DE2412617A1 - Verfahren und vorrichtung zur verhuettung von eisenerzen - Google Patents

Description

Vereinigte Österreich:! schö Eisen- und Staiilv.-erke Alpine Montan Aktiengesellschaft in Wien , Friearichstr.4

"-.... Österreich

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhüttung von Eisenerzen, wobei in einem Drehrohrofen das EJrz durch festen Kohlenstoff sowie durch iia Gegenstrom geführtes Flaumiengas erhitzt und reduziert, das reduzierte Eisen in einem ersten Herdofen gesammelt und überhitzt und in einem zweiten Herdofen zu Roheisen, Gußeisen oder Stahl von gewünschter Zusammensetzung umgewandelt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen dienen "bekanntlich dazu, in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen oder kontinuierlich z.B. aus Eisenerz Stahl zu erzeugen, ohne den Hochofen zu benützen, um dadurch von den Qualitätsanfordenmgen an das Erz und an den Brennstoff möglichst frei zu sein. Der Drehrohrofen als primäres Aggregat dient diesem Zweck am "besten. Es ist bekannt, im Drehrohrofen, z.B. aus Feinerz, Kohle und Zuschlagen, ein Gemisch von Eisenschwamm und Gangart herzustellen, dieses abzukühlen und den Eisenschwamm nach Abtrennung der Gangart im Hochofen oder Stahlsehmelzofen weiterzuverarbeiten_o Bei den bekannten Anordnungen kann hiebei der Drehrohrofen im Gleichstrom oder im Gegenstrom arbeiten, d.h. die Flainmen- und Reduktionsgase können in der selben Richtung strömen wie das zu behandelnde Gut oder entgegengesetzt dazu. Der Brennstoffbedarf ist jedoch im allgemeinen beim Gegenstromprinzip wegen des gleichmäßig hohen Temperaturunterschiedes zwischen Heizgas und zu erwärmendem Gut niedriger. Der Drehrohrofen kann zur besseren Temperaturführung auch mit Mantelrohren oder Mantelbrennern ausgestattet sein. Es ist auch bekannt, am Austragsende des Drehrohrofens einen Herdofen anzuordnen und das Austragsgut zu schmelzen, so daß Metall und Gangart getrennt werden. Das Schmelzen kann hiebei durch Brenner, die mit gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen betrieben werden, oder durch elektrische Energie erfolgen. Auch die Erzeugung der für das Schmelzen erforderlichen Wärme durch Verbrennen des im Überschuß vorhandenen Kohlenstoffes im Austrag des Drehrohrofens mit sauerstoffhaltigen heißen Gasen ist bekannt. Nach dem Stand

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der Technik werden in diesen Fällen die im Herdofen entstehenden gasförmigen Reaktionsprodukte direkt ins Freie geleitet. Es ist schon vorgeschlagen worden, das im Herdofen gesammelte Eisen entweder kontinuierlich unter Ausscheidung der Schlacke abzuführen oder es chargenweise eineta elektrischen Lichtbogenofen zuzuleiten, in dem· die Umwandlung zu Stahl erfolgen soll. Diese nach dem Stande der Technik vorgeschlagene Hintereinanderschaltung von Ofeneinheiten, nämlich die Anordnung eines Drehrohrofens nit zwei anschließend hintereinander angeordneten Herdofen vermeidet wohl Energieverluste durch zwischenzeitliche Abkühlung des Behandlungsgutes, ist aber trotzdem noch nicht praktisch angewendet worden. Der Grund dafür ist der immer noch zu hohe Energieverbrauch, insbesondere bei der Verhüttung von ärmeren Eisenerzen, für die die genannten Verfahren gerade besonders geeignet sein sollen.

Durch die Erfindung soll dieser Nachteil beseitigt werden.

Erfindungsgemäß erfolgt dies bei einem Verfahren mit der benannten Ofenkombination dadurch, daß die in jedem Herdofen entstehenden heißen Abgase durch den Drehrohrofen geleitet werden. Wenn im zweiten Herdofen das reduzierte und gekohlte Eisen durch Frischen und gegebenenfalls Feinen zu Stahl umgewandelt wird, » herrschen dort die höchsten Temperaturen. Es haben daher auch die entstehenden reduzierenden Abgase aus diesem Ofen die höchsten Temperaturen und können so, wenn sie durch den ersten Herdofen geleitet werden, mithelfen, das aus dem Drehrohrofen kommende, zum größten Teil reduzierte Eisen zusammen mit der Gangart aufzuheizen. Die dabei entstehenden Reaktionsgase, die z.B. wegen eines gewissen KohlenstoffÜberschusses im Austrag aus dem Drehrohrofen gleichfalls reduzierend sind, dienen dann zusammen mit den aus dem zweiten Herdofen kommenden Abgasen dem Verfahrensablauf im Drehrohrofen, so daß man mit einer geringen Energiezufuhr auskommt.

Die Erfindung ermöglicht, im ersten Herdofen durch Überschuß an Kohlenstoff Eisen mit über 1 % Kohlenstoff her-

zustellen, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn eisenäxit/eres Erz verarbeitet wird, weil der Eisengehalt dor dann anfallenden großen Schlackeniaengen gering und somit ein gutes Ausbringen gewährleistet ist. Wenn die Auikohlung im ersten Herdofen erfolgt, kann die Schlacke schon im ersten Herdofen abgezogen werden und muß nicht mehr in den zweiten Herdofen zwecks Reduktion überführt werden. Es kann aber auch im ersten und/oder im zweiten Herdofen durch Überschuß an Kohlenstoff Roheisen hergestellt werden, welches dann in einem anderen Gefäß zu Stahl gefrischt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens v/eist einen Drehrohrofen und zwei Herdofen auf, wobei der Drehrohrofen und die Herdofen hintereinander angeordnet sind, und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenräume von Drehrohrofen und Herdofen dicht miteinander verbunden sind und daß nur am Beschickungsende des Drehrohrofens ein Abgaseabzug vorgesehen ist. Dadurch werden alle entstehenden Abgase im vollen Gegenstrom zum Behandlungsgut in allen Behandlungsstufen geführt.

Gemäß der Erfindung kann der erste Herdofen und zweckmäßig auch der zweite Herdofen um die Drehachse des Drehrohrofens kippbar angeordnet sein. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, daß die sich im ersten Herdofen sammelnde Schlacke nach ihrer Reduktion durch Kippen des Ofens leicht entfernt werden kann und es erübrigt sich außerdem dadurch ein den Drehrohrofen mit dem ersten Herdofen verbindender Kanal. Das Austragsende des Drehrohrofens kann direkt in den Ofenraum des ersten Herdofens ragen, weshalb das Mantelende des Drehrohrofens zweckmäßigerweise wassergekühlt ist. Wenn gemäß der Erfindung auch der zweite Herdofen um die Drehachse des Drehrohrofens kippbar angeordnet ist, genügt ein kurzer Verbindungskanal zwischen den Ofenräumen der beiden Herdofen.

Um schließlich einen Verbindungskanal überhaupt zu erübrigen und ein direktes Überführen des Behandlungsgutes aus dem Herd des ersten Herdofens in den Herd des zweiten zu ermöglichen, können gemäß der Erfindung beide Herdofen fest miteinander verbunden sein und ein gemeinsames Gewölbe aufweisen, wobei die Herde durch einen Damm getrennt sind, der

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in den an die Ofenseitenwande angrenzenden Bereichen verschiedene Höhen aufweist, vorzugsweise an der der Abgußseite angewendeten Ofenseite niedriger ist. Auf diese Weise können die beiden Herdöfen durch Kippen entleert werden oder es kann die Schlacke abgekippt γ/erden und es kann auch durch Kippen der Ofeninhalt vom ersten Herd über den niedrigeren Teil des Dammes in den zweiten Herd befördert werden. Wenn der Damm an der der Abgußseite abgewendeten Ofenseite niedriger ist, so kann in einfacher Weise die Entleerung der Öfen oder das Abkippen der Schlacke durch Kippen in die eine Richtung erfolgen und es kann durch Kippen in die andere Richtung der Ofenirihalt voia ersten Herd in den zweiten Herd befördert werden, ohne daß die Abgußöffnungen verschlossen werden müssen. Gemäß der Erfindung kann der Herd des zweiten Herdofens tiefer liegen als der Herd des ersten Herdofens, wodurch der Vorteil erreicht wird, daß beim Kippen zur niedrigeren Seite des Dammes der Inhalt des ersten Herdofens zur Gänze oder nahezu zur Gänze in den zweiten Herdofen übergeführt werden kann.

Im Zusammenhang mit der schematischen Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Fig· I zeigt einen Längsschnitt durch die gesamte Ofenkombination. Die Fig, 2 bis 6 zeigen einen Schnitt durch den zweiten Herdofen senkrecht zur Kippachse desselben mit Blickrichtung in Richtung des Pfeiles C, wobei die verschiedenen Stellungen der Herdofen dargestellt sind. Hiobei zeigt Fig. 2 die Herdofen in der Normalstellung, Fig. 3 in der entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkten Kippstellung beim Abkippen der Schlacke aus dem ersten Herdofen, Fig. k in im Uhrzeigersinn geschwenkter Kippstellung zum Zwecke des Überfülirens der Schmelze aus dem ersten Herdofen in den zweiten Herdofen, Fig. 5 in Schmelzzustellung und Fig· 6 in nach links geschwenkter Kippstellung zum Abgießen des fertigen Stahles aus dem zxfeiten Herdofen.

Aus einem Bunker 1 wird Erz und aus einem Bunker 5 z.B. Kalk als Schlackenbildner über einen Rüttler 2 und eine Rutsche 6 in den Drehrohrofen 3 üblicher Bauweise eingebracht. Aus einem weiteren Bunker h wird Kohle, Kohlen- oder Koksgrieß mit der Blaslanze 4a eingeblasen·

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Im Drehrohrofen 3 erfolgt zunächst neben dem Austreiben der Feuchtigkeit und des Hydratwassers, falls erforderlich, auch eine Röstung öos Erzes. Beim weiteren Durchwandern des Erzes durch den Drehrohrofen 3 erfolgt bei Temperaturen von etwa 1000° C eine weitgehende Reduktion, z.B. bis zu einem Metallisierungsgrad von 85 bis 90 #. Die Beheizung des Drehrohrofens 3 erfolgt je nach Wunsch nit preisgünstigen Energieträgern, wie Kohlenstaub, Koksmehl, Erdgas oder Heizöl mit Hilfe eines Brenners 15 und gegebenenfalls mit nicht dargestellten Mantelbrennern. Zusätzlich werden, auch die heißen CO-hältigen

Abgase aus den Herdofen 7 und 8 durch den Drehrohrofen geleitet und verbrannt. Die Abgase verlassen die Ofenkombination schließlich durch den Kamin 16 mit Temperaturen von 400 bis 500° C.

Das feste, teigigo oder halbflüssige Gemisch aus Eisen, Schlacke und nichtreduziertem Erz gelangt kontinuierlich aus dem Drehrohrofen 3 auf den Herd des ersten Herdofens 7j V7ird dort gesammelt und auf Schmelztemperatur gebracht. Diese Temperatursteigerung wird durch teilweise Verbrennung der CO-hältigen Abgase aus dem Herdofen 8 sowie durch teilweise Verbrennung des Kohleüberschusses aus dem Austrag des Drehrohrofen und durch Deckenbrenner 9 oder Elektroden 17 erzielt. Hiebei erfolgt die Fertigreduktion des Erzes und eine Aufkohlung des Eisens. Die Aufkohlung wird ebenfalls durch den Kohleüberschuß des Drehrohrofenaustrages sowie durch allenfalls zusätzlich eingeblasenen Kohlenstoff erreicht, wobei die Aufkohlung umso höher getrieben wird, je Fe-ärmer das verwendete Erz ist, um die Eisenverluste in der Schlacke möglichst gering zu halten. Die bei diesen Reaktionen entstehenden heißen CO-hältigen Gase strömen durch den Drehrohrofen 3 ab. Aus einem Bunker

können bei Bedarf Schlackenbildner zugesetzt werden,, Hat sich im Herdofen 7 öie gewünschte Menge von

schmelzflüssigem Eisen und Schlacke gesammelt, so wird der Ofen 7 nach der Seite der Rinnen 18 gekippt und man

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läßt so die Schlacke ablaufen (Fig. 2 und 3). Anschließend kippt man den Ofen nach der entgegengesetzten Seite (Pig. h) Weil nun der Herdofen 7 mit dem Herdofen 8 zusammengebaut ist und einen Doppelofen bildet, der für beide Öfen ein gemeinsames Gewölbe 21 hat, wobei anstelle der Trennwand zwischen den Öfen ein abgestufter Damn 19 vorgesehen ist, der im Anschluß an die Seitenwand 20, in der sich die Abstichöffnungen bzw. Rinnen IS befinden, hoch und im Anschluß an die gegenüberliegende Seitenwand 21 niedrig ist und weil der Herd des Herdofens 8 niedriger als der Herd des Herdofens 7 ist, so entleert sich der Inhalt des Herdofens 7 zum größten Teil in den Herdofen 8. Die höhere Lage des Bodens des ersten Herdofens 7 ergibt sich dadurch von selbst, daß die beiden Herdofen 7 und 8 um die schräge Drehachse 22 des Drehrohrofens 3 gekippt werden. Weil außerdem die Kippachse des Doppelherdofens 7» 8 mit der Drehachse des Drehrohrofens 3 zusammenfällt, kann man den Doppelherdofen sehr weit kippen, ohne die Abdichtung zwischen dem Drehrohrofen 3 und dem Ofen 7 zu beeinträchtigen. Der Herdofen 7 verliert beim Kippen also niemals seine Funktion als Sammler des Drehrohrofenaustrags. Sobald der größte Teil des Inhaltes aus dem Ofen 7 in den Ofen 8 übergeführt wurde, werden die Öfen 7, 8 wieder normal gestellt (Fig. 5). Je nach Grad der vorangegangenen Aufkohlung im Ofen 7 befindet sich nun im Ofen 8 Stahl mit hohem C-Gehalt oder Roheisen. Aus den Bunkern 11 und 13 werden Schlackenbildner aufgegeben und durch die Elektroden 12 geschmolzen. Anschließend werden die Elektroden 12 wieder hochgefahren und Sauerstoff durch die Lanze 14 eingeblasen, bis der Einsatz zum gewünschten Stahl gefrischt ist. Je nach gewünschter Stahlqualität kann nun durch Öffnen des Ab-

^v Stiches und leichtes Kippen (Fig. 6) entweder der Stahl .in eine Gießpfanne abgegossen werden oder es kann nur die Schlacke abgegossen und die Stahlschmelze unter einer neuen Schlacke gefeint und legiert werden. Sowohl beim Frischen als auch beim Feinen werden die entstehenden

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CO-hältigen Gase über den Herdofen 7 in öen Drehrohrofen 3 geleitet« Somit herrscht nicht nur im Drehrohrofen Gegenstrom, sondern es wird dioses Prinzip auch auf alle Verfahrensstufen vom Erz his zum fertigen Stahl angewendet, so daß alle Abgase ait ihrer chemischen und fühlbaren Wärme

optimal genützt werden und der Wänaeverbrauch des Gesamtverfahrens besonders, niedrig ist.

Es ist für den Fachmann leicht zu erkennen, daß es die Erfindung gestattet, größere Mengen an Schrott zu verwenden. Es können auch die einzelnen Verfahrensοtufen abgewandelt werden. So kann z.B. der Herdofen 7 als reiner Saminel- und Überhitzungsofen betrieben werden und das Aufkohlen in dem zweiten Herdofen 8 erfolgen. Jeder Herdofen kann eine eigene Abstichöffnung und Abstichrinne aufweisen und die Abstiehöffnungen können verschlossen und je nach Bedarf geöffnet werden, so daß ein vollständiges oder teilweises Entleeren des Metalles und/oder der Sehlacke aus jedem Herdofen möglich ist, ohne den im anderen Ofen jeweils ablaufenden Prozeß zu stören. Durch die Erfindung ist es außerdem möglich, nur dort den Weg über das Roheisen zu geben, wo es unbedingt auf Grund der Erzcmalität vonnötigen ist. Bei entsprechend hoch Fe-hältigen Erzen ist der direkte V7eg zum Stahl möglich.

Patentansprücheι

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Claims (6)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verhüttung von Eisenerzen, wobei in einem Drehrohrofen das Erz durch festen Kohlenstoff sowie durch im Gegenstrom geführtes Flammengas erhitzt und reduziert, das reduzierte Eisen in einem ersten Herdofen gesammelt und überhitzt und in einem zweiten Herdofen zu Roheisen, Gußeisen oder Stahl umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in jedem Herdofen entstehenden heißen Abgase durch den Drehrohrofen geleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten und/oder zweiten Herdofen durch Überschuß an Kohlenstoff Roheisen hergestellt wird, welches dann zu Stahl gefrischt wird»

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, bestehend aus einem Drehrohrofen und zwei Herdofen, wobei der Drehrohrofen und die Herdofen hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenräume von Drehrohrofen (3) und Herdofen (7, 8) dicht miteinander verbunden sind und daß nur am Beschickungsende des Drehrohrofens ein Abgasabzug (l6) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der erste Herdofen (7) und vorzugsweise auch der zweite Herdofen (8) um die Drehachse des Drehrohrofens (3) kippbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Herdofen (7, 8) fest miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Gewölbe (2l) aufweisen und die Herde durch einen Damm (i9) getrennt sind, der in den an die Ofenseitenwände angrenzenden Bereichen verschiedene Hölien aufweist, vorzugsweise an der der Abgußseite abgewendeten Ofenseite niedriger ist₀

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Herd des zweiten Herdofens tiefer liegt als der Herd des ersten Herdofens.

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