DE1220873B

DE1220873B - Process for increasing the performance of Siemens-Martin ovens equipped with burners on the furnace heads

Info

Publication number: DE1220873B
Application number: DEK40099A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Kosmider; Dr-Ing Herbert Neuhaus; Dr-Ing Hermann Schenck
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1960-03-07
Filing date: 1960-03-07
Publication date: 1966-07-14
Also published as: GB949834A

Description

Verfahren zur Leistungssteigerung von mit Brennern an den Ofenköpfen versehenen Siemens-Martin-Öfen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Leistungssteigerung von mit Brennern an den Ofenköpfen versehenen Siemens-Martin-Öfen, welche mit fast senkrecht durch das Ofengewölbe geführten Sauerstofflanzen versehen sind, die während des Beschickens des Ofens mit Schrott nur wenig in den Ofenraum eingefahren, dem Einschmelzen des Schrottes folgend nachgeführt und während der Frischbehandlung auf einen so großen Abstand von der Badoberfläche eingestellt werden, daß diese mit dem aus der Lanze austretenden Sauerstoff großflächig beaufschlagt wird.Process for increasing the performance of burners on the furnace heads provided Siemens-Martin furnaces. The present invention relates to a method to increase the performance of Siemens-Martin furnaces fitted with burners on the furnace heads, which are provided with oxygen lances that are led almost vertically through the furnace vault that only a little into the furnace chamber during the loading of the furnace with scrap retracted, tracked following the melting of the scrap and during the Fresh treatment can be set at such a large distance from the bath surface, that this is acted upon over a large area with the oxygen emerging from the lance will.

Es ist bekannt, den Siemens-Martin-Prozeß sowohl während der Einschmelzzeit als auch in der Frischperiode durch Anwendung reinen Sauerstoffs zu intensivieren. Für den Fall der Intensivierung der Verbrennung während der Einschmelzperiode wird der Sauerstoff im allgemeinen durch eine besondere Düse in der Nähe der Brennstoffdüsen bzw. von den Ofenköpfen her zugeführt. Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß durch die Anwendung des reinen Sauerstoffs die Flammenlänge unerwünscht gekürzt wird, so daß die Schmelzwirkung sehr ungleichmäßig über den Herdraum verteilt ist. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Verfahren ergibt sich dann, wenn auch in der Frisch- bzw. Kochperiode reiner Sauerstoff zugeführt werden soll, um die Frischzeit zu verkürzen. In diesen Fällen ist es nämlich notwendig, daß ein weiteres. getrenntes Zuführungssystem für den in der Frischperiode einzuleitenden Sauerstoff vorgesehen wird, welches sich zur Erzielung der gewünschten Wirkung im Gewölbe befinden kann. Ein besonderer Übelstand, der sich bei diesen bekannten Verfahren in der Kochperiode ergibt, ist die Bildung des braunen Oxydrauches, welcher zu einer Verkürzung der Gewölbehaltbarkeit führt. Dieser Umstand ist dadurch bedingt, daß der Sauerstoffstrahl infolge der Anwendung der hohen Drucke in das Bad eindringt und mehr oder weniger punktförmig seine Wirkung entfaltet.It is known the Siemens-Martin process both during the meltdown period as well as to intensify in the fresh period by using pure oxygen. In the event of intensification of the combustion during the meltdown period the oxygen generally through a special nozzle near the fuel nozzles or fed from the furnace heads. These known methods have the disadvantage that by using pure oxygen, the flame length is undesirably shortened is, so that the melting effect is very unevenly distributed over the hearth. Another disadvantage of this known method arises even if in the fresh or cooking period should be supplied with pure oxygen around the fresh time To shorten. In these cases it is necessary that another. separated Supply system provided for the oxygen to be introduced during the fresh season which can be located in the vault to achieve the desired effect. A particular drawback that occurs with these known methods in the cooking period is the formation of brown oxide smoke, which leads to a shortening of the Arch retention leads. This fact is due to the fact that the oxygen jet as a result of the application of high pressures penetrates into the bath and more or less unfolds its effect in a punctiform manner.

Es sind auch schon Verfahren bekannt, bei denen Sauerstoff in der Frisch- oder Kochzeit mit einem so niedrigen Druck aufgeblasen wird, daß die Schlackenschicht nicht durchstoßen wird, sondern als Reaktionszwischenschicht erhalten bleibt. Hierbei findet eine Oxydation des Bades gewissermaßen über die Schlacke statt. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß es sich bei diesem Vorgang um einen Diffusionsprozeß handelt, der durch besondere Maßnahmen beschleunigt werden muß, wenn man die gewünschte hohe Frischgeschwindigkeit erzielen will.There are already methods known in which oxygen in the Fresh or cooking time is inflated with such a low pressure that the slag layer is not pierced, but is retained as an intermediate reaction layer. Here an oxidation of the bath takes place to a certain extent via the slag. This method but has the disadvantage that this process is a diffusion process acts, which must be accelerated by special measures, if you get the desired wants to achieve high freshness speed.

Es sind Siemens-Martin-Öfen bekannt, bei denen sich eine einzige Sauerstofflanze in der Mitte des Ofengewölbes befindet. Der Sauerstoffstrahl wird hierbei in eine Vielzahl von einzelnen Strahlen unterteilt, um nicht einen einzigen großen Brennfleck, sondern eine Mehrzahl kleiner Brennffecke zu erhalten, bei denen ein relativ schmaler, aber kompakter Strahl die Badoberfläche erfaßt, wodurch der sich bei einem einzigen zusammenhängenden Strahl ergebende Spritzeffekt und die starke Bildung braunen Rauches in gewissem Umfang herabgesetzt werden. Wenn auch bei dieser Vorrichtung ein übermäßiges Spritzen und Rauchen vermieden wird, so werden doch diese Übelstände nicht ausgeschaltet.Siemens-Martin ovens are known that have a single oxygen lance in the middle of the furnace vault. The oxygen jet is here in a Multitude of individual beams divided so as not to have a single large focal point, but rather to obtain a plurality of small focal points, in which a relatively narrow, but a more compact jet covers the bath surface, which results in a single coherent jet resulting spray effect and the strong formation of brown smoke be reduced to some extent. Albeit an excessive one with this device Injecting and smoking are avoided, these evils are not eliminated.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die genannten Nachteile der bekannten Verfahren dadurch, daß der Sauerstoff durch je eine an den Ofenenden angeordnete Lanze mit einem Druck zwischen 0,2 und 0,8 atü und einer Geschwindigkeit zwischen 50 und 250 m/sec in die Brennerflamme eingeleitet wird.The present invention avoids the disadvantages mentioned of the known ones Method in that the oxygen through one arranged at each of the furnace ends Lance with a pressure between 0.2 and 0.8 atü and a speed between 50 and 250 m / sec is introduced into the burner flame.

Durch die Erfindung werden während der Einschmelzperiode eine wesentlich höhere Flammentemperatur sowie eine große Turbulenz erzielt, die einen wesentlich verbesserten Wärmeübergang bediengt. Diese Wirkung zeigt sich auf einer großen Fläche und nicht - wie vielfach in Siemens-Martin-Öfen mit normaler Bauart ohne Sauerstoffanwendung während der Einsechmelzzeit - in verhältnismäßig schmalen und begrenzten Zonen.The invention makes one essential during the meltdown period higher flame temperature as well as a large turbulence achieved, which a significantly operated improved heat transfer. This effect can be seen over a large area and not - as is often the case in Siemens-Martin ovens of normal construction without the use of oxygen during the melt-in time - in relatively narrow and limited zones.

Es sind auch Siemens-Martin-Öfen bekannt, bei denen eine Vielzahl von Lanzen vorgesehen ist, die ausschließlich einem Frischvorgang dienen und die daher nicht die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllen, die Einschmelzwirkung während der Einschmelzzeit des Schrottes zu vergrößern. Während des nachfolgenden Frischvorganges kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Arbeitsweise weiterhin eine hohe Frischgeschwindigkeit erzielt werden, ohne daß nennenswerte Mengen braunen Oxydrauches entstehen. Der Sauerstoff trifft mit niedrigem Auftreffdrück auf eine relativ große Badoberfläche auf. Der Auftreffdruck ist jedoch groß genug, um die Schlackendecke zu durchbrechen, so daß ein direkter Kontakt zwischen Sauerstoff und Bad und damit Gewähr für eine genügend große Reaktionsgeschwindigkeit gegeben ist. Der Sauerstoffstrahl dringt jedoch nicht in das Bad ein. Die Verhinderung der Entwicklung von braunem Rauch wird durch die relativ große bestrichene Badoberfläche erklärt. Je größer bei gleichem Auftreffdruck die bestrichene Oberfläche und je geringer bei kleiner Auftrefffläche der Auftreffdruck, um so geringer ist die Entwicklung von braunem Rauch. Infolgedessen hat man durch Veränderung des Blasdrucks in den Grenzen zwischen 0,2 und 0,8 atü sowie des Lanzenabstandes ein sicheres Mittel in der Hand, die Rauchbildung innerhalb des Herdraumes zu vermeiden, ohne dabei auf eine indirekte Oxydation über die Schlacke, welche durch die Diffusion gesteuert wird, angewiesen zu sein.There are also Siemens-Martin ovens known, in which a large number is provided by lances that are used exclusively for a fresh process and the therefore do not achieve the object according to the present invention, the melting effect to enlarge during the melting point of the scrap. While the subsequent fresh process can with the device according to the invention and Operation continues to achieve a high fresh speed without significant amounts of brown oxide smoke are produced. The oxygen hits with low Impact pressure on a relatively large bath surface. The impact pressure is, however large enough to break through the slag cover so that there is direct contact between Oxygen and bath and thus guarantee a sufficiently high reaction rate given is. However, the oxygen jet does not penetrate the bath. The prevention the development of brown smoke is due to the relatively large painted bath surface explained. The larger the coated surface with the same impact pressure and depending The lower the impact pressure with a small impact area, the lower the development of brown smoke. As a result, by changing the blowing pressure in the Limits between 0.2 and 0.8 atmospheric pressure as well as the lance spacing are a safe means in by hand to avoid the formation of smoke inside the oven without opening an indirect oxidation via the slag, which is controlled by the diffusion will be instructed.

Im folgenden soll das geschilderte Verfahren durch ein Betriebsbeispiel näher erläutert werden. Der geschilderte Versuch wurde an einem 70-t-Ofen, der mit Generatorgas beheizt wurde, durchgeführt.In the following, the described method is to be used through an operational example are explained in more detail. The experiment described was carried out on a 70 t furnace that was equipped with Generator gas was heated, carried out.

Die Sauerstoffzufuhr erfolgte über zwei Sauerstofflanzen, die durch den Scheitel des Gewölbes in den Herdraum eingeführt werden konnten. Die Scheitelhöhe über der Badoberfläche betrug 2200 mm. Die Einführung der Lanzen erfolgte jeweils hinter dem rechten und linken Türpfeiler. Die Lanzen selbst waren wassergekühlt und hatten nur eine Austrittsöffnung für den Sauerstoff mit einem Durchmesser von 38 mm. Die Austrittsöffnung war so ausgelegt, daß bei einem Druck zwischen 0,2 und 0,8 atü eine stündliche Sauerstoffmenge von 300 bis 1200 Nm3 durch jede Lanze zugeführt werden konnte.The oxygen supply took place via two oxygen lances, which through the crown of the vault could be inserted into the hearth. The height of the crown above the bath surface was 2200 mm. The lances were introduced in each case behind the right and left door pillars. The lances themselves were water-cooled and had only one outlet opening for the oxygen with a diameter of 38 mm. The outlet opening was designed so that at a pressure between 0.2 and 0.8 atm, an hourly amount of oxygen of 300 to 1200 Nm3 is supplied through each lance could be.

Der feste Einsatz für die Versuchsschmelze bestand aus 501/o leichtem und schwerem Schrott, der innerhalb von 13/4 Stunden in den Ofen chargiert wurde. Mit dem Schrott wurden ,gleichzeitig 5% Erz und die für die Schlackenbildung notwendige Kalkmenge chargiert. The fixed input for the test melt consisted of 501 / o light and heavy scrap, which was charged into the furnace within 13/4 hours. With the scrap, 5% ore and the amount of lime necessary for slag formation were charged at the same time.

Bereits gegen Ende der Chargierzeit wurde zur Intensivierung der Verbrennung jeweils von der Lanze des einziehenden Kopfes her Sauerstoff zugeführt. Zu diesem Zweck wurde die Lanze 500 mm in den Ofen eingefahren und mit einem Druck von 0,4 atü 600 Nm3 Sauerstoff pro Stunde eingeblasen. Bei entsprechender Drosselung der Luftmenge entspricht dieses einer Sauerstoffanreicherung der Verbrennungsluft auf 261/o.Even towards the end of the charging time, the combustion was intensified each supplied with oxygen from the lance of the retracting head. To this For this purpose, the lance was inserted 500 mm into the furnace and with a pressure of 0.4 atü 600 Nm3 oxygen blown in per hour. With a corresponding throttling of the Air quantity, this corresponds to an oxygen enrichment of the combustion air 261 / o.

Nach 21/2 Stunden, von Beginn der Schmelze an gerechnet, erfolgte die Roheisenzugabe mit 45% des gesamten metallischen Einsatzes. Während dieser Zeit, etwa 1/2 Stunde, wurde die Sauerstoffzufuhr unterbrochen. Anschließend wurde über beide Blaslanzen bei einem Druck von 0,3 atü eine stündliche Sauerstoffmenge von 900 Nms zugeführt. Der. Lanzenabstand wurde jetzt entsprechend der Entwicklung von braunem Rauch verändert. Er lag anfangs bei 1000 mm und gegen Ende der Frischzeit bei 500 mm über der Badoberfläche.After 21/2 hours, counting from the beginning of the melt, it took place the addition of pig iron with 45% of the total metal input. During this time, about 1/2 hour, the oxygen supply was cut off. Then it was over both lances an hourly amount of oxygen at a pressure of 0.3 atm 900 Nms supplied. Of the. Lance spacing has now been increased according to the development of brown smoke changed. It was initially 1000 mm and towards the end of the fresh time at 500 mm above the bath surface.

Die erste Probe enthielt nach 4 Stunden Gesamt schmelzzeit 0,980/aC. Nach 5 Stunden Gesamtschmelzzeit war die Entkohlung bei 0,10% nahezu beendet, und die Sauerstoffzufuhr wurde abgestellt. Während der Kochzeit ergab sich eine rechnerische Frischgeschwindigkeit von 0,88 % C je Stunde. Nach 5 Stunden und 25 Minuten wurde die Schmelze abgestochen. Dabei ergab sich eine Schmelzleistung von 14 t/h, verglichen mit 9,2 t/h bei gleichem Einsatz, aber ohne Sauerstoffzufuhr. Dieses Ergebnis bedeutet eine 52o/oige Leistungssteigerung. Der spezifische Sauerstoffverbrauch lag bei 32 Nm3/t.The first sample contained 0.980 / aC after a total melting time of 4 hours. After a total melting time of 5 hours, the decarburization was almost complete at 0.10%, and the oxygen supply was turned off. During the cooking time there was a mathematical one Fresh rate of 0.88% C per hour. After 5 hours and 25 minutes it was tapped the melt. This resulted in a melting capacity of 14 t / h, compared with 9.2 t / h with the same use, but without oxygen supply. This result means a 52% increase in performance. The specific oxygen consumption was 32 Nm3 / t.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß lediglich durch zwei durch das Gewölbe eingeführte Lanzen mit Hilfe von Sauerstoff unter den besonderen Bedingungen der Erfindung sowohl eine Intensivierung des Einschmelzvorganges als auch der Frischgeschwindigkeit zu erreichen ist. Dabei wird die Bildung von braunem Eisenoxydrauch, der sich als ein großer Nachteil bei der Anwendung von Sauerstoff im Siemens-Martin-Ofen zeigte, fast vollständig vermieden. Staubmessungen haben ergeben, daß im Durchschnitt nur etwa 1 g Staub bzw. Rauch pro Kubikmeter Abgas beim Frischen mit Sauerstoff nach der Erfindung entwickelt wird. Demgegenüber liegen aus der technischen Literatur Werte zwischen 7 und 20 g pro m3 Abgas vor, wenn der Sauerstoff in bisher üblicher Weise zur Intensivierung des Frischprozesses angewendet wurde.A particular advantage of the method according to the invention is that that only through two lances introduced through the vault with the help of oxygen under the special conditions of the invention both an intensification of the melting process as well as the fresh speed can be achieved. The formation of brown iron oxide smoke, which turns out to be a major disadvantage in the use of oxygen showed in the Siemens-Martin furnace, almost completely avoided. Have dust measurements show that on average only about 1 g of dust or smoke per cubic meter of exhaust gas when freshening with oxygen according to the invention is developed. Opposite lie from the technical literature values between 7 and 20 g per m3 of exhaust gas if the Oxygen used in the usual way to intensify the fresh process became.

Claims

Claim: Process for increasing the performance of burners on the furnace heads provided Siemens-Martin furnaces, which with almost vertical through the furnace vault are provided with guided oxygen lances that are activated during loading of the furnace with scrap only slightly retracted into the furnace chamber, the melting of the Followed by scrap and during the fresh treatment on such a large one Distance from the bath surface can be set so that this with the one from the lance exiting oxygen is applied over a large area, characterized in that the oxygen through a lance arranged at each of the furnace ends at a pressure between 0.2 and 0.8 atü and a speed between 50 and 250 m / sec in the burner flame is initiated. Publications considered: Belgian U.S. Patent No. 559,528; U.S. Patent Nos. 2,515,631, 2,580,614, 2,878,115; "Blast Furnace and Steel Plant" magazine, January 1960, pp. 68 to 80.