DE102020116425A1 - Process for the production of crude steel with a low N content - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Rohstahl (11) unter Verwendung eines Elektrolichtbogenofens (9) mit den folgenden Schritten: - Erzeugen von Eisenschwamm (7) in einer Direktreduktionsanlage (5), - Zuführen des Eisenschwamms (7) zu dem Elektrolichtbogenofen (9) zumindest als teilweiser Eisenträger. Um niedrige Stickstoffgehalte im Rohstahl zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass der Direktreduktionsanlage (5) und/oder dem Eisenschwamm (7) ein kohlenstoffhaltiges Medium (8, 13) in einer vorgewählten Menge zugeführt wird, um mit dem Elektrolichtbogenofen (9) einen Rohstahl (11) mit einem N-Gehalt von < 60 ppm, vorzugsweise < 35 ppm, herzustellen.The invention relates to a method for producing crude steel (11) using an electric arc furnace (9) with the following steps: - producing sponge iron (7) in a direct reduction system (5), - feeding the sponge iron (7) to the electric arc furnace (9) ) at least as a partial iron girder. In order to achieve low nitrogen contents in the crude steel, it is proposed that the direct reduction system (5) and / or the sponge iron (7) be supplied with a pre-selected amount of a carbon-containing medium (8, 13) in order to use the electric arc furnace (9) to produce crude steel ( 11) with an N content of <60 ppm, preferably <35 ppm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Rohstahl unter Verwendung eines Elektrolichtbogenofens mit den Schritten: Erzeugen von Eisenschwamm in einer Direktreduktionsanlage und Zuführen des Eisenschwamms zu dem Elektrolichtbogenofen zumindest als teilweiser Eisenträger.The invention relates to a method for producing crude steel using an electric arc furnace with the following steps: generating sponge iron in a direct reduction system and feeding the sponge iron to the electric arc furnace at least as a partial iron support.

In jüngster Zeit ist das Interesse groß, Stahl möglichst ressourceneffizient und mit verminderten CO2-Emissionen zu produzieren. Dabei werden nicht nur Materialkreisläufe geschlossen, in dem Reststoffe und Koppelprodukte innerbetrieblich oder sektorenübergreifend wiederverwendet werden, sondern auch neue Prozessrouten entwickelt. Neben der klassischen Stahlerzeugung, die über die Erzeugung von Roheisen aus Eisenerz im Hochofen und Konverter erfolgt, hat sich im Zuge der steigenden Nachhaltigkeits- und Umweltanforderungen auch zunehmend der Elektrolichtbogenofenprozess etabliert, im englischen „Electric Arc Furnace (EAF)“ Prozess genannt. Im EAF-Prozess wird als Einsatzmaterial zumeist Stahlschrott oder auch Eisenschwamm als Produkt eines Direktreduktionsverfahrens in der Form von DRI (direct reduced iron), HDRI (hot direct reduced iron), CDRI (cold direct reduced iron) oder HBI (hot briquette iron) verwendet.There has recently been a great deal of interest in producing steel in the most resource-efficient way possible and with reduced CO 2 emissions. Not only are material cycles closed, in which residues and by-products are reused internally or across sectors, but new process routes are also developed. In addition to the classic steel production, which takes place via the production of pig iron from iron ore in the blast furnace and converter, the electric arc furnace process has also increasingly established itself in the course of increasing sustainability and environmental requirements, known in the English "Electric Arc Furnace (EAF)" process. In the EAF process, scrap steel or sponge iron as a product of a direct reduction process in the form of DRI (direct reduced iron), HDRI (hot direct reduced iron), CDRI (cold direct reduced iron) or HBI (hot briquette iron) is mostly used as input material .

Aus der Offenlegungsschrift WO 2014/040989 A2 ist eine Verwendung von Wasserstoff aus regenerativen Prozessen als Reaktionsgas für ein Direktreduktionsverfahren bekannt, mit dem Eisenschwamm hergestellt wird. Das eingesetzte Reaktionsgas kann je nach Verfügbarkeit aus fossilen Quellen oder vollständig aus Wasserstoff aus regenerativen Prozessen bestehen oder teilweise bis vollständig durch Biogas und Gas aus Pyrolyse nachwachsender Rohstoffe ersetzt werden. Auch wird darauf hingewiesen, dass zur Einstellung des Kohlenstoffanteils des Eisenschwamms minimal ein kohlenstoffhaltiges Gas als Reaktionsgas erforderlich sein wird. Der mit dem Direktreduktionsverfahren hergestellte Eisenschwamm weist Kohlenstoffgehalte von 0,0005 bis 6,3 Gewichts-%, vorzugsweise 1 bis 3 Gewichts-%, auf. Zur Herstellung von Rohstahl wird der Eisenschwamm in Form von DRI, HDRI, CDRI oder HBI zumeist gemeinsam mit Stahlschrott einem Elektrolichtbogenofen zugeführt.From the published patent application WO 2014/040989 A2 a use of hydrogen from regenerative processes as a reaction gas for a direct reduction process is known with which sponge iron is produced. The reaction gas used can, depending on availability, consist of fossil sources or entirely of hydrogen from regenerative processes, or it can be partially or completely replaced by biogas and gas from pyrolysis of renewable raw materials. It is also pointed out that in order to adjust the carbon content of the sponge iron, a minimum of a carbon-containing gas will be required as the reaction gas. The sponge iron produced by the direct reduction process has carbon contents of 0.0005 to 6.3% by weight, preferably 1 to 3% by weight. For the production of crude steel, the sponge iron in the form of DRI, HDRI, CDRI or HBI is usually fed to an electric arc furnace together with steel scrap.

Die Patentschrift US 4,834,792 beschreibt bereits ein derartiges Direktreduktionsverfahren zur Herstellung von Eisenschwamm mittels eines Schachtofens. In dem Schachtofen wird in einer Reduktionszone dem Schachtofen zugeführtes Eisenerz mit einem Reaktionsgas zu Eisenschwamm reduziert. Das Reaktionsgas besteht im Wesentlichen aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und unreformiertem Methan. Um den Kohlenstoffgehalt des Eisenschwamms in einem Bereich von 0,5 bis 4 Gew.-% einstellen zu können, wird dem Schachtofen zusätzlich Methan als Kohlenstoffquelle geregelt zugeführt.The patent specification U.S. 4,834,792 already describes such a direct reduction process for the production of sponge iron by means of a shaft furnace. In the shaft furnace, iron ore fed to the shaft furnace is reduced to sponge iron with a reaction gas in a reduction zone. The reaction gas consists essentially of carbon monoxide, hydrogen and unreformed methane. In order to be able to adjust the carbon content of the sponge iron in a range from 0.5 to 4% by weight, methane is also fed to the shaft furnace in a controlled manner as a carbon source.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Rohstahl unter Verwendung eines Elektrolichtbogenofens bereit zu stellen, bei dem niedrige Stickstoffgehalte im Rohstahl erzielt werden können.The invention is based on the object of providing a method for producing crude steel using an electric arc furnace in which low nitrogen contents can be achieved in the crude steel.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen von Stahl im Elektrolichtbogenofenprozess mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen 2 bis 14 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.This object is achieved by a method for producing steel in the electric arc furnace process with the features of claim 1. In the dependent claims 2 to 14, advantageous embodiments of the invention are specified.

Erfindungsgemäß werden bei einem Verfahren zum Herstellen von Rohstahl unter Verwendung eines Elektrolichtbogenofens mit den Schritten: Erzeugen von Eisenschwamm in einer Direktreduktionsanlage, Zuführen des Eisenschwamms zu dem Elektrolichtbogenofen zumindest als teilweiser Eisenträger, niedrige Stickstoffgehalte im Rohstahl dadurch erreicht, dass der Direktreduktionsanlage und/oder dem Eisenschwamm ein kohlenstoffhaltiges Medium in einer vorgewählten Menge zugeführt wird, um mit dem Elektrolichtbogenofen einen Rohstahl mit einem N-Gehalt von < 60 ppm, vorzugsweise < 35 ppm, herzustellen. Somit kann bereits im Zusammenhang mit der Rohstahlherstellung ein niedriger N-Gehalt erreicht und auf entsprechende sekundärmetallurgische Maßnahmen verzichtet werden. Dieser Rohstahl mit einem niedrigen N-Gehalt eignet sich besonders für Stähle in Tiefziehgüte, die beispielsweise in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen. Auch wird hierbei vermieden, dass höhere Stickstoff-Gehalte zu einem unerwünschten Altern der hieraus hergestellten Stahlprodukte führen.According to the invention, in a method for producing crude steel using an electric arc furnace with the following steps: generating sponge iron in a direct reduction plant, supplying the sponge iron to the electric arc furnace at least as a partial iron carrier, low nitrogen contents in the crude steel are achieved by using the direct reduction plant and / or the sponge iron a carbon-containing medium is supplied in a preselected amount in order to use the electric arc furnace to produce crude steel with an N content of <60 ppm, preferably <35 ppm. Thus, in connection with the production of crude steel, a lower N content can be achieved and corresponding secondary metallurgical measures can be dispensed with. This crude steel with a low N content is particularly suitable for steels in deep drawing quality, which are used, for example, in the automotive industry. This also prevents higher nitrogen contents from leading to undesirable aging of the steel products made from them.

Im Zusammenhang mit der Erfindung und dem Ausführungsbeispiel wird unter dem verwendeten Begriff „Eisenschwamm“, Eisenschwamm als Produkt eines Direktreduktionsverfahrens in Form von DRI (direct reduced iron), HDRI (hot direct reduced iron), CDRI (cold direct reduced iron) oder HBI (hot briquette iron) verstanden. In connection with the invention and the exemplary embodiment, the term "sponge iron" used, sponge iron as a product of a direct reduction process in the form of DRI (direct reduced iron), HDRI (hot direct reduced iron), CDRI (cold direct reduced iron) or HBI ( hot briquette iron) understood.

Der Einfachheit halber wird nur der Begriff „Eisenschwamm“ verwendet.For the sake of simplicity, only the term “sponge iron” is used.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, dass der Eisenschwamm nach der Direktreduktionsanlage und vor dem Elektrolichtbogenofen mit dem kohlenstoffhaltigen Medium auf einen Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 6 Gewichts-% aufgekohlt wird. Hierbei wird bevorzugt der Eisenschwamm mit dem kohlenstoffhaltigen Medium beschichtet. Das kohlenstoffhaltige Medium ist wiederum möglichst biogenem oder regenerativem Ursprungs wie beispielsweise mit biogenen, festen, flüssigen oder gasförmigen Kohlenstoffquellen (Biokohle, Biogas usw.) oder kohlenstoffhaltigen Reststoffen als Nebenprodukt aus anderen Prozessen. Im Zusammenhang mit der Erfindung wird unter möglichst biogenem oder regenerativem Ursprungs verstanden, dass das kohlenstoffhaltige Medium bevorzugt biogenem oder regenerativem Ursprungs ist, aber auch fossilem Ursprungs sein kann. Bevorzugt ist das kohlenstoffhaltige Medium überwiegend und besonders bevorzugt vollständig biogenem oder regenerativem Ursprungs.As an alternative or in addition, provision can be made for the sponge iron to be carburized to a carbon content of 0.1 to 6% by weight with the carbon-containing medium after the direct reduction system and before the electric arc furnace. In this case, the sponge iron is preferably coated with the carbon-containing medium. The carbon-containing medium is, in turn, of biogenic or regenerative origin as far as possible, such as with biogenic, solid, liquid or gaseous carbon sources (biochar, biogas, etc.) or carbon-containing residues as a by-product from other processes. In connection with the invention, the term biogenic or regenerative origin as possible is understood to mean that the carbon-containing medium is preferably of biogenic or regenerative origin, but can also be of fossil origin. The carbon-containing medium is preferably predominantly and particularly preferably of completely biogenic or regenerative origin.

Auch ist zusätzlich möglich, dem Elektrolichtbogenofen ein kohlenstoffhaltiges Medium zuzuführen. Dies erfolgt üblicherweise durch Einblasen in Pulverform oder durch Zugabe in stückiger Form. Auch hier ist das kohlenstoffhaltige Medium wiederum möglichst biogenem oder regenerativem Ursprungs wie zuvor beschrieben.It is also possible to supply a carbon-containing medium to the electric arc furnace. This is usually done by blowing in powder form or by adding in lump form. Here, too, the carbon-containing medium is, if possible, of biogenic or regenerative origin, as described above.

Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass nach einem Abstich des Rohstahls aus dem Elektrolichtbogenofen das kohlenstoffhaltige Medium einem im Elektrolichtbogenofen verbleibendem Rohstahl zugeführt wird und dann in der Folgeschmelze wirksam wird.It is particularly advantageous that after the raw steel has been tapped from the electric arc furnace, the carbon-containing medium is fed to a raw steel remaining in the electric arc furnace and then becomes effective in the subsequent melt.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass der Direktreduktionsanlage das kohlenstoffhaltige Medium zumindest teilweise als kohlenstoffhaltiger Feststoff zugeführt wird und/oder dass der kohlenstoffhaltige Feststoff in die Direktreduktionsanlage zumindest teilweise als Pulver eingeblasen wird. Das Pulver weist hierbei bevorzugt eine Partikelgröße kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm auf. Hierdurch wird jeweils eine gleichmäßige Verteilung des Kohlenstoffs am Eisenschwamm erreicht.Particularly advantageous embodiments of the invention provide that the carbon-containing medium is at least partially fed to the direct reduction system as a carbon-containing solid and / or that the carbon-containing solid is at least partially blown into the direct reduction system as a powder. The powder here preferably has a particle size smaller than 5 mm, preferably smaller than 2 mm. In this way, a uniform distribution of the carbon on the sponge iron is achieved in each case.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der kohlenstoffhaltige Feststoff, insbesondere mit mehr als 30 Gewichts-% Kohlenstoffanteil, in einem unteren Teil der Direktreduktionsanlage bei etwa 600 bis 750 °C eingeblasen wird. Hierdurch entstehen fein verteilte Zementit- und Kohlenstoff-Abscheidungen am Eisenschwamm.It is advantageously provided that the carbon-containing solid, in particular with more than 30% by weight of carbon, is blown into a lower part of the direct reduction plant at around 600 to 750.degree. This creates finely distributed cementite and carbon deposits on the sponge iron.

Zusätzlich oder alternativ vorgesehen ist, dass als kohlenstoffhaltiges Medium neben dem kohlenstoffhaltigen Feststoff der Direktreduktionsanlage zusätzlich ein kohlenstoffhaltiges Gas zugeführt wird. Hierbei ist auch vorteilhaft in Hinblick auf eine Reduzierung des CO2-Fußabdrucks, dass das kohlenstoffhaltige Gas zumindest teilweise als biogenes Gas und/oder zumindest teilweise als ein CO- bzw. CO2-haltiges Abgas aus anderen Produktionsprozessen zugeführt wird.In addition or as an alternative, it is provided that, in addition to the carbon-containing solid, a carbon-containing gas is also fed to the direct reduction plant as the carbon-containing medium. With regard to a reduction in the CO 2 footprint, it is also advantageous that the carbon-containing gas is supplied at least partially as a biogenic gas and / or at least partially as a CO or CO 2 -containing exhaust gas from other production processes.

Um die gewünschte Reduzierung des Stickstoffs im Rohstahl zu erreichen, ist vorgesehen, dass dem Elektrolichtbogenofen über den Eisenträger, der zumindest teilweise aus Eisenschwamm besteht, der bereits mit dem kohlenstoffhaltiges Medium aufgekohlt ist, und optional über ein kohlenstoffhaltiges Medium Kohlenstoff in einer vorgewählten Menge von 0,1 bis 6 Gewichts-% bezogen auf die Schmelze in dem Elektrolichtbogenofen zugeführt wird. Über die anschließend erfolgende Kohlenmonoxid-Blasenbildung in der Schmelze wird ein Abbau beziehungsweise eine verringerte Aufnahme von Stickstoff in der Schmelze erreicht.In order to achieve the desired reduction in nitrogen in the crude steel, it is provided that the electric arc furnace is supplied with carbon in a preselected amount of 0 via the iron support, which consists at least partially of sponge iron that has already been carburized with the carbon-containing medium, and optionally via a carbon-containing medium , 1 to 6% by weight based on the melt in the electric arc furnace is fed. The subsequent formation of carbon monoxide bubbles in the melt results in a breakdown or reduced absorption of nitrogen in the melt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Direktreduktionsanlage als Reaktionsgas ein wasserstoffhaltiges Gas, das mehr als 50 % Wasserstoff enthält, zugeführt wird. Aus diesem hohen Wasserstoffanteil ergibt sich die Notwendigkeit, eine alternative Kohlenstoffquelle für den Eisenschwamm zu verwenden, da weniger Kohlenstoff aus dem H2-reichen Reduktionsgas verfügbar ist.In one embodiment of the invention it is provided that the direct reduction system is supplied as a reaction gas with a hydrogen-containing gas which contains more than 50% hydrogen. This high hydrogen content makes it necessary to use an alternative carbon source for the sponge iron, since less carbon is available from the H 2 -rich reducing gas.

Der sogenannte CO2-Fußabdruck der Rohstahlherstellung kann vorteilhafterweise weiter verringert werden, wenn das wasserstoffhaltige Gas regenerativ erzeugt wird.The so-called CO 2 footprint of crude steel production can advantageously be further reduced if the hydrogen-containing gas is generated from renewable sources.

Wenn der Eisenträger in dem Elektrolichtbogenofen überwiegend aus aufgekohltem Eisenschwamm besteht, kann eine gleichmäßige Verteilung des Kohlenstoffs in der Schmelze des Elektrolichtbogenofens erreicht werden. In diesem Zusammenhang wird unter „überwiegend“ mehr als 50 Gewichts-% verstanden. Vorzugsweise können mehr als 70 Gewichts-% eingesetzt werden.If the iron support in the electric arc furnace consists predominantly of carburized sponge iron, a uniform distribution of the carbon in the melt of the electric arc furnace can be achieved. In this context, “predominantly” means more than 50% by weight. Preferably more than 70% by weight can be used.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 ein schematisches Verfahrensschaubild zur Herstellung von Rohstahl.
An exemplary embodiment of the invention is explained in greater detail on the basis of the following description. It shows:
  • 1 a schematic process diagram for the production of crude steel.

Die 1 zeigt ein schematisches Verfahrensschaubild zur Herstellung von sogenanntem grünen Rohstahl über die Direktreduktions-Elektrolichtbogenofen-Route. Der hergestellte Rohstahl weist einen reduzierten N-Gehalt von < 60 ppm, vorzugsweise < 35 ppm, auf. Diese Rohstahlherstellung geht einher mit verringerten CO2-Emissionen im Vergleich zu der Hochofen-Konverter-Route durch den Einsatz von regenerativer Energie. Ausgangspunkt ist eine Energieerzeugungsanlage 1, in der regenerative Energie in Form von elektrischem Strom 2 aus Solar- und/oder Wind- und/oder Wasser- und/oder Bioenergie erzeugt wird. Nach einem sogenannten „Power to Gas“-Prinzip wird im Wege der Wasserelektrolyse der elektrische Strom 2 in einem Elektrolyseur 3 in Wasserstoff 14 und Sauerstoff umgewandelt. Der Wasserstoff 14 wird mit einem kohlenstoffhaltigen Gas 13 aus einem Gasspeicher 15 zu einem wasserstoffhaltigen Gas 4 gemischt. Hierbei weist das wasserstoffhaltige Gas 4 einen Volumen-Anteil von mehr 50 % Wasserstoff 14 auf. Auch ein wasserstoffhaltiges Gas 4 ohne einen Anteil von kohlenstoffhaltigem Gas 13 wird in diesem Zusammenhang als wasserstoffhaltiges Gas 4 verstanden. Das kohlenstoffhaltige Gas 13 besteht zumindest teilweise aus biogenem Gas und/oder zumindest teilweise aus einem CO- bzw. CO2-haltigen Abgas aus Produktionsprozessen. Hierbei werden unter biogenem Gas Faulgase wie Deponiegase, Biogase oder Klärgase, Biomethan und gegebenenfalls Synthetic Natural Gas (SNG) verstanden. SNG ist synthetisch hergestelltes Erdgas, das auf der Basis von Biomasse und gegebenenfalls Kohle oder Braunkohle hergestellt wird. Das kohlenstoffhaltige Gas 13 kann auch ein Gas fossilen Ursprungs sein, wie beispielsweise Erdgas. Vorzugsweise besteht das kohlenstoffhaltige Gas 13 zu mehr als 50 % aus biogenem Gas. Die CO- bzw. CO2-haltigen Abgase aus Rohstahlerzeugungsprozessen sind beispielsweise solche, die im Hüttenverbund entstehen wie beispielsweise Konvertergas, Hochofengas oder Koksofengas.the 1 shows a schematic process diagram for the production of so-called green crude steel via the direct reduction electric arc furnace route. The crude steel produced has a reduced N content of <60 ppm, preferably <35 ppm. This crude steel production goes hand in hand with reduced CO 2 emissions compared to the blast furnace-converter route through the use of regenerative energy. The starting point is an energy generation plant 1 , in which regenerative energy in the form of electrical power 2 is generated from solar and / or wind and / or water and / or bioenergy. According to a so-called “Power to Gas” principle, the electricity is generated by means of water electrolysis 2 in an electrolyzer 3 in hydrogen 14th and converted to oxygen. The hydrogen 14th is using a carbonaceous gas 13th from a gas storage tank 15th to a hydrogen-containing gas 4th mixed. Here, the hydrogen-containing gas 4th a volume fraction of more than 50% hydrogen 14th on. Also a hydrogen containing gas 4th without a portion of carbonaceous gas 13th is called a hydrogen-containing gas in this context 4th Roger that. The carbonaceous gas 13th consists at least partially of biogenic gas and / or at least partially of a CO or CO 2 -containing exhaust gas from production processes. Here, biogenic gas is taken to mean digester gases such as landfill gases, biogases or sewage gases, biomethane and, if necessary, synthetic natural gas (SNG). SNG is synthetically produced natural gas that is produced on the basis of biomass and possibly coal or lignite. The carbonaceous gas 13th can also be a gas of fossil origin, such as natural gas. Preferably the carbon-containing gas is made 13th more than 50% from biogenic gas. The CO or CO 2 -containing exhaust gases from crude steel production processes are, for example, those that arise in the smelter network, such as converter gas, blast furnace gas or coke oven gas.

Das wasserstoffhaltige Gas 4 wird als Reaktionsgas einer Direktreduktionsanlage 5 zugeführt, in der als Eisenträger Eisenerz 6 in Form von Pellets, kompaktierte eisenhaltige Reststoffe oder Stückerz bei etwa 950 °C zu Eisenschwamm 7 als Ausgangsprodukt reduziert wird. Der Eisenschwamm 7 enthält zwischen 60 % und 95 % Eisen, das dann zu über 90 % metallisch vorliegen sollte. Das eingesetzte Reaktionsgas kann je nach Verfügbarkeit vollständig aus Wasserstoff 14 aus regenerativen Prozessen bestehen oder teilweise bis vollständig durch Erdgas, Biogas und Gas aus Pyrolyse nachwachsender oder fossiler Rohstoffe ersetzt werden. Mit steigendem Anteil von Wasserstoff 14 in dem Reaktionsgas erniedrigt sich der Kohlenstoffanteil im Eisenschwamm 7.The hydrogen-containing gas 4th is used as a reaction gas in a direct reduction plant 5 fed, in which iron ore is used as an iron carrier 6th in the form of pellets, compacted iron-containing residues or lump ore at around 950 ° C to form sponge iron 7th as a starting product is reduced. The sponge iron 7th contains between 60% and 95% iron, which should then be more than 90% metallic. The reaction gas used can consist entirely of hydrogen, depending on availability 14th consist of regenerative processes or are partially or completely replaced by natural gas, biogas and gas from pyrolysis of renewable or fossil raw materials. With an increasing proportion of hydrogen 14th the carbon content in the sponge iron decreases in the reaction gas 7th .

Anschließend wird der Eisenschwamm 7 einem Elektrolichtbogenofen 9 gemeinsam mit Stahlschrott 10 und/oder festem beziehungsweise flüssigem Roheisen zugeführt. Grundsätzlich ist es auch möglich, dem Elektrolichtbogenofen 9 ausschließlich Eisenschwamm 7 zuzuführen. Vorzugsweise ist der Anteil an Eisenschwamm 7 als Eisenträger größer als 50 Gewichts-%.Then the sponge iron 7th an electric arc furnace 9 together with steel scrap 10 and / or supplied to solid or liquid pig iron. In principle, it is also possible to use the electric arc furnace 9 exclusively sponge iron 7th to feed. The proportion is preferably sponge iron 7th as iron girders greater than 50% by weight.

Im Zusammenhang mit der Rohstahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen 9 unter Einsatz von Eisenschwamm 7, der mit wasserstoffhaltigem Gas 4 als Reaktionsgas in einer Direktreduktionsanlage 5 hergestellt wurde, ist für eine Einstellung eines niedrigen Stickstoffgehaltes von < 60 ppm, vorzugsweise < 35 ppm, im Rohstahl 11 im Zuge der Rohstahlerzeugung ein möglichst im Ofengefäß gleichmäßig verteiltes kohlenstoffhaltiges Medium 8 erforderlich. Für bestimmte Einsatzfelder, beispielsweise in der Automobilindustrie, ist es wichtig, dass der erzeugte Stahl zum Erreichen einer Tiefziehgüte einen niedrigen Stickstoffgehalt aufweist. Auch ist es allgemein bekannt, dass höhere Stickstoff-Gehalte im Rohstahl zu einem unerwünschten Altern der hieraus hergestellten Stahlprodukte führen.In connection with the production of crude steel in the electric arc furnace 9 using sponge iron 7th that with hydrogen-containing gas 4th as a reaction gas in a direct reduction plant 5 is for a setting of a low nitrogen content of <60 ppm, preferably <35 ppm, in the crude steel 11 In the course of raw steel production, a carbon-containing medium that is as evenly distributed as possible in the furnace vessel 8th necessary. For certain fields of application, for example in the automotive industry, it is important that the steel produced has a low nitrogen content in order to achieve a deep-drawing quality. It is also generally known that higher nitrogen contents in crude steel lead to undesirable aging of the steel products made from it.

Die Zugabe des kohlenstoffhaltigen Mediums 8 fördert bekanntermaßen bei der Rohstahlherstellung im Elektrolichtbogenofen 9 die Entstehung und Aufrechterhaltung einer schäumenden Schlackenschicht. Das Aufschäumen erfolgt einerseits durch das Einblasen von Sauerstoff und der nachfolgenden Reaktion mit Kohlenstoff aus dem kohlenstoffhaltigen Medium 8 und andererseits durch eine Reduktion der Metalloxide in der Schmelze durch das kohlenstoffhaltige Medium 8 und die hierdurch in der Schmelze entstehenden und in die Schlacke aufsteigenden Gasblasen. Die hiermit verbundenen Vorteile sind bekannt und im Wesentlichen in verminderten Wärmeverlusten des Lichtbogens an die Seitenwände des Elektrolichtbogenofens 9, in einem verbesserten Wärmeübergang von dem Lichtbogen auf die Schmelze und verminderter Lärmemission durch Einhüllung des Lichtbogens zu sehen. Auch ist im Eisenschwamm 7 immer ein geringerer Anteil Eisenoxid vorhanden, da in der Direktreduktionsanlage 5 aus ökonomischen Gründen keine 100%-ige Metallisierung beziehungsweise Reduktion des Eisenerzes 6 stattfindet oder der Eisenschwamm nach der Direktreduktionsanlage 5 an der Umgebungsluft zumindest oberflächennah wieder oxidiert. Dieser Anteil an Eisenoxid in Kombination mit Kohlenstoff am Eisenschwamm begünstigt auch eine gleichmäßige Schaumschlackenbildung. In Bezug auf die im Rahmen der vorliegenden Erfindung angestrebte Reduzierung des Stickstoffgehaltes im Rohstahl 11 bewirkt das kohlenstoffhaltige Medium 8 zusammen mit der schäumenden und insbesondere einer dichten Schlackenschicht, dass weniger Kontakt zwischen den Elektroden beziehungsweise dem Lichtbogen mit dem Stickstoff aus der Umgebungsluft erreicht wird. Hierdurch wird eine zusätzliche Stickstoffaufnahme der Schmelze im Elektrolichtbogenofen 9 vermindert. Zusätzlich bewirken die aufsteigenden Gasblasen, insbesondere Kohlenmonoxid, dass Stickstoff und auch andere gasförmige Verunreinigungen wie Wasserstoff aus der Schmelze heraus getrieben werden. Hierdurch wird unter anderem ein Abbau von Stickstoff in der Schmelze erreicht. In diesem Zusammenhang wird auch eine frühe Bildung der geschäumten Schlackenschicht, idealerweise noch bevor der Lichtbogen gezündet hat, angestrebt.The addition of the carbonaceous medium 8th promotes as is known in the production of crude steel in the electric arc furnace 9 the creation and maintenance of a foaming slag layer. The foaming takes place on the one hand by blowing in oxygen and the subsequent reaction with carbon from the carbon-containing medium 8th and on the other hand by a reduction of the metal oxides in the melt by the carbon-containing medium 8th and the resulting gas bubbles in the melt and rising into the slag. The advantages associated with this are known and essentially consist of reduced heat losses from the arc to the side walls of the electric arc furnace 9 , to be seen in an improved heat transfer from the arc to the melt and reduced noise emissions by encasing the arc. Also is in the sponge iron 7th there is always a lower proportion of iron oxide, as it is in the direct reduction plant 5 For economic reasons, no 100% metallization or reduction of the iron ore 6th takes place or the sponge iron after the direct reduction plant 5 oxidized again in the ambient air, at least close to the surface. This proportion of iron oxide in combination with carbon on the sponge iron also favors a uniform foam slag formation. With regard to the reduction in the nitrogen content in crude steel aimed at in the context of the present invention 11 causes the carbonaceous medium 8th together with the foaming and in particular a dense layer of slag, that less contact is achieved between the electrodes or the arc with the nitrogen from the ambient air. This results in an additional nitrogen uptake by the melt in the electric arc furnace 9 reduced. In addition, the rising gas bubbles, in particular carbon monoxide, cause nitrogen and other gaseous impurities such as hydrogen to be driven out of the melt. Among other things, this results in a breakdown of nitrogen in the melt. In this context, an early formation of the foamed slag layer is also aimed for, ideally before the arc has ignited.

Im Zusammenhang mit beispielsweise einer pneumatischen Förderung des Eisenschwamms 7 zu dem Elektrolichtbogenofen 9 kann der Eisenschwamm 7 Stickstoff aus der Förderluft enthalten. Dieser Stickstoff kann durch einen Argon-Vorhang oder Spülen des Eisenschwamms 7 mit CO- bzw. CO2-haltigem Abgas des Elektrolichtbogenofens 9 verringert werden.In connection with, for example, pneumatic conveying of the sponge iron 7th to the electric arc furnace 9 can the sponge iron 7th Contain nitrogen from the conveying air. This nitrogen can be passed through an argon curtain or flushing the sponge iron 7th with CO or CO2-containing exhaust gas from the electric arc furnace 9 be reduced.

Das kohlenstoffhaltige Medium 8 kann an verschiedenen Orten im Zuge der Rohstahlherstellung zugeführt werden. Eine Zuführung zu der Direktreduktionsanlage 5 und/oder zu dem Eisenschwamm 7 und zusätzlich zu dem Elektrolichtbogenofen 9 kommen hier in Frage. Ziel ist es hierbei, dass dem Elektrolichtbogenofen 9 in Bezug auf den gesamten Eisenträger aus Eisenschwamm 7 und/oder Stahlschrott 10 und/oder festem beziehungsweise flüssigem Roheisen und/oder dem kohlenstoffhaltigen Medium 8 ein Gesamt-Kohlenstoff-Gehalt von 1 bis 6 Gewichts-% zugeführt wird. Als kohlenstoffhaltige Medien 8 kommen einzelne oder Kombination der folgenden Medien in Frage: biogene Kohle, biogene Masse, biogene Gase, biogene Flüssigkeit, synthetisches Erdgas auf der Basis von Kohle, Braunkohle oder Biomasse, Kohlenstoff aus regenerativen Quellen und/oder Kohlenstoff aus fossilen Quellen (Pyrolyse). In Hinblick auf eine Reduzierung des CO2-Fußabdrucks der erfindungsgemäßen Rohstahlherstellung, sind biogene beziehungsweise regenerativ hergestellte kohlenstoffhaltige Medien 8 zu bevorzugen. Außerdem werden die kohlenstoffhaltigen Medien 8 so ausgewählt, dass diese bereits möglichst stickstoffarm (< 2 %) sind, um somit das erfindungsgemäße Ziel der Stickstoffreduzierung in dem Rohstahl einfacher erreichen zu können.The carbonaceous medium 8th can be fed in at different locations in the course of crude steel production. A feed to the direct reduction plant 5 and / or to the sponge iron 7th and in addition to the electric arc furnace 9 come into question here. The aim here is that the electric arc furnace 9 with respect to the entire sponge iron support 7th and / or steel scrap 10 and / or solid or liquid pig iron and / or the carbon-containing medium 8th a total carbon content of 1 to 6% by weight is supplied. As carbonaceous media 8th Individuals or combinations of the following media are possible: biogenic coal, biogenic mass, biogenic gases, biogenic liquid, synthetic natural gas based on coal, lignite or biomass, carbon from renewable sources and / or carbon from fossil sources (pyrolysis). With a view to reducing the CO 2 footprint of the crude steel production according to the invention, biogenic or regeneratively produced carbon-containing media are used 8th to prefer. Also, the carbonaceous media 8th selected in such a way that these are already as low in nitrogen as possible (<2%) in order to be able to more easily achieve the inventive goal of reducing nitrogen in the crude steel.

Nachfolgend werden bevorzugte Orte für die Beaufschlagung mit den kohlenstoffhaltigen Medien 8 im Zuge der Rohstahlherstellung und die bevorzugten kohlenstoffhaltigen Medien 8 beschrieben. Jede der beschriebenen Möglichkeiten kann für sich alleine eingesetzt werden oder Kombinationen hiervon. Zusätzlich wird durch die zuvor beschriebene Zuführung eines kohlenstoffhaltigen Gases 13 zu der Direktreduktionsanlage 5 auch der anzustrebende Gesamt-Kohlenstoff-Gehalt in der Schmelze erhöht.The following are preferred locations for exposure to the carbonaceous media 8th in the course of crude steel production and the preferred carbonaceous media 8th described. Each of the options described can be used on its own or combinations thereof. In addition, the supply of a carbon-containing gas as described above 13th to the direct reduction plant 5 the target total carbon content in the melt is also increased.

Besonders bevorzugt wird das kohlenstoffhaltige Medium 8 der Direktreduktionsanlage 5 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, als kohlenstoffhaltiger Feststoff, insbesondere mit mehr als 30 Gewichts-% Kohlenstoffanteil, zugeführt. Hierbei wird der kohlenstoffhaltige Feststoff in die üblicherweise als Schachtofen ausgebildete Direktreduktionsanlage 5 in einem unteren Teil 5a der Direktreduktionsanlage 5 bei etwa 600 bis 750 °C eingeblasen. Hierdurch entstehen fein verteilte Zementit- und Kohlenstoff-Abscheidungen am Eisenschwamm 7.The carbon-containing medium is particularly preferred 8th the direct reduction plant 5 at least partially, preferably completely, supplied as a carbonaceous solid, in particular with more than 30% by weight of carbon. Here, the carbon-containing solid is fed into the direct reduction plant, which is usually designed as a shaft furnace 5 in a lower part 5a the direct reduction plant 5 blown in at about 600 to 750 ° C. This creates finely distributed cementite and carbon deposits on the sponge iron 7th .

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, dass der Eisenschwamm 7 nach der Direktreduktionsanlage 5 und vor dem Elektrolichtbogenofen 9 mit dem kohlenstoffhaltigen Medium 8 auf einen Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 6 Gewichts-% aufgekohlt wird. Hierbei wird bevorzugt der Eisenschwamm 7 mit dem kohlenstoffhaltigen Medium 8 beschichtet. Das kohlenstoffhaltige Medium 8 ist wiederum biogenem oder regenerativem Ursprungs wie beispielsweise biogene, feste, flüssige oder gasförmige Kohlenstoffquellen (Biokohle, Biogas usw.) oder kohlenstoffhaltige Reststoffen als Nebenprodukt aus anderen Prozessen. Ergänzt werden können diese bei Bedarf durch kohlenstoffhaltige Medien 8 aus fossilen Kohlenstoffquellen.Alternatively or additionally it can be provided that the sponge iron 7th after the direct reduction plant 5 and in front of the electric arc furnace 9 with the carbonaceous medium 8th is carburized to a carbon content of 0.1 to 6% by weight. The sponge iron is preferred here 7th with the carbonaceous medium 8th coated. The carbonaceous medium 8th is in turn of biogenic or regenerative origin such as biogenic, solid, liquid or gaseous carbon sources (biochar, biogas, etc.) or carbon-containing residues as a by-product from other processes. If necessary, these can be supplemented by carbonaceous media 8th from fossil carbon sources.

In beiden Fällen entsteht ein Eisenschwamm 7, in dem der Kohlenstoff gleichmäßig in dem Eisenträger verteilt ist, d. h. innerhalb einer Charge sollte die Schwankungsbreite des C-Gehaltes unterhalb 2 %-Punkte liegen. Hierdurch kommt es nicht zu starken Konzentrationsschwankungen bezüglich des Kohlenstoffs in der Schmelze und dadurch wird im Elektrolichtbogenofen 9 eine gleichmäßige Ausbildung der Schaumschlackenschicht und eine Austreibung des Stickstoffs gleichmäßig über die gesamte Schmelze gefördert. Außerdem führt die gleichmäßige Verteilung des Kohlenstoffs in der Schmelze dazu, dass auch immer an der Oberfläche der Schmelze ausreichend Kohlenstoff zur Schlackenbildung vorhanden ist. Somit kommt es vorteilhaft zu einer Kohlenmonoxid-Bildung kurz unterhalb der Schlacke beziehungsweise auf der Schmelze, um somit über die entstehende Schaumschlacke die Schmelze schnell und möglichst komplett vor der Atmosphäre zu schützen. Dies geschieht, wie bereits zuvor beschrieben, möglichst bereits vor der Bildung des Lichtbogens. Über ausreichend und gleichmäßig verteilten Kohlenstoff ist es gewährleistet, dass nach Bildung des Lichtbogens die Schaumschlackenschicht kontinuierlich aufrechterhalten wird. Hierbei weist der Eisenschwamm 7 vorteilhaft auch eine geringere Dichte als die Schmelze auf und sinkt daher nicht tief in die Schmelze ein.In both cases, a sponge iron is created 7th , in which the carbon is evenly distributed in the iron carrier, ie within a batch the fluctuation range of the C content should be below 2 percentage points. As a result, there are no strong fluctuations in the concentration of carbon in the melt, which in turn means that there is no electrical arc furnace 9 a uniform formation of the foamed slag layer and an expulsion of the nitrogen evenly promoted over the entire melt. In addition, the even distribution of carbon in the melt means that there is always enough carbon on the surface of the melt for slag formation. Carbon monoxide is thus advantageously formed just below the slag or on the melt in order to protect the melt from the atmosphere quickly and as completely as possible via the foamed slag. As described above, this happens, if possible, before the arc is formed. Sufficient and evenly distributed carbon ensures that the foam slag layer is continuously maintained after the arc has been formed. Here the sponge iron points 7th advantageously also has a lower density than the melt and therefore does not sink deep into the melt.

Außerdem sollte ein sogenannter Stickstoff-Vermeidungs-Koeffizient (SVK), der ein Verhältnis des Kohlenstoffanteils im Eisenschwamm 7 in Gewichts-% zu der Dichte des Eisenschwamms 7 in g/cm3 beschreibt, möglichst groß sein. Bei einer Dichte des Eisenschwamms 7 von 2 bis 4 g/cm3 und einem Kohlenstoffanteil des Eisenschwamms 7 von 0,1 bis 6 Gewichts-% beträgt SVK 0,025 bis 3 % cm3/g. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Koeffizient zum biogenen Kohlenstoff-Anteil im Eisenschwamm 7 zwischen 0,3 und 1,0 liegt.In addition, a so-called nitrogen avoidance coefficient (SVK), which is a ratio of the carbon content in sponge iron 7th in% by weight to the density of the sponge iron 7th in g / cm 3 , be as large as possible. At a density of sponge iron 7th from 2 to 4 g / cm 3 and a carbon content of the sponge iron 7th from 0.1 to 6% by weight SVK is 0.025 to 3% cm 3 / g. It is particularly advantageous if the coefficient is related to the biogenic carbon content in the sponge iron 7th is between 0.3 and 1.0.

Erfindungsgemäß wird durch die Bindung des kohlenstoffhaltigen Mediums 8 an den Eisenschwamm 7, bevor dieser dem Elektrolichtbogenofen 9 zugeführt wird, in vorteilhafter Weise erreicht, dass trotz des Einsatzes eines wasserstoffhaltigen Gases 4 in der Direktreduktionsanlage 5 eine gewünschte Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes des Eisenschwamms 7 erreicht wird und somit auch eine gleichmäßige Verteilung des Kohlenstoffs über den Eisenschwamm 7 in der Schmelze des Elektrolichtbogenofens 9.According to the invention, by binding the carbon-containing medium 8th to the sponge iron 7th before the electric arc furnace 9 is supplied, achieved in an advantageous manner that despite the use of a hydrogen-containing gas 4th in the direct reduction plant 5 a desired increase in the carbon content of the sponge iron 7th is achieved and thus an even distribution of the carbon over the sponge iron 7th in the melt of the electric arc furnace 9 .

Der durch die Zugabe des kohlenstoffhaltigen Mediums 8 zu dem Eisenschwamm 7 erhöhte Kohlenstoffgehalt im Eisenschwamm 7 verhindert beziehungsweise reduziert eine Stickstoffaufnahme in den Eisenschwamm 7 beispielsweise während des Transports des Eisenschwamms 7 zwischen der Direktreduktionsanlage 5 und dem Elektrolichtbogenofen 9, der üblicherweise in der Umgebungsluft und somit unter stickstoffhaltiger Atmosphäre geschieht.The one caused by the addition of the carbonaceous medium 8th to the sponge iron 7th increased carbon content in sponge iron 7th prevents or reduces nitrogen absorption in the sponge iron 7th for example during the transport of the sponge iron 7th between the direct reduction plant 5 and the electric arc furnace 9 , which usually happens in the ambient air and thus under a nitrogenous atmosphere.

Die Bindung des kohlenstoffhaltigen Mediums 8 an den Eisenschwamm 7 hat weiterhin den Vorteil, dass bei einer kontinuierlichen Beschickung des Elektrolichtbogenofens 9 mit Eisenschwamm 7 dem Elektrolichtbogenofen 9 fortwährend Kohlenstoff nachgeliefert wird. Dies kann bei geschlossenem Deckel des Elektrolichtbogenofens 9 erfolgen, wodurch ein weiterer Schutz vor Atmosphärenzutritt gegeben ist und ein konstanter kurzer Lichtbogen resultiert.The binding of the carbonaceous medium 8th to the sponge iron 7th has the further advantage that with continuous charging of the electric arc furnace 9 with sponge iron 7th the electric arc furnace 9 continually replenishing carbon. This can be done with the lid of the electric arc furnace closed 9 take place, whereby a further protection against ingress of atmosphere is given and a constant short arc results.

Auch ist denkbar, dem Elektrolichtbogenofen 9 zusätzlich ein kohlenstoffhaltiges Medium 8 zuzuführen. Dies erfolgt üblicherweise durch Einblasen eines kohlenstoffhaltigen Mediums 8 in Pulverform oder wird in stückiger Form zugegeben. Das Pulver weist hierbei bevorzugt eine Partikelgröße kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm auf. Erfahrungsgemäß lässt dieses sich nur mit apparativem Aufwand wie beispielsweise Spüleinrichtungen gleichmäßig in der Schmelze verteilen. Alternativ beziehungsweise zusätzlich beinhalten die weiteren möglichen metallischen Einsatzstoffe für den Elektrolichtbogenofen 9 wie beispielsweise Stahlschrott 10 oder festes beziehungsweise flüssiges Roheisen bereits Kohlenstoff. Möglich ist es auch, wie zuvor zu dem Eisenschwamm 7 erläutert, auch ein kohlenstoffhaltiges Medium 8 an den Stahlschrott 10 zu applizieren.The electric arc furnace is also conceivable 9 additionally a carbonaceous medium 8th to feed. This is usually done by blowing in a carbon-containing medium 8th in powder form or is added in lump form. The powder here preferably has a particle size smaller than 5 mm, preferably smaller than 2 mm. Experience has shown that this can only be evenly distributed in the melt with the help of equipment such as rinsing devices. Alternatively or additionally contain the other possible metallic input materials for the electric arc furnace 9 such as scrap steel 10 or solid or liquid pig iron already carbon. It is also possible, as before with the sponge iron 7th also explains a carbonaceous medium 8th to the steel scrap 10 to apply.

Bevorzugt ist hierbei der Betrieb des Elektrolichtbogenofens 9 mit einer ausreichend großen Menge von nach einem Abstich des Rohstahls 11 aus dem Elektrolichtbogenofen 9 in dem Elektrolichtbogenofen 9 verbleibenden Rohstahls 11 (Reststahl). Die Menge des Reststahls, die nach dem Abstich im Elektrolichtbogenofen 9 verbleibt (hot heel practise), liegt hierbei bei etwa 20 bis 50 % der Menge des abgestochenen Rohstahls 11. Bevor das Chargieren für die nächste Schmelze im Elektrolichtbogenofen 9 beginnt, wird dem Reststahl das kohlenstoffhaltige Medium 8 als Feststoff zugeführt. Der Rohstahl 11 wird im Elektrolichtbogenofen 9 bis auf 6 Gewichts-% Kohlenstoff auflegiert. Das kohlenstoffhaltige Medium 8 ist idealerweise biogenen Ursprungs. Vorteilhafterweise sinkt der Schmelzpunkt des Reststahls durch höheren Kohlenstoffgehalt. Dadurch kann unmittelbar Sauerstoff eingeblasen werden und es startet die Schaumschlackenbildung bevor der Lichtbogen des Elektrolichtbogenofens 9 gezündet wird. Der Eisenschwamm 7, hergestellt mit wasserstoffhaltigem Gas 4 und aufgekohlt mit dem kohlenstoffhaltigen Medium 8, wird in diesem Fall dann kontinuierlich chargiert. Eine zusätzliche separate Zugabe von kohlenstoffhaltigem Medium 8, z. B. in Form von Einblaskohle oder Erdgas, in den Elektrolichtbogenofen 9, kann dann entsprechend minimiert werden oder entfallen. Es erweist sich als vorteilhaft, die Menge an zugesetztem Kohlenstoff zum Reststahl so zu wählen, dass ausreichend Kohlenstoff, vorzugsweise mehr als 1 Gewichts-%, für eine durchgängige Schaumschlacke im Elektrolichtbogenofen 9 über den gesamten Prozess zur Verfügung steht.Operation of the electric arc furnace is preferred here 9 with a sufficiently large amount of after tapping the raw steel 11 from the electric arc furnace 9 in the electric arc furnace 9 remaining crude steel 11 (Residual steel). The amount of steel left after tapping in the electric arc furnace 9 remains (hot heel practice), is around 20 to 50% of the amount of raw steel tapped 11 . Before charging for the next melt in the electric arc furnace 9 begins, the residual steel becomes the carbonaceous medium 8th supplied as a solid. The raw steel 11 is made in the electric arc furnace 9 Alloyed up to 6% by weight of carbon. The carbonaceous medium 8th is ideally of biogenic origin. The melting point of the residual steel advantageously falls due to the higher carbon content. This means that oxygen can be blown in immediately and the formation of foamed slag starts before the electric arc of the electric arc furnace 9 is ignited. The sponge iron 7th , made with hydrogen containing gas 4th and carburized with the carbonaceous medium 8th , is then charged continuously in this case. An additional separate addition of carbonaceous medium 8th , e.g. B. in the form of injected coal or natural gas, in the electric arc furnace 9 , can then be minimized accordingly or omitted. It has proven to be advantageous to choose the amount of carbon added to the residual steel so that sufficient carbon, preferably more than 1% by weight, for a continuous foam slag in the electric arc furnace 9 is available throughout the entire process.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
EnergieerzeugungsanlagePower generation plant
22
elektrischer Stromelectrical current
33
ElektrolyseurElectrolyzer
44th
wasserstoffhaltiges Gashydrogen containing gas
55
DirektreduktionsanlageDirect reduction plant
5a5a
unterer Teillower part
66th
EisenerzIron ore
77th
EisenschwammSponge iron
88th
kohlenstoffhaltiges Mediumcarbonaceous medium
99
ElektrolichtbogenofenElectric arc furnace
1010
StahlschrottSteel scrap
1111th
RohstahlCrude steel
1212th
SekundärmetallurgieanlageSecondary metallurgy plant
1313th
kohlenstoffhaltiges Gascarbonaceous gas
1414th
Wasserstoffhydrogen
1515th
GasspeicherGas storage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2014/040989 A2 [0003]WO 2014/040989 A2 [0003]
  • US 4834792 [0004]US 4834792 [0004]

Claims (14)

Verfahren zum Herstellen von Rohstahl (11) unter Verwendung eines Elektrolichtbogenofens (9) mit den folgenden Schritten: - Erzeugen von Eisenschwamm (7) in einer Direktreduktionsanlage (5), - Zuführen des Eisenschwamms (7) zu dem Elektrolichtbogenofen (9) zumindest als teilweiser Eisenträger, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktreduktionsanlage (5) und/oder dem Eisenschwamm (7) ein kohlenstoffhaltiges Medium (8, 13) in einer vorgewählten Menge zugeführt wird, um mit dem Elektrolichtbogenofen (9) einen Rohstahl (11) mit einem N-Gehalt von < 60 ppm, vorzugsweise < 35 ppm, herzustellen.Method for producing crude steel (11) using an electric arc furnace (9) with the following steps: - producing sponge iron (7) in a direct reduction plant (5), - feeding the sponge iron (7) to the electric arc furnace (9) at least partially Iron carrier, characterized in that the direct reduction system (5) and / or the sponge iron (7) is supplied with a carbon-containing medium (8, 13) in a preselected amount in order to use the electric arc furnace (9) to produce crude steel (11) with an N- Content of <60 ppm, preferably <35 ppm, to be produced. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenschwamm (7) nach der Direktreduktionsanlage (5) und vor dem Elektrolichtbogenofen (9) mit dem kohlenstoffhaltigen Medium (8, 13) beschichtet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the sponge iron (7) is coated with the carbon-containing medium (8, 13) after the direct reduction system (5) and before the electric arc furnace (9). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Elektrolichtbogenofen (9) zusätzlich ein kohlenstoffhaltiges Medium (8, 13) zugeführt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the electric arc furnace (9) is additionally supplied with a carbon-containing medium (8, 13). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Abstich des Rohstahls (11) aus dem Elektrolichtbogenofen (9) das kohlenstoffhaltige Medium (8, 13) einem im Elektrolichtbogenofen (9) verbleibendem Rohstahl (11) zugeführt wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that after the raw steel (11) has been tapped from the electric arc furnace (9), the carbon-containing medium (8, 13) is fed to a raw steel (11) remaining in the electric arc furnace (9). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Medium (8, 13) aus biogenen und/oder erneuerbaren Quellen zugeführt wird.Method according to one or more of the Claims 1 until 4th , characterized in that the carbon-containing medium (8, 13) is supplied from biogenic and / or renewable sources. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktreduktionsanlage (5) das kohlenstoffhaltige Medium (8) zumindest teilweise als kohlenstoffhaltiger Feststoff zugeführt wird.Method according to one or more of the Claims 2 until 5 , characterized in that the direct reduction system (5) the carbon-containing medium (8) is at least partially fed as a carbon-containing solid. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlenstoffhaltige Feststoff in die Direktreduktionsanlage (5) zumindest teilweise als Pulver eingeblasen wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the carbon-containing solid is at least partially blown into the direct reduction system (5) as a powder. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlenstoffhaltige Feststoff in einem unteren Teil der Direktreduktionsanlage (5) bei etwa 600 bis 750 °C eingeblasen wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the carbon-containing solid is blown into a lower part of the direct reduction plant (5) at about 600 to 750 ° C. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als kohlenstoffhaltiges Medium neben dem kohlenstoffhaltigen Feststoff der Direktreduktionsanlage (5) zusätzlich ein kohlenstoffhaltiges Gas (13) zugeführt wird.Method according to one or more of the Claims 6 until 8th , characterized in that, in addition to the carbon-containing solid, a carbon-containing gas (13) is also fed to the direct reduction system (5) as the carbon-containing medium. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Gas (13) zumindest teilweise als biogenes Gas und/oder zumindest teilweise als ein CO- bzw. CO2-haltigen Abgas aus Rohstahlerzeugungsprozessen zugeführt wird.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the carbon-containing gas (13) is supplied at least partially as a biogenic gas and / or at least partially as a CO or CO 2 -containing exhaust gas from crude steel production processes. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Elektrolichtbogenofen (9) über den Eisenträger und optional über ein kohlenstoffhaltiges Medium (8) Kohlenstoff in einer vorgewählten Menge von 0,1 bis 6 Gewichts-% bezogen auf die Schmelze dem Elektrolichtbogenofen (9) zugeführt wird.Method according to one or more of the Claims 1 until 10 , characterized in that the electric arc furnace (9) is fed to the electric arc furnace (9) via the iron support and optionally via a carbon-containing medium (8) in a preselected amount of 0.1 to 6% by weight based on the melt. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktreduktionsanlage (5) als Reaktionsgas ein wasserstoffhaltiges Gas (4), das mehr als 50 % Wasserstoff enthält, zugeführt wird.Method according to one or more of the Claims 1 until 11 , characterized in that a hydrogen-containing gas (4) which contains more than 50% hydrogen is fed to the direct reduction system (5) as the reaction gas. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserstoffhaltige Gas (4) regenerativ erzeugt wird.Procedure according to Claim 12 , characterized in that the hydrogen-containing gas (4) is generated regeneratively. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenträger überwiegend aus Eisenschwamm (7) besteht.Method according to one or more of the Claims 1 until 13th , characterized in that the iron support consists predominantly of sponge iron (7).
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