DE1914645C - Verfahren zum Frischen Von Eisen zu Stahl - Google Patents

Description

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum den geschmolzenen Einsatz geblasen wird. Das L.D.Frischen von Eisen zur Herstellung von Stahl und ins- Verfahren hat erhebliche Vorteile gegenüber dem besondere ein basisches Stahlherstellungsverfahren, bei Siemens-Martin-Verfahren, da es möglich ist, einen dem die Anwesenheit einer basischen Schlacke erfor- Einsatz, der mit dem Einsatz eines Siemens-Martinderlich ist, um die Phosphor- und Schwefelverunreini- 5 Ofens vergleichbar ist, nämlich etwa 2001 betragen

gungen aus dem-geschmolzenen Roheisen zu entfernen. kann, in einer Blaszeit zu blasen, die 20 bis 30 Minuten

Es werden zum Frischen von geschmolzenem Roh- beträgt, mit einer Gesamtzeit von Abstich zu Abstich eisen bisher drei Stahlfertigungsprozesse angewandt. von etwa 50 Minuten. Das L.D.-Verfahren hat jedoch Diese Prozesse sind das Siemens-Martin-Verfahren, auch gewisse Nachteile. Der höchste Schrotteinsatz das Thomas- oder basische Bessemer-Verfahren und io beim L.D.-Verfahren ist gering und liegt bei 27 bis das basische Sauerstoffblasverfahren, das auch als 32 Gewichtsprozent gegenüber 50 bis 65 Gewichts-Linz-Donawitz-Verfahren bekannt ist. Bei jedem die- prozent beim Siemens-Martin-Verfahren, und manche ser Verfahren besteht die wichtige Reinigungs- oder nach dem L.D.-Verfahren arbeitenden Betriebe pro-Frischreaktion in der Oxydation der im Eisen enthal- duzieren selbst mehr Schrott, als in ihren eigenen Kontenen Verunreinigungen, nämlich Kohlenstoff, Silizium, 15 vertern verarbeitet werden kann. Es entstehen außer-Phosphor, Mangan und Schwefel. dem große Mengen feinteiligen (submikroskopischen)

Bei dem üblichen Siemens-Martin-Verfahren wird Eisenoxydes, die beim L.D.-Verfahren während des die erforderliche Wärme zugeführt durch Verbrennung Blasens als Rauch entweichen und schwierige Probleme eines flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoff- der Behandlung dieser Abgänge aufwerfen. Da das brennstoffes mit Luft. Das Siemens-Martin-Verfahren so L.D.-Frischverfahren ein autogener Prozeß ist, ist es hat den Vorteil, daß es bei diesem Verfahren möglich schwierig, den Kohlenstoffgehalt und die Endtemperaist, einen hohen Prozentsatz an Schrott einzubringen, tür zu beherrschen, und mit zunehmender Anwendung der etwa 50 bis 65 Gewichtsprozent beträgt. Da die des Stranggießens ist es wichtig geworden, daß in Wärme für den Frischprozeß von außen dem Einsatz einem Stahlherstcllungsverfahren der Kohlenstoffzugeführt wird, muß, um die richtige Abstichtempera- 25 gehalt und die zum kontinuierlichen Stranggießen des tür und Zusammensetzung zu erzielen, das Verfahren Stahls erforderliche Temperatur genau eingehalten sorgfältig überwacht werden. Das Siemens-Martin- werden. Etwa die Hälfte der Schmelzen eines L.D.Verfahren hat ferner noch den Nachteil, daß die Er- Betriebes erfordert eine Endpunktkorrektur, durch die wärmungszeit etwa 6 bis 10 Stunden beträgt und ein die Wärmebehandlung um etwa 8 Minuten verlängert entsprechend hoher Brennstoffaufwand erforderlich 30 wird. Durch diese Korrekturen wird die Ausbeute verist. Ferner erfordert das Verfahren eine komplizierte mindert, die Abnutzung der feuerfesten Auskleidung Prüfung des feuerfesten Materials, und für eine wirk- erhöht, und sie wirken sich ungünstig auf die Stahlsame Energieausnutzung und Beschickung des Ofens qualität aus.

sind zeitraubende und umständliche Arbeiten erforder- Beim L.D.-Verfahren gibt es keine Möglichkeit, die

lieh. 35 Mengen der Zusatzmetalle, wie Mangan, im Stahl zu

Das basische Bessemer- oder Thomas-Verfahren ist beherrschen. Bei einem normalen L.D.-Verfahren beein autogener Prozeß, bei dem die für das Frischen er- trägt der Mangangehalt der Schmelze beim Ausgießen forderliche Wärme erzeugt wird durch die Verbren- etwa 0,1 Gewichtsprozent. Werden Mengen von 0,3 bis nungswärme der im Einsatz enthaltenen Verunreini- 0,4 Gewichtsprozent Mangan gewünscht, um die gungen. Beim Thomas-Verfahren wird ein Konverter 40 Wakfähigkeit des Stahles zu verbessern, so ist es notverwendet, der in seinem unteren Teil öffnungen hat wendig, erhebliche Mengen Ferromangan in die Gieß- und der um eine horizontale Achse zur Beschickung pfanne einzubringen. Dies ist kostspielig und führt und für den Beginn des Blasens geschwenkt werden dazu, daß gewisse Mengen Stickstoff in die Schmelze kann, worauf der Konverter während des Blasens in geraten, die sich auf die Stahlqualität nachteilig ausseine senkrechte Stellung gebracht wird. Die Luft wird 45 wirken können.

unter Druck durch die öffnungen im unteren Teil des Es ist ein Verfahren zum Frischen von Eisen zu

Konverters in die geschmolzene Beschickung einge- Stahl im Sauerstoffaufblasverfahren bekannt, bei dem

blasen, wodurch es ermöglicht wird, daß eine kräftige der Schrottanteil des Einsatzes dadurch erhöht werden

Reaktion in der Schmelze stattfindet. Die Verbren- soll, daß getrennt vom eigentlichen Umwandlungs-

nungsluft kann mit reinem Sauerstoff angereichert sein. 50 prozeß, d. h. vor oder nach dem Frischen bzw. zwi-

Das ThOmas-Verfahren ist in seiner praktischen An- sehen den einzelnen Frischphasen eine Mischung von wendung beschränkt auf das Frischen von Roheisen Luft, sauerstoffangereicherter Luft oder vorzugsweise mit einem hohen Phosphorgehalt Das Verfahren er- Sauerstoff mit feinverteiltem öl durch die Lanze auf fordert die Anwendung von zwei Schlacken, wobei die den Einsatz aufgeblasen wird. Bei diesem bekannten erste Schlacke während des Entkohlungsblasens ange- 55 Verfahren erfolgt die Aufheizung des Einsatzes getrennt wandt wird und die zweite Schlacke durch Eisen- vom eigentlichen Frischprozeß, und beim Frischmangan während des Entphosphorungsblasens gebildet prozeß selbst wird mit reinem Sauerstoff geblasen, der wird. Der Schrottzusatz ist beim Thomas-Verfahren kein öl enthält. Beim Aufblasen von öl und Sauerstoff sehr kritisch, weil der Schrott erforderlich ist zur Beein- nach dem eigentlichen Frischverfahren soll das Miflussung der Temperatur des Einsatzes während des 60 schungsverhältnis so eingestellt werden, daß kein über-Blasens und eine Absenkung der Temperatur des ge- schüssiger Sauerstoff vorhanden ist. Dieses Verfahren schmolzenen Einsatzes bewirkt. hat sich aber nur als bedingt anwendbar erwiesen, da

Beim Linz-Donawitz-Verfahren (L.D.-Verfahren) bei der Verwendung von öl Verunreinigungen in den wird ein oben offener Konverter mit einem Einsatz aus Einsatz eingeschleppt werden. Mit diesem bekannten geschmolzenem Eisen beschickt, das dadurch zu Stahl 65 Verfahren ist auch eine genaue Beherrschung des Gegeblasen wird, daß es einem kalten Strom von Sauei- haltes an Kohlenstoff und Zusatzmetalien nicht mögstoff hoher Reinheit ausgesetzt wird, der mittels einer lieh.
Lanze mit Überschallgeschwindigkeit abwärts gegen Es ist weiterhin ein Verfahren zum Frischen von

Stahl im Sauerstoffaufblasverfahren bekannt, bei dem des Brennstoffes notwendige Menge mindestens 25% die Entstehung von Eisenoxydrauch dadurch verhin- beträgt, daß in der ersten schlacke&büdenden und vordert werden soll, daß dem Sauerstoffatom ein flüssiger frischenden Stufe der Gasstrom reich an Verbren-Brehnstoff beigemischt wird. Hierbei wird die Schmelze nungsprodukten und relativ arm an freiem Sauerstoff vor dem eigentlichen Frischprozeß aufgeheizt, indem 5 ist, während in der zweiten Entkohlungsstufe der Gasder benutzten Blaslanze Brennstoffe und Sauerstoff in strom relativ arm an Verbrennungsprodukten und nahezu stöchiometrischem Verhältnis zugeführt wer- relativ reich an freiem Sauerstoff ist und in der dritten den, und während des Frischens wird der Brennstoff- Stufe zum Fertigmachen der Schmelze der Gasstrom anteil herabgesetzt. Auch bei diesem bekannten Ver- wieder relativ reich an Verbrennungsprodukten und fahren besteht die Gefahr des Einschleppens von Ver- xo relativ arm an freiem Sauerstoff ist unreinigungen in den Einsatz, und die genaue Beherr- In den Unteransprüchen 2 bis 7 werden in weiterer

schung des Gehaltes an Kohlenstoff und Zusatz- Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens Anmetallen ist nicht in dem gewünschten Umfang mög- gaben über das Verhältnis von Sauerstoff zu Brennstoff lieh. Bei einem weiteren bekannten Verfahren, bei dem während der drei Verfahrensstufen gemacht ebenfalls die Entstehung von Eisenoxydrauch verhin- 15 Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren dert werden soll, wird in das Frischgefäß eine durch an Hand der Figuren und in Ausführungsbeispielen einen Strom von Sauerstoff und einem flüssigen, näher erläutert.

kohlenstoffhaltigen Brennstoff gespeiste Flamme ein- F i g. 1 zeigt ein Flußdiagramm des erfindungs-

gebracht, wobei das Verhältnis von Sauerstoff zu gemäßen Verfahrens;

Brennstoff so eingestellt wird, daß vollständige Ver- ao F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch einen oben offebrennung erreicht wird und die Flamme innerhalb des nen Konverter, mit einer Blaslanze zur Durchführung Gefäßes so angeordnet ist, daß nur die Verbrennungs- des erfindungsgemäßen Verfahrens; produkte, aber nicht die Flamme selbst auf die F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch eine zur Durch-

Schmelze auf treffen können. Gemäß diesem Verfahren führung des Verfahrens geeignete Blaslanze. ist is auch bekannt, mit einem Überschuß an Sauer- as Bei dem Stahlherstellungsverfahren nach der vorstoff über die zur vollständigen Verbrennung not- liegenden Erfindung wird ein oben offener Konverter 1 wendige Menge hinaus zu arbeiten. Dieser Überschub mit einer Auskleidung aus basischem, feuerfestem kann 150 bis 200% betragen, er kann aber auch Material verwendet, der mit geschmolzenem Eisen und 1000 % betragen. ■ festem Schrott beschickt wird. Eine Blaslanze 2 und

Auch eine Blaslanze zur Durchführung des zuletzt 30 eine in den Figuren nicht dargestellte Befestigungsbeschriebenen Verfahrens ist bereits bekanntgeworden, vorrichtung sind in bezug auf den Konverter so angemit deren Hilfe ein gegen den Einsatz gerichteter ordnet, daß die Blaslanze durch die obere öffnung des Frischgasstrom erzeugt wird, der einen sauerstoff- Konverters senkrecht in diesen eingeführt und herausreichen Mantel besitzt, der die Berührung unverbrann- gezogen werden kann. Die Blaslanze hat, wie aus ten Brennstoffs mit der Schmelze oder mit reaktions- 35 F i g. 2 ersichtlich, am einen Ende Austrittsdüsen, fähigen Teilen der Schlacke verhindert. Aber auch bei durch die der flüssige Brennstoff austreten kann. Bei diesem letzten Verfahren ist eine genaue Beherrschung größeren Konvertern, beispielsweise bei Konvertern des Gehaltes an Kohlenstoff und Zusatznietallen nicht mit einem Fassungsvermögen von 2001, ist zweckgegeben, mäßig eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen vorge-Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- 40 sehen, die so angeordnet sind, daß der Brennstoffstrom stand darin, ein Frischverfahren zu schaffen, das die in bezug auf die Achse der Lanze nach unten und außen Vorteile der bekannten Verfahren vereinigt und deren austritt.

obenerwähnte Nachteile vermeidet. Insbesondere sollte Bei kleineren Konvertern, beispielsweise mit einem

erreicht werden, daß mit einer relativ kurzen Blaszeit Fassungsvermögen von 501, genügt eine einzige Aus- und unter Einsatz beliebiger Schrottmengen ein Stahl 45 trittsöffnung in der Lanze.

mit dem jeweils gewünschten Kohlenstoff- und Man- Im folgenden werden nun die drei Verfahrensschritte,

gangehalt erhalten wird, wobei keine zusätzlichen Ver- die der Einfachheit halber als Stufe I, Stufe II und unreinigungen in die Schmelze eingebracht werden Stufe III bezeichnet werden, beschrieben, sollen. Die Lanze wird mit Dampf durchgespült und in ihre

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver- 50 Anfangsarbeitsstellung abgesenkt. Die Sauerstofffahren zum Frischen von Eisen zu Stahl in einem Kon- zufuhr beginnt, und sobald Sauerstoff durch das untere verter unter Verwendung eines heißen Frischgas- Ende der Lanze austritt, wird die Dampfzufuhr bestromes, der aus einer mit Sauerstoff und flüssigem endet, und die Brennstoffzufuhr beginnt. Das Brennöl Kohlenwasserstoff gespeisten Lanze austretend mit entzündet sich sofort, und die Entzündung der Schmelze hoher Geschwindigkeit abwärts gegen den Einsatz ge- 55 erfolgt unmittelbar darauf.

richtet ist und Verbrennungsprodukte und freien Schlackenbildende Stoffe können der Beschickung

Sauerstoff enthält, wobei während der gesamten Blas- von Anfang an zugesetzt sein, jedoch werden sie zeit mit Sauerstoffüberschuß gefahren und das Ver- üblicherweise der Beschickung 1 bis 2 Minuten nach hältnis des Sauerstoffes zum flüssigen Brennstoff ge- der Entzündung zugesetzt. Die _mschlackenbildenden ändert wird, und daß der gegen den Einsatz gerichtete 60 Stoffe können beispielsweise Atzkalk, Kalkstein, Frischgasstrom einen sauerstoffreichen Mantel besitzt, Doiomitkalk oder Gemische derselben sein, der die Berührung unverbrannten Brennstoffes mit der Stufe I des Verfahrens ist im wesentlichen ein

Schmelze oder mit reaktionsfähigen Teilen der schlackenbildender, dem Bad die richtige Beschaffen-Schlacke verhindert. heit gebender und eine Anfangsreinigung bewirkender

Die obengenannte Aufgabe wird dabei dadurch ge- 65 Prozeß, in welchem ein Strom von reinem Sauerstoff löst, daß erfindungsgemäß das Verfahren aus drei und flüssigem kohlenstoffhaltigem Brennstoff der Blas-Stufen besteht, wobei in allen drei Stufen der Sauer- lanze zugeführt werden in einem solchen Verhältnis, Stoffüberschuß über die zur vollständigen Verbrennung daß ein heißer Gasstrom erzeugt wird, der verhältnis-

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mäßig reich an Verbrennungsprodukten und verhältnis- nem Heizwert verwendet werden, und der Sauerstoffmäßig arm an ungebundenem Sauerstoff ist. Überschuß kann dabei wesentlich von den in den Bei-

Durch den Ausdruck »relativ reich an Verbrennungs- spielen angegebenen Verhältnissen abweichen, produkten« ist nicht notwendig zum Ausdruck ge- Die von der Flamme am unteren Ende der Lanze

bracht, daß der größte Teil des Frischgasstromes in 5 ausgehenden heißen Gase, deren Temperatur im Stufe I aus Verbrennungsprodukten besteht, obwohl wesentlichen bei 2200 bis 2750° C liegt, reichen im alldies der Fall sein kann. Dieser Ausdruck gibt vielmehr gemeinen aus, das schlackenbildende Material zum eine relative Zusammensetzung des Frischgases an, im Schmelzen zu bringen, ohne den Zusatz üblicher Fluß-Vergleich zu der Verfahrensstufe II. mittel. Es können aber übliche Flußmittel, wie Fluß-Bei der Verfahrensstufe I wird der Sauerstoff der io spat oder Walzzunder zugesetzt werden, um die BiI-Blaslanze in einer Menge, die die zur vollständigen dung der flüssigen Schlacke zu beschleunigen und in Verbrennung des Brennstoffes theoretisch erf order- dem nachstehend beschriebenen Prozeß die rasche Entliche Menge übersteigt, zugeführt, so daß das Frischgas fernung des Phosphors zu unterstützen, noch freien Sauerstoff enthält. Der Überschuß des Die Stufe I hat im allgemeinen eine Dauer von 4 bis zugeführten Sauerstoffes in Stufe I ist klein im Ver- 15 10 Minuten, und während dieser Zeit wird eine erhebhältnis zu dem Überschuß, der in Stufe II angewandt liehe Menge von Phosphor- und Schwefelverunreiniwird, und stellt eine vollständige Verbrennung des gungen aus dem Einsau entfernt. In Stufe I des VerBrennstoffes sicher und vermindert die Gefahr, daß im fahrens kann der FeO-Gehalt der Schlacke verhältnis-Brennstoff enthaltene Verunreinigungen in die Be- mäßig hoch sein, während das Bad verhältnismäßig Schickung gelangen und ermöglicht durch den freien 20 kalt ist. Diese Bedingungen führen von selbst zu einer Sauerstoff eine vorläufige Reinigung. Der Überschuß frühzeitigen Entfernung des Phosphors und des ist jedoch nicht so groß, daß eine heftige frühe Ver- Schwefels aus dem Bad. Etwas Kohlenstoff und SiIibrennung des Kohlenstoffes, wie im L.D.-Verfahren, zium werden in Stufe I auch bereits entfernt, wie bestattfindet. Die heißen Frischgase sind vielmehr sauer- reits oben festgestellt. Der größere Teil des Kohlenstoffarm im Vergleich zum L.D.-Verfahren, bei dem as stoffes wird jedoch erst in der zweiten Verfahrensstufe das Frischgas aus unverdünntem reinem Sauerstoff entfernt.

besteht, und die typischen frühen Frischreaktionen Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren wesent-

von Silizium und Kohlenstoff erfolgen deshalb in viel lieh, daß es eine genaue Kontrolle über den Mangangeringerem Ausmaß. Die heißen Gase haben in dieser gehalt des durch den erfindungsgemäßen Frischprozeß Stufe eine Temperatur von etwa 2200 bis 2750° C und 30 erhaltenen Stahles ermöglicht, unterstützen das Flüssigwerden des schlackenbildenden In Walzstählen verbessert ein Mangangehalt von

Materials zur Bildung einer reaktionsfähigen flüssigen 0,30 bis 0,40 °/o die Walzeigenschaften des Stahls er-Scnlacke innerhalb der ersten Minuten von Stufe I. heblich. Selbst bei einem Roheisen, das einen verhältnis-Auf diese Weise wird t>ei dem Verfahren eine reaktions- mäßig hohen Mangangehalt besitzt, wird bei einem fähige basische Schlacke gebildet, was vorteilhaft ist 35 normalen L.D.-Frischprozeß ein Stahl erhalten mit bei der Entstehung von überschüssiger Kieselsäure, da einem Mangangehalt von weniger als 0,15%, und der dabei der Angriff der Kieselsäure auf die basische Aus- Ausgleich muß dadurch geschaffen werden, daß Ferrokleidung des Konverters vermindert wird. Dies steht mangan in die Gießpfanne zugesetzt wird. Bei Stählen im Gegensatz zu dem autogenen L.D.-Prozeß, bei dem mit anderem Verwendungszweck ist jedoch oftmals ein die Schlackebildung abhängig ist von der Wärme, die 40 Mangangehalt, der so klein wie möglich ist, erwünscht, durch den exothermen Frischprozeß gebildet wird bei Es wurde festgestellt, daß der Mangangehalt in

der Reaktion des kalten Sauerstoffes mit den Ver- einem nach dem erfindungsgemäßen Frischprozeß unreinigungen im Roheisen, mit dem der Konverter hergestellten Stahl durch Änderung der Dauer der beschickt wurde. Stufe I beeinflußt werden kann. Im allgemeinen wird

Das Verhältnis des zugeführten Sauerstoffes zu dem 45 eine kurze Stufe I einen Stahl ergeben, der einen verzugeführten Brennstoff wird zweckmäßig, wie die fol- hältnismäßig hohen Mangangehalt hat, im Vergleich genden Beispiele zeigen, so gewählt, daß der Überschuß zu einem nach dem L.D.-Frischprozeß hergestellten an Sauerstoff zwischen 25 und 300% der Sauerstoff- Stahl, wenn von dem gleichen Roheisen ausgegangen menge liegt, die theoretisch zur vollständigen Ver- wird. Eine lange Stufe I ergibt einen Stahl mit verbrennung des Brennstoffes erforderlich ist Vorzugs- 5° hältnismäßig niedrigem Mangangehalt im Vergleich weise wird ein Sauerstoffüberschuß von 50 bis 150% zum L.D.-Verfahren, wenn dies zur Herstellung eines und insbesondere ein Sauerstoffüberschuß von 60 bis vergleichbaren Stahles angewandt wird. So ist es mög-70 % angewandt Ein Überschuß an freiem Sauerstoff Hch, durch die Dauer der Stufe I den Mangangehalt im von mehr als 300% in Stufe I ergibt eine verhältnis- Stahl nach Wunsch zu beeinflussen, mäßig geringe Schlackenbildung und Badbeeinflussung, 55 Die Stufe Π ist der Verfahrensschritt, in welchem in da durch den Sauerstoffüberschuß eine kühlere der Hauptsache die Entkohlung der Schmelze statt-Flamme erhalten wird und auch weil der höhere Über- findet Während dieses Verfahrensschrittes erfolgt das schuß Frischreaktionen bewirkt, insbesondere Silizium- Frischen mit einem hohen Überschuß an freiem Säuerreaktionen, zu einem Zeitpunkt, der in diesem Verfah- stoff, gegenüber der zur vollständigen Verbrennung des ren zu früh ist Ein Überschuß von weniger als 25% 6° Brennstoffes erforderlichen Sauerstoffmenge, insbeergibt eine unnötige Verlängerung der Frischzeit, die sondere mit einem Überschuß von 1000- bis 1300⁴Z₀. auf eine geringere Wärmeübertragung des verbrannten Ist der Brennstoff ein flüssiger kohlenstoffhaltiger Öles zurückzuführen ist Ferner kann der geringere Brennstoff, wie Heizöl, so hat es sich als zweckmäßig Überschuß dazu führen, daß ein höherer Prozentsatz erwiesen, den Sauerstorffiuß aufrechtzuerhalten und die an Eisenoxyd in der Schlacke verbleibt, wobei durch 65 Brennstoffzufuhr zur Lanze entsprechend zu verminein »weiches« Blasen die Ausbeute vermindert wird. dem. Der hohe Überschuß an Sauerstoff in Stufe II Indessen kann der vorgesehene Überschuß verändert bewirkt ein heftiges Kohlenstoff kochen in der Schmelze, werden, wenn Brennstoffe von wesentlich verschiede- und der größte Teil der Kohlenstoffreinigung des Ver-

fahrens erfolgt in dieser Stufe. Der heiße Frischgasstrom, der in dieser Verfahrensstufe,vor.der Blaslanze leichtert die Abtrennung und Ausscheidung des Ab-8»Jj£· _Fihß nach der vorliegenden

wärts gerichtet. Dje

Temperatur in der

1650° C besitzen, tragen dazu ta.

bis D s

SSk\nTwetkaUer SS^

peratur von' -100⁰C auf die Beschickung geblasen Teil von der Sauerstoff menge ab, die dem Konverter_{zugeführt werd}en kann, sowie von den Eigen-K_len des Brennstoffes und den Eigenschaften der ^^^^ allgemeinen wird, je größer die

Sauerstoffzufuhr ist, die Dauer des Frischprozesses ^ku£^e _r ^r _{schiedene Düsen oder Lanzen können praktisch}

Se Dauer ***«^£% meinen 8 bis 15 Minuten und ist großer oder

je nach dem f^^^S^t gewünschten Endtemperatur Die Dauer der

ist auch abhängig von dem ^Verh^™ j"¹™^S* „ enthaltenen Schrottmenge. Im allgemeine« fuhrt ein höherer Schrottgehalt im Einsatz zu einer Kurzeren Dauer von Stufe II.

Stufe III des Verfahrens
der Schmelze und ist

besserungsstufe, in der g^JJ temperatur und der .^"^S^ G_ewerden. Dies wird bewirkt durch Erhöhung; deUe haltes an Verbrennungsprodukten im ™gasstrom derart, daß der Überschuß an »^ »SSSS stoff gegenüber der ™jfi!ÄS Brennstoffes erforderlichen Menge etwa

beträgt. . _a,i_ffi,_me;_nen bestimmt

Die Dauer der Stufe III ist im «"gememoi betimint

durch die ^^^SSSSS ^

^yeH,irdBeS
wendet wird. ^to.?^i

des Verfahrens hegt die
Temperatur ^^
ratur wird «n

_menge an Brennstoff die J g

Blasens zugeführt wird, um den fc,insaα:_V Die Dauer ^VerfahrendeΠΙ tag »n die in StufeIII fSS
halten genügend freien.

prozeß ^^^^
Kohlenstoffgehalt und

beherrschbar

Tum den Frischum d«i rnscn

bei dem ^ ω» Stoom«
des ganzen Fnschprozesses auf die cnarge 8 wird, und bei dem es keine Möglichkeit gÄ^amJEnde _des Verfahrens die gewünschten Endpunkte zu er

reichen. „„„_ ,,„ Verfahrens ist in Fig.

Ein Flußdiagramm des Verfahrens m m ₆

g Verfahrensstufen werden

Strtme vTfiüssigem kohlenstoffhaltigem Brennstoff wesentlichen reiner Sauerstoff in den im vorstehenden angegebenen Verhältnissen der Blaslanze stehe ««^ _{m Berühmng gebracht> SQ daß}

_dlf _Brennstoff._Sauerstoff._Strom entsteht. Der Brenn-

«toff-Sauerstoff-Strom wird von der Lanze Vorzugs-

^^^Ά^^Μη^Λ ausgestoßen, um

_{die Turbu}lenz in dem Strom zu beseitigen oder zu ver-

*5 mindern. Turbulenz in dem Strom soll im allgemeinen

vermieden werden, um eine wirksame Einwirkung der

e _{Frischgase au}f die Schmelze sicherzustellen. Die

^_lunhitf_ederGefäßwandungen und der Schmelze

isl ausrSend, um die Entzündung zu bewirken und

*° Sne Flamme herzustellen, die von den Austrittsöffnun-

^ j^ _{ausgehL Die} heißer. Frischgase, die von

der Flamme ausgehen, enthalten Verbrennungspro-

«r |_{auerstoff und} sind im wesentlichen

νοϊ derLaS nach unten und nach außen mit hoher Geschwindigkeit gegen den Einsatz gerichtet

Es hat sich ergeben, daß eine an sich bekannte

^ _{mit der in F} i g. 3 dargestellten Düsenanordnung, besonders geeignet ist. Diese Lanze enthält einen

& Grundkörper II, an dessen unterem Ende

_das Brennermundstück 12 angeordnet ist. Im Inneren _{Grundkö u der} ^_{1126 sind eine} Anzahl kreis-

rinEförmiger Kanäle oder Leitungen angeordnet, gJJ^ _{und flüssiger Bre} ^g _nnstoff ^ _An.

zahl ÄustritfcöffnüügenW im Mundstück 12 zogen führt werden. Die Anzahl der Düsen ergibt sich in ^^„,Α^^β^^αΐβ Größe des Frischbehälters. Bei kleinen Behältern ist eine einzelne Düse ausj _{hen<LEshatsichaber} ergeben, daß bei den üblichen Konvertergrößen von 200 bis 3001 Inhalt eine Lanze STSTS« vier Austrittsöffnungen 13 in einem _{12 ignet isL Dje} Brennstoffzuführung j _{Rohr 14 und ist} ^^,„^2 _Kny

li
Prozentsatz

jedoch
änderbar.

Im
Teilchengroße

entstehenden Rauch«

g, im

«prStisch Das Verfahren ist Schrottmenge ver-

ist die _{die Tefl}!

IVlCUlClC JVUlIlV **J o»i.»i ~^~. ~~....-.— .„.„...„„..£,„.. .....

55 der Brennstoff zuleitung 14 fest verbunden und erstrecken sich nach abwärts, wobei die Zahl der Rohre 23 der Zahl der Austrittsöffnungen 13 und der Zahl der Sauerstoffzuführungsrohre 21 entspricht, die im Winkel zur Längsachse der Lanze angeordnet sind

6o und Mittel zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Sauerstoffes, wie Venturirohre 33, enthalten. Die Brennstoffzuführleitung ist zweckmäßig umgeben von einem ringförmigen Raum, der sich zwischen der Brennstoffleitung und der Sauerstoffleitung befindet,

65 um das vorgeheizte öl in der ölzuführung is isolieren. Dies ist notwendig, wenn als Brennstoff Schweröle verwendet werden, da die niedere Temperatur des Sauerstoffes, der durch die Saucrstoffzuführungs-

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leitung 18 fließt, das öl zum Einfrieren bringen und hin wurde die Heizölzufuhr wieder erhöht auf 132,5 1/ dadurch den ölzufluß verhindern könnte. Min., was einem Sauerstoffüberschuß von 65°/„ ent-

Jedes der Brennstoffrohe 23 hat ein Endstück, das in spricht. Die Brennstoffzufuhr wurde mehr als 16 Midem entsprechenden Sauerstoffzuführungsrohr 21 be- nuten lang auf dieser Höhe gehalten, so daß sich eine festigt ist, so daß der durch diese Zuführungsrohre zu 5 Gesamtblaszeit von 28 Minuten ergab. Die Sauerstoffden Austrittsöffnungen fließende Sauerstoff in einem zufuhr blieb unverändert. Der Konverter wurde bei Ringraum um die entsprechende Brennstoff zuleitung einer Temperatur von 16O3°C gekippt, und der erhalfließt, wobei der Brennstoff beim Austreten aus den tene Stahl hatte folgende Analyse: C 0,03°/₀, Mn 0,09%, Austrittsöffnungen von Sauerstoff umgeben ist. P 0,005 %. Der FeO-Gehalt in der Schlacke betrug

Die Düsenanordnung der Lanze ergibt ein Austreten io 27 %. Während des Frischverfahrens wurde die Lanze des Brennstoffes in einem Strom aus im wesentlichen von ihrer Ausgangsstellung, die 229 cm oberhalb des reinem Sauerstoff, der, wenn er aus der Düse austritt, ruhigen Badspiegels betrug, in eine Stellung gesenkt, sich entzündet und eine kurze Flamme ergibt, die die 138,5 cm über dem Badspiegel lag. Der während mantelartig von einer Hülle umgeben ist, die reich an des Frischprozesses austretende Rauch hatte eine freiem Sauerstoff ist. Diese Anordnung stellt sicher, 15 Teilchengröße, die wesentlich größer war als im Rauch daß während des Frischprozesses die Verbrennungs- eines üblichen L. D.-Frischprozesses,
produkte, aber nicht die Flamme selbst, in Berührung
mit der Schmelze und mit der Schlacke kommen, wodurch eine Beeinträchtigung der Schmelze durch im B e i s ρ i e 1 2
Brennstoff enthaltene Verunreinigungen, wie Schwefel, ao

verhindert ist. Die Vermeidung einer Beeinträchtigung Ein oben offener Konverter wurde beschickt mit

der Charge durch Verunreinigungen ist für das Ver- 122000 kg geschmolzenem Roheisen, 80000 kg fahren gemäß der Erfindung wesentlich. Schrott und 6890 kg kaltem Roheisen, entsprechend

Die folgenden Beispiele erläutern weiterhin das Ver- dem Gewichtsverhältnis 58,4% zu 38,4% zu 3,2% fahren nach der Erfindung. 35 der Beschickung. Das Roheisen hatte folgende Ana

lyse: C 4,55%, Mn 1,0%, P 0,09% und Si 0,70%.

B e i s η i e 1 1 Das geschmolzene Eisen hatte eine Temperatur von

1410⁰C.

Ein oben offener Konverter wurde beschickt mit Es wurde die gleiche Blaslanze benutzt wie im Bei-

122000 kg geschmolzenen Roheisens, 79600 kg Stahl- 30 spiel 1, und sie wurde wieder in eine Höhe von 229 cm schrott und 7060 kg kalten Roheisens, entsprechend über der ruhigen Badfläche eingestellt Während der einem Verhältnis von 58,5% zu 38,3% zu 3,2% des ersten Verfahrensstufe wurde das gleiche Heizöl wie Gewichtes der Gesamtbeschickung. Die Analyse des im Anspruch 1 und in der gleichen Menge pro Minute Roheisens war: C 4,6%, Mn 0,94%, P 0,09% und zugeführt und reiner Sauerstoff in einer Menge von Si 0,70%. Das geschmolzene Eisen befand sich auf 35 487m*/Min. Die Ströme wurden wieder in der Lanze einer Temperatur von 1342° C. Eine Blaslanze von der so zusammengeführt, daß das Heizöl vom Sauerstoff in F i g. 3 dargestellten und beschriebenen Art, mit umgeben war, und der Gesamtstrom wurde nach abvier Austrittsöffnungen, wurde in den Konverter em- waits und außen aus der Lanze mit Überschallgebracht bis zu einer Höhe von 229 cm oberhalb der geschwindigkeit ausgespritzt. Die Entzündung des ruhigen Badoberfläche. Der Lanze wurde während der 40 Brennstoffes erfolgte beim Ausspritzen und ergab eine ersten Verfahrensstufe ein Bunker C-Heizöl zugeführt, kurze Flamme. Nach 2 Minuten wurden 7390 kg Atzmit einem Heizwert von 6844 Kcal/1 bei einem Brenn- kalk und 1135 kg Dolomitkalk zugesetzt und nach stoff aufwand von 1021 pro Minute, und Sauerstoff. 8 Minuten eine gleiche Zugabe wiederholt. Während hoher Reinheit in einer Menge von 490cbm/Min., dieser Verfahrensstufe fand praktisch keine Rauchwas einem Sauerstoffüberschuß von 110% über die 45 bildung statt.

zur vollständigen Verbrennung des Heizöles erforder- Nach 4 Minuten wurde die erste Reinigungsstufe be-

lichen Menge entspricht Die beiden Ströme wurden endet und die Brennstoffzufuhr auf 15,13 l/Min, verinnerhalb der Lanze miteinander in Berührung ge- mindert. Die Sauerstoffzufuhr wurde unverändert beibracht, wobei das Heizöl vom Sauerstoff umgeben war, behalten, um einen wesentlichen Überschuß über die und der erhaltene Strom wurde nach abwärts und 5» zur vollständigen Verbrennung des Heizöles erforderaußen aus dem Mundstück der Lanze mit Überschall- liehe Menge zu erzielen. Mit der Verminderung dei geschwindigkeit ausgespritzt Die Entzündung erfolgte Brennstoffzugabe setzte eine heftige Entkohlung dei beim Austreten und ergab eine kurze Flamme von Metallschmelze ein. Die zweite Verfahrensstufe wurde etwa 61 cm Länge, gemessen von den Austrittsöffnun- während 8 Minuten durchgeführt, und daraufhin gen. Nach 2 Minuten wurden 5670 kg Ätzkalk und 55 wurde die Heizölmenge wieder erhöht auf 132,5 l/Min. 1135 kg Dolomitkalk in den Konverterbehälter gege- und diese Menge aufrechterhalten für die Restdauei ben. Nach 8 Minuten wurde der gleiche Zusatz noch des Blasens, nämlich weitere 14 Minuten, so daß dit einmal zugegeben. Es wurde festgestellt, daß während gesamte Blaszeit 27 Minuten betrug. Der Konvertei dieser Zeit praktisch keine Rauchbildung stattfand. wurde bei einer Temperatur von 1608°C gekippt, unc Nach 4 Minuten war die erste Verfahrensstufe be- 60 der erzeugte Stahl hatte folgende Analyse: C 0,04% endet, und die Brennstoffzufuhr wurde vermindert auf Mn 0,09%, P 0,01%. Der FeO-Gehalt der Schlack* 15,13 l/Min. Die Sauerstoffzufuhr wurde unverändert betrug 29,5%.

gehalten, so daß sich ein Sauerstoffüberschuß von Während des Frischprozesses wurde die Lanze voi

1300% über die zur vollständigen Verbrennung des _? ihrer Ausgangsstellung 229 cm oberhalb der Ober Heizöles erforderliche Menge ergab. Mit def Vermin- 65 Sache des Bades beim folgenden Verfahren abgesenkt derung der ölmenge setzte eine heftige Entkohlung und zwar 5 Minuten nach dem Beginn des Blasens au des geschmolzenen Metalls ein. Diese zweite Verfah- 177,5 cm, 8 Minuten nach dem Beginn des Blasen rensstufe wurde 8 Minuten lang durchgeführt, darauf- auf 138,5 cm, 12 Minuten nach dem Beginn des BIa

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sens auf 127 cm und 20 Minuten nach dem Beginn des Blasens auf 138,5 cm.

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde wiederholt mit einem Einsatz von 122000 kg geschmolzenem Metall, 79400 kg Schrott und 6800 kg kaltem Roheisen. Der Einsatz an geschmolzenem Roheisen hatte fo!gende Analyse: C4,66°/o. Mn 0,84%, P 0,08%, Siü.66%, und die Anfangstemperatur betrug 1315° C. Di« Heizölzufuhr betrug in der ersten Verfahrensstufe 102 l/Min., und die Blasfolge war folgende:

Dauer der ersten Stufe: 10 Minuten; Dauer der zweiten Stufe: 10 Minuten mit einer ölzufuhr von 15,13 1/ Min.; Dauer der dritten Stufe: 8 Minuten mit einer ölzufuhr von 102 l/Min. Die Sauerstoffzufuhr betrug 482 cbm/Min. während des gesamten Blasprozesses von insgesamt 28 Minuten. Zweimal wurde ein Zuschlag von je 5670 kg Ätzkalk und 907 kg Dolomit-Ifalk zugegeben. ao

Die Ausgießtemperatur betrug 1588⁰C. Die Analyse ergab: C 0,045%, Mn 0,07%, P 0,01%, und die Schlacke enthielt 26,0% FeO. Die Einstellung der Lanze war folgende: Ausgangshöhe über der ruhigen Badoberfläche 229 cm, 5 Minuten nach Beginn des as Blasens 177,5 cm, 8 Minuten nach Beginn des Blasens 138,5 cm, 13 Minuten nach Beginn des Blasens 127 cm und 20 Minuten nach Beginn des Blasens bis zum Ende 138,5 cm.

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Beispiel 4

Beispiel 2 wurde wiederholt mit einem Einsatz von 130000 kg geschmolzenem Eisen (62,3%), 78900 kg Schrott (37,7%). Der Zuschlag betrug 12000 kg Ätzkalk und 240 kg Dolomitkalk und wurde in zwei gleichen Zugaben nach 2 und 8 Minuten nach dem Beginn des Blasens zugesetzt

Die eingesetzte Schmelze hatte folgende Analyse: C 4,54%, Mn0,98%, P0,10%, Si 1,05%. Die Temperatur der Schmelze betrug 1352° C

Das dreistufige Verfahren wurde folgendermaßen durchgeführt:

In der ersten Verfahrensstufe wurden dem Brenner 132,5 l/Min. Heizöl zugeführt Nach 5 Minuten war die erste Stufe beendet und die ölzufuhr wurde herabgesetzt auf 15,13 l/Min., und nach weiteren 11 Minuten wurde die zweite Stufe beendet end die ölzufuhr erhöht auf 132,51/MiiL für die restliche Blaszeit nämlich für weitere 11 Minuten. Der gesamte Ölverbrauch betrug 22401. Während des Blasens betrug die Sauerstoffzufuhr ständig 488 m*/Min.

Beim Kippen betrug die Temperatur der Schmelze 1608⁰C, und die Analyse ergab: C 0,04%, Mn 0,10%, P 0,010% ,und die Schlacke enthielt 18,1% feO.

Die Blaslanze war wieder bei Beginn auf eine Höhe von 229 cm über der Badoberfläche eingestellt Nach 5 Minuten 177,5 cm, nach 8 Minuten nach Beginn des Blasens 138,5 cm, nach 11 Minuten vom Beginn des Blasens 114,5 cm, und die Lanze wurde auf dieser Höhe gehalten bis zur Beendigung des Blasens.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Frischen von Eisen zu Stahl in einem Konverter unter Verwendung eines heißen Frischgasstromes, der aus einer mit Sauerstoff und flüssigem Kohlenwasserstoff gespeisten Lanze austretend, mit hoher Geschwindigkeit abwärts gegen den Einsatz gerichtet ist und Verbrennungsprodukte und freien Sauerstoff enthält, wobei während der gesamten Blaszeit mit Sauerstoffüberschuß gefahren und das Verhältnis des Sauerstoffes zum flüssigen Brennstoff geändert wird, und der gegen den Einsatz gerichtete Frischgasstrom einen sauerstoffreichen Mantel besitzt, der die Berührung unverbrannten Brennstoffes mit der Schmelze oder mit reaktionsfähigen Teilen der Schlacke verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren aus drei Stufen besteht, wobei in allen drei Stufen der Sauerstoffüberschuß über die zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffes notwendige Menge mindestens 25% beträgt daß in der ersten, schlackenbildenden und vorfrischenden Stufe der Gasstrom reich an Verbrennungsprodukten und relativ arm an freiem Sauerstoff ist, während in der zweiten Entkohlungsstufe der Gasstrom relativ arm an Verbrennungsprodukten und relativ reich an freiem Sauerstoff ist und in der dritten Stufe zum Fertigmachen der Schmelze der Gasstrom wieder relativ reich an Verbrennungsprodukten und relativ arm an freiem Sauerstoff ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Verfahrensstufe das Verhältnis von Sauerstoff zu Brennstoff so gewählt wird, daß der Sauerstoffüberschuß über die zur vollständigen Verbrennung theoretisch erforderliche Menge 25 bis 300% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Sauerstoff Überschuß 50 bis 150% beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Sauerstoffüberschuß 60 bis 70% beträgt

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß während der zweiten Entkohlungsstufe der Überschuß an freiem Sauerstoff über die zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffes theoretisch erforderliche Menge — wie an sich bekannt — 1000% oder bis zu 1300% beträgt

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Dauer der ersten Verfahrensstufe 4 bis 10 Minuten, die Dauer der zweiten Verfahrensstufe 8 bis 15 Minuten und die Dauer der dritte λ Verfahrensstufe 5 bis 16 Minuten beträgt

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß in der dritten Stufe zum Fertigmachen der Schmelze der Überschuß an freiem Sauerstoff über die zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffes theoretisch erforderliche Menge 25 bis 200% beträgt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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