DE2210468B2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung von Stahl aus Erz - Google Patents

Description

dje for die endgüinge Stablzusammensetzung benötigten Zusatzstoffe teilweise sogar als Oxyde eingesetzt werden·

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Reduktionsgase teilweise peri- S pher der Beschickungssäule zugeführt und teilweise direkt in den sich bildenden Schmelzhohlraum geleitet werden, um dort zusätzlich überhitzt zu werden.

Weiterhin werden erfindungsgemäß Reduktionsbzw. Inertgas zur Abdichtung und Aufrechterhaltung einer reduzierenden Atmosphäre über den Spalt zwi schen Elektrode und Boden zugeführt

Hierbei empfiehlt es sich, daß die für die Stahlzusammensetzung nötigen Legierungsbestandteile gleichmäßig der Beschickung zugemischt werden.

"bie Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß Kalk für die Gangart oder Kohle für die Legierung bzw. Reduktion und reduzierbare Legierungsoxyde der Beschickung gleichmäßig zugesetzt werden.

Nach einem wetteren Merkmal der Erfindung ist vor- a» gesehen, daß die Schmelzleistung durch elektrische Energiezufuhr geregelt werden kann und die jeweilige Zufuhr an Reduktionsgas damit gekoppelt ist

Diese Arbeitsweise wird dadurch ermöglicht daß unter dem Einfluß der Lichtbogenwärme au.^r, der Beschikkung von unten ein kuppeiförmiger Hohlraum herausgebrannt wird, die Kuppeloberfläche schmilzt schalenförmig ab und erneuert sich aus der durch die Schwerkraft von selbst nachsinkenden Beschickungssäule. Bereits vor dem Abschmelzen beginnen die in der dar-Qberliegenden Reduktionszone entstandenen Eisenschwammteile unter dem Einfluß der nach unten hin zunehmenden Temperatur an den jeweiligen Berührungspunkten so fest miteinander zu verschweißen, daß sich am unteren Ende der Beschickungssäule dabei ein tragfönniges Gewölbe bildet

Dieses Gewölbe imstande, die darüber befindliche Beschickungssäule zu tragen und sich gleichsam kontinuierlich zu erneuern.

Dadurch, daß die Reduktions- bzw. Spaltgase von außen peipher dem Schacht zugeführt werden, oder die Reduktionsgase oder zumindest Anteile davon bereits unten in den Einschmelzraum eingeführt werden, ist es möglich, die Reduktionsgase direkt oder indirekt durch die Lichtbogenwärme zu überhitzen und diese aufgenommene Wärme im Gegenstrom bei der wärmeverbrauchenden Reduktion in drn höherliegenden Teilen der Beschickungssäule wieder abzugeben. Diese Reduktionsgase sollten eventuell auch über den Spalt zwischen der nachstellbaren Elektrode und dem wallar- so tig erhöhten Gefäßbeden zugeführt werden. Damit ist eine Abdichtung der Flektrode gegenüber Metallspritzern vo(. oben zu erreichen, außerdem die Aufrechterhaltung einer reduzierten Atmosphäre, zumal sonst durch die Kaminwirkung des Schachtofensystems eine gute Abdichtung gegenüber eindringender Luft erfolgen müßte.

Im Gegensatz zu sonstigen Stahlerzeugungsverfahren ist die Feuerfestbeaufschlagung außerordentlich gering, da das abfließende Metall einerseits die Sohle schützt und die Beschickung selbst die Wandungen. Lediglich die wallartige Erhöhung rund um die Elektrode ist der Lichtbogenstrahlung ausgesetzt, alle anderen Feuerfestfeile werden direkt durch flüssiges oder festes Metall vor Überhitzung geschützt Aus diesem Grunde sollte nur der unterste Teil des Ofens aus höhefwertigen Feuerfestmaterieiien zugestellt werden. Alle anderen Anteile des Schachtes brauchen nur den relativ ge ringen Anforderungen der Reduktionstemperatur genßgen, das bedeutet, daß der überwiegende Anteil des Gefäßes aus Schamottqualititen und der unterste Abschnitt aus basischen Magnesit· oder Dolomitanteilen bzw, aus saurem hochtonerdehaltigen Feuerfeatmate-Hai bsstehen sollte.

Durch die kontinuierliche Arbeitsweise ergibt sich auf die hohe Leistung, die verglichen mit den normalerweise diskontinuierlich ablaufenden Stahlerzeugungsverfahren zu vergleichsweise kleinen Ofengefäßen und damit zu geringen Investitions- und UnterhaUungske sten führt Auf Grund der kontinuierlichen Arbeitsweise, der allseitigen Umhüllung der Wärmequelle durch das einzuschmelzende Metall, ergeben sich ideale Wär meübergangsbedingungen, die sich im Gegensau zu den diskontinuierlichen Stahterzeugungsverfahren auch nicht im Laufe der Chargenzeit verschlechtern. Demzu folge kann der hohe Wärmewirkungsgrad von über 70% beim Einschmelzen nach dem Elektroverfahren, wie er für die diskontinuierliche Arbeitsweise gilt, bei dieser kontinuierlichen Arbeitsweise bis zu über 90% gesteigert werden, da es hierbei nur gilt die auftretenden Wandverluste durch gute Isolationsbedingungen weitgehend zu vermeiden.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens, bestehend aus einem oben offenen Schachtofen, durch dessen Boden von unten her eine Elektrode unter Belastung eines ringförmigen Spaltes hindurchgeführt ist die sich dadurch auszeichnet, daß der Schachtofen einen weitgehend gleichbleibenden bis sich leicht nach unten öffnenden Querschnitt bisitzt in dem die Beschickungssäule kontinuierlich unter der Schwerkraft absinkt ohne durch vorspringende oder richtungsändernde Ausmauerungen behindert zu werden.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß durch wallförmige Feuerfesterhebungen die nachstellbare Lichtbogenelektrode von dem auf dem Boden zusammenlaufenden Stahl getrennt ist

Die Erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß nur der unterste im Bereich der Lichtbogenerwärmung liegende Schachtofenteil mit hochwertigem Feuerfestmaterial und der übrige Teil mit normalem Feuerfestmaterial ausgekleidet ist

Weiterhin kann die Vorrichtung derart ausgebildet sein, daß der Materialabfluß im Bereich der Lichtbogenerwärmung liegt und durch die Niveauhöhe die Sumpfhöhe des Metalls über dem Boden und damit Verweilzeit und Überhitzung beeinflußbar sind.

Außerdem empfiehlt es sich, daß das Auffanggefäß für den flüssigen Stahl mit dem Abfluß zur Vermeidung von Oxydationseinflüssen abgedichtet ist

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform, vielmehr s^:.nd im Rahmen der Erfindung weitere Abwandlungen möglich.

Der Schachtofen 1 ist in seinem oberen Teil mit Erz· und Legie-ungselementen und Zuschlägen gefüllt Durch den Boden 3 des Schachtofens 1 dringt die Elektrode 4, die zwischen sich und dem Boden 3 einen Ring spalt 5 beläßt, durch den reduzierende Gase, beispielsweise Erdgas in den Schmelzraum 12 eingeblasen werden, die durch den Lichtbogen 6 der Elektrode 4 erhitzt werden und im Gegenstrom durch die Beschickung* säule 2 strömen. Durch die seitlichen Öffnungen 7 wird weiteres reduzierendes Gas, z. B. Erdgas in die Beschik· kungssäule 2 eingebracht

Im unteren Teil der Beschickungssäule 2, also dem elektrischen Lichtbogen 6 benachbart, ist aus dem Erz Eisenschwamm geworden, der an den vielfältigen Berührungspunkten miteinander verschweißt ist und demzufolge ein tragfähiges Gerüst für die Erzsäule 2 bildet. Oer auf dem Böden 3 des Schachtofens 1 sich sammeln

de Stahl 8 fließt aus der Öffnung 9 im Boden 3 des Schachtofens t ab. Die wallförmige Erhöhung 10 auf dem Boden 3 umgibt die Elektrode 4 und verhindert es, daß der flüssige Stahl 8 in den Ringraum S zwischen der Elektrode 4 und dem Boden 3 eindringen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   meidung von O*ydationseinflüssen abgedichtet ist.

   . Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von sus Erz, Pellets, Sinter ed, dgl unter Verwen· von Reduktionsgasen in einem Schachtofen weitgehend gleichbleibendem Querschnitt, d a · rch gekennzeichnet, daß die Beschiknach der Reduktion durch Reduktjonsvor unten her mit einer zentral angeordneten, größten Teil des Beschickungsquerschnittes be- ;enden Lichtbogenerwärmung abge-

   und überhitzt wird.

   Verfahren nach Anspruch !, dadurch gekenn· et, daß die Reduktionsgase teilweise peripher Beschickungssäule zugeführt und teilweise diin den sich bildenden Schmelzhohlraum geleiwerden, um dort zusätzlich überhitzt zu werden. Verfahren nach den Ansprüchen t und 2, dagekennzefchnet, daß Reduktions- bzw. Inertzur Abdichtung and Auf recbterhaltung einer reduzierenden Atmosphäre über den Spalt zwischen Elektrode ur«l Boden zugeführt werden.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Stahlzuiammensetzung nötigen Legierungsbestandteile gleichmäßig der Beschickung zugemischt werden.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kalk für die Gangart Oder Kohle für die Legierung bzw. Reduktion und reduzierbare Legierungsoxyde der Beschickung gleichmäßig zugesetzt werden.

   6. Verfahrt ι nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzleistung durch die elektrische Onergic zufuhr geregelt werden kann und die jeweilige Zu'uhr an Reduktionsgas damit gekoppelt ist.

   7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, bestehend aus einem Oben offenen Schachtofen, durch dessen Boden von unten her eine Elektrode unter Belassung eines ringförmigen Spaltes hindurch geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtofen (1) einen weitgehend gleichbleibenden bis sich leicht nach unten Öffnenden Querschnitt besitzt, in dem die Beschikkungssäule (2) kontinuierlich unter der Schwerkraft absinkt, ohne durch vorspringende oder richtungslindernde Ausmauerungen behindert zu werden.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch wallförmige Feuerfesterhebungen (10) die nachstellbare Lichtbogenelektrode (4) von dem auf dem Boden (3) zusammenlaufenden Stahl (8) getrennt ist.

   9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß nur der unterste im Bereich der Lichtbogenerwärmung liegende Schachtofcnteil (13) mit hochwertigem Feuerfestmateriai Und der übrige Teil (11) mit normalem Feuerfestmaterial ausgekleidet ist

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis •,dädURthrgikennzcichfiet,daß der Materitlabfluö Ifn, ΒμπΒπ* dWj?Lfeh.tbögeiierw8rniung Hegt und Aireh dte Niveiuhohe di« Sumpfhöhe des Metalls wer dem Beden (3) und damit Verweitedt und überhitzung beeinflußbar sind.

   If. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffanggefäß lör den flüssigen Stahl (β) mit dem Abfluß zur Ver·

   ίο

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Stmhl aus Erz, Pellets, Sinter od. dgl. unter Verwendung von Reduktionsgasen in einem Schachtofen mit weitgehend gleichbleibendem Querschnitt

   Mit den unter dem Sammelbegriff »Direktreduktionsverfahren« bekannten Reduktionsverfahren ist es möglich. Erz oder PeHets m Eisen bzw. Eistaschwamm umzuwandeln. Diese Verfahren werden in den verschiedensten Aggregaten durchgefühlt Am bekanntesten sind die Dtrekireduktionsverfsliren mit Siückerz bzw. Pellets im Schachtofen oder Feinerz und Kohle im Drehrohofea Das Endprodukt ist Eisenschwamm, der in der Regel noch einen geringen Restgehalt an redujäertens Sauerstoff aufweist, aEßerdem als Verunreinigungen noch Gangartbestandteile des Erzes enthält, die nicht reduziert werden können. Dic-acs Zwischenprodukt wird daher meistens in einem zweiten unabhängigen Verfahrensschritt gleichsam als Ausgangsstoff für Schrott in den herkömmlichen Stahlerzeugungsaggregaten eingesetzt Ungünstig ist dabei die durch die hohe Porosität (große Oberfläche) bedingte Neigung zur Reoxydation. Aus diesem Grunde wirken sich längere ungeschützte Lagerzeiten und Einschmelzmethoden unter oxydierenden Bedingungen ungünstig aus. Aus dem letztgenannten Grund wird nach dem Direktreduktionsverfahren !hergestellter Eisenschwamm vornehmlich in Elektroöfen eingeschmolzen. Hier haben sich für den Einsatz von Eisenschwamm kontinuierliche Beschickungsmethoden gegenüber der sonst üblichen diskontinuierlichen Korbchargierung bewährt

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem ein herkömmlich im Schachtofen erzeugter Eisenschwamm im gleichen Gefaß kontinuierlich eingeschmolzen und als Stahl abgeführt werden kann.

   Das wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Beschickungssäule nach der Reduktion durch Reduktionsgase von unten her mit einer zentral angeordneten, den größten Teil des Beschickungsquerschnittes beaufschlagenden Lichtbogenerwärmung abgeschmolzen und überhitzt wird.

   Auf diese Weise gelangt man zu einem Verfahren der einleitend genannten Art das die vorerwähnte Erfindungsaufgabe voll erfüllt Hinzu kommt, daß die bisher übliche zweistufige Verfahrensweise (Reduktionsverfahren-Einschmelz- und Stahlerzeugungsverfahren) vermieden und der bisher diskontinuierlich erfolgende Einschmelzprozeß kontinuierlich durchgeführt werden kann.

   Die normalerweise übliche Abkühlung des Eisenschwammes von der Temperatur der Reduktionsstufe und der anschließenden Wiedererwärmung bis zum Einschmelzen kann in einem Arbeitsgang zu erheblichen Wärme- bzw. Energieeinsparungen führen. Außerdem kann das Problem der Reoxydation umgangen werden, wenn der" Eisenschwamm unter reduzier* baren Bedingungen direkt nach der Reduktion eingeschmolzen wird. Die Auslrags* und Einsaizvorrichtun· gen, die normalerweise ifür den Austrag des Eisenschwamm* aus der Reduktionsstufe und für den Einsatz in der Einschmelistufe benötigt werden, können eingespart werden. Bereits beim Einsetzen des Erzes können