DE1932048A1 - Method and device for processing scrap containing iron - Google Patents

Method and device for processing scrap containing iron

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DE1932048A1
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scrap
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Kusik Charles Lembit
Meissner Herman Paul
Hyde Richard Warren
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COLUMBIA GAS SYST
Columbia Gas System Service Corp
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COLUMBIA GAS SYST
Columbia Gas System Service Corp
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Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

Dlpl.-lng. El DEN EIER I 9 J äJJ 4-8Dlpl.-lng. EL THE EGGS I 9 YEARS 4-8

Dipl.-Chem. Dr. R U FF Dipl.-Ing. J. B EIE RDipl.-Chem. Dr. RU FF Dipl.-Ing. J. BE I E R

7 STUTTGART 1 Neckarstraße 5O Telefon 2945O77 STUTTGART 1 Neckarstrasse 5O Telephone 2945O7

23· Juni 1969 R/LbJune 23, 1969 R / Lb

Anmelderin: Columbia Gas System
Service Corporation
Applicant: Columbia Gas System
Service Corporation

1SO East 4-1st Street. ITew York, Ν·Υ. / USA1 SO East 4-1st Street. ITew York, Ν · Υ. / UNITED STATES

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Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von eisenhaltigem SchrottMethod and device for Processing of ferrous scrap

Sie Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von oder Stahl und insbesondere auf die umwandlung von Eisen- und Stahl-Schrott in wieder verwendungsfShige Formen»The invention relates to the treatment of or steel and in particular to the transformation of iron and steel scrap in reusable forms »

Es steht immer mehr Schrott zur Aufbereitung in Stahl zur Verfügung und die verwendeten Mengen halten nicht Schritt mit den Mengen» die zur Verfügung stehen· Dies liegt zum großen Seil an der Zunahme der Stahlherstellung mit Hilfe von Sauerstoff nach, dem "basischen Sauerstoffverfahren" (Basic Oxygen Process) und der Sauerstoffeinbringung in die of fene Feuerungsanlage mit Sauerstofflanzen» Der Hauptgrund hierfürMore and more scrap is available for processing into steel and the quantities used are maintained not step up with the quantities »which are available · This is largely due to the increase in Steel production with the help of oxygen according to the "basic" Oxygen Process "(Basic Oxygen Process) and the introduction of oxygen into the open furnace with oxygen lances »The main reason for this

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ist, daß der Gebrauch von Sauerstoff sowohl im offenen Herd als auch im basischen Brennofen Si© Seit sux· Erzeugung der für den Stahl benötigten Hitze beteaelitlieh verringert hat ο Diese Verfahren stützen, sich auf die Verbrennung von aufgelösten Beimengungen wie Kohlenstoff, Silizium, Hangen usw. im heißen Hochofenmetall, um die nötige Hitze zu erzeugen· Daher verlegte man sieh mehr auf die Roheisen- und Hochofen-Herstellung und de® Gebrauch von Schrott, der gewöhnlich relativ arm an diesen oxydierbaren Beimengungen ist, wurde weniger Bedeutung zugemessen. Dies trifft besonders auf das basische Sauerstoff-Verfahren (BOF) zu, bei dem sich das Verhältnis von flüssigem Roheisen zu kaltem Schrottmaterial noraalerweise zwischen 75 zu 25 oder 70 zu 30 bewegt· Dies bedeutete, daß solche Stahlwerke zwar ihr selbst erzeugtes Schrottmaterial aber wenig zusätzlichen fremden Sehrott verwenden.is that the use of oxygen both in the open hearth and in the basic kiln Si © Seit sux · generation of the heat required for the steel has actually reduced ο These processes are based on the combustion of dissolved impurities such as carbon, silicon, hangings, etc. . in the hot blast furnace metal to the necessary heat to generate · Therefore, he was transferred look more to the pig iron and blast furnace production and DE® use of scrap, which is usually relatively poor oxidizable at these additions is less importance has been attached. This is particularly true of the basic oxygen process (BOF), in which the ratio of liquid pig iron to cold scrap material is normally between 75 to 25 or 70 to 30 Use foreign wire.

Bisher wurde mit verschiedenen Verfahrens die B enthaltende Gase in direktem Kontakt mit dem flüssigen Eisen verwenden, gearbeitet· Die ältesten waren die Bessemer- und Sßhomas-Eonverterj die Is2£t als Verbrennungsmittel benutzen« Im modernen StahlherstellungsverfahreiL haben jedoch die Bessemer- und Shomaa-^nvertenrerfahren infolge der StickstoffsprÖdigkeit des so hergestellten Stahls an Bedeutung verloren· Das Einblasen vom reinem Sauerstoff vom Boden oder von der Seite war in einem Bessemer- oder Shomas-Eonvert©? wegen der außerordentlich hohen Temperaturen an den Stellen, an denen Sauerstoff eingebracht wurde, nicht praktisch» Diese starken Hitzestauungen traten in dem Metallbad und in den Gebieten Wo&e dem Bad dort auf, wo Kohlenstoffmonosjd zu &bMensfef£äi©3iy& unterSo far, different processes have been used that use B- containing gases in direct contact with the liquid iron. The oldest were the Bessemer and Sßhomas converters, who use Is2 £ t as a combustion medium The process of converting lost its importance due to the nitrogen brittleness of the steel produced in this way · The injection of pure oxygen from the bottom or from the side was in a Bessemer or Shomas converter not practical because of the extraordinarily high temperatures at the points where oxygen was introduced. These severe heat accumulations occurred in the metal bath and in the areas where the bath was exposed to carbon monoside

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starker tföreefreigabe oxidiert. Sie Entwicklung des basischen Saiieratoffverfahxeins (BOP) oder ED-Verfahrens ergab eine erfolgreiche üechnik zur Einführung des reinen Sauerstoff es, indem pan ihn direkt auf die geschmolzene Hasse des Eigene aufbringt« Badurch wird außerordentlicher Verschleiß von feuerfestes Material vermieden, der bei Konvertern, in die vom Boden aus Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft eingeblasen wird, festgestellt wird· In ähnlicher Weise ist es nun üblich, reinen Sauerstoff in offene Herde eimrafühxen, indem man diesen von oben auf das Bad aufblast. Auch wird sauerstoffreiche luft in Kopf brennern dazu benutzt, um höhere Temperaturen zu erhalten und um die wärmeübertragung in das Stahlbad zu erhShen. Dies hat zu einer Texxingerung der Heizzeit in ■ den offenen Feuerungsanlagen geführt, aber es ermöglicht nicht einen vermehrten Gebrauch von Schrott im Vergleich zu» bisherigen Arbeiten alt offenem Herd mit einem typischen Anteil von 50 % Sehrott und 50 % Metall.strong release of tfree oxidized. The development of the basic Saiieratoffverfahxein (BOP) or ED process resulted in a successful technique for the introduction of pure oxygen by applying it directly to the molten hate of one's own Oxygen or oxygen-enriched air is blown in from the floor, is found · Similarly, it is now customary to bring pure oxygen into open stoves by blowing it from above onto the bath. Oxygen-rich air is also used in overhead burners to maintain higher temperatures and to increase the heat transfer into the steel bath. This has led to a reduction in the heating time in ■ the open firing systems, but it does not allow an increased use of scrap compared to »previous work with an old open stove with a typical proportion of 50 % very soot and 50 % metal.

Es besteht ein Bedürfnis» durch eine wirtschaftlich durchführbare Methode Stahl aus Schrott herstellen zu können, und dadurch diesen großen nur teilweise verwerteten Hachachub von metallischem Eisen anzugehen· Verschiedene solche Methoden wurden vorgeschlagen. Eine dieser Methoden ist ein abgeändertes Konverterverfahren, genannt "Kaldo Sauerstoff Stahlherstelluxigs-Yerfahren", das den Vorteil hat, daß mit 50 % Schrott und 50 % lohmetall gearbeitet werden kann· Dieses Verfahren, hat jedoch gewisse Kachteile· Einer davon ist der hohe Verbrauch von feuerbeständigen Materialien in dem rotierenden Behälter, in dem das Verfahren ausgeführt wird· Eine andere vorgeschlagene Methode, um eine stärkere Verwendung van Schrott im basischen Sauerstoff of en zu erreichen, 1st alt dem Zusatz von relativThere is a need “to be able to produce steel from scrap by an economically feasible method, and thereby tackle this large, partially recovered hachachub of metallic iron. Various such methods have been proposed. One of these methods is a modified converter process, called "Kaldo Oxygen Stahlherstelluxigs-Yerfahren", which has the advantage that you can work with 50 % scrap and 50 % lignite. This process, however, has certain drawbacks refractory materials in the rotating vessel in which the process is carried out. Another proposed method to achieve greater use of scrap in the basic oxygen furnace is the addition of relative

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teuren Brennstoff additiven, wie Calciumcarbid, Ferrosilizium, Siliziumcarbid usw«, verbunden. Diese Abwandlung des BOP-Verfahrens wird (jedoch aufgrund der hohen Kosten dieser Zusätze nicht oft benutzt«expensive fuel additives, such as calcium carbide, ferrosilicon, Silicon carbide, etc. «. This modification of the BOP process is (however, not often used due to the high cost of these additives «

Eine andere Methode, einen höheren Anteil von Schrottmaterial, bezogen auf das Roheisen, zu erhalten, ist das sogenannte "Doppelschmelzraum-Verfahren" (dual hearth), bei dem der F Schmeizraum des offenen Herdes in zwei Sektionen geteiltAnother method of obtaining a higher proportion of scrap material in relation to the pig iron is the so-called "Dual hearth", in which the F melting room of the open hearth is divided into two sections ist. Die Sektionen werden abwechselnd befeuert· Während in der einen Sektion eine Stahlschmelze aufbereitet wird, werden die heißen Abgase über den Schrott in der anderen Sektion geleitet, schmelzen diesen und bereiten ihn zur Beimengung von Roheisen und zur Raffinierung vor· Der Zweck dieser Methode ist, die Verwendung von Schrott im offenen Herd zu steigern, ohne die längeren Heizperioden zu benotigen, die bei dem normalen offenen Herdverfahren mit Anteilen von 30 % Rohmetall und 50 % Schrott typisch ' sind·is. The sections are fired alternately.While a steel melt is being processed in one section, the hot exhaust gases are passed over the scrap in the other section, melt it and prepare it for adding pig iron and for refining.The purpose of this method is the Increase the use of scrap in the open hearth without needing the longer heating periods that are typical of the normal open hearth process with proportions of 30% raw metal and 50 % scrap

. Versuche wurden auch gemacht, ein Stahlherstellungsverfahren " zu entwickeln, unter Vorheizen und Schmelzen von Sehrott. Attempts have also been made to make a steelmaking process "to develop with preheating and melting of Sehrott in Schacht- oder Kupolofen* Zwar kann Schrott.in Schachtöfen oder ähnlichen Vorrichtungen vorgeheizt werden, doch kann gleichzeitig mit diesem Vorheizen eine Oxydation eintreten und nahe beim Schmelzpunkt sehr schnell werden· Dies verlangt den Gebrauch von Gasen, die stark reduzierend sind· Wegen dieses Problems der Oxydation, zusammen mit einer Brückenbildung und Verstopfung ia Schacht ist es gewöhnlich notwendig, entweder Koks oder Roheisen als feil der Xupol-Beschickung hinzuzufügen» Dies ergibt ein Metall, das einen hohen Anteil an Kohlenstoff hat und das deswegen anschließend in einem Konverterofen für die Stahlherstellung raffiniert werden muß. t In shaft or cupola furnaces * Scrap can be preheated in shaft furnaces or similar devices, but at the same time as this preheating, oxidation can occur and become very rapid near the melting point · This requires the use of gases which are strongly reducing · Because of this problem the oxidation, together with bridging and clogging of the shaft, it is usually necessary to add either coke or pig iron as a sideline to the Xupol charge »This results in a metal that has a high proportion of carbon and is therefore subsequently put in a converter furnace for steelmaking needs to be refined. t

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Seine der oben beschriebenen Methoden zur Verwendung von Schrott ist weit verbreitet, da mit jeder ein oder mehrere wichtige Nachteile verbunden sind· Bas anerkannte Verfahren, heute Stahl aus Schrott in weitem Umfang herzustellen, ist das traditionelle lichtbogenofen-Verfahren, Während das Idchtbogenofen-Verfahren ideal zur Herstellung von Legie- . rungen und Qualitätsstählen ist, kann es relativ teuer zur Herstellung von Kohlenstoffstahl sein. Weiterhin können die Kosten für Energie und Elektroden zu hoch sein, um die Einführung in kleinen oder mittelgroßen Stahlbetrieben zu rechtfertigen. Außerdem sind die Stromanforderungen des Lichtbogenverfahrene so, daß es nicht immer möglich ist9 lichtbogenofen an Stromverteilungssystemen anzuschließen« Ein lichtbogenofen ist wegen der starken Schwankungen beim Betrieb kein erwünschter Stromverbraucher in einem Re t ζ syst em t wenn dieses System nicht sehr groß ist· Sonst wäre es notwendig, einen Generator speziell für den Lichtbogenofen zu installieren.Its methods of using scrap as described above are widespread, as each has one or more important disadvantages associated with it. The traditional arc furnace process is ideal, while the traditional arc furnace process is ideal, as is the widely recognized process now used to manufacture steel from scrap on a large scale for the production of alloy. stanchions and quality steels, carbon steel can be relatively expensive to produce. Furthermore, the cost of energy and electrodes can be too high to warrant introduction in small or medium-sized steel plants. In addition, the power requirements of the arc traversed are such that it is not always possible 9-arc furnace to power distribution systems to connect arc furnace "One is because of the strong fluctuations in the company not a desired power consumers would be in a re t ζ syst em t if this system is not very big · Otherwise it is necessary to install a generator specifically for the arc furnace.

Es ist somit offensichtlich, daß hier ein wirklicher Bedarf für ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung von Schrott zu Stahl oder anderen verwendungsfähigen Formen besteht· Der Gebrauch von Stahlschrott entweder allein oder mit einer kleinen Menge an Boheisen bietet eine potentielle wertvolle Eisenquelle für die Stahlherstellung.It is thus evident that there is a real need here for an improved method and apparatus for conversion from scrap to steel or other usable forms consists of · The use of either steel scrap alone or with a small amount of bohe iron provides one potentially valuable source of iron for steelmaking.

Das Verfahren nach der Erfindung bietet eine verbesserte Methode zur Umwandlung oder Raffinierung von Eisen- oder Stahlschrott ohne Bücksicht auf seinen Kohlenstoff gehalt und zur Umwandlung in gebrauchsfähigen Stahl mit dem gewünschten Kohlenstoffgehalt. Das Verfahren ist billig, schnell und weist eine Flexibilität der Arbeitsweise auf. die Variationen und eine genaue Kontrolle der erhaltenen Stahlzusammensetzung und folglich der Eigenschaften des hergestellten Stahls aufweist· The method of the invention offers an improved one Method of converting or refining scrap iron or steel regardless of its carbon content and for conversion to usable steel with the desired carbon content. The procedure is cheap, fast and has a flexibility in the way of working. the variations and precise control of the obtained Steel composition and consequently the properties of the steel produced

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Die Erfindung kann vorteilhafterweise in Verbindung mit einem pneumatischen StahlherstelXuiigsverfahren in einer integrierten Stahlanlage, die nicht durch das Verhältnis von Schrott au Roheisen in der Eisenbesehickung begrenzt ist, angewendet werden·The invention can advantageously be used in connection with a pneumatic steelmaking process in one integrated steel plant that is not by the ratio limited by scrap from pig iron in the iron tubing is to be applied

Das Stahlherstellungsverfahren nach der Erfindung ist auch besonders gut geeignet zur Verwendung in kleinen nichtintegrierten Anlagen zur Herstellung von Stahl mit einem w niedrigen oder mittleren Kohlenstoffgehalt aus Schrott·The steelmaking process according to the invention is also particularly well suited for use in small non-integrated systems for the production of steel with a w low or medium carbon content from scrap ·

Die Erfindung umfaßt in weitem Sinne die Behandlung von eisenhaltigen Metallen, Eisen oder Stahl, indem man ein Oxydationsmittel mit einem Brennstoff, vorzugsweise Erdgas, unter der Oberfläche eines geschmolzenen Eisenmetalls umsetzt. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Stahl aus Schrott und in einem Stahlwerk als eine Abwandlung des bekannten stoff verfahr ens (BOP), das sdt Sauerstofflanzen sioeiteibesonders nützlich«The invention broadly encompasses the treatment of ferrous metals, iron or steel by reacting an oxidizing agent with a fuel, preferably natural gas, beneath the surface of a molten ferrous metal. The invention is particularly advantageous in the manufacture of steel from scrap and in a steel mill as a modification of the known material process (BOP), which is particularly useful in the case of oxygen lances.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung von Ausfuhrungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und den Ansprüchen. Further features of the invention emerge from the detailed description of embodiments below in conjunction with the accompanying drawings and claims.

In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

Pig, 1 Einen ZSngsschnitt eines Of ens zur Aus^ führung des erfindmigsgemäBen Verfahrens, wobei Sauerstoff von der Oberfläche in die Schmelze und deir Brennstoff unter der Schmelze eingeführt wirdfPig, 1 A longitudinal section of a furnace for the purpose of ^ conduct of the inventive method, taking oxygen from the surface into the Melt and deir fuel under the Melt is introduced f

BADORIGfNAL 909881/1118BADORIGfNAL 909881/1118

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Hg. 2 eine schematische Sarstellung eines gesamten BjBtGmB mit zusätzlichen Einrichtungen zur StronniDgskonfcrolle der verschiedenen Flüssigkeiten!Hg. 2 a schematic representation of an entire BjBtGmB with additional facilities for StronniDgskonfcrolle the various liquids!

lüg· 3 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungeform eines Ofens zur Ausführung des erfindungsgeisaßen Verfahrens* bei der sowohl der Sauerstoff als auch der Brennstoff unterhalb der Schmelze eingeführt werden;3 shows a longitudinal section of another embodiment of a furnace for carrying out the method according to the invention in which both the Oxygen as well as the fuel are introduced below the melt;

Jig· 4- einen Querschnitt des Bodenteils des OfensJig · 4- a cross section of the bottom part of the furnace

nach Fig. 3 entlang der Linie 4-4 der Fig. 3$3 along the line 4-4 of FIG. 3 $

Fig. 5 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungefora eines Ofens zur Ausführung des erfindungs· gemäßen Verfahrens, bei der sowohl der Sauerstoff als auch der Brennstoff an der Oberfläche der Schmelze eingeführt werden;5 shows a longitudinal section of a further embodiment of a furnace for carrying out the invention. according to the method in which both the oxygen and the fuel are introduced at the surface of the melt;

Hg· 6 einen Querschnitt des Mittelteile des Ofens nach Fig. 5 entlang der linie 6-6 der Fig. 5·Figure 6 is a cross-section of the central part of the furnace according to Fig. 5 along the line 6-6 of Fig. 5

Figur 1 seigt eine Äusführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung und diese Figur wird nachstehend dazu benützt, das Verfahren nach der Erfindung zu beschreiben· Ein Ofen 10, der zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignet ist, weist eine senkrechte Wand 11 auf, die durch ein geeignetes hitzebeständigee Futter 12 geschützt wird· Die Ofenwand weist weiterhin einen ausgebuchteten Seil 13 auf, der mit einem hitzebeständigen Material 14 ausgefüttert ist· Sie AusbuchtungFIG. 1 shows an embodiment of the device according to the invention and this figure is used below to describe the method according to the invention. A furnace 10 which is used for Execution of the method according to the invention is suitable, has a vertical wall 11, which by a suitable Heat-resistant lining 12 is protected · The furnace wall faces continue to have a bulged rope 13, which with a Heat-resistant material 14 is lined · You bulge

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bildet innerhalb des Ofengehäuses eine Senkung 15t ein so großes Volumen hat, daß sie, wenn der Ofen um ca. 90° in Ffeilrichtung gedreht wird» in der lege ißt, die Menge des beim Start im Ofen enthaltenen geschmolzenen Materials aufzunehmen· Der Ofen hat eine Abdeckung mit einem hitzebeständigen Futter 19 und ein Bodenteil 20, mit einem hitzebeständigen Futter 21· Im Boden des Ofens sind eine Anzahl von Einblasdüsen 23 vorgesehen« die eine StrSmungsverbindung zwischen dem Ofen und einem entfernbaren Brennstoffeinlaßsystem ermöglichen· Die Blasdüsen sind von herkömmlicher Bauart, so wie sie in bekannter Weise im Bessemer-Sonverterverfahren verwendet werden und sind deshalb nicht näher beschrieben· Das Brennstoffeinlaßsystem besteht aus einem Gehäuse 24, das eine Anfullkammer begrenzt« die ihrerseits durch einen MnlaBVftnal 26 in Fließverbindung mit einer Brennstoffquelle steht·forms within the furnace housing a depression 15t has such a large volume that, when the furnace is rotated by approx Cover with a heat-resistant lining 19 and a bottom part 20 with a heat-resistant lining 21 · In the bottom of the furnace a number of injection nozzles 23 are provided, which enable a flow connection between the furnace and a removable fuel inlet system they are used in a known manner in the Bessemer-Sonverter process and are therefore not described in more detail.

Zm Ofenraum 29 ist ein geschmolzenes Metall 30- gezeigt» in. dem Schrott 31 suspendiert ist und auf dessen Oberfläche sich eine Schicht geschmolzener Schlacke £2 befindet» Bs wird angenommen, daß sich diese geschmolzene Schlacken·« schicht möglicherweise mit dem Metallbad während des Verfahrensablaufs wegen der !Turbulenz in dem Bad vermischt, die durch die hohe Einströmungegeschwindigkeit des Sauerstoffes« die EinstrSmungsgeschwindigkeit des Brennstoffes und die stattfindende exotherme Reaktion verursacht wird und ein Verspritzen der Schlacke und eines Teile des geschmolzenen Metalls in dem Ofenraum 29 bewirkt· Der innige Eontakt der Schlacke mit dem geschmolzenen Metall schafft ein wirksames Mittel zur Schlackenreinigung des Schrotts, da es die Abscheidung von oxydierten Beimengungen ζζ·Β· Siliziumosyd, Mangan, Zink und feuerfeste Metalle, usw«)In the furnace space 29, a molten metal 30 is shown in FIG. the scrap 31 is suspended and on the surface of which there is a layer of molten slag £ 2 »Bs it is believed that this molten slag layer possibly coalesces with the metal bath during the The process sequence is mixed because of the turbulence in the bath which, due to the high inflow speed of the oxygen, reduces the inflow speed of the fuel and causing the exothermic reaction to take place and causing splashing of the slag and a portion of the molten metal in the furnace space 29. The intimate one Creates contact of the slag with the molten metal an effective means of cleaning the scrap slag, since it eliminates the separation of oxidized impurities ζζ · Β · Silicon dioxide, manganese, zinc and refractory metals, etc. «)

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von der Schmelze in die Schlacke ermöglicht. Der Ofen kann so gebaut sein, daß es möglich ist« den Ofenraum 29 unter Druck zu setzen, um starkes Sieden oder Bewegung in der Schmelze zu reduzieren, wenn es wünschenswert ist·from the melt into the slag. The oven can be constructed in such a way that it is possible to place the furnace space 29 underneath To put pressure to boiling or agitation in the To reduce the melt if it is desirable

In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform wird reiner Sauerstoff oder ein anderes Oxydationsmittel durch das obere Ende des Behälters eingeführt, wo es sich sofort in dem geschmolzenen Eisenmetall auflast, oder mit gelösten Beimengungen oder Eisen unter Wärmeentwicklung und Bildung von Oxyden umsetzt, welche ihrerseits in dem geschmolzenen Metall oder der Schlacke suspendiert oder gelöst werden« Dies kann erreicht werden, indem man den Sauerstoff durch Sauerstoff lanzen 34- und 35 einführt, gemäß der bekannten Verfahrensweise, die im basischen Sauerstoff of en angewendet wird. Diese Lanzen sind gewöhnlich wassergekühlt und werden, soweit sie nicht von herkömmlicher Bauweise sind, näher beschrieben» Der Brennstoff wird mit Hilfe der Einblasdüsen unterhalb der Schmelze in die Schmelze eingeführt» Der Brennstoff reagiert mit dem aufgelösten Sauerstoff und setzt ebenfalls Wärme zum Schmelzen des Schrotts frei« In der Schmelze enthaltenes Eisenoxyd wird durch die Brennstoffgase zu geschmolzenem Eisen reduziert· Die Gesamt- öder End-Heaktion in der Schmelze ist die teilweise Verbrennung des Brennstoffes mit Sauerstoff· Wenn mehr Sauerstoff eingeführt wird als mit dem Brennstoff reagieren kann, ergibt sich eine Endproduktion von Eisenoxyd. Dieses überschüssige Eisenoxyd kann chemisch zu Eisen reduziert werden, indem die Sauerstoffzufuhr vermindert oder das Verhältnis von Sauerstoff zu Brennstoff auf andere Weise verändert wird, um Eisenoxyd chemisch zu Eisen zu reduzieren«In the embodiment shown in FIG. 1, it becomes cleaner Oxygen or some other oxidizing agent is introduced through the top of the container where it is immediately in the molten ferrous metal, or with dissolved admixtures or iron with heat generation and Formation of oxides converts, which in turn is suspended or dissolved in the molten metal or the slag «This can be achieved by introducing the oxygen through oxygen lances 34- and 35, according to the known procedure, which in the basic Oxygen oven is used. These lances are common water-cooled and are, as far as they are not of conventional construction, described in more detail »The fuel is introduced into the melt below the melt using the injection nozzles »The fuel reacts with the dissolved oxygen and also releases heat to melt the scrap «What is contained in the melt Iron oxide is reduced to molten iron by the fuel gases The melt is the partial combustion of the fuel with oxygen · When more oxygen is introduced than can react with the fuel, there is a final production of iron oxide. This excess iron oxide can be chemically reduced to iron by increasing the oxygen supply decreased or the ratio of oxygen to fuel is changed in some other way to produce iron oxide to reduce chemically to iron "

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Ein Gasauslaß 37 ist dafür vorgesehen, um die Abgase aus dem Ofen abzuleiten· Der Ofen in Figur 1 ist einstellbar auf Schichtbetrieb oder "kontinuierlichen" Betrieb· Wenn er für "kontinuierlichen" Betrieb benutzt wird, ist eine Einführung für Schrott, wie eine Schütte 38, am oberen Ende vorgesehen und eine mit einem Ventil gesteuerte Abzugsleitung 39 nahe dem Boden der Schmelze· Die Leitung 39 ist zum Abziehen des geschmolzenen Metalls eingerichtet· Schließlich ist wie bei einer gebräuchlichen Bessemer-Birne in Figur 1 ein Drehzapfen 40 vorgesehen, der auf herkömmliche Weise in einem geeigneten Getriebe und lager drehbar ist·A gas outlet 37 is provided to allow the exhaust gases out the oven · The oven in Figure 1 is adjustable on shift work or "continuous" operation · When he used for "continuous" operation is an introduction for scrap, such as chute 38, at the top and a valve-controlled discharge line 39 near the bottom of the melt. The line 39 is set up to draw off the molten metal · Finally, it is like a common Bessemer pear In Figure 1, a pivot 40 is provided which on conventionally rotatable in a suitable gear and bearing

Bevor das Verfahren im einzelnen beschrieben' wird, wird es nützlich sein, Figur 2 au erläutern, die in etwa eine schematische Darstellung des typischen Gesamtsystems ein»» schließlich des Ofens ist und das Verfahren nach 4er Er«* findung benützt· Der Ofen ist wieder durch die gleichet Zahl 10 bezeichnet« Gleiche Zahlen in Figur 1 und in Figur 2 beziehen sich auf dieselben Gegenstände· Es ist zu sehen, daß der Drehzapfen 40 in einer passenden Stütz-· und !lagervorrichtung mit Stützen 42 und einem Fundament 43 gehalten wird·Before describing the process in detail, it will be be useful to explain Figure 2 au, which is roughly a schematic representation of the typical overall system a »» finally the furnace is and the procedure according to 4er «* Finding used · The furnace is again by the same Number 10 denotes «Same numbers in Figure 1 and in Figure 2 relate to the same items · It is It can be seen that the pivot 40 is in a suitable support and bearing device with supports 42 and a Foundation 43 is held

Insoweit als die Abgase auf verschiedene Art vorzugsweise zum Vorheizen sowohl des Schrotts als auch des Sauerstoffes und des Brennstoffes benützt werden können, ist es am einfachsten, die Beschreibung der Figur 2 mit den Verteilungseinrichtungen für die Abgase zu beginnen. In Figur 2 ist eine Abgasleitung 51 · gesteuert durch ein Ventil 52, mit einem Verbrennungsraum oder Wärmeaustauscher 53 verbunden5 der zum Verbrennen der hochtemperierten Abgase (die eine beträchtliche Menge von Wasserstoff undIn so far as the exhaust gases can be used in various ways, preferably for preheating both the scrap and the oxygen and fuel, it is easiest to begin the description of FIG. 2 with the distribution devices for the exhaust gases. In Figure 2, an exhaust pipe 51 · is controlled by a valve 52, connected to a combustion chamber or heat exchanger 53 5 for burning the high-temperature exhaust gases (a substantial amount of hydrogen and

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enthalten) ait luft eingerichtet ist, die durch eine Röhre 54-v gesteuert durch ein Ventil 55» in die Verbrennungekajmer 53 eingeführt wird· Andererseits können die heißen Abgase (die viel wahrnehmbare Wärme enthalten) direkt alt dem Schrott in Berührung gebracht werden und diesen vorheizen· Me verbrannten Abgase können dann direkt durch ein DurchfluBrohr 56» gesteuert durch ein Ventil 57t hindurchfließen· Die unverbrannten Abgase können andererseits dusch Bohr 581 gesteuert durch Ventil 59, in eine geeignete Leitung 60 überfuhrt werden, die mit einem Gaakühler und -wischer 62 verbunden ist· ( ait air is arranged, which is introduced into the combustion chamber 53 through a pipe 54-v controlled by a valve 55. On the other hand, the hot exhaust gases (which contain a lot of perceptible heat) can be brought into contact with the scrap and preheat it · Me burned exhaust gases can then be controlled directly by a DurchfluBrohr 56 'through a valve 57t flow therethrough · the unburnt exhaust gases on the other hand shower Bohr 58 1 are controlled by valve 59, in a suitable conduit überfuhrt 60, which is connected to a Gaakühler and wipers 62 is (

Der Verbrennungsraum ~ Wärmeaustauscher 55 ist vorzugsweise so konstruiert« daß er aus einer Seihe von auf ge-, stapelten Verbrennungskammern besteht, die jede eine begrenzte Ifenge an luft oder einem anderen Oxidationsmittel aufnehmen· Der Schrott wird so eingeführt, daß er abwärts durch die sich anschließenden ^yTfrrftPTWBgftTwmffl wert1 gelangt« während die Abgase aufwärts geführt und verbrannt werden· Dies führt zur Srreielisng von günstiger Verteilung in der 3?eaperatü£ und in der Zusammensetzung des Verbrennungsgases« da der heißeste Schrott jenen Verbrennungsgasen ausgesetzt wird* die aa stärksten reduzierend sind« das sind die, die vom Ofen keimen, wiegen der kalte Schrott« ' der in den Verbrennungsraum - Wärmeaustauscher eintritt« den -oxydierten Abgasen ausgesetzt wird· Diese Art von Vorheizen des Schrotts vermeidet oder vermindert die unerwünschte Oxydierung des Schrotts*·The combustion chamber heat exchanger 55 is preferably constructed so that it consists of a series of stacked combustion chambers each holding a limited amount of air or other oxidizing agent ^ yTfrrftPTWB g ftT w m ffl value 1 arrives "while the exhaust gases are led upwards and burned. This leads to a disruption of a favorable distribution in the 3? eaperatü £ and in the composition of the combustion gas" since the hottest scrap is exposed to those combustion gases aa the strongest reducing are "those are the ones that germinate from the furnace, weigh the cold scrap""which enters the combustion chamber - heat exchanger" is exposed to the oxidized flue gases · This type of preheating of the scrap avoids or reduces the undesired oxidation of the scrap * ·

Es wird in Figur 2 mmäk gezeigt« daß die Abgase vom Ofen mit Hilfe der leitung 51 direkt zur Leitung 60 (durch Ventil 61) geleitet werden können« wenn eine Verbrennung dieser Gase an diesem Boaakt nicht gewünscht wird· Die Wahl wird davon abhängen« ob es erwünscht ist oder nicht« den Schrott direkt vorzuheizen, was im folgenden beschriebenIt is shown in FIG. 2 that the flue gases from the furnace can be routed directly to line 60 (through valve 61) with the aid of line 51, if combustion of these gases is not desired on this boaact. The choice will depend on whether whether it is desirable or not «to preheat the scrap directly, which is described below

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A 12 134/35 * A 12 134/35 *

Hachdem die Abgase durch den Gaskühler und -wäscher 62 geleitet wurden, können sie direkt durch die Leitung 63 abgelassen werden,-oder sie können durch geeignete Betätigung der Ventile 64 und 65 auf ein oder zwei alternative Wege geleitet werden· Der erste dieser Wege geht fiber Leitung 66, gesteuert durch Ventil 67, der zur Brennstoffhauptleitung fuhrt, so daß die unverbrannten Abgase in den Ofen zurückgeführt werden können· Die andere Alternative an dieser Stelle ist, die Ventile 65 und 67 zu schließen, das Ventil 64 zu öffnen und die Gase in eine Verbrennungskaamer 69 einzulassen, die zum Verbrennen der Gase mit luft eingerichtet ist, die durch Leitung 70, gesteuert durch Ventil 711 eingelassen wird· Die Verbrennungegase von der v»T>'h'n ftT|niir>Ea^rPT iwnf>T* 69 können dann Ober Leitung 72 in einen indirekten Wärmeaustaue eher 7? eingeführt werden, zum nachfolgenden Auslaß durch Leitung 74 und in gleicher Weise über eine Zweigleitung 75» gesteuert durch Ventil 76, in einen indirekten Wärmeaustauscher 77 zum Auslaß durch Leitung 78. Der Zweck der Wärmeaustauscher 73 und 77 ist, Wärme für das Vorheizen des Brennstoff es und des Sauerstoffes vor dem Einführen dieser Heaktionsteiinehmer in den Ofen 10 bereitzustellen·After the exhaust gases have passed through the gas cooler and scrubber 62, they can be discharged directly through the line 63, -or they can be directed in one or two alternative routes by suitable actuation of the valves 64 and 65. The first of these routes is over Line 66, controlled by valve 67, which leads to the main fuel line so that the unburned flue gases can be returned to the furnace. The other alternative at this point is to close valves 65 and 67, open valve 64 and let the gases in admit a Verbrennungskaamer 69, which is designed for burning the gases with air, which is introduced through line 70, controlled by valve 711 · the Verbrennungegase of the v »T> 'h' n ftT | NIIR> e a ^ r PT iwn f > T * 69 can then over line 72 in an indirect heat exchange rather 7? to the subsequent outlet through line 74 and similarly through a branch line 75 »controlled by valve 76, into an indirect heat exchanger 77 for the outlet through line 78. The purpose of heat exchangers 73 and 77 is to provide heat for preheating the fuel and to provide the oxygen before introducing these heaters into the furnace 10

Sauerstoff wird von einer geeigneten Quelle 80 geliefert, die in Figur 2 als Hochdrucksauerstoff gezeigt wird· Natürlich liegt es im Bereich dieser Erfindung, gasförmigen Sauerstoff mit niedrigem Druck zu verwenden, flüssigen Sauerstoff und andere geeignete Mittel zu gebrauchen, um ihn vor seiner Einführung in die Sauerstoffleitung 81 zu verdampfen· Diese Sauerstoff leitung 81 führt durch den Wärmeaustauscher 77 und ist mit der Lanze 34 verbunden, die sich in den Ofen erstreckt«Oxygen is supplied from a suitable source 80 which shown in Figure 2 as high pressure oxygen · Of course it is within the scope of this invention to use low pressure gaseous oxygen, liquid oxygen and to use other suitable means to vaporize it prior to its introduction into the oxygen line 81. These Oxygen line 81 leads through the heat exchanger 77 and is connected to the lance 34 which extends into the furnace "

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. ν- k. t . ν- k. t

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Die Brennstoffquelle 90, die irgend eine Quelle eines geeigneten Brennstoffes sein kann, ist durch Leitung 91» gesteuert durch Ventil 92, mit der Brennstoffeinlaßleitung 26 verbunden· Leitung 91 führt durch den indirekten Wärmeaustauscher 73 zum Torheizen des Brennstoffes· Wenn verbrannte Abgase wieder durch den Ofen geführt werden sollen, werden sie bequemerweise in die Brennstoffleitung 91 eingeführt· Der Brennstoff kann auch oberhalb der Oberfläche der Schmelze im Ofen eingeführt werden. Dies kann über die Brennstoffleitungen 91 und 93* gesteuert durch Ventil 94·» geschehen, welche vor ihrer Verbindung mit dem oberen feil des Ofens 10 durch den indirekten Wärmeaustauscher 73 führen» Es liegt im Rahmen dieser Erfindung, einen Brennstoff zu verwenden, der mit etwas Luft oder Sauerstoff vermischt ist· Hierfür ist eine Sauerstoff hilfβquelle 82 vorgesehen, die durch Leitung 83 und Ventil 84· mit der Brennstoffleitung verbunden ist· Der Sauerstoff oder das Sauerstoff enthaltende Gas kann natürlich auch aus der Quelle 80 geliefert werden« Es liegt auch im Bereich der Erfindung, den Wärmeaustauscher 53 so zu gestalten, daß ein direktes Vorheizen von Schrott, wie oben beschrieben, und ein indirektes Vorheizen von Brennstoff und Sauerstoff durch getrennte Wärmeaustauscher in Ebntakt mit den Abgasen aus der direkten Schrott-Vorbeheizung möglich ist·The fuel source 90, which is any source of a Suitable fuel is through line 91 »controlled by valve 92, with the fuel inlet line 26 connected · Line 91 leads through the indirect heat exchanger 73 for heating the fuel · Wenn If burned exhaust gases are to be routed back through the furnace, they are conveniently placed in the fuel line 91 introduced · The fuel can also be introduced into the furnace above the surface of the melt. This can be controlled via the fuel lines 91 and 93 * through valve 94 · »which happened before her Lead the connection to the upper part of the furnace 10 through the indirect heat exchanger 73 Within the scope of this invention to use a fuel mixed with some air or oxygen · To do this an auxiliary oxygen source 82 is provided which through line 83 and valve 84 · to the fuel line The oxygen or the oxygen-containing gas can of course also be supplied from the source 80 “It is also within the scope of the invention to use the heat exchanger 53 to be designed so that a direct preheating of scrap, as described above, and an indirect Preheating of fuel and oxygen by separate heat exchangers in sync with the exhaust gases direct scrap pre-heating is possible

Schließlich ist die Einrichtung nach Figur 2 zum Vorheizen des Schrotts geeignet, der in den Ofen eingeführt werden muß· Dies wird erreicht, indem man Schrott durch die Vorheizkammer 53 leitet, bevor man ihn mit Hilfe von geeigneten Kitteln, in Figur 2 schematisch als Leitung dargestellt, in den Ofen einführt·Finally, the device of Figure 2 is suitable for preheating the scrap that is introduced into the furnace · This is achieved by passing scrap through the preheating chamber 53 before using suitable gowns, shown schematically as a line in Figure 2, into the furnace

9 0 9 8 81/1 11·9 0 9 8 81/1 11

* J M Λ * J M Λ

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Die Vorrichtung nach Figur 2 ist so eingerichtet, daß es nicht notwendig ist, in allen Fällen Alternativen zu wählen, aber es ist möglich, eine Kombination von Vorheizsystemen zu verwenden· Zum Beispiel kann ein Teil der Abgase in die Verbrennungskammer 53 eingeführt werden, während der verbleibende {Dell in die Verbrennungskammer 69 eingeführt wird* Dies würde andererseits Mittel schaffen, sowohl den Schrott als auch den Brennstoff und den Sauerstoff vorzuheizen« Es liegt natürlich im Rahmen ■ der Erfindung, den Brennstoff nur unterhalb der Oberfläche der Schmelze oder sowohl unterhalb der Oberfläche als auch an der Oberfläche einzuführen und die Burchfliißmenge im System nach Figur 2 auf jede wünschenswerte Weise zu variieren«The device of Figure 2 is set up so that it is not necessary to choose alternatives in all cases, but it is possible to use a combination of Use preheating systems · For example, some of the exhaust gases may be introduced into the combustion chamber 53 while the remaining {Dell is being introduced into the combustion chamber 69 * This, on the other hand, would mean create both the scrap and the fuel and preheating the oxygen “Of course, it is within the scope of the invention to only preheat the fuel below the surface the melt or both below the surface and on the surface and the flow rate to vary in any desirable way in the system of Figure 2 "

Die Funktion des Ofens der Figuren 1 und 2 und das erfindungsgemäße Verfahren werden im folgenden unter Bezug auf die Figuren im einzelnen beschrieben·The function of the furnace of Figures 1 and 2 and the inventive Procedures are referred to below described in detail on the figures

Das Verfahren wird ausgeführt, indem man mit einem Best (heel) an geschmolzenem Stahl von der vorhergehenden Schmelzung mit einem den Schrottzugaben angepaßten Volumen beginnt· Während der Zugabe des Schrotts wird der Ofen um ca· 90° aus der in Figur 1 gezeigtenThe procedure is carried out by using a best (heel) of molten steel from the previous one Melting begins with a volume adapted to the scrap additions · While scrap is added the furnace by approx. 90 ° from that shown in FIG

ί Stellung geneigt, um genügend Baum für den Metallrest zu erhalten, so daß das geschmolzene Metall nicht in Eontakt mit den Einblasdüsen kommt· Die anfängliche f Schrottcharge (entweder vorgeheizt oder kalt) wird vorzugsweise in den Behälter bei geneigter Position gebracht, während gleichzeitig gasförmiger Brennstoffί Tilted position to keep enough tree for the metal residue so that the molten metal does not come into contact with the injection nozzles.The initial f scrap batch (either preheated or cold) is preferably brought into the container in the tilted position, while at the same time gaseous fuel

j über die Brennstoffleitung 26, Vorkammer 25 undj via the fuel line 26, antechamber 25 and

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Düsen 23 in den Ofen geblasen wird· Der Ofen wird dann in aufrechte Position geneigt und die Sauerstofflanze 34-(und gegebenenfalls 33) gesenkt, um die Einblasung des Sauerstoffes einzuleiten· Wenn auch Figur 1 zwei Sauerstofflanzen zeigt, kann, wie in Figur 2 gezeigt« auch nur eine benutzt werden· Wahrend dieser Startzeit und wahrend der ganzen Zeit, wenn der Kessel in aufrechter Position ist« oder während der Zeit* wenn die Düsen mit geschmolzenem Metall bedeckt oder teilweise bedeckt sind, muß fortlaufend Gas in den Ofen eingeführt werden· Der Gasdruck und die Durchflufimenge müseen so bemessen sein, dafi ein Durchfließen des geschmolzenen Materials durch die Düsen oder Verstopfen der Düsen vermieden wird·Nozzles 23 is blown into the oven · The oven is then in upright position inclined and the oxygen lance 34- (and possibly 33) lowered in order to blow in the Introducing oxygen · Even though Figure 1 shows two oxygen lances, as shown in Figure 2, «also only one to be used · During this start time and during Whenever the kettle is in an upright position or during the time when the nozzles are covered or partially covered with molten metal, gas must be continuously introduced into the furnace. The gas pressure and the flow rate must be measured in such a way that a Flow of molten material through the nozzles or clogging of the nozzles is avoided

Die Zugabe von Schrott in den Ofen kann in einem einzigen Schub am Anfang oder in einigen Schüben wahrend der Wärmebehandlung gemacht werden. Dies hängt von der Sperrigkeit dee Schrotte ab· Je hSher die Sperrigkeit des benützten Schrotts ist, desto weniger Schübe können gemacht werden· Bei leichtem Schrott ist mehr als ein Schub notwendig· Wenn das Verhältnis von geschmolzenem Stahl von der vorhergehenden Schmelzung zur neuen Schrottcharge hoch ist, dann kann der Schrott in ein oder zwei Schüben eingebracht werden. Ist das Verhältnis des Schmelzrestes zum neuen Schrott niedrig, dann wird dies andererseits eine höhere Hettoproduktion von neuem Stahl pro Schmelzung ergeben. Das Ausschußmaterial muß aber in mehreren Schüben hinzugefügt werden· Vorteilhaf terweiee wird der Schrott weit in den geschmolzenen Stahl versenkt und vorteilhafterweise ist die kontinuierliche Phase in dem Bad immer geschmolzener Stahl oder Eisen·The addition of scrap to the furnace can be done in a single batch at the beginning or in a few batches during the heat treatment. This depends on the bulkiness the scrap from · The higher the bulkiness of the used The less thrusts that can be made · With light scrap, more than one thrust is necessary · When the ratio of molten steel from the previous smelting to the new batch of scrap is high, then can the scrap can be brought in in one or two batches. If the ratio of the remainder of the melt to the new scrap is low, then this will, on the other hand, result in higher hetto production of new steel per melt. However, the scrap material must be added in several batches. The scrap material is advantageously far into the molten steel sunk and advantageously the continuous phase in the bath is always molten steel or iron

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Es sind nicht alle Reaktionen, die innerhalb oder unterhalb der Oberfläche der Schmelze vorkommen, bekannt. Die Arten der vorkommenden Reaktionen werden variieren und hängen von unzähligen Faktoren ab, einschließlich, der Art des gebrauchten Oxydationsmittels, dem speziellen verwendeten Brennstoff, dem verwendeten Verhältnis von Oxydationsmitteln zu Brennstoff, dem Beimengungsgehalt und der Verunreinigung des Eisenmetalle, das behaadeit wird, der Art und Menge von Materialien, welche während dem Ver-K fahren der Schmelze hinzugefügt werden können, den Ver- ~ : fahrensbedingungen, den Eigenschaften des gewünschten Endproduktus usw. Eine der Reaktionen, welche bei Verwendung von relativ reinem Sauerstoff und Methan als Brennstoff stattfinden, sind unten beschrieben·Not all reactions that occur within or below the surface of the melt are known. the The types of reactions that occur will vary and depend on a myriad of factors, including, the type the oxidant used, the specific fuel used, the oxidant to fuel ratio used, the admixture content and the contamination of the ferrous metal that becomes hairy, the type and amount of materials which can be added to the melt during the process, the process: driving conditions, the properties of the desired end product, etc. One of the reactions that occur when using relatively pure oxygen and methane as the Fuel take place are described below

Zu Beginn der Strömung des gasförmigen Brennstoffes, bei Verwendung von Erdgas, ist die Gesamtwirkung neben der feuerbeständigen Auskleidung in dem Gebiet des Kohlenwasserstoff-Brennstoff Zusatzes endotherm, d.h., wenn Kohlenwasserstoff, speziell Methan, verwendet wird, wird die Schmelze durch den spürbaren Wärmebedarf und die endotherme Crackungsreaktion (1) abgekühlt·At the beginning of the flow of the gaseous fuel, at Using natural gas, the overall effect besides the fire-resistant lining in the area of the hydrocarbon fuel additive is endothermic, i.e. when hydrocarbon, especially methane, is used the melt becomes cooled by the noticeable heat requirement and the endothermic cracking reaction (1)

OH4 -» 0 + 2H2 (1)OH 4 - »0 + 2H 2 (1)

Jedoch sollte die Sauerstoff einführung so schnell als möglich gestartet werden, um den Vorteil der insgesamt exothermen Reaktion von Sauerstoff mit dem Brennstoff wahrzunehmen. Da der Schmelzpunkt von Schrott in der Nähe von 1·510° Ο (2.750° F) liegt, muß der Sessel bei relativ hohen Temperaturen arbeiten, d.h. im Bereich von 1.600 bis 1·650° Ο (2.900 bis 3.000° F).However, the introduction of oxygen should be carried out as soon as possible started to take advantage of the overall exothermic reaction of oxygen with the fuel. There If the melting point of scrap is near 1 · 510 ° Ο (2,750 ° F), the chair must operate at relatively high temperatures, i.e. in the range of 1,600 to 1 · 650 ° Ο (2,900 to 3,000 ° F).

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19320k819320 k 8

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Die Wärmeentwicklung ist das Ergebnis der Reaktion des Sauerstoffs mit dem Eisen, seinen oxydierbaren Beimengungen, wie C, S, Mn, usw., und den Brennstoff gas en, wie Kohlenwasserstoff und KohlenstoffmonoxydeThe heat development is the result of the reaction of the oxygen with iron, its oxidizable additions, such as C, S, Mn, etc., and fuel gases, such as hydrocarbons and carbon monoxide

Um die erforderliche Hitze in dem Bad zu erhalten, ist es wünschenswert« in dem Schmelzbad mit relativ hohem Sauerstoffspiegel zu arbeiten, was mit einem niedrigen Kohlenstoffspiegel übereinstimmend ist· Dies fördert die Verbrennung von Wasserstoff. Auf der anderen Seite wird, wenn in der Schmelze mit hohem Kohlenstoffspiegel gearbeitet wird» die Umgebung mehr reduzierend, und der Wasserstoff und das Kohlenmonoxid, die durch die Schmelzung aufsteigen, werden in geringerem Maße oxydiert» Selbst wenn der Kohlenstoffspiegel in dem geschmolzenen Stahl hoch ist» wird eine beträchtliche Menge von Eisenoxyd (FeO) in der raffinierenden Schlackenschicht sein. Dies bedeutet, daß der Wasserstoff und das Kohlenmonoxyd, die durch das Bad nach oben steigen, oxydiert werden infolge einer Reaktion des FeO in der Schlacke gemäß der Gleichung (2)To get the required heat in the bath, it is desirable «in the weld pool with a relatively high oxygen level to work, which is consistent with a low carbon level · This promotes the combustion of Hydrogen. On the other hand, when working in the melt with a high carbon level, »the environment more reducing, and the hydrogen and carbon monoxide that rise from the fusion become less "Even if the carbon level in the molten steel is high" oxidizes "a considerable amount of iron oxide becomes (FeO) in the refining slag layer. This means that the hydrogen and the carbon monoxide are going through rise up the bath, become oxidized as a result of a reaction of the FeO in the slag according to equation (2)

FeO + H2 grr» Fe + HgO (2)FeO + H 2 grr »Fe + HgO (2)

Bei dieser Temperatur von ungefähr 1.650° C (3.000° F) ist die Reaktion schwach endotherm. Dasselbe gilt für die Reaktion (3) zwischen Kohlenmonoxyd und Eisenoxyd·At this temperature it is approximately 1,650 ° C (3,000 ° F) the reaction is weakly endothermic. The same applies to the reaction (3) between carbon monoxide and iron oxide

FeO + CO ^=£ FeFeO + CO ^ = £ Fe

Jedoch schließt die Gresamtreaktion die Vereinigung von Kohlenstoff mit Sauerstoff und die Summierung der Oxydation von Eisen und seinen darin enthaltenen Verunreinigungen einschließlich den Zersetzungs- und Reduktionsreaktionen (1)».(2), und (3) einο Die Gesamtreaktion ist exotherm.However, the total reaction includes the union of carbon with oxygen and the summation of the oxidation of iron and its impurities included therein the decomposition and reduction reactions (1) ». (2), and (3) o The overall reaction is exothermic.

90 9 881/111990 9 881/1119

~18~ 19320A8~ 18 ~ 19320A8

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Da die endotherme Beaktion (1) eine Abkühlung der Düsen am Boden bewirkt und daher das Problem einer möglichen Düsenverstopfung besteht, ist es vorteilhaft« eine Mischung von Sauerstoff (von einer Hilfsquelle wie 82 in Figur 2) und Kohlenwasserstoff, wie Methan und Sauerstoff durch Brenn stoff leitung 26 unterhalb der Oberfläche der Schmelze 30 einzuführen· Eine solche Mischung sollte natürlich eine Menge an Sauerstoff enthalten, die unterhalb der Selbstverbrennungsgrenzen der Mischung bei den vorhandenen Temperaturen und dem Druck liegt« Vie vorher erwähnt, sollte die Sauerstoffeinleitung über der Schmelzoberfläche so bald wie möglich gestartet werden, in ähnlicher Weise wie die in dem bekannten basischen Saueretoffverfahren. Wie beim basischen Sauerstoff verfahr en wird Hitze erzeugt, aber die Ähnlichkeit hört auf, da in diesem Verfahren Kohlenwasserstoff-Brennstoff, insbesondere Erdgas, zu CO, COp und wasserdampf oxydiert wird, gemäß der folgenden Gesamtreaktion (4).Because the endothermic reaction (1) is a cooling of the nozzles caused on the ground and therefore the problem of possible nozzle clogging exists, it is advantageous «a mixture of oxygen (from an auxiliary source such as 82 in Figure 2) and hydrocarbons such as methane and oxygen Introduce such a mixture through fuel line 26 below the surface of the melt 30 should of course contain an amount of oxygen that is below the self-immolation limits of the mixture the existing temperatures and the pressure are «vie Mentioned previously, the introduction of oxygen should be above the Melt surface are started as soon as possible, in a similar way as that in the known basic oxygen process. As with the basic oxygen process, heat is generated, but the similarity ceases because in this process hydrocarbon fuel, in particular Natural gas is oxidized to CO, COp and water vapor, according to the following overall reaction (4).

CHn + 0,5(i+x+y)02 -^yH2O + (^y)H2 + (1-acCO +xC02 (4)CH n + 0.5 (i + x + y) 0 2 - ^ yH 2 O + (^ y) H 2 + (1-acCO + xC0 2 (4)

Die y Mol Wasserdampf und die χ Mol Kohlenstoffdioxyd, die fc bei thermodynamischem Gleichgewicht mit dem aufgelösten Sauerstoff in der Stahlschmelze gebildet werden, können in üblicher Weise durch die freien Energien der Reaktion bei den Temperaturen der Schmelze bestimmt werden. Für die Oxyde von Kohlenstoff und Wasserstoff liegen folgende Beziehungen und Gleichgewichtskonstanten vor:The y moles of water vapor and the χ moles of carbon dioxide that fc at thermodynamic equilibrium with the resolved Oxygen can be formed in the steel melt in the usual way by the free energies of the reaction can be determined at the temperatures of the melt. The following apply to the oxides of carbon and hydrogen Relationships and equilibrium constants before:

9098S 1 / 1 1 1 β9098S 1/1 1 1 β

POO0 Z/ POO 0 Z /

OO + O-» GO2; Z1 - g » 3^ (5a)OO + O- »GO 2 ; Z 1 - g » 3 ^ (5a)

(ao) (POX)) Ca0) (1-(a o ) (POX)) Ca 0 ) (1-

y/iry / ir

(ao) (PH2) (ao) (1-(a o ) (PH 2 ) (a o ) (1-

Eb 1st ssu sehen» daß der Gesamtdruck9 T t keinen Einfluß auf das Verhältnis von 0O2 zu 00 oder von ILjO zu H2 hat·You can see that the total pressure 9 T t has no influence on the ratio of 0O 2 to 00 or of ILjO to H 2 .

Sie von den gesamtexothermen Reaktionen erzeugte Hitze dient sum Schmelzen des Schrotts durch Wärmeübertragung infolge Flüaeigkeitskonvektion von dem geschmolzenen Stahl auf den festen Schrott·They generated heat from the overall exothermic reactions serves to melt the scrap through heat transfer due to liquid convection from the molten steel on the solid scrap

In der Stahlherstellung hei !Temperaturen im Bereich von 1.600° C bis 1.700° 0 (2,900° F bis 3.100°F) muß das COg/OO-Verhältniß niedrig sein, um dem Gleichgewicht der Reaktionen (5a) und(5b) zu genügen· Auf der anderen Seite ist das Gegenteil bei diesen Temperaturen der Fall im Hinblick auf das Verhältnis von HgO/Hg, das verhältnismäßig hoch ist, d.h. 0,75· Dies bedeutet, daß ein beträchtlicher Seil (40 bis 45 %) des Vaseerstoffs aus der Heaktion (1) unter erheblicher Wärmeabgabe oxydiert wird· Dies 'stimmt mit dem Verfahren nach Ολχ Erfindung: übevein.In steelmaking, temperatures in the range of 1,600 ° C to 1,700 ° 0 (2,900 ° F to 3,100 ° F) require the COg / OO ratio to be low in order to satisfy the equilibrium of reactions (5a) and (5b). On the other hand, the opposite is the case at these temperatures with regard to the ratio of HgO / Hg, which is relatively high, ie 0.75 · This means that a considerable amount (40 to 45%) of the vase cloth from the heat (1) is oxidized with considerable heat emission · This' agrees with the method according to Ολχ invention: üevein.

Das Verfahren wird unter nachfolgenden Hinzufügungen von Schrott fortgesetzt· Jedesmal wenn Schrott hinzugefügt wird, wird die Sauerstofflanze £4- (oder die lenzen 54- und 35) angehoben und die Schrottcharge zugegeben, wobei der Brennstoff fortlaufend durch die Düsen 23 eingeführtThe procedure is under subsequent additions of Scrap continued · Every time scrap is added the oxygen lance is £ 4- (or the bilge 54- and 35) is raised and the scrap charge is added, the fuel being continuously introduced through the nozzles 23

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wird* Die Raffinierung des geschmolzenen Schrotte fuhrt gleichzeitig zur Oxydation von solchen Verunreinigungen < oder legierenden Bestandteilen im Schrott wie Silizium« Mangan, Vanadium, Niob, Zink, Titan, Aluminium uew.will * The refining of the molten scrap leads at the same time to the oxidation of such impurities or alloying components in scrap such as silicon " Manganese, vanadium, niobium, zinc, titanium, aluminum etc.

Bas erfindungsgemäße Verfahren kann praktisch mit jedem Kohlenstoffgehalt arbeiten, aber es wird, vorteilhafterweise mit einem Gehalt unter ungefähr 1 % Kohlenstoff gearbeitet, da ein niedriger Kohlenstoffgehalt die Oxydation der oben erwähnten Beimengungen sowie auch die Oxydation des Wasserstoffes aus dem zugeführten Brennstoff fördert. Je höher der Sauerstoffgehalt des Stahles ist (und dadurch je niedriger der Kohlenstoffgehalt), desto größer ist die Ausnutzung (Oxydation) des Wasserstoffs und die Wärmefreigabe und desto niedriger ist der Wasserstoffgehalt des Stahls bei der Vollendung der Schmelzung. Der Kohlenstoffgehalt der Schmelze kann natürlich in gewisser Weise kontrolliert werden, indem das Verhältnis von Sauerstoff zu Brennstoff eingestellt wird. Nimmt das Verhältnis von Brennstoff zu Sauerstoff zu, dann nimmt auch der Kohlenstoffgehalt der Schmelze zu und umgekehrt· Der Kohlenstoffgehalt kann auch erhöht werden, indem feiner, fester Kohlenstoff oder Kohlenstoff enthaltender !feststoff in Suspension im Kohlenwasserstoff-Brennstoff eingeblasen wird, oder indem Kohlenwasserstoff-Brennstoffe mit relativ hohem C/H-Verhältnis verwendet werden· Bei richtiger Einstellung von Brennstoff-Zusammensetzung und Sauerstoffzufuhr, kann ein Teil des Kohlenstoffs direkt aus der Brennstoffcräckung nach Gleichung (1) geliefert werden.The method according to the invention can work with practically any carbon content, but it is advantageously worked with a content below approximately 1 % carbon, since a low carbon content promotes the oxidation of the above-mentioned admixtures as well as the oxidation of the hydrogen from the fuel supplied. The higher the oxygen content of the steel (and therefore the lower the carbon content), the greater the utilization (oxidation) of the hydrogen and the release of heat and the lower the hydrogen content of the steel when the melting is complete. The carbon content of the melt can of course be controlled to some extent by adjusting the ratio of oxygen to fuel. If the ratio of fuel to oxygen increases, then the carbon content of the melt also increases and vice versa.The carbon content can also be increased by blowing fine, solid carbon or carbon-containing solid matter in suspension in the hydrocarbon fuel, or by injecting hydrocarbon fuel. Fuels with a relatively high C / H ratio are used · If the fuel composition and oxygen supply are set correctly, some of the carbon can be supplied directly from the fuel according to equation (1).

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Jedesmal wenn die Lanzen fur die Schrottzugabe entfernt werden, neigt der Sauerstoffspiegel dazu, zu sinken und der Kohlenstoffgehalt dazu, zu steigen. Im allgemeinen wird jedoch vorzugsweise mit niedrigem Kohlenstoffgehalt in der Schmelze gearbeitet« d.h. nahe der Sauerstoff« Sättigung, da dies eine umfassendere Oxydation dee- Wasserstoffes fordert» Aus einfachen GleichgewichtsTbete&ühtungen kann eine allgemeine Gleiotasg (6) gesctaiebegi werden, wobei man Methan als Brennstoff benützt wa& «sisiö mit Sauerstoff gesättigte Schmelze annimmt (im Crleichgeidcbt mit der Reduktion von JeO zu Fe)«'Whenever the scrap lances are removed, the oxygen level tends to decrease and the carbon content to increase. In general, however, preferred to work with low carbon content in the melt, "ie, near the oxygen" saturation, as this is a more complete oxidation DEE hydrogen asks "From can & ühtungen simple GleichgewichtsTbete a general Gleiotasg (6) gesctaiebegi to give wa used methane as fuel & "Sisiö assumes a melt saturated with oxygen (generally with the reduction of JeO to Fe)""

Diese Bedingungen fördern di© umfasgsei^hst® O^dation des Wasserstoffs in dem Stahibado Jedoch ist es aie&fc notwendig j daß das Bad vollkommen mit Sauerstoff gesättigt ist» da bei oder nahe der Lang© vorfibesgehende nicht la. ©!©ieJhgewicht liegende Bedingungen herrschen,--wo der Samerstoffgehalt viel höher und wo die 0xydati®a von Wasserstoff und Köhl©nmonO3grd zu dem durch Reaktion (6) angegebenen Maße durcEgeföhrt wird, auch wenn der durchschnittliche Sauerstoffgehalt lsi der Schmelze nicht bis zur Sättigung reicht· Somit ist es bevorzugt, bei niedrigen Kohlenstoff spiegeln (unter 10 Punkten) zu arbeiten, mit Einstellung des Kohlenstoff es auf den gewünschten Spiegel beim Erreichen der gewünschen Hitze« Wenn durch die Anforderungen an die Schmelze ein höherer Kohlenstoffgehalt gefordert wird, kann Kohlenstoffgehalt leicht durch Erhöhen des Brennstoff-/Sauerstoff-Verhältnisses erhöht werden, indem man festen Kohlenstoff oder höhere Kohlenwasserstoff-Brennstoffe einführt, die in dem Brennstoff gas suspendiert sind, oder durch nachträglichesThese conditions promote the comprehensive O ^ dation of the Hydrogen in the stahibado However, it is necessary aie & fc j that the bath is completely saturated with oxygen or near the Lang © vorfibesfahren not la. ©! © ieJhgewicht Lying conditions prevail, - where the amount of hydrogen is much higher and where the 0xydati®a of hydrogen and Köhl © nmonO3grd is carried out to the extent indicated by reaction (6), even if the average oxygen content lsi in the melt does not reach saturation, it is therefore preferred mirror at low carbon (below 10 points) to work with setting the carbon it to the desired level when reaching the desired heat «if a higher carbon content due to the demands on the melt is required, carbon content can be increased slightly by increasing the fuel / oxygen ratio be by getting solid carbon or higher Introduces hydrocarbon fuels that are suspended in the fuel gas, or by subsequent

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Zuschütten· Wenn ein Aufstauen des Kohlenatoffes erwünscht ist, ist es am Ende der Erhitzung aSglich, die Sauerstoffeinfuhr zu stoppen, während das Einblasen des; Brennstoffes fortgesetzt wird» um so den Kohlenstoff zusatz zu fördern· Biese letztere Praxis tendiert jedoch dazu, die Schmelze zu kühlen· Ein Weg» diesen AbkÜhlungseff ekfc herabzusetzen ist ι an die Oberfläche des Kessels während aer Brennstoffzugabe Sauerstoff einzublasen, um die Abgase Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxid und Wasserstoff zu Wasserdampf zu oxydie- ^ ren, Reaktionen, die eine Strahlungswärme an das Bad geben. Ein weiterer Weg, den AbMihlungseff ekt herabzusetzen ist, festen Kohlenstoff einzublasen, der in dem unterhalb der Schmelze eingeblasenen gasförmigen Brennstoff suspendiert ist« Dies vermindert den Abkühlungseffekt pro Punkt Kohlenstoffzusatz$ weil der endotherme Verlauf der AufIffsungsreaktion für festen Kohlenstoff weit geringer ist als die endotherm® Crackungsreaktion für Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methan«Topping up · If a damming up of the carbon is desired, at the end of the heating it is possible to stop the oxygen supply while the blowing in of the; Continues fuel "additive so the carbon to promote · piping latter practice tends, however, to cool the melt · A way" lower this AbkÜhlungseff ekfc ι be blown to the surface of the boiler during aer fuel supply oxygen to the exhaust carbon monoxide to carbon dioxide and to oxidize hydrogen to water vapor, reactions that give radiant heat to the bath. Another way to reduce the AbMihlungseff ect is to inject solid carbon which is suspended in the below the melt blown gaseous fuel "This reduces the cooling effect per dot carbon addition $ because of the endothermic profile of the AufIffsungsreaktion for fixed carbon is far less than the EndoTherm® Cracking reaction for hydrocarbons, especially methane «

Bei Kückkohlung am Ende der Schmelzung mit Kohlenwasserstoff-Brennstoff wird aufgelöster Wasserstoff an den Stahl gegeben, was nicht wünschenswert ist, besonders nicht bei P ganz-oder halbruhigem Stahl« Wasserstoff kann durch Vakuum-Entgasung entfernt werden, aber dies schließt einen zweiten Arbeitsgang ein* Wasserstoff kann auch ziemlich leicht durch Düsenentgasung abgebaut werden» was gewohnlich mit dem Durchperlen eines Edelgases dureli den geschmolzenen Stahl verbunden ist» Die bevorzugte Methode beim erf Indungsgemäßen Verfahren, Wasserstoff zu entfernen, besteht darin, daß man Kohlendioxid in die Düsen am Boden einführt, und zwar ganz am Ende der Schmelzung, gerade vor dem Ausgießen» Kohlendioxyd geht mit dem Wasserstoff folgende ! Reaktion einsIn case of decarburization at the end of melting with hydrocarbon fuel is dissolved hydrogen on the steel given what is not desirable, especially not at P whole or semi-calm steel «hydrogen can be produced by vacuum degassing removed, but this includes a second pass * Hydrogen can also be quite easily be degraded by nozzle degassing »which is usually with the bubbling of a noble gas through the molten one Steel is connected »The preferred method for the invention Method of removing hydrogen is by introducing carbon dioxide into the nozzles on the bottom, at the very end of the melting process, just before the pouring out. “Carbon dioxide goes with hydrogen as follows ! Reaction one

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CO2 + 2 |h| ? OO + H2O (7)CO 2 + 2 | h | ? OO + H 2 O (7)

Die Wasserstoff entfernung geht sehr rasch vor sich« weil das gebildete Köhlesiaenosard dazu tendiert, Wasserstoff mitzunehmen, wie es bei der Düsenentgasuag der Fall ist·The hydrogen removal is very rapid because the formed Köhlesiaenosard tends to take hydrogen with it, as is the case with nozzle degassing

Schließlich wird es gewöhnlich wünschenswert sein, eine gewisse Kontrolle über den Schwefelgehalt des resultierenden Stahle auszuüben· Dies wird ohne Schwierigkeit ausgeführt, indem man den «it dem Brennstoff eingeführten Schwefel auf einem Minimum hält. Ss ist verhältnismäßig einfach, jeden verwendeten gasförmigen Kohlenwasserstoff-Brennstoff zu entschwefeln· Dies steht in direktem Segensatz zu den Schwierigkeiten« die bei der Entschwefelung von Kohle, Koks und flüssigen Brennstoffen auftreten« · . "Finally, it will usually be desirable to have some control over the sulfur content of the resulting Wielding steels · This is done without difficulty by adding the sulfur introduced into the fuel keeps to a minimum. It is relatively easy to use any gaseous hydrocarbon fuel desulfurize · This is in direct blessing to the Difficulties «occurring in the desulfurization of coal, coke and liquid fuels« ·. "

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Ausführung der Erfindung, in welcher beide, der Brennstoff und der Sauerstoff, unterhalb der Schmelze 30 des Ofens eingeführt werden· Gleiche Zahlen in dieser Figur beziehen sich auf dieselben Gegenstände wie in Figuren 1 und 2· Ub beide Reaktionskomponenten unterhalb der Schmelze einführen zu können, ist es zweckmäßig« den Bodenteil des Ofens etwas umzuwandeln· Deswegen begrenzt der Boden 100 in Figur 3 eine Vorkammer für den Brennstoff und eine Kammer 102 für Sauerstoff enthaltende ""Gase· Die Kammern sind durch eine geeignete !Trennwand geteilt· Eine Brennstoffleitung 105 sorgt für die gewünschte Verbindung zwischen der Brennstoff quelle (nicht gezeigt) und der Brennstoff-Vorkammer 101· Eine Sauerstoff leitung 106 sorgt für die gewünschte Verbindung zwischen der Sauerstoff quelle (nicht gezeigt) und der Sauerstoff-Vorkammer 102. Weil an der Auslaßöffnung jener Düsen, aus denen Sauerstoff in die Schmelze eingeführt wird, intensive Hitze erzeugt werden kann, kann esFigures 3 and 4 show an embodiment of the invention, in which both the fuel and the oxygen are introduced below the melt 30 of the furnace The same numbers in this figure relate to the same items as in Figures 1 and 2 · Ub is to be able to introduce both reaction components below the melt it is advisable to «convert the bottom part of the stove a little · The bottom 100 in FIG. 3 therefore delimits an antechamber for the fuel and a chamber 102 for gases containing oxygen. The chambers are surrounded by a suitable partition divided · A fuel line 105 provides the desired Connection between the fuel source (not shown) and the fuel pre-chamber 101 · An oxygen line 106 provides for the desired connection between the oxygen source (not shown) and the oxygen pre-chamber 102. Because at the Outlet opening of those nozzles from which oxygen is introduced into the melt is introduced, intense heat can be generated, it can

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notwendig sein, ein Verdünnungsmittel mit dem Sauerstoff zu vermischen. Dafür ist die Leitung 107 vorgesehen, die mit der Sauerstoff leitung 106 verbunden und zur Führung eines geeigneten Verdünnungsmittels eingerichtet ist· Das Verdünnungsmittel kann entweder ein Edelgas sein oder es können weitgehend oxydierte Abgase von Leitung 66 (Figur 2) sein. Kontrolle der Temperatur an der Austritteöffnung der Düsen ist notwendig, um eine übermäßige Abnützung des hitzebeständigen Materials in dieser Gegend zu verhindern· Der Ofen nach Figur 3 hat eine Gas-Ablaßleitung 111·be necessary to use a diluent with the oxygen to mix. The line 107 is provided for this, which is connected to the oxygen line 106 and for guidance a suitable diluent is established · The diluent can either be a noble gas or it may be largely oxidized exhaust gases from line 66 (Figure 2). Check the temperature at the outlet opening of the Nozzles are necessary to prevent excessive wear and tear on the heat-resistant material in this area · The Furnace according to Figure 3 has a gas discharge line 111

Bei dem Arbeiteverlauf des Ofens von Figur 3 sind die chemischen Vorgänge im wesentlichen die gleichen wie oben im einzelnen für die Arbeitsweise nach Figur 2 beschrieben· Der einzige Unterschied besteht darin, daß swohl der Brenn- -stoff als auch der Sauerstoff unterhalb des Bodens der Schmelze 30 eingeführt werden·In the course of operation of the furnace of Figure 3, the chemical processes are essentially the same as in Figure 3 above individual described for the method of operation according to Figure 2 · The only difference is that swohl the fuel and the oxygen below the bottom of the Melt 30 are introduced

Die Of en-Ausführungsf orm nach den Figuren 5 und 6 stellt eine Abwandlung der Vorrichtung und des Verfahrens dar· In dieser Abwandlung werden sowohl, die Sauerstoff enthaltenden Gase als auch der Brennstoff, entweder flüssig oder gasförmig, an der Oberfläche der Schmelze durch Lanzen eingeführt· Diese lenzen können entweder über der Schmelze angeordnet oder in diese eingetaucht sein. Soweit es nicht notwendig ist, Düsen zum Einführen von einem oder mehreren der gasförmigen Komponenten im Bodenteil des Ofens vorzusehen, kann der Ofen eine mehr oder weniger herkömmliche "becherförmige" Gestalt annehmen, wie in Figur 5 gezeigt· Wie ersichtlich, wird er von einer schweren Außenstruktur 115 gebildet, die alt feuerbeständigem Material 116 ausgekleidet ist. Vie üblich wird er von Lagerzapfen 11? gehalten, die ihrerseits durch Stützen 118 und 119, die auf einem geeigneten Fundament 120The furnace embodiment according to FIGS. 5 and 6 represents a modification of the device and the method. In this modification, both the oxygen-containing Gases as well as the fuel, either liquid or gaseous, are introduced at the surface of the melt through lances · These Drains can either be arranged above the melt or in this be immersed. Unless it is necessary to provide nozzles for introducing one or more of the gaseous components in the bottom part of the furnace, the furnace can be a take on more or less conventional "cup-shaped" shapes as shown in Figure 5. As can be seen, it is from a heavy outer structure 115 is formed, which is lined with old fire-resistant material 116. Vie becomes common he of journal 11? held, in turn by supports 118 and 119, which are on a suitable foundation 120

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befestigt sind« gedreht und gehalten werden» Der Ofen ist mit einem Abdeckungsteil 122 versehen, das mit feuerbeständigem Material 123 ausgekleidet ist· Innerhalb des Volumens 125 sind drei getrennte Zonen oder Abschnitte 126, 127t und 128 abgegrenzt· Es mag wünschenswert sein* das innere Volumen des Ofens weitgehend oberhalb der Schmelze teilweise in Sektionen aufzuteilen} um die Komponenten« die in die Schmelze eingeführt werden, zu isolieren· Dies kann bequem durch eine dreiarmige Trennwand 130 (Figur 6) geschehen, die durch einen keramischen überzug 135 geschützt ist· Sauerstoff wird eingeführt durch eine Sauerstofflanze 137t welche in Sektion 127 ragt, und Brennstoff wird durch eine Lanze 138 eingeführt, die in Sektion 126 ragt· Schließlich ist die dritte Sektion 128 zur kontinuierlichen oder schubweisen Aufnahme des Schrottes eingerichtet« Dies erfolgt vorzugsweise durch Verwendung eines Schrotteinfülltrichters 140, der mit Sektion 128 des Ofens durch einen geeigneten Einlaß 141 in Verbindung steht·are attached «rotated and held». The furnace is provided with a cover part 122, which is covered with fire-resistant Material 123 is lined · Within the volume 125 are three separate zones or sections 126, 127t and 128 demarcated · It may be desirable * the internal volume of the furnace largely above the melt partially to divide into sections} to isolate the components «which are introduced into the melt. This can be convenient done by a three-armed partition wall 130 (Figure 6), which is protected by a ceramic coating 135 is · Oxygen is introduced through an oxygen lance 137t which protrudes into section 127, and becomes fuel introduced through a lance 138 protruding into section 126 Finally, the third section 128 is set up to receive the scrap continuously or in batches. "This is preferably done by using a scrap hopper 140, which is connected to section 128 of the furnace by a appropriate inlet 141 communicates

Obwohl das Verfahren nach der Erfindung insbesondere darauf gerichtet ist, daß die Reaktion eines Brennstoffes und eines Oxydationsmittels unter der Oberfläche der Schmelze stattfindet, ist es nicht nStig, daß aller Brennstoff und Oxydationsmittel in der geschmolzenen Kasse reagieren· Eine kleinere Menge der Hitze kann durch die Reaktion oberhalb der Oberfläche der Schmelze erzeugt werden und wird hauptsächlich durch Strahlung der Schmelze zugeführt.Although the method according to the invention in particular it is directed that the reaction of a fuel and an oxidizing agent takes place below the surface of the melt, It is not necessary that all fuel and oxidants React in the Molten Cash Register · A smaller amount of heat can be caused by the reaction above the surface of the melt and is mainly supplied to the melt by radiation.

Die vorteilhaftesten Reduktionsbrennstoffe, die zur Durchführung der Erfindung benützt werden können, sind Erdgas und reformierte Erdgase· Erdgas, das vorwiegend aus Methan besteht, ist vorteilhaft wegen seiner Hitzebeständigkeit,The most advantageous reduction fuels that can be used to practice the invention are natural gas and reformed natural gasesNatural gas, which consists primarily of methane, is advantageous because of its heat resistance,

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der Leichtigkeit, mit der es entschwefelt werden kann, seinem relativ hohen Wasserstoff zu Kohlenstoff-Verhältnis und der Einfachheit, mit der es gehandhabt werden kann© Reformiertes Erdgas oder dampf reformiertes Erdgas, das typiecherweise ungefähr 74 % Wasserstoff 16 % CO, 6 % GK)2 und 4 % CH^ enthalt, hat ähnliche Torteile wie das oben erwähnte Erdgas· Andere Heduktions-Brexmstoffe, wie Wasserstoff und Kohlenstoffffionosyd und gasförmige Kohlenwasserstoffe können auch verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie die notwendige Wärme-Energie auf das Schmelzbad übertragen können, um die Ausführung der Erfindung zu ermöglichen·the ease can be desulfurized with it, its relatively high hydrogen to carbon ratio and the ease with which it can be handled © reformed natural gas or steam reformed natural gas, the typiecherweise about 74% hydrogen, 16% CO, 6% GK) Contains 2 and 4 % CH ^, has similar door parts as the natural gas mentioned above to enable the invention to be carried out

Der Gebrauch von zurückgeführten Gichtgasen oder Abgasen, die beim Verfahren nach der Erfindung erzeugt werden, kann ebenso von Vorteil sein« Wenn zurückgeführte Abgase verwendet werden, 1st es im allgemeinen zu empfehlen, vor der Rückführung eventuell darin enthaltenes Wasser zu kondensieren, und vielleicht das Auswaschen von gegebenenfalls vorhandenem COg, sofern dies unter den verwendeten Verfahrensbedingungen wünschenswert ist·The use of recirculated furnace gases or exhaust gases generated in the method according to the invention can Likewise, if recirculated exhaust gases are used, it is generally advisable to do so before Recirculation to condense any water it may contain, and perhaps the washing out of it if necessary existing COg, provided this is under the process conditions used is desirable

Eine gewisse Menge von festen Brennstoffen, wie Kohlenstoff, Karbid, Ferro Silizium usw·, können während des Baffinierungsverfahrens auch direkt dem Bad zugefügt werden, wenn dies als wünschenswert oder vorteilhaft angesehen wird·Some amount of solid fuel, such as carbon, Carbide, ferro-silicon, etc., can be used during the Baffinierungsverfahren also added directly to the bathroom if this is considered desirable or advantageous

Das nach der Erfindimg verwendete Oxydationsmittel ist vorteilhafterweise sehr reiner Sauerstoff und wird entweder als Hochdruckgas oder als Flüssigkeit, die dann durch geeignete bekannte Mittel verdampft wird, züge- / führt* Der Sauerstoff braucht jedoch nicht reiner Sauer-The oxidizing agent used according to the invention is advantageously very pure oxygen and is either as high pressure gas or as a liquid, which then is evaporated by suitable known means, draw / leads * However, the oxygen does not need pure

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stoff zu sein, sondern kann gewisse Verdünnungsmittel enthalten» solange der enthaltene Sauerstoff ausreicht} um die Erfindung ausführen zu können und die Verdünnungsmittel den Arbeiteverlauf des Verfahrens nach der Erfindung oder den erhaltenen Stahl nicht nachteilig beeinflussen· Zum Beispiel kann die Sauerstoff quelle nicht nur reinen Sauerstoff enthalten« sondern auch relativ reinen Sauerstoff« wie mit Sauerstoff angereicherte Luft und Kohlendioxid· Die Menge der verwendeten Luft sollte so niedrig gehalten werden, daß ihr Stickstoffgehalt den gewünschten Stickstoffgehalt des erhaltenen Stahls nicht gegenteilig beeinflußt·substance, but can contain certain diluents »as long as the oxygen contained is sufficient} to to be able to carry out the invention and the diluents the course of operation of the method according to the invention or do not adversely affect the steel obtained · For example, the oxygen source may not only contain pure oxygen "but also relatively pure oxygen" like oxygenated air and carbon dioxide · The The amount of air used should be kept so low that its nitrogen content reaches the desired nitrogen content of the steel obtained is not adversely affected

Das Verhältnis des Oxydationsmittels zu dem Brennstoff wird gewählt in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Oxydationsmittels und des Brennstoffs, wie auch dem Gehalt an Verunreinigungen des behandelten Eisenmetalls an festem Brennstoff« der Art und Menge von Materialien« die während des Verfahrens in die Schmelze gegeben werden kSnnen« usw· Venn das zu behandelnde Metall beispielsweise ungefähr Λ % Kohlenstoff enthält« braucht nicht so viel Brennstoff verwendet werden« wie dann« wenn das zu behandelnde Metall nur 0,5 % Kohlenstoff enthält« Das Verhältnis von Brennstoff zu Sauerstoff sollte vorzugsweise so eingestellt werden, daß eine neutrale oder reduzierende Umgebung innerhalb der Schmelze erhalten-wird·The ratio of oxidant to fuel is chosen depending on the type of oxidant and fuel used, as well as the content of impurities in the treated ferrous metal in solid fuel "the type and amount of materials" added to the melt during the process Can "etc. If the metal to be treated contains, for example, about 3/4% carbon" not as much fuel needs to be used as "if the metal to be treated contains only 0.5% carbon" The ratio of fuel to oxygen should preferably be set in this way ensure that a neutral or reducing environment is maintained within the melt.

Wenn der Sauerstoff im Überschuß vorliegt, wird Eisenoxyd gebildet· Obwohl dies nicht besonders unangenehm ist, verlangt es eine Erhöhung des Brennstoffes oder eine Verminderung des Sauerstoffes, um das Eisenoxyd zu reduzieren· Die Probleme, die sich beim Gebrauch von einem Überschuß an Brennstoff ergeben« sind je nach der Art des verwendeten Brennstoffes verschieden· Ein Überschuß an Methan, zumWhen there is excess oxygen, iron oxide becomes Although this is not particularly unpleasant, it requires an increase in fuel or a decrease in oxygen in order to reduce the iron oxide. The problems associated with using an excess of fuel vary depending on the type of fuel used Fuel different · An excess of methane, for

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Beispiel, der eine endotherme Reaktion hervorruft, kann ein ,Verstopfen der Düsen zur Folge haben, eine Verringerung der Schmelztemperatur oder einfach einen Verlust an Brennstoff, da es während der Reaktion nicht verbraucht wird und sich mit den Abgasen verbindet·Example that causes an endothermic reaction can be a Cause clogging of the nozzles, a decrease in the melting temperature or simply a loss of fuel, since it is not consumed during the reaction and combines with the exhaust gases

Wenn Erdgas oder Methan als Brennstoff verwendet wird, ist es von Vorteil, ein Mol-Verhältnis von Kohlenwasserstoff zu Sauerstoff von ungefähr 1 : 1 aufrecht zu erhalten· Die genauen Verhältnisse von Erdgas oder anderen Brennstoffen zu Sauerstoff hängen von dem verwendeten Brennstoff und anderen oben erwähnten Faktoren ab und können durch Routineprüfungen und Berechnungen bestimmt werden·When using natural gas or methane as the fuel, it is beneficial to have a molar ratio of hydrocarbon too Maintain oxygen at approximately 1: 1 · The exact proportions of natural gas or other fuels too Oxygen depend on the fuel used and others factors mentioned above and can be determined by routine tests and calculations

Wenn das Metall eine merkliche Menge von Beimengungen enthält» die als Brennstoff wirken und bei der Reaktion mit einem. Oxydationsmittel Hitze erzeugen, werden diese während des Verfahrens verbrannt, und es kann notwendig oder wünschenswert sein, in einer späteren Stufe der Metallherstellung ·, die Menge an Brennstoff zu erhohen, um eine neutrale oder reduzierende Umgebung aufrecht zu erhalten und hierdurch eine unangemessene Verbrennung des Eisens zu verhindern·If the metal contains a significant amount of impurities that act as fuel and when reacting with one. Oxidizing agents generate heat, these are burned off during the process, and it may be necessary or desirable at a later stage in the metal production increase the amount of fuel to a neutral or to maintain a reducing environment and thereby a to prevent inadequate burning of iron

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde oben zwar unter Verwendung im wesentlichen aller Arten von Stahlschrott oder Elsenmetall-Schrott beschrieben, für die es am vorteilhaftesten ist, doch sind die eisenhaltigen Metalle oder der Schrottstahl, die gemäß dieser Erfindung benutzt werden können, solche Eisenmetalle oder Mischungen hiervon, die nicht genügend Brennstoffbeimengungen, wie Kohlenstoff, Silikon, Mangan usw., enthalten, um die nötige Hitze zur KonvertierungThe method according to the invention has been described above using essentially all types of steel scrap or Iron scrap described for which it is most beneficial, but are the ferrous metals or the Scrap steel that can be used in accordance with this invention, those ferrous metals or mixtures thereof that do not contain sufficient fuel additives, such as carbon, silicone, Manganese, etc., contained in order to generate the necessary heat for conversion

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oder Raffinierung des Eisenmetalls in ein verwendbares Stahlprodukt unter Verwendung von Sauerstoff allein zu erzeugen· So wäre z.B. konventionelles Hochofen-Roheisen von diesen Begriffen nicht erfaßt, da es genügend feste Brennstoff-Beimengungen enthält, um in dem basischen Sauerstoffverfahren mit dem Sauerstoff eine Reaktion einzugehen, und deshalb würde der Gebrauch von zusätzlichem Brennstoff nicht notwendig oder erforderlich sein. Sie Bestimmungen "Eisenmetall" und "Schrottstahl" schließen jedoch sowohl Eisen und Stahl aus bekannten Schrottquellen ein, wie alte Autos, in bekannter Weise im Betrieb angefallenen Schrott, als auch Mischungen von Roheisen und Eisenmetall, wie Schrott-Stahl mit einem gemeinsamen festen Brennstoffbeimengungsgehalt, der so niedrig ist,' daß die notwendige Hitze nicht allein durch Sauerstoff einführung nach dem basischen Sauerstoffverfahren erzeugt werden kann.or refining the ferrous metal into a usable one To produce steel product using oxygen alone.This would be, for example, conventional blast furnace pig iron not covered by these terms, as it contains enough solid fuel additions to be in the basic Oxygen process to react with the oxygen, and therefore the use of additional fuel would not be necessary or required. she Close the "ferrous metal" and "scrap steel" provisions however, both iron and steel from known scrap sources, like old cars, accrued in a known manner in the factory Scrap, as well as mixtures of pig iron and ferrous metal, such as scrap steel with a common solid Fuel admixture content which is so low that the necessary heat cannot be obtained by introducing oxygen alone are generated by the basic oxygen process can.

Sie Erfindung zieht auch die Beifügung von verschiedenen bekannten Raffinierungschemikalien, wie Calciumoxid, Ferrosilizium und dergleichen, zu der Schmelze in Betracht· Diese kann erfolgen, indem solche Materialien zusammen mit dem Schrott eingeführt oder indem sie entweder in dem Sauerstoffstrom oder in dem Brennstoffstrom suspendiert werden·Her invention also attracts the addition of various known refining chemicals such as calcium oxide, ferrosilicon and the like, to the melt into consideration · This can be done by using such materials together with introduced into the scrap or by suspending them either in the oxygen stream or in the fuel stream will·

Es ist somit ersichtlich, daß die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung von Schrottmetall in einen gebrauchsfähigen Stahl, ohne die erwähnten Nachteile der früheren Vorrichtungen und Verfahren bietet· Da die Reaktionspartner (Sauerstoff und Brennstoff) in beinahe jeder Gegend vorhanden sind, ist die Anwendung des Verfahrens nicht auf wenige spezielle Gegenden begrenzt, so wie es beim Lichtbogenverfahren der fall ist· SchließlichIt can thus be seen that the invention is a method and a device for converting scrap metal into usable steel without the disadvantages mentioned the earlier devices and methods provides · As the reactants (oxygen and fuel) in almost each area are present, the application of the method is not limited to a few specific areas, so as is the case with the arc process · Finally

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macht es die Kontrollierbarkeit der chemischen Zusammensetzung der Reaktionspartner möglich« die Zusammensetzung des Stahls zu kontrollieren.makes it possible to control the chemical composition of the reactants «the composition control of the steel.

Das Oxydationsmittel oder der relativ reine Sauerstoff wird auf gelost oder absorbiert, wenn es in die Schmelze eingeführt wird» sättigt das Schmelzbad im wesentlichen mit Sauerstoff, erlaubt den Ablauf der exothermen Reaktionen unter der Oberfläche der Schmelze und veranlaßt die Freisetzung der Reaktionswärme unter der Oberfläche der Schmelze. Ee wird angenommen, daß die unter der Oberfläche der Schmelze ablaufende Reaktion eine Zirkulierung oder eine ziemlich starke Bewegung innerhalb der Schmelze verursacht und ziemlich gleichmäßig in der Schmelze verteilt ist, wodurch heiße Stellen vermieden werden·The oxidant or relatively pure oxygen will dissolved or absorbed when it is introduced into the melt »essentially saturates the melt pool with Oxygen, allows the exothermic reactions to take place beneath the surface of the melt and causes the heat of reaction to be released beneath the surface of the melt. Ee is believed to be the subsurface of the melt the reaction going on is a circulation or a fairly causes strong movement within the melt and is fairly evenly distributed in the melt, making it hot Places to be avoided

Sie in den Zeichnungen gezeigten Schmelzbäder 30 und die Schlackenschichten 32 sind in ruhendem Zustand dargestellt· Die Schlackenschicht wird wahrscheinlich durch die Bewegung während des Verfahrensablaufes mit dem Metallschmelzbad vermischt· Ob das ganze Bad während des Verfahrens in Bewegung ist und die Schlackenschicht damit vermischt wird, ist nicht bekannt·They shown in the drawings melt pools 30 and the Slag layers 32 are shown in a quiescent state · The slag layer is likely due to movement mixed with the molten metal bath during the process · Whether the entire bath is in motion during the process and the slag layer is mixed with it is not known

Sowohl die Menge als auch der Druck der Sauerstoff zugabe k6nnen gemäß der Erfindung auf ziemlich breiter Basis variiert werden« was von einer A^y.n'hi von Faktoren abhängt, wie beispielsweise dem Typ des verwendeten Behälters, der Menge und der Art der zu behandelnden Eisenmetall-Charge usw. Natürlich muß die Menge des Sauerstoffes in Beziehung zu dem reduzierenden Brennstoff stehen« der in das Schmelzbad eingeführt wird, was oben bereits beschrieben ist. Die Geschwindigkeit der Sauerstoff zugabe kann auch variiert werden, aber sie sollte so gehalten werden, daß ein vollkommenesBoth the amount and the pressure of oxygen addition can according to the invention on a fairly broad basis be varied "which depends on a ^ y.n'hi on factors, such as the type of container used, the The amount and type of ferrous metal batch to be treated, etc. Of course, the amount of oxygen must be related to the reducing fuel introduced into the molten bath, as described above. The rate of oxygen addition can also be varied, but it should be kept so that a perfect one

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Auflösen des Sauerstoffes in dem Schmelzbad gewährleistet ist« so dafi die gewünschte Besktion zwischen dem Sauerstoff und dem reduzierenden Brennstoff innerhalb oder unter der Oberfläche des Schmelzbades stattfinden kann·Dissolution of the oxygen in the weld pool guaranteed is "so that the desired ratio between the oxygen and the reducing fuel can take place inside or below the surface of the molten bath

Der Sauerstoff druck kann zwischen ca. 3» 5 und 10 kg/cm (50 und 150 pound) liegen« aber die Erfindung ist nicht auf diesen speziellen Druckbereich begrenzt· Typischerweise kann der Sauerstoff nicht genügend Energie auf das Schmelzbad übertragen,um von sich aus ein Verrühren oder eine Umwälzhewegung zu veranlassen· Die innerhalb des Bades stattfindende exotherme Reaktion kann auch eine Bewegung des Schmelzbades durch thermische Strömung hervorrufen· Die Hauptbewegung der Schmelze wird jedoch ohne Zweifel durch das durch die Schmelze geblasene Gas verursacht· Die exotherme Reaktion hat auch den Vorteil« die Schmelztemperatur aufrecht erhalten zu können, mehr Zeit für die Zugabe von verschiedenen Zusätzen« wie Kohlenstoff« zu gewähren« um den gewünschten Stahl zu bilden« und um eine Oxydation von Eisen zu verhindern« selbst wenn ein sehr niedriger Kohlenstoff- oder Beimengungsgehalt in des Schmelzbad enthalten ist·The oxygen pressure can be between approx. 3 »5 and 10 kg / cm (50 and 150 pounds) lie “but the invention is not limited to this specific pressure range · Typically, the oxygen cannot consume enough energy Transfer of the molten bath in order to induce a stirring or a circulation movement of its own accord · The inside the The exothermic reaction taking place in the bath can also cause the molten bath to move due to thermal currents Doubt caused by the gas blown through the melt · The exothermic reaction also has the advantage «the Melting temperature can be maintained more time for the addition of various additives "such as carbon" to allow "to form the desired steel" and in order to prevent iron oxidation «even if the molten bath contains a very low carbon or admixture content ·

Die.nach der Erfindung verwendbaren Lanzen und Düsen können von Fachleuten in einfacher Weise gestaltet werden, wobei beispielsweise hinsichtlich der öffnungsweiten in Betracht gezogen werden, die Art der zu behandelnden Chargen, die für die einzelne Charge erforderlichen oder erwünschten Geschwindigkeiten und Volumen von Gasen usw.The lances and nozzles which can be used according to the invention can can be designed in a simple manner by those skilled in the art, for example with regard to the opening widths the type of batches to be treated, the velocities and volumes of gases required or desired for the individual batch, etc.

A 12 134735A 12 134735

Beispiel , Example ,

180 kg (400 pound) eines kalten Schrottstahle, der ungefähr 0,2 % Kohlenstoff enthielt* wurden in einen Ofen, der einen Innendurchmesser von 0,4 m (16 inch) und eine maximale Kapazität von ungefähr 450 kg (1.000 pound),hatte, eingeführt» Der Ofen war auf herkömmliche Weise mit Spulen für Induktionsheizung ausgestattet, und dex kalte Schrott wurde durch Induktionsheizung geschmolzen«180 kg (400 pounds) of cold scrap steel containing approximately 0.2% carbon * was placed in a furnace which had an inside diameter of 0.4 m (16 inches) and a maximum capacity of approximately 450 kg (1,000 pounds) , introduced "The furnace was equipped with coils for induction heating in a conventional manner, and the cold scrap was melted by induction heating"

In die Schmelze wurde dann im Handel erhältliches Erdgas durch vier Düsen mit einem Durchmesser von 6,35 mm (1/4· inch) eingeführt, die mit der Bodenwand des Ofens, wie in Figur 1 gezeigt, verbunden waren» Der gasformige Sauerstoff wurde gleichzeitig auf die Oberfläche des geschmolzenen Stahls durch eine einzelne Lanze herkömmlicher Bauart mit einem Durchmesser von 6,35 mm (1/4 inch) aufgebracht.Commercially available natural gas was then added to the melt through four nozzles, 6.35 mm (1/4 inch) in diameter, connected to the bottom wall of the furnace as shown in Figure 1 shown were connected »The gaseous oxygen was simultaneously onto the surface of the molten steel through a single diameter lance of conventional design 1/4 inch (6.35 mm).

Die Zuflußmengen des Erdgases und des /Bauerstoffes wurden im wesentlichen gleich gehalten, es wurde mit ungefähr 17 Normalkubikmetern pro Stunde (10 standard cubic feet per minute) begonnen und dann fortlaufend erhöht bis zu ungefähr 60 Rormalkubikmetern pro Stunde (35 standard cubic feet per minute). Die Zuflußmenge des Sauerstoffes wurde erhöht, indem der Staudruck von ungefähr 3,5 auf 9 kg/cm (50 auf 130 pound) erhöht wurde.The inflow rates of the natural gas and the building material were Maintained essentially the same, it was run at approximately 17 standard cubic meters per hour (10 standard cubic feet per minute) and then increased continuously up to about 60 normal cubic meters per hour (35 standard cubic feet per minute). The flow rate of oxygen was increased by increasing the dynamic pressure from about 3.5 to 9 kg / cm (50 to 130 pounds) was increased.

Da die Zuflußmengen sowohl des Sauerstoffes als auch des Erdgases erhöht wurden, war weniger Wärme aus den Induktionsspulen erforderlich. Nach Erreichen der höheren Strömungsmengen war die Reaktion zwischen Sauerstoff und dem Erdgas sowohl ausreichend, um den Stahl in geschmolzenem Zustand zu erhalten, als auch weitgehend die Wärmeverluste, dieSince the inflow of both oxygen and As natural gas was increased, less heat was required from the induction coils. After reaching the higher flow rates, there was a reaction between the oxygen and the natural gas both sufficient to keep the steel in a molten state and largely the heat losses that

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A A. ΛΖ ΛΖ 134/35134/35

für den verwendeten kleinen Behälter relativ hoch waren, zu überwinden» Die Sauerstoff- und Erdgaa-Zufuhr wurde beendet, der Behälter gekippt, und ungefähr 4-5 kg (100 pound) des geschmolzenen Stahls wurden ohne Zusatz von Kohlenstoff oder andere Zusätze in Formen ausgeleert;» Der erhaltene Stahl enthielt ungefähr 0,01 % Kohlenstoff. Der Kohlenstoffgehalt des erhaltenen Stahls kann natürlich bis zum gewünschten Grad, wie beschrieben, geändert werden, indem man Kohlenstoff durch ein Stahlrohr in das Bad bläst oder durch Zugabe zu einer Pfanne oder durch andere herkömmliche Mittel.were relatively high for the small container used. »The oxygen and natural gas supplies were stopped, the container tilted, and approximately 4-5 kg (100 pounds) of the molten steel was dumped into molds with no addition of carbon or other additives ; » The steel obtained contained approximately 0.01 % carbon. The carbon content of the steel obtained can of course be varied to the desired degree as described by blowing carbon into the bath through a steel pipe or by adding it to a pan or by other conventional means.

Der Behälter wurde dann in aufrechte Position gebracht, und es wurden ungefähr 9 kg (20 pound) an zusätzlichem Stahlschrott, der ungefähr 0,2 % Kohlenstoff enthielt, hinzugefügt, der Behälter wurde oben wieder geschlossen und die Einführung des Erdgases und des Sauerstoffes wieder begonnen xma fortgesetzt, bis die zusätzliche Charge geschmolzen war«The container was then placed in an upright position and approximately 9 kg (20 pounds) of additional steel scrap containing approximately 0.2% carbon was added, the top of the container re-closed, and the introduction of the natural gas and oxygen restarted xma continued until the additional batch was melted "

Das Verfahren des Heizens, Ausgießens und Hlnaufügena von zusätzlichem Schrott, wie oben beschrieben, kann fortgesetzt werdenaThe process of heating, pouring, and filling a of additional scrap as described above can continue a

Verschiedene Abwandlungen des Verfahrens und der Vorrichtung können natürlich vorgenommen werden, ohne daß der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.Various modifications of the method and the device can of course be done without departing from the scope of the invention.

Beispielsweise können,, wie bereits ausgeführt, die Düsen 23 in Figur 1 abgeschlossen oder weggelassen werden und entweder eine der Lanzen 3^· oder 35 in das Bad gesenkt werden, um die exothermen Reaktionen im wesentlichen vollständig unterhalb der Oberfläche des Bades stattfinden zu lassen«For example, as already stated, the nozzles 23 in FIG. 1 can be closed off or omitted and either one of the lances 3 ^ or 35 lowered into the bath in order to allow the exothermic reactions to take place essentially completely below the surface of the bath. "

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Claims (1)

A 12 13V35A 12 13V35 P a t e η t a ns ρ r Ü c h eP a t e η t a ns ρ r Ü c h e 1· Verfahren zum Konvertieren von Eisenmetall in Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oxydationsmittel mit einem Brennstoff weitgehend unterhalb der Oberfläche einer Schmelze aus Eisenmetall, in die Schrottstahl eingetaucht ist, umgesetzt wird·1 · Process for converting ferrous metal into steel, characterized in that an oxidizing agent with a fuel largely below the surface of a melt of ferrous metal, in the scrap steel is immersed, is implemented 2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die gesamte Reaktion zwischen dem Oxydationsmittel und dem Brennstoff unterhalb der Oberfläche der Schmelze stattfindet·2 · The method according to claim 1, characterized in that essentially the entire reaction between the oxidizing agent and the fuel takes place below the surface of the melt 3β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff ein gasformiger Kohlenwasserstoff verwendet wird,3β method according to claim 1 or 2, characterized in that that the fuel is a gaseous hydrocarbon is used, 4·« Verfahren nach Anspruch 3$ dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff-Brennstoff vorwiegend aus Methan besteht·4 · «Method according to claim 3, characterized in that that the hydrocarbon fuel consists primarily of methane 5· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff an Wasserstoff reiches reformiertes Erdgas verwendet wird·5. The method according to claim 2, characterized in that reformed natural gas rich in hydrogen is used as fuel is used· 6· Verfahren zum Konvertieren von Eisenmetall in Stahl, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5§ dadurch gekennzeichnet, daß man in ein Schmelzbad aus Eisenmetall von einer geeigneten Quelle erhaltenes weiteres Eisenmetall und eine solche Menge an6 · Method for converting ferrous metal into steel, in particular according to one of the preceding claims 1 to 5§ characterized in that one is in a molten bath additional ferrous metal obtained from ferrous metal from a suitable source and such amount of 909881/1116909881/1116 A 12 134/35A 12 134/35 Oxydationsmittel und reduzierendem Brennstoff einführt, daß eine exotherme Reaktion im wesentlichen vollkommen unterhalb der Oberfläche des Schmelzbades abläuft und eine ausreichende chemische Reaktionsenthalpie freisetzt, um das eingebrachte Eisenmetall zu schmelzen·Introduces oxidizing agents and reducing fuel, that an exothermic reaction takes place essentially completely below the surface of the molten bath and releases a sufficient chemical enthalpy of reaction to melt the iron metal introduced 7. Yerfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Oxydationsmittels zu reduzierendem Brennstoff so gehalten wird, daß eine im wesentlichen neutrale Umgebung für die Oxydation oder Reduktion des Stahls aufrecht erhalten wird.7. Yerfahren according to any one of the preceding claims, in particular according to claim 6, characterized in that the ratio of the oxidizing agent to reducing agent Fuel is maintained so that a substantially neutral environment for the oxidation or reduction of the Stahls is maintained. 8· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Oxydationsmittel zu reduzierendem Brennstoff so gehalten wird, daß sich eine reduzierende Umgebung ergibt, 8 · Method according to one of claims 1 to 6, in particular according to claim 6, characterized in that the ratio of oxidizing agent to reducing fuel so it is held that a reducing environment results, 9» Verfahren nach einem der Ansprüche 6 biß 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle für das zugeführte Eisenmetall zumindest zum Teil, insbesondere vorwiegend, Schrottstahl ist.9 »Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that that the source of the ferrous metal supplied is at least partly, in particular predominantly, Is scrap steel. 10« Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxydationsmittel im wesentlichen reines Sauerstoffgas ist und dieses von oberhalb der Schmelzoberfläche in das Schmelzbad eingebracht wird, und daß der reduzierende Brennstoff unterhalb der Oberfläche des Scbmelzbades eingeführt wird.10 «Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the oxidizing agent is essentially pure oxygen gas and that of is introduced into the melt pool above the melt surface, and that the reducing fuel introduced below the surface of the molten bath will. 909881/1116909881/1116 A 12 134/35A 12 134/35 β Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 t dadurch gekennzeichnet, daß als Oxydationsmittel relativ reiner Sauerstoff verwendet wird, und daß der Sauerstoff und der reduzierende Brennstoff von oberhalb der Schmelzoberfläche in das Schmelzbad eingebracht werden. .β method according to any one of claims 1 to 9 t thereby characterized in that relatively pure oxygen is used as the oxidizing agent, and that the oxygen and the reducing fuel is introduced into the melt pool from above the melt surface will. . 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxydationsmittel relativ reiner Sauerstoff verwendet wird, und daß mindestens ein Teil des Sauerstoffs und der reduzierende Brennstoff unter der Oberfläche des Schmelzbades eingeführt werden. 12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the oxidizing agent is relatively pure Oxygen is used and that at least a portion of the oxygen and the reducing fuel be introduced below the surface of the weld pool. 13* Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Reaktionsstufe zur Einstellung der Endzusammensetzung des Stahls mindestens ein Zusatz in das Schmelzbad eingeführt wird«,13 * Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that following the reaction step for setting the final composition of the steel at least one additive is introduced into the weld pool «, 14, Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz Kohlenstoff verwendet wird.14, method according to claim 13, characterized in, that carbon is used as an additive. 15· Verfahren zur Umwandlung von Schrottstahl in Stahl, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in ein Schmelzbad aus Stahl ein Eintragsgut, das hauptsächlich aus Schrottstahl besteht, eingeführt wird, gasförmiger Sauerstoff aus einer Sauerstoffquelle und reduzierender Brennstoff unter der Oberfläche des Schmelzbades umgesetzt werden und dabei Wärme erzeugen und eine neutrale Umgebung schaffen und daß die hauptsächlich aus Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und Wasserdampf bestehenden Abgase abgezogen werden, _15 · Process for converting scrap steel into steel, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that an input material, which consists mainly of scrap steel, is introduced into a molten bath made of steel, gaseous oxygen reacted from an oxygen source and reducing fuel below the surface of the molten bath and thereby generate heat and create a neutral environment and that the mainly hydrogen, Carbon monoxide and water vapor are extracted from existing exhaust gases, _ 909881 / 1116909881/1116 A 12 134/35A 12 134/35 16· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 15ι dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff zumindest zum Teil in Form von Luft besteht» 16 · Method according to one of the preceding claims, in particular according to claim 15ι characterized in that the oxygen is at least partly in the form of air » 17o Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase verbrannt werden, um Wärme zum Vorheizen von mindestens einem der in das System eingeführten Bestandteile zu schaffen·17o method according to claim 15 or 16, characterized in that that the exhaust gases are burned to produce heat for preheating at least one of those introduced into the system To create components 18· Verfahren nach Anspruch 17« dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeheizte Bestandteil der Schrott ist und das Verbrennen der Abgase in einer solchen Reihe von Arbeitsgängen durchgeführt wird, daß der Schrott Verbrennungsgasen ausgesetzt wird, die von Natur aus reduzierend sind und die Temperatur sich während des Vorheizens erhöht·18 · The method according to claim 17 «characterized in that the preheated component is the scrap and the burning of the exhaust gases in such a series of operations it is carried out that the scrap is exposed to combustion gases which are inherently reducing and the temperature increases during preheating 19· Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffquelle vorgeheizt wird·19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that that the oxygen source is preheated 20· Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff vorgeheizt wird·20 · Method according to one of Claims 17 to 19 »thereby indicated that the fuel is preheated 21· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein (Teil des Sauerstoffes mit Brennstoff vermischt wird, bevor er in das Schmelzbad eingeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one (part of the Oxygen is mixed with fuel before it is introduced into the weld pool. 22ο Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Abgase in das Schmelzbad zurückgeführt werden·22ο Method according to one of claims 15 to 21, characterized characterized in that at least some of the exhaust gases are returned to the weld pool 909881/1118909881/1118 A. 12134/35A. 12134/35 23· Vorrichtung zur Umwandlung von Schrottstahl in Form-* stahl, inabesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit einem feuerfesten Material ausgekleideten Behälter zur Aufnahme einer Eisenmetall-Schmelze, eine Zugabeeinrichtung, um Eisenmetall in diesen Behälter zu laden, eine Zuführeinrichtung zum Einführen eines reduzierenden Brennstoffes unter die Oberfläche des Schmelzbades, eine Zuführeinrichtung zum Einführen einer Sauerstoff quelle in das Schmelzbad, wobei die Zuführeinrichtungen für den Brennstoff und den Sauerstoff so angeordnet sind, daß zwischen dem Brennstoff und dem Sauerstoff eine Reaktion innerhalb des Schmelzbades bewirkt wird, sowie eine Einrichtung zum Abziehen sich ergebender Abgase aus dem Behälter.23 Device for converting scrap steel into shape * steel, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims by one lined with a refractory material Container for holding a ferrous metal melt, a feed device to add ferrous metal to load this container, a feeder for introducing a reducing fuel under the Surface of the weld pool, a feed device for introducing an oxygen source into the weld pool, wherein the feed means for the fuel and the oxygen are arranged so that between the fuel and the oxygen react within of the molten pool is effected, as well as means for withdrawing resulting exhaust gases from the Container. 24-· Vorrichtung nach Anspruch 23t dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine ausgebauchte Gestalt aufweist und kippbar 1st, und daß durch die Ausbauchung ein Volumen zur Aufnahme von geschmolzenem und festem Metall gebildet wird, ohne daß dieses in Kontakt mit der Zuführeinrichtung für den Brennstoff und/oder den Sauerstoff kommt·24 · The apparatus of claim 23t wherein the container has a bulged shape and tilted 1st and that is formed by the bulge, a volume for containing molten and solid metal without this in contact with the feed means for the fuel and / or the oxygen comes 25· Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter als Druckbehälter ausgebildet ist.25 · Device according to claim 23 or 24, characterized in that that the container is designed as a pressure vessel. 26β Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 251 dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine Vielzahl an Einblasdüsen aufweist, die bei aufrechter Stellung des Behälters unter der Oberfläche der Schmelze liegen,26β device according to one of claims 23 to 251 characterized characterized in that the container has a plurality of injection nozzles, which in the upright position of the container are below the surface of the melt, 909881/1 1 16909881/1 1 16 A 12 13V35A 12 13V35 27· Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasdüsen zur Zuführeinrichtung für den Brennstoff und gegebenenfalls auch für den Sauerstoff gehören·27 · Device according to claim 26, characterized in that that the injection nozzles for the feed device for the fuel and possibly also for the oxygen belong· 28« Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtungen für den Brennstoff und den Sauerstoff voneinander getrennt unter das Schmelzbad in den Behälter führen·28 «Device according to claim 26, characterized in that that the feed devices for the fuel and the Feed oxygen separately from each other under the weld pool into the container 29« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung für den Sauerstoff mindestens eine Lanze zum Ausrichten der Sauerstoffquelle auf die Oberfläche des S :hmelzbades aufweist.29 «Device according to one of claims 23 to 27, characterized characterized in that the supply device for the oxygen has at least one lance for directing the oxygen source onto the surface of the molten bath. 30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtungen für den Saueratoff und den Brennstoff getrennte Lanzen zur Einspritzung der Sauerstoffquelle und des Brennstoffs von der Oberfläche in das Schmelzbad aufweisen.30. Device according to one of claims 23 to 25, characterized characterized in that the supply devices for the oxygen and the fuel have separate lances for injecting the oxygen source and the fuel from the surface in the weld pool. 31· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 30, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verbrennung einer zusätzlichen Menge an Sauerstoff und Brennstoff über der Oberfläche des Schmelzbades.31 · Device according to one of Claims 23 to 30, characterized by a device for combustion an additional amount of oxygen and fuel over the surface of the molten pool. 32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 31« gekennzeichnet durch mindestens eine Einrichtung zum Verbrennen von Abgasen·32. Device according to one of claims 23 to 31 «characterized by at least one device for Burning exhaust gases 9 0 9 8 8 1/11169 0 9 8 8 1/1116 A 12 134/35A 12 134/35 33· Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vertrennen der Abgase eine Reihe von. Verbrennungskammern aufweist, durch die das Metall vor seiner Einführung in den Behälter geleitet wird und diese Verbrennungskammern relativ zur Zugabeeinrichtung des Eisenmetalls so angeordnet sind, daß dae Eisenmetall mit fortschreitender Vorwärmung Verbrennungsgasen mit zunehmender reduzierender Eigenschaft ausgesetzt, insbesondere entgegengeführt, wirdβ33 · Device according to claim 32, characterized in that that the device for separating the exhaust gases a number of. Has combustion chambers through which the Metal is passed before its introduction into the container and these combustion chambers relative to the feed device of the ferrous metal are arranged so that the ferrous metal with progressive preheating Exposed to combustion gases with increasing reducing properties, in particular countered, is β 90988 1/111690988 1/1116 LeerseireEmpty barrels
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