DE2014339C - Verfahren zur Herstellung von Stahl durch Reduktion und Schmelzen von Eisen erz und Schrott in einem Tandemofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betritt ein Verfahren zur Herstellung von Stahl iurch Reduktion und Schmelzen von Eisenerz und Schrott in einem Tandemofen, bei dem die beiden Ofeneinheiten in ihrer Funktion periodisch miteinander vertauscht werden und bei dem während einer Arbeitsperiode das in der zweiten Ofeneinheit anfallende Gas in die vorgeschaltete Ofeneinheit geleitet wird.

Bei einem bekannten Verfahren der vorgenannten Art, bei dem die beiden Ofeneinheiten periodisch abwechselnd einmal ais Schmelz- bzw. Raffinierofen und als Vorwärm- und Vorschmelzofen betrieben werden, findet auch im Vorwärmofen eine gewisse Reduktion statt, und es wird das in der zweiten Ofeneinheit anfallende Gas in die erste Ofeneinheit geleitet, wo es allerdings einer Nachverbrennung unterworfen wird. Der Erzanteil, der bei diesem Verfahren im Vorwärmofen reduziert wird, ist jedoch äußerst gering, und es besteht die Notwendigkeit, bei der Stahlerzeugung den konventionellen Schritt über Roheisen in flüssiger Form zu gehen, was umständlich und aufwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und somit ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, Stahl direkt von Eisenerz kontinuierlich herzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der zweiten Ofeneinheit durch Einblasen von Dampf und Erdgas oder homologen Kohlenwasserstoffen ein reduzierendes Gas erzeugt wird, das von dort ohne Nachverbrennung in die vorgeschaltete Ofeneinheit zur Vorwärmung der Beschickung und zur Reduktion des in dieser befindlichen, oben auf den Schrott aufgegebenen Erzanteiles geleitet wird.

.Es ist auch bereits ein Zweistufen-Verfahren vor Direktreduktion und Schmelzung von Eisenerzen bekannt, bei dem in einer Vorreduktionszone ein Reduktionsgas durch das Eisenerz geleitet wird bzw. mit dem Strom des fortlaufend eingesetzten, fein aufbereiteten Erzes in Berührung gebracht wird und bei dem das vorreduzierte Gas ohne \orausgehende Abkühlung in die zweite Stufe überführt wird, wo es fertigreduziert und geschmolzen wird. Im Unterschied zu dem errindungsgemäßcn Verfahren erfolgen jedoch dort die Vorwärmung, die Reduktion und das Schmelzen des Einsatzes in drei verschiedenen öfen, die ihre Funktion nicht miteinander tauschen können. Auch eisinet sich dieses bekannte Verfahren nur zur Reduktion feinkörnigen Eiseno.iydes, v.äh-

la rend das erfmdungsgemäüe Verfahren die Reduktion pelletieren und, oder feinkörnigen Eisenoxydes bei gleichzeitigen·; SchmeizSrfvori Eisenschrott ermöglicht.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zurr.

is Schmelzen von Schrott oder einem anderen festen metallischen Einsatz in einen Doppelofen, dessen Ofeneinheiten ihre Funktion tauschen, nämlich entweder ais Vorwärm- oder als Schmelzofen arbeiten können, wobei die Abgase der Öl- oder Gasbrenner im Schmelzofen in den Vorwärmofen zum Vorwaimen des Einsatzes geleitet werden, erfolgt jedoch weder eine Reduktion von Eisenoxyderz im Vorwärmofen noch wird ein Reduktionsgas im Schmelzofen erzeugt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ein Teil, vorzugsweise zwei Dnitel des bei der Reduktion erhaltenen Gases zur zweiten Ofeneinheit für die Erzeugung von reduzierendem Gas rückgeleitet, wobei die Zuführung des Erdgases bzw. der homologen

Kohlenwasserstoffe erhöht wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausfüh rungsform eines dafür geeigneten Tandemofen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Tandemofen und

F i g. 2 eine Draufsicht in der Ebene H-II in F i g. 1. Der bei der Erfindung benutzte Tandemofen ist

eine Ofenanlage mit zwei Einheiten in Form zweier nicht kippbarer Ofenwannen 1 bzw. 2. Den beiden Ofenwannen 1 und 2 ist eine Elektrodenfassung 3 zugeordnet, die wechselweise an einer der beiden Ofenwannen angebracht werden kann. Ferner ist ein elcktrodenfreies Gewölbe 4 vorhanden, das wechsel weise auf den Ofenwannen 2 oder 1 unabhängig von der Elektrodenfassung 3 aufgesetzt werden kann.

Die Ofenwannen 1 und 2 haben in ihren Wandungen kleine Öffnungen zur Beobachtung, Entnahme von Proben und Lufteinblasung mit einer Lanze.

Unmittelbar oberhalb des üchlackenspiegels befinden sich Gasaustrittsöffnungen 6, die zu Ringkanälen Γ und 2' führen. An jeden dieser beiden Ringkanäle ist eine Abgasleitung 7 bzw. 8 angeschlossen, die ihrerseits mit einer Zweigleitung 13,14 versehen ist, welche unmittelbar zu einem Abgasheizkessel (nicht dargestellt) führt. In jeder der vier Gasleitungen befindet sich ein Absperrschieber T, 8', 13', 14', und die Abgasleitungen 7 und 8 sind über ein Gebläse 9 miteinander verbunden. Von dem Heizkessel führt eine nicht dargestellte Abgasleitung zu Filtereinrichtungen und einem Absauggebläse. Die oberen Teile der Zwillingsöfen sind ferner miteinander über eine mit einem Absperrschieber 5' versehene Gasleitung S verbunden. An der Elektrodenfassung 3 befinden sich Einrichtungen zur Beschickung mit Zuschlägen, von denen das Reduktionsgas erzeugt wird, so daß das Beschicken entlang der Elektroden 11 erfolgt.
Somit kann die eine Ofenwanne 2 für die End-

3 4

reduktions- und Schmelzstufe bei gleichzeitiger Er- Chares herangezogen, so daß dann das Schmelzer,

zeugung von Reduktionsgas verwendet werden, wan- schneller mit kleinerem Energieverbrauch ausgeführt

rend die andere Ofenwanne 1 einen Vor-Reduktions- werden kann, wenn der Reduktionsofen verwende!

ölen und Vor-Erhitzungsofen für die Schrottcharge wird.

darstellt. Hiernach kann die Funktion der beiden ö in einem Tanciemoi'en für 60 t Chargengewicht h;·.·. öfen vertauscht werden. Gas aus dem Schmelzofen 2 jeder Ofen ein Volumen von 70 m>. und der Querwird durch die Leitung 5 über die Charge in den schnitt am oberen Ende einer jeden Ofenwanne tx--Reduktionsofen 1 geleitet, dringt nach unten durch trägt 17,5 m-'. Die Schmelzofenleistung ist 25 MVA. die Charge und wird durch die Abgasöffnungen -5 la solch einem Ofen wurde die Reduktionsdauer iür oberhalb des Schlackenspiegels in den Ringkanal 1' u·. 19 t Eisen zu einer Stunde berechnet. Der Verbrauch abgezogen. Ein Teil der austretenden Gase werden an verflüssigtem Propangas wurde zu 150 kg/t redudann durch die Gasleitung 8, das Gebläse 9 und die zierten Eisens mit einem Reduktionsgrad u_J;i Gasleitung 7 zuai Schmelzofen zwecks Erzeugung 90"/Ό errechnet. Der Leistungsverbrauch wurde /λι weiteren "keduktionsgases zurückgeleitet. Der Rest 70 kWrrt reduzierten Eisens mit 90°·Ό Reduktionsgas der austretenden Gase, wird durch die Gasleitungen 8 15 ermittelt, und als Chargenzeit für beide miteinander und 14 unmittelbar zum Heizkessel geführt, wo sie verbundenen Öfen ergaben sich 2 Stunden und verbrannt werden. Das Eisenerz kann entweder IO Minuten.

unmittelbar in den Gasstrom zwischen den Öfen in Die Erzeugung eines Slchmelzbadei und die Reduk- Form fein aufbereiteten Erzes durch einen Trichter tion von Eisen aus Eiser^rzkonzentrat geschieht auf 12 im Gewölbe 4 eingefüllt werden oder auf den ao folgende Weise. Sowie de Schmelzofen abgestochen Kopf der Charge als Kopfschicht in Form von Pellets ist, was in der gleichen Weise wie bei einem Herd eingegeben werden, wobei das Reduktionsgas durch ofen durch Anstechen erfolgt, wird das Gewölbe mit die Pellets hindurchdringt. der Elektrodenfassung über diejenige Ofenwanne ge-

Da es außerordentlich vorteilhaft ist, das fein auf- schwenkt, in welcher die Reduktion und Vorerwär-

bereitete Erz mit dem vom Schmelzofen kommenden 35 mung abläuft. Hiernach wird die leere Ofenwanne

Reduktionsgas zusammentreffen zu lassen, soll dieses mit Hilfe einer drehenden Ausfiitterungsmaschine Verfahren nachstehend mehr in seinen Einzelheiten ausgefüttert, und es beginnt die Beschickung mit

erläutert werden. schwerem Schrott am Bod~n und leichterem Schrott

Wie oben erwähnt, kann das Reduktionsgas in darüber, bis 45 t Schrotteisen in den Ofen eingesetzt dem Schmelzofen durch Einspritzung eines Gemisches 30 sind. Während dieses Vorgangs ist der Absperr aus Erdgas odt.. niederen Ketten-Kohlenwasser- schieber in der Verbindungsleitung zwischen den stoffen, vor allem verflüssigtem Propangas, und beiden Öfen geschlossen, und die Absaugung aus Dampf während des Schmelzens in diesem Ofen und dem Schmelzofen erfolgt unmittelbar über die Ausdann vorzugsweise zwischen die Elektroden und die lasse dieses Ofens zum Ringkanal und dem Heiz-Ofenwandung erzeugt werden. Bei der im Gewölbe 35 kessel. Wenn die Ausfütterung und Beschickung beherrschenden hohen Temperatur läuft folgende Reak- endet ist, wird die Elektrodenfassung mit den Eintion ab: richtungen zur Zufuhr fein aufbereiteten Erzes in C₃H₈ + 3H₂O = 3CO + 7H₂ Stellung über den Reduktionsofen verschwenkt. Der

Schieber 5' in der Verbindungsleitung 5 zwischen den

Auf diese Weise wird ein Reduktionsgas erhalten, 40 beiden öfen wird geöffnet, und die übrigen Absperrdas im wesentlichen aus 30% CO und 70% H₂ schieber werden so eingestellt, daß das Gas aus dem besteht. Wegen der hohen Temperatur im Schmelz- Schmelzofen in den Reduktionsofen und über die ofen wird dieses Gas den Ofen auch mit hoher Tem- Auslässe in den Kessel oder zurück zum Schmelzperatur verlassen, d. h. am Ende der Schmelzstufe mit ofen geleitet wird. Das fein aufbereitete Erz, das bis Temperaturen bis zu 1200 bis 1500° C. Wenn nun 45 zu 850° C vorgewärmt sein kann, wird in solcher fein aufbereitetes Erz, das, falls erwünscht, bis zu Weise in den Reduktionsofen eingesetzt, daß es auf 850° C vorerwirmt ist (oberhalb dieser Temperatur den vom Schmelzofen kommenden Gasstrom trifft, wächst das fein aufbereitete Erz zusammen), in den Zuvor ir-t die Zufuhr von verflüssigtem Propangas Gasstrom gelangt, läuft die Reduktion sehr schnell und Dampf in den Schmelzofen eingeleitet worden, ab, und es entsteht eine Art Eisenpuder oder besser 50 27 bis 28 t fein aufbereiteten Erzes werden nun in eine Art Eisennebel, der sowohl an der Ofenwandung einer Stunde eingesetzt und fortlaufend in dem heißen wie auch an der Charge in dem Reduktionsofen Gasstrom reduziert, und diese Reduktion wird fortanhaftet, gesetzt, da unvollständig reduziertes Erz an der dar-

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vor- unter befindlichen Charge anbäckt. Die Reduktion

teilhaft, nur einen bestimmten Prozentsatz der Charge 55 erfolgt so lange, wie der Schmelzprozeß im Schmelz-

in der Form von Eisen aus aufbereitetem Erz, wie ofen at'dauert. Wenn die Charge im Schmelzofen bc-

etwa 30%, zu erzeugen. Diese Charge dient dann als endet werden soll, d. h., wenn Kohlenstoff, wie an

ein Filter, und der feine Eisennebel wird an der sich bekannt, in einem Frischungsverfahren entfernt

Charge anhaften, die zur Durchführung des Ver- werden soll, wenn ferner Sauerstoff in die Bad-

fahrens erforderlich ist. Anderenfalls würde der 60 zusammensetzung eingeleitet werden soll und die

Eisennebel durch die Gasauslässe mitgerissen werden Temperatur eingestellt werden soll, wird die Zufuhr

und diese verstopfen. von verflüssigtem Propangas und Dampf unter-

Nachdem das Gas zur Reduktion des fein auf- brachen. Das während der Endphase gebildete Gas bereiteten Erzes verwandt worden ist, wird es, wie enthält im wesentlichen CO, und dieses Gas kann in bereits erwähnt, durch die Charge geleitet und er- 65 den Reduktionsofen geleitet werden, um die Reduk-

wärmt diese, während es gleichzeitig gekühlt wird. tion zu vervollständigen und die Charge erwärmt zu Hierdurch wird ein großer Teil der physikalischen halten. Nach erfolgtem Abstechen des Schmelzofens Wärme des Reduktionsgases zur Erwärmung der wird der Vorgang in umgekehrter Weise wiederholt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche·

1. Verfahren zur Herstellung von Stahl durch Reduktion und Schmelzen von Eisenerz und Schrott in einem Tandemofen, jei dem die beiden Ofeneinheiter; in ihrer Funktion periodisch miteinander vertausch, werden und hei dem während einer Arbeitsperiode das in der zweiten Oferieinheit anfallende Gas in die vorgeschaltete Ofeneinheit geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Ofeneinheit durch Einblasen von Dampf und Erdgas oder homologen Kohlenwasserstoffen ein reduzierendes Gas erzeugt wird, das von dort ohne Nachverbrennung in die vorgeschaltete Ofeneinheit zur Varwärmiin.2 der Beschickung und zur Reduktion des in dieser befindlichen, oben auf den Schrott aufgegebenen Erzanteiles geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil, vorzugsweise zwei Drittel, des ,«di der Reduktion erhaltenen Gases

ir zweiten Ofeneinheit für die Erzeugung von .-duzierendem Gas rückgeleitet wird, wobei die Zufuhr des Erdqases bzw. der homologen Ko.ilenwpsserstoffe erhöht wird.