DE1916717C

DE1916717C - Verfahren zum Herstellen von Stahl im Hochofen

Info

Publication number: DE1916717C
Application number: DE19691916717
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Kelmar, John J , McKeesport, Pa (V St A)
Filing date: 1969-04-01
Publication date: 1973-08-23

Description

916 7 i 7

wesentlich größer als der normale Gehalt des aus dem Gichtgas abgeleiteten Umlaufgases an diesen Stoffen, und zwar beträgt sie etwa IS⁰,, der gesamter, Beschickungsmenge des Hochofens.

Die oxydierende Schlacke stellt das Mittel dar. mit dem die Verunreinigungen aus dem flüssigen Metall abgeschiedeil und entfernt werden können. Die Schlacke hat die Fähigkeil, die O.\\de der Verunreinigungen ^:'u lösen, und die Zusammensetzung des unter der flüssigen Schlacke befindlichen Metalls v.ird durch den Ox\dgehalt der Schlacke geregelt. Die Schlacke wird durch die Verbrennung von Sauerstoff. Kohlenstoff und Umlaufgas oxydiert, und die dabei entstehende Flamme \on 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 200CP C am Spiegel der Schlacke beträgt die Temperatur am Boden der Schlacke, die man auch als Temperatur des Stahlbades ansehen kann, etwa 1815°C.

Die in der Schlacke enthaltenen Oxyde sind sauer und basisch, werden im flüssigen Zustand elektrolytisch zersetzt 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 715° C sehr stark wird. Eine Abstrahlung von Elektronen findet auch durch chemische Reaktionen zwischen den Gasen und den in der Schlacke enthaltenen Oxyoxn 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 Elektronenabstrahlung. Auch das Vorhandensein von Kohlenoxid, Sauerstoff und Wasserstoff trägt /ui Abstrahlung von Elektronen bei. In geschmolzener und flüssiger Schlacke sind die Elementteilchen mit gegensinnig aufgeladenen Teildien 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, ,ind Eisen (Fe) in Eisenoxid (FeO) und in Ferrioxid

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

Der Herd eines Flochofens weist eine große Berührungsfläche zwischen Gas und Schlacke und zwischen Schlacke und Metall auf. Durch die Verbrennung von reinem Sauerstoff wird <-;,_e geeignete Umgebung zur weiteren Beschleunigung dpr Umwandlung des geschmolzenen Metalls in Stahl geschaffen, in der die Reaktionen zwischen den im Metall, in der Schlacke, im Umlaufgas und im Sauerstoff enthaltenen Elemente

ti 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 Flammen temperatur zu regeln und gleichzeitig eine starke Volumenzunahme der gasförmigen Verbrennungsprodukte zu erhalten. Das Umlarfgas 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 Oxydationsbehandluiig 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 Schlackentemperatur ^ä C

Metallzusammensetzung in Gewichtsprozent

Fe

Si

Mn Schlackenzusammensetzung in Gewichtsprozent

SlO₂

FeO I MnO I AI₁O, | CsO | MgO | CaS

96,00

2,00

1,07

0,90

0,20

33,00

0,10

1,00

15,00

44,00 j 2,50

Der nach uüien 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 von der Sauerstoffflamme und von dem Erzzuschlag

Umlaufgas, daj Teilchen aus den zugeführten Erzen, oxydiert. Soweit die zugeführten Erze mit der Schlak-

dem Kalkstein, Brennstoff, Kohlendioxyd- und Koh- kenoberfläche in Berührung kommen, findet eine

schnelle Reduktion von Fe₈O₃ und Fe₃O₄ in Eisen (Fe), Eisenoxyd (FeO) und Sauerstoff statt. Das Eisenoxyd (FeO) löst sich in der Schlacke und wird dadurch der Hauptträger für die Überleitung des Sauerstoffs aus der Schlacke in das Metallbad zur Reduktion von Verunreinigungen. Mit der Reduktion der zugeführten Erze geht eine schnelle Zersetzung des beigegebenen Kalksteins (CaCO₃) in Kalk (CaO) und Kohlendioxyd (CO₂) einher, die eine schnelles Schmelzen des Kalks zur Bildung basischer Schlacke nach sich zieht. Dabei wird das Kohlendioxyd durch Eisen zu Eisenoxyd (FeO) und Kohlcnoxyd (CO) reduziert. Je höher der Gehalt der Schlacke an Kalk (CaO) ist, um so größer ist der Anteil an Eisenoxyd (FeO), der in ihr gelöst sein kann.

In der Verbrennungszone umgibt das aus der VcrbrcnniiM3 der Kohle und aus dem Umlaufgas stammende Kohlcnoxyd die Tröpfchen von Metall und Schlacke und reduziert die Siliziumoxyde (SiO₂) und das Manganoxyd (MnO) nach den folgenden Gleichungen:

Die Reduktion von Phosphor wird durch die fol gende Gleichung wiedergegeben:

P₂O₅ + 5CO=

H- 5CO₂

SiO,

2CO - Si I 2CO₂

MnO J CO - Mn f CO₂

Das reduzierte Silizium und das Mangan legieren mit Eisen in allen Verhältnissen und werden im Metallbad unter der Schlacke gelöst. Das Eisenoxyd (FcO) in der Schlacke diffundiert in das Metallbad und reagiert mit Silizium und Mangan nach den folgenden Gleichungen:

Mn 4 l-cO - MnO I Ic

Si f 2FcO - SiO₂ ( 2Fc

Die beiden Oxyde fließen zusammen und bilden ein schmelzbares Mangansilikat nach der Formel

MnO -SiO₂,

das leichter als Eisen ist, daher im Metallbad hochsteigt und in die darüber befindliche Schlacke übergeht. Soweit Mangan im Metallbad verbleibt, kann es sich mit Schwefel zu MnS verbinden und die Eisenkomponente im F.isensulfid (FeS) freimachen.

Zur Verstärkung der durch Kohlenoxyd bewirkten Reduktion von Schwefel und Phosphor wird Kalk zugeführt oder cingeblasen, um die Schlacke basisch zu halten. Der Schwefel wird dem Hochofen vornehmlich mit dem Koks zugeführt und geht in das aufsteigende Gas als Schwefelwasserstoff (H₂S) oder als gasförmiges Kohlenoxyd (COS) über, das mit Eisenoxyd (FeO) in folgender Weise reagiert:

FeO I COS FeS -( CO₂

Der Schwefel, der mit Eisen zu Eisensulfid (FeS) reagiert, wird durch Reduktion in Gegenwart von basischem Kalk nach folgender Gleichung entfernt:

FeS f CaO + CO = CaS + Fe -f CO₂

Der Schwefel wird normalerweise in der Schlacke als Calciumsulfit! (CaS) zurückgehalten. Das Vorhandensein einer größeren Menge von basischer Schlacke ist zweckmäßig, weil das Calciumsulfit (CaS) eine bestimmte Lösbarkeit in einer gegebenen Schlacke aufweist und der dem Metall entzogene Schwifslgchalt um so größer ist, je höher das Schlacken volumen je Gewichtseinheit Metall liegt.

Die abschließende Reduktion von Phosphor finde im Ofenherd statt. Das Metall mit dem gelöster Phosphor geht durch die oxydierte Schlackenzone, die Eisenoxyd (FeO) enthält. In Gegenwart von Eisenoxyc ίο wird der Phosphor zu Pentoxyd nach der folgender Gleichung oxydiert:

2P-I- 5FcO- 5Fe f P₂O₆

wobei das Pentoxyd mit Eisenoxyd nach der folgender Gleichung zusammengeht:

3 FeO + P₂O, =■ 3 FcO · P₂O₆

Dieses Eisenphosphat geht in die Schlacke über.

Das Eisenoxyd (FcO) wird später durch Kalk folgendermaßen freigelegt:

3CaO f 3FcO ■ P₂O₆ 3CaO · P₂O₆ |- 3FeO

Tricalciumphosphat (3CaO-P₂O₆) ist in dei Schlacke bei Anwesenheit von überschüssigem Kalk (CaO) beständig. Zur praktisch vollständigen Entfernung von Phosphor wird c'as basische Verhältnis von Calciumoxyd (CaO) zu Süiziumoxyd (SiO₂) auf über 2:1 eingestellt.

In dem unter der flüssigen Schlacke befindlichen Metallbad findet die abschließende Reinigung statt, wobei die gelösten Teile in der Reihenfolge Silizium, Mangan, Phosphor und Kohlenstoff oxydiert werden. Die dabei stattfindenden Reaktionen gehen nach den folgenden Gleichungen vor sich:

1. Si (im Fc) f 2O (im Fc) - SiO₂ (Schlacke)
2. Mn (im Fe) f O (im Fe) = MnO (Schlacke)
3. 2P(im Fe) \- 5O (im Fe) -f- 4CaO
- 4CaO · PX

4. 2C (im Fe) + 30 (im Fe) = CO (Gas) + CO₂ (Gas) Nach diesen Reaktionen vollzieht sich auch die

Reinigung und Umwandlung des Eisens in Stahl.

Nach Formel 1 wird Silikat (SiO₂) gebi'Jet, das in Stahl unlöslich ist und in die Schlacke übergeht. Nach

Soder Formel 2 wird basisches Manganoxyd (MnO) gebildet, das in Stahl nur geringfügig löslich ist und daher in der Hauptsache in die Schlacke übergeht. Nach der Formel 3 entsteht eine Kalk-Phosphorvcrhindung (4CaO-P_tO_s), die gleichfalls in die Schlacke übergeht. Gemäß Formel 4 entsteht Kohlenoxydgas und Kohlendioxydgas, wobei üblicherweise über 90°/₀ des Gases aus Kohlenoxyd besteht, das über der Schlacke zu Kohlendioxyd verbrennt. Bei der F.ntfernung von Kohlenstoff entstehen somit keine Oxyde, die für ihre Entfernung ein Flußmittel benötigen wurden. In den Verbrennungsgasen ist genügend Sauerstoff, um das Kohlenoxyd zu Kohlendioxyd zu oxydieren, damit die oxydierenden Bedingungen vorherrschen.

Während der Umwandlungsperiode v».n Eisen in Stahl wird die Temperatur des Metallbades auf 1815° C gehalten. Bei dieser Temperatur reagiert der restliche Sauerstoff im Stahl mit Kohlenstoff zu

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 Deoxydationsmitteln entbehrlich macht, womit auch keine Einschlüsse von Deoxydationserzeugnissen im Stahl verbleiben. Hierfür braucht das Metallbad nur für eine kurze Ufnwandlungszeit unter der Schlacke zu verbleiben. Die Oxydationsprodukte der Schlacke

werden fortlaufend durch Abräumen der Schlacke zwischen aufeinanderfolgenden Abstichen des StahU entfernt. Bei Bedarf kann auch ein fortlaufendes Abziehen von Stahl und Schlackein Verbindung mit einei Absonderung der Schlacke außerhalb des Hochofen; durchgeführt werden.

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

	Fe	Mctallzusammcnset in Gewichtsproze C I Mn I P	0,02	zung nt S	Tabelle II	O,	FeO	Fe₁O₃	ScI CaO	-!lacken: in Ge\ MnO	usamm vichtspr MgO	cnsctzui ozent SiO₁	ig P.O» j AI₁O,	^s
Metall temperatur ⁰C	99,40	0,07 I 0,37		0,01	0,005	11,10	4,3	45,90	6,30	6,20	18,50	3,64 I 4,00	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 oder Kokillen aufgegeben werden, um Oxydationsverluste zu vermindern.

WasserstcffansaiTiiTihsngcn im Siah! können sehr klein gehalten werden, da die Löslichkeit nur etwa 0,0002 Gewichtsprozent beträgt. Die folgenden Maßnahmen wirken sich im Sinne einer Verminderung des Wasserstoffgehaltcs 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 Deoxydaticnsmitteln und

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

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

kg

Fe₂O₃ 1275

SiO₂ 182

ALO₃ 75

FeS 22

CaSO₄ 1,8

Ca,P_tO„ 8,5

H_tO 200

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 cingebla^cn werden. Das oben aufgegebene Beschickungsmaterial wird auf Korngrößen /wischen etwa IO 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% Reinheit 540

so Folgende Erzeugnisse werden gewonnen:

kg

Stahl 900

Schlacke 500

Gichtgas 2250

Das Gichtgas weist folgende Zusammensetzung in Mengenanteilen auf:

Volumptozent

CO, 20

CO 58

H₂ 18

H₁O 3

N, 1

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

9 ' 10

Stahl benötigt. Der Wärmeaufwand zur Erzeugung des Gebläse win! 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,

SiO_a 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

Al₉O₃ 2,5 durch eine senkrechte Förderleitung 36 in eine hori-

MnO 0,7 15 zontale Förderleitung 37 gefördert, die den Hochofen

CaO 3,7 ringförmig umschließt. Diese Ringleitung speist eine

MgO 0,5 Vielzahl von Vorratsbehältern 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 as 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°/₀ als Sekundärgas durch eine zweite Leitung und Erz. Gichtstaub. Koksklein und Kalkstein besiehi. 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 7 umschlossen, aus der die Zykloninjekto- die Leitung 43 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 e|wa 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 zugeführten. Sekundär-Verbrennungszone des Hochofens wird die flüssige 50 gases, das bei seiner tangentialen Einleitung in den Schlacke durch einen Schlackenablauf 13, der darunter Injektor für eine kräftige Durchwirbelung der züge· befindliche, flüssige Stahl durch ein Stichloch 14 abge- führten Feinstoffe sorgt. Die Feinstoffe werden daher zogen. mit wirbelnder Turbulenz durch die Düsen 5, die mit

Die im Ofenschacht 2 aufsteigenden Reduktionsgase Kühlwasser beschickt sind, unter einem Druck von 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 38 abscheider 18 geleitet, aus dem es durch eine Leitung 19 konzentrisch zur Ofenachse angeordnet und an äußere und ein darin enthaltenes Ventil 20 in einen elektro- 60 Zuf Uhrungsleitungen angeschlossen, statischen Abscheidet 21 gelangt. Aus diesem Abschei- Der unabhängige und regelbare Betrieb zur Wärnieder strömt das gereinigte Gas durch eine Leitung 22 zufuhr und Temperaturregelung im Bereich jeder Blas- und ein darin enthaltenes Ventil 23 in eine Yerzwei- düse gestattet es, die Mengenanteile von CO, CO„ H₁ gungskammer 24, aus der 72% des gereinigten Gases in Verbindung H₁O im Gichtgas nach Bedarf einzuzu anderweitigem Verbrauch weitergeleitet werden, 65 stellen. Diese Anordnung ermöglicht es auch, den während 28% als Umlaufgas über ein Ventil 25 durch Hochofen U^üglich <?er Wärmezufuhr, Kohlenstoffcine Leitung 26 und ein darin befindliches Venti« 27 zufuhr, Wasserstoffzufuhr und Schichtleistung mit in ein Turbogebläse 28 geleitet werden. In diesem elektronischer Computersteuerung arbeiten zu lassen.

Hierzu ! Blatt Zeichnungen

Claims

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Gebläsewind vorzuwärmen. Dies kann nach bekannten

Patentansprüche: Vorschlägen unter gleichzeitiger Erhöhung der Wärmeleistung auch dadurch geschehen, daß ein Teil des aus dem Hochofen oben abströmenden, brennbaren Gicht-I.Verfahren zum Herstellen \on 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- c"netit eingeleitet wird. Mit dem Umlaufgas kommen stoffe sowie Sauerstoff eingeblasen werden, da- 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 aa 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 gekein- 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 Windformen in den Hochofen eingebracht wer- Luft und Umlaufgas oder in Verbindung damit fein den. zerkleinerte feste, auch flüssige oder gasförmige Brenn-

3. 'erfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 20 stoffe sowie Sauerstoff, auch Wasserstoff und Metallgekennzeichnet, daß etwa 28°/₀ des Gichtgases 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 Windfurmen des duktionstemperaturen arbeiten zu können und um Hochofens erfolgt. 25 Erze mit schwer schmelzbaren Metallen wie Alumi-

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

5. Verfahren rich Anspruch 1, dadurch gekenn- führung der Erzreduktion in Schachtöfen mit reinem zeichnet, daß das zum Fördern der Feinstoffe 30 Sauerstoff auf betriebliche Schwierigkeiten, die dazu dienenue Umlaufgas vor der Einleitung in den Anlaß gegeben haben, die Durchführung dieser ReOfenherd auf e:wa 3,. at verdichtet wird. duktion mit Wassergas unter hohem Druck von 20 at

6. Verfahren n^ch Anspruch 1, dadurch gekenn- und mehr, ferner mit Wasserdampf und gegebenenfalls zeichnet, daß das mit de;, Umlaufgas in den Ofen- unter Zusatz von Kohlensäure durchzuführen.

herd einzuleitende Feinkorngemisch vor der Zu- 35 Während das im Hochofen erzeugte, geschmolzene gäbe zum Umlaufgas mit zusätzlichem Gichtstaub 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, liegv der Erfindung die Aufgabe zeichnet, daß der Gewichtsanteil des aus dem 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 'Jmlauf- 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. Hämatit, 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-Üblicherweise 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