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Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Stahi im Konverter Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zur Ausübung desselben nützliche Vorrichtung
zum Erzeugen von Stahl im Konverter durch Aufblasen von Sauerstoff unter Zugabe
eines erhöhten Anteils von Schrott zum Roheisen-Anteil.
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Bei dem LD-Verfahren (Sauerstoff-Aufbläsverfahren) und seinen Abwandlungen,
wie das LD-AC, OLP-Verfahren und andere, wird der Wärmebedarf des Prozesses durch
die eingebrachte Wärme des Einsatzes und die chemische Wärme des Roheisens gedeckt.
Die bei dem Prozeß entstehende Wärme ist so groß, daß üblicherweise Erz oder Schrott
dem Prozeß zur Kühlung zugeführt werden müssen, um die Abstichtemperatur in den
gewünschten Grenzen zu halten. Dieser Schrottsatz liegt nach dem heutigen Stand
der Technik für niedriggekohlte Stähle zwischen 25 bis 30 % Schrott. Mit ansteigenden
Kohlenstoff-Gehalten in der End-Analyse sinkt der Schrottsatz stark ab. Entscheidend-für
den Schrottsatz ist damit der Gehalt an Elementen, wie Kohlenstoff, Silizium, Mangan
und Phosphor. Die bei der Verbrennung dieser Elemente mit Sauerstoff frei werdende
Wärmemenge ist durch Gleichgewichtsgesetze beschränkt, da ihre Anteile im Roheisen
aus Verfahrensgründen in bestimmten Grenzen gehalten werden müssen.
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Aus Kostengründen ist es für den Stahlwerker interessant, einen erhöhten
Schrottanteil im Konverter zu verblasen, wenn der Schrottpreis unter dem des Roheisenpreises
liegt. Daher sind in den vergangenen Jahren Bestrebungen bekannt geworden, die Schrottmenge
bei dem Blasprozessen zu erhöhen. Dies kann einmal geschehen durch Vorwärmen des
Schrottes außerhalb des Konverters oder innerhalb des Konverters durch Zuführung
von Fremdwärme.
Der kalte Schrott muß in einem eigens dafür vorgesehenen
Ofen vorgewärmt werden. Die dazu benötigten Ofeneinheiten bei Großkonvertern z.B.
von 300 t würden recht umfangreich werden, zum anderen ist es bekannt, daß der Wärmewirkungsgrad
des verwendeten Brennstoffes nur bei etwa 50 1 liegt, so daß sich keine wirtschaftlichen
Vorwrmanlagen bisher durchsetzen konnten.
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Bei der Vorwärmung im Konverter mit Brennern ergibt sich die Schwierigkeit,
daß, da der Konverterraum weitgehend durch einen erhöhten Schrottsatz ausgefüllt
wird, die Vorwirmung@ Mit Öl-Sauerstoff- bzw. Ö1-%rdgas-Brennern erfolgen muß und
deren Einstellung auf reduzierende Beding.:rgen außerordentlich schwierig ist. Es
kann nicht vermieten werden, daß eine starke Uberoxydation des Schrottes eintritt,
die dann zu heftigen Reaktionen beim Einleere. des Roheisens führen können.
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Der andere leg ist der, die chemische Kirme des Prozesses besser auszunutzen.
So Wurde das Rotor- und Kalco Verfahren entwickelt, bei dem das im rischgefäß entstehende
C0 mit zusätzlichem Sauerstoff zu CO,. nachverbrannt wur(fe.
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G Die dabei gewonnene härme, die normalerweise beim LD-Veryahren in
den Kamin abgeführt wird, konnte für Schrottsätze bis zu 45 ;ö ausgenutzt werden.
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Diese lärmegewinnung durch Verbrennung des CO zu C02 im Gefäß führte
aber auch zu dem Nachteil, daß die Temperaturen im Gefäß zu hoch wurden und damit
zu einer schlechten Gefäßhalt-jt barkeit führten.
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Einen anderen Weg stellt die Zugabe An Calzium-Carbid oder Silizium*Carbid
dar. Durch die positiven Uärmetönungen bei der Verbrennung des Calzium-Carbids bzw.
Silizium-Carbids
| mit dem Sauerstoff konnte.-! Schrottsätze von 40 bis 5-0 ;': |
| erreicht werden. !.eben verfahrensbedingter: S::ht@:ierigi:eiten, |
| wie Absinken der IConverterhaltbarheit auf die Hülste, ist |
| auf Grund des Preises von Calzium-Carbid bzw. Silizium- |
| Carbid die Verwencung dieser @uschlags-toff'e sehr 'proble- |
| matisch. Bekannterweise hängt der Preis von Calzium- |
| Carbid bzw. Silizium-Carbid sehr stark vom Strompreis |
| ab und läßt bei hohen Strompreisen, wie @.8. in Europa, |
| diese Arbeitsweise aas wirtschaftlichen Gründen nicht zu. |
| Der Erhöhung der Silizium- und Phosphor-Anteile im Roheisen |
| sind verfahrensbedingte rea:@ea bei de:: Sa:ierstoff-Auf'bla::- |
| verfahren gesetzt. %. 3: führt die ErhUt.ung des Silizillm- |
| Gehaltes über 1 % zu erhöhtes: Schlackenmengen, züm A@:?:r,@rf' |
| und damit. zur Verringerung des .;u,@bringe:a arid damit euer |
| geringeren Wirtschaftlichkeit. Der Phosphor-Gehalt kann |
| ebenfalls nicht heiter als Tiber 2 ;.' gesteigert werden, ca |
| sonst keine genügenden Endgehalte irr, starlr?,od,::ct trotz. |
| Sonderbla sverfahren erreicht v:e»de:: k;@rInen. |
| Außerdem %.;äreen die zur Verschlack@!ng dieser Eler;ente |
| benötigten Schlackenbildner wieder -a einer @r iedrig"rg |
| des Schrottsatzes führe;:. |
| Die vorliegende Erfindung geht davon aus, die Sauerz
toff- |
| aufblas-Verfahren dahingehend verbessern, daß grckere |
| Schrottanteile verarbeitet !.;erde:. körlnea. Die Grundprinzi- |
| pien, mittels stark sauerstoffhalt:.ger rase zu frischen |
| und im wesentlichen die bisherige:- noheisensorten verwen- |
| den zu kciinen, sind die .usga::gs pC;:ikte für die r"%z:fgabei:- |
| stelluag. |
| Die Lösung der Aufgabe geht davor aus, den Weg der Ausnutzung |
| chemischer ':ärme einzuschlagen und besteht erf_nc.üngsgemwß |
| aus dem Verfahren, daß zum Einschmelzer -.und : erarbei t er:
vor |
von hohen Schrottanteilen in einer solchen Menge Kohlenstoff dem
Prozeß zugeführt wird, wie zur Erschmelzung und Überhitzung eines über den normalen
Schrottsatz hinausgehenden Anteils im Einsatz notwendig ist.
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Der Kohlenstoff wird in das Bad eingeblasen und reagiert mit dem Sauerstoff,
der dem Bad durch die Blaslanze zugeführt wird. Die hierbei entstehenden Wärmemengen
heizen den Einsatz, Schrott und Roheisen, so weit auf, daß der Gesamt-Wärmehaushalt
ausgeglichen wird. Die positive Wärmetönung der Verbindung zwischen Kohlenstoff
und Sauerstoff bildet damit die Grundlage des Verfahrens.
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Die Kohlenstoffzufuhr muß in der Form erfolgen, daß zu Beginn des
Blasprozesses der abbrennende Kohlenstoff des Roheisens durch Zufuhr von Kohlenstoff
durch die Blaslanze ersetzt wird, und zwar in der Form, daß der Kohlenstoffgehalt
des Bades unterhalb der Sättigungsgrenze für Kohlen-C-toff im Eisen liegt. Nach
Beendigung dieses Blasabschnittes wird die Charge normal fertig geblasen. Metallurgische
Probleme'neuer Art treten nicht auf, weil die Zufuhr von Kohlenstoff bis zur Sättigungsgrenze
keine nachteiligen Folgen bringt.
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Die Dosierung des Kohlenstoffs ist nur abzustimmen auf die einzubringende
zusätzliche Schrottmenge. Die Wiederaufkohlung des Bades schreitet demnach in einem
solchen Maß fort, als schließlich der Schrottanteil dem Roheiseneinsatz angeglichen
wird, als ob beide Teile in Form von Roheisen. von Anfang an vorhanden gewesen wären.
Die weitere Behandlung.der Charge braucht sich im wesentlichen nicht von der bisherigen
zu unterscheiden. Sie betrifft nunmehr nur noch die Gesamtmenge des Einsatzes.
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,Die Zugabe des Kohlenstoffes kann auch in der Form geschehen, daß
während des ersten Blaszeitabschnittes dem Roheisenbad
eine dem
erhöhten Schrottsatz entsprechende Menge Kohlenstoff zugeführt, danach der zusätzliche
Schrott zugegeben und der Blasvorgang fortgesetzt wird. Letzterer kann dann in normaler
Form zu Ende geführt werden.
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Das Verfahren kann auch in der Weise durchgeführt werden, daß die
Charge zu Beginn normal chargiert wird, der Blasprozeß begonnen wird und nach Auflösung
des Schrottes unterbrochen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird dann Kohlenstoff in das
Bad eingeblasen, und zwar in der Menge, die notwendig ist, um den zusätzlichen Schrottsatz
zu erschmelzen und zu überhitzen. Nach beendigtem Kohlenstoffblasen wird dann der
zusätzliche Schrottsatz in den Konverter chargiert und die Charge nach dem üblichen
Verfahren fertiggeblasen.
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Der Kohlenstoff kann sowohl in fester als auch in flüssiger Form dem
Bad zugeführt werden, wobei gewährleistet sein muß, daß er in das Bad eindringt.
Dazu ist gemäß der weiteren Erfindung für den Sauerstoff eine bekannte Lanze vorgesehen,
jedoch für den Kohlenstoff eine .der Gefäßgröße im Austrittsquerschnitt der zuzuführenden
Menge Kohlenstoff angepaßte Zuteileinrichtungy gegebenenfalls mit Mitteln zur Verteilung
im Schmelzbad. Diese Anlage ist so gestaltet, daß ein schnelles Eindringen der gesamten,
unter Umständen erheblichen Menge an Kohlenstoff gewährleistet ist.
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Eine zusätzliche Verbesserung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird
dergestalt vorgenommen, daß die Zuteileinrichtung ein in den Konverter absenkbares
Rohr mit an dessen Spitze angeordneter Verteileinrichtung, wie beispielsweise einer
Mischvorrichtung, aufweist.
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Während des Blasbetriebs kann das Rohr außerhalb des Konvertergasabzugs
gebracht werden, so daß es keinerlei Beschädigungen ausgesetzt ist. Trotzdem sind
Vorsichtsmaßnahmen, wie beispielsweise eine Kühlung des Rohres, unter Umständen
zweckmäßig.
Zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehört ferner, daß
Sauerstoffblaslanze und Kohlenstoffzuteileinrichtung an gemeinsamen oder getrennten
Führungen über dem Konverter in Absenkstellung verfahrbar sind. Der an und für sich
beschränkte Raum zwischen Konverterkamin und Vorratsbunker für Kalk und Kohlenstoff
läßt sich dahingehend so weit ausnutzen, um das Absenken beider "Lanzen" bewerkstelligen
zu können.eispielsc@eise kann eine der Lanzen an der Rückseite der Führung der anderen
gehaltert sein.' Die Verteilung des Kohlenstoffes läßt sich nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung dahingehend vornehmen, daß die Zuteileinrichtung für den Kohlenstoff
auf einer zur Sauerstoffblaslanze konzentrischen Kreisbahn bewegbar ist. Eine für
diesen Fall mittig eingeführte Sauerstofflanze läßt einen kreisringförmigen Querschnitt
frei, in dem sich die Zuteileinrichtung bewegen kann.
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Schließlich ist eire Erfindungsmerkmal dadurch gegeber:, daß die Zuteileinrichtung
für den Kohlenstoff an einem Druckerzeuger für flüssiges oder gasförmiges Yedium
anschließbar ist. Die Zuführung des Kohlenstoffes erfolgt unter Druck.
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In der Zeichnung sind r:usführungsbeispiele für die erfindungsgemäße
Vorrichtung angegeben, die im folgenden näher erläutert werden: Fig. 1 stellt einen
Stahlwerkskonverter in senkrechter Lage-dar, in der auch Sauerstoffblaslanze und
Kohlenstoff-Zuteileinriehtung senkrecht einfuhrbar sind; Fig. 2 zeigt den Konverter
in einer schrägen Achslage, in der bei vergrößerter Dadoberfläche mittels einer
Zuteileinrichtung derKohlenstoff zugeführt wird.
Gemäß der Ausführungsform
nach Fig. 1 ist das Konvertergefäß 1 mit dem Roheiseneinsatz 2 gefüllt. Die Lage
der Gefäßachse 3 ist lotrecht, so daß der Konvertermund 4 die Abgase direkt in einen
Kamin 5 leitet. Letzteren durchdringen die Sauerstoffblaslanze 6 sowie dße"Kohlenstoff-Zuteileinrichtung
7. Beide besitzen Absenkvorrichtungen 8 bzw. 9 und senkrechte Führungen. lt.ir die
Kohlen.. stoff-Zuteileinrichtung 7 ist im vorliegenden Falle ein Rohr 10 vorgesehen,
das am oberen Ende einen Druckluftanschluß 11 aufweist. Seitlich am Rohr 10 liegt
am v:eiter nicht dargestellten Hallengerüst befestigt der Kohlenstoffbunker 12 mit
einer oder mehreren Austrittsöffnungen 13. Die Austrittsöffnungen 13 können sowohl
beide zu gleicher Zeit geöffnet sein, so daß eine erheblich große Menge von Kohlenstoff
14 durch das Rohr 10 auf das Roheisen 2 gelangt. Eine von den beiden Austrittsöffnungen
13 kaiui aber auch derart verschlossen werden, - was auch für die Eintrittsöffnungen
in das Bohr 10 gilt - daß ein höhenn-Ißiges Verstellen des Rohres bezüglich des
Badspiegel:15 vorgenommen werden kann. Bei geringem Abstand c:er hohrmüncCung 16
zum -Padspiegel 15 dringt der Kohlenstoff besonders tief in das 3ad 2 ein. Je nach
den metallurgischen Erfordernissen kann der Kohlenstoff in einen größeren oder einen
kleineren Bereich eingeführt werden.
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Ein besonders wertvoller Effekt wird dadurch bewirkt, daf eine zusätzliche
I@:ischvorrichtu::g 17 innerhalb oc:er außerhalb der "hohlenstofflanze" 7 angeordnet
ist. Ein Rohr lt,
durchdringt die Kohlenstoff-2-uteileinriehtung 7 und trägt
an seiner Spitze die eigentliche Mischeinrichtung. Der Kohlenstoff 14 kann also
auch durch das Rohr 18 geführt werden und wird durch Yitnahme der Strömung in die
Schr.:elze eingebracht. Das Rohr 18 dielt gleich--eitig zur Übertragung einer Drehbewegung
auf die I1ischvorri chtung 17.
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Gemäß Fig. 2 ist bei schrwger Lage der Gefäßachse 3 und der Zuteileiarichtung
7 der Zadspiegel 15 entsprechend
größer und aus dem Vorratsbunker
12 gelangt .demnach der Kohlenstoff 14 auf eine größere Badoberfläche, wobei beim'
Senkrecht.stellen des Gefäßes 1 ein großer Anteil des eingebrachten Kohlenstoffes
unter die Badoberfläche gedrückt wird.
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Die Vorrichtung zum Einbringen des Kohlenstoffes kann aber auch unmittelbar
mit der Sauerstoffblaslanze verbunden sein, so daß jeweils nur eine einzige senkrechte
Führung und Kühleinrichtung notwendig ist. Dabei kann auch je nach den Erfordernissen
das Einführen der nlaslanze senkrecht oder schräg gemäß der vorhandenen Gefäßachslage
vonstatten gehen. Es ist danach auch möglich, die Blaslanze bzw. die Blaslanzen
schwenkbar auszuführen, um sowohl in-senkrechter Richtung blasen zu können als auch
in schräger Richtung den Kohlenstoff mit derselben Lanze zuzuführen.