AT393692B

AT393692B - Verfahren zur stahlherstellung

Info

Publication number: AT393692B
Application number: AT0906883A
Authority: AT
Inventors: Vladimir Grigorievich Mizin; Alexei Grigorievich Zubarev; Gennady Sergeevich Kolganov; Stanislav Sergeevich Volkov; Jury Andreevich Rudnev; Evgeny Nektarievich Ivashina; Konstantin Anatolievich Blinov; Petr Ivanovich Jugov
Original assignee: N Proizv Ob Tulatschermet
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1991-11-25
Also published as: GB2143851B; GB2143851A; JPS61500363A; GB8420721D0; IT1195551B; IT8341636A0; AU1776683A; BR8307651A; HUT34550A; DE3390387T1; WO1984002353A1; JPH0243802B2; US4557758A; IT8341636A1; HU196628B; AU557823B2; DE3390387C2; ATA906883A

Description

AT 393 692 B

Die Erfindung bezieht sich auf die Metallurgie und zwar betrifft sie ein Verfahren zur Stahlherstellung.

Bekannt ist ein in der BRD entwickeltes Konverterverfahren zur Stahlerzeugung aus festem metallischem Einsatz. Die Grundlagen dieses Prozesses sind in den DE-OS 2 719 981 (IPK C 21 C 5/28) 2 729 982 (IPK C 21 C 5/28) und 2 756 432 (BPK C 21 C 5/34) dargelegt.

Entsprechend diesem Verfahren ist es notwendig, daß der Konverter mit Boden- und Seitenwinddüsen ausgerüstet ist, die eine Konstruktion vom Typ "Rohr im Rohr" sind. Dabei werden durch den Mittelkanal Sauerstoff und durch den äußeren Kanal flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe zugeführt.

Bei dem Verfahren warfen folgende Hauptarbeitsgänge durchgefühlt:

Der Konverter wird mit Schrott, Eisenschwamm, Hartroheisen und anderen festen Fe-Trägem beschickt Vorher wird der feste metallische Einsatz auf 1000 bis 1200 °C erhitzt, indem das gasförmige oder flüssige kohlenwasserstoffhaltige Material in einem oxydierenden Gas altsprechend den folgenden Reaktionen vollständig verbrannt wird: CH4 + 20j «ί CO2 + 2 H2O (1) 1 CH4 + — 02 <5? CO + 2H2 + 8530 kcal/kMol (2) 2 1 CO + — 02 5? C02 + 67780 kcal/kMol (3) 2 2H2 + 02^r 2H20 + 115600 kcal (4)

In der oxydierenden Atmosphäre laufen auch folgende Reaktionen ab: 1

Fe +--02 5? FeO + 65120 kcal/kMol (5) 2

Fe + C02 -P· FeO + CO - 2380 kcal/kMol (6)

Fe +H20 ^ FeO + H2 + 7870 kcal/kMol (7)

Produkte der Verbrennungsreaktionen sind vor allem C02 und H20, aber auch Eisenoxide.

Nach der Bildung von flüssigem Metall in der Zone der Winddüsen gibt man in den Konverter gemahlene kohlenstoffhaltige Materialien (Koks, Kohle) zum Aufkohlen der durch das Erhitzen entstandenen Metallschmelze zu. Dabei wird der Verbrauch an Kohlenwasserstoff-Brennstoff langsam bis zu einem Niveau verringert, das die Winddüsen vor Zerstörung bewahrt, d. h. auf 10 bis 12 % vom Sauerstoffverbrauch. Die Schmelze wird dabei hauptsächlich durch die beim Ablauf der Reaktion 1 [C] + — {02} = {CO} 2 -2-

AT 393 692 B freiwerdende Wärme erhitzt, und die Abgase enthalten CO. Gegen Ende dieser Periode ist der gesamte feste metallische Einsatz geschmolzen.

Danach wird die entstandene Metallschmelze veredelt, wie beim gewöhnlichen Durchgasen des Roheisens. Die Schmelze wird durch die beim Ablauf der letzten Reaktion freiwerdende Wärme erhitzt, weshalb in den Abgasen CO überwiegt. In dieser Periode gibt man in die Schmelze zusammen mit Sauerstoff gemahlenen Kalk zur Schlackebildung.

Nach Erreichen der erforderlichen Temperatur wird die Schmelze in eine Pfanne abgelassen, wo das Metall desoxydiert und legiert und, falls erforderlich, einer Behandlung außerhalb des Ofens unterzogen wird.

Die Nachteile des beschriebenen Verfahrens werden durch die Notwendigkeit des Einblasens gemahlener kohlenstoffhaltiger Materialien in den Konverter hervorgerufen, da deren Aufbereitung und Transport das Aufstellen zusätzlicher Ausrüstungen (Mühlen, Rohrleitungen für den Transport des Kohlenstaubs) und folglich eine Erhöhung des Investitionsaufwands erforderlich macht Zu den Nachteilen des bekannten Verfahrens gehören außerdem wesentliche Eisenverluste infolge Oxydation des Eisens im Stadium der Vorerwärmung des in den Konverter aufgegebenen Schrotts. Die Eisenoxide bilden die Grundlage der Primärschlacke und reagieren im folgenden mit dem Kohlenstoff des in die Schmelze geblasenen gemahlenen Kokses oder der Kohle nach der Reaktion der direkten Reduktion: (FeO) + C = [Fe] + [CO] - 38400 kcal/kMol, die durch hohen Wärmeverbrauch gekennzeichnet ist Dieser erfordert eine Verlängerung der Zugabezeit der gemahlenen kohlenstoffhaltigen Materialien zur Erzeugung zusätzlicher Wärme. ("Zusätzlich" bezieht sich auf die Wärme, die notwendig ist für das restlose Schmelzen des Eisenschrotts und den Übergang von Eisenoxid in die Schlacke infolge der vorrangigen Oxydation des Eisens durch den Blassauerstoff.)

Die erwähnten Nachteile werden vermieden bei Verwendung von stückigem kohlenstoffhaltigen Brennstoff (Koks oder Steinkohle), der in den Konverter zusammen mit dem Schrott aufgegeben wird, z. B. bei der Stahlerzeugung nach dem Verfahren der oben genannten DE-OS 2 729 982 (IPK C 21 C 5/28). Der zusammen mit dem Eisenschrott eingetragene feste Brennstoff gewährleistet zusammen mit der Wärme der Kohlenwasserstoffflamme das Erhitzen des Möllers durch die Reaktionswärme der Reaktion: C + {02} = C02 + 94200 kcal/kMol

Außerdem bewirkt das Vorhandensein von festem Kohlebrennstoff, der in Kontakt mit dem Eisenschrott steht, eine Beschleunigung des Schmelzprozesses des Schrotts infolge einer Verringerung der Schmelztemperatur des Möllers, die durch dessen Aufkohlen verursacht wird. Ungeachtet dessen beobachtet man auch beim Schmelzverfahren, bei dem fester Brennstoff zusammen mit Eisenschrott eingebracht wird, wegen der direkten Reduktion eine Verlängerung des Stadiums, in dessen Verlauf der metallische Einsatz vollkommen geschmolzen wird. Das macht sich darin bemerkbar, daß nach einem Sauerstoffverbrauch von 40 bis 50 bzw.70 bis 80 nr pro Tonne die in den Konverter aufgegebenen metallische Beschickung und nach Erreichen einer Temperatur von 1520 bis 1570 °C die Temperatur nicht mehr höher ansteigt. Gleichzeitig beobachtet man ein Ansteigen des Oxydationsgrades der Schlacke durch den Zutritt von Eisenoxiden in die Schlacke. Entsprechend vergrößert sich auch der Eisenabbrand und der spezifische Sauerstoffverbrauch. Aus den erwähnten Gründen ist es für eine Verbesserung der Wärmebilanz des Schmelzbetriebs zweckmäßig, zusätzliche Wärmeträger wie Silizium, Aluminium und andere zu verwenden, deren Zugabe den Ablauf der direkten Reduktion und die damit verbundenen Wärmeverluste verhindert

Nach dem technischen Grundgedanken und dem erzielten Ergebnis kommt das "Verfahren zur Stahlherstellung aus festen eisenhaltigen Materialien" nach der DE-OS 2 929 859 (IPK C 21 C 5/34) oder der analogen US-PS 4 304 598 dem vorliegenden Verfahren am nächsten. Es ist dadurch gekennzeichnet daß im Sauerstoffkonverter mit kombiniertem Einblasen, bei dem gleichzeitig mit Sauerstoff unterhalb des Metallspiegels ein gemahlenes kohlenstoffhaltiges Material eingeführt wird, 10 bis 30 % Stahl mehr als das nominelle Gewicht einer Schmelze, die eine Stahlgießpfanne aufnehmen kann, erzeugt werden kann. Nach dem Abstich der Schmelze und dem Füllen der Stahlgießpfanne läßt man diese zusätzliche Stahlmenge (10 bis 30 % des Gewichts der Schmelze) im Konverter zum anschließenden Aufkohlen und Legieren mit Silizium z. B. beim folgenden Ablassen des "zusätzlichen" Stahls in eine zweite Gießpfanne. Dabei wird so viel Silizium zugesetzt, daß dessen Gehalt im Stahl bis zu 1,5 % beträgt. Aus der zweiten Gießpfanne wird der siliziumhaltige Stahl in den Konverter für die folgende Schmelze auf den vorerhitzten, festen metallischen Einsatz gegossen. Dadurch wird eine bessere Wärmebilanz des Schmelzvorgangs durch die Zugabe eines Wärmeträgers, der besser wirkt als Kohlenstoff, erzielt und werden in gewissem Grad die Nachteile des oben beschriebenen Prozesses vermieden. -3-

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Der Nachteil dieses Verfahrens zur Stahlherstellung besteht darin, daß durch die Notwentigkeit des Einsatzes einer zweiten Gießpfanne die Arbeitsproduktivität in der Konverteihalle sinkt und der Bedarf an Feuerfestmaterial steigt. Außerdem wird die Arbeitsorganisation in der Betriebshalle wegen des Transportes einer zweiten Gießpfanne in den Aufgabesektor der Konverterhalle zum Eingießen des nach dem Abstich der Schmelze übriggebliebenen Stahls in den Konverter und anderer dafür notwendiger Arbeitsgänge komplizierter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stahlherstellung zu schaffen, das die Herstellung von Stahl aus einem festen metallischen Fe-Träger unmittelbar in einem Sauerstoffkonverter ohne Verwendung technologischer Hilfseinrichtungen ermöglicht und gleichzeitig den Verbrauch an Feuerfeststoffen und den Bedarf an Oxidationsmittel verringert und damit die Leistung des Konverters erhöht

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Verfahren zur Stahlherstellung aus festen metallischen Fe-Trägem, insbesondere aus Eisenschrott, in einem Sauerstoffkonverter, das darin besteht, daß feste metallische Fe-Träger durch Zuführung von Brennstoff und eines Oxidationsmittels in Richtung von unten nach oben und von der Seite durch die Schicht der in den Konverter eingebrachten Eisenmaterialien und durch Zuführung eines Oxydationsmittels von oben auf die eingebrachten Materialien erhitzt und geschmolzen werden, danach die Metallschmelze veredelt wird und während der Stahlherstellung kohlenstoff- und siliziumhaltige Wärmeträger zugesetzt werden, erfindungsgemäß der siliziumhaltige Wärmeträger in die Metallschmelze während ihrer Veredelung zugesetzt und gleichzeitig die Zufuhr des Oxydationsmittels von der Seite und von oben unterbrochen und seine Zufuhr von unten verringert wird.

Es ist zweckmäßig, daß der siliziumhaltige Wärmeträger nach Verbrauch einer Menge an Oxydationsmittel, -3 die 75 bis 85 mJ Sauerstoff je Tonne des aufgegebenen festen metallischen Fe-Trägers entspricht, zugesetzt wird.

Es ist auch zweckmäßig, die Zuführung des Oxydationsmittels von unten bis auf eine Menge zu verringern, die einer Zufuhr von 1 bis 2 m^ Sauerstoff pro Minute je Tonne des aufgegebenen festen metallischen Fe-Trägers entspricht.

Der siliziumhaltige Wärmeträger kann in solch einer Menge zugesetzt werden, die eine Zugabe von 3 bis 10 kg Silizium je Tonne des aufgegebenen festen metallischen Fe-Trägers gewährleistet. Für den Produktionsbetrieb ist es praktisch, als siliziumhaltigen Wärmeträger die Abfälle beliebiger Produktionsanlagen zur thermischen Erzverarbeitung oder aus den Asche-Schlackenäbfällen von Kohle-Wärmekraftwerken gewonnenes Ferrosilizium zu verwenden.

Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen und eine beiliegende Zeichnung erläutert, in der grafisch die Änderung der Temperatur des Metalls im Konverter in Abhängigkeit vom spezifischen Sauerstoffverbrauch je Tonne metallischen Einsatzes dargestellt ist

Das Verfahren zur Stahlherstellung aus festen metallischen Fe-Trägem besteht aus folgenden Arbeitsgängen:

In einen Konverter wird ein Fe-Träger eingebracht, z. B. Eisenschrott, und ein fester kohlenstoffhaltiger Brennstoff, z. B. kleinstückige Kohle, in einer Menge von 50,0 bis 80,0 kg je Tonne metallischer Beschickung. Durch die Boden- und Seitenwinddüsen wird Brennstoff und ein Oxidationsmittel in Richtung von unten nach oben und von der Seite durch die Schicht der in den Konverter eingebrachten Materialien zugeführt. Außerdem wird von oben durch die obere Winddüse ein Oxidationsmittel zugeführt. Die Schmelze des Konverters erwärmt q sich nach einem Verbrauch von 40 bis 50 m Sauerstoff je Tonne des eingebrachten Fe-Trägers im Durchschnitt bis auf 1100 bis 1300°. Danach beginnt der Einsatz zu schmelzen.

Zuerst zeigt sich flüssiges Metall im Wirkbereich der Bodenwinddüsen. In diesem Augenblick entsteht auch Primäreisenschlacke. Durch die Eisenschlacke, die mit dem festen Kohlenstoff der kleinstückigen Steinkohle in Kontakt steht, beginnt die direkte Reduktion des Eisens, die viel Wärme verbraucht. Da jedoch ungeschmolzener Schrott in der Konverterschmelze während der direkten Reduktion vorhanden ist, verlangsamt sich der Temperaturanstieg der Schmelze. Dies ist auf der Zeichnung zu sehen, in der grafisch die Änderung der Temperatur t des Metalls im Konverter in Abhängigkeit vom spezifischen Sauerstoffverbrauch V je Tonne metallischen Einsatzes dargestellt ist.

In der grafischen Darstellung ist das durch einen Abschnitt ersichtlich, der der Temperatur von 1520 bis 1570 °C entspricht. Die Temperatur t des Metalls hält sich lange Zeit auf diesem Niveau, und erst nach vollständigem Schmelzen der gesamten Beschickung beobachtet man einen weiteren merklichen Anstieg der Temperatur t in der Schmelze. Entsprechend der grafischen Darstellung wird der Moment des vollkommenen Überganges des Eisenschrotts in die Schmelze durch den Wert des spezifischen Sauerstoffverbrauchs von q V = 75 bis 85 nr/t bestimmt. Danach steigt die Temperatur beim folgenden Oxydationsdurchgasen schneller (in der grafischen Darstellung entspricht das dem Intervall ("a")). Um die notwendige Temperatur der Schmelze (1600 bis 1650 °Q zu »reichen, muß jedoch noch ungefähr 20 m^ Sauerstoff je Tonne metallischer Beschickung verbraucht werden, d. h. das Durchgasen mit Sauerstoff muß noch 7 bis 8 min fortgesetzt werden.

Aufgrund unterschiedlich» thermischer Kennwerte des im Konverter verarbeiteten Schrotts vollzieht sich das Schmelzen des Schrotts schneller oder langsamer. Bei Verarbeitung von Schwergutschrott wird der Anstieg der Temperatur t durch die untere Kurve beschrieben. Der Augenblick der vollkommenen Verflüssigung entspricht laut grafischer Darstellung einem spezifischen Sauerstoffverbrauch von V = 85 m /t (Punkt (1)). Leichtgutschrott »fordert einen gering»en Energieaufwand zum Schmelzen und einen entsprechend geringeren -4-

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Sauerstoffver-brauch. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß in diesem Fall zum Schmelzen zirka 75 m^/t Sauerstoff benötigt werden (Punkt (2)).

Zur Erhöhung der Leistung wird vorgeschlagen, den Moment der Zugabe zusätzlicher siliziumhaltiger Wärmeträger zu ändern und sie im Moment des vollkommenen Einschmelzens des Eisenschrotts (der im Bereich zwischen den Punkten (1) und (2) liegt) unmittelbar in den Konverter zu geben. Das positive Ergebnis der Zugabe siliziumhaltiger Wärmeträger wird durch den Ablauf der Reaktion 2 (FeO) + Si = 2 Fe + (SiC^) + + 79500 kcal/kMol, bewirkt. Diese Reaktion ist stark exotherm im Vergleich zur Bildung von {CO} bei der direkten Reduktion und dessen Verbrennen zu CO2. Durch den exotheren Effekt wird das Erhitzen des Metalls erheblich verkürzt und der Verbrauch an Hauptenergieträger, d. h. an Sauerstoff, verringert, was aus der Zeichnung ersichtlich ist Die Zugabe eines siliziumhaltigen Wärmeträgers im Moment des Durchgasens, der einem Sauerstoffverbrauch von V = 75 bis 85 m^/t entspricht (zwischen den Punkten (1) und (2)), führt zu einer Änderung des Kurvenganges der Temperaturerhöhung der Schmelze in der grafischen Darstellung. Die Änderung zeigt sich in einer Verkürzung des horizontalen Abschnitts der Kurve, und der Moment des Erreichens der erforderlichen Temperatur entspricht nicht dem Punkt (3) im Gebiet ("a"), sondern dem Punkt (4) im Gebiet (MbM). Infolge der Verringerung des Sauerstoffbedarfs (Verringerung von V) verkürzt sich auch die Zeit des Durchgasens, d. h. die Leistung wird erhöht. Außerdem kann man auf die Verwendung ein» zusätzlichen Gießpfanne verzichten, folglich verringert sich auch der Verbrauch an Feuerfeststoffen. Es wäre nicht zweckmäßig, die zusätzlichen Wärmeträger vor dem Erreichen der Punkte (1) und (2) zuzugeben, da das einen erhöhten Verbrauch an Wärmeträgem verursacht, was zu einer merklichen Verringerung der Basizität der Schlacke führt. Die Zugabe zusätzlicher Wärmeträger nach einem Sauerstoffverbrauch von mehr als 85 m^/t führt zu einer Überhitzung des Metalls. In der Praxis wird der Moment des Zusatzes der zusätzlichen siliziumhaltigen Wärmeträger so ausgewählt, daß der horizontale Abschnitt sicher durchlaufen wird, d. h. nach dem Erreichen von V = 80 bis 85 m^/t.

Nach Versuchsergebnissen muß man je Tonne metallischer Beschickung 3 bis 10 kg Silizium zugeben, z. B. in Form von Fenosilizium. Faktoren wie das Vorhandensein fester Kohleteilchen in der Schlackenschmelze, die in der Schlacke fast bis zum Ende des Schmelzprozesses vorhanden sind, die Größe dieser Teilchen und andere analoge Faktoren lassen sich nicht berechnen. So kann man u. a. nicht den Grad der Entwicklung der Reaktion bestimmen und bei Berechnungen berücksichtigen. Nach vorliegend»! Angaben ist die Wirkung des zusätzlichen Wärmeträgers ungenügend bei einem Siliziumzusatz von weniger als 3 kg je Tonne metallischer Beschickung, da die erwähnte Temperaturerhöhung in der grafischen Darstellung im Streubereich liegt, d. h. sie liegt nicht über dem Gebiet, das durch die obere Kurve begrenzt wird. Bei einein Siliziumzusatz von mehr als 10 kg/t sinkt die Basizität der Schlacke merklich, was unerwünscht ist Unter Berücksichtigung all» aufgezählten Faktoren erzielt man die besten Ergebnisse bei einem Verbrauch zusätzlich» Wärmeträger von 5 bis 8 kg/t, umgerechnet auf Silizium.

Damit nach dem Zusatz siliziumhaltig» Wärmeträg» wenig» Eisenoxide in die Schlacke gelangen, wird die Sau»stoffzufiihr durch die seitlichen oberen Winddüsen abgebrochen, während der Verbrauch des durch die Bodenwinddüsen einströmenden Sauerstoffs bis auf ein Maß gedrosselt wird, bei dem ein Eindringen von Metall in die Winddüsen noch nicht möglich ist, d. h. bis auf 1 bis 2 nr je Tonne metallischer Beschickung pro Minute.

Als siliziumhaltige Wärmeträger können Abfälle der thermischen Erzverarbeitung verwendet werden, z. B. Schlacke der Ferrosiliziumproduktion, die neben den Oxiden CaO, MgO, AI2O3 auch Metallreguli (Ferro·

Silizium) und Siliziumkarbid enthält. Der Gehalt an diesen Bestandteilen schwankt in den Grenzen 18 bis 25 % Si, 15 bis 24 % Fe, 5 bis 15 % SiC. Ein guter Wärmeträger kann Krätze sein - Abfälle der elektrochemischen Produktion von Silikoaluminium, die 30 bis 40 % Silikoaluminium, 10 bis 12 % Siliziumkarbid und einen Anteil an Oxiden enthalten, d» vor allem aus Tonerde, Fluoriden und Kalziumoxiden besteht Unter den Abfällen der thermischen Erzveiarbeitung kann man auch granuliertes Schlackenferrosilizium nennen, das aus den Aschenschlackenabfällen großer Wärmekraftwerke ausgeschieden wird, die nicht weniger als 14 % Si und nicht mehr als 1,5 % C, 0,4 % S und 1,0 % P enthalten. In einzelnen Fällen kann der Siliziumgehalt 60 % betragen. Ein höherer Gehalt an Schwefel und Phosphor in d»i erwähnten Abfällen schränkt ihre V»wendung in der Konverterproduktion aufgrund ihres g»ingen Verbrauchs und der Entphosphorungs- und Entschwefelungsfähigkeit der Konverterschlacken nicht ein. Für die Konverterproduktion von Stahl, bei der der Einsatz zu 100 % aus Eisenschrott besteht, ist es zweckmäßig, das Erschmelzen spezieller Wärmeträger vorzusehen z. B. von Eisen-Silizium-Aluminiumle-gierungen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden Durchfuhrungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens angeführt. -5-

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Beispiel 1

Als Möller für die Stahlherstellung in einem 10 t-Konverter mit kombinierten Durchgasen werden 9,8 t Schrott, 0,51 Kalk und 0,61 kleinstückige Kohle verwendet Für das Erhitzen und Schmelzen des Schrotts in 1 q 29 min und 30 sec sind 739 m Sauerstoff oder 75,4 nr je Tonne metallischer Beschickung verbraucht worden. q q

Durch die Boden- und Seitenwinddüsen strömen in dieser Zeit 20 bis 30 nr/min Sauerstoff und 5 bis 15 m /min Erdgas. Die Temperatur der Metallschmelze betrügt nach Verbrauch der erwähnten Sauerstoffinenge 1565 °C. Danach wird die Zufuhr des Energieträgers (Sauerstoff und Erdgas) durch die Seitenwinddüsen abgebrochen, während die Zufuhr der Energieträger durch die Bodenwinddüsen verringert wird: Sauerstoff bis 13,5 m^/min (1,4 nrfyt. min) und Erdgas bis 1,5 m^/rnin. In den Konverter gibt man 80 kg 75 %iges Ferrosilizium oder 6,1 kg je Tonne metallisch»' Beschickung, umgerechnet auf Silizium. Das Einblasen von Sauerstoff durch die Bodenwinddüsen unterbricht man 2 min 20 sec nach Zusatz des Ferrosiliziums. Nach Beendigung des Duichgasens enthält das Metall 0,05 % C, 0,04 % Mi, 0,022 % S, 0,008 % P. Die Schlacke enthält 20,5 % Fe in Oxidform, 33,0 % CaO, 20,8 % SiOj, der Rest sind andere Bestandteile. Die Temperatur des Metalls vor dem Abstich beträgt 1630 °C. Die Ausbeute an flüssigem Metall beträgt 9,2t

Beispiel 2

Ein Konverter wird mit 9,5 t Eisenschrott, 0,550 t Kalk und 0,480 t kleinstückigem Anthrazit beschickt. q q

Nach Verbrauch von 783 nr Sauerstoff oder 82,4 nr/t im Verlauf von 28 min 30 sec durch die Boden- und Seitenwinddüsen für Brennstoff und Sauerstoff beträgt die Temperatur der Metallschmelze 1560 °C. Danach wird die Zufuhr von Sauerstoff und Erdgas durch die Seitenwinddüsen abgebrochen, während der Verbrauch von Sauerstoff und Erdgas durch die Bodenwinddüsen bis auf 13,5 bzw. 1,4 nrfymin gedrosselt wird. In den Konverter gibt man 65 kg 75 %-iges Ferrosilizium (5,0 kg Silizium je Tonne metallischer Beschickung) und 20 kg Elektrodenbruch. Nach 1 min 40 sec wird das Durchgasen mit verringertem Sauerstoffverbrauch (1,4 nrfyt. min) unterbrochen. Das Metall, das 0 - 0,04 % C, 0,03 % Mn, 0,026 % S und 0,007 % P enthält, hat am Ende des Schmelzens eine Temperatur von 1600 °C. Die Schlacke enthält 16,4 % Fe in Oxiden, 33,3 % CaO und 22,7 % S1O2, der Rest sind andere Bestandteile. Das Gewicht des flüssigen Metalls in der Gießpfanne beträgt 8,8 L

Beispiel 3

Zur Stahlherstellung wird ein Konverter mit 10,11 Eisenschrott, 0,6501 Kalk und 0,5501 kleinstückigem Anthrazit beschickt Für das Erhitzen und Schmelzen des Möllers werden 856 Sauerstoff oder 84,7 nrfyt verbraucht. Danach gibt man in den Konverter 130 kg 75 %-iges Ferrosilizium (9,6 kg Silizium je Tonne metallischer Beschickung) und 30 kg Elektrodenbruch. Die Zufuhr von Sauerstoff und Erdgas durch die Seitenwinddüsen wird unterbrochen und der Verbrauch von Sauerstoff durch die Bodenwinddüsen bis auf 15 m^/min (1,5 m-fyt. min) verringert Durch die Schlitzkanäle der Winddüsen strömen 1,5 m^/min Erdgas. Das Einblasen der Energieträger bei den genannten Verbrauchswerten dauert 1 min 15 sec, danach wird der Konverter entleert Die Temperatur des Metalls beträgt 1620 °C bei einem Gehalt von 0,04 % C, 0,04 % Mn, 0,028 % S und 0,010 % P. Das Gewicht des flüssigen Metalls in der Gießpfanne beträgt 9,51

Beispiel 4

Bei der Stahlherstellung unter Verwendung von ausschließlich Eisenschrott im Möller (der Möller besteht aus 9,61 Schrott, 0,5001 Kalk und 0,5801 kleinstückigem Anthrazit) wird einem Konverter nach dem Erhitzen und

Schmelzen des Schrotts, das durch einen Sauerstoffverbrauch von 83,9 m^/t (in 30 min 30 sec sind 805 m^ Sauerstoff verbraucht worden) gekennzeichnet ist, 100 kg Schlackenabfälle aus der Fenosiliziumproduktion zugesetzt. Diese Schlackenabfälle enthalten 14,7 % CaO, 18,8 % Si02,10,9 % AI2O3,45,8 % Metallreguli und 8,2 % Siliziumkarbid. Der Gehalt an Silizium in den Reguli beträgt zirka 63 %. Folglich sind je Tonne metallischer Beschickung 3,6 kg Silizium zugesetzt worden. Nach dem Zusatz der Schlackenabfälle der

Ferrosiliziumproduktion wird das Durchgasen fortgesetzt bei einem Verbrauch von 13,5 m^/min Sauerstoff (1,4 m^/t. min) und 1,5 m^/min Erdgas. Das Durchgasen wird nach 1 min 40 sec beendet. Die Temperatur des Metalls beträgt zu diesem Zeitpunkt 1615 °C. Der Oxidationsgrad der Schlacke nach dem Gehalt an Fe in Oxiden beträgt 24,1 %. Das Gewicht des flüssigen Metalls beträgt 8,91.

Beispiel 5

Bei der Stahlherstellung unter Verwendung von ausschließlich Eisenschrott (Schrott. 9,71, Kalk- 0,4501, Anthrazit - 0,620 t) verwendet man nach dem Verbrauch von 824 m^ Sauerstoff im Verlauf von 30 min. (83,9 m^/t) als Zusatz siliziumhaltiger Wärmeträger Krätze der Aluminiumproduktion, die 34,7 % Siliko-aluminium, 12,1 % Siliziumkarbid und 41,8 % Aluminiumoxide enthält Einem Konverter werden 110 kg Krätze zugesetzt, was einem Verbrauch des Wärmeträgers von etwa 4 kg/t, umgerechnet auf Silizium, entspricht. -6-

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Nach dem Zusatz der Krätze wird die Zufuhr von Sauerstoff und Erdgas durch die Seitenwinddüsen unterbrochen, während der Sauerstoffverbrauch bis auf 13,5 m/min (bei einer Erdgaszufuhr durch die Schlitze von 1,7 m/min) verringert wird. Das Durchgasen wird noch 1 min 30 sec fortgesetzt und danach der Konverter endeerL Die Temperatur des Metalls (es enthält 0,06 % C) beträgt 1610 °C, der Gehalt an Fe in der Schlacke in Oxidform beträgt 20,2 %. Das Gewicht des flüssigen Metalls in der Pfanne beträgt 9,2 l

Die beiliegende Tabelle gibt eine Übersicht der technologischen Angaben der konkreten Durchführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens (Beispiele 1 bis 5). Sie enthält auch Mittelwerte der Schmelzprozesse, in denen die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht angewendet wurden. Auf Grundlage der angeführten Wate können die technisch-ökonomischen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens eingeschätzt werden. So verkürzt sich die Zeit des Sauerstoffgasens um 15 bis 20 %. Die Leistung der Konverter steigt um den gleichen

Wert. Der spezifische Sauerstoffverbrauch sinkt um 10 bis 20 m^/L Durch den Wegfall der Notwendigkeit des Ablassens des "zusätzlichen" Metalls in eine Pfanne und des anschließenden Umschüttens in den Konverter, wie das im bekannten Verfahren praktiziert wird, verringert sich der Verbrauch an Feuerfeststoffen um 5 bis 7 kg je Tonne Stahl. Außerdem läßt sich eine Verringerung des Verbrauchs an Feuerfeststoffen für das Futter des Konverters infolge einer Verringerung des Oxidationsgrades der Schlacke um 3 bis 5 % erwarten.

Die Erfindung kann bei der Stahlherstellung aus festen metallischen Fe-Trägem in einem Sauerstoffkonverter verwendet werden. Solche Fe-Träger können z. B. Schrott (Eisenschrott, Walzabfälle, Metallabfälle von Stahlgießereien u. ä.), metallisierte Pellets und Eisenschwamm sein.

Tabelle lfd. Nr. Kennwerte _Beispiel. 1 2 1 2 3 4 1 Es wurden aufgegeben: - Eisenschrott, t 9,8 9,5 2 - kleinstückiger Anthrazit, t 0,600 0,480 3 - Kalk, t 0,500 0,550 4 Dauer des Erhilzens und Schmelzens (bei einem spezifischen Sauerstoffverbrauch von 75 bis 85 m^A), min.sec 29.30 28.30 5 Sauerstoffverbrauch in der Periode des Erhilzens und Schmelzens, m^A 75,4 82,4 6 Verbrauch siliziumhaltiger Wärmeträger in der Periode der Veredlung und des Garschmelzens, kg Silizium/t 6,1 5,0 7 Dauer des Veredelns und Garschmelzens, min.sec. 2.20 1.40 8 Temperatur des Metalls am Ende der Veredlungs- und Garschmelzperiode, °C 1630 1610 9 Sauerstoffverbrauch in der Veredlungs- und Garschmelzperiode, m^A 3,2 2,4 10 Sauerstoffverbrauch beim gesamten Schmelzprozeß, m^/t 83,4 84,8 11 Gehalt an Fe in Oxiden in derEnd-Schlacke, % 20,5 16,4 12 Gewicht des gewonnenen flüssigen Stahls, t 9,2 8,8 13 Stahlausbeute, % 93,9 92,6 14 Dauer des Durchgasens, min.sec. 31.50 30.10 -7-

Claims

AT 393 692 B Fortsetzung der Tabelle lfd. Beisniel Mittelwert der Schmelzprozesse Nr. 3 4 5 ohne siliziumhaltige Wärmeträger 1 5 6 7 8 1 10,1 9,6 9,7 9,7 2 0,550 0,580 0,620 0,540 3 0,650 0,500 0,450 0,500 4 27,50 30,30 30,00 29,00 5 84,7 83,9 84,9 80,7 6 9,6 3,5 4,0 - 7 1,15 1,40 1,30 8,00 8 1620 1615 1610 1640 9 1.9 2,3 2,1 20,6 10 86,6 86,2 87,0 101,3 11 13,9 24,1 20,2 26,3 12 9,5 8,9 9,2 8,8 13 94,0 92,7 94,8 90,7 14 29,05 32,10 31,30 37,00 PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Stahlherstellung aus festen metallischen Fe-Trägem, insbesondere aus Eisenschrott, in einem Sauerstoffkonverter, bei welchem Verfahren feste metallische Fe-Träger durch Zuführung von Brennstoff und eines Oxidationsmittels in Richtung von unten nach oben und von der Seite durch die Schicht der in den Konverter eingebrachten Eisenmaterialien und durch Zuführung eines Oxidationsmittels von oben auf die eingebrachten Materialien erhitzt und geschmolzen werden, wonach die Metallschmelze veredelt wird, wobei während der Stahlherstellung kohlenstoff- und siliziumhaltige Wärmeträger zugesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der siliziumhaltige Wärmeträger in die Metallschmelze während ihrer Veredelung zugesetzt und gleichzeitig die Zufuhr des Oxidationsmittels von der Seite und von oben abgebrochen und seine Zufuhr von unten verringert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der siliziumhaltige Wärmeträger nach Verbrauch einer Menge an Oxidationsmittel, die 75 bis 85 nr* Sauerstoff je Tonne des eingebrachten festen metallischen Fe-Trägers entspricht, zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Oxidationsmittels von unten bis auf eine Menge verringert wird, die einer Zufuhr von 1 bis 2 m^ Sauerstoff pro Minute je Tonne des aufgegebenen festen metallischen Fe-Trägers entspricht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der siliziumhaltige Wärme-träger in einer Menge zugesetzt wird, die einer Zugabe von 3 bis 10 kg Silizium je Tonne des aufgegebenen festen metallischen Fe-Tiägers entspricht. -8- AT 393 692 B
5. Verfahren nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als siliziumhaltiger Wärmeträger die Abfälle von Produktionsanlagen zur thermischen Erzverafbeitung verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als siliziumhaltiger Wärme-S träger Ferrosilizium verwendet wird, das aus Asche-Schlackenabfälle von Kohle-Wärmekraftwerken gewonnen worden ist 10 Hiezu 1 Blatt Zeichnung -9-