DE1583973C3 - Verfahren zum Einschmelzen von Eisenschwamm im Drehofen - Google Patents

Description

Werden Eisenerze nach einem der bekannten Direktreduktionsverfahren, z. B. Krupp-Eisenschwamm-Verfahren, Hyl-Verfahren oder Högartäs-Verfahren, reduziert, so ist das Endprodukt ein poröser Eisenschwamm, der noch die Struktur des Erzkornes aufweist und eine sehr große spezifische Oberfläche besitzt.

Das in Direktreduktionsverfahren gewonnene Eisenschwammprodukt wurde bisher zur Weiterverarbeitung im Hochofen oder Elektrolichtbogenofen eingesetzt oder auch als Kühlmittel beim Sauerstoffaufblasverfahren zugegeben und so zu Stahl weiterverarbeitet. Es wurden auch Versuche bekannt, bei denen Eisenschwamm in einem ölbeheizten Drehofen unter Zusatz von etwa 10% Anthrazitkohle eingeschmolzen wurde. Die Anthrazitkohle wurde zugemischt, um bei Reduktionsgraden des Eisenschwamms von weniger als 100% des restlichen Sauerstoff zu reduzieren, vor allem aber, um ein Oxydieren des Schwammes durch die Brennergase zu verhindern.

Darüber hinaus ist aus der US-PS 31 65 398 ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem neben der Zumischung von fester Kohle durch die teilweise Verbrennung von Schweröl als Heizmittel beim Einschmelzen von Eisenschwamm im Drehofen eine reduzierende Ofenatmosphäre erzeugt wird, die erst nach Beendigung des Einschmelzvorgangs durch vollständige Verbrennung in eine oxidierende Atmosphäre umgewandelt wird. Die dabei entstehenden Abgase bestehen hauptsächlich aus CO2, H2O und gegebenenfalls Nz. Die CO2- und H2O-AnteiIe wirken bei den herrschenden Temperaturen (1100 bis 1700⁰C) auf Grund der thermodynamischen Gleichgewichtssysteme Fe-C-O und Fe-H-O oxydierend auf den Eisenschwamm. Die Oxydationsgeschwindigkeit ist dabei wegen der großen spezifischen Oberfläche des Schwammes sehr hoch. Um diese unerwünschte Oxydation zu vermeiden, wurde bei den bisher bekannten Einschmelzverfahren dem Eisenschwamm Kohlenstoff in Form von Kohle oder Koks zugemischt.

Für die wirtschaftliche Durchführung des Einschmelzens von Eisenschwamm im Drehofen muß die Verbrennung des verwendeten Öles oder Gases jedoch mindestens stöchiometrisch (λ = 1) erfolgen, damit die Einschmelzleistung günstig liegt und die chemischen Wärmeverluste (CO und H2) im Abgas möglichst klein bleiben.

Ferner ist aus der GB-PS 944 556 ein Frischverfahren vorbekannt, bei dem auch eine feste Charge, insbesondere Schrott, eingesetzt und vermittels Brennern eingeschmolzen werden kann, und bei welchem mindestens ein weiterer Brenner verwendet werden soll, dessen Mündung nahe der Chargenoberfiäche angeordnet wird und dessen Ramme je nach den metallurgischen Erfordernissen von schwach reduzierend bis stark oxidierend regelbar sein soll. Die Beschreibung dieses sich nicht auf die Anwendung in Drehofen und den Einsatz von Eisenschwamm erstreckenden Verfahrens enthält jedoch keinen Hinweis auf einen Schutz des Einsatzmaterials gegen eine etwaige Oxydation während der Behandlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zum Einschmelzen von Eisenschwammprodukten im Drehofen vermittels Brennern, bei dem die Eisenschwammprodukte beim Einschmelzen durch eine reduzierende Ofenatmosphäre vor der Oxydation durch die Brennergase geschützt werden, eine größere

y> Wirtschaftlichkeit zu erzielen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die vermittels der Zusatzdüse erzeugte Gas- oder Ölgasatmosphäre bewirkt einen besseren Schutz als — teilverbrannte — Brennerabgase. Trotzdem wird bei dem neuen Verfahren der so zugeführte Brennstoff zumindest im wesentlichen und in der bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 vollständig verbrannt und damit ausgenutzt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Teil des am Kopfende zugeführten Verbrennungssauerstoffs durch eine Sekundärzuführung des Brenners bzw. der Brenner in Form von Luft oder Sauerstoff zugeführt wird. Dadurch wird eine bessere Regelbarkeit der Wärmezufuhr erreicht.

An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel für einen Drehofen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch im Schnitt dargestellt ist, wird dieses Verfahren nachfolgend näher erläutert.

Der aus dem Ofenmantel 1 mit feuerfestem Futter 2 bestehende Drehofen ist mit Laufringen 3 auf angetriebenen Rollen 4 gelagert. Mittels der Wippe 5 ist der Ofen kippbar. Das im Ofen befindliche Eisenschwammprodukt 6 ist nicht unmittelbar der Einwirkung der Gase des Brenners 7, der eine Brennstoffdüse 8 und die Primärluftzuführung 9 aufweist, ausgesetzt, sondern wird durch eine Gas- oder ölgasatmosphäre geschützt, die mittels der am Abzugsende des Ofens vorgesehenen Zusatzdüse 10 erzeugt wird. Bei Verwendung von flüssigem Brennstoff wird dieser mittels der durch die Leitung 11 der Zusatzdüse f0 zugeführten Luft zerstäubt. Die durch die Düse 10 erzeugte .Schutzatmosphäre strömt mit großer Geschwindigkeit, wie durch Pfeile 13 angedeutet, über die Beschickung 6 vom Abzugsende in Richtung auf das Kopfende des Ofens, wird dort umgelenkt und durch den Sauerstoff, der durch die Primär-Sauerstoff- oder Luftzuführung 9 des Brenners

7 und gegebenenfalls die Sekundärzuführung 12 zugeführt wird, verbrannt. Die Verbrennungsgase beheizen die Beschickung 6 unmittelbar durch Strahlung und mittelbar durch die Strahlung des feuerfesten Futters 2. Sie ziehen, wie die Pfeile 14 andeuten, oberhalb des Stromes der Schutzatmosphäre und im Gegenstrom zu diesem zum Abzug 15 des Ofens.

Die den Eisenschwamm der Beschickung schützende Gas- oder ölgasatmosphäre verhindert nicht nur die Oxydation des Eisenschwammes, sondern bewirkt auch, da in dem reduzierenden Gas die Kohlenstoffaktivität größer als 1 ist, eine Aufkohlung der flüssigen, metallischen Phase über die Gasphase. Diese Aufkohlung ist erwünscht, da sie eine Herabsetzung des Schmelzpunktes der metallischen Phase bewirkt.

Die Brennstoffaufteilung auf den Brenner 7 und die Zusatzdüse 10 erfolgt so, daß die durch die letztere eingeblasene Gas- oder ölmenge ausreicht, das Einsatzgut vor Oxydation zu schützen. Die für den Schmelzvorgang zusätzlich erforderliche Brennstoffmenge wird im Brenner 7 zugeführt, der mit Luft oder Sauerstoff betrieben und mit einer Sekundär-Luft- oder Sauerstoffzuführung 12 versehen sein kann. Die zugeführte Luft- oder Sauerstoffmenge wird so bemessen, daß die gesamte, im Brenner 7 und der Zusatzdüse 10 zugeführte Menge mit einem Verbrennungsfaktor gleich oder größer als 1 verbrannt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einschmelzen von Eisenschwammprodukten im Drehofen vermittels Brennern, bei dem die Eisenschwammprodukte beim Einschmelzen durch eine reduzierende Ofenatmosphäre vor der Oxydation durch die Brennergase geschützt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die durch mindestens eine am Abzugsende des Drehofens angeordnete Zusatzdüse erzeugte Gas- oder ölgasatmosphäre unmittelbar über dem Einsatzgut in Richtung auf das Kopfende des Ofens strömt und dort durch einen oder mehrere Brenner umgelenkt und verbrannt wird und mit den Brennergasen abzieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte, durch Brenner und Zusatzdüse zugeführte Brennstoff mit einem Verbrennungsfaktor verbrannt wird, der gleich oder größer als t ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des am Kopfende zugeführten Verbrennungssauerstoffs durch eine Sekundärzuführung des Brenners bzw. der Brenner in Form von Luft oder Sauerstoff zugeführt wird.