DE2121071A1 - Device for carrying out continuous melt-metallurgical reactions in connection with an electromagnetic countercurrent trough and method for operating the device - Google Patents
Device for carrying out continuous melt-metallurgical reactions in connection with an electromagnetic countercurrent trough and method for operating the deviceInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
Dipl.-lng. WERNER COHAUSZ ■ Dipl.-lng. WlLHELM FLORACK . Dipl.-ing. RUDOLF KNAUFPATENT LAWYERS
Dipl.-Ing. WERNER COHAUSZ ■ Dipl.-lng. WlLHELM FLORACK. Dipl.-ing. RUDOLF KNAUF
4 Düsseldorf, Schumannstraße 974 Düsseldorf, Schumannstrasse 97
Pried. Krupp .Hüttenwerke 28. April I971Pried. Krupp. Ironworks April 28, 1971
Aktiengeseilj^haftAktiengesellschaft
463 ν '463 ν '
Vorrichtung zur Durchführung kontinuierlicher schmelzmetallurgischer Reaktionen in Verbindung mit einer elektromagnetischen Gegenstromrinne und Verfahren zum Betreiben der VorrichtungDevice for carrying out continuous smelting metallurgy Electromagnetic countercurrent trough reactions and methods of operating the apparatus
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung kontinuierlicher schmelzmetallurgischer Reaktionen in Verbindung mit einer elektromagnetischen Gegenstromrinne, wobei die Gegenstromrinne zwischen dem tiefer liegenden Metalleinlauf, bzw. Schlackenauslauf und einem höher gelegenen, zum Aufgeben der Schlackenphase und/ oder zum Prischen dienenden Reaktor mit gegenüber der Gegenstromrinne größerer Badtiefe angeordnet ist und ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.The invention relates to an apparatus for performing continuous Smelt metallurgical reactions in connection with an electromagnetic countercurrent trough, the countercurrent trough between the deeper metal inlet or slag outlet and a higher-lying reactor, which is used for feeding the slag phase and / or for prischarging, opposite the countercurrent channel greater bath depth is arranged and a method for operating the device.
Es ist bekannt, daß metallurgische Reaktionen auf der elektromagnetischen Gegenstromrinne gegenüber diskontinuierlichen oder Gleichstromverfahren weitaus geringere Schlackenmengen für den gleichen Erfolg benötigen (Archiv Eisenhüttenwesen 39, 1968, Seite 421/32; Stahl und Eisen 89, 1969, Seite 1185/90). Wie insbesondere die aufgrund der theoretischen Erörterungen in der Arbeit Archiv durchgeführten praktischen Versuche zeigten, sind erheblich bessere Ergebnisse erst bei Großrinnenanlagen zu er-It is known that metallurgical reactions on the electromagnetic Countercurrent trough compared to discontinuous or cocurrent processes far lower amounts of slag for the need the same success (Archiv Eisenhüttenwesen 39, 1968, page 421/32; Stahl und Eisen 89, 1969, page 1185/90). How in particular The practical tests carried out on the basis of the theoretical discussions in the work Archive showed are significantly better results can only be achieved with large channel systems
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Ge/BeGe / Be
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warten, da hierbei einerseits der Vermischungsanteil eingeschränkt und andererseits auch der Einfluß der Anlaufperiode ausgeschaltet werden kann (s. Stahl und Eisen, a.a.O., Seite I90, linke Spalte, Absatz 5).wait, since on the one hand the proportion of mixing is limited and on the other hand the influence of the start-up period can be eliminated (see Stahl und Eisen, loc. cit., page 190, left column, Paragraph 5).
Der Platzbedarf derartiger Großanlagen steht den wirtschaftlichen Interessen entgegen.The space requirements of such large-scale systems are the economic ones Contrary to interests.
Es ist eine Aufgabenstellung der Erfindung, zur Durchführung kontinuierlicher schmelzmetallurgischer Reaktionen in Verbindung mit einer elektromagnetischen Gegenstromrinne platzgünstigere Rinnenabmessungen anzugeben.It is an object of the invention to be carried out continuously Melt-metallurgical reactions in connection with an electromagnetic counter-current channel, more space-saving channel dimensions to specify.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb der Gesamtlänge der Gegenstromrinne in Kaskadenform mindestens ein weiterer Reaktor zwischengeschaltet ist.This object is achieved in that within the total length of the countercurrent channel in a cascade shape at least another reactor is interposed.
Folgende Überlegungen führten zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung: The following considerations led to the device according to the invention:
Die eingangs erwähnte Einsparung an Schlacken bei Verwendung des Gegenstromverfahrens kann sich nur auf solche Zusätze beziehen, die zur Entfernung der unerwünschten Begleitelemente im iietall diese unerwünschten Begleitelemente in sich lösen. Wenn «tie unerwünschten Begleitelemente dagegen durch einen Partner chemisch abgebunden werden, so ist hierfür eine bestimmte stöchiometrische Menge erforderlich. Diese Menge kann beim Gegenstro:p.ve<.· fahren nicht herabgesetzt werden, da sLe von dem GehaLt der· ui irwünschteri Begleitelemente im Ausgangsmetall abhängig ist. Ein üo'eher, stöchiometrisch in bestimmter Menge erforderlicher Reakcioaspartner ist z.B. beim Frischen von Roheisen der Sauerstoff oder der Schwefel beim Abbinden von Kupfer zur Entfernung aus Blei. Der einfaciiheltshalber wird die Erfindung im folgenden für das Frischen von Roheisen beschrieben; sie ist aber auch für jede andere Reaktion zwischen Metall und Schlacke oder anderen Phasen (Steine, Speisen, Gasphasen) verwendbar.The aforementioned savings in slag when using the The countercurrent process can only refer to additives that are used to remove the undesired accompanying elements in the iietall solve these undesirable accompanying elements in itself. If «tie undesirable Accompanying elements, on the other hand, are chemically bound by a partner, so this is a certain stoichiometric Amount required. This amount can go with the counter flow: p.ve <. · are not reduced, since they are based on the content of the ui undesirablei Accompanying elements in the starting metal is dependent. A lot more, stoichiometrically required reactant in a certain amount is, for example, oxygen or sulfur when refining pig iron when setting copper to remove it from lead. For the sake of simplicity the invention is hereinafter for the refining of Pig iron described; but it is also used for any other reaction between metal and slag or other phases (stones, dishes, Gas phases) can be used.
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Bei phosphorreichem Roheisen, das üblicherweise nach dem Thomasoder LDAC-Verfahren verarbeitet wird, werden größere Mengen Sauerstoff benötigt als bei phosphorarmem Roheisen. Dementsprechend sind bei phosphorreichem Roheisen auch die Schlackenmengen beträchtlich größer. Das Zwischenabschlacken beim LDAC-Verfahren erfordert viel Zeit, ein Verfahrensschritt, der beim Gegenstromverfahren auf der elektromagnetischen Gegenstromrinne nicht anfällt. Um aber bei der eingangs erwähnten Vorrichtung die stöchiometrisch erforderliche Sauerstoffmenge zur rechten Zeit an den Ort der Reaktion zu bringen und gleichzeitig den Vorteil geringer Schlackenmengen beizubehalten, ist es erforderlich, Sauerstoff oder Erze oder beides auf der Gesamtstrecke der auf der Gegenstromrinne reagierenden Phase aufzugeben. Dabei besteht die Gefahr, daß es zu Störungen der Strömungen und zum Angriff auf die feuerfeste Auskleidung der Gegenstromrinne kommt.With phosphorus-rich pig iron, which is usually according to the Thomasoder LDAC process is processed, larger amounts of oxygen are required than with low-phosphorus pig iron. Accordingly In the case of pig iron rich in phosphorus, the quantities of slag are also considerably larger. The intermediate slagging in the LDAC process requires a lot of time, a process step that does not occur in the countercurrent process on the electromagnetic countercurrent trough. However, in the device mentioned at the beginning, the stoichiometric to bring the required amount of oxygen to the site of the reaction at the right time and at the same time lower the advantage To maintain slag quantities, it is necessary to add oxygen or ores or both to the total distance of the reacting phase on the countercurrent trough. There is a risk that it would disturb the currents and attack the refractory Lining the countercurrent trough comes.
Diese Schwierigkeiten umgeht die erfindungsgemäße Vorrichtung, die innerhalb der Gesamtlänge der Gegenstromrinne in Kaskadenform mindestens einen weiteren Reaktor zwischenschaltet. Vorzugsweise sind bis zu fünf, insbesondere aber drei Reaktoren zwischengeschaltet.The device according to the invention avoids these difficulties within the total length of the countercurrent trough in cascade form at least interconnects another reactor. Preferably up to five, but especially three reactors are connected in between.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Abschnitte der durch die Reaktoren unterteilten Gegenstromrinne winklig zueinander angeordnet, wobei die Reaktoren den Eckpunkt bilden.In a preferred embodiment, the individual sections of the countercurrent trough divided by the reactors are arranged at an angle to one another, the reactors forming the corner point.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Gegenstromrinne innerhalb ihrer Gesamtlänge öffnungen für den Abzug oder die Aufgabe von Metall- und/oder Schlackenphase auf.In a further preferred embodiment, the countercurrent channel has within their total length openings for the withdrawal or the task of metal and / or slag phase.
Vorzugsweise ist die zum Abziehen der Schlackenphase dienende öffnung jeweils kurz vor dem zwischengeschalteten Reaktor angeordnet. Preferably that is used to withdraw the slag phase Opening in each case arranged shortly before the interposed reactor.
Von besonderem Vorteil sind Reaktoren, die als Aufblaskonverter ausgebildet sind. Bevorzugt besitzt jeder Aufblaskonverter einReactors that are used as inflation converters are of particular advantage are trained. Preferably each inflation converter has one
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Fassungsvermögen für die Metallphase, das einer mittleren Verweilzeit von 5 bis 30 min entspricht.Capacity for the metal phase, that of an average residence time from 5 to 30 minutes.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders für ein Verfahren, bei dem in die Reaktoren schlackenbildende Stoffe (anorganische Verbindungen in Form von Schlacke, Stein, Speise o. dgl.) gegeben und gegebenenfalls reagierende und/oder inerte Gase eingeblasen werden.The device according to the invention is particularly suitable for a method in which substances which form slag in the reactors (Inorganic compounds in the form of slag, stone, food or the like) and optionally reactive and / or inert Gases are blown in.
Vorzugsweise werden Teilmengen der Metall- und/oder der Schlackenphase oder die gesamte Schlackenphase innerhalb der Gesamtstrecke der Gegenstromrinne abgezogen und in bestimmten Mengen nach Rückführung erneut nach Art eines Kreislaufmaterials zugegeben.Partial amounts of the metal and / or the slag phase are preferred or the entire slag phase is withdrawn within the entire length of the countercurrent trough and in certain amounts after recirculation added again in the manner of a circulating material.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the figures and are described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein Schema der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit1 shows a diagram of the device according to the invention
einem zwischengeschalteten Reaktor;an intermediate reactor;
Fig. 2 ein Schema gemäß Fig. 1 mit zwei zwischengeschalteten Reaktoren undFIG. 2 shows a diagram according to FIG. 1 with two interposed ones Reactors and
Fig. 3 u.■ k im Schema Draufsichten auf bevorzugte AnordnungenFig. U 3. ■ in the diagram k plan views of preferred arrangements
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.the device according to the invention.
In Fig. 1 ist der als Aufblaskonverter ausgebildete Reaktor mit 1 bezeichnet. Die Gegenstromrinne 5* 10 ist durch einen weiteren. Aufblaskonverter 2 in zwei Abschnitte unterteilt. In die Konverter I, 2 tauchen die Lanzen 7*8 ein. Die Metallphase ist mit 4 und die Schlackenphase mit 6 bezeichnet. Das fertig gefrischte Metall wird über einen Syphon oder einer weiteren elektromagnetischen Rinne 3 2 aus dem Konverter ] entfernt.In FIG. 1, the reactor designed as an inflation converter is denoted by 1. The countercurrent channel 5 * 10 is through another. Inflation converter 2 divided into two sections. The lances 7 * 8 are immersed in the converters I, 2. The metal phase is denoted by 4 and the slag phase by 6. The finished, refined metal is removed from the converter via a siphon or another electromagnetic trough 3 2.
In Fig.' 2 1st durch Zwischenschaltung von drei Konvertern 2, 3,In Fig. ' 2 1st through the interposition of three converters 2, 3,
209847/Ό250209847 / Ό250
die Gegenstromrinne in vier Abschnitte. 10, 5, 15, 16 unterteilt. In jeden Konverter 2,· 3, 11 ist eine Lanze 7, 8, 9 geführt.the countercurrent trough into four sections. 10, 5, 15, 16 subdivided. A lance 7, 8, 9 is guided into each converter 2, 3, 11.
Wie Fig. 3 und Fig. 4 zeigen, ist bei einer winkligen Anordnung der einzelnen unterteilten Rinnenabschnitte eine besonders platzgünstige Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegeben. An den Eckpunkten der winkligen Anordnung sitzen die Aufblaskonverter 1, 2, 3* 11* die durch die Rinnenabschnitte 10, 5> 15 verbunden sind. .As Fig. 3 and Fig. 4 show, is in an angled arrangement of the individual subdivided channel sections a particularly space-saving one Arrangement of the device according to the invention given. The inflation converters are located at the corner points of the angled arrangement 1, 2, 3 * 11 * through the channel sections 10, 5> 15 are connected. .
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:The operation of the device according to the invention is as follows:
Wie eingangs ausgeführt wurde, ist z.B. vom wirtschaftlichen Standpunkt her gesehen die kontinuierliche Verarbeitung von Thomas-Roheisen für die Hüttenwerke eine interessante Aufgabe. Hierbei müssen für die Verschlackung größere Mengen an Sauerstoff zur Verfügung gestellt werden. Um den Sauerstoff zur rechten Zeit an den Ort der Reaktion zu bringen und gleichzeitig den Vorteil geringer Schlackenmengen beizubehalten, wäre es nach dem bekannten Stand der Technik erforderlich, Sauerstoff und Erz oder beides auf die Rinne zu geben. Dabei besteht die Gefahr, daß die ohnehin dünne Schicht des flüssigen Roheisens von etwa 1 bis 3 cm durchstoßen wird, so daß es zu Störungen der Strömungen und zum Angriff des feuerfesten Materials kommt. Um diesen Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einer oder notfalls mehrere Konverter 2, 3, 11 zwischengeschaltet, in denen die Hauptmenge des gasförmigen Sauerstoffs aufgeblasen und Erz und Kalk zugesetzt werden. Das hat zudem den Vorteil, daß an diesen Stellen Metall und Schlacke intensiv miteinander verwirbelt werden.As stated at the beginning, for example, is from an economic point of view from the point of view of the continuous processing of Thomas pig iron an interesting task for the iron and steel works. In this case, larger amounts of oxygen must be available for the slagging be asked. In order to bring the oxygen to the place of the reaction at the right time and at the same time reduce the advantage To maintain slag levels, it would be necessary in the known art to add oxygen and ore or both to the To give gutter. There is a risk that the already thin layer of liquid pig iron of about 1 to 3 cm will pierce becomes, so that it comes to disturbances of the currents and the attack of the refractory material. To get these difficulties out of the To go ways, one or, if necessary, several converters 2, 3, 11 are interposed in the method according to the invention, in to which most of the gaseous oxygen is inflated and ore and lime are added. This also has the advantage that on these places metal and slag are intensely swirled together.
In Fig. 1 1st eine zweistufige Vorrichtung dargestellt. Im Konverter 1 werden Sauerstoff, Kalk, Erz und evtl. weitere Zuschläge aufgegeben. Im Konverter 1 selbst wird der Stahl fertig gefrischt. Im oberen Rinnenabschnitt 5 leistet die Schlacke Oxidationsarbeit,In Fig. 1 is shown a two-stage device. Oxygen, lime, ore and possibly other additives are stored in converter 1 given up. The steel is refined in the converter 1 itself. In the upper channel section 5, the slag performs oxidation work,
- 6 20 ST8 47/0250- 6 20 ST8 47/0250
wobei sie ihre Eisenoxide zum Teil verliert. Im zwischengeschalteten Konverter 2 wird das Sauerstoffpotential durch Sauerstoffblasen und Erzzugabe wieder angehoben. Hier wird das Eisen ebenfalls stark gefrischt. Auf dem unteren Rinnenabschnitt 10 verliert die Schlacke wieder ihr Sauerstoffpotential durch ablaufende Frischreaktionen.where it loses some of its iron oxides. In the intermediary Converter 2, the oxygen potential is raised again by oxygen bubbles and ore addition. Here is the iron too strongly refreshed. On the lower channel section 10, the slag again loses its oxygen potential as a result of the slag running off Fresh reactions.
Wie Fig. 3 zeigt, sind außerdem in den einzelnen Rinnenabschnitten 10, 5* 15 Öffnungen 14, 15 vorgesehen, die für das Abziehen eines Teiles oder der gesamten Schlacke aus dem vorgeschalteten Rinnenreaktionsabschnitt gedacht sind. Diese Schlacken können im Bereich des höher liegenden Konverters (Pfeile) wieder zugegeben werden, wobei gleichzeitig in den jeweiligen Konverter eine neue oder nur teilweise neue Schlacke erzeugt wird.As Fig. 3 shows, are also in the individual channel sections 10, 5 * 15 openings 14, 15 provided for pulling off a Part or all of the slag from the upstream channel reaction section are intended. These slags can be added again in the area of the higher converter (arrows), at the same time a new or only partially new slag is generated in the respective converter.
Wie Fig. 4 zeigt, können durch Öffnungen 16, 17 in einzelnen Rinnenabschnitten auch Metallteilmengen abgezweigt werden. Diese Metallteilmengen können entsprechend ihrer Konzentrationen das gewünschte Fertigmetall sein, oder sie können in tiefer liegenden Konvertern (Pfeile) zur Verdünnung des dort befindlichen Metalles zugegeben werden.As FIG. 4 shows, through openings 16, 17 in individual Channel sections are also branched off partial amounts of metal. Depending on their concentrations, these metal sub-quantities can be the desired finished metal, or they can be in lower lying converters (arrows) to dilute the metal located there be admitted.
Nach der intensiven Verwirbelung von Schlacke und Metall im Konverter und der damit verbundenen intensiven Reaktion zwischen Schlacke und Metall verläßt das emulsionsartige Gemisch von Schlakke und einem Teil des Metalls den Konverter und reagiert auf der Rinne welter.After the intensive swirling of slag and metal in the converter and the associated intense reaction between slag and metal leaves the emulsion-like mixture of slag and a part of the metal the converter and reacts on the gutter welter.
Aus der Schlacke sinken die Meballtröpfchen in den bergauf fließenden Metallstrom hinein, wobei sie vorher mit dem Eisenoxyd und dem Sauerstoff der Schlacke reagiert haben.The meball droplets sink from the slag into the uphill flowing Metal stream into it, whereby they have previously reacted with the iron oxide and the oxygen of the slag.
Die besonderen Vorteile der Erfindung liegen darin:The particular advantages of the invention are:
daß die Gesamtlänge der Gegenstromrinne stark verkürzt wird,that the total length of the countercurrent channel is greatly reduced,
- 7 209847/0250 - 7 209847/0250
daß durch eine winklige Anordnung der einzelnen Rinnenabschnitte der Platzbedarf welter verringert wirdthat the space requirement is reduced by an angled arrangement of the individual channel sections
und daß der Verschleiß des feuerfesten Materials geringer ist, da die höchsten Temperaturen in den Reaktoren (Konvertern) auftreten, wobei zu berücksichtigen ist, daß in den Reaktoren neben einer größeren Badtiefe auch der Abstand zu den dem Verschleiß unterworfenen Seitenwänden größer ist.and that the wear and tear of the refractory material is lower, since the highest temperatures occur in the reactors (converters), It must be taken into account that in the reactors, in addition to a greater bath depth, the distance to those subject to wear Sidewalls is larger.
Patentansprüche:Patent claims:
2 0 9 8 U 7 / 0 ? b C2 0 9 8 U 7/0? b C
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