wichtig sind diejenigen Maßnahmen, die darauf hinzielen., direkt im Schachtofen Stahl oder stahlartige Produkte zu gewinnen. Die grundsätzliche Anordnung für diesen Prozeß ist die gleiche. wie sie z. B. zuvor für die Gewinnung von, Ferrolegierungen beschrieben war. Für die Stahlherstellung wird im Zentralrohr das Eisenerz mit der Reduktionskohle chargiert. Es ist besonders. auch in diesem Falle vorteilhaft, wenn Erz und. Reduktionskohle in Form von Briketts verwandt werden, in denen. die Reaktionsbestandteile in: feinkörniger Form nebeneinander enthalten sind. Bei dieser Verfahrensweise ist es möglich, durch geeignete Zusammensetzung des Briketts zu erreichen, daß ein Eisen mit niedrigem in engen Grenzen. liegendem Kohlenstoffgehalt im Gestell des. Ofens anfällt.
• Der Kohlegehalt im Brikett rnuß im besonderen die Tatsache berücksichtigen., daß an der Mantelfläche der mittleren Beschickungssäule diese in Berührung steht mit der Heizkohle, so daß durch diese in Grenzzone- eine zusätzliche Reduktions-und Kohlungswirkung eintritt. Die- besonderen Maßnahmen. für die Stahlgewinnung im Schachtofen erstrecken sich nun darauf, die übrigen Begleitelemente und Verunreinigungen des Eisens in den Grenzen zu halten, wie sie für die Verwendung desselben. als. Stahl notwandig sind.. Als Bestandteile des Schachtofenmöllers können. in den. Stahl normalerweise nur die folgendem, Elemente geraten: Mn', Si,C,P,S,0.
• Der Mangangehalt des Eisens, kann durch entsprechende Möllerung leicht auf die erforderliche Höhe eingestellt werden. Der Si-Gehalt hängt ab von der Reduktionstemperatur, der relativen Menge der Reduktionskohle und: von dem S'02-Gehalt der Schlacke. Wird mit Erz-Kohle-Briketts gearbeitet, so ist die Haupteinflußgröße das Verhältnis der Menge der Reduktionskohle zur Menge des Erzsauerstoffes. Ist die Brikettzusammensetzung z. B. derart, da.ß nach Verbrauch der gesamten Reduktionskohle noch ein geringer Prozentsatz von Fe0 in der Schlacke verbleibt, so ist die Bildung von Si nicht möglich.
• Die Silizium-Reduktion kann, im Rahmen. dieser Erfindung vorteilhaft für die Ausgleichung der Wärme- und Temperaturverteilung in der Reaktionszone herangezogen werden. Die aus der Verbrennungszone vor den Formen durch das Zentralrohr zur Gicht abziehenden, Gase erhitzen die auf ihrem Wege berührten Möllerbestandteile auf hohe Temperaturen. Entsprechend dem Strömungsverlauf im Ofen liegt die Zone hoherTemperaturen:, die für die Durchführung der endothermen Reduktionsreaktionen nötig sind, von der Formenebene bis nahe an die untere Mündung des Zentralrohres heran. Infolge der in dieser Zone stattfindenden Reaktionen verringert sich von oben nach unten die Stückgröße der Möllerbestandteile, so daß z. B. die in das Zentralrohr aufgegebenen. Erz-Kahle-Briketts, die ursprünglich etwa Faustgröße 'haben. in der Formenebene im Durchschnitt nur noch ein Drittel bis ein Viertel so groß sind. Dies hat zur Folge, daß der Strömungswiderstand der Beschikkungssäule nach unten hin zunimmt, so daß die untersten Partien derselben in der Mitte von verringerten Gasmengen durchströmt sind, so daß das Wärmeangebot, die Temperatur und die Reaktionsgeschwindigkeit hier kleiner sind. Um den mittleren Teil des Ofens in der Formenebene und darunter für die Durchführung der Reaktionen auszunutzen, wird das. folgende Verfahren vorgeschlagen:: Die Erz-Kohle-Briketts erhalten einen Überschuß an, Erz, so daß bei Verbrauch der gesamten darin enthaltenen Kohle noch ein Restbetrag an Eisenoxyd in der Schlacke verbleibt. Die, für die Reduktion dieses Restes erforderliche Kohle wird als Stückkolfle mit den. Briketts chargiert. Dies hat zur Folge, daß in der heißesten Zone des Mittelofens, die von. den: heißen Verbrennungsgasen durchströmt wird, an der Peripherie der Briketts immer ein Kohlenstoffüberschuß vorliegt, der im Verein mit der hohen Temperatur zu einer kräftigen Siliziumreduktion führt. Das in dieser Zone entstandene höher silizierte Eisen, kommt in tiefer liegenden Bereichen der Beschickungssäule in Berührung mit dem von Kohle, infolge mangelnden Angebotes derselben. nicht mehr reduzierten Erz und reagiert mit diesen unter Bildung von Eisen und Kieselsäure und Freisetzern, von, Wärme. Der Ofen. wird bei dieser Fahrweise also in seinen: unteren kälteren Mittelschichten durch die Oxydation der in oberen, heißeren Schichten. entstandenen Produkte geheizt.
• Eine weitere Ausgestaltung dieses Verfahrens ist die, daß man mit den kohleunterschüssigen Erz-Kohle-Briketts solche in entsprechendem Verhältnis chargiert, die vermöge ihrer Zusammensetzung durch im Inneren ablaufende Reduktionsreaktionen. in der heißesten: Ofenzone eine höher silizierte Eisenlegierung ergeben. Die Größe dieser Briketts ist zweckmäßig kleiner als die der übrigen:; so groß, daß sie in der Hauptsache in der heißesten. Zone des Ofens restlos ausreagieren. Die Entfernung des Phosphors und des Schwefels ist eine Aufgabe, die durch Schlackenoperationen gelöst wird. An sich besteht die Möglichkeit, den, für die Entpho-sphorung und für die Entschwefelung notwendigem, Kalk dem im Zentralrohr chargierten. Möller zuzufügen bzw. diesen als weitere Komponente den Erz-Kohle-Briketts einzumischen.. Ist der Kalksatz aber bei ungünstiger Gangart oder/ und niedrigem Fe-Gehalt des Erzes, hoch, so ist es zweckmäßiger, den Kalk nicht mit dem Möller im Zentralrohr, sondern mit der Heizkohle im Ringraum des Schachtofens zu chargieren, denn der hochschmelzende Kalk liegt als indifferente Substanz zwischen den reagierenden Bestandteilen Eisenoxyd und Kohle und verringert die Reduktionsgeschwindigkeit. Die Entphosphorung und Entschwefelung erfolgt dann beim Durchtropfen des Eisens durch die im Gasteil des Ofens gebildete basische Schlacke.
• Die Desoxydation des Schachtofen.eisens ist grundsätzlich mit denselben Mitteln möglich, die zuvor bei der Darstellung der Siliziumreduktion, beschrieben waren. Man muß dafür sorgen, d.a.ß regelbar desoxydierende Substanzen, in den Unterofen gelangen und dort den im Eisen gelösten Sauerstoff binden. Dies kann erfindungsgemäß in der beschriebenen Weise erfolgen, daß in der heißesten. Zone des Ofens teilweise ein höher siliziertes Eisen hergestellt wird, das sich im Untero:fe:n wieder umsetzt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anwendung desVerfahrens zur Gewinnung von. hochsvertigexi. Legierungen in einem Schachtofen mit einem zentralen Beschickungsrohr nach Patent 952 8i9 auf die Herstellung von Stahl oder stahlartigen Erzeugnissen.
2. 2. Verfahren nach. Anspruch i, dadurch ge= kennzeichnet, daß in das Zentralrohr Erz-Kohle-Briketts chargiert werden; die einen geringeren Kohlestoffgehalt aufweisen, als er unter Berücksichtigung der indirekten Reduktion zur vollständigem, Reduktion. des Erzes und zur Kohlurig des erzeugten Eisens erforderlich ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Möller des Zentralrohres neben den Erz-Kohle-Briketts Stückkohle beigefügt wird. q..
4. Verfahren i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Möller des Zentralrohres neben den, Eisenerz-Kohle-Briketts Briketts beigefügt werden, die aus den im Prozeß zu reduzierenden Oxyden anderer Elemente und deren Reduktionskohle bestehen.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i, 2 und q., dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Brikettsorten in verschiedenen, Stückgrößen zugesetzt werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i, 2, d und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Brikettsorte kleinere Briketts zugesetzt werden, die in der heißesten Zone des Ofens ein höher siliziertes Eisen ergeben..
7. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Erz-Kohle-Briketts so viel Kalk oder Äquivalentemengen anderer basischer Substanzen beigefügt werden, daß ein Eisen, mit ausreichender Phosphor- und Schwefelfreiheit entsteht. B. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Schlackenkomponenten, mit denen. das im Ofen erzeugte Eisen im Gestell reagieren soll, der im Ringraum chargierten Heizkohle, beigefügt werden.