DE2013960C3 - Verfahren und Ofen zum kontinuierlichen Frischen von Stahl aus Roheisen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen zu dessen Ausübung besonders günstigen Ofen zum kontinuierlichen Frischen von Stahl aus Roheisen, unter Zugabe von Schlackenbildnern, Erzen, Erzkonzentraten, Schrott o. dgl., bei dem Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Gase auf die flüssige, in einem fallenden Strom fließende Schmelze aufgeblasen werden zum Zwecke der Oxydation von Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Phosphor und dergleichen.

Bei einem solchen Verfahren (deutsche Auslegeschrift 1 433 658) ist es bekannt, die Schmelze mit Hilfe des Frischmittels in kleine Tropfen aufzuteilen. Das Aufblasen des Frischmittels erfolgt daher zum

4P Zwecke des Zerstäubens des Roheisens, an das der Roheisenstrah! nicht etwa anschließend weiterbehandelt wird, sondern bereits fertig gefrischt ist. In der nachfolgend beschriebenen Erfindung wird nicht auf der Grundlage eines aufgeteilten Stromes von fließendem Roheisen gearbeitet. Das zu beschreibende Verfahren erfordert daher von Anfang an einen in der Form eines fallenden Strahls erhaltenen Roheisen-Strahl.

Es ist auch bekannt, das Frischmittel auf den horizontalen Spiegel der Schmelze zu blasen (deutsche Patentschrift 924034). Hierbei wird angestrebt, wie dies Grundlage des Sauerstoff-Aufblasverfahrens bildet, das Frischmittel durch die Schmelze hindurchzublasen, um eine durchgreifende Reaktion zu erzeugen.

Das Aufblasen des Sauerstoffs auf eine horizontale Oberfläche der Schmelze ist in breiter Form bekannt und wird allgemein angewendet (USA.-Patentschrift 3 459417).

Es ist außerdem bekannt, bei Anordnung eines unten schrägen Ofenherdes, in dem sich einseitig im Bereich des Abstichloches, das während des Schmelzvorganges verschlossen bleibt, die Schmelze sammelt, auf den sich horizontal bildenden Schmelzenspiegel das Frischmittel schräg aufzublasen. Im Gegensatz zur nachfolgend zu beschreibenden Erfindung wird daher nach dem Stand der Technik nur auf ein ruhendes Schmelzbad sc'iräg geblasen. Es ist jedoch auch kein Verfahren bekannt, bei dem Sauerstoff auf den fallen-

den Strom der Schmelze ohne Zerstäuben der Schmelze aufgeblasen wird.

Optimale Ausnutzung der Reaktionswärme und Hitzebeständigkeit der Reaktionsgefäße bilden noch immer ungelöste Probleme für das kontinuierliche Strahlerzeugen. Der Wärmeausgleich beschäftigt den Metallurgen, der ausgehend von stark variierenden Zusammensetzungen der Ausgangsstoffe Erz- bzw. Erzkonzentrationen und Roheisen vor schwierige Aufgaben gestellt wird. Wegen der Kürze der Reak- i" tionszeit und der großen Mengen, die insbesondere aus Gründen der Wirtschaftlichkeit kontinuierlich erzeugt werden müssen, erscheint es immer noch fraglich, ob ein vollkommen kontinuierlich fließender Strom aus Stahl zustande gebracht werden kann. Der Begriff des »kontinuierlichen Stahlerzeugens« soll daher etwa in der Weise verstanden werden, wie dies für das kontinuierliche Gießen in Stranggießanlagen zutrifft. Es bedeutet schon eine hinreichend große Verbesserung, wenn der Vorgang des Gießens bzw. des Frischens über einen längeren Zeitabschnitt aufrecht erhalten werden kann. Die bisherigen praktischen Erfolge auf dem vorliegenden Gebiet beruhen denn auch auf stark vereinfachten Verfahren, die sich von den bisherigen, auf eine abgetrennte Menge ge- as richteten Stahlerzeugungsverfahren im Stahlwerkskonverter nur durch das Frischen des Roheisens innerhalb eines bewegten Stromes unterscheiden. Es füllt daher leicht, nacheinander mehrere vom Hochofen gebrachte Roheisengefäße in einen Frischstand zu entleeren, um dort im Durchlaufverfahren den Strom flüssigen Roheisens zu frischen. Nach einem solchen Verfahren arbeitet das bereits beschriebene Stahl-Sprüh-Frischverfahren (deutsche Auslegeschrift 1 433 658). Das Verfahren beruht jedoch auf der bekannten Tatsache, daß eine bestimmte Menge Roheisen von gemessener Temperatur und bekannter Analyse ohne weiteres innerhalb einer bestimmten Frist verarbeitet werden kann, ohne daß unzulässige Temperaturverluste oder Ausscheidungen oder Konzentrationen von Eisenbegteitern stattfinden, was für die Weiterverarbeitung schädlich wäre. Andere Verhältnisse bestimmen den Reaktionsablauf, wenn aus Erzen, Erzpeilets oder ähnlichen Konzentraten ohne Roheisen oder innerhalb einer festgelegten oder κ wechseünden Zusammensetzung direkt Stahl erzeugt werden soll. Die Wärmeausnutzung stellt dann von der metallurgischen Seite betrachtet das große Problem dar und bedarf noch der Lösung.

Die Temperaturbeständigkeit der Ofenanlagen beschäftigt den Ofenbauer. Bedingt durch die Intensivierung des Frischvorganges beim Saueistoff-Frischen entstehen höhere Temperaturen, die dem Prozeß als solchem von der chemisch-physikalischen Seite entgegenkommen. Für den Ofenbauer entstehen jedoch wieder neue Schwierigkeiten. Nach dem Stand der Technik erfolgt das kontinuierliche Stahlerzeugen in mehreren hintereinandergeschalteten Gefäßen, schon beginnend am Hochofen oder nach einer zweiten Verfahrensweise in einer durch Gefäßtransport vom Hochofen versorgten Ofenanlage. So ist eine Gefäiikombination bekannt, die aus einem Reaktorgefäß und einem nachfolgenden Dekantiergefäß besteht (deutsche Auslegeschrift 1294982). Im Reaktorgefäß erfolgt die Bildung einer Schlacke und danach läuft, wie bekannt, der Frischvorgang ab. Später wandern Stahlschmelze und Schlacke in das Dekantiergefaß und vermögen sich dort aus Gründen unterschiedlicher Dichte zu trennen, wobei der Abstichstahl nach unten und die oben schwimmende Schlacke nach einer horizontalen Richtung abgezogen wird. Es ist verständlich, daß das Reaktorgefäß und das Dekantiergefaß hermetisch ungleich beansprucht sind und zu anderen Zeitpunkten erneuert werden müssen. Man kann in solchen Fällen das thermisch höher beanspruchte Gefäß doppelt versehen und zu gegebener Zeit eine Umschaltung auf das andere Gefäß vornehmen, jedoch läßt ein solches Verfahren auch aus metallurgischen Gründen zu wünschen übrig. Mehrere Gefäße bedürfen der Aufheizung vor Ingangbringen des kontinuierlichen Prozesses. Läuft das ständige Frischen, so stellt sich eine schon vorteilhafte Temperaturverteilung ein, die nur noch in Grenzen variiert. Wird nunmehr ein völlig neuer Weg durch Umleiten über ein anderes Gefäß eingeschlagen, so stimmt das Temperaturbild nicht mehr mit dem vorangegangenen überein. Die Folge davon sind Veränderungen der üb rigen Parameter, die jedoch nicht das Gleichgewicht zwischen Schlacke und Schmelze beeinflussen dürfen. Es kann daher nicht einfach langer geblasen werden, um eine Temperaturanhebung zu erzielen. Aus Gründen der Wärmebilanz ergibt sich insgesamt betrachtet keine vorteilhafte Lösung des zweischneidigen Problems »Verfahren/Vorrichtung«.

Allgemein betrachtet stellt sich das Problem des kontinuierlichen Stahlerzeugens quantitativ wie folgt: Als Leitbild dient zumindest im Anfahrstadium der Ablauf des Verfahrens ähnlich wie bei einem Siemens-Martin-Herdofen. Erze, Erzkonzentrationen und Schrott, gegebenenfalls Roheisen, müssen bis zum Aufschmelzen erwärmt werden. Aus Gründen der Rentabilität kann hierzu nur Wärme vornehmlich aus vorhergegangenen Reaktionen herangezogen werden, die ansonsten frei und für das Verfahren selbst verloren wäre. Nach dem Schmelzen erfolgt das Entfernen von Stoffen oder der Stoffausgleich solcher Stoffe, die später unerwünschte Eigenschaften begründen könnten. Hierzu dient im wesentlichen der Aufbau einer Schlackenschicht bestimmter Zusammensetzung. Die Schlacke muß aber nun nach Gebrauch sehr genau entfernt werden. Das Metall muß während dieser Vorgänge in einem stetigen Fluß gehalten werden. Andererseits können die gewünschten Reaktionen nur in einem vorgeschriebenen Temperaturbereich ablaufen.

Qualitativ ergibt sich außer genau einzuhaltenden Temperaturen ein notwendiges Dosieren der die Ehdzusammensetzung bestimmenden Stoffe, sei es im Roheisen, im Erz oder in den Zuschlägen oder durch Abstimmen der Frischzeiten oder der Schmelzzeiten. Ferner ist bei der Reaktion darauf zu achten, daß die Abstich temperatur der nachfolgenden Weiterverarbeitung und den gegebenen örtlichen Verhältnissen des Transportes zu den Weiterverarbeitungsständen entspricht.

Eine weitere bekannte Lösung (USA.-Patentschrifi 3 463 472) bedient sich nicht mehr einzelner, getrennter, einander zugeordneter und durch Rinnen verbundener Gefäße, sondern einer engeren Bauweise, indem die bekannten Ofeneinheiten zu einer einziger zusammengebaut sind und auf einer kreisähnlicher Strecke die beschriebenen Reaktionsabläufe stattfinden. Die Reaktionsvorgänge können aber hier nich in dem eingangs erläuterten Sinn eines kontinuierlichen Frischverfahrens ablaufen, sondern sind ehei noch mit dem herkömmlichen Siemens-Martin-Herd-

verfahren vergleichbar. Eine Strömung des Metalls ist zwar angestrebt, jedoch verläuft diese nur von den einzelnen Kammern in die nächstfolgende und bedarf dort jeweils einer längeren Behandlungszeit. Eine Strömung kommt daher nur innerhalb des Ofens zustande. Das bekannte Verfahren beinhaltet daher keinen kontinuierlichen Durchfluß vom Anfang bis zum Ende des Ofens und keinen kontinuierlichen Abstich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierliches Stahlfrischverfahren vorzuschlagen. Neben den rein verfahrenstechnischen Problemen sollen zu gleichen Teilen auch die metallurgischen und die vorrichtungstechnischen einer Lösung zugeführt werden. Dabei bedient sich die Erfindung der Grundlage, Temperaturerhöhungen durch Zufuhr von Sauerstoff in einen fallenden Strom fließender Schmelze vorzunehmen und Temperatursenkungen durch Erz- oder Schrottzuschläge zu steuern, wobei grundsätzlich auf der Basis einer strömenden Schmelze gearbeitet wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Frischgas teils auf einen fallenden, teils auf einen geneigt fließenden Strom der Schmelze gerichtet wird, der sich weitgehend von der äußeren Atmosphäre abgeschlossen bewegt, wobei in jeweils unterschiedlichen Höhenstrecken Schlackenbildner zugesetzt werden, gefrischt oder gefeint wird. Die Geschwindigkeit des Metallstroms läßt sich durch die Neigung steuern. Die metallurgische Reaktion des Entkohlens oder vergleichbare Vorgänge werden günstig durch den Abschluß von der äußeren Atmosphäre beeinflußt. Durch den Abschluß kann auch ein größerer Wärmeverlust vermieden werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, das Frischmittel teils dem fallenden, teils dem mehr oder weniger schnell nach unten sich bewegenden Roheisenstrom zuzuführen und so auf eine einfache Art sämtliche Schmelzenteile an die Oberfläche zu befördern. Die Abstimmung der Längen einzelner Höhenstrecken bietet die Möglichkeit, beliebig lange zu frischen, Schlacke zu bilden und die Schmelze mit der Schlacke in Berührung zu halten oder fertig zu frischen.

Nach einer weiteren erfinderischen Maßnahme ist vorgesehen, daß die Zufuhr des Frischgases so gesteuert wird, daß die größte Prozeßtemperatur erst in den tieferen Bereichen der nach unten strömenden Schmelze erreicht wird. In höheren Bereichen zugeführte Wärme dient dann im wesentlichen zum Erweichen fester Einsatzstoffe. Dies ermöglicht ferner, in oberen Bereichen des nach unten strömenden Metalls vorzufrischen und in unteren Bereichen fertigzufrischen.

Eine Erwärmung des zugeführten Einsatzstoffes kann ferner vortei'.hafterweise dadurch bewirkt werden, daß die beim Frischen entstehenden Abgase nach oben abgeführt werden und ein Teil der Abgasmenge entgegengesetzt dem Strom der Schmelze bewegt, während der andere Teil der Abgasmenge unmittelbar einem Abgaskamin zugeführt wird. Diese Verfahrensweise bringt den Vorteil mit sich, eine große Menge des im Abgas enthaltenen Metallstaubes vor der Abfuhr in eine Entstaubungsanlage niederzuschlagen. Somit tritt eine Verkleinerung einiger nachgeschalteter Abgasorgane ein. Der Wärmehaushalt des Prozesses wird im übrigen ebenfalls verbessert.

Der metallurgische Ofen zur Durchführung des Verfahrens weist in seiner neuen Art mehrere Kammern mit je einem schräg abfallenden Boden auf sowie je eine durch die Ofendecke und den Boden verlaufende öffnung für-den Zufluß des Roheisens, die Zugabe der Zuschläge und den Abfluß der Schmelze und besitzt ferner je eine öffnung, in der am tieferen Ende

S des abfallenden Bodens liegenden Seitenwand, die einen Brenner bzw. eine Sauerstofflanze bzw. eine Pulverlanze aufnimmt. Boden, Decke und Wände können wärmedämmend ausgeführt sein, um Wärmeverluste weitestgehend zu verhindern. Es ist zweckmäßig, die

ίο öffnungen für Zu- bzw. Abfluß der Einsatzmaterialien in entsprechendem Abstand voneinander vorzusehen, so daß sich entsprechende Verweilzeiten in einer einzelnen Kammer ergeben.

Nach der weiteren Erfindung ist der Ofen durch eine längliche Bodenfläche der Kammern und jeweils im Bereich der Kammernenden liegende öffnungen für den Zu- und Abfluß der Schmelze gekennzeichnet. Die Bodenfläche kann eine elliptische Form aufweisen oder auch eine einem Kreis angenäherte Form, wobei das Schmelzgut radial von außen nach innen läuft und in einer zentrischen öffnung die Kammer verläßt. Die Bodenfläche der Kammer kann ferner nach dem einzugebenden Material geformt sein. Sofern hauptsächlich Schrott zugegeben wird, kann dafür eine entsprechende Bucht in der Ofenkammer gebildet sein.

Der erfindungsgemäße Ofen ist ferner durch ein unterhalb der Kammern angeordnetes Schmelzsammeigefäß gegebenenfalls mit einer Einrichtung zum Abziehen der Schlacke weitergebildet. Im Gegensatz zur Stahlerzeugung in Stahlwerkskonvertern bedarf der erfindungsgemäße Ofen keiner Kippvorrichtung. Der gewonnene Stahl sammelt sich daher ohne weiteres in einem Gefäß unterhalb der Kammer, in dem auch eine Beruhigung stattfindet und sich etwa mitgerissene Schlacketeilchen an der Oberfläche des Badspiegels ansammeln. Es ist daher besonders einfach, im Stahlsammelgefäß die Schlacke zu entfernen. Das Entfernen der Schlacke kann hierbei durch getrennte Schlacke-Abstichöffnungen und Stahl-Abstichöffnungen erfolgen. Zweckmäßigerweise erfolgen beide Vorgänge in getrennten Höhenlagen, um das Schwimmen der Schlacke auf der Schmelzbadoberfläche auszunutzen.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Ofens gemäß der Erfindung ergibt sich durch zwei symmetrisch angeordnete, vertikale Kammerreihen, die durch einen mit Arbeitsbühnen versehenen Schacht voneinander getrennt sind. Die Mehrfachanordnung von Kammern in vertikalen und in horizontalen Reihen dient der Leistungssteigerung und der guten Ausnützung ohnehin vorzusehender Beschickungsorgane für die Kammern. Es ist außerdem wirtschaftlich, die üblichen Betriebsmitteleinrichtungen für Frischmittel und Kühlmittel für die Vielzahl der Kammern auszulegen. Die symmetrische Anordnung der Kammerreihen kommt außerdem dem Betriebsablauf entgegen. Es wird die Möglichkeit eröffnet, auf die eine oder die andere Ofeneinheit umzuschalten, um Reparaturarbeiten durchführen zu können.

Der erfindungsgemäße Ofen zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die Heizbrenner, die Sauerstofflanzen und die Pulverlanzen in den Seitenwänden in an sich bekannter Weise längs- und/oder winkel verstellbar angeordnet sind. Man bedient sich dabei des Gegenstromprinzips, den Sauerstoff-, Heiz- oder Pulverstrom entgegen der Strömungsrichtung der flüssigen Schmelze zu führen. Diese Bewegungsrichtung erlaub» eine besonders innige Berührung der Reak-

tionssioffe mit dem zu erschmelzenden Metall. Die Längs- und/oder Winkelverstellbarkeit der Sauerstofflanzen, Heizbrenner und Pulverlanzen erlaubt ferner größere öfen zu beaufschlagen. Die größeren Volumen zukommenden größeren Reaktionsmittelmengen lassen sich dadurch ohne Schwierigkeiten auf eine große Fläche verteilen.

Der erfindungsgemiäße Ofen ist ferner durch im Bereich der Zuflußöffnung mündende Kanäle für Zuschläge gekennzeichnet. Eine gute Durchmischung frisch eingeführten Roheisens mit Kalkzuschlägen oder dergleichen kann daher durch Beimischen in den Strom des Roheisens gewährleistet werden.

Da sich die vorliegende Erfindung des Sauerstoffaufblasverfahrens bedient, liegen im allgemeinen hohe Temperaturen vor, die die Wände, Böden und Decken des Ofens beanspruchen. Eine thermische Cberbeanspruchung läßt sich gemäß einer weiteren Verbesserung der Erfindung durch in den Böden, Decken und Seitenwinden verlegte, von Kühlmittel durchströmte Rohrleitungen vermeiden. Als Kühlmittel dient im allgemeinen Wasser oder speziell auch Luft. Als Kühlmittel Luft zu verwenden, ist besonders gefahrlos, weil bei Rohrleitungsbrüchen keinerlei Bildung von Wasserstoff enthaltenden Gasen zu befürchten ist. Bei geeigneter Ausbildung der Wasserkühlung jedoch ist ein besonders starker Kühleffekt u verzeichnen.

Da der erfindungsgemäße Ofen besonders raum-•parend angelegt ist, ist es nach einer anderen Verbesrung vorteilhaft, mehrere über den Kammern ange-

■(incte Vorratsbunker mit den in die Kammern ■ endenden Kanälen vorzusehen. Der gesamte Ofen

!■.;tnn dadurch zumindest in der bisherigen Höhe eines '•'ahlwerkskonverters gebaut werden und bean-

■irucht dadurch nicht mehr Raum bei größerer ' urchsatzleistung als die bekannten, diskontinuierlich

heitenden metallurgischen Gefäße. Über den Kam-

τη angeordnete Vorratsbunker arbeiten ohne be-'H.dcre Hilfsmittel, den Kalkstaub oder ähnliche Zu-ί lage einzubringen. Es genügen daher Rutschvori"· hlungcn mit entsprechenden Verschlußventilen, ^: ·■ eine abgemessene Menge oder kontinuierlich ' ι'inende Menge einzuführen.

Die Anordnung von Entstaubungsanlagen verur-

in in manchen Fällen Schwierigkeiten bei der PIa-• 'ig von Stahlwerken. Auf der Grundlage der Erfin-

■ig wird dieses Problem durch eine je einer Kammer '^.geordnete Abgasleitung sowie durch getrennt von Vn Kammern angeordnete Abgaskamine mit Abgas-

!ungcn zu den einzelnen, übereinanderliegenden

■ .immern gelöst. Es gelingt durch diese Maßnahme, ■■■1 Seitenwände des Ofens frei zugänglich zu halten . π. weitere für den Betrieb des Ofens vorzusehende

■ in richtungen wahlweise von einer der vier zur Ver-I' igung stehenden Richtungen anzuordnen.

So ist es auch vorteilhaft, aus den Kammern herausnehmbare Seitenwände vorzusehen. Bei Reparaturarbeiten bzw. Neuzustellung des Verschleißfutters im Ofen dienen diese zur Schaffung von größeren Offnungen. um das Abkühlen des Mauerwerkes zu be- ^t hlcunigcn. Unter Umständen ist bei geeigneter Anordnun_fc einer herausfahrbaren Seitenwand nicht nur Jic Handhabung des Ofenmauerwerks bei Neuzusteliung erleichtert, sondern auch eine Möglichkeit gege-Ivn. aus einer senkrechten Kammernreihe bestimmte Kammern für den Betrieb vorzusehen und andere 'iill/ulegen. Der kontinuierliche Stahlerzeugungsbetrieb läßt sich ferner durch zweckmäßige Zuführung des Roheisens verbessern. Diese Verbesserung wird erreicht durch eine an die Zuflußöffnung der Ofendecke anschließbare Rinne, die von einem Roheisen behälter, Roheisenmischerwagen bzw. unmittelbar von einem Schmelzofen zur Zuflußöffnung führt. Bei entsprechender Zuordnung des erfindungsgemäßen Ofens zum Hochofen bilden dann beide öfen eine Einheit, die im Takt der Roheisenerzeugung betrieben werden kann.

In der Zeichnung ist der erfindungsgemäße Ofen in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Ofen mit zwei senkrechten Kammerreihen,

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch den Ofen nach F i g. 1 und bildet gleichzeitig einen Grund riß des Ofens.

Der Ofen besteht gemäß Fig. 1 im wesentlichen aus den Seitenwänden 1 und 2 sowie dem Boden 3 und der hinter der Zeichenebene liegenden Seitenwand 4 (Fig. 2). Nach oben schließt die Decke 5 jeweilseine Kammer 6 ab. Im Ausführungsbeispiel sind mehrere solcher Kammern 6 gezeichnet, wobei in jedem Fall der Boden 3 schräg verläuft. Sofern mehren Kammern 6 vorhanden sind, bildet der Boden 3 jeweils für die darunterliegende Kammer 6 die Decke 5 Flüssiges Roheisen, Schrott, Erz sowie Erzkoiwn träte werden in Pfeilrichtung durch die öffnung 7 gegeben. Sobald der Schmelzvorgang einsetzt, fließt die Schmelze durch die Öffnung 8 ab in die darunterliegende Kammer 6. Es ist nun besonders vorteilhaft, entgegen der Fließrichtung der Schmelze schon in der oberen Kammer 6 entweder mit einem· Brenner 9 vorzuheizen, festes Material aufzuschmejzen oder aber mit einer Sauerstofflanze 9a durch Kohlenstoff entziehung (Erzeugung von Stahl) eine Temperatur steigerung zu erzielen. Solche Sauerst0fflan7.cn 9a oder Brenner 9 sind jeder Kammer 6 zugeordnet. Die Sauerstofflanze9fl und die Brenner9 sind zurückziehbar und von außen am Ofen bedienbar. Sie reichen durch Öffnungen 10 in die jeweilige Kammer 6. Die öffnungen 10 sind ferner so groß gehalten, um Winkelbewegungen der Achse 11 eines Brenners 9 b/^ einer Sauerstofflanze 9e ausführen zu können. Düix : werden die Gas- bzw. Sauerstoffstrahlen zwischen dem fallenden Teil und dem geneigt fließenden Tci! des auf den Herdboden 3 fließenden Stroms dei Schmelze gerichtet, um eine Zerstörung an der feuer festen Zustellung der Herdböden 3 zu vermeiden

Die vom Brennstrahl 12 überdeckte Fläche kann in ihrer breiten Erstreckung ziemlich groß sein. Ge maß F i g. 2 ist der Boden 3 als längliche Bodenfläche 13 ausgeführt. An den Kammerenden 14 und 15 liegen die öffnungen 7 bzw. 8. Das Mauerwerk 16 des Ofens wird allseitig vom Ofenmantel 17 umfaßt, der im allgemeinen aus dickem Stahlblech besteht. Zwecks Kühlung ist innerhalb des Mauerwerks eine Rohrleitung 18 verlegt, die vom Kühlmittel durchflossen wird.

Unterhalb der tiefsten Kammer 6 befindet sich das Stahlsammelgefäß 19. Das gezeichnete Ausführungsbeispiel geht davon aus, in der oberen Kammer 6 das Material zu erweichen und aufzuschmelzen, in der nächsttieferen Kammer 6 zu frischc-n und in darunterliegenden Kammern 6 das Feinen der Schmelze durchzuführen. Der Fachmann ist jedoch an diesen

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Arbeitsablauf nicht gebunden, sondern kann nach der geforderten Metallurgie die Anzahl der Kammern festlegen und die einzelnen Verfahrensschritte. Im Stahlsammeigefäß 19 kann nunmehr die Schlacke abgezogen werden, die auf dem Weg des nach unten strömenden Metalls mitgespiüt wurde. Hierzu ist es zweckmäßig, getrennte Stahlabstichöffnungen 20 und eine Schlackeabstichöffnung 21 anzuordnen. Das Stahlsammeigefäß 19 kann u.U. auch beheizt sein und an der Stahlabstichöffnung 20 kann eine Rinne angeordnet sein, die auf mechanischem oder elektroinduktivem Wege den fertigen Stahl gleich in seine Weiterverarbeitungsstätte transportiert. Zum Beispiel kann an Jie Stahlabstichöffnung 20 die Stranggießkokille einer Stahlstranggießanlage unmittelbar angeschlossen sein.

Der Ofen nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist in zwei symmetrisch angeordnete, vertikale Kammerreihen 22 und 23, die jeweils aus vier Kammern 6 bestehen, eingeteilt. Sowohl die Kammerreihe 22 als auch die Kammerreihe 23 besitzen äußere Arbeitsbühnen 24 und 25 und solche Arbeitsbühnen 26 und 27 in einem Schacht 28. Lediglich die Stahlsammelgefäße 19 sind jeweils auf einem zum Hüttenflur 29 niedrigeren Niveau 30 angeordnet. Die unteren Kammern 6 der Kammerreihen 22 und 23 besitzen zum Fundament 31 eine Isolierung 39.

Obwohl der größte Teil der Abgase beim metallurgischen Prozeß der Verbrennung zugeführt werden kann, läßt sich auch der Druck in jeder Ofenkammer 6 vorteilhaft steuern. Es sind daher jeder Ofenkammer 6 kleinere Abgasleitungen 32 zugeordnet. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, führt jede der Abgasleitungen 32 zu einem getrennt von den Kammern 6 angeordneten Abgaskamin 33.

Über dem Schacht 28 befinden sich Vorratsbunker 34 und 35, die getrennt oder gemeinsam Zuschlagsstoffe in die beiden Kammerreihen 22 und 23 abgeben. Die Zuschlagsstoffe gelangen über Rutschen 36 und Kanäle 37 in die jeweilige Kammer 6. Es ist daher möglich, weitere Kanäle 36 von den Vorratsbunkern 34 bzw. 35 auch in tieferliegende Kammern 6 zu führen. Zweckmäßigerweise münden die Kanäle 37 für die Zuschläge in der oberen Kammer an der Mündung der Zuflußöffnung 7 für Roheisen.

In Fig. 1 ist am Eingang der öffnung 7 der Kammer 6symbolisch ein Pfeil gezeichnet, der die Eingabe des Roheisens verdeutlichen soll. Es ist zweckmäßig, in Wirklichkeit eine Rinne an den Eingang der öffnung 7 anzuschließen. Diese kann von einem Roheisenbehälter, einem Roheisenmischerwagen oder u. U. unmittelbar von einem Hochofen zur Kammer 6 führen. Es ist außerdem vorteilhaft, die Seitenwände 4 herausfahrbar zu gestalten. Damit sind die erwähnten Vorteile verbunden. Herausnehmbare Seitenwände 4 gestatten jedoch auch einen konstruktiv günstigen Ofenaufbau. Solche Ofenwände können immer in Bereitschaft gehalten werden und stehen gegebenenfalls zu einem schnellen Austausch zur Verfügung. Da das Sauerstoffaufblasverfahren Anwendung findet, sind die Seitenwände 4 thermisch hoch beansprucht und bedürfen dementsprechender Wartung. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, in die öffnungen 10 an Stelle der Sauerstofflanzen 9a bzw. der Brenner 9 ähnliche Vorrichtungen 9b zu fahren, mittels deren Ausmauerungsmaterial in fester oder flüssiger Form eingeschossen werden kann, um schnelle Reparaturen im Mauerwerk auszuführen.

Der erfindungsgemäße metallurgische Ofen bietet die Möglichkeit vielfältiger Variationen des Aufbaus. So ist es möglich, um den Schacht 28 herum eine Mehrzahl von Kammerreihen 22 oder 23 zu bauen. Dementsprechend kann auch das Gießbühnengerüst 38 in kreisförmiger Grundfläche angeordnet werden.

Ein anderer Aufbau besteht darin, je nach den metallurgischen Erfordernissen zwischen zwei Kammern 6 der Kammerreihen 22 und 23 Querrinnen anzuordnen und nach Belieben in der einen oder anderen Kammerreihe zu arbeiten. Diese Maßnahme kommt insbesondere den betriebstechnischen Belangen entgegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Frischen von Stahl aus Roheisen, unter Zugabe von Schlackenbildnern, Erzen, Erzkonzentraten, Schrott oder dergleichen, bei dem Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Gase auf die flüssige, in einem fallenden Strom fließende Schmelze aufgeblasen werden zum Zwecke der Oxydation von Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Phosphor und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß das Frischgas teils auf einen fallenden, teils auf einen geneigt fließenden Strom der Schmelze gerichtet wird, der sich weitgehend von der äußeren Atmosphäre abgeschlossen bewegt, wobei in jeweils unterschiedlichen Höhenstrecken Schlackenbildner zugesetzt werden, gefrischt oder gefeint wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Frischgases so gesteuert wird, daß die größte Prozeßtemperatur erst in den tieferen Bereichen der nach unten strömenden Schmelze erreicht wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Frischen entstehenden Abgase nach oben abgeführt werden und ein Teil der Abgasmenge entgegengesetzt dem Strom der Schmelze bewegt, während der andere Teil der Abgasmenge unmittelbar einem Abgaskamin zugeführt wird.

4. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere Kammern (6) mit je einem schräg abfallenden Boden (3) sowie je einer durch die Ofendecke (5) und den Boden (3) verlaufenden Öffnung (7, 8) für den Zufluß des Roheisens, die Zugabe der Zuschläge und den Abfluß der Schmelze und gekennzeichnet durch je eine öffnung (10), in der am tieferen Ende des abfallenden Bodens (3) liegenden Seitenwand (1, 2, 4), die einen Brenner (9) bzw. eine Sauerstofflanze (9a) bzw. eine Pulverlanze (9b) aufnimmt.

5. Ofen nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine längliche Bodenfläche (13) der Kammern (6) und jeweils im Bereich der Kammerenden (14, 15) liegende öffnungen (7, 8) für den Zu- und Abfluß der Schmelze.

6. Ofen nach den Ansprüchen 4 und 5, gekennzeichnet durch ein unterhalb der Kammern (6) angeordnetes Schmelzensammelgefäß (19) gegebenenfalls mit einer Einrichtung zum Abziehen der Schlacke.

7. Ofen nach den Ansprüchen 4 bis 6, gekennzeichnet durch zwei symmetrisch angeordnete, vertikale Kammerreihen (22,23), die durch einen mit Arbeitsbühnen (26, 27; versehenen Schacht (28) voneinander getrennt sind.

8. Ofen nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizbrenner (9), die Sauerstofflanzen (9α) und die Pulverlanzen (9b) in den Seitenwänden (1, 2, 4) in an sich bekannter Weise längs- und/oder winkelverstellbar angeordnet sind.

9. Ofen nach den Ansprüchen 4 ois 8, gekennzeichnet durch im Bereich der Zuflußöffnung (7) mündende Kanäle (37) für Zuschläge.

10. Ofen nach den Ansprüchen 4 bis 9, gekennzeichnet durch in den Böden (3), Decken (5) und Seilenwänden (1, 2, 4) verlegte, von Kühlmittel durchströmte Rohrleitungen (18).

11. Ofen nach den Ansprüchen 4 bis 10, gekennzeichnet durch mehrere über den Kammern (6) angeordnete Vorratsbunker (34, 35) mit den in die Kammern (6) mündenden Kanälen (37).

12. Ofen nach den Ansprüchen 4 bis 11, gekennzeichnet durch je einer Kammer (6) zugeordnete Abgasleitung (32) sowie durch getrennt von den Kammern (6) angeordnete Abgaskamine (33) mit Abgasleitungen (32) zu den einzelnen, übereinanderliegenden Kammern (6).

13. Ofen nach den Ansprüchen 4 bis !2, gekennzeichnet durch aus den Kammern (6) herausnehmbare Seitenwände (4).

14. Ofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 13, gekennzeichnet durch eine an die Zuflußöffnung (7) der Ofendecke (5) anschließbare Rinne, die von einem Roheisenbehälter, Roheisenmischerwagen bzw. unmittelbar von einem Schmelzofen zur Zuflußöffnung (7) führt.