DE1533922B1

DE1533922B1 - Verfahren zum Schmelzen von schuettfaehigen Feststoffen mit hohem Gehalt an metallischem Eisen

Info

Publication number: DE1533922B1
Application number: DE19671533922
Authority: DE
Inventors: Jacques Antoine; Jacques Dumont-Fillon; Bernard Thome
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1966-04-01
Filing date: 1967-03-16
Publication date: 1972-08-24
Also published as: BE695680A; LU53227A1; FR1481142A; SE309606B; GB1116268A

Description

Temperatur der Schmelze gemessen und dieser die Menge an kohlenstoffhaltigen Zuschlägen zugegeben, die erforderlich ist, um die Temperatur und den Kohlenstoffgehalt zwischen diesen Grenzwerten zu halten.

Die eingetragenen Rohstoffe können einen geringen Kohlenstoffgehalt aufweisen, was einer hohen Schmelztemperatur entspricht. Für diesen Fall ist es günstig, daß die Möglichkeit besteht, den Kohlenstoffgehalt der Schmelze systematisch anzuheben und die Schmelztemperatur dadurch zu senken, daß kontinuierlich Kohlenstoff zugeführt wird.

Es ist bekannt, den Kohlenstoffgehalt der Schmelze auf einen solchen Wert einzustellen, daß die Schmelze anschließend einer normalen Frischbehandlung unterworfen werden und dabei der Kohlenstoffgehalt auf 0,20 bis 0,30% gesenkt werden kann. Zur Einstellung eines Kohlenstoffgehaltes in der Größenordnung von 0,10 bis 0,20% gegen Ende des Frischprozesses ist ein Kohlenstoffgehalt von 0,40 bis 0,50% während der Schmelze angebracht, wodurch jedoch keineswegs Grenzwerte angegeben sein sollen.

Als kohlenstoffhaltige Zuschläge kommt eine große Zahl von Materialien in Betracht. Hiervon sind z. B. Graphit-Elektroden-Abbrand, Steinkohlenkoks, Ölkoks oder Grauguß zu erwähnen. Diese Zuschlagstoffe können entweder intermittierend in Form größerer Brocken oder kontinuierlich, z. B. durch Einblasen von Staub mittels einer Lanze zugegeben werden.

Nach dem Schmelzen kann das Material einem Frischprozeß oder einer sonstigen Weiterbehandlung unterworfen werden, die entweder in demselben Ofen oder in einem anderen Ofen durchgeführt werden kann.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Ein Lichtbogenofen 1 weist drei Graphitelektroden auf, von denen nur die Elektroden 2a und 2b dargestellt sind. Jeder Elektrode ist ein Elektrodenhalter zugeordnet (nur die Elektrodenhalter 3a und 2b sind zu sehen), in denen die Elektroden zur Einstellung eines bestimmten Abstandes vom Spiegel eines Bades 4 in senkrechter Richtung verschiebbar sind. Das Bad 4 besteht aus einer Schlackenschicht 4a sowie einer Schmelze 4b. Die Elektrodenhalter sind unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Transforma- _4J tors an ein Energienetz angeschlossen.

Der Schmelze wird_durch eine im Gewölbe 6 des Ofens 1 vorgesehene Öffnung 5 vorreduziertes Eisen in Form kugeliger Brocken kontinuierlich zugeführt. Die aus einem Trichter 7 mittels einer Zuteilschnecke 8 herangeförderten Brocken bilden zwischen den drei Elektroden des Ofens eine sich fortlaufend erneuernde Anhäufung 9.

Durch die Öffnung 10 ist eine Lanze 11 hindurchgeführt, mit welcher kohlenstoffhaltige Stoffe wie ü Koksstaub der Schmelze 4 zugeführt werden können. Ein Temperaturmeßstab 12 zur Messung der Temperatur der Schmelze ist ebenfalls durch die Öffnung 10 hindurchgeführt.

Im folgenden wird ein mit dieser Anlage durchzuführendes Verfahren gemäß der Erfindung beschrieben.

Im Ofen 1, der eine Kapazität von 30 t hat, wurde von einem vorausgegangenem Schmelzprozeß ein Schmelzbad von 1,5 t zurückbehalten. Die durch das Gewölbe des Ofens herangeführten, vorreduzierten Eisenbrocken weisen die folgende Zusammensetzung auf:

Fe = 91,7%; FeO = 1,5%; C = 0,15%; Gangart = 6,5 %.

Die Brocken werden dem Ofen zwischen dessen drei Graphitelektroden zugeführt, wo sie eine ständig sich erneuernde Anhäufung von Feststoffen bilden, derart, daß die von den Elektroden zur Schmelze hin brennenden Lichtbogen Aushöhlungen in die Feststoffanhäufung einbrennen. Infolge des ständigen Vorhandenseins dieser Anhäufung kann der Ofen laufend mit einer elektrischen Höchstleistung von 7900 kW bei einer Spannung von 220VoIt betrieben werden, und zwar bei einem Ausstoß von 15 t Eisen pro Stunde.

Zu Beginn des Schmelzvorganges wird die Temperatur der Schmelze 4 mittels eines Platinrhodium-Thermoelementes registriert; bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,10% wurden 1530° C erreicht. Der Kohlenstoffgehalt der Schmelze soll nun auf einen Wert von 0,40 bis 0,50% gebracht werden. Aus vorausgehenden Versuchen ist bekannt, daß dieser Gehalt einer Temperatur des flüssigen Zustandes im Eisenkohlenstoffdiagramm von zwischen 1495 und 1505 ⁰C entspricht.

Zur Einstellung dieses Kohlenstoffgehaltes werden der Schmelze 150 kg/h Koksstaub zugeführt, welches teilweise zur Reduzierung des in der Schmelze enthaltenden FeO dient. Der Koksstaub wird durch die in das Metallbad eingeführte Lanze 11 eingeblasen, und zwar mit Luft als Trägermedium.

Die Temperatur des Metallbades wird alle 15 Minuten überprüft. Verläßt die Temperatur trotz der Zuführung von Kohlenstoff den festgesetzten Bereich (1495 bis 1505° C), so wird die Menge des pro Stunde einzublasenden Koksstaubes geändert, und zwar beim Ansteigen der Temperatur um 5 ° über den oberen Grenzwert durch Steigerung um 10 kg/h. beim Fallen der Temperatur um 5 ° C unter den unteren Grenzwert durch Senken um 10 kg/h. Nach einer Behandlungsdauer von einer Stunde und 45 Minuten ist der Ofen annähernd gefüllt. Die Zufuhr des Rohstoffes wird sodann unterbrochen, die Anhäufung von Feststoffen zu Ende geschmolzen, und die Temperatur der Schmelze um 40 ⁰C angehoben, um das Ausgießen zu ermöglichen. Zur Fortsetzung der Verhüttung werden 261 des geschmolzenen Materials in einen zweiten Ofen überführt; hierzu wird der Ofen 1 durch bekannte, in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel geneigt. Für einen nachfolgenden Aufbereitungsvorgang werden in Ofen 1 etwa 1,5 t Schmelze zurückbehalten.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

Patentanspruch gen Eisens in den Schmelzofen einzusetzen und den

restlichen Anteil während der Schmelzperiode nachzu-

Verfahren zum Schmelzen von schüttfähigen setzen. Auf diese Weise ist es möglich, das feinkör-Feststoffen mit hohem Gehalt an metallischem nige Schmelzgut in den gewünschten Mengen einzu-Eisen in einem Lichtbogenofen mit drei Elektro- 5 setzen, ohne daß die Elektroden des Lichtbogenofens den, dadurch gekennzeichnet, daß die Fest- ausgefahren werden müssen und ohne daß die Stromstoffe dem Ofen kontinuierlich von oben her zwi- zufuhr unterbrochen oder das Ofengefäß ausgefahren sehen die Elektroden zugeführt werden, wobei zwi- werden muß (deutsche Patentschrift 954,699). Auch sehen den drei Elektroden eine auf dem Schmelz- ist es schon bekannt, das Schmelzen und Raffinieren bad schwimmende kegelförmige Feststoffanhäu- io von Eisen im mehrstufigen Verfahren durchzuführen, fung aufrechterhalten wird und daß zur Auf- um auf diese Weise die einzelnen Öfen und damit die rechterhaltung der Schmelze/Feststoff-Gleichge- gesamte Anlage möglichst wirtschaftlich betreiben zu wichtstemperatur die Temperatur der Schmelze können.

durch Zufuhr kohlenstoffhaltiger Zuschlagstoffe in- Bei der Lösung der der Erfindung zugrundeliegen-

nerhalb zweier vorgegebener Grenzwerte gehalten υ den Aufgabe gingen die Erfinder darüber hinaus von wird. der Überlegung aus, daß die Wirtschaftlichkeit der

Durchführung eines Schmelzverfahrens dadurch ge-

steigert werden kann, daß der Schmelzprozeß bei

einer möglichst konstanten und einer möglichst niedri-

20 gen Temperatur durchgeführt und daß die Strahlung

der Lichtbogen möglichst weitgehend von dem zu

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmel- schmelzenden Material absorbiert wird, zen von schüttfähigen Feststoffen mit hohem Gehalt Demzufolge wird gemäß der Erfindung zur Lösung

an metallischem Eisen in einem Lichtbogenofen mit der vorgenannten Aufgabe vorgeschlagen, die Festdrei Elektroden. 25 stoffe dem Schmelzofen kontinuierlich von oben her

Bei dem herkömmlichen Schmelzen von Eisen in zwischen die Elektroden zuzuführen, wobei zwischen einem Lichtbogenofen ist es erforderlich, die ange- den drei Elektroden eine auf dem Schmelzbad legte Spannung zu Beginn des Schmelzprozesses mög- schwimmende kegelförmige Feststoffanhäufung auflichst niedrig zu halten, damit der meist in unmittelba- rechterhalten wird und daß zur Aufrechterhaltung rer Nähe des Ofengewölbes brennende Lichtbogen 30 der Schmelze/Feststoff-Gleichgewichtstemperatur die nicht die Ofenauskleidung zerstört. Temperatur der Schmelze durch Zufuhr kohlenstoff-

Aus demselben Grund wird die Spannung gegen haltiger Zuschlagstoffe innerhalb zweier vorgegebener das Ende des Schmelzprozesses, wenn das eingesetzte Grenzwerte gehalten wird.

Material fast geschmolzen ist, vermindert, um die Die kontinuierliche Beschickung geschlossener elek-

gegen die Auskleidung des Gewölbes sowie gegen die 3ί trischer Schmelzofen entsprechend dem Verbrauch an Wände gerichtete und diese gefährdende Strahlung eingesetztem Material ist an sich, im Falle eines Redes Lichtbogens auf ein geringeres Maß zu begren- duktionsofens beispielsweise durch die österreichische zen. Patentschrift 178,464, bekannt. Die Beschickung die-

Dieses Zurücknehmen der Spannung und damit ses Ofens erfolgt jedoch über trichterförmig ausgebilder elektrischen Leistung bedeutet eine Verringerung 40 dete bzw. angeordnete Leitschaufeln, auf denen die der Produktion des Ofens. Zu diesen Produktionsver- Einsatzstoffe in dünner Schicht gegen den Elektrodenringerungen infolge der notwendigen Leistungsdrosse- umfang niederrutschen.

lung kommt noch ein völliger Produktionsausfall, und Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der von

zwar infolge von Unterbrechungen der Energiezufuhr einer Elektrode zur Schmelze hin brennende Lichtbodes Ofens während gewisser Arbeitsphasen, wie z. B. 45 gen infolge der ständigen aus der Schmelze herausrawährend der Beschickung des Ofens, während des genden Anhäufung von Feststoffen besonders stabil. Drehens des Ofens zum Zwecke des besseren Schmel- Die Strahlung dieses Lichtbogens wird durch die Festzens des eingesetzten Materials. stoffe so gut wie vollständig absorbiert, so daß an die

Außerdem ist der Lichtbogen während der Phase Elektroden hohe Spannungen angelegt werden köndes Schmelzens, also der Phase des größten Energie-, ίο nen und der Ofen somit mit einer diesen Spannungen bedarfes instabil und seine Intensität daher starken entsprechenden maximalen Leistung betrieben werden Schwankungen unterworfen, so daß die an die Elek- kann. Die die einzelnen Elektroden umgebende Antroden abgegebene Wirkleistung nur langsam ihren häufung bildet einen Schutzwall, der das Gewölbe Höchstwert erreicht. und die Wände des Ofens gegen die Strahlung des

Daraus folgt, daß der Transformator des Ofens 55 Lichtbogens abschirmt, so daß die Auskleidung keibeim herkömmlichen Schmelzprozeß sowohl im Hin- ner schädlichen Überhitzung durch die Strahlung ausblick auf die Zeit als auch auf die Leistungsentnahme gesetzt ist.

nur teilweise genutzt wird. Infolge der ständigen Anwesenheit fester Stoffe in

Der Erfindung liegt zur Vermeidung dieser Nach- der Schmelze ist die Temperatur der Schmelze verteile die Aufgabe zugrunde, den Schmelzprozeß von 60 hältnismäßig gering, so daß auch die Wärmeverluste Metallen in einem Lichtbogenofen derart zu gestalten, durch Abstrahlung klein bleiben, daß die Kapazität der gesamten Anlage in höherem Es ist bekannt, daß die Gleichgewichtstemperatur

Maße als bisher ausgenutzt wird, und zwar bei mög- zwischen der festen und der flüssigen Phase eines liehst geringer thermischer Beanspruchung der Ofen- Bades mit steigendem Kohlenstoffgehalt des flüssigen auskleidung. 65 Metalls abnimmt, und umgekehrt.

Zur Durchführung eines kontinuierlichen Betriebs Wie bereits erwähnt, wird die Temperatur und der

ist es beim Einschmelzen von feinkörnigem Material Kohlenstoffgehalt der Schmelze jeweils zwischen zwei schon bekannt, zunächst nur einen Teil des feinkörni- Grenzwerten gehalten. Zu diesem Zweck wird die