DE2014339B2 - Verfahren zur herstellung von stahl durch reduktion und schmelzen von eisenerz und schrott in einem tandemofen - Google Patents

Description

Erzeugung von reduzierendem Gas rückgeleitet, wo-

Die Erfindung betrifft ,in Vt fahren zur Herstel- bei die Zuführung des Erdgases bzw. der homologen

lung von Stahl durch Reduktion und Schmelzen von 30 Kohlenwasserstoffe erhöht wird.

Eisenerz und Schrott in einem Ta demofen, bei dem Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer in

die beiden Ofeneinheiten in ihre Funktion periodisch der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausfüh-

miteinander vertauscht werden und bei dem während rungsform eines dafür geeigneten fandemofen näher

einer Arbeitsperiode das in der zweiten Ofeneinheit erläutert. Es zeigt

anfallende Gas in die vorgeschaltete Ofeneinheit ge- 35 Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Tandemleitet wird. ofen und

Bei einem bekannten Verfahren der vorgenannten F i g. 2 eine Draufsicht in der Ebene Il-II in F i g. 1. Art, bei dem die beiden Ofeneinheiten periodisch Der bei der Erfindung benutzte Tandemofen ist abwechselnd einmal als Schmelz- bzw. Raffinierofen eine Ofenanlage mit zwei Einheiten in Form zweier und als Vorwärm- und Vorschmelzofen betrieben 40 nicht kippbarer Ofenwannen 1 bzw. 2. Den beiden werden, findet auch im Vorwärmofen eine gewisse Ofenwannen 1 und 2 ist eine Elektrodenfassung 3 Reduktion statt, und es wird das in der zweiten zugeordnet, die wechselweise an einer der beiden Ofeneinheit anfallende Gas in die erste Ofeneinheit Ofenwannen angebracht werden kann. Ferner ist ein geleitet, wo es allerdings einer Nachverbrennung elektrodenfreies Gewölbe 4 vorhanden, das wechselunterworfen wird. Der Erzanteil, der bei diesem 45 weise auf den Ofenwannen 2 oder 1 unabhängig von Verfahren im Vorwärmofen reduziert wird, ist jedoch der Elektrodenfassung 3 aufgesetzt werden kann,
äußerst gering, und es besteht die Notwendigkeit, bei Die Ofenwannen 1 und 2 haben in ihren Wandunder Stahlerzeugung den konventionellen Schritt über gen kleine öffnungen zur Beobachtung, Entnahme Roheisen in flüssiger Form zu gehen, was umstand- von Proben und Lufteinblasung mit einer Lanze, lieh und aufwendig ist. 50 Unmittelbar oberhalb des Schlackenspiegels befinden

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu sich Gasaustrittsöffnungen 6, die zu Ringkanälen Γ vermeiden und somit ein Verfahren zu schaffen, mit und 2' führen. An jeden dieser beiden Ringkanäle dem es möglich ist, Stahl direkt von Eisenerz konti- ist eine Abgasleitung 7 bzw. 8 angeschlossen, die nuierlich herzustellen. Erfindungsgemäß wird diese ihrerseits mit einer Zweigleitung 13,14 versehen ist, Aufgabe dadurch gelöst, daß in der zweiten Ofen- 55 welche unmittelbar zu einem Abgasheizkessel (nicht einheit durch Einblasen von Dampf und Erdgas oder dargestellt) führt. In jeder der vier Gasleitungen behomologen Kohlenwasserstoffen ein reduzierendes findet sich ein Absperrschieber 7', 8', 13', 14', und Gas erzeugt wird, das von dort ohne Nachverbren- die Abgasleitungen 7 und 8 sind über ein Gebläse 9 nung in die vorgeschaltete Ofeneinheit zur Vorwär- miteinander verbunden. Von dem Heizkessel führt mung der Beschickung und zur Reduktion des in 60 eine nicht dargestellte Abgasleitung zu Filtereinrichdieser befindlichen, oben auf den Schrott aufgege- tungen und einem Absauggebläse. Die oberen Teile benen Erzanteiles geleitet wird. der Zwillingsöfen sind ferner miteinander über eine

Es ist auch bereits ein Zweistufen-Verfahren vor mit einem Absperrschieber 5' versehene Gasleitung 5

Direktreduktion und Schmelzung von Eisenerzen verbunden. An der Elektrodenfassung 3 befinden

bekannt, bei dem in einer Vorreduktionszone ein 65 sich Einrichtungen zur Beschickung mit Zuschlagen,

Reduktionsgas durch das Eisenerz geleitet wird bzw. von denen das Reduktionsgas erzeugt wird, so daß

mit dem Strom des fortlaufend eingesetzten, fein auf- das Beschicken entlang der Elektroden 11 erfolgt,

breiteten Erzes in Berührung gebracht wird und bei Somit kann die eine Ofenwanne 2 für die End-

3 4

reduktions- und Schmelzstufe bei gleichzeitiger Er- Charge herangezogen, so daß dann das Schmelzen zeugung von Reduktionsgas verwendet werden, wäh- schneller mit kleinerem Energieverbrauch ausgeführt rend die andere Ofenwanne 1 einen Vor-Reduktions- werden kann, wenn der Reduktionsofen verwendet ofen und Vor-Erhitzungsofen für die Schrottcharge wird.

darstellt. Hiernach kann die Funktion der beiden 5 In einem Tandemofen für 601 Chargengewicht hat öfen vertauscht werden. Gas aus dem Schmelzofen 2 jeder Ofen ein Volumen von 70 m⁸, und der Querwird durch die Leitung S über die Charge in den schnitt am oberen Ende einer jeden Ofenwanne be-Reduktionsofen 1 geleitet, dringt nach unten durch trägt 17,5 m². Die Schmelzofenleistung ist 25 MVA. die Charge und wird durch die Abgasöffnungen 6 In solch einem Ofen wurde die Reduktionsdauer für oberhalb des Schlackenspiegels in den Ringkanal Γ to 191 Eisen zu einer Stunde berechnet Der Verbrauch abgezogen. Ein Teil der austretenden Gase werden an verflüssigtem Propangas wurde zu 150 kg/t redudann durch die Gasleitung 8, uas Gebläse 9 und die vierten Eisens mit einem Reduktionsgrad von Gasleitung 7 zum Schmelzofen zwecks Erzeugung i.0% errechnet Der Leistungsverbrauch wurde zu weiteren Reduktionsgases zurückgeleitet Der Rest 70 kWh/t reduzierten Eis«ns mit 90 %> Reduktionsgas der austretenden Gase wird durch die Gasleitungen 8 15 ermittelt, und als Chargenzeit für beide miteinander und 14 unmittelbar zum Heizkessel geführt, wo sie verbundenen öfen ergaben sich 2 Stunden und verbrannt werden. Das Eisenerz kann entweder 10 Minuten.

unmittelbar in den Gasstrom zwischen den öfen in Die Erzergung eines Scrirr.ilzbades und die Redul·-

Form fein aufbereiteten Erzes durch einen Trichter tion von Eisen aus Eisenerzkonzentrat geschieht auf 12 im G=wölbe 4 eingefüllt werden oder auf den 20 folgende Weise. Sowie der Schmelzofen abgestochen Kopf der Charge als Kopfschicht in Form von Pellets ist, was in der gleichen Weise wie bei einem Herdeingegsoen werden, wobei das Reduktionsgas durch ofen durch Anstechen erfolgt, wird das Gewölbe mit die Pellets hindurchdringt. der Elektrodenfassung über diejenige Ofenwanne ge-

Da es außerordentlich vorteilhaft ist. das fein auf- schwenkt, in welcher die Reduktion und Vorerwärbereitcte Erz mit dem vom Schmelzofen kommenden 25 mung abläuft. Hiernach wird die leere Ofenwanne Reduktionsgas zusammentreffen zu lassen, soll dieses mit Hilfe einer drehenden Ausfutterungsmaschine Verfahren nachstehend mehr in seinen Einzelheiten ausgefüttert, und es beginnt die Beschickung mit erläutert werden. schwerem Schrott am Boden und leichterem Schrott

Wie oben erwähnt, kann das Reduktionsgas in darüber, bis 45 t Schrotteisen in den Ofen eingesetzt dem Schmelzofen durch Einspritzung eines Gemisches 30 sind. Während dieses Vorgangs ist der Absperraus Erdgas oder niederen Ketten-Kohlenwasser- schieber in dor Verbindungsleitung zwischen den stoffen, voi allem verflüssigtem Propangas, und beiden Öfen geschlossen, und die Absaugung aus Dampf während des S.hiTielzens in diesem Ofen und dem Schmelzofen erfolgt unmittelbar über die Ausdann vorzugsweise zwischen die Elektroden und die lasse dieses Ofens zum Ringkanal und dem Heiz-Ofenv andung erzeugt werden. Bei der im Gewölbe 35 kessel. Wenn die Ausfütterung und Beschickung beherrschenden hohen Temperatur läuft folgende Reak- endet ist, wird die Elektrodenfassung mit den Eintion ab: richtungen zur Zufuhr fein aufbereiteten Erzes in

C₃II₈ + 3 H₂O = 3CO + 7H₂ Stellung über den Reduktionsofen verschwenkt. Der

Schieber 5' in der Verbindungsleitung 5 zwischen den

Auf diese Weise wird ein Reduktionsgas erhalten, 43 beiden öfen wird geöffnet, und die übrigen Absperrdas im wesentlichen aus 30°/o CO und 70⁰Zo H., schieber werden so eingestellt, daß das Gas aus dem besteht. Wegen der hohen Temperatur im Schmelz- Schmelzofen in den Reduktionsofen und über die ofen wird dieses Gas den Ofen auch mit hoher Tem- Auslässe in den Kessel oder zurück zum Schmelzperatui verlassen d. h. am Ende der Schmelistufe mit ofen geleitet wird. Das fein aufbereitete Erz, das bis Temperaturen bis zu 1200 bis 1500° C. Wenn nun 45 zu 850 C vorgewärmt sein kann, wird in solcher fein aufbereitetes Erz, das, falls erwünscht, bis zu Weise in den Reduktionsofen eingesetzt, daß es auf 850° C vorerwärmt ist (oberhalb dieser Temperatur den vom Schmelzofen kommenden Gasstrom trifft, wächst das fein aufbereitete Erz zusammen), in den Zuvor ist die Zufuhr von verflüssigtem Propangas Gasstrom gelangt, läuft die Reduktion sehr sehne'¹ und Dampf in den Schmelzofen eingeleitet worden, ab, und es entsteht eine Art Eisenpuder oder besser 50 27 bis 28 t fein aufbereiteten T.rzes werden nun in eine Art Eisennebel, der sowohl an der Ofenwandung einer Stunde eingesetzt und fortlaufend in dem heißen wie auch an der Charge in dem Reduktionsofen Gasstrom reduziert, und diese Reduktion wird fortanhaftet, gesetzt, da unvollständig reduziertes Erz an der dar-

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vor- unter befindlichen Charge anbäckt. Die Reduktion teilhaft, nur einen bestimmten Prozentsatz der Charge 55 erfolgt so lange, wie der Schmelzprozeß im Schmelzin der Form von Eisen aus aufbereitetem Erz, wie ofen andauert. Wenn die Charge im Schmelzofen beetwa 30 %, zu erzeugen. Diese Charge dient dann als endet werden soll, d. h., wenn Kohlenstoff, wie an ein Filter, und der feine Eisennebel wird an der sich bekannt, in einem Frischungsverfahren entfernt Charge anhaften, die zur Durchführung des Ver- werden soll, wenn ferner Sauerstoff in die Badfahrens erforderlich ist. Anderenfalls würde der 60 zusammensetzung eingeleitet werden soll und die Eisennebel durch die Gasauslässe mitgerissen werden Temperatur eingestellt werden soll, wird die Zufuhr und diese verstopfen. von verflüssigtem Propangas und Dampf unter-

Nachdem da? Gas zur Reduktion des fein auf- brochen. Das während der Endphase gebildete Gas bereiteten Erzes verwandt worden ist, wird es, wie enthält im wesentlichen CO, und dieses Gas kann in bereits erwähnt, durch die Charge geleitet und er- 65 den Reduktionsofen geleitet werden, um die Redukwärmt diese, während es gleichzeitig gekühlt wird. tion zu vervollständigen und die Charge erwärmt zu Hierdurch wird ein großer Teil der physikalischen halten. Nach erfolgtem Abstechen des Schmelzofens Wärme des Reduktionsgases zur Erwärmung der wird der Vorgang in umgekehrter Weise wiederholt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

dem das vorreduzierte Gas ohne vorausgehende Ab- Patentansprucbe: kühlung in die zweite Stufe überführt wird, wo es

1. Verfahren zur Herstellung von Stahl durch fertigreduziert und geschmolzen wird. Im n_nter-Reduktion und Schmelzen von Eisenerz und schied zu dem erfradungsgemaßen Verfahren erfolgen Schrott in einem Tandemofen, bei dem die beiden 5 jedoch dort die Vorwärmung, die Reduktion und Ofeneinheiten in ihrer Funktion periodisch mit- das Schmelzen des Einsatzes in drei verschiedenen einander vertauscht werden und bei dem während öfen, die ihre Funktion nicht miteinandti tauschen einer Arbeitsperiode das in der zweiten Ofen- können. Auch eignet sich dieses bekannte Verfahren einheit anfallende Gas in die vorgeschaltete Ofen- nur zur Reduktion femkörnigen Eisenoxydes, wäheinheit geleitet wird, dadurch gekennio rend das erfindungsgemäße Verfahren die Redukzeichnet, daß in der zweiten Ofeneinheit tion pelletierten und/oder feinkörnigen Eisenoxydes durch Einblasen von Dampf und Erdgas oder bei gleichzeitigem Schmelzen von Eisenschrott er homologen Kohlenwasserstoffen ein reduzierendes möglicht.

Gas erzeugt wird, das von dort ohne Nachver- Bei einem weiteren bekannten Verfahren zum

brennung in die vorgeschaltete Ofeneinheit zur 15 Schmelzen von Schrott oder einem anderen festen

Vorwärmung der Beschickung und zur Reduktion metallischen Einsatz in einen Doppelofen, dessen

des in dies·; befindlichen, oben auf den Schrott Ofcneinhciten ihre Funktion tauschen, nämlich ent-

aufgegebenen Erzanteiles geleitet wird. weder als Vorwärm- oder als Schmelzofen arbeiten

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- können, wobei die Abgase der öl- oder Gasbrennu kennzeichnet, daß ein Teil, vorzugsweise zwei 20 im Schmelzofen in den Vorwärmöfen zum Yo,-Drittel, des bei der Reduktion erhaltenen Gases wärmen des Einsatzes geleitet werden, erfolgt jedoch zur zweiten Ofeneinheit für die Erzeugung von weder eine Reduktion von Eisenoxyderz im Vor reduzierendem Gas rückgele^tet wird, wobei die wärmofen noch wird ein Reduktionsgas im Schmelz-Zufuhr des Erdgases bzw. der homologen Kohlen- ofen erzeugt.

Wasserstoffe erhöht wird. 25 In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird

ein Teil, vorzugsweise zwei Drittel des bei der Reduk-

tion erhaltenen Gases zur zweiten Ofeneinheit für di: