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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Frischen von Roheisen unter Verwendung von Sauerstoff, bei welchem der Charge Schrott zugesetzt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durch- führung dieses Verfahrens. Beim Sauerstofffrischprozess wird in einem Konverter Roheisen durch
Sauerstoffzufuhr zu Stahl gefrischt. Bei diesem Prozess wirken die Anteile der Elemente Kohlenstoff,
Silicium und andere Roheisenbegleiter als Energieträger. In den meisten Fällen wird beim Sauer- stofffrischen von Roheisen Schrott eingesetzt. Ein derartiger Schrottzusatz hat aber eine Abkühlung des Konverterinhaltes zur Folge und ist in seiner Menge durch das chemisch-physikalische Wärmean- gebot des Roheisens nach oben hin begrenzt. Oblicherweise rechnet man mit einer Schrottzugabe bis zu 30 Gew.-% pro Tonne Rohstahl.
Es ist bereits bekannt, die in den Abgasen eines Sauerstofffrischverfahrens enthaltene Wärme zur Dampferzeugung zu verwenden, um das Verfahren energetisch günstiger zu gestalten. Bei einer derartigen Abhitzeverwertung besteht jedoch der Nachteil, dass die Dampferzeugung nur diskonti- nuierlich, und zwar nach Massgabe des gerade laufenden Frischprozesses erfolgen kann, da nach jeder Charge die Energiezufuhr zum Dampfkessel ausbleibt. Es ist daher bei diesen Verfahren der zusätzliche Einsatz von Brennstoff für die Zeiträume dieser Energielücken erforderlich und es muss wertvolle Primärenergie verwendet werden, um die Abhitze wirtschaftlich verwerten zu können. Es ist weiters bekannt, die Wärme der Abgase von Konvertern zur Behandlung von Hüttenroh- und/oder
Hilfsstoffen zu verwenden.
So wurde beispielsweise vorgeschlagen, wie aus der AT-PS Nr. 200174 hervorgeht, die Konverterabgase zum Rösten und Sintern von Erz zu verwenden. Mit der
DE-OS 2759129 ist vorgeschlagen worden, die beim Hersteller von basischem Sauerstoffstahl anfallen- den Gase zum Vorwärmen von Schrott zu verwenden.
Auch beim Verfahren gemäss der AT-PS Nr. 263830 wird Schrott durch Konvertergase vorgewärmt, in dem mit zwei hintereinander angeordneten und durch eine Leitung miteinander verbundenen Konvertern, die vorzugsweise spiegelbildlich einander gleich sind und von denen wechselweise das eine als Frischgefäss und das andere als Vorwärmgefäss für das Einsatzgut betrieben wird, gearbeitet wird, jedoch ist es nicht möglich, mit den durch
Verbrennen der beim Frischen einer Charge in einem der Konverter entstehenden Abgase eine nennenswerte Menge an Schrott im zweiten Konverter zur Gänze niederzuschmelzen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, den Energiehaushalt bei einem Stahlfrischprozess der eingangs genannten Art zu verbessern und im Hinblick auf den steigenden Schrottanfall ein Verfahren zu schaffen, bei welchem der Schrottzusatz beim Sauerstofffrischprozess erhöht werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, dass Schrott vor dem Einbringen in den Konverter unter Verwendung der Konvertergase geschmolzen wird und als Schmelze in den Konverter eingebracht wird. Dadurch, dass Schrott vor dem Einbringen in den Konverter geschmolzen wird und als Schmelze in den Konverter eingebracht wird, lässt sich die Schrottzugabe erhöhen, da auf diese Weise im Konverter nicht das Wärmeangebot des Roheisens für die Schmelzarbeit eingesetzt werden muss.
Dadurch, dass die Konverterabgase zum Erschmelzen des Schrottes Verwendung finden, lässt sich die thermische Energie der Abgase gleichzeitig in vorteilhafter Weise ausnützen. Vorzugsweise werden hiefür die im wesentlichen aus CO bestehenden Konverterabgase zum Schmelzen des Schrottes unter Zufuhr von Luft oder Sauerstoff vorzugsweise vollständig verbrannt, wodurch neben der fühlbaren Wärme der Abgase die chemische Verbrennungswärme derselben ausgenutzt werden kann. Beim Verbrennen der CO-haltigen Abgase mit Luft und/oder mit Sauerstoff entstehen Verbrennungstemperaturen von zirka 1800 bis 2000 C. Diese Temperaturen und die zur Verfügung stehende Wärmemenge genügt im allgemeinen um Stahlschrott zum Schmelzen zu bringen.
Die erfindungsgemässe Abgasführung und Verbrennung hat hiebei noch den Vorteil, dass ein grosser Teil des in Form von Fe bzw. Fe O mitgeführten Eisenoxydstaubes im Schrotteinschmelzgefäss verbleibt und unmittelbar in den Prozess rückgeführt werden kann. Auf diese Weise ergibt sich beim Schmelzen des Schrottes eine Vorentstaubung der Abgase. Zum Unterschied von Verfahren, bei welchen die Abhitze der Abgase zur Dampferzeugung herangezogen wird, ist es nicht erforderlich, Energie in ununterbrochener Folge dem Einschmelzgefäss zuzuführen, da die in den Blasperioden bei Normalbetrieb auftretenden Energieschübe genügen den im Einschmelzgefäss befindlichen Schrott zu schmelzen bzw. im flüssigen Zustand zu halten.
Durch die Verwendung von geschmolzenem Schrott als Einsatz im Sauerstofffrischprozess ergibt sich eine Verringerung des Roheisensatzes und eine Verkürzung der Frischzeit und dadurch eine Leistungssteigerung.
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Es kann ein qualitativ schlechter und billiger Schrott mit geringem Schüttgewicht im Schrott- einschmelzgerät eingesetzt werden. Es verringern sich dadurch die Manipulationsarbeiten bei der
Beschickung des Sauerstofffrischkonverters. Nichteisenmetalle mit hoher 02-Affinität und Abfallstoffe, die häufig im Schrott enthalten sind, können bereits im Schrotteinschmelzgefäss verschlackt werden.
Dieser Umstand wirkt sich dahingehend vorteilhaft aus, dass beim eigentlichen Frischprozess im Konverter keine zusätzliche Schlackenarbeit erforderlich ist.
Metallurgisch ergibt sich beim erfindungsgemässen Verfahren eine genauere Analysenerfassung des eingeschmolzenen Schrottes und damit eine höhere Treffsicherheit der Chargen hinsichtlich der
Analysengrenzen. Durch die erfindungsgemässe Verfahrensführung kann der spezifische Schrottzusatz gegenüber den bisher bekannten Verfahren um 10% oder mehr erhöht werden. In vorteilhafter Weise wird so vorgegangen, dass dem Konverter flüssiger und fester Schrott in Mengen von 35 bis
50 Gew.-%, vozugsweise 40 bis 45 Gew.-% pro Tonne Rohstahl, zugesetzt wird.
Da die Konverterabgase, wie bereits erwähnt, bei ihrer Verbrennung zum Erschmelzen des Schrottes bereits teilweise vorentstaubt werden, kann die nachgeschaltete Abgasentstaubung wesentlich einfacher und wirtschaftlicher erfolgen. Die fühlbare Abwärme der Abgase nach ihrer Verbrennung zum Erschmelzen von Schrott kann darüberhinaus noch in Wärmeaustauschern rückgewonnen werden, wobei sich auch hier bereits der Vorteil ergibt, dass die Abgase bereits im wesentlichen staubfrei sind, wodurch die Effizienz der Wärmeaustauscher verbessert wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist einen Sauerstofffrischkonverter auf und ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine an den Konverter angeschlossene Abzugshaube für die Konverterabgase, einen Herd- oder Schachtofen innerhalb dessen Brenner angeordnet sind, an welche Leitungen für die Konverterabgase und für Luft oder Sauerstoff angeschlossen sind und eine Absticheinrichtung für den geschmolzenen Schrott. Hiebei ist zweckmässig der Herd- oder Schachtofen so gross bemessen, dass die anfallende Prozesswärme von einem oder mehreren Sauerstofffrischkonvertern optimal ausgenutzt werden kann.
Vorzugsweise sind die Brenner am unteren Ende des Herd- oder Schachtofens angeordnet, da auf diese Weise die Verbrennungsgase die Beschickung des Ofens über ihre ganze Höhe durchstreifen müssen und damit die Wärmeübertragung auf die Beschickung des Ofens besonders günstig ist.
Vorzugsweise ist an den Herd- oder Schachtofen eine Abgasleitung angeschlossen, welche mit einem Wärmeaustauscher und einer Abgasentstaubungsvorrichtung verbunden ist. Diese Abgasleitung ist zweckmässig dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung am oberen Ende des Herdoder Schachtofens angeschlossen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer in der Zeichnung dagestellten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert. Mit-l-ist das Sauerstofffrischgefäss, mit - die Abgasleitung, mit --3-- das Schrotteinschmelzgefäss, mit --4-- die Schrottbeschickung, mit --5-- die Abstichpfanne für flüssigen Schrott, mit --6-- die Abgasleitung vom Schrotteinschmelzgefäss weg und mit --7-- ein Wärmeaustauscher zur Rückgewinnung der Wärme der Abgase bezeichnet. Die Leitung --8-- führt zu einer nicht dargestellten Entstaubungsvorrichtung. Die Abgasleitung - ist hiebei an eine Ringleitung mit Brennern --9-- angeschlossen, welcher über eine Leitung - Sauerstoff oder Luft zugeführt ist. Die Abzugshaube --11-- am Konverter --1-- kann im wesentlichen dicht an den Konverter-l-angeschlossen sein.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Modellversuches näher erläutert. Ein Versuchstiegel wurde mit 80 kg Roheisen beschickt. Zur Kühlung wurden 2D kg Schrott (Walzwerkabfälle) und basische Schlackenbildner zugesetzt. Das Roheisen wies eine Zusammensetzung von 4% C, 1, 1% Si, 2, 2% Mn, 0, 12% p, 0, 085% Rest Eisen und allfällige Verunreinigungen auf. Während der Frischperiode wurden zirka 6 Nm 3 CO-Gas mit einer Temperatur von 18000C freigesetzt. Dieses Gasvolumen wird über eine feuerfest ausgekleidete Leitung in ein provisorisches Schmelzgefäss, welches mit 150 kg unsortiertem Schrott beschickt war. geführt. Das Schmelzgefäss bestand aus einer Pfanne, welche für diesen Verwendungszweck mit einem Deckel und Gasabzug sowie einer Gaseintrittsdüse mit Luft- bzw.
Sauerstoffzuführungsrohr versehen wurde.
Die Gasmenge der ersten Versuchscharge reichte aus, um den in der Versuchspfanne befindlichen Schrott bis zur Weissglut aufzuheizen, wobei beobachtet wurde, dass einzelne im Nahbereich der CO-Flammen liegende Teile bereits teigig wurden. Nach Abstich des Versuchstiegels und
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Abführen der Versuchsschmelzen wurde der Tiegel neuerlich mit ähnlichem Einsatz beschickt. Die
Gasmenge der zweiten Versuchscharge reichte aus, um zirka 30 bis 50 kg Schrott zu schmelzen.
Von der dritten Versuchscharge wurden 120 kg CaO und Elektrodenbruch (Kohlenstoffzugabe) dem einzuschmelzendem Schrott beigegeben.
Nach Verbrennung der Abgase der dritten Versuchscharge wurde der im Einschmelzgefäss be- findliche Schrott voll aufgeschmolzen und lag im flüssigen Zustand bei 1580 C unter einer basischen
Schlacke vor.
Die CO-Verbrennung des Abgases erfolgte in allen drei Fällen mit Luftüberschuss um jeden
CO-Austrag zu vermeiden.
Eine Zwischenanalyse des eingeschmolzenen Schrottes erbrachte folgende Zusammensetzung :
C 0, 63 % (Rest auf 2% war Abbrand)
Mn 0, 45 %
Si 0, 25 %
P 0, 035%
S 0,035%
Cu 0,025%
Rest Eisen und allfällige Verunreinigungen.
Bei Chargierung der vierten Versuchsschmelze wurden 30 kg Roheisen durch flüssigen Schrott ersetzt. Die Charge war somit aus 50 kg Roheisen, 30 kg flüssigem Schrott und 20 kg festem Schrott zusammengesetzt. Durch die Zugabe von flüssigem Schrott sank der Durchschnittskohlenstoffgehalt der Charge auf 2,5% C. Dieser Umstand bewirkte eine verkürzte Blaszeit.
Vorstehend beschriebene Versuche haben gezeigt, dass es möglich ist, einen grossen Teil der
Abwärme beim Sauerstofffrischprozess wieder in den Prozess zurückzuführen, wobei die Vorteile einer verkürzten Frischperiode und ein erhöhter Schrottzusatz bei gleichbleibendem Qualitätsniveau erzielt werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Frischen von Roheisen unter Verwendung von Sauerstoff, bei welchem der Charge Schrott zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Schrott vor dem Einbringen in den Konverter unter Verwendung der Konverterabgase geschmolzen und als Schmelze in den Konverter eingebracht wird.