DE2033197A1 - Method and device of metals or metal alloys intended for further processing, in particular steel, or compounds of these metals with other elements, e.g. B. metal oxides, or other fusible earths or substances with the help of the electric arc furnace - Google Patents
Method and device of metals or metal alloys intended for further processing, in particular steel, or compounds of these metals with other elements, e.g. B. metal oxides, or other fusible earths or substances with the help of the electric arc furnaceInfo
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Description
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Verfahren und Vorrichtung von für die Weiterverarbeitung bestimmten Metallen bzw. Metallegierungen ι insbesondere Stahl >t oder Verbindungen dieser Metalle mit anderen Elementen« z.B. Metalloxyden, oder sonstigen schmelzbaren Erden oder Stoffen mit Hilfe des Elektro-Lichtbogenofens Method and apparatus for further processing of certain metals or metal alloys, particularly steel ι> t or compounds of these metals with other elements, "for example, metal oxides, or other fusible earth or materials with the aid of the electric arc furnace
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie zugehörige Ein- und Vorrichtungen zur Erzeugung von für die Weiterverar·** beitung bestimmten Metallen bzw, Metallegierungen, insbesondere. Stahl, als Massenstahl oder SpezialStahl (z.B. Halbfabrikate) oder Verbindungen dieser Metalle mit anderen Elementen, z.B. Metalloxyden, oder sonstigen schmelzbaren Erden oder Stoffen mit Hilfe des Elektro-Lichtbogenofens unter Verwendung von schüttfähigen Einsatzstoffen, bei Stahl vorzugsweise Eisenschwamm oder Eisenschwammbriketts oder sonstigen schüttfähigen Einsatz- und Zuschlagsstoffen.The invention relates to a method and related methods Equipment and devices for the production of further processing ** processing certain metals or metal alloys, in particular. Steel, as bulk steel or special steel (e.g. semi-finished products) or compounds of these metals with other elements, e.g. metal oxides, or other fusible earths or substances with the help of the electric arc furnace using pourable materials, preferably sponge iron for steel or sponge iron briquettes or other pourable raw materials and additives.
Die Herstellung von Elektrostahl erfolgt bisher in verhältnismäßig begrenzten, meist kleinen Chargen in bekannter Weise durch Verarbeitung von Schrott in herkömmlichen kippbaren Elektrolichtbogenofen in diskontinuierlicher Arbeitsweise -Einschmelzen, Frischen, Legieren, Feinen bzw. Fertigmachen, Abgießen - nach dem Ein- und Mehrschlackenverfahren je nach Verunreinigung der Einsatzstoffe mit metallurgisch unerwünschten Begleitelementen und den jeweils angestrebten Sorten- und Qualitätsprogrammen. Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist die geringe Leistungsdichte je Einheit, die zu relativ niedrigen jährlichen Benutzungsstunden (z.B. ca. 2000 bei chargenweiser und ca. 3000 bei kontinuierlicher Chargierung) mit entsprechend geringer Kraftwerksauslastung und damit zu verhältnismäßig hohen Investitions- und Betriebskosten je Tonne Erzeugung führt. Darüber hinaus treten wahrend desThe production of electrical steel has so far been carried out in relatively limited, mostly small batches in known Way by processing scrap in conventional tilting electric arc furnaces in a discontinuous manner -Melting down, freshening, alloying, refining or finishing, pouring - according to the single and multi-slag process depending on Contamination of the input materials with metallurgically undesirable accompanying elements and the desired types and types Quality programs. A major disadvantage of this known method is the low power density per unit, the to relatively low annual usage hours (e.g. approx. 2000 for batch and approx. 3000 for continuous charging) with correspondingly low power plant utilization and thus leads to relatively high investment and operating costs per ton of generation. In addition, occur during the
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Schrotteinschmelzens durch eine sehr ungleichmäßige Leistungsaufnahme mit häufipem Abriß des Lichtbogens bei direkter Berührung mit größeren Schrotteilen Kurzschluß- bzw. Abschaltströme auf, die eine Kurzschluß- bzw, Mindestabschaltleistung in Höhe der vierzig- bis fünfzigfachen Transformatorleistung und damit eine entsprechend hohe Reserve des Netzes bzw. des angeschlossenen Kraftwerkes zur Stabilisierung des Stromversorgungsnetzes erfordern. Der Verschleiß bei Elektroden und feuerfestem Material ist hoch. Erschwernisse bestehen bei der Einhaltung genauer Analysentoleranzen durch Schwankungen in der Analyse der Einsatzstoffe -- was eine Verringerung des Ausbringens an guten Blöcken bzw»· Brammen zur Folge hat sowie bedingt durch die diskontinuierliche Arbeitsweise und das Einschmelzen und die metallurgische Arbeit in einem Arbeits Vorgang. Beim.Abguß können Stahl und Sehlacke nicht immer sauber voneinander getrennt werden,, so daß entweder größere F@» Verluste oder gewisse Verunreinigungen des Stahls nicht zu vermeiden sind. Weitere Erschwernisse bestehen bei der Erzeugung K<3stimmter Qualitäten, und Chayggngpößeiu Ferner besteht nur eine geringe Möglichkeit sur* Automation des Verfahrens. Das Einschmelzen von 100 % Eisenschwamm in diesen, kippbaren Lichtbogenöfen kommt deshalb aus wirtschaftlichen Erwägungen und sonstigen nachstehend genannten Schwierigkeiten nur bedingt in Betracht. Eisenschwamm bzw. Eisenschwammbriketts weisen gegenüber dem üblichen, nicht aufbereitetent in der metallurgischen Beschaffenheit uneinheitlichen Sehrott ein geringes spezifisches Gewicht, eine höhere spezifische Oberfläche und eine geringere Wärmeleitfähigkeit auf und stellen besonders hohe Anforderungen an ihre Verarbeitung« Vorgeschlagen hat man lediglich eine naturgemäß notwendige kontinuierliche Chargierung dieser Stoffe, ohne dabei die Gefahr völlig auszuschließen, daß wesentliche Mengen der Einsatzstoffe im Sinne schwimmender Eisberge zusammenbacken und nicht oder nur mit größten Schwierigkeiten zum Einschmelzen gebracht wer'den können,Scrap melting due to a very uneven power consumption with frequent breakdown of the arc with direct contact with larger scrap parts on short-circuit or cut-off currents, which have a short-circuit or minimum cut-off capacity in the amount of forty to fifty times the transformer capacity and thus a correspondingly high reserve of the network or the connected power plant to stabilize the power supply network. The wear on electrodes and refractory material is high. There are difficulties in maintaining precise analysis tolerances due to fluctuations in the analysis of the input materials - which results in a reduction in the yield of good blocks or slabs as well as due to the discontinuous operation and the melting and metallurgical work in one work process. When casting, steel and lacquer cannot always be separated cleanly from one another, so that either major losses or certain impurities in the steel cannot be avoided. There are further difficulties in the production of K < 3correct qualities, and there is only a small possibility of automating the process. The melting of 100% sponge iron in these tiltable arc furnaces is therefore only possible to a limited extent for economic reasons and other difficulties mentioned below. Sponge iron or sponge iron briquettes have, compared to the usual, not t processed in the metallurgical nature inconsistent Sehrott a low specific weight, a higher specific surface and a lower thermal conductivity and place particularly high demands on their processing "Proposed one has only one naturally necessary continuous charging of these substances, without completely excluding the risk that substantial quantities of the starting materials will stick together in the sense of floating icebergs and cannot be melted down or can only be melted down with great difficulty,
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von für die Weiterverarbeitung bestimmten Metallen bzw. Metallegierungen, insbesondere jedoch Stahlf als Massenstahl oder SpezialStahl oder VerbindungenIt is the object of the present invention to provide an improved method for producing metals or metal alloys intended for further processing, but in particular steel f as bulk steel or special steel or compounds
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dieser Metalle mit anderen Elementen, z.B. Metalloxyden, oder sonstigen schmelzbaren Erden oder Stoffen mit Hilfe des Elektro-Lichtbopenofens sowie eine zweckmäßige Einrichtung und Vorrichtung zu schaffen, mit dem Ziel einer möglichst optimalen Ausnutzung der installierten elektrischen Leistung und der Stabilisierung des Stromversorgungsnetzes.. Ferner soll eine Optimierung der betrieblichen Erfordernisse erreicht werden. Vorgesehen ist außerdem die Erzeugung einer Schlacke, die ihre Verarbeitung auf Nebenbestandteile wirtschaftlich interessant werden läßt. Durch Verbundarbeit des Elektro-Lichtbogenofens mit einer Direktreduktionsanlage sollen weitere betriebliche und wirtschaftliche Vorteile erzielt werden.of these metals with other elements, e.g. metal oxides, or other fusible earths or substances with the help of the electric lightbopen furnace as well as an appropriate device and to create a device with the aim of optimally utilizing the installed electrical power and the stabilization of the power supply network .. Furthermore an optimization of the operational requirements is to be achieved. The creation of a Slag that its processing based on minor components is economical makes it interesting. Through the cooperation of the electric arc furnace with a direct reduction system further operational and economic advantages are to be achieved.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kennzeichnet sich Λ demgemäß dadurch, daß der Lichtbogenofen nach Ersterstellung eines Anfangsschmelzbades - Normalbetrieb vorausgesetzt im wesentlichen mit begrenzten Mengen schüttfähiger (bei der Stahlerzeugung hochmetallisierter), weitestgehend einheitlich gehaltener Einsatz- und Zuschlagsstoffe, insbesondere bei Abstimmung der Dosierrate, zum Wärmeäquivalent bzw. zur Energie des vorhandenen Schmelzbades einschließlich der Schlacke und der Bad- und Schlackenbewegung sowie ihrer gleichmäßigen feinen Verteilung auf große Bereiche der Badbzw. Schlackenoberfläche, vorzugsv/eise kontinuierlich beschickt wird und daß - vorzugsweise auch zur Zeit der Beschickung, jedoch nach Ausreaktion - im oberen, über dem Schmelzbadspiegel liegenden Bereich die Schlacke und in einem unterhalb der Schlacke verbleibenden Bereich das geschmolzene Metall (Stahl) oder die sonstigen geschmolzenen Stoffe diskontinuierlich in jeweils erforderlicher bzw. benötigter Teilmenge abgezogen werden, und zwar höchstens so weit, daß im Schmelzraum des Einnehme Iz ge fäßes zwecks Erzielung eines längeren Dauerschmelzbetri« bes ständig eine größere Mindestmenge geschmolzenen Materials einschließlich Schlackenschicht zum sofortigen Einschmelzen der weiteren, dosiert zulaufenden Einsatz- und Zuschlagsstoffe verbleut.The method according to the invention is characterized Λ accordingly characterized in that the arc furnace according to the first position of an initial molten bath - Normal operation provided substantially with limited amounts of pourable (in steelmaking hochmetallisierter), largely uniformly held use and aggregates, in particular in tuning of the dosing rate, for heat equivalent or to the energy of the existing molten bath including the slag and the bath and slag movement as well as their even, fine distribution over large areas of the bath and slag. Slag surface, preferably continuously charged and that - preferably also at the time of charging, but after reaction - the slag in the upper area above the melt pool level and the molten metal (steel) or the other molten metal in an area below the slag Substances are withdrawn discontinuously in the required or required partial amount, and at most so far that in the melting chamber of the ingested Iz ge vessel, in order to achieve a longer continuous melting operation, a larger minimum amount of molten material including slag layer for immediate melting of the further, dosed use - and aggregates remain.
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Die Elektroden werden en.tsnrechend der Schwankung des Bad-The electrodes are adjusted according to the fluctuation of the bath
kontinüierlicn ö ,continual ö ,
spiegeis automatisch/hochgezoqen oder nachgesetzt, ! ·mirrored automatically / pulled up or added,! ·
Das Verfahren nach der Erfindung wird zweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß die den Schmelzraum des Einschmelzgefäße's während einer maximalen Dauerbetriebszeit passierende,* stets in Teilmengen abgezogene Gesamtmenge an geschmolzenem Metall, insbesondere Stahl, oder sonstigem geschmolzenem Material größer ist bzw. sein kann als das einmalige maximale zulässige Fassungsvermögen dieses Schmelzraumes·The method of the invention is useful in the Way carried out that the the melting chamber of the melting vessel's Total amount of molten material that happens during a maximum continuous operating time, * always subtracted in partial amounts Metal, in particular steel, or other molten material is or can be larger than the unique maximum permissible capacity of this melting chamber
Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich in der Weise anwenden, daß der Schmelzbetrieb bei größeren Entnahmepausen unterbrochen und mit verringerter elektrischer Energie das Bad in fertig erschmolzenem Zustand gehalten wird, der jederzeit das Abziehen einer Teilmenge der Schmelze sowie die sofortige Fortsetzung der Zuführung der Einsatzstoffe und des Schmelzprozesses unter Vermeidung stärkerer Netzrückwirkungen erlaubt.The method according to the invention can be used in such a way that the smelting operation takes place during longer removal breaks interrupted and with reduced electrical energy, the bath is kept in a completely melted state at any time the withdrawal of a portion of the melt and the immediate continuation of the supply of the starting materials and the Melting process allowed while avoiding stronger network perturbations.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die im Schmelzraum zurückgehaltene Mindestmenge an insbesondere aus Eisenschwamm oder Eisenschwammbriketts erschmolzenem Werkstoff etwa 20 bis 40 % des maximal zulässigen Fassungsvermögens des Schmelzraumes beträgt und die Schlacke, deren Verweilzeit bis zur völligen Ausreaktion eingestellt werden kann, bis auf einen Rest von etwa 20 bis 30 % abgezogen wire).According to a further feature of the invention it is provided that the minimum amount of sponge iron or sponge iron briquettes retained in the melting chamber is melted Material approx. 20 to 40% of the maximum permissible capacity of the melting chamber and the slag, the residence time of which can be adjusted until the reaction is complete can, except for a remainder of about 20 to 30% wire).
Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich in vorteilhafter Weise dadurch realisieren, daß der Schmelzraum des Einschmelzgefäßes bei der Erstellung des Anfangsschmelzbades mindestens etwa im Umfang der Mindestmenge aus einem zuvor in Betrieb gewesenen Nachbarofen gleicher Betriebsart bzw. einem Speicherbehälter mit bereits der Beschaffenheit der Ej,n- satzstoffe entsprechendsmgeschmolzenem Werkstoff einschließlich The method according to the invention can be implemented in an advantageous manner in that the melting chamber of the melting vessel, when creating the initial melt bath, is at least approximately to the extent of the minimum amount from a neighboring furnace of the same operating mode that was previously in operation or a storage container with the properties of Ej, n - substitutes correspondingly melted material including
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einer ausreichenden Schlackenmenp,e - wenn dies für betrieblich erforderlich oder vorteilhaft angesehen wird - beschickt wird.a sufficient slag pool, e - if this is operational is considered necessary or advantageous - is charged.
Dabei kann penäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die im Schmelzraum des Lichtbogenofens durchzuführende metallur gische Arbeit, insbesondere für die Erzeugung von Massenstahl, im wesentlichen auf die Herstellung eines Stahleisens,mit einer solchen unteren Grenze in C-Gehalt» daß die Schlacke basisch eingestellt werden kann, oder durch Aufkohlung auf \ den zur Herstellung eines Einheitsrohstahls gewünschen C-Gehalt gegebenenfalls auch auf das Entfernen des Phosphorgehaltes, beschränkt sein. Für die Herstellung eines Einheitsrohstahls als Massenstahl zum direkten Vergießen ist auch die Zulegierung in beschränktem Umfang unter Inkaufnahme eines gewissen Abbrandes möglich.According to a further feature of the invention, the metallurgical work to be carried out in the melting chamber of the electric arc furnace, in particular for the production of bulk steel, can essentially be based on the production of steel iron with such a lower limit in the C content that the slag can be made basic be, or optionally also limited by carburizing on \ gewünschen the unit for producing a raw steel C content to the removal of the phosphorus content. For the production of a standard raw steel as mass steel for direct casting, additional alloying is also possible to a limited extent with the acceptance of a certain amount of burn-off.
Ein weiterer technischer und wirtschaftlicher Vorteil wird dadurch erzielt, daß eine aus dem Schmelzraum mit der jeweils erwünschten Abstichtemperatur entnommene Teilmenge erst in Spezialeinrichtungen den notwendigen weiteren metallurgischen Schritten, z.B. Entschwefeln, Entgasen, Legieren, Feinen oder sonstigen Verfahrensschritten, zum Erreichen der gewünschten Endanalyse für den Massen- und Qualitätsstahl unterzogen wird, wobei diese Arbeiten zur Erzeugung von Massenoder Qualitätsstahl auch parallel nebeneinander durchgeführt werden können. *Another technical and economic advantage is achieved in that one from the melting chamber with the Partial amount removed at the desired tapping temperature the necessary further metallurgical ones only in special facilities Steps, e.g. desulfurization, degassing, alloying, refining or other process steps to achieve the desired final analysis for the bulk and quality steel is subjected, this work on the production of bulk or Quality steel can also be carried out side by side in parallel. *
Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung eignen sich besonders feststehende Lichtbogenöfen, die für ihre Erstellung einen verhältnismäßig niedrigen wirtschaftlichen Aufwand voraussetzen, öfen dieser Art erhalten zweckmäßig einen wannenförmigen Einschmelzraum und eine größere Anzahl an leistungsfähigen Elektroden, und zwar möglichst mehr als drei Elektroden, sowie einen vorzugsweise fest installierten Deckel, insbesondere ein festes Gewölbe, der die notwendigen Öffnungen für die Elektroden, Lanzen sowie die Zuführungsrohre für die Einsatz- und Zuschlagsstoffe, die Entstaubung,und das For the implementation of the method according to the invention, fixed arc furnaces are particularly suitable, which require a relatively low economic outlay for their creation a preferably permanently installed cover, in particular a fixed vault, which has the necessary openings for the electrodes, lances and the supply pipes for the input and aggregate materials, the dedusting, and that
Einfüllen flüssiger Einsatzstoffe besitzt. i ' tPossessing liquid feedstocks . i 't
; ORIGINAL SNSPECTeD I; ORIGINAL SNSPECTeD I
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Dabei sollen nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Wände bei dem wannenförmipen Ofen weit von den Elektroden entfernt sein, derart, daß eine Beschädigung durch Abstrahlung vermieden ist. Der Abstand zwischen den Elektroden und der Wand wird zweckmäßig derart groß bemessen, daß sich Einsatzstoffe, die nicht eingeschmolzen sind, an der Wand ablagern und eine Schutzschicht bilden können.According to a further feature of the invention the walls of the tub-shaped furnace far from the electrodes be removed in such a way that damage from radiation is avoided. The distance between the electrodes and the wall is expediently dimensioned so large that feedstocks that are not melted down are deposited on the wall and a Can form a protective layer.
Die nach der Erfindung im Sthmelzgefäß einzustellende basische Schlacke ist naturgemäß wenig agressiv. Soweit aber eine Abnutzung bzw. Beschädigung der Ofenwand durch agressive Schlacke nicht vermieden werden kann, sieht die Erfindung vor, nunmehr die der Beschädigung ausgesetzten Wandbereiche des Schmelzraumes auf eine möglichst eng begrenzte Wandzone, die der Badspiegelbewepung bei der Entnahme des geschmolzenen Einsatzmäterials entspricht, festzulegen, die dann bei entsprechender Absenkung des Badspiegels mit Hilfe von aufgebrachten Spritzmassen reparierbar ist«According to the invention to be set in the milk container Basic slag is naturally not very aggressive. But as far as wear and tear or damage to the furnace wall by aggressive Slag cannot be avoided, the invention provides for the wall areas of the exposed to damage Melting space on a wall zone that is as narrowly defined as possible, which is the level of the bath mirror when the molten material is removed Deployment material corresponds to determine which then with the appropriate Lowering the bath level can be repaired with the help of applied gunning mixes «
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht nicht nur die Verwendung feststehender wirtschaftlich günstig erstellbarer Lichtbogenöfen für größte Leistungen bzw. erhebliche Durchsatzmengen, z.B. je nach Elektrodenzahl über 200 bis 300 t je Stunde; diese öfen können auch vorzugsweise mit fest installierten, bei Bedarf auf erhöhten Seitenwänden angeordneten Deckeln zur Verringerung der Beschädigung durch Absttahlung versehen sein. Da das Gefäß vorzugsweise feststeht, ist die Installierung der elektrischen Einrichtung wesentlich vereinfacht, Ebenso ist die Zuordnung der die Einsatz- und Zuschlagsstoffe zuführenden und für die Durchführung weiterer Maßnahmen erforderlichen Ein- und Vorrichtungen vereinfacht·The method according to the invention not only enables the use of fixed ones that can be produced economically in a favorable manner Arc furnaces for the greatest performance or considerable Throughput rates, e.g. depending on the number of electrodes, over 200 to 300 t per hour; these ovens can also be used with Permanently installed lids, if necessary arranged on raised side walls, to reduce damage caused by radiation be provided. Since the vessel is preferably stationary, the installation of the electrical equipment is essential Simplified, the allocation of the input and aggregate materials and for the implementation of others is also possible Measures required equipment and devices simplified
Das Verfahren nach der Erfindung schafft gute Voraussetzungen für eine besondere und vorteilhafte Betriebsweise, gemäß welcher ein Schmelzbetrieb mindestens zwei bis dreiThe method according to the invention creates good conditions for a special and advantageous mode of operation, according to which a melting plant at least two to three
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feststehende Produktionseinheiten (Schmelzräume) aufweisen kann, die untereinander unter Übernahme einer Mindestmenge an bereits aus ständig gleichen Einsatzstoffen erschmolzenem Material angefahren werden können»fixed production units (melting rooms) can have, which among each other under assumption of a minimum quantity of already melted from the same raw materials Material can be approached »
Dabei können sämtliche oder einige der Produktionseinhei· ten zur Speicherunp des erschmolzenen Stahls od. dgl· verwendet werden. All or some of the production units can be can be used to store the molten steel or the like.
Bei mehreren Produktionseinheiten läßt sich ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil dadurch erreichen, daß diesen Einheiten eine hinsichtlich der Anzahl geringer gehaltene umsetzbare elektrische Einrichtung zugeordnet wird, indem jeweils ein oder zwei Betriebseinheiten ein Wechselgefäß ohne elektrische Installation zugeordnet ist.If there are several production units, a considerable Achieve economic advantage in that this Units is assigned a convertible electrical device that is kept lower in number by one or two operating units each, an interchangeable vessel without electrical installation is assigned.
Das Verfahren nach der Erfindung einschließlich Ausbil· dune und Anordnung der Lichtbogenöfen eignet sich besonders zur Anwendung nachstehender Merkmale, und zwar soll nunmehr das Chargieren durch eine solche Anzahl von Zuführungsrohren durch den Deckel des Einscnmelzgefäßes vorgenommen werden, daß eine gleichmäßige feine Verteilung der Einsatz- und Zuschlagsstoffe zwischen den Elektroden und der Wand des Schmelzraumes sowie zwischen den Elektroden selbst unabhängig von der Anzahl dieser Elektroden in annähernd genauer Abstimmung der Dosierrate an die Energie des Bades und der Schlacke unter gleichzeitiger Steuerung der Bad- und Schlackenbewegung durch eine oder mehrere der nachfolgenden MaßnahmenThe method according to the invention including training dune and arrangement of the arc furnaces is particularly suitable for the application of the following features, namely the charging is now to be carried out through such a number of supply pipes through the lid of the melting vessel that a uniform fine distribution of the feedstock and aggregates between the electrodes and the wall of the Melting space as well as between the electrodes themselves regardless of the number of these electrodes in approximately precise coordination the dosing rate to the energy of the bath and the slag with simultaneous control of the bath and slag movement by one or more of the following measures
a) Einstellung des Restsauerstoffgehaltes des Eisenschwammes od. dgl. durch Wahl eines bestimmten Reduktionsgrades bei der Direktreduktion,a) Adjustment of the residual oxygen content of the sponge iron or the like by choosing a certain degree of reduction in direct reduction,
b) Zuführung von Kohlenstoff durch Lanzen oder andere geeignete Maßnahmen, ib) Supply of carbon through lances or other suitable measures, i
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c) Zuführung von Flüssigsauerstoff, falls erforderlich, c) supply of liquid oxygen, if necessary,
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erfolgen, so daß ein besonders guter Wärmeübergang zwischen den kontinuierlich chargierten Einsatz- und Zuschlagsstoffen und der Schlacke bzw. dem Bad gewährleistet ist, so daß im Idealfall jedes chargierte Einzelkorn beim Durchgang durch die Sehlacke oder spätestens beimAuf treffen auf das Bad sofort eingeschmolzen und eingeschlackt wird, wobei die Einschmelztemperatur» die aufgrund dieser Maßnahmen relativ niedrig gehalten werden kann, konstant über Liquidustemperatur gehalten wird. Durch diese Maßnahmen wird auch eine Agglomeratbildung mit Sicherheit vermieden«take place, so that a particularly good heat transfer between the continuously charged input and aggregate materials and the slag or the bath is guaranteed, so that in the ideal case each charged single grain through the passage the eye varnish or at the latest when you hit the bathroom immediately is melted down and slagged, the melting temperature »which is relatively low due to these measures can be kept, is kept constant above the liquidus temperature. These measures also ensure that agglomerate formation is avoided «
Die vorgenannten Maßnahmen zur Behandlung der Schmelze im Zusammenwirken mit der Beschickung mit den Einsatzstoffen führen zu einer wesentlichen Verbesserung der Arbeitsweise auch solcher Lichtbogenöfen, bei denen nicht sämtliche Merkmale des Verfahrens nach der Erfindung angewendet werden.The aforementioned measures for treating the melt in conjunction with the charging with the starting materials lead to a significant improvement in the operation of those electric arc furnaces that do not have all the features of the method according to the invention can be applied.
In solchen Fällen, wo bei Inbetriebnahme eines Lichtbogenofens für die Ersterstellung eines Anfangsschmelzbades keine Mindestschmelzbadmenge aus einem anderen Lichtbogenofen bzw« Speicherofen oder Roheisen oder andere flüssige Einsatzstoffe zur Verfügung stehen, wird zwecks Vermeidung einer überhöhten Belastung des Stromversorgungsnetzes die aus Schrott oder anderen festen Einsatzstoffen bestehende Erstbeschickung mit verringerter elektrischer Leistung niedergeschmolzen· Die verlängerte Schmelzzeit ist gegenüber den erzielten Vorteilen der dann folgenden, zuvor beschriebenen Verfahrensschritte und der erheblichen Vereinfachung der Gesamtanlage nunmehr unbedeutend.In those cases where, when starting up an electric arc furnace for the initial creation of an initial molten bath, none Minimum amount of molten bath from another electric arc furnace or storage furnace or pig iron or other liquid input materials are available, in order to avoid excessive load on the power supply network, the scrap or other solid feedstocks existing first charge with reduced electrical power melted down · The longer melting time is compared to the advantages achieved in the process steps described above which then follow and the considerable simplification of the entire system is now insignificant.
Bei Chargierungen auf einen flüssigen Sumpf wird mit geringer Spannung und Stromstärke angefahren und die durch den geringen EinschaItstrom verursachte Einschaltspitze durch ein geeignetes Dämpfungsglied, z»B. einen Kondensator» so kompensiert» daß Rückwirkungen auf das Netz vermieden werden«When charging to a liquid sump, with low voltage and current and the switch-on peak caused by the low inrush current through a suitable attenuator, e.g. a capacitor »so compensates "that repercussions on the network are avoided"
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Während der beginnenden Chargierung werden Stromstärke und -spannung* stufenweise gesteigert, bis eine gleichmäßige höchste .Leistungsaufnahme erreicht wird, die bei dem Verfahren nach der Erfindung infolge konstanter Strom- und Spannungsverhältnis' se während des Einschmelzens konstant bleibt und Netzrückwirkungen vermeidet, womit zugleich eine ständige hohe Lei- · stungsaufnahme des Transformators und ein gleichmäßiger Grundlastbetrieb des Kraftwerkes bei hoher Ausnutzung erreicht wird« During the beginning of the charging process, the amperage and -Tension * increased gradually until a uniform maximum . Power consumption is achieved by the procedure according to of the invention as a result of constant current and voltage ratio ' se remains constant during the melting process and avoids network perturbations, which at the same time ensures constant high power power consumption of the transformer and a steady base load operation of the power plant with high utilization is achieved «
Das Verfahren nach der Erfindung schafft eine wesentliche Voraussetzung dafür, daß nunmehr unter Verringerung oder Unterbrechung der Zuführung von Eisenschwamm das Schmelzbad einer kontrollierten überhitzung ausgesetzt werden kann, derart, daß in den nachfolgenden Stufen in dem jeweiligen Entnahmegefäß oder weiteren Einrichtungen eine Zulegierung» vorzugsweise während der Entgasung, im allgemeinen ohne weitere Wärmezufuhr durchführbar ist. Bei Bedarf kann jedoch eine solche Wärmezufuhr auch über Lichtbögen oder induktiv erzeugte Wirbelströme erfolgen. Jedem Einschmelzgefaßt sind je nach Durchsatzleistung, dem angestrebten Sorten- und Qualitätsprogramm und den Anforderungen der Weiterverarbeitenden Stufen» insbesondere der Vergießeinrichtung, ein oder mehrere Stahl* auffangbehälter zugeordnet, in denen bei Bedarf der Einheitairohstahl direkt zu den Abgießvorrichtungen transportiert oder parallel dazu in weiteren metallurgischen Schritten» wie Reduktion, Oxydation, Legieren, Feinen, auf die gewünschte Endanalyse gebracht wird. Hierfür wären ζ»Β» verfahrbare lichtbogen- oder induktivbeheizte Pfannenöfen mit Absaugdeok.il oder kombinierte beheizte Vakuumgefäße verwendbar.The method according to the invention provides an essential one A prerequisite for the weld pool now being reduced or interrupted in the supply of sponge iron can be exposed to controlled overheating in such a way that that in the subsequent stages in the respective withdrawal vessel or other devices an additional alloy »preferably during the degassing, can generally be carried out without additional heat supply. If necessary, however, a Such heat supply also take place via arcs or inductively generated eddy currents. Each melting pot are depending on Throughput, the desired variety and quality program and the requirements of the further processing stages » in particular the pouring device, one or more steel * assigned collecting container, in which, if necessary, the standard raw steel transported directly to the pouring devices or parallel to this in further metallurgical steps such as reduction, oxidation, alloying, refining, to the desired one Final analysis is brought. For this purpose, ζ »Β» would be movable Arc or inductively heated ladle furnaces with suction deoc.il or combined heated vacuum vessels can be used.
Das Verfahren nach der Erfindung schafft eine weitere wesentliche Voraussetzung dafür, daß im Verbund mit der Auswahl der Rohstoffe, gegebenenfalls der Pelletierung von Erz- oder sonstigen Roh-stoffmischungen in genau vorgegebenen Verhältnissen und Konzentrationen und dar Direktrediiktion mit Einstellung'd@s Reduktion:3gx»ad--3S iJas j@Htilig@ liaö©lieslSThe method of the invention provides another essential prerequisite for that, in conjunction with the selection of raw materials, possibly the pelleting of Ore or other raw material mixtures in precisely specified Ratios and concentrations and direct reduction with Attitude'd @ s reduction: 3gx »ad - 3S iJas j @ Htilig @ liaö © lieslS
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mit einheitlich bleibenden Einsatzstoffen beschickt werden kann, die neben Eisen Mangan-, Chrom-, Titan- und Vanadiumoxyd bzw. weitere Oxyde aufweisen, die sich in diesem Einschmelzgefäß in der Schlacke ansammeln, wo sie in einem durch die vorgenannten Haßnahmen bestimmbaren Umfang angereichert werden, daß sie durch Weiterverarbeitung der Schlacke wirtschaftlich gewinnbar sind,can be charged with raw materials that remain uniform can, in addition to iron, manganese, chromium, titanium and vanadium oxide or other oxides that are in this melting pot accumulate in the slag, where they accumulate to an extent that can be determined by the aforementioned hatreds that they can be obtained economically by further processing the slag,
Das Verfahren nach der Erfindung zur Erzeugung von Elektro« stahl oder einem in gleicher Weise zu erzeugenden Werkstoff schafft ferner eine gute Voraussetzung für eine Verbundarbeit des kontinuierlichen LichtbogenschmelzVerfahrens mit einer vorgeschalteten Direktreduktionsanlage, die Einrichtungen zur Dampf- und Stromerzeugung durch sofortige Abgasverwertung, insbesondere Einrichtungen zur Sauerstoff- und Schmelzstromerzeugung, aufweist·The method according to the invention for generating electricity " steel or a material to be produced in the same way also creates a good basis for composite work the continuous arc melting process with a upstream direct reduction system, the facilities for steam and electricity generation through immediate exhaust gas utilization, in particular Equipment for oxygen and melt flow generation, has
Ein zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besc-.ders geeignetes Einschmelzgefäß des Elektro-Lichtbogenofens besteht darin, daß dieses Gefäß für das Abziehen der Teilmengen des geschmolzenen Stahls eine tiefliegende verschließbare öffnung, insbesondere Bodenöffnung, erhält und im oberen Bereich der Wandung mit in der Höhe versetzt bzw. gestaffelten verschließbaren Abzugsrinnen für unterschiedlich anfallende Schlackenmengen versehen ist. Der Verschluß der Bodenöffnung kann mechanisch, z.B. durch einen Stopfen, oder bei magnetischem Gut durch Induktionsströme erfolgen, durch die auch der FlüssxRStahl bei entsprechender Ausbildung der Abzugsrinne abgesaugt und abgefördert werden kann.A melting vessel of the electric arc furnace which is particularly suitable for carrying out the method according to the invention is that this vessel for the withdrawal of the portions of the molten steel is a deep closable opening, in particular bottom opening, and in the upper area of the wall with offset or height. staggered lockable drainage channels are provided for different amounts of slag. The closure of the Bottom opening can be mechanical, e.g. by means of a plug, or take place with magnetic material by induction currents This is also the case with FluidxRStahl with the appropriate training Drainage channel can be sucked off and conveyed away.
Sämtliche grundsatzlichen Merkmale sowie auch die zur Ergänzung und Verbesserung ersterer dienenden weiteren, zum Teil erst später behandelten Erfindungsmerkmale führen zur Erzielung erheblicher technischer und wirtschaftlicher! Vorteile, die nachstehend waitestKahend zusammengefaßt dargelegt undAll basic features as well as those for Supplementation and improvement of the former, further features of the invention, some of which are only treated later, lead to Achievement of considerable technical and economic! Advantages, which are summarized and summarized below waitestKahend
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Es wird zunächst eine kontinuierliche Chargierung von schüttfähigen Einsatz- und Zuschlagsstoffen unter gleichmäßiger feiner Verteilung auf ein flüssiges Schmelzbad zwischen den* Elektroden, jedoch auch zwischen Elektroden und Wand, unter genauer Anpassung der Dosierrate an die Energie des Lichtbogens bzw» des Schmelzbades erreicht* Die Art der Chargierung ermöglicht einen besonders guten Wärmeübergang zwischen den Einsatz- und Zuschlagsstoffen sowie Schlacke und Bad und ermöglicht deren schnelles Einschmelzen bei kontrollierter und gesteuerter Badbewegung« Auf diese Weise wird eine Agglomeratbildung vermieden. Die Schmelztemperatur liegt beim..',,. Normalbetrieb konstant über Liquidustemperatur und kann bei Verringerung der Dosierrate gesteuert erhöht werden. Dies * führt zu einer konstanten Leistungsaufnahme während des Einschmelzens und damit zu einer Verringerung der erforderlichen Netzreserven infolge Verringerung bzw. Vermeidung der Netzrückwirkungen bei gleichzeitigem gleichmäßigem Grundlastbetrieb des Kraftwerkes unter hoher Ausnutzung. Verbunden damit ist eine Verringerung der zu installierenden elektrischen Leistung wegen höherer durchschnittlicher Leistungsaufnahme des Transformators. Erreicht wird eine Verbesserung des elektrischen und thermischen Wirkungsgrades durch den ; Betrieb der Transformatoren mit relativ niedrigem Wirkleistungsfaktor.. Es ist weiterhin der Obergang zu kurzen strom« ' intensiven Lichtbögen mit entsprechender Verringerung der Abstrahlung möglich, ferner der Obergang auf die UHP-Technik. Wegen der stets vorhandenen Schlackenschicht sind Wärmever- ' luste durch Abstrahlung sehr gering. Die Lichtbögen erfordern keine Regulierung, womit auch induktive Verluste eingeschränkt bzw, vermieden werden. Erzielt wird eine hohe Benutzungsstundenzahl beim Einschmelzen infolge Trennens zwischen Einschmelzen einschließlich Frischen und Entphosphorung in dreischichtigem Dauerbetrieb und den weiteren metallurgischen Verfahrensschritten. Das Verfahren erlaubt die Benutzung vorzugsweise feststehender Einschmelzgefäße, ferner die AnwendungFirst, a continuous charging of pourable raw materials and additives is achieved with even, fine distribution on a liquid melt pool between the * electrodes, but also between the electrodes and the wall, with precise adjustment of the dosing rate to the energy of the arc or the melt pool * The Art charging enables particularly good heat transfer between the raw materials and additives, as well as slag and bath, and enables them to be melted down quickly with controlled and controlled bath movement. In this way, agglomerate formation is avoided. The melting temperature is at ... ',,. Normal operation constant above the liquidus temperature and can be increased in a controlled manner if the dosing rate is reduced. This * leads to constant power consumption during the meltdown and thus to a reduction in the required network reserves as a result of reducing or avoiding network perturbations while at the same time operating the power plant at a constant base load with high utilization. This is associated with a reduction in the electrical power to be installed due to the higher average power consumption of the transformer. An improvement in the electrical and thermal efficiency is achieved by the; Operation of the transformers with a relatively low active power factor. The transition to short, current-intensive arcs with a corresponding reduction in radiation is still possible, as is the transition to UHP technology. Because the layer of slag is always present, heat losses due to radiation are very low. The arcs do not require any regulation, which also limits or prevents inductive losses. A high number of hours of use is achieved when melting down as a result of separating between melting including refining and dephosphorization in three-shift continuous operation and the further metallurgical process steps. The method allows the use of preferably stationary melting vessels, as well as the application
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von Wechselgefäßen mit der Möglichkeit der Umsetzung der elektrischen Einrichtungen und gegebenenfalls des Mechanismus für die zur Zuführung bestimmter Elemente benötigten Lanzen und sonstigen Einrichtungen in verhältnismäßig kurzer Zeit. Sämtliche metallurgischen Arbeiten können vor Prozeßbegiryi eingestellt werden. Es ist eine Automation des Prozesses erreichbar* Das Chargieren erfordert im Normalbetrieb keine Unterbrechung. Zur gleichen Zeit kann der diskontinuierliche Abzug von Stahl od. dpi. in gewünschter Beschaffenheit in einem tiefliegenden Bereich erfolgen. Gleichermaßen kann jeweils nach Ausreaktion die Schlacke aus einem geeigneten oberen Bereich des Gefäßes diskontinuierlich abgezogen werden* Der Stahl ist rein von Schlackenbestandteilen; Fe-Verluste werden auf das geringstmögliche Maß zurückgeführt.of interchangeable vessels with the possibility of implementing the electrical equipment and, if applicable, the mechanism for the lances required to feed certain elements and other facilities in a relatively short time. All metallurgical work can be done before the process begiryi can be set. Automation of the process can be achieved * Charging does not require any in normal operation Interruption. At the same time can be discontinuous Deduction of steel or dpi. in the desired quality in a deep-set area. In the same way, after the reaction has been completed, the slag can be extracted from a suitable upper area of the vessel can be withdrawn discontinuously * The steel is free of slag components; Fe losses are reduced to the lowest possible level.
Durch kontinuierliche Zugabe von Schlackenbildnern, überwiegend Kalk und Kohlenstoff, während des Einschmelzens werden Kohlenstoffgehalt und Schlackenzusammensetzung konstant gehalten. Die Reaktionszeit der Schlacke und die Dicke der Schlackenschicht sind einstellbar. Auf diese Weise können auch Einsatzstoffe mit hohen Schlackenanteilen ohne Leistungsminderung verarbeitet und die Reaktionszeiten bis zur Erzielung eines qualitativen oder betrieblichen Optimums ausgedehnt werden.Through the continuous addition of slag formers, predominantly lime and carbon; during the melting process, the carbon content and slag composition become constant held. The reaction time of the slag and the thickness of the slag layer are adjustable. That way you can too Input materials with high slag proportions processed without a reduction in performance and the reaction times until they are achieved to a qualitative or operational optimum.
Die Trennung zwischen Einschmelzen und den weiteren metallurgischen Stufen xxx in nur einer Verfahrenskombination ermöglicht die wahlweise Herstellung eines Einhei&srohstahls gleichbleibender Zusammensetzung, der bei entsprechender Einstellung der Analyse im Einschmelzgefäß direkt vergossen werden kann. Wird Massenstahl höherer Qualität oder Qualitätsstahl benötigt, so kann die dem Lichtbogenofen entnommene Teilmenge in den nachgeschalteten metallurgischen Stufen auf die gewünschte Endanalyse gebracht werden. Dies kann bei Bedarf parallel zur Massenstahlerzeugung erfolgen« Falls sich die nachgeschaltete metallurgische Arbeit beim Massenstahl auf das Entgasen beschränkt und die Entstehung des Kohlenstoffgeholte υπThe separation between melting and the further metallurgical stages xxx in just one process combination enables the production of a unitary steel as required Consistent composition, which is poured directly into the melting vessel when the analysis is adjusted accordingly can be. If higher quality mass steel or quality steel is required, the one removed from the arc furnace can be used Subset in the downstream metallurgical stages can be brought to the desired final analysis. This can be done if necessary be carried out in parallel with mass steel production «If the downstream metallurgical work in mass steel relates to the Degassing is limited and the formation of carbon fouled υπ
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eventuelle Zulegierunpjen während des Einschmelzens erfolgen, wäre auch* eine Kombination des Einschmelzgefäßes mit einer anschließenden kontinuierlichen Durchlaufentgasung möglich.any additional alloying takes place during the melting process, would also be * a combination of the melting vessel with a subsequent one continuous degassing possible.
Bei den bevorzugt zur Anwendung kommenden feststehenden Einschmelzgefäßen wird mit den insbesondere fest installierten Deckeln bzw, Gewölben eine wirtschaftliche Bauweise ermöglicht»In the case of the stationary melting vessels which are preferably used, the particularly permanently installed ones are used Lids or vaults enable economical construction »
Der chargenweise diskontinuierliche Abzug von Einheitsrohstahl einerseits und Schlacke andererseits unter Belassung einer Restschmelze von etwa 2Ö bis 30 % ermöglicht einen über längere Zeit reichenden Dauerzustand. Dabei eignet sich das Einschmelzgefäß zur Rohstahlspeicherung, da es nunmehr ausreichend groß dimensioniert werden kann, In dem Einschmelzgefäß lassen sich Eisenschwamm und Eisenschwammbriketts bzw. andere Rohstoffe mit unterschiedlichen Schlackenanteilen einschmelzen, da nun über die im oberen Bereich vorgesehenen» Über einen bestimmten Höhenbereich erstreckten oder verteilten Schlackenabzugsrinnen die Dicke der Schlackenschicht ohne Nachteil für.den Schmelzvorgang bestimmt werden kann. Durch Einstellung der Stärke der Schicht der Restschlacke nach Abzug und die Einleitung von Stahl und Schlacke bei Neuzustellung wird erreicht, daß die auf dem flüssigen Bad brennenden Lichtbögen immer abgedeckt sind. Es kann ferner der Abstand zwischen den Elektroden und der Wand so groß gehalten werden, daß sich von den Einsatzstoffen ein nicht niedergeschmolzener Rest unter Erzielung einer Schutzwirkung an der Wand ablagert* Der Abstand zwischen Badspiegel und Deckel des Schmelzgefäßes kann groß gehalten werden.The batchwise discontinuous withdrawal of standard raw steel on the one hand and slag on the other hand, leaving a residual melt of about 20 to 30% allows one over long-term permanent condition. This is suitable Melting vessel for storing crude steel, since it can now be dimensioned sufficiently large, in the melting vessel sponge iron and sponge iron briquettes or other raw materials with different proportions of slag can be melted, because now over the »over a certain height range provided in the upper area, extended or distributed Slag discharge channels the thickness of the slag layer can be determined without any disadvantage for the melting process. By Adjustment of the thickness of the layer of residual slag after deduction and the introduction of steel and slag when relining it is achieved that the arcs burning on the liquid bath are always covered. It can also be kept so large that the distance between the electrodes and the wall a non-melted residue of the input materials is deposited on the wall to achieve a protective effect * The Distance between the bath level and the lid of the melting vessel can be kept large.
Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens ist der, daß jedes Einschmelzgefäß mit einer Restschmelze oder mit Einheitsrohstahl aus einem anderen Einsohmelzgefäß bzw. einem Speichergefäß angefahren werden kann, und zwar bei Bedarf geschützt durch eine ebenfalls eingebrachte Schlaekansohieht* Beschädi-A major advantage of the process is that each melting pot with a residual melt or with unitary raw steel from another melting vessel or a storage vessel can be approached, and if necessary protected by a also introduced Schlaekanso
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gungen der Ofenwand, die in der Regel nur im Schlackenbereich eintreten, können während des Betriebszustandes des Ofens bei abgesenktem Badspiegel durch Aufbringen geeigneter Spritzmassen durchgeführt werden*the furnace wall, usually only in the slag area can occur while the furnace is in operation when the bathroom level is lowered, by applying suitable spraying compounds be performed*
Die Einstellung der metallurgischen Arbeit und der Dosierraten vor Prozeßbeginn und Automation des Prozesses führen zur Verbesserung des Ausbringens an guten Blöcken oder Brammen· Die verschiedenen Maßnahmen dienen weiterhin zur Verbesserung der betrieblichen und tariflichen Situation.The adjustment of the metallurgical work and the dosing rates before the start of the process and the automation of the process lead to an improvement in the yield of good ingots or slabs · The various measures continue to be used for Improvement of the operational and collective bargaining situation.
Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung treten beim Abziehen der Schlacke geringstmögliche Fe-Verluste auf» weil die Schlackendicke und auch der Schlackenabzug je nach Ausreaktion der Schlacke einstellbar sind und der Ablauf der Reaktion über die Bewegung des Bades und der Schlacke in der angegebenen Weise gesteuert wird, und zwar insbesondere durch die Einstellung des Restsauerstoffgehaltes im Eisenscb**"isim bzwt in den Eisenschwammbriketts»When carrying out the method according to the invention, the lowest possible Fe losses occur when the slag is drawn off, because the slag thickness and also the slag discharge can be adjusted depending on the reaction of the slag and the course of the reaction via the movement of the bath and the slag in the specified manner is controlled, in particular by setting the residual oxygen content in the iron ** "isim or t in the sponge iron briquettes"
Die Vorbereitung der Einsatzstoffe hinsichtlich gleichmäßiger Zusammensetzung der Schlacke durch Auswahl geeigneter Erze oder in Verbindung mit der Mischerzpelletierung vor Einsatz in die Direktreduktionsanlage schafft eine wirtschaft lich interessante Möglichkeit zur Weiterverarbeitung dier Schlacke auf Nebenprodukte· Die Schlacke fällt nämlich in weitestgehend gleichmäßiger Zusammensetzung als Folge der eingestellten Dicke sowie der Steuerung der Reaktionszeit und der Umsetzungen an.The preparation of the input materials with regard to the uniform composition of the slag by selecting suitable ones Ores or in connection with the mixer ore pelleting before use in the direct reduction plant creates an economy Lich interesting possibility for further processing dier Slag on by-products · The slag falls in a largely uniform composition as a result of the set thickness as well as the control of the reaction time and the conversions.
Die Abnahme der in der Direktreduktion anfallenden Abgas mengen zur Dampf- und Stromerzeugung, insbesondere z*ür Sauerstoff- und Schmelzstromerzeugungj führt in Verbindung mit den Übrigen genannten Maßnahmen zur Ausnutzung der installierten elektrischin Leistung und der Stabilisierung dee Netzes. EsThe decrease in the exhaust gas occurring in the direct reduction quantities for steam and electricity generation, especially for oxygen and melt flow generationj leads in connection with the Other measures mentioned to utilize the installed electrical power and stabilize the network. It
ist damit die Errichtung von kontinuierlich arbeitenden Hüttenwerken möglich, die vom fremden Strombedarf weitestgehend unabhängig sind.is thus the establishment of continuously working Smelting works are possible that are largely independent of external electricity needs.
Als Einsatzstoff für die Erzeugung von Stahl kommen in erster Linie Eisenschwamm oder andere schüttfähige hochmetallisierte Eisenträger, wie Eisenschwammbriketts, in Frage* In Erwägung gezogen ist die Verwendung aufbereiteten kleinstückigen Schrotts, der in Zukunft in zunehmendem Maße auf den Markt kommen dürfte. Es handelt sich um Schrott beispielsweise aus aus dem Verkehr gezogenen Kraftfahrzeugen, die inCome as feedstock for the production of steel primarily sponge iron or other pourable, highly metallized iron supports such as sponge iron briquettes * The use of recycled small pieces of scrap is being considered, which will be used increasingly in the future the market is likely to come. It is scrap, for example from motor vehicles that have been withdrawn from the market, which are in einer Spezialanlage zerspant werden, worauf die nicht-magneti-machined in a special system, whereupon the non-magnetic
satzstoFfen sehen Teile entfernt werden. Bei den genannteu Ein-/ist mitingredients see parts being removed. With the mentioned new in / is with einer weitestgehend kontrollierbaren, in engen Grenzen einzuhaltenden Analyse zu rechnen, womit die vor Schmelzbeginn λ durchzuführenden metallurgischen Arbeiten bekannt und einstell- ι bar wären. Hiermit wird der Einsatz einer Prozeßsteuerung für Stofftransport, Dosierung und Zupabe sowie Schmelzenführung ermöglicht, die wiederum die Voraussetzung für eine Optimierung von metallurgischer Arbeit, Schmelzverlauf und Schmelztemperatur und den zeitlichen Gesamtprozeßverlauf darstellen·/Die für die Direktreduktion zur Verfügung stehenden Erze sind im allgemeinen phosphor- und schwefelarm« Hierbei beschränkt sich die metallurgische Arbeit beim Massenstahl im wesentlichen auf das Einstellen des erforderlichen Kohlenetoffgehaltε. Falls es notwendig sein sollte, kann man beim Einschmelzen in der ersten Stufe durch Kalkzusatz entphosphoren. Alle anderen metallurgischen Schritte - Entschwefeln, Entgasen, Legie· ren und gegebenenfalls weiteres Aufkohlen sowie sonstige metallurgische Schritte - erfolgen wie bei der Erzeugung von Qualitätsstahl in zusätzlichen Vorrichtungen.a largely controllable analysis to be observed within narrow limits, with which the metallurgical work to be carried out before the start of smelting λ would be known and adjustable. This enables the use of a process control for material transport, metering and addition as well as melt management, which in turn represent the prerequisite for optimizing metallurgical work, melting process and melting temperature and the overall process over time / The ores available for direct reduction are generally phosphorus- and low-sulfur «Here, the metallurgical work with mass-produced steel is essentially limited to setting the required carbon content. If necessary, you can dephosphorize by adding lime during the first stage of melting. All other metallurgical steps - desulphurisation, degassing, alloying and, if necessary, further carburizing as well as other metallurgical steps - take place in additional devices as in the production of quality steel.
Das Frischen kann vorzugsweise während des Einschmelzens erfolgen, indem der in den Einsatzstoffen enthaltene Resteaufx»-The refining can preferably take place during melting are carried out by removing the residue contained in the input materials.
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stoff mit dem kontinuierlich eingebrachten Kohlenstoff reagiert. Die Kohlenstoffzugabe wird nach dem vorher festgestellten Restsauerstoffpehalt der hochmetallisierten Einsatzstoffe bemessen, so daß der geforderte Endkohlenstoffgehalt des Rohstahls genau eingestellt werden kann. Überschuß an Kohlenstoff kohlt den Stahl auf.substance reacts with the continuously introduced carbon. The carbon addition is determined according to the previously determined The residual oxygen content of the highly metallized starting materials is measured so that the required final carbon content of the crude steel can be set precisely. Excess carbon carburizes the steel.
Um einen weitestgehend durchlaufenden Betrieb mit höchstmöglichen jährlichen Benutzungsstunden zu erreichen, wird das Einschmelzen, Frischen und die eventuell erforderliche Entphosphorung des eingeschmolzenen Eisenschwamms von der unter Umständen zusätzlich notwendig werdenden weiteren metallurgischen Arbeit netrennt. Das Einschmelzen erfolgt deshalb in den vorzugsweise feststehenden Einschmelzgefäßen, deren Größe und Schmelzleistung entsprechend den betrieblichen Erfordernissen der weiterverarbeitenden Stufen ausgelegt werden. Da diese feststehenden öfen gegenüber herkömmlichen kippbaren Gefäßen außerordentlich wirtschaftlich erstellbar sind und auch der Einsatz von mehr als drei Elektroden je Ofen möglich ist, wird die Kpazität dieser öfen nach oben zunächst nur durch die betrieblichen Erfordernisse begrenzt. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn zur Sicherung der Produktion mindestens zwei bis drei Produktionseinheiten (Einschmelzgefäße) vorgesehen werden. Bei Ausfall eines Einschmelzgefäßes kann dann weitergearbeitet werden. Auch liefert jede Schmelzeinheit im Bedarfsfall die Mindestmenge an eingeschmolzenem Stahl einschließlich Schlacke zur Wiederinbetriebsetzung eines Einschmelzgefäßes. Die Leistungsdichte und damit die Stundenleistung solcher EinschmeIzgefäße ist erheblich höher als die bei herkömmlichen kippbaren Elektrolichtbogenofen, da infolge des Trennens zwischen Einschmelzen und der weiterenTo a largely continuous operation with the highest possible To achieve annual usage hours, the melting, freshening and any necessary Dephosphorization of the melted sponge iron from the additional metallurgical work that may become necessary. Melting down is therefore carried out in the preferably stationary melting vessels, their size and melting capacity according to the operational ones Requirements of the further processing stages are interpreted. Since these fixed ovens are compared to conventional tiltable vessels can be created extremely economically and also the use of more than three electrodes each Oven is possible, the capacity of these ovens increases initially only limited by operational requirements. However, it is beneficial when securing production at least two to three production units (melting vessels) are provided. If a melting pot fails can then continue working. Each melting unit also supplies the minimum amount of melted down when required Steel including slag for restarting a melting pot. The power density and thus the Hourly output of such melting vessels is considerably higher than that of conventional tilting electric arc furnaces, because as a result of the separation between melting and the further
wesentlich metallurgischen Arbeit das Einschmelzen/nur bei Störungen oder dem Ober gang auf ein Wechsel, gefäß unterbrochen werden muß.essential metallurgical work is melting down / only in the event of malfunctions or the transition to a change, vessel can be interrupted got to.
Die wirtschaftliche Bauweise feststehender öfen erlaubt es ι diese so zu dimensionieren, daß sie in dem betrieblich erwünschten Umfang zur Stahlspeicherung benutzt werden können« Auf diese Weise steht im Stahlwerk ein Puffer mit Flüssigstahl zur Verfügung, der zur Überbrückung von Störungen am Ofen ausreicht. Bei Störungen in den weiterverarbeitenden Stufent z.B. bei einer Stranpgußanlage, kann nunmehr der Inhalt der für das Abgießen bereitgestellten Pfannen in das Einschmelzgefäß oder einen Stahlspeicher zurückgegeben werden. Falls eine völlige Entleerung eines Einschmelzgefäßes wegen Außerbetriebnahme erforderlich wird, kann auch in diesem Fall das noch verbliebene restliche Schmelzbad einem benachbarten Einschmelzgefäß oder einem Stahlspeicher zugeführt werden.The economical construction of fixed furnaces allows them to be dimensioned in such a way that they can be used for steel storage to the extent required by the company. In the event of malfunctions in the further processing stages t, for example in a strand casting plant, the contents of the pans made available for pouring can now be returned to the melting vessel or a steel reservoir. If it is necessary to completely empty a meltdown vessel due to shutdown, the remaining molten bath can also be fed to an adjacent meltdown vessel or a steel store in this case.
Die wirtschaftliche Bauweise des Einschmelzgefäßes macht es auch möglich, mit besonders vereinfachten Wechselgefäßen zu arbeite*. Es werden nach Möglichkeit mindestens zwei, vorzugsweise feststehende, EinschmeIzgefäße mit nur einer elektrischen Einrichtung benutzt, die für sich allein oder bei beweglichem Deckel einschließlich Deckel und gegebenenfalls mit einer Lanzeneinrichtung in kürzester Zeit von dem einen auf das andere Wechselgefäß umgesetzt werden kann. Das betriebliche Optimum wären zwei in Betrieb befindliche Einschmelzgefäße mit einem zentral angeordneten Wech'selgefäß in Bereitschaft. Die Arbeitsweise mit Wechselgefäßen trägt in erheblichem Maße zur Erhöhung der elektrischen Benutzungsstunden bei.The economical design of the melting pot makes it is also possible with particularly simplified interchangeable vessels to work *. If possible, at least two, preferably fixed, melting vessels with only one electrical device used by itself or with a movable cover including cover and possibly with a lance device in a very short time from one can be transferred to the other interchangeable vessel. The operational optimum would be two melting vessels in operation with a centrally arranged interchangeable vessel on stand by. The way of working with interchangeable vessels contributes to significant measure to increase the electrical usage hours at.
Zur Beschickung der Einsehmelzgefäße mit den schüttfähigen hochmetallisierten oder sonstigen Einsatzstoffen ist noch , auf folgendes hinzuweisen: Die Beschickung erfolgt, indem der · Eisenschwamm oder die anderen zum Einsatz kommenden schüttfähigen Einsatzstoffe, wie Kalk, Kohlenstoff und bei Bedarf auch Legierungselemente, durch ein Förderband in hochliegende Bunker gebracht und dann von dort mit Hilfe einer geeigneten Dosier- und Transporteinrichtung über Fallrohre kontinuierlich dem Einschmelzgefäß zugeführt werden. Diesesι Verfahren For loading the single-use containers with the pourable highly metallized or other input materials is still, to point out the following: Charging takes place by using the sponge iron or other free-flowing materials such as lime, carbon and if necessary also alloy elements, brought into high-lying bunkers by a conveyor belt and then from there with the help of a suitable one Dosing and transport device are continuously fed to the melting vessel via downpipes. This procedure
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ermöglicht, insbesondere für die Zukunft, bei Bedarf auch eine kontinuierliche HeißcharRierung der Einsatzstoffe, d.h. der Eisenschwamm wird unmittelbar aus der Direktreduktionsanlage im heißen Zustand im Rahmen der eingestellten Dosierrate dem einen Schmelzgefäß zugeführt.enables, especially for the future, continuous hot charging of the raw materials, i.e. the sponge iron is produced directly from the direct reduction plant fed to one melting vessel in the hot state within the set dosing rate.
Bei der Aufgabe des Eisenschwamms bzw. der sonstigen Einsatzstoffe zwischen Elektroden bzw. den Elektroden und der Wand ist die feine gleichmäßige Verteilung der Stoffe auf die Badoberflache wichtig. Bei richtiger Einstellung der Dosies rate, der Badtemperatur und der Badbewegung werden die Zusatzstoffe sofort eingeschmolzen. Eine Agglomeratbildung wird vermieden. Mit Hilfe des im Eisenschwamm einstellbaren Restsauers toffgehaltes und/oder den anderen genannten Naßnahmen - Zuführung von Kohlenstoff bzw. Zuführung von flüssigem \ Sauerstoff - kann stets mit kochendem Bad oder kochender Schlacke gearbeitet werden. Dadurch ist es möglich, auch 100 % Eisenschwamm ohne Schwierigkeiten einzuschmelzen und einen gleichmäßigen Ablauf aller Frisch-, Entkohlungs- und Verschlackungsreaktionen zu gewährleisten.When placing the sponge iron or other input materials between the electrodes or the electrodes and the wall, the fine, even distribution of the materials on the bath surface is important. If the dosing rate, the bath temperature and the bath movement are set correctly, the additives are melted immediately. Agglomerate formation is avoided. With the help of the adjustable in sponge iron rest Auer toffgehaltes and / or the other Naßnahmen mentioned - supply of carbon or supplying liquid \ oxygen - can always be worked with boiling bath or boiling slag. This makes it possible to melt even 100% sponge iron without difficulty and to ensure that all fresh, decarburization and slagging reactions run smoothly.
Ein bedeutender Vorteil der kontinuierlichen Chargierung schüttfähiger und hochmetallisierter Einsatzstoffe gegenüber einem chargenweisen Einbrigen liegt in der Verkürzung der Frisch- und Feinun^azeiten sowie dem Fortfall der Totzeiten zur Durchführung von Zwischenanalysen und Nachchargierungen. Dieses Einschmelz^efäß kann während des Einschmelzens gleichmäßig mit der vorgegebenen Einschmelzleistung und damit mit gleichmäßiger Laistunpsaufnahme ohne die bei Schrottbetrieb üblichen erheblichen Metzrückwirkungen. betrieben werden·A major advantage of continuous charging pourable and highly metallized feedstocks compared to batch-wise one-remaking lies in the shortening of the Fresh and fine-tuned times as well as the elimination of dead times for carrying out intermediate analyzes and re-charging. This melting vessel can be used evenly during the melting process with the specified melting rate and thus with even laistunps intake without the scrap business usual significant backlash. operate·
Die vorgenannte Arbeitsweise führt gegenüber chargenweiser Chargierung zu der angestrebten wesentlichen Stabilisierung des Stromversorgunrisnetzes, erreicht durch eine weitestgehende konstante Leistungsaufnahme bei Verringerung der erforderlichen Metzreaerve sowie der Verringerung der installiertenThe aforementioned method of operation leads to batchwise compared to Charging to the desired essential stabilization of the power supply network, achieved through the most extensive constant power consumption with a reduction in the required Metz reserve and a reduction in the installed
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Leistung infolge höherer durchschnittlicher Leistungsaufnahme des Transformators und Vermeidung der bei Schrottbetrieb üblichen Kurzschluß- bzw, Abschaltströme, die das Netz schlagartig in erheblicher Höhe belasten/ Anfahren mit verringerter Spannung und Stromstärke xxxxx Kompensation der durch den verhältnismäßig geringen Einschaltstrom verursachten Einschaltspitze. Die hohe jährliche Benutzungsstundenzahl, die bei der Verfahrensweise nach der Erfindung noch erheblich über 7000 liegen kann, führt nicht nur zu einer optimalen Ausnutzung der installierten elektrischen Leistung, sondern auch zu einer Verbesserung der Kraftwerksnutzung. Neben einer Senkung der Investitions- und Verarbeitungskosten durch Erhöhung der Leistungsdichte je Einheit wird auch eine Senkung der Stromtarife ermöglicht.Performance due to higher average power consumption of the transformer and avoidance of the usual in scrap business Short-circuit or cut-off currents that suddenly load the network to a considerable extent / start-up with reduced Voltage and current intensity xxxxx Compensation of the relatively low inrush current caused inrush peak. The high annual number of hours of use that the procedure according to the invention can still be considerably more than 7000, not only leads to optimal utilization the installed electrical capacity, but also to an improvement in the use of power plants. In addition to lowering the Investment and processing costs by increasing the Power density per unit will also enable electricity tariffs to be reduced.
Die Verwendbarkeit der Einschmelzgefäße zur Stahlspeicherung ermöglicht bei Bedarf die Anwendung verschiedener betrieblicher Maßnahmen, wie Unterbrechung des Einschmelzens, Drosselung der Leistung, das Einschmelzen in nur einem Gefäß, Flicken bei abgesenktem Badspiegel oder Übergang auf das Wechselgefäß, so daß bei Spitzenzeiten der Netzbelastung die Leistungsaufnahme verringert werden kann. Die Möglichkeit zur Stahlspeidherung kann diese Spitzenzeiten überbrücken helfen.The usability of the melting vessels for steel storage enables the use of various operational measures, such as interrupting the meltdown, if necessary Throttling of the power, the melting in only one vessel, Patch with lowered bath level or transition to the interchangeable vessel, so that at peak times of the network load the Power consumption can be reduced. The possibility of steel power supply can help bridge these peak times.
Die genannte Arbeitsweise kann durch die bereits bekannten Maßnahmen zur Verbesserung des elektrischen und thermischen Wirkungsgrades ergänzt werden, wieThe above-mentioned mode of operation can by the already known measures to improve the electrical and thermal Efficiency can be supplemented, such as
Betrieb der Transformatoren mit relativ niedrigem Wirkleistungsfaktor,Operation of the transformers with relatively low Active power factor,
Obergang zu kurzen stromintensiven Lichtbögen mit ' entsprechender Verringerung der Abetrahlung,Transition to short current-intensive arcs with '' corresponding reduction in radiation,
Obergang auf die UHP-Technik (Ultra High Power).Transition to UHP technology (Ultra High Power).
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In der schon erwähnten Weise kann bei Bedarf durch Sauerstoffzufuhr mit Hilfe einer, oder mehrerer Sauerstofflanzen die Schmelzleistunp erhöht und die Bad- und Schlackenbewegung verbessert werden. Die Sauerstoffzufuhr, d.h. die dafür benötigte Lanze kann gleichzeitig für die Zuführung von feinkörnigem Kalk verwendet werden. Durch Kombination der Sauerstoffzufuhr mit einer verstärkten Aufkohlung des Bades durch Einbringen geeigneter Kohlungsmittel läßt sich bei Bedarf eine Verkürzung der Einschmelzzeit bei gleichzeitigem Einsparen von elektrischer Energie erreichen.In the manner already mentioned, if necessary, by supplying oxygen with the help of one or more oxygen lances the melting capacity increased and the bath and slag movement improved. The oxygen supply, i.e. the one required for it The lance can also be used to feed fine-grain lime. By combining the oxygen supply with increased carburization of the bath by introducing suitable carburizing agents, a Achieve shortening of the meltdown time while saving electrical energy at the same time.
In den Einschmelzgefäßen wird ein Stahleisen bzw. Einheitsrohstahl gleichbleibender Zusammensetzung hergestellt, der durch Nachbehandlung in weiteren Verfahrensschritten auf die gewünschte Endanalyse gebracht wird. Auf diese Weise ist mit einer Verfahrenskombination die wahlweise Herstellung eines Stahleisens oder Einheitsrohstahls gleichmäßiger Qualität, die in ihrer Zusammensetzung nach Bedarf variiert werden können, sowie die Herstellung eines beliebigen Qualitätsstahls möglich. Die Automation des Prozesses und die beliebige Einstellung der Chargengrößen für Massen- und Quälitätsstahl macht die Einhaltung genauer Analysentoleranzen für den Fertigstahl und eine optimale Anpassung an die weiterverarbeitenden Stufen durch Vorgabe und genaue Einhaltung der Abstichgewichte möglich.A steel iron or standard raw steel is used in the melting vessels Manufactured with a constant composition, which is based on post-treatment in further process steps the desired final analysis is brought. In this way, with a combination of processes, the optional production of a Steel iron or unified raw steel of uniform quality, the composition of which is varied as required can, as well as the production of any quality steel is possible. The automation of the process and any Setting the batch sizes for bulk and quality steel ensures compliance with precise analysis tolerances for the finished steel and optimal adaptation to the further processing stages by specifying and strictly adhering to the tapping weights possible.
Während bei den herkömmlichen Arbeitsweisen mit kippbaren Elektro-Lichtbogenöfen zu der dort erwünschten Beschleunigung der Entleerung im allgemeinen Pfannen mit großem Fassungvermögen benutzt werden, die beim Vergießen in einer Stranggußan-Iage zumindest bei den Knüppelproprammen wegen Begrenzung der Gießquerschnitte und der Gießzeit betriebliche Schwierigkeiten verursachen können und deshalb häufig eine Zwischenüberhitzung auf besonderen Heizstanden erfordern, kann das gemäß derWhile in the conventional working methods with tiltable electric arc furnaces to the acceleration desired there emptying pans are generally used with a large capacity, the potting in a continuous casting Iage At least in the case of the billet programs, operational difficulties due to the limitation of the casting cross-sections and the casting time and therefore often require reheating on special heating stalls, this can be done according to
Stahleisen bzw, der Erfindung hergestellte/Einheitsrohstahl aus dem feststehendenSteel iron or the invention produced / unit raw steel from the fixed
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Einschmelzgefäß ohne Beeinträchtigung der Schmelzzeit in solchen Portionen bzw. Pfanneninhalten entnommen werden, wie es zur Erreichung eines betrieblichen Optimums für das Stranggießen oder die zwischengeschaltete Verarbeitung in weiteren metallurgischen Stufen notwendig erscheint.Melting vessel without affecting the melting time in such portions or pan contents are taken as required to achieve an operational optimum for the Continuous casting or intermediate processing in further metallurgical stages appears necessary.
in großen Pfannen So werden bei Brammen große Portionen/entnommen und beiin large pans This is how large portions / are removed from slabs and when
Qualitätsstählen kleinere Pfannen oder Aufnahmegefäße verwen-Use quality steels, smaller pans or receptacles.
j ■ ." j' · j- ^ t, · metallurgische Anbeitj ■. "j '· j- ^ t, · metallurgical work
det, in denen in der schon genannten Weise die weitere/ erxolgt Beim Verfahren nach der Erfindung sind Parallelarbeiten möglich, d.h. es kann gleichzeitig Massenstahl in einer Stranggußanlage hergestellt und mit Hilfe der kleineren Pfannen od. dgl. Qualitätsstahl in meist kleinen Mengen erzeugt werden.det, in which the further / takes place in the manner already mentioned In the method according to the invention, parallel work is possible, i.e. mass steel can be produced in a continuous casting plant at the same time and od with the help of the smaller pans. Like. Quality steel are usually produced in small quantities.
Für das Anfahren eines Elektro-Lichtbogenofeiis kann in der schon mehrfach erwähnten Weise ein Einheitsrohstahl als Restschmelze verwendet werden ι der im Gefäß durch eine Schlackenschicht geschützt ist.To start up an electric arc furnace, in the way already mentioned several times a unit raw steel can be used as residual melt ι the in the vessel by a Slag layer is protected.
Die weitere Möglichkeit zum Anfahren besteht in der Verwendung von Einheitsrohstahl einschließlich entsprechender Schlackenmenge aus einem anderen Einschmelzgefäß· Sofern vor-· handen, können zum Einfahren auch flüssiges Roheisen oder aufbereiteter Schrott eingesetzt werden, wobei letzterer mit verringerter Leistung niedergeschmolzen wird. Die erzielte Gleichmäßigkeit des Einschmelzvorganges· führt zu einer gegenüber üblichem Schrotteinsatz in herkömmlichen Lichtöfen wesentlich geringeren Lärmbelästigung. . Another possibility for starting is the Use of standard raw steel including the corresponding amount of slag from another melting vessel available, liquid pig iron or processed scrap can also be used for running in, the latter being the case is melted down with reduced power. The scored Uniformity of the melting process leads to a significantly lower level of noise pollution compared to the usual use of scrap in conventional light ovens. .
Aus dem gemäß der Erfindung verwendeten feststehenden Einschmelzgefäß wird der Stahl jeweils aus dem unteren Abschnitt des Gefäßes diskontinuierlich in ein Entnahmegefäß abgezogen, wobei der Badspiegel naturgemäß im Rhythmus der Abstiche schwankt. Der Rohstahl wird in der Regel während des Chargierans abgezonen. Nach Füllung des Entnahmegefaßte wirdFrom the stationary melting vessel used according to the invention, the steel is withdrawn discontinuously from the lower section of the vessel into a removal vessel, the bath level naturally fluctuating in the rhythm of the tapping. The crude steel is usually zoned off during the charging process. After filling the sampling aggregate is
ORlGIlSiALiMSPECTtDORlGIlSiALiMSPECTtD
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die Abstichöffnung mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung, z.B. einem Stopfen, mechanisch oder induktiv wieder geschlossen. Je nach Programm und der während des Einschmelzens vorgenommenen metallurgischen Arbeit kann der Einheitsrohstahl direkt in einer Stranggußanlage oder in Gießständen vergossen oder zunächst in weiteren metallurgischen Schritten auf die gewünschte Endanalyse gebracht v/erden. Bei verringerter Eisenschwammzufuhr im Einschmelzgefäß besteht jederzeit die Möglichkeit zur kontrollierten und gesteuerten Überhitzung « des Bades. Dies erlaubt im allgemeinen eine Legierung in den weiteren Stufen, vorzugsweise während des Entgasens, ohne weitere Wärmezufuhr, wobei bei Bedarf eine Wärmezufuhr durch Lichtbögen oder induktiv möglich ist.the tapping opening is closed again mechanically or inductively with the aid of a suitable device, e.g. a stopper. Depending on the program and the one made during melting For metallurgical work, the standard raw steel can be cast directly in a continuous casting plant or in casting stands or first brought to the desired final analysis in further metallurgical steps. With reduced The sponge iron supply in the melting vessel is at all times Possibility of controlled and controlled overheating «of the bath. This generally allows an alloy in the further stages, preferably during the degassing, without further supply of heat, with a supply of heat through if necessary Arcing or inductive is possible.
Das Arbeiten mit feststehenden Einschmelzgefäßen und Wechselgefäßen führt gegenüber konventionellen Hochleistunga-Lichtbogenöfen zu einer Verringerung der Investistionskosten je Tonne Rohstahl. Durch die Kontxnuierlichkext des Verfahrens und die Einstellung der metallurgischen Arbeit vor Beginn des Prozesses werden auch die Betriebskosten gesenkt. So werden insbesondere die Personalkosten, die Instandhaltungs- und Reparaturkosten und der Aufwand für feuerfestes Material und Elektroden verringert. .Working with fixed melting vessels and Interchangeable vessels leads to conventional high-performance arc furnaces to a reduction in investment costs per ton of crude steel. Through the context of the procedure and stopping the metallurgical work before the start of the process, the operating costs are also reduced. In particular, the personnel costs, the maintenance and repair costs and the expense for refractories Material and electrodes reduced. .
Die Schlacke, die sich im Einschmelzgefäß gebildet hat, wird in der jeweils genannten Weise diskontinuierlich aus besonderen verschließbaren Schlackenabzugsrinnen abgezogen. Die Abzugsrinnen können am Gefäß, vorzugsweise gegenüber der Stahlabstichsrinne, in mehreren Höhenlagen angebracht sein. Auf diese Weise kann ,Eisenschwamm mit verschieden hohen Bestandteilen an Schlackenträgern verarbeitet werden* Beim Verfahren bzw, der Vorrichtung nach der Anmeldung stört das Anwachsen der Schlackenschicht nicht, weil sie bei Bedarf bis auf eine erforderliche Restmenge von etwa 20 bis '30% abgezogen werden kann. Die Schlackenschieht läßt sich somitThe slag that has formed in the melting pot is withdrawn discontinuously from special lockable slag discharge channels in the manner mentioned in each case. The drainage channels can be attached to the vessel, preferably opposite the steel tapping channel, at several levels. In this way, sponge iron with different levels of constituents can be processed on slag carriers The method or the device according to the application does not interfere with the growth of the slag layer, because it does so when necessary can be deducted up to a required residual amount of about 20 to 30%. The slag layer can thus
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sowohl in ihrer Dicke als auch in ihrer Verweilzeit variieren» d.h. einstellen* Bevor Schlacke abgezogen wird, kann abgewartet werden, biö die Schlacke völlig ausreagiert hat. Eisenverluste sind infolgedessen sehr gering. Der entnommene Stahl ist in jedem Fall frei von Schlacke, d.h. rein.vary both in their thickness and in their dwell time » i.e. set * Before slag is withdrawn, you can wait until the slag has completely reacted. Iron losses are therefore very small. The removed steel is in any case free of slag, i.e. pure.
Die in vorerwähnter Weise abgezogene Schlacke fällt stets in einer vorbestimmten gleichmäßigen Zusammensetzung an, so daß sie sich besonders für die Verarbeitung auf Nebenprodukte eignet. Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich in dem Fall, wenn im Verbund mit der Direktreduktion gearbeitet wird. Die Direktreduktion ermöglicht insbesondere die Verarbeitung von Eisen-, Nickel-, Kobalt- und oxydischen Kupfererzen auf direktem Wege zum Metall, die sich damit beim Einschmelzen im flüssigen Stahl bzw. Metal ansammeln·' Dagegen werden Mangan-, Chrom-, Titan- und Vanadiumoxyde sowie andere Oxyde nicht reduziert und verbleiben beim Einschmelzen in der Schlacke, aus der sie bei entsprechenden Gehalten des Ausgangserzes durch Laugung oder andere geeignete Verfahren gewonnen werden können. Durch Auswahl geeigneter Erze und ihre Vorbereitung für den Prozeß, erforderlichenfalls in der Verbindung mit der Mischerzpelletierung der Erze vor Einsatz in die Direktreduktionsanlage, ist es möglich, die Einsatzstoffe mit einem solchen Anteil an Nebenbestandteilen zu erzeugen, daß ihre Gewinnung aus der Schlacke unter wirtschaftlichen Bedingungen möglich ist. Außerdem kann hierdurch auch der Gehalt an Nebenbestandteilen in Einheitsrohstahl, wie z.B. Nickel, vorherbestimmt werden.The slag withdrawn in the aforementioned manner falls always in a predetermined uniform composition, so that they are particularly suitable for processing Suitable by-products. There is a major advantage in the case when working in conjunction with direct reduction. The direct reduction enables in particular the Processing of iron, nickel, cobalt and oxidic copper ores on a direct route to metal, which is with it accumulate in molten steel or metal when melted · 'On the other hand, manganese, chromium, titanium and vanadium oxides become as well as other oxides are not reduced and remain in the slag when they are melted down, from which they are in the corresponding Holdings of the original ore can be obtained by leaching or other suitable methods. By choosing suitable Ores and their preparation for the process, if necessary in connection with mixer ore pelleting the ores before use in the direct reduction plant, it is possible to use the feedstock with such a proportion of secondary components to produce that their extraction from the slag is possible under economic conditions. In addition, the content of secondary components in standard raw steel, such as nickel, can be predetermined.
Es besteht ferner die Möglichkeit der Verbundarbeit mit einer vorgeschalteten Direktreduktionsanlage einschließlich Dampf- und Stromerzeugung zur Abgasverwertung, insbesondere zur Sauerstoff- und Schmelzstromerzeugung. Die bei der Direktreduktion anfallenden großen Abgasmengen, vor allem bei Verwendung gasreicher Kohle als Reduktionsmittel, kannThere is also the possibility of collaborative work with an upstream direct reduction system including Steam and electricity generation for exhaust gas utilization, in particular for oxygen and melt flow generation. The at the Direct reduction of large amounts of exhaust gas, especially when using gas-rich coal as a reducing agent, can
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vorzugsweise zur Dampf- und Stromerzeugung eingesetzt werden» Bei herkömmlicher Arbeitsweise der Elektrolichtbogenofen verhindern jedoch im allgemeinen die zur Stabilisierung des Netzes notwendigen Maßnahmen eine derartige Nutzung, zumal entsprechende Netze sehr häufig nicht zur Verfügung stehen und eine Einspeisung in das Öffentliche Netz in den Schmelzpausen, soweit vorhanden, nicht immer möglich ist. Die vorgenannte Kontinuierlichkeit des Einschmelzens mit konstanter Leistungsaufnahme ohne · wesentliche Netzrückwirkungen läßt jedoch eine solche Nutzung zu, soweit in direktem Verbund mit der Direktreduktionsanlage gearbeitet wird. Falls die zur Verfügung stehenden Abgasmengen groß genug sind, besteht auf diese Weise die Möglichkeit der Errichtung kontinuierlich arbeitender, vom fremden Strombezug weitgehend unabhängiger Hüttenwerke»are preferably used to generate steam and electricity »In the conventional way of working, the electric arc furnace however, the measures necessary to stabilize the network generally prevent such use, especially corresponding networks are very often not available and feed into the public network during the melting pauses, if available, is not always possible. The aforementioned continuity of the melting with constant However, power consumption without significant network perturbations allows such use, provided that it is directly connected the direct reduction system is used. if the The available exhaust gas quantities are large enough, in this way there is the possibility of setting up continuously working smelting works, largely independent of external electricity purchases »
Das Verfahren kann nach der Erfindung bei Bedarf auch für das kontinuierliche Ein- und Umschmelzen von Nichteisenmetallen und Nichteisenmetall-Legierungen oder sonstigen schüttfähigen NE-Metallschrott-Einsatzstoffen oder Verbindungen der Metalle mit anderen Elementen oder sonstigen schmelzbaren Erden oder Stoffen mit Hilfe des Elektro-Lichtbogenofens angewandt werden. Die Anwendung ist insbesondere für solche metallurgischen Prozesse gegeben, wo in Ein- oder Umschmelzofen der Lichtbogen ' als Energiequelle verwendet werden kann^ die Einsatz-, Zuschlagsund Legierungsstoffe in schüttfähiger, d.h. vorzugsweise in granulierter, pelletierter, brikettierter oder sonstiger kleinstückiger Form oder in flüssigem Zustand vorliegen bzw. in einen solchen Zustand überführt werden können-und deshalb kontinuierlich chargiert werden können und eine Trennung zwischen kontinuierlichem Einschmelzen mit portionsweisem Abzug von Sumpfinhalt und Schlacke und den weiteren metallurgischen Verfahrensschritten anwendbar ist, z.B. Reduktion des Zinkoxyds bei der Zinkherstellung, Herstellung von Kupfer-Nickel-Legierun-According to the invention, the method can, if required, also be used for the continuous melting and remelting of non-ferrous metals and non-ferrous metal alloys or other pourable non-ferrous metal scrap materials or compounds of metals with other elements or other fusible earths or materials with the aid of the electric arc furnace will. The application is given in particular for those metallurgical processes where the arc can be used as an energy source in the melting furnace or remelting furnace ^ the feed, additives and alloy materials in pourable, i.e. preferably in granulated, pelletized, briquetted or other small-piece form or in a liquid state are present or can be converted into such a state - and can therefore be charged continuously and a separation between continuous melting with portion-wise removal of sump contents and slag and the further metallurgical process steps can be used, e.g. reduction of zinc oxide in zinc production, production of copper Nickel alloy
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gen (Monel-Metall) mit anschließender Hfcduktion, Herstellung; von Handels- und Anodenkupfer, wobei bei Bedarf zur Einsparung von Verfahrensschritten auch eine Hintereinanderschaltung je nach Erfordernis zwischen kontinuierlichem Einschmelzen und nach Unterbrechung des Einschmelzens von Reduktion, Oxydation, Legieren, Fertigmachen oder anderen erforderlichen metallurgischen Arbeiten im gleichen Gefäß möglich ist»gene (Monel metal) with subsequent production, production; of commercial and anode copper, with a series connection if necessary to save process steps depending on requirements between continuous melting and after interruption of the meltdown of reduction, oxidation, alloying, finishing or other necessary metallurgical work is possible in the same vessel »
Beim Verfahren nach der Erfindung kann mit Vorteil eine Heißchargierung angewendet werden. Auf diese Weise läßt sich eine weitere Einsparung elektrischer.Energie erzielen*In the method according to the invention can with advantage Hot charging can be used. In this way you can achieve further savings in electrical energy *
In den beigefügten Zeichnungen ist eine Ein- bzw. Vorrichtung weitestgehand schematisch veranschaulicht, wie sie zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendbar ist.In the accompanying drawings is an apparatus largely schematically illustrates how it can be used for carrying out the method according to the invention.
Fig. 1 zeigt im Sinne eines Grundrisses ein Aggregat zur kontinuierlichen Elektrostahlerzeugung auf der Basis "Eisenschwamm"} v Fig. 1 shows in the sense of a floor plan a unit for continuous electrical steel production on the basis of "sponge iron"} v
Fig. 2 zeigt das gleiche Aggregat im Sinne eines Vertikalschnittes zur Fig. 1. .Fig. 2 shows the same unit in the sense of a vertical section to Fig. 1..
Bei dem Ausführ8ngsbeispiel nach der Zeichnung weist der Schmelzbetrieb drei feststehende Produktionseinheiten, und zwar die Schmelzgefäße 1, 2 und 3, auf. Es handelt sich um feststehende, insbesondere wannenförmige Gefäße, die einen Deckel bzw. ein Gewölbe 4 aufweisen und im unteren Bereich mit « einer verschließbaren öffnung bzw. Rinne 5 zum Abziehen bzw. Absaugen des eingeschmolzenen Metalls, insbesondere Stahl, versehen sind. Im oberen Bereich der Gefäßwandung 6, insbesondere an der der zuvor genannten Entnahmeöffnung 5 gegenüberliegenden Seite, sind mehrere Schlackenabstichrinnen 7 vorgesehen, die in der Höhe zueinander versetzt sind, so daß Schlacke ! in verschiedenen Höhenlagen abgezogen werden kann. Diese öffnungen bzw. Rinnen sind verschließbar. Mindestens den beiden äußeren Schmelzöfen ist zunächst je ein elektrischer Teil mit den Elektroden 8 zugeordnet. Das mittlere Einschmelzgefäß 2 ist als Wechselgefäß bzw, Speichergefäß vorgesehen, das beispielsweise nach Außerbetriebsetzung eines der beiden äußeren öfen 1 bzw. 3 mit der dann frei-'In the embodiment according to the drawing, the melting shop has three fixed production units, namely melting vessels 1, 2 and 3. These are stationary, in particular trough-shaped vessels which have a lid or a vault 4 and are provided in the lower area with a closable opening or channel 5 for drawing off or sucking off the melted metal, in particular steel. In the upper region of the vessel wall 6, in particular on the side opposite the aforementioned removal opening 5, several slag tapping channels 7 are provided, which are offset in height from one another so that slag ! can be withdrawn at different altitudes. These openings or channels can be closed. At least the two outer melting furnaces are each assigned an electrical part with the electrodes 8. The middle melting vessel 2 is provided as an interchangeable vessel or storage vessel which, for example, after one of the two outer furnaces 1 or 3 is shut down, with the then released '
ORiGlNAL INSPECTEDORiGlNAL INSPECTED
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werdenden elektrischen Einrichtung ausgerüstet wird. Die elektrische Einrichtung ist somit zwischen den Einschmelzgefäßen auswechselbar.electrical equipment to be equipped. the electrical equipment can thus be exchanged between the melting vessels.
Diesem in der Zeichnung dargestellten Schmelzbetrieb zugeordnet bzw, in geeigneter Entfernung nachgeschaltet sind Stranggußanlagen 9 oder andere für die Herstellung von Hassenstahl und Qualitätsstahl geeignete Einrichtungen, Vorgesehen sind ferner ein oder mehrere Stahlauffangbehälter 10 je nach Programm, in welchen die einem Einschmolzgefaßt entnommene Teilmenge auf einen besonderen Stand/bei wahlweiser Zuführung von elektrischer Energie zur Erhöhung des Wärmeinhalts weiteren metallurgischen Schritten, z.B. der Entschwefelung, Entgasung sowie dem Legieren zur Erzeugung entsprechender Stahlqualitäten,unterzogen wird. Im Bereich dieses Pfannenstandes befinden sich die auf die Pfannen aufsetzbaren Entgasungshauben 11 sowie Einrichtungen 12 zur Bereithaltung und Zugabe jeweils benötigter Zuschlags- und Legierungsstoffe sowie die gegebenenfals benötigten Einrichtungen für die Zuführung xx* elektrischer Energie,This melting plant shown in the drawing is assigned or connected downstream at a suitable distance Continuous casting plants 9 or others for the production of Hassenstahl and quality steel suitable facilities, one or more steel receptacles 10 are also provided depending on Program in which the one taken from a melted-in Partial amount to a special level / with optional supply of electrical energy to increase the heat content further metallurgical steps, e.g. desulphurisation, degassing and alloying to produce appropriate steel qualities will. The degassing hoods that can be placed on the pans are located in the area of this ladle stand 11 and facilities 12 for the provision and addition of any additives and alloying materials required, as well as any required facilities for the supply xx * electrical Energy,
Zunächst wird beispielsweise in dem einen Einschmelzgefäß 1 ein Anfangsschmelzbad unter Vermeidung einer überlastung des Netzes erstellt, dann wird die Beschickung mit weitestgehend einheitlich gehaltenen Einsatzstoffen, bei der Herstellung von Stahl, insbesondere Eisenschwamm und Eisenschwammbriketts, eingeleitet und kontinuierlich fortgesetzt. Die speziellen Schritte des Verfahrens sind in der Einleitung dieser Beschreibung dargelegt. Die· elektrische Einrichtung weist mehrere vertikal kontinuierlich absenkbare und hochziehbare Elektroden auf, die im größeren Abstand von den Behälterwandungen gehalten sind, so daß sich bei Bedarf Einsatzmaterial zum Schutz der Wände ablagern kann. Ober die Zuführungsrohre 13 und die Dosier- und Transporteinrichtung IU wird die Be-First, for example, in the one melting vessel 1 creates an initial molten bath while avoiding overloading the network, then the charging with as much as possible uniformly kept input materials in the production of steel, in particular sponge iron and sponge iron briquettes, initiated and continued continuously. The specific steps of the procedure are in the introduction set out in this description. The electrical device has several vertically, continuously lowerable and retractable ones Electrodes, which are held at a greater distance from the container walls, so that when required feed material can deposit to protect the walls. Via the feed pipes 13 and the metering and transport device IU, the loading
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Schickung des Schmelzraumes beispielsweise mit den einem Bunker 15 entnommenen Einsatz- und Zuschlagsstoffen in genauer, fein dosierter Menre auf die Oberfläche des Schmelzbades bewirkt. Auf dem eingeschmolzenen Rohstahl od. dgl. bildet sich eine Schlackenschicht 16, Während der Beschickung des Einsdimelzgefäßes mit Einsatzstoffen tu-dgl. kann die Dicke der Schlackenschicht auf das gewünschte Maß verändert werden» wobei über eine der öffnungen 7 Schlacke in den Schlackenbehälter 17 abgezogen wird, von wo sie gegebenenfalls einer Weiterverarbeitung auf die in ihr enthaltenen Nebenprodukte zugeführt werden kann. Ebenso wie die Schlacke kann der Rohstahl od. dgl. 18 jeweils in der erforderlichen bzw. benötigten Teilmenge über die Rinne 5 abgezogen werden, wobei die Pfanne 10 entweder direkt der Stranggußanlage 9 oder zunächstSending the melting room, for example, with the one Bunker 15 causes raw materials and aggregates removed in a precise, finely dosed Menre on the surface of the melt pool. Forms on the melted crude steel or the like a layer of slag 16, during the charging of the One-dimelzgefäßes with input materials tu-like. can the thickness the slag layer can be changed to the desired level »whereby via one of the openings 7 slag enters the slag container 17 is deducted, from where it may be a Further processing can be fed to the by-products contained in it. Just like the slag, the crude steel can od. Like. 18 each in the required or required Partial amount can be withdrawn via the channel 5, the ladle 10 either directly to the continuous casting plant 9 or initially
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dem erwähnten Standplatz*/zur Durchführung der weiteren metallurgischen Arbeiten bis zur Erreichung der gewünschten Endanalyse zugeführt werden kann. Der so entweder parallel oder nacheinander hergestelle Massen- oder Qualitätsstahl kann anschließend wahlweise auf die Stranggußanlage oder den anderen Einrichtungen, z.B. zum Abguß von Kokillen, vergossen werden.the mentioned stand * / to carry out the further metallurgical Work can be carried out until the desired final analysis is achieved. That way either in parallel or one after the other The mass or quality steel produced can then optionally be transferred to the continuous casting plant or the other facilities, e.g. for casting chill molds.
Zum Anfahren des zweiten Einschmelzgefäßes wird eine Teilmenge Rohstahl einschließlich Schlacke aus dem Gefäß 1 entnommen, so daß der Schmelzbetrieb unter kontinuierlicher Zuführung von Einsatzstoffen sofort aufgenommen werden kann. Für den Fall der Außerbetriebsetzung eines der öfen 1 und 3 wird der als WachseIgefaß vorgesehene Einschmelzofen 2 in der vorerwähnten Weise mit einer Mindestmenge an Rohstahl und falls dies zur Vermeidung der Abstrahlung erwünscht ist, auch mit einer entsprechenden Schlackenmenge gefüllt * Zum geeigneten Zeitpunkt wird die elektrische Einrichtung 8 von dem außer Betrieb gesetzten Ofen abgehoben und auf das Wechselgefäß aufgesetzt, so daß hier ebenfalls der Schmelzprozeß schnell und ohne Überlastung des Netzes eingeleitet und betrieben Wird.To start up the second melting vessel, a partial amount of crude steel including slag is removed from the vessel 1 so that the melting operation can be started immediately with the continuous supply of raw materials. In the event that one of the furnaces 1 and 3 is shut down, the melting furnace 2 provided as a wax vessel is filled in the aforementioned manner with a minimum amount of crude steel and, if this is desired to avoid radiation, also with a corresponding amount of slag Device 8 is lifted from the furnace, which has been put out of operation, and placed on the interchangeable vessel, so that here, too, the melting process is initiated and operated quickly and without overloading the network.
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Tritt eine Störung beim Pfannenofen oder bei der Strang» gußanlage auft kann die für das Vergießen oder Weiterverarbeiten in dem Behälter 10 bereitgestellte Schmelzbadmenge in einen der in Betrieb befindlichen Einschmelzöfen zurückgegossen werden, zu welchem Zweck die Einfüllgefäße naturgemäß, mit Befüllungsöffnungen ausgerüstet sind* Es besteht auch die Möglichkeit, jeweils eines der Einschmelzgefäße zur Speicherung einer Rohstahlmenge einschließlich Schlackenschicht bereitzuhalten oder mindestens zeitweise für diesen Zweck zu verwenden, um in solchen Zeiten, wo eine größere Netzbelastung nicht erwünscht oder nicht möglich ist» mit dem ge speicherten Rohstahl die Stahlproduktion fortsetzen zu können. If a fault occurs at the ladle furnace or at the slab "casting plant to t can provided for casting or further processing in the container 10 Schmelzbadmenge be poured back into one of the melting furnaces are in operation, for which purpose the filling equipment are naturally equipped with filling apertures * It is also the possibility of keeping one of the melting vessels ready for storing a quantity of crude steel including a layer of slag or at least temporarily using it for this purpose in order to be able to continue steel production with the stored crude steel in times when a greater network load is not desired or not possible .
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- 1971-07-05 AU AU30836/71A patent/AU3083671A/en not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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NL7109182A (en) | 1972-01-06 |
FR2097183A3 (en) | 1972-03-03 |
ZA714314B (en) | 1972-03-29 |
AU3083671A (en) | 1973-01-11 |
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