DE102004016681A1

DE102004016681A1 - Verfahren und Anlagen zum Herstellen und Erhöhen der jährlichen Produktionsmenge von Massenstahl oder hochwertigen Stahlgüten in einer Zwei-Gefäß-Anlage

Info

Publication number: DE102004016681A1
Application number: DE102004016681A
Authority: DE
Inventors: Fritz-Peter Prof. Dr-Ing. Pleschiutschnigg
Original assignee: ISPAT IND Ltd; ISPAT INDUSTRIES Ltd TALUKA-PEN
Current assignee: ISPAT IND Ltd; ISPAT INDUSTRIES Ltd TALUKA-PEN
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2005-12-22
Also published as: RU2006139089A; WO2005098053A2; ZA200608242B; DE112005001464A5; WO2005098053A3; CN1985011A

Abstract

Ein Verfahren und eine Anlage zum Herstellen von Massenstahl- oder hochwertigen, unterschiedlichen Stahlgüten in einer Zwei-Gefäß-Anlage (1) verbessern das Ausbringen von Rohstahl bei einer Schmelzbadtiefe (15) von ca. 1000 mm bis 1800 mm, wobei die Auftriebsfreistrahlen (14a) von Bodenspülsteinen (14) jeweils innerhalb eines Mindestabstandes (16) von 2/3 zum Schmelzbadrand (17) und mit einem Abstand (18) von 1/3 zur Schmelzbadmitte (19) bei einem Blasewinkel alpha = 15 DEG bis 40 DEG der Düsen (6b) einer Sauerstoff-Aufblaslanze (6) zur Vertikalen abgestimmt und die Auftriebsfreistrahlen (14a) mit maximal 2 Nm·3· Argon oder Stickstoff/min und Bodenspülstein (14) gebildet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Herstellen von Massen- oder hochwertigen, unterschiedlichen Stahlgüten, unter Anwendung einer Zwei-Gefäß-Anlage mit einer Schwenk- und Hubeinrichtung für das Einbringen oder Ausbringen von Prozess-Aggregaten, wobei das Ofenprofil der Ausmauerung im Sinn günstiger Strömungsverhältnisse von Schmelze und/oder Schlacke gestaltet ist, indem die Anordnung im Boden des Unterofens Bodenspülsteine vorsieht, die in Wechselwirkung zwischen den Sauerstoff-Aufblasstrahlen zu den Auftriebsfreistrahlen der Bodenspülsteine bestimmt wird.

Aus „Stahl und Eisen" 123 (2003) Nr. 11, Seiten 94 – 98, sind das eingangs bezeichnete Verfahren und eine vergleichbare Anlage bekannt. Die dortigen Maßnahmen betreffen eine optimierte Gefäßgeometrie und ergeben trotz Optimierung keine besseren Ergebnisse hinsichtlich der erzeugten Stahlgüten. Keine Aufmerksamkeit wird der Erzeugung von erheblich unterschiedlichen Stahlgüten, einer Erhöhung der erzeugten Mengen an Stahl pro Jahr und der Anwendung eines Zwei-Gefäß-Systems gewidmet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Produktionsmenge an erzeugtem Stahl pro Zeiteinheit von wählbaren Stahlgüten in einer vorhandenen Zwei-Gefäß-Anlage durch Intensivierung des Prozesses und durch Abstimmung einzelner Größen und Abmessungen erheblich zu steigern bis etwa zur Verdoppelung der erzeugten Stahlmenge.

Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs bezeichneten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Schmelzbadtiefe von ca. 1000 mm bis 1800 mm die Auftriebsfreistrahlen der Bodenspülsteine jeweils innerhalb eines Mindestabstandes von 2/3 zum Schmelzbadrand und mit einem Abstand von 1/3 zur Schmelzbadmitte bei einem Blasewinkel alpha = 15° bis 40° der Düsen der Sauerstoff-Aufblaslanze zur Vertikalen abgestimmt und die Auftriebsfreistrahlen mit maximal 2 Nm³ Argon oder Stickstoff/min und Bodenspülstein gebildet werden. Dadurch wird der Frischvorgang von größeren Volumen an Schmelze erheblich beschleunigt, so dass pro Zeiteinheit mehr Rohstahl erzeugt werden kann.

Eine diesen Grundgedanken stützende Maßnahme besteht darin, dass zusätzlich durch unter die Schlacke eintauchende Seitenblaslanzen Sauerstoff unter einem Winkel von 5° bis 45° zur Horizontalen während der Frischphase eingeblasen wird. Dadurch wird eine weitergehende Durchmischung großer Volumen an Schmelze unterstützt.

Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, dass beide Gefäße gleichzeitig mit Sauerstoff betrieben werden. Der Vorteil einer sich daraus ergebenden zweiten Sauerstoff-Aufblaslanze besteht darin, in beiden Gefäßen gleichzeitig die Blasphase einzuschalten oder abwechselnd je nach Bereitstellung von direkt reduziertem Eisen oder Roheisen und 1 oder Schrott jedes Gefäß als reinen Sauerstoff-Aufblasprozess zu fahren. Diese Einsatzmöglichkeit ergibt sich bspw. dann, wenn direkt reduziertes Eisen zu Roheisen außerhalb eines Gewichtsverhältnisses 60/40 % oder 40/60 liegt.

Die größeren Schmelzenvolumen werden nach anderen Merkmalen dadurch berücksichtigt, dass bei minimaler Badtiefe von ca. 1000 bis 1800 mm Sauerstoff mit 100 – 500 Nm³/min über die Sauerstoff-Aufblaslanze eingeblasen wird.

Ein alternatives zweites Verfahren (7B) wird dahingehend ausgeübt, dass bei über jedes Gefäß schwenkbare, gesonderte Sauerstoff-Aufblaslanzen, d.h. jedem Gefäß zu gleicher oder versetzter Zeit Sauerstoff zugeführt und ein reiner Sauerstoff-Aufblasprozess durchgeführt wird, wobei bei vollem Betrieb des Hochofens bzw. bei Ausfall der Direkt-Reduktions-Anlage, nach Chargieren des Roheisens der Blasprozess jeweils unabhängig vom anderen Gefäß ausgeführt wird. Dadurch ist eine Abhängigkeit der Prozess-Zeiten zwischen dem ersten und dem zweiten Gefäß im Gegensatz zum bekannten Verfahren nicht gegeben.

Ein alternatives drittes Verfahren (7C) wird dahingehend vorgeschlagen, dass bei über jedes Gefäß schwenkbare, gesonderte Sauerstoff-Aufblaslanzen, d.h. jedem Gefäß zu gleicher oder versetzter Zeit Sauerstoff zugeführt und Roheisen und direkt reduziertes Eisen in einem Umfang zwischen 10% und 100 % Roheisen bzw. 90%.-0 % direkt reduziertes Eisen und/oder Schrott chargiert werden, wobei die Prozess-Schritte Blasen und Schmelzen beliebig und unabhängig voneinander eingesetzt werden. Dadurch wird deutlich, dass auch hier in beiden Prozess-Linien die Prozess-Schritte Blasen und Schmelzen beliebig und unabhängig voneinander eingesetzt werden können. Störungen sind nur auf die jeweilige Schmelze beschränkt und pflanzen sich im Gegensatz zum beschriebenen bekannten Verfahren nicht fort, weder in der einen Linie noch über diese hinaus auf die andere Prozess-Linie.

Ein alternatives drittes Verfahren (7D) schlägt vor, dass bei über jedes Gefäß geschwenkte, gesonderte Sauerstoff-Aufblaslanzen, d.h. jedem für einen Prozess-Beginn ausgewählten Gefäß Sauerstoff zugeführt und nur direkt reduziertes Eisen und/oder Schrott chargiert werden, die über das Lichtbogen-Elektroden-System eingeschmolzen werden. Für den Fall, dass nur ein Lichtbogen-Elektroden-System vorhanden ist, kann hier nur mit einem der beiden Gefäße (bspw. einem Lichtbogenofen) gearbeitet werden.

Die Anlage zur Stahlherstellung einer größeren Produktionsmenge geht von den eingangs bezeichneten Merkmalen aus und löst die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Unterofen eine Schmelzbadtiefe von ca. 1000 mm bis 1800 mm aufweist, dass die Bodenspülsteine bei etwa kreisförmiger Anordnung jeweils innerhalb eines Mindestabstandes von 2/3 zum Schmelzbadrand und mit einem Abstand von 1/3 zur Schmelzbadmitte vorgesehen sind, dass der Blasewinkel der Düsen der Sauerstoff-Aufblaslanze alpha = 15° – 40° zur Vertikalen beträgt und die Auftriebsfreistrahlen mittels maximal 2 Nm³ Argon oder Sauerstoff/min und Bodenspülstein betrieben werden.

Die Volumenzunahme kann dadurch noch höher erzielt werden, dass eine vergrößerte Schmelzbadtiefe mittels eines an den Boden des Gefäßes angeschlossenen Kümpelbodens oder eines einstückigen Kümpelbodens ausgebildet ist. Dadurch erhöht sich die mögliche Schmelzbadhöhe um die Höhe des Kümpelbodens.

Weitere Merkmale sind dadurch gegeben, dass eine zweite Sauerstoff-Aufblaslanze an einer zusätzlichen, getrennten Schwenk- und Hubvorrichtung außerhalb der Mittenachse auf einem Ein- und Ausschwenkradius gelagert ist. In der Zeit, in der beide Sauerstoff-Aufblaslanzen in Betriebsstellung eingeschwenkt sind, kann das Lichtbogen-Elektroden-System in einen Freiraum zwischen den beiden Gefäßen in Parkstellung geschwenkt werden. Vorteilhaft ist diese zweite Sauerstoff-Aufblaslanze, in beiden Gefäßen gleichzeitig zu blasen, sowie abwechselnd je nach Bereitstellung von direkt reduziertem Roheisen, Roheisen und/oder Schrott, jeden Ofen als reinen BOF- oder EAF- Prozess zu führen. Vorteilhaft ist dieses Merkmal, wenn bspw. DRI/Roheisen außerhalb des Verhältnisses 60/40 oder 40/60 % liegen.

Die anfallenden höheren Energien durch eine erhöhte Sauerstoffzufuhr und durch die Intensivierung der Rührgase aus den Bodenspülsteinen und den Seitenblaslanzen kann weiter dadurch aufgefangen werden, dass an den Unterofen anschließend der Oberofen aus gekühlten Kupfergehäusen, Kühlplatten, Kupferwänden, Feuerfestwandplatten und/oder flüssigkeitsgekühlten Rohren ohne Spaltabstand gebildet ist.

Dementsprechend sind nach anderen Merkmalen über den Ofenumfang verteilt angeordnete Seitenblaslanzen durch die jeweilige Wandung des Oberofens geführt.

Vorteilhaft ist weiter, dass die durch die Schlackentür geführten Seitenblaslanzen als selbstverzehrende Seitenblaslanzen ausgebildet sind. Dadurch können die Feuerfestwände vor überhöhtem Verschleiß geschützt werden und darüber hinaus kann die elektrische Leistung von normal 100 – 110 MW auf 120 – 140 MW gesteigert werden.

Das Zwei-Gefäß-System ist außer den Vorteilen der beidseitigen Nutzung einer schwenkbaren und hebbaren Sauerstoff-Aufblaslanze und eines Lichtbogen-Elektroden-Systems dahingehend weiterentwickelt, dass verschiedene Stahlgüten auch in einem einzigen Gefäß erzeugt werden können. Diese Teilaufgabe wird dadurch gelöst, dass für C-Stähle der Unterofen mit einem exzentrischen Bodenabstich für schlackenfreies Abstechen vorgesehen ist. Dabei bleibt die Schlacke als Grundlage für den nächsten Einschmelzprozess im Unterofen.

Der alternative Verfahrensschritt der Erzeugung von Rostfrei-Stählen wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass für Rostfrei-Stähle der Unterofen als Schnauzenkipper mit einem hoch- und niederschwenkbaren Umfangsabschnitt des Unterofens ausgebildet ist. Der Vorteil besteht in der Anwendung des sog. Perin-Effektes, bei dem die Schlacke mit der Schmelze abgestochen wird und nach einer Durchmischung in einem Behandlungsgefäß wieder getrennt wird, um aus der Schlacke das enthaltene Chrom zurückzugewinnen.

Weitere Merkmale bestehen darin, dass der Abstichbereich des Schnauzenkippers mit einem Siphon für ein schlackenfreies Abstechen der Schmelze versehen ist.

Während dem die bekannten Zwei-Gefäß-Anlagen einen Elektrolichtbogenofen und einen Konverter aufweisen, ist nach weiteren Merkmalen vorgesehen, dass beide metallurgischen Gefäße aus Elektrolichtbogenöfen bestehen, die ggfs. jeweils mit einem eigenen Transformator versehen sind. Die zweite, zusätzliche Sauerstoff-Aufblaslanze erlaubt es, beide Gefäße gleichzeitig als Sauerstoff-Aufblas-Gefäße zu fahren oder je nach der gegebenen Gesamtsituation ein Gefäß als Sauerstoff-Aufblasverfahren und das zweite Gefäß als Elektrolichtbogenofen oder umgekehrt. Im Zeitdiagramm kann auch ein Gefäß im Sauerstoff-Aufblas-Verfahren durchgefahren werden und das zweite Gefäß ebenfalls im Sauerstoff-Aufblasverfahren betrieben oder aber auf das Elektrolichtbogenofen-Verfahren umgestellt werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele (für das Verfahren und die Anlage) dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch das linke Gefäß der Zwei-Gefäß-Anlage, einen Elektrolichtbogenofen,
2 eine Draufsicht auf den Unterofen mit der Anordnung der Spülsteine,
3 einen Elektrolichtbogenofen im Querschnitt mit unterschiedlichen Schmelzbadhöhen,
3A eine perspektivische Darstellung eines Kupfer- oder Stahlgehäuses zur Bildung der Wandungen des Oberofens,
4 einen Querschnitt durch eine Zwei-Gefäß-Anlage, wobei beide Gefäße aus Elektrolichtbogenöfen bestehen,
5 einen Querschnitt durch ein Einzelgefäß mit Alternativen zur C-Stahl- und Rostfrei-Stahl-Herstellung,
6 eine Draufsicht auf eine Zwei-Gefäß-Anlage mit zwei Sauerstoff-Aufblaslanzen und
7A – 7D die Arbeitsweise von verschiedenen Zwei-Gefäß-Anlagen.
Gemäß 1 ist von einer Zwei-Gefäß-Anlage 1 nur ein Gefäß, ein (links gezeichneter) Elektrolichtbogenofen 2 dargestellt, mit der üblichen Schwenk- und Hubeinrichtung 3, einem Schwenkantrieb 4 und einem Hubantrieb 5, die als ein- oder auszubringende Prozess-Aggregate eine Sauerstoff-Aufblaslanze 6 und ein Lichtbogen-Elektroden-System 7 (siehe 4) einschwenken, heben, senken oder ausschwenken. Der Elektrolichtbogenofen 2 ist aus einem Unterofen 2a und einem Oberofen 2b gebildet. Das Ofenprofil 8 der Ausmauerung 9 im Unterofen 2a, die wie üblich aus einem Dauerfutter und einem Verschleißfutter besteht, ist im Sinn günstiger Strömungsverhältnisse von Schmelze 10 und Schlacke 11 gestaltet. Dabei ist eine Anordnung 12 im Boden 13 des Unterofens 2a mit Bodenspülsteinen 14 derart getroffen, dass eine Wechselwirkung zwischen Sauerstoff-Aufblasstrahlen 6a zu den Auftriebsfreistrahlen 14a der Bodenspülsteine 14 eintritt.
Diese Wechselwirkung wird bezüglich einer Leistungssteigerung an Tonnen Stahl pro Charge durch Intensivierung des Einschmelz- und Blasprozesses und durch Erhöhen der Menge Stahl pro Zeiteinheit zunächst durch die Anordnung 12 der Bodenspülsteine 14 von einer vergrößerten Schmelzbadtiefe 15 verstärkt. Dazu sind die Bodenspülsteine 14 mit einem Mindestabstand 16 von 2/3 zum Schmelzbadrand 17 und mit einem Abstand 18 von 1/3 zur Schmelzbadmitte 19 eingestellt bei einem Blasewinkel der Düsen 6b zur Vertikalen, alpha = 15° – 40°. Die Auftriebsfreistrahlen 14a werden mit maximal 2 Nm³ Argon oder Stickstoff pro Minute und pro Spülstein 14 gebildet. Über die Sauerstoff-Aufblaslanze 6 werden ca. 100 – 500 Nm³ Sauerstoff pro Minute eingeblasen. Die Bohrungen der Bodenspülsteine 14 sind jeweils mit Stickstoff (N₂) oder Argon (Ar) betrieben und werden mit maximal 2 Nm³/min beaufschlagt. Die hohe Anzahl der Bodenspülsteine 14 (im Ausführungsbeispiel sind acht Bodenspülsteine 14 vorgesehen) erhöht die Wirkung in der Schmelzenströmung.
Über zusätzlich von unter die Schlacke 11 eintauchenden Seitenblaslanzen 20 wird Sauerstoff (O₂) oder Kohlenwasserstoff (CH₄) unter einem Winkel von 5° – 45° zur Horizontalen während der Frischphase eingeblasen.
Die Schmelzbadtiefe 15 beträgt in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel zwischen 1000 mm und 1800 mm. Die Bodenspülsteine 14 (2) sind in der der Gefäßform angepassten oder einer ringförmigen Anordnung 12 jeweils innerhalb des Mindestabstandes 16 von 2/3 zum Schmelzbadrand 17 und mit dem Abstand 18 von 1/3 zur Schmelzbadmitte 19 vorgesehen, wobei der Blasewinkel zur Vertikalen alpha = 15° – 40° der Düsen 6b der Sauerstoff-Aufblaslanze 6 beträgt und die Auftriebsfreistrahlen 14a mittels maximal 2 Nm³ Argon oder Sauerstoff pro Minute und Bodenspülstein 14 betrieben werden.
Gemäß 2 ist der an den Unterofen 2a anschließende Oberofen 2b aus gekühlten Kupfergehäusen 21, Kühlplatten, Kupferwänden, Feuerfest-Wandplatten und/oder aus flüssigkeitsgekühlten Rohren 22 (ohne Spaltabstand) gebildet.
Die Seitenblaslanzen 20 sind über den Ofenumfang 23 verteilt angeordnet und durch die jeweilige Kupferwand des Oberofens 2b geführt. Diese (Kupfer-) Wand kann aus gekühlten Kupferplatten 21, Kühlplatten, Kupferwänden, Feuertest-Wandplatten und/oder aus flüssigkeitsgekühlten Rohren 22 (wie in 1 wiedergegeben) ohne Spaltabstand gebildet sein. Die durch die Kupfer-Wand geführten Seitenblaslanzen 20 können als selbstverzehrende Seitenblaslanzen 20a ausgeführt sein.
Für die Herstellung von C- Stählen ist der Unterofen 2a mit einem exzentrischen Bodenabstich 24 und einer Verschlussklappe 25 versehen.
Für Rostfrei-Stähle ist der Unterofen 2a als Schnauzenkipper 26 mit einem heb- und schließbaren Umfangsabschnitt 27 ausgebildet.
In 2 ist an einem Elektrolichtbogenofen 2 und an einem Unterofen 2a innerhalb der Ausmauerung 9 des Bodens 13 die Anordnung 12 von Spülsteinen 14 sichtbar.
Die äußeren Bodenspülsteine 14 liegen mit einem Mindestabstand 16 vom Schmelzbadrand 17 entfernt, der etwa 2/3 der Entfernung zwischen Schmelzbadrand 17 und Schmelzbadmitte 19 entspricht. Analog liegt dieser äußere Bodenspülstein 14 mit dem Abstand 18 zur Schmelzbadmitte 19, wobei dieser Abstand 18 etwa 1/3 der Entfernung zwischen der Schmelzbadmitte 19 angeordnet ist.
Die Ausmauerung 9 wird mittels wassergekühlten Kupfergehäusen 21 o. dgl. gekühlt. Auf der rechten Seite befindet sich der exzentrische Bodenabstich 24 für die Schmelze 10. Außerhalb des Bodenabstichs 24 ist alternativ zu dem jeweiligen Stahlerzeugungsprozess eine gegenüberliegende Schlackentür 28a über dem Schlackenabstich 28 gegenüber dem Gasabzug 29 angeordnet, womit eine Ausführungsform als Schnauzenkipper 26 mit dem schwenkbaren Umfangsabschnitt 27 gebildet wird, an den in abgeschwenkter Lage ebenfalls Schlacke 11 abgelassen werden kann, um den Unterofen 2a gezielt zu entleeren.
In 3 ist ein alternatives Gefäß eines Elektrolichtbogenofens 2 gezeigt. Der Unterofen 2a weist die beschriebene Anordnung 12 für die Bodenspülsteine 14 auf. Insgesamt ist der Unterofen 2a jedoch mit einer vergrößerten Schmelzbadtiefe 15a ausgebildet. Diese Schmelzbadtiefe 15a entsteht durch einen gegenüber dem Boden 13 des Gefäßes zusätzlich angebrachten Kümpelboden 15b mit der ansonsten beschriebenen Ausmauerung 9. Die intensivere Durchmischung der Schmelze 10 durch die Auftriebsfreistrahlen 14a der Anordnung 12 der Bodenspülsteine 14, die hierbei durch die Sauerstoff-Aufblaslanze 6 mit der hohen Sauerstoff-Menge von 100 – 500 Nm³/min ergänzt wird, bewirkt die höhere Schmelz- und Frischleistung des Verfahrens. Eine entstehende höhere Wärmebelastung des Oberofens 2b wird durch die Anzahl von Kupfergehäusen 21 aufgefangen, die auch durch glatte, wassergekühlte, aus Kupfer (oder Stahl) bestehende Kühlplatten oder wassergekühlten und mit Feu erfestwerkstoffen ausgekleideten Wänden oder aus Feuerfest-Deckeln mit wasserdurchflossenen Rohrlagen aus flüssigkeitsgekühlten Rohren 22 ohne Spalt zwischen den Rohren 22 gebildet werden kann.
Gemäß 4 ist die Zwei-Gefäß-Anlage aus zwei Elektrolichtbogenöfen 2 gebildet. Während die Schmelze 10 im linken Gefäß mittels der Sauerstoff-Aufblaslanze 6 gefrischt wird unter Zuführung von 100 – 500 Nm³/min Sauerstoff, erfolgt im rechten Gefäß das Aufschmelzen der Einsatzstoffe bei einer maximalen Energiezufuhr von 140 – 160 MVA. Im linken Gefäß wird über die Bodenspülsteine 14 N₂ oder Ar zum Rühren unter Bildung der Auftriebsfreistrahlen 14a mit 2 Nm³/min und Bodenspülstein 14 eingebracht.
Der exzentrische Bodenabstich 24 gestattet das Abstechen von C-Stahl ohne Schlacke 11. Bei der Herstellung von Rostfrei-Stahl wird das jeweilige Gefäß zum Schnauzenkipper 26 umgewandelt. Dabei kann durch Hochklappen des schwenkbaren Umfangsabschnitts 27 ein gewollter Schlackenmitlauf stattfinden. Aus der in einem Abstichgefäß gesammelten Schlacke 11 (Cr₂O₃) wird das Chrom zurückgewonnen.
Eine andere Ausführungsform bildet der Schnauzenkipper 26 zusammen mit einem Siphon, um gewollt Schlacke 11 (FeO-Schlacke) im Elektrolichtbogenofen 2 zu halten. Der Oberofen 2b ist auf der Innenseite mit glatten, wassergekühlten Kupfer- oder Stahlgehäusen 21 bestückt. Je nach der Wärmebelastung, bspw. abhängig von den Blaszeiten, erfolgt die Belegung mittels den Kupfer- oder Stahlgehäusen 21 oder gleichwertigen Kühlplatten, Kupferwänden, Feuerfestwandplatten, Feuerfest-Deckeln und/oder flüssigkeitsgekühlten Rohren 22 (ohne Spaltabstand), um ein Festkrallen von Stahlspritzern zu vermeiden. Innerhalb der Ofenlänge 30, die bspw. 8000 mm beträgt, ist die Schmeldbadtiefe 15 oder die vergrößerte Schmelzbadtiefe 15a mit bspw. 1700 mm vorauszusetzen. Die Anordnung 12 der Bodenspülsteine 14 ist wie vorstehend zu 2 beschrieben.
In 5 ist die Betriebsart als Schnauzenkipper 26 für die Erzeugung von Rostfrei-Stählen oder C-Stählen dargestellt. Bei der Rostfrei-Herstellung wird nicht der exzentrische Bodenabstich 24 wie für C-Stahl eingesetzt, sondern der „Schnauzenkipper-Effekt" mit dem hochgeschwenkten Umfangsabschnitt 27. Sodann wird der sog. Perin-Effekt durch Abstechen von Schmelze 10 mit Schlacke 11 in ein Behandlungsgefäß 31 genutzt. Dabei erfolgt eine Reduktion bzw. Rückgewinnung des Chroms nach den Gleichungen: Cr₂O₃ + 3C = 2Cr + 3CO oder 2Cr₂O₃ + 3Si = 4Cr + 3SiO₂
In 6 weist die Zwei-Gefäß-Anlage 1 eine Ausführungsform mit zwei Elektrolichtbogenöfen 2 bzw. jeweils den Unteröfen 2a auf. Die Elektrolichtbogenöfen 2 sind wie beschrieben mit einer mittigen Schwenk- und Hubeinrichtung 3 ausgestattet, die nach den vorher beschriebenen Ausführungsformen für das Einbringen oder Ausbringen von Prozess-Aggregaten gestaltet ist. Die Prozess-Aggregate bestehen aus zumindest einem Lichtbogen-Elektroden-System 7, das um eine feststehende Säule der Schwenk- und Hubeinrichtung 3 entweder über das linke oder das rechte Gefäß geschwenkt wird, ferner aus Sauerstoff-Aufblaslanzen 6, 6c und Seitenblaslanzen 20. Die elektrische Energie wird über zumindest einen Transformator 7a dem Lichtbogen-Elektroden-System 7 zugeführt. In 6 sind abweichend von den vorhergehend beschriebenen Gestaltungen eine erste Sauerstoff-Aufblaslanze 6 (rechtes Gefäß) und eine zweite Sauerstoff-Aufblaslanze 6c (linkes Gefäß) jeweils schwenkbar um eine getrennte Schwenk- und Hubeinrichtung 3a drehgelagert. Auf der dar gestellten Gestaltung aufbauend kann dadurch eine Einsparung von Rüstzeiten und Wartezeiten in einem Verbundbetrieb, in dem in einem Gefäß in der ersten Phase Roheisen im Sauerstoff-Aufblasverfahren geblasen und in der zweiten Phase in einem Elektrolichtbogenofen 2 direkt reduziertes Eisen geschmolzen wird, verarbeitet werden. Bei 100% Roheisen-Anlieferung wird jedes einzelne Gefäß im reinen Sauerstoff-Aufblasverfahren im Elektrolichtbogenofen 2 betrieben, bspw. mit 10 – 100% direkt reduziertem Eisen (DRI) betrieben oder anders ausgedrückt, wird durch Betreiben beider Gefäße oder nur eines Gefäßes zeitweise oder ununterbrochen in reinen Sauerstoff-Aufblas-Prozessen, 90 – 0% Roheisen (entsprechend 100% direkt reduziertem Eisen) gearbeitet.
Es ist auch eine Gestaltung möglich, eine einzige Schwenk- und Hubeinrichtung 3 für (ggfs. das Lichtbogen-Elektroden-System 7) die erste Sauerstoff-Aufblaslanze 6 und die zweite Sauerstoff-Aufblaslanze 6c bspw. in der Säule der Schwenk- und Hubeinrichtung 3 auf der Mittenachse 1a zwischen den Gefäßen mit Schwenkradius-Abstand unterzubringen.
7A stellt die bekannte Arbeitsweise eines Mischbetriebs, Blasen und Schmelzen in jeweils einem Gefäß „1 im Kreis" (bzw. „2 im Kreis"), im Zeitdiagramm dar. Dabei ist zugrunde gelegt, dass eine Sauerstoff-Aufblaslanze 6 und das Lichtbogen-Elektroden-System 7 zur Verfügung stehen. Pro Gefäß dauern die Blasezeit (B) und die Schmelzzeit (E) unter Einbeziehung der Rüstzeiten gleich lang, um die maximale Produktivität zu erzielen. Diese Übereinstimmung ist besonders bei einem Mischungsverhältnis von 40 % bis 60 % Roheisen (RE) und direkt reduziertem Eisen (DRI) erreichbar. Die Abstichzeitpunkte 32 ergeben den jeweiligen Zeitabstand 33 zwischen zwei Abstichen der Schmelze 10.
Die Zeitachse für das zweite Gefäß „2 im Kreis" ist genau um eine halbe Periode verschoben. Der Mischbetrieb in jedem der Gefäße führt zu einer Verkettung der beiden Prozess-Linien und damit zur gegenseitigen Abhängigkeit. Störungen des Ablaufs (Ungleichheit der Blasezeit und der Schmelzzeit) in der einen Linie wirken sich sofort auf die andere Linie aus und umgekehrt. Die doppelte Verkettung, Übereinstimmung von Blasezeit und Schmelzzeit einerseits und Synchronismus zwischen beiden Prozess-Linien andererseits, ist stark störanfällig und führt damit in der Praxis zu Produktionsausfällen.
Diesem vorstehend zu 7A beschriebenen Mischbetrieb steht ein reiner Sauerstoff-Aufblasprozess (B) in jeweils einem Gefäß „1 im Kreis" oder „2 im Kreis" in 7B gegenüber, wobei gemäß 7B, ein reiner Sauerstoff-Aufblas-Prozess wie er im Konverter abläuft oder in einem Elektrolichtbogenofen in jeweils einem Gefäß stattfinden kann. Dazu werden 100 % Roheisen bspw. bei vollem Betrieb des Hochofens und bspw. bei Ausfall der Direkt-Reduktions-Anlage vorausgesetzt. In beiden Gefäßen „ 1 im Kreis" und „2 im Kreis" wird dann nach dem Sauerstoff-Aufblas-Verfahren (B) gearbeitet, so dass nach Chargieren des Roheisens jeweils unabhängig vom jeweils anderen Gefäß der Blasprozess (B) stattfindet. Eine Abhängigkeit der Prozess-Zeiten zwischen dem ersten und dem zweiten Gefäß in 7B ist im Gegensatz zum Verfahren gemäß 7A nicht gegeben.
Die Vorbedingungen für den Prozess in 7C sind Sauerstoff-Aufblaslanzen 6 und 6c und das Lichtbogen-Elektroden-System 7, um die Einsatzstoffe Roheisen und direkt reduziertes Eisen in einem Umfang zwischen 10% und 100% Roheisen bzw. 90% – 0% direkt reduziertem Eisen und/der Schrott zu verarbeiten. Hier wird deutlich, dass in beiden Prozess-Linien die Prozess-Schritte Blasen (B) und Schmelzen (E) beliebig und unabhängig voneinander eingesetzt werden können. Störungen sind nur auf die jeweilige Schmelze beschränkt und pflanzen sich im Gegensatz zum Verfahren in 7A nicht fort, weder in der einen Prozess-Linie noch über diese hinaus auf die andere.
7D zeigt den Fall, dass überhaupt nur ein Gefäß („1 im Kreis") genutzt wird und zwar für den Fall, dass nur direkt reduziertes Eisen und/oder Schrott zur Verfügung stehen. Für den Fall, dass nur ein Lichtbogen-Elektroden-System 7 vorhanden ist, kann nur mit einem Gefäß gearbeitet werden. Es sind daher für das zweite Gefäß weder Blasezeiten noch Schmelzzeiten angezeigt (Gefäß „2 im Kreis").
Insgesamt betrachtet führen die verschiedenen Arbeitsweisen gemäß den 7B – 7D jedoch zu mehr Rohstahl pro Tag, gestalten das Verfahren flexibler und erlauben eine Anpassung des Verfahrens an unterschiedliche Situationen im Betriebsablauf.

1: Zwei-Gefäß-Anlage
1a: Mittenachse zwischen den Gefäßen
2: Elektrolichtbogenofen
2a: Unterofen
2b: Oberofen
3: Schwenk- und Hubeinrichtung
3a: getrennte Schwenk- und Hubeinrichtung
4: Schwenkantrieb
5: Hubantrieb
6: erste Sauerstoff-Aufblaslanze
6a: Sauerstoff-Aufblasstrahlen
6b: Düsen
6c: zweite Sauerstoff-Aufblaslanze
7: Lichtbogen-Elektroden-System
7a: Transformator
8: Ofenprofil
9: Ausmauerung
10: Schmelze
11: Schlacke
12: Anordnung von Bodenspülsteinen
13: Boden des Gefäßes
14: Bodenspülstein
14a: Auftriebsfreistrahlen
15: Schmelzbadtiefe
15a: vergrößerte Schmelzbadtiefe
15b: Kümpelboden
16: Mindestabstand
17: Schmelzbadrand
18: Abstand
19: Schmelzbadmitte
20: Seitenblaslanze
20a: selbstverzehrende Seitenblaslanze
21: Kupfer- oder Stahlgehäuse u. dgl.
22: flüssigkeitsgekühlte Rohre
23: Ofenumfang
24: exzentrischer Bodenabstich
25: Verschlussklappe
26: Schnauzenkipper
27: schwenkbarer Umfangsabschnitt
28: Schlackenabstich
28a: Schlackentür
29: Gasabzug
30: Ofenlänge
31: Behandlungsgefäß
32: Abstichzeitpunkt
33: Zeitabstand zwischen zwei Abstichen
B: Blasezeit
E: Schmelzzeit
RE: Roheisen
DRI: direkt reduziertes Eisen

Claims

Verfahren zum Stahlherstellen von Massen- oder hochwertigen, unterschiedlichen Stahlgüten, unter Anwendung einer Zwei-Gefäß-Anlage (1) mit einer Schwenk- und Hubeinrichtung (3) für das Einbringen oder Ausbringen von Prozessaggregaten, wobei das Ofenprofil (8) der Ausmauerung (9) im Sinn günstiger Strömungsverhältnisse von Schmelze (10) und/oder Schlacke (11) gestaltet ist, indem die Anordnung (12) im Boden (13) des Unterofens (2a) Bodenspülsteine (14) vorsieht, die in Wechselwirkung zwischen den Sauerstoft-Aufblasstrahlen (6a) zu den Auftriebsfreistrahlen (14a) der Bodenspülsteine (14) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schmelzbadtiefe (15) von ca. 1000 mm bis 1800 mm die Auftriebsfreistrahlen (14a) der Bodenspülsteine (14) jeweils innerhalb eines Mindestabstandes (16) von 2/3 zum Schmelzbadrand (17) und mit einem Abstand (18) von 1/3 zur Schmelzbadmitte (19) bei einem Blasewinkel alpha = 15° – 40° der Düsen (6b) einer Sauerstoff-Aufblaslanze (6) zur Vertikalen abgestimmt und die Auftriebsfreistrahlen (14a) mit maximal 2 Nm³ Argon oder Stickstoff/min und Bodenspülstein (14) gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 5, 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich durch unter die Schlacke (11) eintauchende Seitenblaslanzen (20) Sauerstoff unter einem Winkel von 5° bis 45° zur Horizontalen während der Frischphase eingeblasen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Gefäße gleichzeitig mit Sauerstoff betrieben werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei minimaler Badtiefe von ca. 1000 mm bis 1800 mm Sauerstoff mit 100 – 500 Nm³/min über die Sauerstoff-Aufblaslanze (6) eingeblasen wird.
Verfahren zum Stahlherstellen von Massen- oder hochwertigen, unterschiedlichen Stahlgüten, unter Anwendung einer Zwei-Gefäß-Anlage (1) mit einer Schwenk- und Hubeinrichtung (3) für das Einbringen oder Ausbringen von Prozessaggregaten, wobei das Ofenprofil (8) der Ausmauerung (9) im Sinn günstiger Strömungsverhältnisse von Schmelze (10) und/oder Schlacke (11) gestaltet ist, indem die Anordnung (12) im Boden (13) des Unterofens (2a) Bodenspülsteine (14) vorsieht, die in Wechselwirkung zwischen den Sauerstoff-Aufblasstrahlen (6a) zu den Auftriebsfreistrahlen (14a) der Bodenspülsteine (14) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei über jedes Gefäß schwenkbare, gesonderte Sauerstoff-Aufblaslanzen (6 und 6c), d.h. jedem Gefäß zu gleicher oder versetzter Zeit Sauerstoff zugeführt und ein reiner Sauerstoff-Aufblasprozess (B) durchgeführt wird, wobei bei vollem Betrieb des Hochofens bzw. bei Ausfall der Direkt-Reduktions-Anlage, nach Chargieren des Roheisens (RE) der Blasprozess (B) jeweils unabhängig vom anderen Gefäß ausgeführt wird.
Verfahren zum Stahlherstellen von Massen- oder hochwertigen, unterschiedlichen Stahlgüten, unter Anwendung einer Zwei-Gefäß-Anlage (1) mit einer Schwenk- und Hubeinrichtung für das Einbringen oder Ausbringen von Prozessaggregaten, wobei das Ofenprofil der Ausmauerung im Sinn günstiger Strömungsverhältnisse von Schmelze (10) und/oder Schlacke (11) gestaltet ist, indem die Anordnung (12) im Boden (13) des Unterofens (2a) Bodenspülsteine (14) vorsieht, die in Wechselwirkung zwischen den Sauerstoff-Aufblasstrahlen (6a) zu den Auftriebsfreistrahlen (14a) der Bodenspülsteine (14) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei über jedes Gefäß schwenkbare, gesonderte Sauerstoff-Aufblaslanzen (6 und 6c), d.h. jedem Gefäß zu gleicher oder versetzter Zeit Sauerstoff zugeführt und Roheisen (RE) und direkt reduziertes Eisen (DRI) in einem Umfang zwischen 10% und 100% Roheisen (RE) bzw. 90% – 0% direkt reduziertes Eisen (DRI) und/oder Schrott chargiert werden, wobei die Prozess-Schritte Blasen (B) und Schmelzen (E) beliebig und unabhängig voneinander eingesetzt werden.
Verfahren zum Stahlherstellen von Massen- oder hochwertigen, unterschiedlichen Stahlgüten, unter Anwendung einer Zwei-Gefäß-Anlage (1) mit einer Schwenk- und Hubeinrichtung (3) für das Einbringen oder Ausbringen von Prozessaggregaten, wobei das Ofenprofil (8) der Ausmauerung (9) im Sinn günstiger Strömungsverhältnisse von Schmelze (10) und/oder Schlacke (11) gestaltet ist, indem die Anordnung (12) im Boden (13) des Unterofens (2a) Bodenspülsteine (14) vorsieht, die in Wechselwirkung zwischen den Sauerstoff-Aufblasstrahlen (6a) zu den Auftriebsfreistrahlen (14a) der Bodenspülsteine (14) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei über jedes Gefäß geschwenkte, gesonderte Sauerstoff-Aufblas lanzen (6 und 6c), d.h. jedem für einen Prozess-Beginn ausgewählten Gefäß Sauerstoff zugeführt und nur direkt reduziertes Eisen (DRI) und/oder Schrott chargiert werden, die über das Lichtbogen-Elektroden-System (7) eingeschmolzen werden.
Anlage zur Stahlherstellung von Massen- oder hochwertigen, unterschiedlichen Stahlgüten, mit zwei metallurgischen Gefäßen, zwischen denen eine Schwenk- und Hubeinrichtung (3) für das Einbringen oder Ausbringen von Prozess-Aggregaten angeordnet ist, wobei das Ofenprofil (8) der Ausmauerung (9) im Sinn von günstigen Strömungsverhältnissen in der Schmelze (10) und/oder in der Schlacke (11) gestaltet ist, indem die Anordnung (12) im Boden (13) des Unterofens (2a) Bodenspülsteine (14) vorsieht, die in Wechselwirkung zwischen Sauerstoff-Aufblasstrahlen (6a) zu den Auftriebsfreistrahlen (14a) der Bodenspülsteine (14) stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterofen (2a) eine Schmelzbadtiefe (15) von ca. 1000 mm bis 1800 mm aufweist, dass die Bodenspülsteine (14) bei etwa kreisförmiger Anordnung (12) jeweils innerhalb eines Mindestabstandes von 2/3 zum Schmelzbadrand (17) und mit einem Abstand (18) von 1/3 zur Schmelzbadmitte (19) vorgesehen sind, dass der Blasewinkel der Düsen (6b) der Sauerstoff-Aufblaslanze (6) alpha = 15° – 40° zur Vertikalen beträgt und die Auftriebsfreistrahlen (14a) mittels maximal 2 Nm³ Argon oder Sauerstoff/min und Bodenspülstein (14) betrieben werden.
Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine vergrößerte Schmelzbadtiefe (15a) mittels eines an den Boden (13) des Gefäßes angeschlossenen Kümpelbodens (15b) oder eines einstückigen Kümpelbodens (15b) ausgebildet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Sauerstoff-Aufblaslanze (6c) an einer zusätzlichen, getrennten Schwenk- und Hubvorrichtung (3a) außerhalb der Mittenachse (1a) auf einem Ein- und Ausschwenkradius gelagert ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Unterofen (2a) anschließend der Oberofen (2b) aus gekühlten Kupfergehäusen (21), Kühlplatten, Kupferwänden, Feuerfestwandplatten und oder flüssigkeitsgekühlten Rohren (22) ohne Spaltabstand gebildet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass über den Ofenumfang (23) verteilt angeordnete Seitenblaslanzen (20) durch die jeweilige Wandung des Oberofens (2b) geführt sind.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Schlackentür (28a) geführte Seitenblaslanzen (20) als selbstverzehrende Seitenblaslanzen (20a) ausgebildet sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für C-Stähle der Unterofen (2a) mit einem exzentrischen Bodenabstich (24) für schlackenfreies Abstechen vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für Rostfrei-Stähle der Unterofen (2a) als Schnauzenkipper (26) mit einem hoch- und niederschwenkbaren Umfangsabschnitt (27) des Unterofens (2a) ausgebildet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 15, _ dadurch gekennzeichnet, dass der Abstichbereich des Schnauzenkippers (26) mit einem Siphon für ein schlackenfreies Abstechen der Schmelze (10) versehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass beide metallurgischen Gefäße aus Elektrolichtbogenöfen (2) bestehen, die ggfs. jeweils mit einem eigenen Transformator (7a) versehen sind.