DE1433435A1 - Process for the production of steel - Google Patents

Process for the production of steel

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DE1433435A1
DE1433435A1 DE19641433435 DE1433435A DE1433435A1 DE 1433435 A1 DE1433435 A1 DE 1433435A1 DE 19641433435 DE19641433435 DE 19641433435 DE 1433435 A DE1433435 A DE 1433435A DE 1433435 A1 DE1433435 A1 DE 1433435A1
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Germany
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furnace
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Willis Bateman
Arnold Metcalf
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British Iron and Steel Research Association BISRA
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British Iron and Steel Research Association BISRA
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/32Blowing from above
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

Iffiä BHIiISlI IHOjM AND STKbL .ώίϋϋΜΟΗ AStk Gate, London, S. W. 1., Grroßbritan.nienIffiä BHIiISlI IHOjM AND STKbL .ώίϋϋΜΟΗ AStk Gate, London, S. W. 1., Great Britain

J", 24 BuckinghamJ ", 24 Buckingham

■^'Verfahren zur Hers-teilung von Stalil"■ ^ 'Procedure for the production of Stalil "

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von otahl und richtet sich insbesondere auf die stahlherstellung in mit cäaueratoff-Lrennstoff-Jrer.nern befeuerten Ofen.The invention relates to a method for producing otahl and focuses in particular on steel production in stove fired by a fuel stove.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Stahlherstellungsverfahrena unter Verweriiun^ einet, oaiierstoxfirennstoff-Brenners, ?:'it α em vollstänciig kalt-j i-ochof t>nchc.rgen ,it sehr weit schwankenden Anteilen an ochrott and Aüheis geschmolzen und geläutert werden können.An object of the present invention is to provide one Steelmaking process using a fuel burner, ?: 'it α em completely cold-j i-ochof t> nchc.rgen , with very wide fluctuations in the proportions of ochrott and Aüheis can be melted and refined.

dein Ausdruck "bauerstoff—x>i■emnstüi'i'-.irei"iner", υπ H.as Stulle im /erlauf der weiteren Beschreibung nur nuch djr Aus aruck ".jronner" verwendet /eruen .^irU, vüi-üte"ht 'isu einenyour expression "Baustoff — x> i ■ emnstüi'i '-. irei" iner ", υπ H.as In the course of the further description, only open the door aruck ".jronner" uses / eruen. ^ irU, vüi-üte "ht 'isu one

BAD ORIGINAL ?_ _BATH ORIGINAL ? _ _

809810/061 G809810/061 G

Brenner, der mit Kohlenwasserstoff-Brennstoff und Sauerstoff gespeist wird und eine innige und vollständige Mischung des Brennstoffes mit dem Sauerstoff liefert.Burner that runs on hydrocarbon fuel and oxygen is fed and provides an intimate and complete mixture of the fuel with the oxygen.

Der Kohlenwasserstoff "brennstoff, der im folgenden allgemein nur noch als "Brennstoff" "bezeichnet weraen soll, kann in einer einzigen Form oaer einer Kombination von Formen, beispielsweise Gas, Leichtöl und/oder Schweröl vorliegen, während der Sauerstoff als sauerstoffhfltiges Gas, beispielsweise mit Sauerstoff angereicherte Luft, eingespeist wird, so daß der allgemein verwendete Ausdruck ;Sau2rstoff;! auch Gase umfaßt, die nicht nur aus reinem dauer stoff "bestehen. "Während des Betriebes sind normalerweise zusätzliche Sauerstoff quellen, "beispielsweise angereicherte Luft, vorhanden', und es wird verschiedentlich auf die Gesamtsauerstoffmenge, die alle ■,jue.i.len umfaßt, einschließ- · lieh derjenigen für den Brenner, und auf die Sauerstoffzuführung oaer auf den zugeführten Sauerstoff, Bezug genommen um anzudeuten, daß der Sauerstoff unmittelbar dem Brenner zugeführt wird.The hydrocarbon "fuel", which in the following will generally only be referred to as "fuel", can be present in a single form or a combination of forms, for example gas, light oil and / or heavy oil, while the oxygen is an oxygen-containing gas, for example with Oxygen enriched air, is fed, so the commonly used term ; Sau2rstoff;! also includes gases that are not only made of pure permanent material. "During operation, additional oxygen sources are normally present," for example, enriched air "is present", and the total amount of oxygen, which includes all , including that for the burner, and the oxygen supply or the supplied oxygen, referred to to indicate that the oxygen is supplied directly to the burner.

.s. sind bereits Vorsctila e für die Verwendung von Sauerstoff-Srennstoff-Brennern bei der Herstellung von Stahl gemacht worden, jedoch erfolgte dieser. Einsatz allgemein auf dem '"/eg einer Zusätzerwärnung während des Schnielzens. Finden solche Brenner zusätzlich wahrend der Läuterung Verwendung, wird ausnahmslos.s. are already presctila e for the use of oxygen-fuel burners was made in the manufacture of steel, but this was done. Use generally on the '"/ eg one Additional warning during sneaking. Find such burners in addition, during the purification use will be invariably

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die -brennstoffzufuhr abgeschaltet und der Brenner nur mit Sauerstoff betrieben. Der .Brenner findet deshalb in oiesen Fällen als Sauerstofflanze Verwendung. Jiese Arbeitsweise ist vcn der Slidung reichlichen roten .Jisenoxydrauches begleitet, .ie Bildung von solchem Rauch führt nicht nur ^u merklichen ferlusten an Metall in Form von iuetalloxyd, sondern erfordert auch den Einsatz kostspieliger und umfangreicher A'bthe fuel supply is switched off and the burner only supplies oxygen operated. The burner is therefore found in these cases as Oxygen lance usage. This way of working is based on separation copious red iron oxide smoke accompanies the formation from such smoke not only leads to noticeable losses Metal in the form of iuetalloxyd, but also requires use expensive and extensive A'b

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Jtahlherstellungsverfahren vorgeschlagen, bei dem eine Ofencharge nur curch Verbrennung eines innigen Gemisches von kohlenwasserstoffbrennstoff und Sauerstoff geschmolzen und geläutert ^;ird. In \'.eiterer .•Ausbildung der i-irfindung wird die Verbrennung während aer gesagten Läuterungsperiode aufrechterhalten, so da ^ prm-tisch >,ein iiisenoxydrauch entsteht.The present invention provides a steel manufacturing method suggested that a furnace charge only by incineration an intimate mixture of hydrocarbon fuel and oxygen melted and purified ^; ird. In \ '. Pus. • training the i-irfindung is the combustion during the said Maintain the period of purification, so da ^ prm-tisch>, a Iron oxide smoke is produced.

Zum besseren Verständnis soll die Lrfindung im folgenden anhand der Zeichnungen n;iher erläutert Herder.For a better understanding, the invention is based on the following of the drawings; Herder explains.

Die Zeichnungen zeiger, inThe drawings pointers, in

Pig. 1 eine Vorrichtung, wie sie wMirend aer ^nxwicklun^ ues erfindungsgent.ßen Verfahrens verwendet v;urue ;Pig. 1 a device such as that used in the development inventive method used v; urue;

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Fig. 2 eine schematische Darstellung eines geeigneten Brennerregelsystenis ; und in2 shows a schematic representation of a suitable burner control system ; and in

Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines Ofens zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens·3 shows another embodiment of a furnace for implementation of the method according to the invention

]?ig. 1 zeigt die allgemeine Anordnung von Ofenwanne und Brenner, Die Ofenwanne 1 wurde hergestellt, indem man einen 5OQ kg Blektrobogenofen durch Entfernen der Elektroden und Heuaufmauern der Decke 2 in monolithischem,, feuerbeständigen Material unter Ausbildung getrennter Öffnungen in der Deckenmitte für Brennereintritt und Abgasaustritt umgestaltete. Der Ofen "behielt die übliche Beschickungstüre 10, den Abstich 11 und ein nicht gezeichnetes Kippgetriebe zur leichteren Sehlaokenentfernung und erleichterung des Abstichs* Der bei 3 angedeutete Brenner ist mit Sauerstoff- und Brennstoffzuführungsleitungen 4 bzw, 5 versehen. Außerdem sind Wassereinlaß- und -auslafileitun« gen 6 für den Wasserkühlmantel vorhanden, der sich über die Gesamtlänge des .-renners erstreckt* Von der vorhandenen-Vorrichtung zum Ausheben und Absenken der Elektroden wird beim Anheben und Absenken des Brenners gebrauch gemacht, wobei ©in üeil des mittleren «ülektrodenwindenarmes bei 7 angedeutet 1st, obwohl man selbstverständlich auch eine Anordnung aus einem Kabel uncl Scheiben, sowie einer Winde verwenden kann,]? ig. 1 shows the general arrangement of furnace pan and burner. The furnace pan 1 was produced by redesigning a 50Q kg sheet metal arc furnace by removing the electrodes and hay walls from the ceiling 2 in monolithic, fire-resistant material with the formation of separate openings in the middle of the ceiling for the burner inlet and exhaust gas outlet. The furnace "retained the usual loading door 10, the tapping 11 and a tilting gear (not shown) to make it easier to remove visual marks and to facilitate tapping * The burner indicated at 3 is provided with oxygen and fuel supply lines 4 and 5, respectively. Gen 6 is available for the water cooling jacket, which extends over the entire length of the. -Renner * The existing device for raising and lowering the electrodes is used when raising and lowering the burner 1st, although you can of course also use an arrangement consisting of a cable and washers, as well as a winch,

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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Über dem Abgasauslaß des Ofens wurde eine Esse 8 befestigt, die mit einer Drosselklappe 9 ausgerüstet wurde, durch welche der Zug und damit der Druck im Ofen und die Menge der ifebenluft eingestellt werden können·Above the exhaust outlet of the furnace, a chimney 8 was attached, which was equipped with a throttle valve 9, through which the draft and thus the pressure in the furnace and the amount of secondary air can be set

Bei der Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde im 'beschriebenen Ofen eine beträchtliche Anzahl von "Aufheizungen11 durchgeführt. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung soll ein solcher typischer Vorgang näher erläutert werden.During the development of the method according to the invention, a considerable number of heatings 11 were carried out in the furnace described. For a better understanding of the present invention, such a typical process will be explained in more detail.

Der Ofen wurde zuerst mit einem Gas-Luft-Brenner vorgeheizt, bis die Temperatur der feuerfesten Auskleidung einen Wert von 800 bis 900° C erreicht hatte.. Dann wurde der Sauerstoff-Brennstoff-Brenner eingesetzt und mit Leichtöl in Mengen von 90 l/Std., sowie mit Sauerstoff von ca. 170 mVStd. befeuert. Sobald die Ofendeckentemperatur Werte von 1000 bis 1100 erreicht hatte, wurde die Brennstoffzufuhr auf ca. 113 l/Std. und die Sauerstoffzufuhr auf ca. 200 m /Std. gesteigert. Der Brenner wurde so weit abgesenkt, daß er ca. 90 cm in den Ofenherd eintauchte, worauf mit dem Chargieren begonnen wurde.The oven was first preheated until with a gas-air burner the temperature of the refractory lining had reached a value of 800 to 900 ° C .. Then the oxygen-fuel burner used and with light oil in quantities of 90 l / hour, as well as with oxygen of approx. 170 mVh. fired. As soon as the When the furnace ceiling temperature had reached values from 1000 to 1100, the fuel supply was set to approx. 113 l / h. and the oxygen supply at approx. 200 m / h increased. The burner was lowered so far that it dipped approx. 90 cm into the furnace hearth, whereupon charging was started.

f Die Charge betrug bei diesem Beispiel 300 kg Stahlrohrschrott, 200 kg Gußeisen und 18 kg Kalkstein und wurde von Hand in den Hochofen durch die Beschickungstüre eingespeist.f The batch in this example was 300 kg of steel pipe scrap, 200 kg of cast iron and 18 kg of limestone and was fed into the blast furnace by hand through the loading door.

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Beim Anstieg der Charge im Ofen wurde der Brenner angehören, so daß der Abstand zwischen Schrott und Brenner verhältnismäßig konstant blieb. War die gesamte Charge aufgegeben, dann wurde der Brenner so schnell als möglich durch die Charge nach unten gestoßen, so daß die Abgase nach oben durch die Charge wanderten, : bevor sie den Of#n verließen. Dadurch wird ein güter Wärmeübergang begünstigt. Der Brenner wurde ca. 30 bis 75 cm vom Herd entfernt gehalten, in welcher Stellung der unterste Seil des Brenners vom Schrott umgeben war. Die Ölzufuhr wurde auf 113 l/Std. und die Sauerstoffzufuhr auf 210 m^/S±a. gehalten, was zusammen mit der eindringenden Luft einen geringen Überschuß des Sauerstoffs in den Abgasen ergab.As the batch increased in the furnace, the burner would belong, so that the distance between scrap and burner remained relatively constant. When the entire batch had been given up, the burner was pushed down through the batch as quickly as possible so that the exhaust gases migrated up through the batch before they left the furnace. This promotes good heat transfer. The burner was held about 30 to 75 cm away from the stove, in which position the bottom rope of the burner was surrounded by scrap. The oil supply was set to 113 l / h. and the oxygen supply to 210 m ^ / S ± a. held, which together with the penetrating air resulted in a slight excess of oxygen in the exhaust gases.

Der Brenner wurde so lange in dieser Stellung gehalten, bis sich sichtbar ein geschmolzener Metallvorrät in der Mitte der Wanne* entwickelt hatte, worauf der Brenner langsam nach oben geschoben wurde, bis der Schrott, welcher den Brenner bisher umgeben hatte, nunmher unmittelbar der llamme ausgesetzt war. Der Brenner wurde dann in dieser Stellung belassen.The burner was held in this position until a molten metal supply was visible in the center of the pan * had developed, after which the burner was slowly pushed upwards until the scrap that had previously surrounded the burner was now directly exposed to the flame. The burner was then left in this position.

Während dieses Herunterschmelzens wurde der Brennstoffeingang so gesteuert, daß eine Deckentemperatur über 1600 bis 1650° verhindert wurde. In der Praxis erreicht die Deckentemperatur nach 18 Minuten einen Wert-von 1600° und die Brennstoffzufuhr wiräDuring this meltdown, the fuel inlet became like this controlled that prevents a ceiling temperature above 1600 to 1650 ° became. In practice, the ceiling temperature reaches a value of 1600 ° after 18 minutes and the fuel supply works

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dann auf 68 l/Std. und die Sauerstoffzufuhr auf 125 m5/Std. gedrosselt. Außerdem wird der Ofendruck so eingeregelt, daß ein übermäßiger "sting" vermieden und die Menge der eintretenden Luft geregelt wird.then to 68 l / h. and the oxygen supply to 125 m 5 / h. throttled. In addition, the furnace pressure is regulated so that excessive "sting" is avoided and the amount of air entering is regulated.

War das Bad flach, d.h. waren ca. 3/4 der Charge nach ca. 30 Minuten geschmolzen, wurde das Bad gerührt, eine Probe genommen und die Temperatur gemessen. Die Analyse der Probe zeigte einen Kohlenstoffgehalt IjIb zu 1,3 #.Was the bath shallow, i.e. about 3/4 of the batch was after about 30 minutes melted, the bath was stirred, a sample was taken and the temperature was measured. Analysis of the sample showed one Carbon content IjIb to 1.3 #.

Die Sauerstoffzufuhr wurde dann auf 168 m /3td. gesteigert, um das Sieden des Kohlenstoffs zu begünstigen. Anschließend wurde die Geschwindigkeit der Kohlenstoffbeseitigung durch Änderung der Sauerstoffströmung so geregelt, daß die Metalltemperatur mit einer solchen Geschwindigkeit anstieg, daß sie 10 bis 20° unterhalt der Abstechtemperatur liegt, wenn der gewünschte Kohlenstoff spiegel erreicht ist. Oa. 45 Hinuten nach Beginn der Chargierung war der Kohlenstoffgehalt auf 0,22 fe reduziert und das Metall befand sich auf einer Temperatur von 1580°. In dieser Stufe wurde die Bntoxydierung durch Zusatz; von ca. 32 kg Ferrosilicium hervorgerufen, auf welchen die Eugabe von ca. 54 kg Ferromengen folgte«The oxygen supply was then increased to 168 m / 3td. increased to favor the boiling of the carbon. The rate of carbon removal was then controlled by changing the oxygen flow so that the metal temperature rose at such a rate that it is 10 to 20 ° below the tapping temperature when the desired carbon level is reached. Oa. 45 minutes after the start of charging, the carbon content was reduced to 0.22 Fe and the metal was at a temperature of 1580 °. At this stage the anti-oxidation was carried out by adding; caused by approx. 32 kg of ferrosilicon, which was followed by the addition of approx. 54 kg of ferrous quantities «

Nachdem diese gusätze nach ca, 3 bis 4 Minuten geschwollen waren, wurde das Metall bei einer Temperatur von 1600a abgezogen. Der .After these gusätze were swollen after about 3 to 4 minutes, the metal was peeled off at a temperature of 1600 a. Of the .

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Stahl hatte folgende Zusammensetzung: 0,27 $ C, 0,15 Si, 0,83 i Mn, 0,025 P und 0,04 fi S.Steel had the following composition: 0.27 $ C, 0.15 i ° Si, 0.83 i Mn, 0.025 1 ° P and 0.04 fi S.

Nach den Versuchen mit dem kleinen Ofen wurden eine Heine von Versuchen in einem 5 to-Ofen durchgeführt. Diese Anlage hatte dieselbe Konstruktion wie diejenige des Ofens nach Pig. 1, je- . doch war die Decke abnehmbar, um ein rasches Chargieren mit . Hilfe von Kübeln zu ermöglichen.After the experiments with the small stove, a Heine von Tests carried out in a 5 to oven. This system had the same construction as that of the Pig furnace. 1, each-. but the cover was removable for quick loading. Allowing the help of buckets.

jüin typisches Beispiel der Erfahrungen.mit diesen größeren Öfen zeigte, daß.eine 4 to-Charge aus gemischtem schweren und leichten Stahlschrott mit Zusatz von Aufkohlungsmittel in 70 Minuten geschmolzen wird und mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,2 $> C in 90 Minuten abgezogen werden kann. Der Brennstoffverbrauch betrug 99 l/to abgestochenen Stahls, während der Sauerstoffverbrauch bei 182 nr/to lag· Ie. diesem besonderen Palle war die maximale Brennstoffzuführungsgeschwindigkeit auf 270 l/Std. beschränkt, da der Abzug nicht ausreichte, um die Abgase bei höheren Brennstoffgeschwindigkeiten zu beseitigen. Höbare Brennst off ge s'ehwindigkeiten sind zu erwarten, um die Zeit vom Chargieren zum Abstechen zu vermindern.A typical example of the experience with these larger furnaces showed that a 4 to batch of mixed heavy and light steel scrap with the addition of carburizing agents is melted in 70 minutes and drawn off in 90 minutes with a carbon content of 0.2 $> C can. The fuel consumption was 99 l / to of tapped steel, while the oxygen consumption was 182 nr / to · Ie. For this particular palle, the maximum fuel feed rate was 270 l / hr. limited as the vent was insufficient to evacuate the exhaust gases at higher fuel velocities. Audible fuel-off speeds are to be expected in order to reduce the time from charging to tapping.

Bei der Betrachtung allgemeinerer Gesichtspunkte beim Arbeiten nach der vorliegenden Erfindung zeigt sich, daß man einen weiten Umfang von Chargen verwenden kann. Während der üntwicklunge-When considering more general aspects of work in accordance with the present invention it is found that a wide variety of batches can be used. During the development

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arbeiten wurden Chargen verwendet, die 70/50 Schrott/Gußeisen, 70/30 Schrott/Gußeisen, 50/50 Schrott/Gußeisen, 80/20 Schrott/ Gußeisen und 100 $ Schrott mit einem geringeren Zusatz an Auf-working batches were used that were 70/50 scrap / cast iron, 70/30 scrap / cast iron, 50/50 scrap / cast iron, 80/20 scrap / Cast iron and $ 100 scrap with a lower amount of build-up

entkohlungsmitteln gghielten. Alle Schrottarten von schwer bisdecarburizing agents. All types of scrap from heavy to

leicht haften sich als "brauchbar erwiesen.easily adhere proved to be "useful.

Die Kohlenstoffzugabe erfolgt normalerweise unmittelbar mit der Charge und ein geeignetes Aufkohlungsmittel für diesen Zweck ist Anthrazit, Koks und Petroleumkoks, wie sie beispielsweise in elektrischen Bogenöfen Verwendung finden.The carbon is usually added immediately with the Charge and a suitable carburizing agent for this purpose is anthracite, coke and petroleum coke, such as those used find use in electric arc furnaces.

Im allgemeinen ist während der Schmelzperiode die Sauerstoff-Strömung zum Brenner geringer als stöchiometrisch, wobei der Anteil an Sauerstoff ca. 80 bis 90 °/o oder nominell 87 °/o beträgt, während die gesamte Sauerstoffzugabe während des Schmelzvorganges einen leichten Überschuß über demjenigen Wert liefert, der für eine vollständige Brennstoffverbrennung erforderlich ist.In general, during the melting period the oxygen flow is to the burner is less than stoichiometric, wherein the content of oxygen approximately 80 to 90 ° / o or nominally 87 ° is / o, while the total oxygen addition during the melting process a slight excess over that value that is necessary for complete fuel combustion.

Ein besonders bemerkenswertes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Regelung der Geschwindigkeit der Kohlenstoffbeseitigung, welche durch die vorliegende Erfindung im wesentlichen unabhängig von der !Temperaturregelung erfolgt.A particularly notable feature of the present invention is the control of the rate of carbon removal, which by the present invention takes place essentially independently of the temperature control.

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Dies ergibt .sich, aus der Tatsache, daß die Geschwindigkeit desTemperaturanstieges des Bades, .die durch Oxydation des Kohlen-, stoffes und anderer Metalloide hervorgerufen*.wird, dureh die Wärme .aus der Verbrennung des Brenner-Brennstoffes ergänzt wird. Die Geschwindigkeit der Metalloidbeseitigung ist weitgehendst von dem Sauerstoff abhängig, der im Überschuß über den beim Verbrennen des Brennstoffes verwendeten Sauerstoff vorhanden ist. Die Zusatzwärme hängt von der Geschwindigkeit der Brennstoffzufuhr ab, so daß durch Änderung der Brennstoffzuführgeschwindigkeit und der gesamten Sauerstoffzufuhr der Temperaturanstieg und der Kohlenstoffabfall im wesentlichen unabhängig voneinander geregelt werden können.This results from the fact that the rate of temperature rise of the bath, which is caused by oxidation of the carbon, material and other metalloids * .is caused by the Heat .from the combustion of the burner fuel is supplemented. The rate of metalloid removal is largely dependent on the oxygen, which is in excess over the Burning the fuel used oxygen is present. The additional heat depends on the speed of the fuel supply from so that by changing the fuel feed rate and the total oxygen supply, the temperature rise and the carbon drop are essentially independent can be regulated from each other.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht man vorzugsweise Einrichtungen zur Regelung deer Sauerstoff- und »· Brennstoffzufuhr, Vorrichtungen zur automatischen Einregeiung des Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnisses, eine überlauftemperaturregelung für die feuerfeste Decke und eine Ausfallregelung an der Kühlwasserversorgung vor. Diese Anforderungen werden im weiten Umfang durch das Steuersystem erfüllt, das in Pig. 2' wiedergegeben ist.When carrying out the method according to the invention, devices for regulating the oxygen and »· · Fuel supply, devices for automatic regulation of the fuel-oxygen ratio, an overflow temperature control for the fire-proof ceiling and a failure control the cooling water supply. These requirements are largely met by the tax system introduced in Pig. 2 'reproduced is.

ÜTach S1Ig.2 wird sowohl die Brennstoffzuführung als auch die Sauerstoffzuführung durch Querschnittsmeßgeräte 20 bzw. 21 bemessen. Der Differentialdruckausgang von der SauerstofföffnungAccording to S 1 Ig.2, both the fuel supply and the oxygen supply are measured by cross-section measuring devices 20 and 21, respectively. The differential pressure output from the oxygen port

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gelangt unmittelbar auf ein Quecksilberströmungs-Aufzeichnungsgerät in der Sauerstoffregeleinrichtung 22 und der Differentialdruck von Äer Brennstofföffnung wird über einen pneumatischen Geber 25 einem Bourdonrohraufzeichnungsgerät in der Brennstoffregelvorrichtung 24 zugeführt. Die Ausgänge von den beiden Steuervorrichtungen sind unmittelbar auf die entsprechenden Membransteuerventile 25 und 26 geschaltet, die in den Eingangsleitungen zum Brenner liegen. Die Ventilste.ulungen sind abhängig von den AuBgangssignalen von den entsprechenden Steuervorrichtungen. goes directly to a mercury flow recorder in the oxygen control device 22 and the differential pressure from the fuel port is via a pneumatic Transmitter 25 is fed to a Bourdon tube recorder in fuel control device 24. The exits from the two Control devices are connected directly to the corresponding diaphragm control valves 25 and 26, which are located in the input lines to the burner. The valve controls are dependent of the output signals from the respective control devices.

In den Steuervorrichtungen befinden sich "Eemosef'-Verhältnisgeber zur gesteuerten Aufrechterhaltung eines gewünschten Brennstoff -Sauerstoff -Verhältnisses ."Eemosef" ratios are located in the control devices for controlled maintenance of a desired fuel Oxygen ratio.

Die Uberlauftemperaturregelung erfolgt in Eeaktion auf ein Thermoelement 27 in der Ofendecke, wobei der Ausgang von diesem Thermoelement auf den Temperaturregler aufgegeben wird, dessen Ausgang wiederum auf die Sauerstoff- und Brennstoffregler aufgegeben wird, so daß bei Erzielung des maximal gewünschten Ternperaturspiegels an der Auskleidung die Brennstoff- und Sauer-Btoffströmungsgeschwindigkeiten automatisch und gleichzeitig eingestellt werden, während das gleiche Verhältnis so lange aufrechterhalten bleibt, bis eine Veränderung dieses Verhältnisses gewünscht wird.The overflow temperature control takes place in response to a Thermocouple 27 in the furnace ceiling, the output of this thermocouple being given to the temperature controller whose Output in turn is given to the oxygen and fuel regulator, so that when the maximum desired temperature level is achieved the fuel and oxygen flow rates on the lining can be adjusted automatically and at the same time while maintaining the same ratio for so long remains until a change in this ratio is desired.

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Die durch, das Mischen von öl und Sauerstoff auftretenden Gefahren sind "bekannt und um das Risiko von Explosionen u.dgl., weitgehendst herabzusetzen, ist ein inneres Abschlußventil vorgesehen, das an der Spitze des Brenners sitzt, in der Zeichnung je-. doch nicht wiedergegeben ist. Des weiteren sind Rückschlagventile 29 und 30 in den Einlaßleitungen in der Nähe des Brenners vorgesehen. Diese Rückschlagventile verhindern den Eintritt des Öles in die Sauerstoffleitung und umgekehrt.The hazards arising from mixing oil and oxygen are "known and largely about the risk of explosions and the like reduce, an internal shut-off valve is provided, which sits at the tip of the burner, each in the drawing. is not reproduced. Check valves 29 and 30 are also provided in the inlet lines near the burner. These check valves prevent the oil from entering the oxygen line and vice versa.

Um die Gefahr eines Wasserausfalle im Brennerkühlsystem zu vermeiden, ist eine Sicherheitsvorrichtung 31» die in Abhängigkeit von der Wasserströmung arbeitet, in die Kühlwasserleitung eingeschaltet. Diese Vorrichtung kann die Form eines Schalters haben, der für Alarmbetrieb für den FaIl eingerichtet ist, daß die Geschwindigkeit der YiTass er strömung unter einen vorbestimmten Wert fällt, wobei im Alarmzustand der Schalter die Solenoidventile 32 und 33 in den Brennstoff- und Sauerstoffkreisen betätigt. Der Zuführungsdruck zu den Steuerventilen wird entsprechend entspannt und die Steuerventile schließen, so daß 'Brennstoff und Sauerstoff abgeschlossen werden. Auch wird die Brennst off zuführuiigs pumpe 34 in der Brennstoff zuführungsleitung vor dem Steuerventil 25 im Falle eines solchen Alarms zum Stillstand gebracht.To avoid the risk of a water failure in the torch cooling system, a safety device 31 'which works as a function of the water flow is switched into the cooling water pipe. This device can take the form of a switch which is set up for alarm operation in the event that the speed of the YiTass er flow is below a predetermined one The value falls, and in the alarm condition the switch operates the solenoid valves 32 and 33 in the fuel and oxygen circuits. The supply pressure to the control valves is adjusted accordingly relaxed and close the control valves, so that 'fuel and oxygen are shut off. The fuel is also off feed pump 34 in the fuel feed line the control valve 25 to a standstill in the event of such an alarm brought.

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Die Ofenwanne, die für die vorliegenden Zwecke Verwendung findet, kann aus einem üblichen Bogenofen oder aus anderen Ofenwannen umgebaut werden. Selbstverständlich ist jedoch eine besonders geplante Wanne vorzuziehen. Die allgemeine Form der Wanne entspricht derjenigen für elektrische Bogenofen, obwohl ein etwas größeres Höhe : Durchmesser-Verhältnis vorzuziehen ist. Die Wanne kann zylindrisch sein, besitzt jedoch vorzugsweise abfallende oder teilweise abfallende Wandungen, damit der Schrott besser in die Bahn der Brennerflamme fällt.The furnace pan, which is used for the present purposes, can come from a conventional arc furnace or from other furnace pans be rebuilt. It goes without saying, however, that a specially planned tub is preferable. The general shape of the tub matches those for electric arc furnaces, although a slightly larger height: diameter ratio is preferable. the The tub can be cylindrical, but preferably has sloping or partially sloping walls, so that the scrap better to fall into the path of the burner flame.

Die Ofendecke kann nach Fig. 1 ausgebildet sein, d.h. getrennte Brenner- und Abgasöffnung en aufweisen, die jedoch auch in einer einzigen Öffnung vereinigt sein können, liine weitere Alternative besteht darin, daß der Abgasauslaß im oberen Teil einer schräg verlaufenden Ofenwandung sitzt oder mehr als eine solcher Öffnungen zu einem gemeinsamen Kamin führen. Der Ofen kann durch eine geeignete Abstichöffnung in der Ofenwandung abgestochen werden, während die Beschickung von oben her oder durch eine Beschickungstüre in der Ofenwandung erfolgt. Obwohl oben von einem einzigen Brenner die Rede ist, kann man im 'Falle einer sehr langen Wanne auch mehrere solcher Brenner verwenden.The furnace roof can be designed according to Fig. 1, i.e. have separate burner and exhaust gas openings, but also in one single opening can be united, liine another alternative consists in that the exhaust gas outlet sits in the upper part of a sloping furnace wall or more than one such openings lead to a common fireplace. The furnace can be tapped through a suitable tap opening in the furnace wall while the loading takes place from above or through a loading door in the furnace wall. Though up from When talking about a single burner, several such burners can be used in the case of a very long tank.

Pig. 3 der Zeichnungen zeigt im Schnitt eine geeignete Ausführungsform eines solchen Hochofens, wobei verschiedene MerkmalePig. Figure 3 of the drawings shows in section a suitable embodiment such a blast furnace, having different characteristics

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dieses Ofens oben in den allgemeinen Bemerkungen wiedergegeben sind mit Ausnahme von zwei Abgasabzügen, die eine, bessere Verteilung der Verbrennungsprodukte innerhalb des Hochofens unterstützen. of this furnace reproduced in the general remarks above are, with the exception of two exhaust extractors, which have a better distribution support the combustion products within the blast furnace.

Aus der obigen Beschreibung erkennt man, daß durch die vorliegende Erfindung ein Stahlherstellungsverfahren unter alleiniger Verwendung eines Sauerstoff-Brennstoff-Brenners geschaffen wird, durch das eine vollständig kalte Charge ohne wesentliche Rauchbildung durch Aufrechterhaltung der Brennstoffströmung während der vollständigen Läuterungsperiode geschmolzen und geläutert werden kann.From the above description it can be seen that the present Invention, a steelmaking process is created using only an oxygen-fuel burner, through which a completely cold batch without significant smoke formation by maintaining the flow of fuel during can be melted and refined during the full refining period.

Die Charge kann aus Schrott und G-ußeisen bestehen, jedoch auch vollständig aus Schrott unter Beifügung geeigneter Aufkohlungsmittel, wibei alle Formen von schwerem bis leichten Schrott sich als brauchbar erwiesen haben. Kohlenstoff, und niedrig legierte Stähle üblicher Zusammensetzungen wurden mit Metallausbeuten über 90 fo hergestellt.The charge can consist of scrap and cast iron, but also completely of scrap with the addition of suitable carburizing agents, whereby all forms of heavy to light scrap have proven to be useful. Carbon and low alloy steels of conventional compositions have been produced with metal yields in excess of 90 % .

Ein Merkmal der Erfindung ist die wirksame unabhängige Regelung der Geschwindigkeiten des Temperaturanstieges und der Kohlenstoff beseitigung durch angemessene Regelung der Sauerstoff- und Brennstoffzufuhr zum Brenner.A feature of the invention is effective independent control the rates of temperature rise and the carbon elimination through adequate regulation of oxygen and Fuel supply to the burner.

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Die Mengen an verwendetem Brennstoff und Sauerstoff "betragen, wie sich aus einzelnen Chargierungen bis zu 5 to ergeben hat, annähernd 100 1 Brennstoff und 180 bis 185 m Gas pro Tonne fertigen Stahls. Offenbar können diese Werte jedoch bei kontinuierlichem Betrieb wesentlich reduziert werden. Auch lassen sich mit angemessenen Feuerungsgeschwindigkeiten die Aufheizungen in weiteren 1 l/l Std. von der Chargierung bis zum Abstich durchführen. Unter diesen Umständen arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren offenbar billiger als ein elektrischer Bogenofen mit äquivalentem Ausstoß,The amounts of fuel and oxygen used are " As has been shown from individual batches of up to 5 tons, approximately 100 liters of fuel and 180 to 185 m of gas per ton finished steel. Obviously, however, these values can be reduced significantly with continuous operation. Also can Carry out the heating in a further 1 l / l hour from charging to tapping with appropriate firing speeds. Under these circumstances, the method according to the invention apparently works more cheaply than an electric arc furnace equivalent output,

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch mit basischen Sauerstofföfen zum Verbrauch des Schrottes, der nicht als Kühlmittel in Konvertern verwendet werden kann, verwenden und stellt darüberhinaus ein unabhängiges Stahlherstellungsverfahren für nicht im Verbund liegende Stahlwerke dar.The process according to the invention can also be used with basic oxygen furnaces to consume the scrap that is not used as a coolant can be used in converters and is also an independent steelmaking process for steelworks that are not part of the group.

PatentansprücheClaims

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Claims (9)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung von Stahl ,dadurch gekennzeichnet , daß die Ofencharge allein durch Verbrennung eines innigen Gemisches von Kohlenwasserstoff-Brennstoff und Sauerstoff geschmolzen und geläutert wird.1. A method for the production of steel, characterized that the furnace charge is produced solely by burning an intimate mixture of hydrocarbon fuel and oxygen is melted and purified. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbrennung des innigen Gemisches aus Kohlenwasserstoff-Brennstoff und Sauerstoff zur praktisch vollständigen Vermeidung der Bildung von Eisenoxydraueh während der Läuterungsperiode aufrechterhalten wird.2. The method according to claim 1, characterized that the combustion of the intimate mixture of hydrocarbon fuel and oxygen becomes practical complete avoidance of the formation of ferric oxide during the period of purification is maintained. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2", dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Brennstoff und Sauerstoff und sauerstoffhaltigem Gas eine vollständig kalte Ofencharge geschmolzen wird, wobei der Anteil des Gesamtsauerstoffs zum Brennstoff während des Schmelzens nicht mehr als das stöchlometrische Verhältnis beträgt und anschließend die geschmolzene Charge durch ähnliche Verbrennung, jedocri bei wenigstens stöchiometrischein3. The method according to claim 1 or 2 ", characterized in that that in the combustion of hydrocarbon fuel and oxygen and oxygen-containing Gas is melted a completely cold furnace charge, with the proportion of total oxygen added to the fuel during the Melting is not more than the stoichlometric ratio and then the molten batch by the like Combustion, but at least stoichiometric Verhältnis geläutert wird, die Brennstoff-Verbrennungsgeschwindigkeit so eingestellt wird, daß Chargen- und Ofentemperatur geregelt werden uijd der Anteil des Gesamtsauerstoffs überRatio is refined, the fuel burn rate is set so that batch and oven temperature and the proportion of total oxygen is regulated - 17 8098 10/06 1 G- 17 8098 10/06 1 G _ 17 -_ 17 - das stöchiometrische Verhältnis thinaus eingestellt wird, um die Geschwindigkeit der Kohlenstoffentfernung aus der Charge einzuregeln.the stoichiometric ratio t is adjusted to control the rate of carbon removal from the batch. 4.· Verfahren nach Anspruch 3 ,dadurch gekennzeichnet, daß während des Schinelzens die Sauerstoffzufuhr im Bereich von 80 bis 90 y> des stöchiometrischen Verhältnisses liegt und zusätzlicher Sauerstoff wenigstens als eingefangene Luft zugeführt wird.4. · The method according to claim 3, characterized in that the oxygen supply is in the range of 80 to 90 y> the stoichiometric ratio during the Schinelzens and additional oxygen is supplied at least as trapped air. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ,dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt der Abgase aus dein Ofeninnern zur Aufrechterhaltung des Druckes im Ofen gesteuert wird, so daß nur die gewünschte Luftmenge eindringen kann.5. The method according to one or more of the preceding claims , characterized in that the exit of the exhaust gases from your furnace interior to maintain the pressure in the furnace is controlled so that only the desired amount of air can penetrate. 6. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit einer im wesentlichen geschlossenen kippbaren Ofenwanne, mit einer mit öffnungen versehenen Decke, einer oder mehreren Sauerstoff-Brennstoff-Brennern zur Verbrennung eines innigen Gemisches von Kohlenwasserstoff-Brennstoff und Sauerstoff, Vorrichtungen zum Absenken des oder der Brenner ins Ofeninnere durch die Decke und zum Anheben des oder der Brenner aus dem Ofeninnern, und6. Oven for performing the method according to one or more of the preceding claims with a substantially closed tiltable furnace pan, with a ceiling provided with openings, one or more oxygen-fuel burners for burning an intimate mixture of hydrocarbon fuel and oxygen, devices for lowering the burner or the burner into the furnace interior through the ceiling and for lifting the burner (s) out of the furnace interior, and - 18 -- 18 - 8098 10/061G8098 10 / 061G mit einer an den Ofen angeschlossenen Leitung für den Abgasaustritt aus dem Ofeninnern, die mit einem Regler oder einer anderen Vorrichtung zur Regelung des Zuges versehen ist.with a pipe connected to the furnace for the exhaust gas outlet from inside the furnace, which is provided with a regulator or other device for regulating the draft. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenwanne zylindrische Form oder sich nach außen ganz oder teilweise von der Decke zum Boden er v/eiternde Wandungen, sowie ein Höhe : Breit en-Verhältnis von ca. 1 oder mehr aufweist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that that the furnace pan is cylindrical in shape or extends outward entirely or partially from the ceiling to the floor he bulging walls, as well as a height: width ratio of about 1 or more. 8. Ofen nach Anspruch 6 oder 7,dadurch gekennzeichnet , daß die Ofendecke eine Mittelöffnung zum Einsetzen des Brenners und wenigstens eine getrennte Öffnung zum Anschluß an die Esse aufweist.8. Oven according to claim 6 or 7, characterized that the furnace roof has a central opening for inserting the burner and at least one separate one Has opening for connection to the forge. 9. Ofen nach Anspruch 6 oder 7,dadurch gekennzeichnet , daß die Ofendecke eine Anzahl von Öffnungen für das Einsetzen mehrerer Brenner und wenigstens eine getrennte Öffnung für den Anschluß an die Esse aufweist. 9. Oven according to claim 6 or 7, characterized that the furnace roof has a number of openings for the insertion of several burners and at least has a separate opening for connection to the forge. 809 8 10/06 1 G ORIG.NAL INSPECTED809 8 10/06 1 G ORIG.NAL INSPECTED
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