DE2325667C2

DE2325667C2 - Stahlerzeugung durch kontinuierliches Einschmelzen von Schrott od. dgl

Info

Publication number: DE2325667C2
Application number: DE2325667A
Authority: DE
Inventors: Hans Guenter Dr.-Ing. 5800 Hagen Geck; Hans Juergen Dr.-Ing. 2820 Bremen Langhammer
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1973-05-21
Filing date: 1973-05-21
Publication date: 1975-04-10
Also published as: IT1022032B; FR2230735A1; AU6917774A; BE813826A; GB1468751A; FR2230735B1; ZA742772B; DE2325667B1; SU679153A3; BR7404115D0; CA1028858A; US3986865A

Description

Die vorliegende Ei findung betrifft ein Verfahren zur Stahlerzeugung durch kontinuierliches Einschmelzen von Schrott, Eisenschwamm, Pellets od. dgl. durch Beaufschlagung mit einer Flamme von

»5 unten und Zusetzen von Roheisen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In der DTPS 1 800 610 wird ein Verfahren zum Einschmelzen von Schrott, insbesondere Stahlschrott, beschrieben, wobei die Schrottsäule von unten durch eine Flamme beaufschlagt wird. Hierbei wird eine zentral liegende tellerförmige Flamme verwendet, die den größten Teil des Säulenquerschnittes einer Schrottsäule von im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt übersteigt. Die tellerförmige Flamme wird dabei so weit über den Boden des Einschmelzgefäßes geführt, daß das abfließende, flüssige Schmelzgut einen Wärmeschutz für die ftuerfeste Auskleidung bildet. Die Flamme wird mit Hilfe einer Brennerlanze erzeugt, die innerhalb der Achse des Einschmelzgefäßes entweder durch die Schrottsäule oder von unten durch den Boden geführt ist. Das abfließende Schmelzgut kann bei diesem Verfahren direkt in ein Gefäß mit flüssigem Roheisen eingespeist werden, um dann weiterverarbeitet zu werden.

Es hat sich gezeigt, daß die optimalen Einschmelzbedingungen im Schrotteinschmelzgefäß bei stöchiomelrischer Öl-Sauerstoffverbrennung erreicht werden. Die Einschmelzverhältnisse, d.h. der Oxydationsgrad der Flamme und damit die beim Ein-

schmelzen gebildete FeO-Verschlackung des Einsatzes sollen hierbei dem jeweiligen Roheiseneinsatz im Auffanggefäß angepaßt werden. Die Forderung nach optimalen Einschmelzleistungen oder aber nach einer möglichst geringen Verschlackung während des Ein-

schmelzens setzen die Einhaltung bestimmter Öl-Sauerstoffverhältnisse während des Einschmelzens voraus. Die Schwierigkeiten dieses Verfahrens bestehen daher darin, die Finschmelzverhältnisse bzw. -leitungen mit dem jeweiligen Roheiseneinsatz abzustimmen.

Bei Sauerstofffrischverfahren ist es ferner bekannt, relativ große Mengen an Roheisen von 70 bis 75 % in ein Frischgefäß einzufüllen und mit Sauerstoff zu verblasen. Hierdurch entsteht Wärme, die ausreicht, um das Roheisen auf Abstichtemperatur zu erwärmen, und darüber hinaus bleibt noch ein Wärmeüberschuß, mit dem Schrott eingeschmolzen werden kann. In diesem Züsimmenhang wird in »Stahl und

t ©sen« 92 (1972, S.515 bis 518) vorgeschlagen, flüs^fe sigen Schrott, der gemäß dem Verfahren der DTPS 1800610 hergestellt ist. in einen LD-Konverter einzufüllen, jedoch werden hierdurch lediglich die Einsatzverhältnisse durch die unterschiedlichen Kühlwirklingen von flüssigem bzw. festem Schrott verändert, dagegen kann das beim Schrotteinschmelzen verschlackte Eisen so nicht zurückgewonnen werden, vielmehr muß die zur Schlackenbildung im LD-Konverter notwendige Eisenverschlackung erneut erfol-

Außerdem ist aus der DT-PS 1 074 607 ein Frischverfahren bekannt, bei dem in einem Vorschmelzaggregat erschmolzenes Roheisen im Sauerstoffkonverter in üblicher ^ eise verblasen wird, wobei das ver- i$ wendete Roheisen nicht im Hochofen sondern aus Schrott und Kohle im Kupolofen erzeugt wird. Hierdurch werden die bereits genannten Nachteile nicht beseitigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, zo ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stahlerzeugen durch kontinuierliches Einschmelzen von Schrott, Eisenschwamm, Pellets od. dgl. zu schaffen, wobei keine Anpassung der Einschmelzverhältnisse zu den im Auffanggefäß befindlichen Roheisenmengen erforderlich ist, die Überhitzung ohne Fremdbeheizung erreicht werden kann und die Frischzeil gegenüber konventionellen Frischverfahren wesentlich verkürzt wird und eine Reduktion der während des Einschmelzens gebildeten FeO-Schlacke beim Frisehen erfolgt.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zu.· Stahlerzeugung durch kontinuierliches Einschmelzen von Schrott, vorreduziertem, unverdichtetem oder verdichtetem Eisenschwamm, unverdichteten oder verdichteten Pellets od. dgl. durch Beaufschlagung mit einer Flamme von unten und Zusetzen von Roheisen, das dadurch gekennzeichnet ist, driJ das Einschmelzen ohne Berücksichtigung des auf die Endstahlzusammensetzung hinzielenden FeO-Roheisenumsatzes erfolgt und die Mischung aus Schmelzgut, Schlacke und Roheisen mit Roheisenanteilen zwischen 30 und 50 Gewichtsprozent nach Zugabe von Zuschlägen und eventuellen Kühlmitteln mit Sauerstoff zu abgießfähigem Stahl nach dem Sauerstoff-Frischverfahren verarbeitet wird, wobei die durch die Schlacke eingebrachte Sauerstoffmenge den Blassauerstoff teilweise ersetzt.

Auf diese Weise ist man hinsichtlich höherer Roheisengehalte relativ flexibel in den Einsatzverhältnissen, ohne sich in den Einschmelzbedingungen anpassen zu müssen. Die zum Frischen notwendige Sauerstoffmenge bestimm· sich aus der chemischen Zusammensetzung der Mischung, d.h. aus dem Anteil der herauszufrischenden Elemente. Die Überhit-Zungstemperatur gegenüber der Temperatur der Mischung aus flüssigem Schrott, Roheisen und Schlacke läßt sich insbesondere ohne Fremdbeheizung erreichen, wobei sich die Temperatureinstellung wie bei sonstigen Sauerstoff-Frisch verfahren unter Berücksichtigung der Temperatur der Mischung, der Reaktionswärme des Sauerstoffumsatzes beim Frischen und dem Zusatz an Kühlmitteln ergibt. Damit entspricht das hierbei beliebig anwendbare Sauerstorf-Frischverfahren in seinem metallurgischen Verfallrensablauf der letzten Phase, etwa den letzten 10 bis 25°/o, des jeweils entsprechenden Sauerstoff-Frischverfahrens, beispielsweise dem des LD-Verfahrens, so daß man erfindungsgemäß eine erhebliche Verkürzung des Sauerstoff-Frischprozesses erhält. Neben der hohen Flexibilität, die man mit diesem Verfahren erreicht, ist auch der Wegfall einer zusätzlichen Fremdbeheizung von Vorteil, zumal der Sauerstoff-Frischvorgang außerordentlich schnell abläuft und auf diese Weise die notwendige Überhitzungstemf/eratur ohne Schwierigkeiten während dieses kurzen Vorganges ohne weiteres en eicht werden kann. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Frischverfahren kann das Einsatzverhältnis von Schrott und Roheisen in etwa umgekehrt werden, insbesondere kann der Schrottanteil fast doppelt so hoch wie der Roheisenanteil sein, so daß sich eine erhebliche Einsparung an teurerem Roheisen bei der Stahlerzeugung ergibt, und ein normalerweise roheisenintensives Konverterverfahren auf Schrottbasis entsteht.

Die Mischung aus Roheisen, Schlacke und flüssigem Schrott kann über einem Zwischentransport in bekannten Konvertergefäßen, beispielsweise in einem LD-Tiegel fertig gefrischt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Verrichtung zur Stahlerzeugung aus Schrott, vorreduziertem, unverdichtetem oder verdichtetem Eisenschwamm, unverdicht?ten oder verdichteten Pellets usw. mit einem Einschmelzgefäß, wobei das in diesem befindliche Finsatzmaterial mit einer von einer entweder durch die Einsatzmaterialsäule oder den Boden des Gefäßes geführten Brennerlanze erzeugten Flamme von unten beaufschlagt wird, und einem Auffanggefäß, zur Durchführung dieses Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Auffanggefäß als transportabler und ortsbeweglicher kippbarer Konverter ausgebildet ist.

Durch diese Vorrichtung ergeben sich sehr günstige Verhältnisse, wobei beispielsweise mit zwei bis drei umlaufenden Konvertern ein Umlaufrhythmus — Füllphase, Frischphase, Abgußphase — aufrechterhalten weiden kann. Normalerweise wird man dabei mit zwei Wechselgefäßen und zwei Stationen (Eir.schmelzstation, Frischstation) auskommen, wobei ein weiteres Gefäß zugestellt wird. Hierdurch erhält man eine größere Energieausnutzung, einen Wegfall an Transporlpfannen und eine größere Kapazitätsausnutzung der Gefäße gegenüber einer Arbeitsweise mit Zwischentransport. Da die Frischphase gegenüber der Füllphase vergleichsweise kurz ist, ergeben sich während der Füllung des einen Gefäßes genügend Zeitreserven für die sonstigen Arbeitsabläufe wie Abstechen, Roheisenfüllen, Umsetzen usw.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform für den Fall, wo das Auffanggefäß unter dem Einschmelzgefäß als Konverter ausgebildet ist, besteht darin, sofort im Anschluß an das Füllen noch unter dem Einschmelzgefäß mit Sauerstoff zu frischen.

Der Einschmelzprozeß kann hierbei unterbrochen werden; es ist aber auch möglich, bei ununterbrochenem Schmelzbetrieb das verflüssigte Metall abzuleite" und dem Konverter zuzuführen.

Auch ist es möglich, bei einer Brennerlanze, die durch die Schroltsäule geführt ist, den Frischvorgang mit dieser Brennerlanze durchzuführen, indem sie auch als Frischlanze ausgebildet durch die Ablauföffnung im Boden des Einschmelzgefäßes in das Auffanggefäß eingeführt wird.

Insbesondere kann aber auch während des Zuflusses von flüssigem Einsatzmaterial laufend mit Sauer-

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Stoff gefrischt werden. Wird das Frischen zugleich ist innen mit feuerfestein Material ausgekleidet. Mit mit dem Füllen des Auffanggefäßes vorgenommen, Hilfe einer Chargiervorrichtung! wird Schrott3 so erfolgt die Zufuhr von Frischsauerstoff Vorzugs- od. dgl. über die Chargieröffnung des Einschmelzgeweise über Bodendüsen, etwa Ringspalt düsen. Auf fäßes chargenweise oder kontinuierlich eingefüllt. Grund der mit der Füllgeschwindigkeit gegebenen 5 Durch die Schrottsäule ist zentral eine Brennervergleichsweise langen Frischzeit und dem geringen lanze 4 geführt, an deren unterem Ende sich ein Roheiseneinsatz ist nur eine vergleichsweise geringe Öl-Sauerstoffbrenner befindet, der eine Flamme 5 erAnzahl von Bodendüsen notwendig. zeugt, die die Schrottsäule von unten beaufschlagt

In beiden Fällen können die während des Fri- und diese kontinuierlich aufschmilzt. Das eingeschens gebildeten Frischgase im Einschmelzgefäß ίο schmolzene Material fließt durch eine Öffnung 6 im dazu genutzt werden, das einzuschmelzende Material Boden des Einschmelzgefäßes 1 ab. Unter dem Einaufzuwärmen, indem sie in das Einschmelzgefäß ein- sehmelzgefäß 1 befindet sich ein als kippbarer Kongeleitet und dort nachverbrannt werden. Es ergibt verter ausgebildetes Auffanggefäß? mit einer Einsich dann ein Gesamtwärmewirkungsgrad, der zwi- füllöffnung 8 und einer Abstichöffnung 9.
sehen 80 und 95 % liegen kann und der sonst bei 15 Der Konverter 7 befindet sich zunächst in der gcschrottintensiven Einschmelzverfahren niemals auch strichelt gezeichneten Stellung, so daß aus einem Genur annäherungsweise erreicht wird. fäß 10 flüssiges Roheisen eingefüllt werden kann.

Da der Kochvorgang vergleichsweise langsam von- Danach wird der Konverter 7 in seine senkrechte

statten geht, besitzt das als Konverter ausgebildete Lage gebracht, so daß das im Einschmelzgefäß 1 cin-

Auffanggefäß ein vergleichsweise kleines Konverter »ο geschmolzene Material durch seine Öffnung 8 einge-

volumen von 0,3 bis 0,5 m^s/t. Auch reicht hier eine füllt werden kann. Gegebenenfalls werden gleichzei-

vergleichsweise geringe Konverteröffnungsmündung tig oder im Anschluß an das Füllen mit eingeschmol-

aus, da außer der geringen und relativ gleichmäßig zenem Material Zuschläge an Legierungselementen

anfallenden Abgasmenge kein oder nur wenig wie Silizium, Mangan und Kühlmitteln eingebracht.

Schrott zur Wärmekorrektur zugesetzt werden muß. »5 Nach dem Füllen des Konverters? wird der Ein-

Hierdurch wird eine Abdichtung zwischen Kon- schmelzvorgang abgebrochen und die Brennerlanze 4

vertergefäß und Einschmelzgefäß zur Nachverbren- in den Konverter abgesenkt (gestrichelt dargesteilt),

nung und Vorwärmung des Schrottes unter Vermei- so daß mit dessen Hilfe Sauerstoff aufgeblasen und

dung von Zufuhr von Falschluft erleichtert. damit das Gemisch aus Roheisen, eingeschmolzenem

Zum Nachverbrennen der Frischgase kann ober- 30 Schrott und Schlacke fertiggefrischt werden kann,

halb der Einschmelzfläche im Einschmelzgefäß eine Danach wird der Konverter? in seine strichpunk-

Einrichtung für die Zufuhr von Sauerstoff oder Luft tierte Lage gekippt, so daß der fertige Stahl abgesto-

etwa in Form eines Ringspaltes vorgesehen sein. Bei chen und von einem Gefäß 11 aufgenommen werden

der Einstellung des Verbrennungssauerstoffes bzw. kann.

der Nachverbrennung müssen die in das Einschmelz- 35 Um den Zutritt von Falschluft einzuschränken, ist

gefäß abgeleiteten Abgase berücksichtigt werden. Bei am Gefäß 7 eine schematisch dargestellte Abdichtung

Verwendung einer dem Einschmelzgefäß von unten 13 vorgesehen.

zugeführten Brennerlanze wobei das eingeschmol- Sowohl die beim Frischen entstehenden Abgase als

zene Metall über einen seitlichen Abstich in das Auf- auch die Einschmelzabgase werden oberhalb der

fanggefäß geleitet wird, besitzt das Auffanggefäß 40 Einschmelzfläche mit Hilfe von eiwa durch einen

vorzugsweise eine separate Frischlanze, mit der von Ringspalt 12 eingeführter Luft oder Sauerstoff zur

oben zeitgleich oder nach der Füllung gefrischt wer- Vorwärmung des eimuschmelzenden Materials nach-

den kann. verbrannt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in F i g. 2 zeigt eine der in F i g. 1 dargestellten Vor-

den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele nä- 45 richtung entsprechende Vorrichtung, die sich davon

her erläutert. insofern unterscheidet, als das Aufschmelzen des

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Einsatzmaterials durch eine von unten durch den Bo-

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; den des Einschmelzgefäßes 1 geführte Brennerlanze 4

F i g. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße durchgeführt wird, während der Konverter 7 mit Bo-

Vorrichtung zum kontinuierlichen Frischen. 50 dendüsen 14 versehen ist, durch die kontinuierlict

Das in Fig. 1 dargestellte Einschmelzgefäß 1 be- während des EinfüTiens des eingeschmolzenen Einsitzt einen im wesentlichen zylinderförmigen Quer- saizmaterials Sauerstoff zum Frischen zugeführi schnitt, der sich nach unten leicht öffnen kann, und wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Stahlerzeugung durch kontinuierliches Einschmelzen von Schrott, Eisenschwamm, Pellets od. dgl. durch Beaufschlagung mit einer Flamme von unten und Zusetzen von Roheisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschmelzen ohne Berücksichtigung des auf die Endstahlzusammensetzung hinzielenden FeO-Roheisenumsatzes erfolgt und die Mischung aus Schmelzgut, Schlacke und Roheisen mit Roheisenanteüen zwischen 30 und 60 Gewichtsprozent nach Zugabe von Zuschlagen und eventuell Kühlmitteln mit Sauerstoff zu abgießfähigem Stahl nach dem Sauerstoff-Frischverfanren verarbeitet wird, wobei die durch die Schlacke eingebrachte Sauerstoffmenge den Blassauerstoff teilweise ersetzt.

2. Verfahren nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzung gegenüber der Temperatur der Mischung aus flüssigem Schrott, Roheisen und Schlacke ohne Fremdbeheizung vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Roheisen. Schlacke und flüssigem Schrott übet einen Zwischentransport in bekannten Konvertergefäßen fertiggefrischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Füllens des Auffanggefäßes zeitgleich in diesem mit Sauerstoff gefrischt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischgase in das Einschmelzgefäß geleitet und dort mit Luft oder Sauerstoff nachverbrannt werden.

6. Vorrichtung zur Stahlerzeugung aus Schrott, Eisenschwamm, Pellets od. dgl. und Roheisen mit einem Einschmelzgefäß, bei dem das Einsatzmaterial in For.Ti einer Säule von unten mittels einer von einer durch die E-nsatzmaterialsäule oder den Boden des Gefäßes geführte Brennerlanze erzeugte Flamme beaufschlagt wird, und einem Auffanggefäß, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffanggefäß (7) als transportabler und ortsbeweglicher, kippbarer Konverter ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Säule (3) aus Einsatzmaterial geführte Brennerlanze (4) als Frischlanze durch den Boden des Einschmelzgefäßes (1) in das Auffanggefäß (7) einführbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffanggefäß mit bodinblasenden Ringdüsen versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das als Konverter ausgebildete Auffanggefäß (7) ein vergleichsweise kleines Konvertervolumen von 0,3 bis 0,5 tn^s/t aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdichtung zwischen Einschmelzgefäß (1) und Konverter (7) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis K), dadurch gekennzeichnet, daß das Einschmelzgefäß (1) eine Einrichtung (12) zum Nachverbrennen der Frischgase oberhalb der Einschmelzfläche aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschmelzgefäß (1) eine von unten zugeführte Brennerlanze und einen seitlichen Abstich aufweist, durch den das eingeschmolzene Metall in das Auffanggefäß (7) geleitet wird, für das eine separate Frischlanze vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Einschmelzgefäße (1) und Auffanggefäße (7) als Wechselgefäße ausgebildet sind.