DE1916717B2 - Verfahren zum herstellen von stahl im hochofen - Google Patents

Description

wesentlich größer als der normale Gehalt des aus dem Gichtgas abgeleiteten Umlaufgases an diesen Stoffen, und zwar beträgt sie etwa 18°/₀ der gesamten Beschickungsmenge des Hochofens.

Die oxydierende Schlacke stellt das Mittel dar, mit dem die Verunreinigungen aus dem flüssigen Metall abgeschieden und entfernt werden können. Die Schlacke hat die Fähigkeit, die Oxyde der Verunreinigungen zu lösen, und die Zusammensetzung des unter der flüssigen Schlacke befindlichen Metalls wird durch den Oxydgehalt der Schlacke geregelt. Die Schlacke wird durch die Verbrennung von Sauerstoff, Kohlenstoff und Umlaufgas oxydiert, und die dabei entstehende Flamme von hoher Temperatur, die sich über die Oberfläche der Schlacke erstreckt, bewirkt auch einen starken Wärmeübergang an das Metallbad. Die gesamte Wärme des Metallbades wird ihm durch die abdeckende Schlackenschicht zugeführt. Die Temperatur des Metallbades wird durch die Menge des verwendeten Brennstoffes und die Menge des vorhandenen Sauerstoffes geregelt. Der Sauerstoff, der zusätzlich zu dem für die Verbrennung benötigten Sauerstoff vorhanden ist, wird von der Schlacke aufgenommen. Die Geschwindigkeit der Sauerstoffaufnahme durch die Schlacke wird durch die Stärke, Zusammensetzung, die Fließfähigkeit und den Temperaturunterschied zwischen dem Spiegel und der Bodenschicht der Schlacke beeinflußt. Für eine geschmolzene Schlackenschicht von etwa 60 cm Höhe und eine Besttemperatur von etwa 2000⁰C am Spiegel der Schlacke beträgt die Temperatur am Beden der Schlacke, die man auch als Temperatur des Stahlbades ansehen kann, etwa 1815°C.

Die in der Schlacke tnthaltenen Oxyde sind sauer und basisch, werden im flüssigen Zustand elektrolytisch -ersetzt und enthalten praktisch keine neutralen Moleküle. Wird die Schlacke auf eine hohe Temperatur erhitzt, so findet eine Ionisierung der Atome und Moleküle der Bestandteile statt, da die Elektronen von der heftigen Durchwirbelung abgestreift werden, die bei der hohen Erhitzung der Schlackenteilchen eintritt. Dadurch beginnen anorganische Bestandteile der Schlacke, bei 245° C Elektronen auszusenden, wobei diese Erscheinung oberhalb von 415° C zunimmt und oberhalb von 71^⁰C sehr stark wird. Eine Ahstrahlung von Elektronen rindet auch durch chemische Reaktionen zwischen den Gasen und den in der Schlacke enthaltenen Oxyden statt. Ein großer Überschuß an Elektronen wird im Vergleich zu Gasen durch die unter hoher Temperatur geschmolzenen Feststoffe abgestrahlt. Je dichter indessen das Gas wird, um so stärker wird die Elektronenab^trahlung. Auch das Vorhandensein von Kchlenoxyd, Sauerstoff und Wasserstoff trägt zur Abstrahlung von Elektronen bei. In geschmolzener und flüssiger Schlacke sind die Elementteilchen mit gegensinnig aufgeladenen Teilchen verbunden. So strahlt Kalk (CaO) bei hoher Temperatur in der flüssigen Schlacke Elektronen ab und wird selbst positiv aufgeladen. Andere Bestandteile der Schlacke, die Elektronen ausstrahlen, sind Eisen (Fe) in Eisenoxyd (FeO) und in Ferrioxyd

ίο (Fe₂O₃), Magnesium (Mg) in Magnesiumoxyd (MgO) und Mangan (Mn) in Manganoxyd (MnO). Demgemäß führt bei hohen Temperaturen der ionisierte Zustand der basischen Schlacke und der Reduktionsgasu zu einer raschen Diffusion der Bestandteile aus dem Gas in die Schlacke und aus der Schlacke in das darunter befindliche Metall.

Der Herd eines Hochofens weist eine große Berührungsfläche zwischen Gas 'ind Schlacke und zwischen Schlacke und Metall auf. Purch die Verbrennung von

ao reinem Sauerstoff wird eine geeignete Umgebung zur weiteren Beschleunigung der Umwandlung des geschmolzenen Metalls in Stahl geschaffen, in der die Reaktionen zwischen den im Metall, in der Schlacke, im Umlauf gas und im Sauerstoff enthaltenen Elemente rasch und augenblicklich vor sich gehen. Die Berührungsfläche in einem Hochofen ist ähnlich derjenigen in einem Schmelzofen mit offenem Herd mit der Ausnahme, daß im letzteren Falle die Beschickung durch offene Türen in der Ofenatmosphäre erfolgt, während bei dem mit Sauerstoff betriebenen Hochofen nach der Erfindung ein Teil des Beschickungsmaterials zerkleinert und dann in einer Umlaufgasatmosphäre in den Ofenherd eingeblasen wird. Das Umlaufgas löst den Sauerstoff und trägt dazu bei, die hohe Flammentemperatur zu regeln und gleichzeitig eine starke Volumenzunahme der gasförmigen Verbrennungv produkte zu erhalten. Das Umlaufgas liefert außer seiner Eigenwärme auch Kohlendioxyd, Kohlenoxyd und Kohlenwasserstoff für den Reaktionsvorgang.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden die Reduktionsbehandlung zur Herstellung von Eisen und die Oxydationsbehandlung zur Herstellung von Stahl in einer fortlaufenden Betriebsweise durchgeführt. Das metallische Eisen, das reduzierte Bestandteile enthält, und die Schlacke, die unreduzierte Bestandteile oder Oxyde enthält, tropfen aus der Schmelzzone nieder, passieren dabei die Verbrennungszone und werden im Herd oder Gestell des Ofens gesammelt, wo die geschmolzene Schlacke auf dem Metallbad schwimmt.

Das niedertropfende Metall und die Schlacke haben die in der nachstehenden Tabelle I angegebene Zusammensetzung.

Tabelle I

Metall- und

Schliicken-

temperatur°C

Metallzusammensetzung
in Gewichtsprozent

Fe I C j Si Mn

Schlackenzusammensetzung
in Gewichtsprozent

SiO₂ j FeO j MnC | Al₂O₃ CsO MgO | CaS

96,00 2,00

1,07

0,90

0,20

33,00 0,10 1,00 15,00

44,00

2,50 4,40

Der nach unten gehende Strom von niedertropfen- lenoxydgas, Wasserstoff und Wasserdampf enthält, dem Metall und niederlaufender Schlacke unterliegt 65 Die in der Reaktionszone befindliche Schlacke wird einer ständigen Beaufschlagung mit Feststoffen und Umlaufgas, da;» Teilchen aus den zugeführten Erzen,

dem Kalkstein, Brennstoff, Kohlendioxyd- und K0I1-von der Sauerstoffflamme und von dem Erzzuschlag oxydiert. Soweit die zugeführten Erze mit der Schlakkenoberfläche in Berührung kommen, findet eine

schnelle Reduktion von Fe₂O₃ und Fe₃O₄ in Eisen Die Reduktion von Phosphor wird durch die fol-

(Fe), Eisenoxyd (FeO) und Sauerstoff statt. Das Eisen- gende Gleichung wiedergegeben:

oxyd (FeO) löst sich in der Schlacke und wird dadurch

der Hauptträger für die Überleitung des Sauerstoffs P₂O₅ + 5CO = 2 P + 5CO₂

aus der Schlacke in das Metallbad zur Reduktion von 5

Verunreinigungen. Mit der Reduktion der zugeführten Die abschließende Reduktion von Phosphor findet

Erze geht eine schnelle Zersetzung des beigegebenen im Ofenherd statt. Das Metall mit dem gelösten

Kalksteins (CaCO₃) in Kalk (CaO) und Kohlendioxyd Phosphor geht durch die oxydierte Schlackenzone, die

(CO₂) einher, die eine schnelles Schmelzen des Kalks Eisenoxyd (FeO) enthält. In Gegenwart von Eisenoxyd

zur Bildung basischer Schlacke nach sich zieht. Dabei io wird der Phosphor zu Pentoxyd nach der folgenden

wird das Kohlendioxyd durch Eisen zu Eisenoxyd Gleichung oxydiert:

(FeO) und Kohlenoxyd (CO) reduziert. Je höher der

Gehalt der Schlacke an Kalk (CaO) ist, um so größer 2P + 5FeO = 5Fe + P₂O₅

ist der Anteil an Eisenoxyd (FeO), der in ihr gelöst sein

kann. 15 wobei das Pentoxyd mit Eisenoxyd nach der folgenden

In der Verbrennungszone umgibt das aus der Ver- Gleichung zusammengeht:
brennung der Kohle und aus dem Umlaufgas stammende Kohlenoxyd die Tröpfchen von Metall und 3 FeO + P₂O₅ — 3 FeO · P₂O₅
Schlacke und reduziert die Siliziumoxyde (SiO₂) und

das Manganoxyd (MnO) nach den folgenden Gleichun- 20. Dieses Eisenphosphat geht in die Schlacke über,

gen: Das Eisenoxyd (FeO) wird später durch Kalk fol-

SiO₂ + 2CO = Si + 2CO₂ gendermaßen freigelegt:

MnO + CO = Mn + CO₂

3CaO + 3FeO · P₂O₅ = 3CaO · P₂O₅ + 3FeO
Das reduzierte Silizium und das Mangan legieren 25

mit Eisen in allen Verhältnissen und werden im Metall- Das Tricalciumphosphat (3CaO-P₂O₅) ist in der

bad unter der Schlacke gelöst. Das Eisenoxyd (FeO) Schlacke bei Anwesenheit von überschüssigem Kalk in der Schlacke diffundiert in das Metallbad und (CaO) beständig. Zur praktisch vollständigen Entferreagiert mit Silizium und Mangan nach den folgenden nung von Phosphor wird das basische Verhältnis von Gleichungen: 30 Calciumoxyd (CaO) zu Siliziumoxyd (SiO₂) auf über

Mn + FeO = MnO + Fe 2:1 eingestellt.

Si + 2FeO = SiO + 2Fe ^In ^^{em unter} ^^εΓ flüssigen Schlacke befindlichen

² Metallbad findet die abschließende Reinigung statt,

Die beiden Oxyde fließen zusammen und bilden ein wobei die gelösten Teile in der Reihenfolge Silizium, schmelzbares Mangansilikat nach der Formel 35 Mangan, Phosphor und Kohlenstoff oxydiert werden.

Die dabei stattfindenden Reaktionen gehen nach den MnO-SiO₂, folgenden Gleichungen vor sich:

das leichter als Eisen ist. daher im Metallbad hochsteigt 1. Si (im Fe) + 20 (im Fe) = SiO₂ (Schlacke)
und in die darüber befindliche Schlacke übergeht. So- 40 2. Mn (im Fe) + O (im Fe) = MnO (Schlacke)
weit Mangan im Metallbad verbleibt, kann es sich mit 3 ₂p (j_m Fe) + 50 (im Fe) + 4CaO
Schwefel zu MnS verbinden und die Eisenkomponente ' _ 4Q₁Q .' p,o₅ (Schlacke)

im Eisensulfid (FeS) freimachen. . ^_n ,· ,- -. , ",Λ ,· τ- _λ ^^ ,r^ \ , ^n

Ζην Verstärkung der durch Kohlenoxyd bewirkten ⁴· ^2C <^{im Fe}) + ³⁰ Om Fe) = CO (Gas) + CO₂ Reduktion von Schwefel und Phosphor wird Kalk zu- 45 (^üas)

geführt oder eingeblasen, um die Schlacke basisch zu Nach diesen Reaktionen vollzieht sich auch die

halten. Der Schwefel wird dem Hochofen vornehmlich Reinigung und Umwandlung des Eisens in Stahl, mit dem Koks zugeführt und geht in das aufsteigende Nach Formel 1 wird Silikat (SiO₂) gebildet, das in Gas als Schwefelwasserstoff (H₂S) oder als gasförmiges Stahl unlöslich ist und in die Schlacke übergeht. Nach Kohlenoxyd (COS) über, das mit Eisenoxyd (FeO) in so der Formel 2 wird basisches Manganoxyd (MnO] folgender Weise reagiert: gebildet, das in Stahl nur geringfügig löslich ist und

daher in der Hauptsache in die Schlacke übergeht.

FeO + COS = FeS + CO₂ Nach der Formel 3 entsteht eine Kalk-Fhosphor-

verbindung (4CaO-P₂O₅), die gleichfalls in die

Der Schwefel, der mit Eisen zu Eisensulfid (FeS) 55 Schlacke übergeht. Gemäß Formel 4 entsteht Kohlenreagiert, wird durch Reduktion in Gegenwart von ba- oxydgas und Kohlendioxydgas, wobei üblicherweise sischem Kalk nach folgender Gleichung entfernt: über 90% des Gases aus Kohlenoxyd besteht, das

über der Schlacke zu Kohlendioxyd verbrennt. Bei dei

FeS + CaO + CO = CaS + Fe + CO₂ Entfernung von Kohlenstoff entstehen somit keine

60 Oxyde, die für ihre Entfernung ein Flußmittel benöti·

Der Schwefel wird normalerweise in der Schlacke gen würden. In den Verbrennungsgasen ist genügend als Calciumsulfid (CaS) zurückgehalten. Das Vor- Sauerstoff, um das Kohlenoxyd zu Kohlendioxyd zx handensein einer größeren Menge von basischer oxydieren, damit die oxydierenden Bedingungen vor-Schlacke ist zweckmäßig, weil das Calciumsulfid (CaS) herrschen.

eine bestimmte Lösbarkeit in einer gegebenen Schlacke 65 Während der Umwandlungsperiode von Eisen ir aufweist und der dem Metall entzogene achwefelgehalt Stahl wird die Temperatur des Metallbades aul um so größer ist, je höher das SchJackenvolumen je 1815°C gehalten. Bei dieser Temperatur reagiert dei Gewichtseinheit Metall liegt. restliche Sauerstoff im Stahl mit Kohlenstoff zi

Kohlenoxyd, das beim Übergang aus dem Stahlbad in die Schlacke ein Kochen verursacht. Durch diesen Kochvorgang wird der Sauerstoffgehalt des Stahls auf einen Wert reduziert, der die Verwendung von Defxydationsmitteln entbehrlich macht, womit auch keine Einschlüsse von Deoxydationserzeugnissen im Stahl verbleiben. Hierfür braucht das Metallbad nur für eine kurze Umwandlungszeit unter der Schlacke zu verbleiben. Die Oxydationsprodukte der Schlacke

werden fortlaufend durch Abräumen der Schlacke zwischen aufeinanderfolgenden Abstichen des Stahls entfernt. Bei Bedarf kann auch ein fortlaufendes Abziehen von Stahl und Schlacke in Verbindung mit einer Absonderung der Schlacke außerhalb des Hochofens durchgeführt werden.

Der fertige Stahl und die Schlacke haben die in der nachstehenden Tabelle II angegebene Zusammensetzung.

	Fe	Met in C	illzusarr Gewicl Mn	lmenset ltsproze P	zung nt S	Tabelle 11	O,	FeO	Schlacken: in Ge\ Fe1O, j CaO | MnO	!usamm wichtspr MgO	ensetzut ozent SiO,	ig P.OS	Al1O11 S
Metall temperatur 0C	99,40	0,07	0,37	0,02	0,01	0,005	11,10	4,3 j45,901 6,30	6,20	18,50	3,64	4,00 I 0,06
1815 ....

Die Beifügung von Legierungsmitteln zur Erzielung von unterschiedlichen Stahlsorten erfolgt durch Aufgabe in das geschmolzene Metall bei geeigneter Zusammensetzung bezüglich Phosphor und Schwefel. Solche Legierungsstoffe wie Kupfer, Molybdän und Nickel können zusammen mit den Erzen in die Ofenbeschickung aufgegeben werden. Oxydierte Materialien wie Aluminium, Bor, Titan, Vanadium und Zirkonium können in die Gießpfanne öder Kokillen aufgegeben werden, um Oxydationsverluste zu vermindern.

Wasserstoffansammlungen im Stahl können sehr klein gehalten werden, da die Löslichkeit nur etwa 0,0002 Gewichtsprozent beträgt. Die folgenden Maßnahmen wirken sich im Sinne einer Verminderung des Wasserstoffgehaltes im fertigen Stahl aus:

1. ein Mindestmaß von Wasserdampf im Umlaufgas,

2. ein heftiges Brodeln beim Ausscheiden des Kohlenoxyds aus dem Eisenschmelzbad in die basische Schlacke, wodurch eine schnelle Entkohlung erzielt wird,

3. keine neuerliche Inkohlung des Schmelzbades,

4. kein Versetzen des Schmelzbades mit Deoxydationsmitteln und

5. eine größere Tiefe des Bades aus geschmolzenem Stahl, die dem Ansammeln von Wasserstoff entgegenwirkt.

Zur Erzeugung von 900 kg Stahl aus einem Hämatit-Erzgemisch von mittlerer Güte werden folgende anteiligen Zuschläge für das in den Ofen aufzugebende Erz benötigt:

kg

1275

■■.■ 182

)₃ ⁷Jj

FeS 22

CaSO₄ 1.8

Ca₃P₃O₈ 8.5

H₂O ²⁰°

Die Beschickung des Ofens erfolgt derart, daß 82 Gewichtsprozent des Aufgabematerials von oben her in den Hochofen aufgegeben, die restlichen 18°/₀ am Boden in den Ofenraum eingeblasen werden. Das oben aufgegebene Beschickungsmaterial wird auf Korngrößen zwischen etwa 10-1,2 cm gesiebt und weist folgende anteiligen Mengen auf:

kg

Erz 1520

Koks 400

Kalkstein 340

Das durch die Winddüsen in den unteren Teil des Hochofens einzublasende Material besteht aus 18 Gewichtsprozent des Aufgabematerials und 28 Gewichtsprozent des als Umlaufgas zuzuführenden Gichtgases. Dabei wird der Feststoffanteil zerkleinert und als Pulver aufgegeben. Das Mischungsverhältnis wird so eingestellt, daß das Gemisch bei der Zuführung aus 52 Gewichtsprozent Umlaufgas und 48 Gewichtsprozent Feststoffen besteht. Sauerstoff, Erdgas und Heizöl werden durch zusätzlich an den Düsen ausmündende Leitungen zugeführt.

Die Feststoffe und Gase werden in folgenden anteiligen Mengen eingeblasen:

kg

Erzfein 340

Koksklein 90

Gichtstaub 20

Kalkstein 75

Dampf 27

Heizöl 21

Erdgas 11

Umlaufgas 630

Sauerstoff, 99,5 °/₀ Reinheit 540

Folgende Erzeugnisse werden gewonnen:

kg

Stahl 900

Schlacke 500

Gichtgas 2250

Das Gichtgas weist folgende Zusammensetzung in Mengenanteilen auf:

Volumprozent

CO₂ 20

CO 58

H₈ 18

H₂O 3

N₂ 1

Das den Ofen verlassende Gichtgas hat einen Heizwert von etwa 2220 kcal/m^s, was eine Zuführung von etwa 500 kg Koks und 540 kg Sauerstoff je Tonne

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9 10

Stahl benötigt. Der Wärmeaufwand zur Erzeugung des Gebläse wird das Umlaufgas auf einen Druck von Gichtgases von hohem Heizwert ist mehr als gedeckt etwa 3,6 at verdichtet und dann durch ein Ventil 29 durch die Ersparnis an Leistung, die für die Erzeugung und eine Leitung 30 in die Ringleitung 7 eingevon Sauerstoff notwendig ist. speist.

Der Staubgehalt des Gichtgases beträgt etwa 20 kg 5 Gichtstaub aus dem elektrostatischen Abscheider 21 je Tonne Stahl, und zwar weist der Staub in Gewichts- gelangt durch ein Fallrohr 31 und eine Förderleitung prozent folgende Zusammensetzung auf: 32 zusammen mit aus dem Staubabscheider 18 durch

Gewichts- ein Fallrohr 33 abgeleitetem Staub in einen Mischprozent behälter 34. In diesen gleichen Behälter mündet auch

C 20,0 ίο eine Förderleitung 35 zur Zuführung von Koksklein,

SiO₂ 12,5 Erzfein und Kalkstein, die sämtlich durch ein vorge-

Fe₃O₄ 49,0 schaltetes Sieb von 12 mm Maschenweite passiert

FeO 10,5 werden. Aus dem Mischbehälter 34 wird das Mischgut

Al₂O₃ 2,5 durch eine senkrechte Förderleitung 36 in eine hori-

MnO 0,7 is zontale Förderleitung 37 gefördert, die den Hechofen

CaO 3,7 ringförmig umschließt. Diese Ringleitung speist eine

MgO 0,5 Vielzahl von Vnrratsbehältern 38, die auf den Ofen-

FeS 0,6 umfang gleichmäßig verteilt sind. Aus jedem dieser

Vorratsbehälter gelangt das Mischgut über eine Speise-

Eine bevorzugte Ausbildung des Hochofens zur ao vorrichtung 39 in einen Zerkleinerer 40, in dem eine Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in nochmalige Feinzerkleinerung stattfindet. Das geder Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar als lieferte Feingut strömt dann durch ein Fallrohr 41 in Seitenansicht der ganzen Anlage mit im senkrechten eine weitere Speisevorrichtung 42 und von dort durch Schnitt dargestelltem Hochofen. ein Rohr 43 in den zugeordneten Injektor 4.

Der Hochofen 1 hat einen Schacht 2 und einen 25 Der Zykloninjektor 4 weist eine Kammer zur Auf-Aufgabetrichter 3 zum Einfüllen des Beschickungs- nähme der mit dem Rohr 43 zugeführten Feststoffe materials, das aus Eisenerz, Kalkstein und Koks be- auf. Aus der Ringleitung 7 wird Umlaufgas in abgesteht. Im unteren Teil des Ofens befindet sich ein Ring messener Menge in jeden der Injektoren eingeleitet, von Zykloninjektoren 4, der mit gemahlenem Be- und zwar 65% als Primärgas durch die Leitung 45, schickungsmaterial gespeist wird, das aus gemahlenem 30 29% als Sekundärgas durch eine zweite Leitung und Erz, Gichtstaub, Koksklein und Kalkstein besteht. 6% als Tertiärgas durch eine dritte Leitung. Um in An jeden der Zykloninjektoren 4 schließt sich eine der Aufnahmekammer die Entstehung eines ansteigen-Blasdüse 5 zum Einleiten dieser Stoffe in die Verbren- den Druckes zu verhindern, ist die Kammer mit einem nungszone 6 des Hochofens an. Oberhalb der Zyklon- Sicherheitsventil versehen. Am Boden der Aufnahmeinjektoren 4 ist der Hochofen von einer ringförmigen 35 kammer ist ein Kegelkörper angeordnet, der die durch Blasleitung? umschlossen, aus der die Zykloninjekto- die Leitung43 zugeführten Feinstoffe in einer kreisren mit verdichtetem Umlaufgas gespeist werden. förmigen dünnen Schicht in den zugeordneten Injek-Darüber befinden sich den Ofen ringförmig um- tor 4 einleiten soll. Um ein fortlaufendes Einströmen schließende Leitungen 8, 9 und 10 zur Zuführung von der festen Feinstoffe in den Injektor zu sichern, ist Sauerstoff, Erdgas und Heizöl mit einem Druck von 40 über dem Kegelkörper ein an die Leitung angeschlosseetwa 4,5 at in den Blasdüsen 5. ner Düsenring angeordnet. Die nach unten gerichteten

Die Verbrennung von Koks und Heizöl mit Sauer- Düsen dieses Düsenringes stehen unter einem Druck, stoff erzeugt Hitze und Reduktionsgase, die durch das der um etwa 0,7 at über dem Gasdruck im Injektor nach unten wandernde Beschickungsmaterial des liegt. Weitere, nicht dargestellte Verdichter liefern Ofenschachtes nach oben steigen. Da das durch Hitze 45 einen zusätzlichen Gasdruck für die Düsen. Das in den erweichte Erz aus der Reduktionszone 12 nach unten Injektor eingeleitete Feinmaterial wird von dem durch wandert, beginnt die flüssige Phase der Schlacken- die Leitung 45 strömenden Primärgas mitgerissen und bildung bei einer Temperatur von etwa 1315° C im kommt dann bei der Zuführung in den Ofen in den Bereich der Zone 11 vorzuherrschen. Unterhalb der Bereich des durch die Leitung zügeführten Sekundär-

Verbrennungszone des Hochofens wird die flüssige 50 gases, das bei seiner tangentialen Einleitung in den

S Schlacke durch einen Schlackenablauf 13, der darunter Injektor für eine kräftige Durchwirbelung der zuge-

* befindliche, flüssige Stahl durch ein Stichloch 14 abge- führten Feinstoffe sorgt. Die Feinstoffe werden daher

zogen. π"¹ wirbelnder Turbulenz durch die Düsen 5, die mit

Die im Ofenschacht 2 aufsteigenden Reduktionsgase Kühlwasser beschickt sind, unter einem Druck von

f verlassen den Ofen als Gichtgas durch obere Auf- 55 etwa 1,7 at in den Ofen eingeblasen.

nehmerrohre 15, die in einen oberen Sammler 16 ein- Die Ringleitungen 8, 9 und 10 zur Zuführung von

münden. Aus diesem Sammler wird das Gichtgas durch Sauerstoff, Erdgas und Heizöl sind ebenso wie die

ein nach unten führendes Rohr 17 in einen Staub- Ringleitung 37 zum Speisen der Vorratsbehälter

abscheider 18 geleitet, aus dem es durch eine Leitung 19 konzentrisch zur Cfenachse angeordnet und an äußere

S und ein darin enthaltenes Ventil 20 in einen elektrc 60 Zuführungsleitungen angeschlossen.

statischen Abscheider 21 gelangt. Aus diesem Abschei- Der unabhängige und regelbare Betrieb zur Wärme-

der strömt das gereinigte Gas durch eine Leitung 22 zufuhr und Temperaturregelung im Bereich jeder Blas-

_und ein darin enthaltenes Ventil 23 in eine Verzwei- düse gestattet es, die Mengenanteile von CO, CO₂, H₂

P gungskammer 24, aus der 72% des gereinigten Gases in Verbindung H₂O im Gichtgas nach Bedarf einzu-

zu anderweitigem Verbrauch weitergeleitet werden, 65 stellen. Diese Anordnung ermöglicht es auch, den

während 28% als Umlauf gas über ein Ventil 25 durch Hochofen bezüglich der Wärrr zufuhr, Kohlenstoff-

eine Leitung 26 und ein darin befindliches Ventil 27 zufuhr, Wasserstoff zufuhr und Schachtleistung mit

in ein Turbogebläse 28 geleitet werden. In diesem elektronischer Computersteuerung arbeiten zu lassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2898

Claims (8)

Gebläsewind vorzuwärmen. Dies kann nach bekannten Patentansprüche- Vorschlägen unter gleichzeitiger Erhöhung der Wärme leistung auch dadurch geschehen, daß ein Teil des aus d?m Hochofen oben abströmenden, brennbarer Gicht-

1. Verfahren zum Herstellen von Stahl im Hoch- 5 gases unverbrannt aufgefangen, der Gebläseluft als ofen, der mit Eisenerz, Koks und Kalkstein be- Umlaufgas beigemischt und zusammen mit ihr durch schickt wird und in den im Bereich der Verbren- die Windformen in den unteren Teil des Hochofens nungszone feste, flüssige und gasförmige Brenn- erneut eingeleitet wird. Mit dem Umlaufgas kommen stoffe sowie Sauerstoff eingeblasen werden, d a- auch die im Gichtgas enthaltenen, als Gichtstaub bedurch gekennzeichnet, daß neben den io zeichneten Verunreinigungen in die Verbrennungszone Brennstoffen und dem Sauerstoff durch die Wind- zurück. Außer reiner Asche können im Gichtstaub formen mittels aus dem Gichtgas abgeleitetem auch Feinteilchen an Erz, Koks und Kalkstein an-Umlaufgas eine Mischung aus Erzfein, Koksklein fallen, doch ist ihr Anteil so gering, daß sie den und Kalkstein in den Hochofen eingebracht wird. Schmelzvorgang im Hochofen und die Qualität des

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 geschmolzenen Eisens nicht merkbar beeinflussen,
zeichnet, daß 82°/₀ der Beschickungsmenge über Es ist auch bekannt, an Stelle des Gebläsewindes aus die Gicht und 18°/₀ der Beschickungsmenge durch kalter oder erhitzter Luft oder einem Gemisch aus die Windfor men in den Hochofen eingebracht wer- Luft und Umlaufgas oder in Verbindung damit fein den. zerkleinerte feste, auch flüssige oder gasförmige Brenn-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 20 stoffe sowie Sauerstoff, auch Wass' stoff und Metallgekennzeichnet, daß etwa 28°/₀ des Gichtgas?* als pulver durch die Windformen in den Hochofen einzu-Umlaufgas abgeleitet und laufend mit dem Gemisch leiten, doch hat man diese Maßnahme nur vorgesehen, aus Erzfein, Koksklein und Kalkstein versetzt wer- um im oberen Teil des Hochofens mit erhöhten Reden, ehe ihre Zuführung zu den Windformen des duktionstemperaturen arbeiten zu können und um Hochofens erfolgt. 35 Erze mit schwei schmelzbaren Metallen wie Alumi-

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- nium, Magnesium, Titan, Zirkonium und Mangan der zeichnet, daß der Sauerstoff ir. die Windformen Reduktionsbehandlung im Hochofen zuzuführen. Daunter einem Druck von etwa 4,5 at eingeleitet wird. bei stößt der απ sich bekannte Vorschlag der Durch-

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- führung der Erzreduktion in Schachtofen mit reinem zeichnet, daß das zum Fordern der Feinstoffe 30 Sauerstoff auf betriebliche Schwierigkeiten, die dazu dienende Umlaufgas vor der Einleitung in den Anlaß gegeben haben, die Durchführung dieser R^- Ofenherd auf etwa 3,5 at veidichtet wird. duktion mit Wassergas unter hohem Druck von 20 at

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- und mehr, ferner mit Wasserdampf und gegebenenfalls zeichnet, daß das mit dem Umlaufgas in den Ofen- unter Zusatz von Kohlensäure durchzuführen,
herd einzuleitende Feinkorngemisch vor der Zu- 35 Während das im Hochofen erzeugte, geschmolzene gäbe zum Umlauf gas mit zusätzlichem Gicht'taub Eisen bisher einer anschließenden Verhüttung unterversetzt wird. worfen werden muß, um das geschmolzene Eisen in

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Stahl zu verwandeln, liegt dei Erfindung die Aufgabe zeichnet, daß der Gewichtsanteil des aus Jem zugrunde, die Behandlung von Eisenerzen im Hoch-Gichtgas abgeleiteten Umlaufgases nur wenig 40 ofen dahin abzuwandeln, daß schon bei der Verhütgrößer als der Gewichtsanteil des mit dem Umiauf- tung im Hochofen Stahl an Stelle von geschmolzenem gas in den Ofenherd einzuleitenden Feinstoff- Eisen anfällt. Während im üblichen Hochofen eine gemisches bemessen wird. reduzierende Schlacke gebildet und abgezogen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- die auf dem flüssigen Eisen schwimmt, ist nach der Erzeichnet, daß das mit dem Umlaufgas geförderte 45 findung vorgesehen, die Schlacke im unteren Teil des Feinstoffgemisch zusammen mit einem Gemisch Hochofens in eine oxydierende Schlacke umzuwandeln, aus Heizöl und Erdgas in den Ofenherd eingeleitet die das durch die Schlacke nach unten tröpfelnde bzw. wird. rieselnde Eisen raffiniert und in Stahl umwandelt.

Diese Aufgabe wird bei einem mit Eisenerz, Koks 50 und Kalkstein beschickten Hochofen, in den im Bereich

der Verbrennungszone feste, flüssige und gasförmige

Brennstoffe sowie Sauerstoff eingeblasen werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß neben den Brennstoffen und dem Sauerstoff durch die Windformen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen 55 mittels aus dem Gichtgas abgeleitetem Umlaufgas eine von Stahl im Hochofen, der mit Eisenerz, Koks und Mischung aus Erzfein, Koksklein und Kalkstein in den Kalkstein beschickt wird und in den im Bereich der Hochofen eingebracht wird. Die Zuführung von Erz-Verbrennungszone feste, flüssige und gasförmige fein aus dem Eisenerz und von Kalkstein bei gleich-Brennstoffe sowie Sauerstoff eingeblasen werden. zeitiger Brennstoffzufuhr in Gestalt von Koksklein

Es ist bekannt, oxydische Eisenerze, z. B. Hömatit, 60 durch die Windformen in der Nähe des Spiegels der zur Gewinnung von geschmolzenem Eisen im Hoch- Schlacke bringt es mit sich, daß nach der Reduktion ofen einer hochgradigen Erhitzung zu unterwerfen. im oberen Teil des Hochofens im Schmelz- und Ab-Ublicherweise wird der Hochofen dabei von oben her tropfbereich des Eisens die erstrebte oxydierende mit stückigem Eisenerz, Koks und Kalkstein beschickt Schlacke entsteht, die das geschmolzene Eisen in Stahl und der Erhitzungsvorgang durch Einleiten von 65 umwandelt. Die anteiligen Mengen an Erzfein, Koks-Gebläsewind mittels Windformen in den unteren Teil klein und Kalkstein des neben den Brennstoffen und des Hochofens, in dem sich die Verbrennungszone be- dem Sauerstoff durch die Windformen mit dem Umfindet, verstärkt und beschleunigt. Es ist bekannt, den laufgas einzuleitenden Gemisches sind dabei natürlich