-
Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Stahl
-
Es ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stahl aus
Schrott und/oder Eisenschwamm bekannt, wobei das Ausgangsmaterial oben in einen
Schachtofen eingegeben und durch einen ol/Sauerstoff-Brenner von unten eingeschmolzen
wird. Oberhalb der unteren Einschmelzzone wird Luft zur Nachverbrennung der Einschmelzabgase
eingeführt, um eine Vorwärmung des einzuschmelzenden Materials zu erzielen. Der
anfallende Stahl sumpf gelangt in einen Elektroofen, in welchem kontinuierlich eine
Schlackenabscheidung erfolgt und der Inhalt überhitzt sowie durch Zugabe entsprechender
Legierungs- und Desoxydationszuschläge auf die jeweils gewunschte Stahlanalyse eingestellt
wird.
-
Der Stahl kann kontinuierlich im Stranggußverfahren vergossen werden.
Dieses Verfahren ist mit einem verhältnismaßig hohen Energie- und Sauerstoffverbrauch
behaftet (DU-PS 2 325 593).
-
Zur Erzeugung von Eisenschwamm durch Direktreduktion von oxydischen
Eisenerzen ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt, wobei gasförmige oder feste
Reduktionsmittel
verwendet werden. Man kann Im wesentlichen nach
den eingesetzten Vorrichtungen vier große Verfahrensgruppen unterscheiden, nämlich
die Wirbelschichtverfahren, die Retortenverfahren, die Schachtofenverfahren undbdie
Drehrohrofenverfahren. Bei der Direktreduktion im Drehrohrofen werden feste Reduktionsmittel
verwendet, nämlich Kohle.
-
Besonderes Interesse besteht daran, Braunkohle zu verwenden, da diese
in ausreichender Menge zur Verfügung steht und relativ leicht sowie kostengünstig
abgebaut werden kann, nämlich im gagebau. Weiterhin ist von Bedeutung, daß Braunkohle
verhältnismäßig reaktionsfreudig ist und niedrigere Reduktionstemp eratur en im
Drehrohrofen ermö glicht.
-
Nachteiligerweise ist der Energieverbrauch bei der Dftektreduktion
im Drehrohrofen verhältnismäßig hoch, und zwar vor allem deswegen, weil mit den
Abgasen des Drehrohrofens relativ viel Energie verloren geht, und zwar in Form von
fühlbarer Wärme und latenter Wärme, welche also durch chemische Reaktion, nämliche
eine Verbrennung, freigesetzt werden könnte. Dieser Umstand ist insbesondere bei
Braunkohle sehr ausgeprägt. Beispielsweise liegt bei der Verwendung von Braunkohle
als Reduktionsmittel und Brennstoff bei der Direktreduktion im Drehrohrofen der
Energieverbrauch bei 4,75 Gcal je Tonne Eisenschwamm, wobei gut die Hälfte der mit
der Braunkohle eingebrachten Wärme sich im Abgas des Drehrohrofens wiederfindet.
-
Es ist bekannt, bei der Direktreduktion von Eisenerz im Drehrohrofen
die Abgase des Drehrohrofens weiter zu verwenden, um die fühlbare und latente Wärme
auszunutzen, und zwar werden die Abgase zum Brennen der in den Drehrohrofen einzuführenden,
hartgebrannten Eisenerzpellets auf
dem Sinterband verwendet. Ein
eventueller tberschuß des fühlbaren und latenten Wärmeinhaltes der Drehrohrofenabgase
kann zum Vorwärmen der Brennerluft verwendet werden (DT-AS 1 281 461). Auch ist
es bekannt, den nach der Kühlung und Aufbereitung abgetrennten Eisenschwamm unter
Ausnutzung des Wärmeinhaltes mindestens eines Teiles der Drehrohrofenabgase unter
nichtoxydierenden Bedingungen für die Weiterverarbeitung, beispielsweise dem Einschmelzen
im Elektroofen, zu erhitzen (DD-OS 1 583 954). Darüberhinaus gehört es zum Stande
der Technik, die Abgase des Drehrohrofens mit vorgewärmter Frischluft in einer Nachbrennkammer
zu verbrennen und mit deren Abgasen einen Abhitzekessel zur Erzeugung von Heißdampf
zu beschicken, mit welchem Strom erzeugt wird. Dieser Strom wird einem Elektroofen
mit Lichtbogen zugeführt, in welchern der gewonnene Sisenschwamm unmittelbar oder
nach vorheriger Kühlung und Aufbereitung eingeschmolzen wird (DT-AS 1 927 558).
-
Auch in Verbindung mit der Verwendung von Braunkohle bei der Direktreduktion
im Drehrohrofen hat man zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bereits Vorschläge zur
Ausnutzung des Wärmeinhaltes der Abgase gemacht. Bekanntgeworden ist die Abwärmenutzung
im Verbund mit Hüttenwerken, beispielsweise zur Sauerstofferzeugung, zur Winderzeugung
für Hochöfen und zur Einspeisung in Kraftwerke (Stahl u. Eisen 96 (1976) Er. 3,
Seiten 97 bis 105). Nach einem jüngeren Vorschlag wird allein die Mitteldruckdamp£-erzeugung
als sinnvoll für die Ausnutzung der Abwärme bei der Direktreduktion im Drehrohrofen
mit Braunkohle angesehen, was jedoch nur dann zutrifft, wenn entsprechende Verwendungsmöglichkeiten
für den Dampf gegeben sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen
Erzeugung von Stahl zu schaffen, bei welchem ein Drehrohrofen zur Direktreduktion
von oxydischem Eisenerz zu Eisenschwamm mit einem festen Reduktionsmittel zur Anwendung
kommt, dessen Energiebilanz ausgeglichen ist, so daß also eine verbesserte Wirtschaftlichkeit
vorliegt, auch und gerade bei der Verwendung von Braunkohle als festem Reduktionsmittel.
-
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs
angegebene Merkmalskombination gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet.
-
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die Direktreduktion von oxydischem
Eisenerz mit einem festen Reduktionsmittel, vorzugsweise Braunkohle, in einem Drehrohrofen
zu Eisenschwamm derart mit dem Einschmelzen im Schachtofen mit nachgeschaltetem
Elektroofen zum Fertigmachen des Stahls kombiniert, daß eine optimale Ausnutzung
des fühlbaren und latenten Wärmeinhaltes der Abgase des Drehrohrofens gewährleistet
ist, indem diese Abgase zur Erwärmung des Inhaltes des Schachtofens oberhalb der
eigentlichen Einschmelzzone herangezogen werden. Ein wesentlicher Teil der im Schachtofen
zum Einschmelzen erforderlichen Energie wird durch die Abgase des Drehrohrofens
geliefert, so daß die in den Schachtofen zuzuführende Fremdenergie entsprechend
vermindert ist.
-
Vorzugsweise werden die Abgase des Drehrohrofens unmittelbar in den
Schachtofen oberhalb der eigentlichen Einschmelzzone eingeleitet, vorteilhafterweise
mittels Heißgasförderern. Gegebenenfalls kann vorher eine Grobentstaubung erfolgen.
-
Auch ist es möglich, in den Abgasen des Drehrohrofens enthaltenen
Reduktionsmittel- bzw. Braunkohlenstaub zur Aufrechterhaltung einer neutralen Atmosphäre
im Schachtofen zu verwenden, um einen Teil der dazu erforderlichen Anthrazitkohle
zu ersetzen. Diese Möglichkeit setzt jedoch die Verwendung von Heißgasförderern
voraus, und es muß sichergestellt sein, daß der in den Abgasen etwa enthaltene Staub
die Gasleitungen nicht zusetzt. Da die Gasgeschwindigkeiten sehr hoch sein können,
ist es möglich, die Abgase in Teilströme zu zerlegen, welche dann weiter genutzt
werden.
-
Ferner kann, insbesondere wenn die vorstehend genannten Bedingungen
nicht gegeben sein sollten, die für die Nachverbrennung der Rauchgase im Schachtofen
erforderliche Luft durch die Abgase des Drehrohrofens rekuperativ vorgewärmt werden.
Eine solche Aufheizung kann beispielsweise unter Verwendung einer Nachbrennkammer
erfolgen, in welcher die in den Abgasen des Drehrohrofens enthaltenen Anteile an
Methan, Xohlenmonoxyd und Wasserstoff verbrannt werden.
-
Die auf diese Weise schon abgekiihlten Abgase können zur Abscheidung
von Wasser weiter abgekühlt und einer Kohlendioxydwäsche unterzogen werden. Sie
können dann einen Teil des im Schachtofen eingesetzten Erdgases ersetzen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet beim Einschmelzen im
Schachtofen eine derartige Einsparung insbesondere an Brennstoff und teuerem Sauerstoff,
welche die Direktreduktion im Drehrohrofen wirtschaftlich sein läßt.
-
Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren an Hand der Zeichnung
beispielsweise beschrieben, deren einzige Figur eine Ausführungsform schematisch
wiedergibt.
-
Ein Drehrohrofen 1 wird mit oxydischem Eisenerz, vorzugsweise in
Form von gehärteten Pellets, und mit Braunkohle beschickt. Ein Schachtofen 2 wird
mit Schrott beaufschlagt, wie durch den Pfeil 3 veranschaulicht. Der vom Schachtofen
2 geMiferte Stahlsumpf wird einem Elektroofen 5 zugeführt, wie durch den Pfeil 6
angedeutet, um darin fertiggemacht zu werden. Der fertige Stahl verläßt den Elektroofen
5, um vergossen zu werden, wie der Pfeil 7 veranschaulicht.
-
Der Schachtofen 2 kann zusätzlich zum Schrott oder statt des Schrottes
mit allem Eisenschwamm oder einem Teil des Eisenschwamms beschickt werden, welcher
im Drehrohrofen erzeugt wurde, wie durch den gestrichelten Pfeil 4 angedeutet. Auch
ist es möglich, den Eisenschwamm vollständig oder teilweise direkt dem Elektroofen
5 aufzugeben, wie durch den gestrichelten Pfeil 8 verdeutlicht.
-
Der Inhalt des Schachtofens 2 wird von unten eingeschmolzen und bewegt
sich entsprechend im Schachtofen 2 von oben nach unten, wobei oben kontinuierlich
neues, einzuschmelzendes Material eingegeben wird und unten ständig Stahlsumpf abfließt.
Im Schachtofen 2 ist in der Nähe des Bodens eine entsprechende Wärmequelle vorgesehen,
vorzugsweise ein Öl/Sauerstoff- oder Gas/Sauerstoff-Brenner. Zur Nachverbrennung
der Einschmelzabgase wird dem Schachtofen 2 oberhalb der eigentlichen Einschmelzzone
Luft zugeführt, wie durch die Pfeile 9 angedeutet, so daß der Inhalt des Schachtofens
2 in dessen oberem Bereich vorgewärmt wird.
-
Die Abgase des Drehrohrofens 1 werden direkt in den Schachtofen 2
oberhalb der eigentlichen Einschmelzzone eingeleitet, wie durch den Pfeil 10 veranschaulicht.
Ein Teil dieser Abgase kann gemäß dem gestrichelten Pfeil 11 dazu verwendet werden,
um in einem Rekuperator 12 unter Verwendung einer Nachbrennkammer die Nachverbrennungsluft
vorzuwärmen.
-
Leerseite