-
Verfahren zur Herstellung von stahl Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Stahl- mittels zweier oder mehrerer nach dem sauren
oder basischen Sauerstoffverfahren ar -beitender Konverter zur Erzielung einer maximalen
Pro -duktion, wobei das sufspruken von Schutzüberzügen auf die Ofeninnenauskleidung
nicht erforderlich ist. Dabei werden ein oder mehrere dieser Öfen so betrieben,
daß eine im wesentlichen maximale Anzahl von Stahlproduktionschargen pro Tag erzielt
wird, während ein anderer dieser Öfen neu ausgemauert wird, worauf der letztere
Ofen nach der.
-
Neuausmauerung zur Erzielung einer im wesentlichen maximalen Zahl
von Stahlproduktionschargen pro Tag ebenfalls in Betrieb genommen wird, während
wieder ein anderer Ofen neu ausgemauert wird, wobei jeder Konverter zwischen den
Neuausmauerungsstufen jeweils so betrieben wird, daß die damit erzielte Zahl an
Produktionschargen unter dem Maximum liegt, und zwar in der Folge, daß die Produktions
-perioden
des einen Konverters mit den Produktionsperioden der
anderen Konverter teilweise zasammenfallen.
-
Die USA.-Patentschrift 3 351 460 beschreibt ein Verfahren zur Verlängerung
der Lebensdauer feuerfester Auskleidungen bei Hochtemperaturöfen vom Typ saurer
oder basischer Sauerstoffkonverter, das darin besteht, daß auf die Ofenauekleidungen
eine Reihe verschiedener, aus feuerfestem Material bestehender Schutzübe-rzüge gesprüht
wird, während zwei oder mehrere Öfen gleich -zeitig nach einem programmierten Schema
betrieben werden, das eine im wesentlichen konstante maximale Stahlproduktion pro
Tag gewährleistet, die im wesentlichen mindestens gleich ist der täglichen Maximalproduktionskapazität
eines Ofens bei dessen all einigem Betrieb, und die dadurch gekennzeichnet ist,
daß mit dem einen Ofen während der Neuausmauerung des anderen Ofens eine maximale
Chargenzahl pro Tag erzielt wird und daß der letztere Ofen nach der Neuausmauerung
so betrieben wird, daß ebenfalls eine im wesentlichen maximale Chargen -zahl pro
Tag erzielt wird, während der erste Ofen neu ausgemauert wird, und daß in den zwischen
den Auskleidungsarbeiten liegenden Zeitspannen beide Öfen abwechselnd, und zwar
sowohl der eine wie der andere Jeweils unter Erzielung einer unter dem Maximum liegenden
Chargenzahl betrieben wird, wobei die Gesamtzahl der age.produktion beider Konverter
mindestens im wesentlichen gleich der maximalen Ohargenzahl eines einzigen Ofens
ist, und daß man während den zwischen den Auskleidungsarbeiten liegenden Zeiträumen1
in denen die Öfen zeitweise nicht für die Stahiproduktion eingesetzt sind, Jedoch
trotz -dem auf oder annähernd auf der zur Stahlproduktion be -nötigten
Temperatur
gehalten werden, auf die Auskleidungen der beiden Öfen eine Reihe aus feuerfestem
Material bestehender chutzüberzüge aufSpnrht, und zwar in einer Menge, die ausreichend
ist, zu verhindern, daß die Auskleidung während des Einsatzes der Öfen für die Stahlproduktion
schadhaft wird, wobei das Aufsprühen auf die Auskleidung des einen Ofens während
des Einsatzes des anderen Ofens für die Stahlproduk -tion erfolgt.
-
Durch dieses Verfahren wird die Lebensdauer der Auskleidung jedes
Ofens beträchtlich verlängert; außerdem wird die Gesamtzahl der Stahlproduktions
-chargen in beiden Öfen stark erhöht.
-
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von der älteren USA.-Patentschrift
3 35 460 da -durch, daß die Arbeitsgänge des Besprühens der Aus -kleidung weggelassen
werden, was für das Ofenfutter eine weit kürzere Lebensdauer bedeutet, wodurch Jedoch
die Gesamtzahl der Produktionschargen in beiden Öfen, wie im folgenden dargelegt
wird, infolge von teilweise zusammenfallenden Produktionsperioden der beiden Öfen
stark erhöht wird. Wie bei vorgenanntem Patent wird jeder einzelne Ofen jeweils
in drei Stufen betrieben. Beispielsweise wird ein Ofen, der innerhalb von 24 Stunden
bei dreimaligem Wechsel eine Höchstkapazi -tät von 27 Chargen pro Tag aufweist,
wie folgt betrieben: A) Während der ersten Stufe, (d.h. während der Dauer von 6
Tagen) wird der Ofen unter seiner täglichen Höchstkapazität (27 Chargen) jedoch
bei angenähert
der Hälfte (plus oder minus) derselben (z.B.
-
bei 11 bis 15 Chargen täglich) betrieben.
-
B) Während der Zwischenstufe (z.B. 5 Tage) wird der Ofen bei seiner
täglichen Höchstkapazität, d.h.
-
bei 28 Chargen täglich, betrieben.
-
a) Während der dritten oder letzten Stufe (z.B.
-
6 Tage lang) wird der Ofen etwa bei der gleichen Kapazität wie in
Stufe A, nämlich mit 11 bis 15 Chargen pro Tag, vorzugsweise jedoch mit der Hälfte
seiner täglichen Maximalleistung, betrieben.
-
Nimmt man fiir die Lebensdauer der Ofenauskleidung bei einer Betriebsdauer
unter den genannten Bedingungen 17 Tage an, dann beträgt die Gesamtzahl der im Ofen
hergestellten Chargen 315. Nimmt man an, daß die Le-Lebensdauer der Auskleidung
bei einem Betrieb unter normalen Bedingungen (d.h. bei einer täglichen Höchstproduktion
von 27 Chargen) etwa 11 1/2 Tage beträgt, dann beträgt die Gesamtzahl der im Ofen
produzierten Char -gen ebenfalls 315. Demnach erzielt man bei einem Betrieb des
Ofens nach dem oben angegebenen Schema während der Lebensdauer der Ofenauskleidung
mindestens die gleiche Chargengesamtzahl. wie sie bei einem seiner täglichen Maximalkapazität
entsprechenden Betrieb erzielt wird.
-
Durch die gleichzeitige Inbetriebhaltung zweier Öfen nach dem obigen
Verfahren, jedoch in der Weise, daß Betriebsstufe A des einen Ofens mit der Stufe
C des anderen Ofens zasmenfällt, wobei Stufe B des
einen Ofens mit
der Neuauskleidung des anderen Ofens zasammenfällt, ist eine Erhöhung der jährlichen
Stoffproduktion der beiden Öfen erzielbar, wie im folgenden näher ausgeführt wird.
-
Normalerweise geht die unter Einsatz dieser beiden Ofentypen durchgeführte
Stahlproduktion folgendermaßen vor sich: Stufe 1: Einfüllen von Schrott und schmelzflüssigem
Roheisen 2-15 Minuten Stufe 2: Einblasen von Sauerstoff unter Einführung und darauffolgender
Entfernung der Sauerstofflanze 20-25 Minuten Stufe 3: emperatur- und Analysenkon
8-11 Minuten trolle Stufe 4: Abstich-Zeit, 6-15 Minuten - Stufe 5: Entfernung der
Schlacke 1-5 Minuten Gesamtzeit zur Durchführung der Charge 37-71 Minuten Beim programmierten
Betrieb zweier Öfen wird Jeder der Ofen in teilweise sich überschneidenden Arbeitsperioden
so betrieben, daß pro Periode etwa zwei aufeinanderfolgende Chargen produziert werden,
wobei jeweils vom Einfüllen bis zum Ab stich etwas weniger als 1 Stunde benötigt
werden. Es.kommt die normale Anzahl an Bedienungspersonal zum Einsatz, und zwar
wird die erste Charge jeder Produktionsperiode sowie der Beginn der zweiten Charge
derselben ebenso. wie das Sauerstoffeinblasen unter Einsatz des vollzähligen Personals
durchgeführt.
Nach der Kontrolle von Tempera -tur und Zusammensetzung wechselt ein Teil de. an-ei-nem;-Ofen
arbeitenden Personals zum anderen Ofen uber, der dann mit Schrott und flüssigem
Roheisen gefüllt wird, während das übrige Bedienungspersonal bis zum Abstich des
schmelzflüssigen Metalls in die Pfanne und zur Entfernung der Schlacke beim ersten
Ofen bleibt. Während das Personal zwischen beiden Öfen hin und her wechselt, können
hierbei 10 bis 15 Minuten bei der zweiten Charge jeder Produktionsperiode eingespart
werden, sodaß eine Einsparung von jeweils 10 Minuten bei jeder je -weils zwei Chargen
umfassenden Produktionsperiode nach 24 Stunden drei zusätzliche Chargen ergibt.
-
Die folgende sich auf den 12-stEndigen Betrieb zweier Öfen beziehende
Tabelle gibt eine umfassende Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Tabelle
I:
Ofen B Ofen A |
.1Stufe 1 |
2 |
9 |
4 |
5 |
Stufe 1 |
Teil d. Bedienungspersonals - 2 |
wechselt über zu: 3 |
o |
Stufe 1 5 |
2 |
3 |
t a 4 , |
5 |
k |
Stufe 1 Teil d. Bedienungspersonals |
2 |
wechselt O x wechselt über zu: |
5 ~ r 5 Stufe 12 |
3 |
4 |
n 5 Z |
Teil d. Bedienungspersonals Stufe 1 |
2 |
wechselt über zu: 3 |
Stufe 1 4 |
1 3 .~5 |
3 |
4 |
a> |
Stufe Stufe 1 |
(d Teil 5 wechselt über zu: |
0 3 wechselt. über zu: |
4 N 4 Stufe 1 |
5 2 |
3 |
4 |
5 0> |
Teil d, -Bedienungspersonals Stufe 1 |
wechselt über zu: 2 |
0 |
3 |
4- |
5 |
Tabelle I (Fortsetzung)
Ofen B Ofen A |
Stufe 1 |
2 |
3 |
4 |
0> |
5 |
(d Stufe 1 Teil d. Bedienungspersonals |
2 2 wechselt über zu: |
N 4 Stufe 1 8 t |
4 Stufe 1 |
> z 5 2 |
3 |
4 |
5 |
Teil d. Bedienungspersonals Stufe 1 |
wechselt über zu: 2 |
t ~ 5 . |
tufe 1 <u |
2 -As |
3 |
4 |
fiN ~. t 5 |
Der Betrieb in Ofen- A erfolgt während 2 auf -einanderfolgenqen Chargen in Form
des oben für jede Charge angegebenen 5-Stufen-Betriebs. Beim Abschluß der zweiten
Charge, d.h. nach Beendigung der 3. Stufe, wechselt ein Teil des Bedienungspersonals
zu Ofen B über (der bis dahin nicht in Betrieb war) und nimmt ihn nunmehr für 2
aufeinanderfolgende Chargen in Betrieb.
-
Das übrige Bedienungspersonal wechselt später zu Ofen B über, nachdem
die Stufen 4 und 5 beim Ofen A abge -schlossen
sind Gegen Ende
der zweiten Charge det Ofens B, d.h. nach Abschluß von Stufe 3 dieser -Charge,-wechselt
ein Teil des Bedienungspersonals, das bis jetzt an Ofen B beschäftigt war, zurück
zu Ofen A (der während dieser Produktionsperiode des Ofens B nicht betrieben wurde),
um ihn nunmehr für 2 aufeinanderfolgende Chargen in Betrieb zu nehmen, während das
übrige Bedienungspersonal bei Ofen B bleibt, bis dessen Produktionsstufen 4 und
5 abgeschlossen sind. Durch dieses Überwechseln des Bedienungspersonals von einem
Ofen zum anderen während der Dauer von 24 Stunden lassen sich mit Ofen A 16 Chargen
und mit Ofen B 14 Chargen d.h. insgesamt 30 Chargen erzielen, was 3 Chargen mehr
als beim Betrieb jedes Ofens allein bedeutet. Wird ein Ofen während zwei aufeinanderfolgenden
Chargen betrieben, dann wird der andere Ofen während des größten Teils dieser speziellen
Produktionsperiode nicht für die Produktion eingesetzt, wobei Jedoch die volle oder
nahezu volle Betriebstemperatur des Ofens beibehalten wird, um ihn für den nächsten
Stahlproduktionsgang ein -satzfähig zu halten.
-
Wird jeder Ofen wie in der obigen Tabelle angegeben, d.h. nach einem
programmierten Schema so betrieben-, daß mehrere Stahlproduktionsperioden mit Betriebsgängen
geringerer Dauer abwechseln, in denen kein Stahl produziert wird, läßt sich eine
frühzeitige Abnutzung der OSenauskleidungen, wie sie beim kontinuierlichen Betrieb
der Öfen- erfolgt, vermeiden, d.h die Ofenatiakleidungen werden im gesteuerten Takt
erhitzt und infolge der Möglichkeit, die Produktionsperioden zu variieren, kann
die eingesetzte Chargenmenge in beträchtlichem Maß erhöht werden, was zur Folge
hat, daß
-z.B. die Ausbildung eines Wärmegleichgewichtszu -standes
erst gegen den Schluß der jeweils ersten Betriebsstufen der Öfen einsetzt. Ähnliche
weniger stark ausgeprägte Vorteile treten während der Endstufen des Ofenbetriebe
auf.
-
Die folgenden Ausführungen dienen zur Veran -schaulichung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
-
Bei Beginn des Produktionsganges enthält einer der Öfen eine neue
feuerfeste Auskleidung, worauf das Produktionsprogramm seinen Anfang nimmt, das
auf die Anzahl der gleichzeitig zu betreibenden Öfen abge -stellt ist-und das vorsieht,
daß jeweils ein Ofen zur Erzielung einer Tageshöchstproduktion eingesetzt wird,
während ein anderer Ofen ausgekleidet wird, und daß ferner beide Öfen in den Anfangs-
und Endstufen gleichzeitig betrieben werden, sodaß eine Gesamtproduktion von 30
Chargen pro Tag erzielt wird.
-
Ein typisches Produktionsprogramm ist- das folgende:
Betriebs-
Neuer Ofen A Alter Ofen B Gesamtzahl der tage in beiden Öfen Gesamtzahl Gesamtzahl
pro Tag produder pro Tag der pro Tag zierten Chargen produzier- produzierten ten
Chargen ten Chargen ~~~~~~~~~~~~~~~~
Tag #1 15 ) 240 ) 30 |
Tag # 2 30 255 30 |
Tag # 3 45 Anfangs- 270 End- 30 |
" - stufe A stufe C |
Tag #4 60 ) 285 ) 30 |
Tag #5 75 300 30 |
Tag #6 90 315 30 |
Tag #1 117 Neuauskleidung 27 |
Tag #2 144 " 27 |
Zwischen- |
Tag #3 171 stufe B " 27 |
Tag #4 198 " 27 |
Tag #5 225 " 27 |
Tag #1 240 15 30 |
Tag #2 255 End- 30 Anfangs- 30 |
stufe C stufe A |
Tag #3 270 45 30 |
Tag #4 285 60 30 |
Tag #5 300 ) 75 ) 30 |
Tag #6 315 90 30 |
Unter Zugrundelegung von insgesamt - 30 Chargen pro Tag für beide
Öfen an 6 aufeinanderfolgenden Tagen in Stufe A für Ofen A und Stufe C für Ofen
B und 27 Chargen pro Tag an 5 aufeinanderfolgenden Betriebstagen in Stufe B für
Ofen h sowie der Neuauskleidungsperiode für Ofen B kommt man auf eine Gesamtzahl
von 315 Chargen innerhalb von 11 Tagen, was einem Durchschnitt von 28,6 Chargen
pro Tag für beide Öfen gleichkommt. Multipliziert man diesen agesdurchschnitt von
28,6 Chargen pro Tag mit 965 Tagen, erhält man insgesamt 10 439 Chargen, die von
beiden Öfen während eines Jahres produziert werden.
-
Multipliziert man die durchschnittliche Tages -produktion von 27
Chargen beim Einzelbetrieb beider Öfen mit 365 Tagen pro Jahr, verhält man 9855
Chargen pro Jahr als Gesamtjahresproduktion beim Einzelbetrieb der beiden Öfen.
-
bubstrahiert man 9855 von 10 439 Chargen, so erhält man eine Mehrproduktion
von 584 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Chargen gegen -über der beim
Einzelbetrieb der beiden Öfen erzielten Chargenzahl. Legt man jeder Charge ein Gewicht
von 200 Tonnen zugrunde, so ergibt sich eine jährliche Mehrproduktion von 116 800
Tonnen Stahl.
-
Die Aufstellung eines Betriebsprogramms läßt sich nach Feststellung
folgender, während des praktischen Ofenbetriebs zu ermittelnder Einzelheiten durchführen:
1.
Durchschnittliche Anzahl der Chargen, die je Arbeitsperiode durch Einzelofenbetrieb
erzielbar ist.
-
2. Anzahl der Tage, die erforderlich sind für die Neuauskleidung
des Ofens.
-
3. Höchstzahl der pro Tag durch Einzelofen -betrieb erzielbaren Chargen.
-
4. Veranschlagung der Höchstzahl der Produktions- und Ruhebetriebszeiträume
der beiden Öfen, die pro Tag erzielbar ist, sowie der Höchstzahl der pro Tag erzielbaren
Chargen.
-
Diese Werte ermöglichen die Festlegung eines Programms, das die Höchstzahl
der täglich erzielbaren Chargen und damit die maximale jährliche Stahl produktion
sicherstellt.
-
Hieraus ist ersichtlich, daß mit zwei, drei oder mehr Öfen eine höhere
Tagesproduktion an Stahl erzielbar ist, als durch Betrieb eines Ofens allein im
Fall eines Zwei-Ofen-Betriebs, oder mit zwei Öfen zusammen im Fall eines Drei-Ofen-Betriebs.
-
Von den beiliegenden Zeichnungen stellen dar: Sig. 1 ein Querschnitt
durch einen basischen Linz-Donowitz-Sauerstoff-Ofen in nach links ge -kippt
er
Stellung, bereit zur Füllung mit Stahl -schrott.
-
Fig. 2 ein Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Ofens in gleicher
Kippstellung, bereit zur Aufnahme von heißem, flüssigen Schmelzeisen.
-
Fig. 3 ein Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Ofens in vertikaler
Stellung, bereit zur Aufnahme von schlackebildenden Stoffen, wie pulverisiertem
Kalkstein usw..
-
Fig. 4 ein Querschnitt des Ofens der Fig. 3 in vertikaler Stellung
zum Einblasen von Sauerstoff mit wassergekühlter Haube sowie Sauerstofflanze.
-
Fig. 5 ein Querschnitt des in Fig. 4 gezeigten Ofens in nach rechts
gekippter Stellung, bereit zum Ausgießen des geschmolzenen Stahls in eine Pfanne.
-
Fig. 1 zeigt den Ofen 10 mit der Auskleidung 11 in einer in einem
geeigneten Winkel gekippten Stellung, bereit zum Einfüllen von Stahl schrott 12
aus Behälter 13, der sich auf Wagen 14 befindet. Die Auskleidung 11 des Ofens unterliegt
auf der Be -schickungeseite, wie in Bereich 15 gezeigt, einer etarken Abriebseinwirkung,
was den ersten Abnut$ungsbezirk auf der Auskleidung bedingt. In manchen Fällen werden
abriebbeständige Steine auf diesem Bezirk angebracht, um diese Abnutæung möglichst
niedrig zu halten.
-
Fig. 2 zeigt, wie heißesflüssiges Schmelzeisen 16 aus Pfanne 17 über
den Schrott 12 gegossen wird. Das über den Schrott gegossene heiße Schmelzeisen
bewirkt nur geringen oder überhaupt keinen Abrieb bezw. Erosion.
-
Fig. 3 zeigt die Zugabe der schlackebildenden Stoffe, wie pulverisierter
Kalkstein 18 aus der Deckrutsche 19. Auch hier bewirkt der Kalkstein wenig oder
gar keine Erosion oder Abrieb, da er insfein gemahlener Form zugegeben wird.
-
Fig. 4 zeigt den Ofen mit wassergekühlter Abdeek -haube 20, die mit
einer Leitung zur Ableitung der heißen Gase in einen geeigneten Abscheider zwecks
Entfernung der darin befindlichen Feststoffteilchen versehen ist. Haube 20 enthält
die Sauerstofflanze 22, die so angeordnet ist, daß der Sauerstoff abwärts auf das
geschmolzene metall und den Schrott geblasen wird.
-
Der Mantel 21 dieser Lanze ist für einen Kaltwasserumlauf vorgesehen,
wodurch die Lanze gegen Abnutzung durch die im Ofen entwickelte starke Hitze geschützt
wird. Hierbei bildet sich infolge der auf -tretenden starken im Ofen entwickelte
Hitze und durch die Siedewirkung des heißen Metalls und der Schlacke ein bestimmtes
Verschleißmuster aus. Die Auskleidung 11 des Ofens 10 wird an vier bestimmten Stellen,
wie bei 25, 26, 27 und 28 gezeigt, erodiert, wobei eigen -tümlicherweise die Abnutzungserscheinungen
bei 25 und 27 nicht immer über den ganzen Umfang auftreten, sondern bei den Uhrzeigerstellungen
2, 4, 8 und 10 des Ofenquerschnitts verlaufen, wobei die kleineren Innenwinkel
sich
auf der Mittellinie des Kippmechanismus befinden. Die Abnutzungserscheinungen bei
25 und 27 erscheinen nicht in vertikaler Richtung, sondern in nach innen geneigter
Stellung und sind auf die Einwirkung des schmelzflüssigen Metalls und der Schlacke
zurückzuführen, die diese ausüben, wenn sich der Ofen in Kippstellung befindet.
Auch bei lla tritt eine starke Verschleißerscheinung an der Stelle auf, die die
Grenze zwischen dem Bodenfutter und der Ausklel -dung der zylindrischen Wand bildet,
wobei der dort befindliche Zwischenraum mit geeignetem Material aus -gestampft ist.
-
Diese Öfen drehen sich nicht, sondern sie werden gekippt, so daß
bezüglich der Stellung der Abnutzungserscheinungen kein Irrtum aufkommen kann. Die
bei 26 und 28 auftretende Abnutzungserscheinung ist, so lange die Ofenbetriebsvariablen
konstant gehalten werden, jeweils mehr oder weniger kontinuierlich kreisförmig und
wird durch Erosion und Sprengung infolge der. während der Blasperiode bewirkten
hohen Temperaturen hervorgerufen. Bei dieser Konvertierung von Eisen zu Stahl ist
der Abstich einer Charge innerhalb eines Zeitraums von 50 bis 60 Minuten vom Beginn
des Produktionsgangs bis zum Einfüllen von Schrott und flllssigem Rohmetall nichts
Ungewöhnliches, woraus eindeu -tig hervorgeht, daß innerhalb des Ofens eine viel
stärkere Bewegung des flüssigen Rohmetalls stattfindet als in einem offenen lvlartinsofen
(hearth furnace).
-
Fig. 5 zeigt den Ausguß des geschmolzenen Metalls 30 in die Pfanne
32, die auf dem Wagen 33 ruht. Der
Ofen befindet sich derart in
Kippstellung, daß die Schlackenlinie 34 oberhalb der Abstichöffnung 35 bleibt, wodurch
verhindert wird, daß Schlacke zusammen mit aem Stahl abgegossen wird. Das Ausgießen
und Lee -ren des Ofens erfolgt lediglich durch ein etwa stär -keres Kippen des Ofens,
bis das gesamte Metall ausgelaufen ist. In manchen Fällen wird Kaltwasser auf die
Schlacke gesprüht, worauf sie erstarrt, wodurch sichergestellt werden soll, daß
keine Schlacke mit ausge -gossen wird. Auch hier erfolgt wenig oder keine Erosion
im eigentlichen Ofen, jedoch eine beträchtliche am Abstichloch, was dessen häufige
Reparatur erforderlich macht, damit ein richtiger Abguß der Charge gewahr -leistet
wird.
-
Die obige Beschreibung des nach-einem festgelegten Plan durchgeführten
Ofenbetriebs, bestehend aus Stahlproduktions- und Ruhearbeitsgängen zeigt, daß mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem keine Schut -sprühung der Ofeninnenauskleidung
in den Abnutzangs -gebieten erfolgt, dennoch eine höhere Stahiproduktion pro Tag
erzielbar ist.