DE2949717C2 - Verfahren zur Stahlerzeugung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Stahler­ zeugung aus festen Eisenträgern, insbesondere Schrott, Eisenschwamm oder anderen im wesentlichen metallischen Eisenträgern in einem Konverter mit in unterschiedlicher Höhe im Konverterboden mündenden Düsen, wobei die Düsen zum Einschmelzen der Einsatzmaterialien zunächst als Brenner betrieben werden und nach dem Bedecken mit Schmelze, dieser über die Düsen feinteiliger Kohlenstoff und Sauerstoff zugeführt werden.

In der deutschen Offenlegungsschrift 29 10 103 wird ein Verfahren zur Stahlerzeugung auf der Basis von Einsatzma­ terial in Form von Schrott, Eisenschwamm oder anderen im wesentlichen metallischen Eisenträgern vorgeschlagen, wo­ bei in einem Konverter, der im Bodenbereich angeordnete Düsen aufweist, eine Säule aus dem Einsatzmaterial in fe­ ster Form eingeführt, unter Verbrennung von Brennstoff mit Sauerstoff im Gegenstrom eingeschmolzen und über­ hitzt, das Einsatzmaterial in dem Konverter, in dem Brennstoff-Sauerstoff-Brenner geringfügig oberhalb der sich nach dem Einschmelzen ergebenden Badhöhe am Umfang des Konverters in dessen Wandung angeordnet sind, einge­ schmolzen und gleichzeitig mit dem Einschmelzen getrennt voneinander feinteiliger Kohlenstoff und Sauerstoff über die im Bodenbereich angeordneten Düsen der Schmelze zugeführt wird. Hierbei wird somit zunächst ein Sumpf aus eingeschmolzenem Metall über die in der Wandung des Kon­ verters angeordneten Brenner gebildet, wonach feinteili­ ger Kohlenstoff und Sauerstoff in diesen Sumpf eingeführt werden, wobei die Verbrennung des Kohlenstoffs mit dem Sauerstoff in der Schmelze einen großen und gegebenen­ falls überwiegenden Anteil der zum Einschmelzen des rest­ lichen Einsatzmaterials notwendigen Schmelzwärme liefert. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der Konverter nur bis auf einen Stahlrest entleert und gleichzeitig mit dem Ein­ schmelzen einer nachfolgenden Charge das Zuführen des feinteiligen Kohlenstoffs und Sauerstoffs über die Düsen vorgenommen wird, so daß durch die Entleerung bis auf den Stahlrest die Sumpfbildung vermieden wird. Der hierfür geeignete Konverter mit im Bodenbereich angeordneten Dü­ sen besitzt geringfügig oberhalb der sich nach dem Ein­ schmelzen ergebenden Badhöhe am Umfang des Konverters in dessen Wandung angeordnete Brennstoff-Sauerstoff-Brenner, während die Düsen zur getrennten Zufuhr von feinteiligem Kohlenstoff sowie von Sauerstoff ausgebildet sind.

In der deutschen Offenlegungsschrift 29 47 078 wird zu­ sätzlich vorgeschlagen, das Einsatzmaterial durch die Brenner soweit aufzuschmelzen, bis diese unterhalb des Badspiegels liegen, und dann die Brenner als Düsen zu be­ treiben. Diese können dann von Schutzgas oder auch von Sauerstoff wie OBM-Düsen durchströmt sein. Bei dem dafür notwendigen Konverter befinden sich die Brenner oberhalb der während der Sumpfbildung, bei der praktisch kein Sau­ erstoff über die im Bodenbereich des Konverters befindli­ chen Düsen eingeführt wird, ergebenden Badhöhe. Zwar ist dieses Verfahren besonders effektiv in Bezug auf die En­ ergiebilanz, jedoch sind Brenner in der Seitenwandung des Konverters als solche angeordnet in Bezug auf ihre Halt­ barkeit problematisch.

Des weiteren beschreibt die deutsche Patentschrift 845 055 einen Konverter mit einem zweigeteilten Windka­ sten und jedem Windkasten zugeordneten Düsen in einem auswechselbaren Boden mit konkaver Oberfläche. Aus der Oberflächengestaltung ergibt sich, daß die Düsen in un­ terschiedlichen Höhen enden. Außerdem sind die Düsen so geschaltet, daß sie sich je nach Konverterstellung auch als Brenner betreiben lassen. Diese Bodengestaltung dient dazu, eine bereits gefrischte Schmelze im schräggestell­ ten Konverter auf zukohlen und gleichzeitig das die Schmelze verlassende Kohlenmonoxyd in der Weise einer Nachverbrennung zu unterwerfen, daß durch einen Teil des Windkastens Luft eingeblasen wird.

Schließlich beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift 28 16 543 ein Verfahren zum Erzeugen von Stahl aus festen Eisenträgern, bei dem ein Konverter zur Verwendung kommt, der sowohl mit höhengleichen Bodendüsen als auch mit in unterschiedlicher Höhenlage angeordneten Seitenwanddüsen ausgestattet ist. Bei diesem Verfahren wird, sobald die Bodendüsen mit Schmelze bedeckt sind, ein pulverförmiger Kohlenstoffträger über diese Düsen eingeblasen, während die Seitenwanddüsen als Brenner betrieben werden. Dabei strömen die heißen Verbrennungsgase jedoch nach dem Ver­ lassen der Düsen zumindest zum Teil an der Konverterwan­ dung direkt nach oben ab, ohne daß es zu einem Wärmeüber­ gang auf die Schrottschüttung kommt. Allenfalls erreichen die heißen Verbrennungsgase zu einem Teil die Oberfläche der Schrottschüttung, so daß nur ein geringer Teil der fühlbaren Wärme der Verbrennungsgase auf den Schrott übergeht.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, einerseits den Brennerbetrieb und damit die unmittelbare Beaufschlagung des Schrotts mit heißen Verbrennungsgasen ohne die Gefahr eines endothermen Crackens möglichst lange fortzusetzen und an­ dererseits den heißen Verbrennungsgasen einen möglichst langen Weg durch die Schrottschüttung zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß der Brennerbetrieb mit höher mündenden Bodendüsen fortgesetzt und die Schmelze alsdann gefrischt wird.

Demgemäß läuft das erfindungsgemäße Verfahren in zwei Phasen ab. Während der ersten Phase werden im Anschluß an das Chargieren des Schrotts sämtliche Bodendüsen als Brenner zum Vorwärmen des Schrotts betrieben. Sobald je­ doch die tiefer mündenden Bodendüsen mit Schmelze bedeckt sind, beginnt die zweite Phase und werden diese Düsen nicht mehr als Brenner betrieben; sie dienen alsdann zum Einblasen von Sauerstoff und Kohlenstoff in eine Schmelze. Die zweite Phase endet dann, wenn auch die hö­ her mündenden Bodendüsen unterhalb des Badspiegels liegen und der Brennerbetrieb auch dieser Düsen eingestellt wird.

Hierbei kann der höher liegende Bereich den tiefer lie­ genden Bereich konzentrisch umgeben oder die beiden Be­ reiche können symmetrisch zur horizontalen Drehachse an­ geordnet sein und der höher liegende Bereich kann eine zum tieferen Bereich abfallende Oberseite aufweisen, wäh­ rend die durch den tieferen Bereich gebildete Mulde zur Aufnahme eines Metallsumpfes, der gegebenenfalls beim Entleeren des Konverters in diesem verbleibt, eine solche Tiefe aufweist, daß über die unteren Düsen eingeblasener Kohlenstoff und Sauerstoff vom Metallsumpf im wesentli­ chen aufgenommen wird, wobei dann bei der nachfolgenden Charge sofort mit dem Zuführen von feinteiligem Kohlenstoff und Sauerstoff über die Düsen im tieferen Bereich zur Erzeugung von Schmelzwärme neben der von den Brennern erzeugten Wärme vorgenommen wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigefügten Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der beigefügten Abbildung ist der untere Bereich eines Kon­ verters schematisch im Schnitt dargestellt, wobei der mit feu­ erfestem Material ausgemauerte Konverter 1 einen einsetzbaren Boden 2 aufweist, der einen tiefer gelegenen mittleren Bereich 3 aufweist, der von einem höher gelegenen benachbarten Bereich 4 ringförmig und konzentrisch umgeben ist. Durch den tieferen Bereich 3 und den höher gelegenen Bereich 4 wird eine Mulde 5 gebildet, die von einer leicht einwärts geneigten Seitenwand begrenzt ist.

In dem tiefer gelegenen Bereich 3 enden Düsen 6, durch die Sau­ erstoff zum Frischen bzw. fester Kohlenstoff in kleinteiliger Form in eine im Konverter befindliche Schmelze eingeblasen wer­ den können. Die zum Einblasen des Sauerstoffs dienenden Düsen 6 sind dabei in bekannter Weise zumindestens als Doppelrohre ausgebildet, so daß der Sauerstoffstrahl von einem kohlenwasser­ stoffhaltigen Schutzmedium umgeben werden kann. Gegebenenfalls kann der Sauerstoffstrahl auch mit feinteiligem Kalk o. dgl. beladen sein.

An der Oberseite 7 des höher gelegenen Bereiches 4 enden Düsen 8, die als Doppelrohre ausgebildet sind, so daß die Düsen 8 als Brenner betrieben werden können, indem entsprechende Men­ gen an Brennstoff, beispielsweise Heizöl oder Erdgas durch den Ringraum des Doppelrohrs und die zur Verbrennung hiervon notwendige Menge an Sauerstoff durch das Innenrohr eingeführt werden.

Zum Herstellen einer Stahlschmelze aus festen Eisenträgern, insbesondere Schrott, aber auch Eisenschwamm oder anderen, im wesentlichen metallischen Eisenträgern, werden diese in den Konverter eingefüllt, worauf das Einsatzmaterial durch die als Brennstoff-Sauerstoff-Brenner betriebene Düsen 8 von unten ein­ geschmolzen wird, wobei die sich beim Einschmelzen bildenden Abgase das weiter oben befindliche Einsatzmaterial vorwärmen.

Auf diese Weise wird zunächst in der Mulde 5 ein Sumpf gebil­ det, der durch feinteiligen Kohlenstoff, der über Düsen 6 im unteren Bereich 3 zugeführt wird, zunächst aufgekohlt wird, wo­ nach mit der Zufuhr von Sauerstoff über Düsen 6 im unteren Be­ reich 3 begonnen wird, der den über andere Düsen 6 zugeführten feinteiligen Kohlenstoff in dem gebildeten Sumpf verbrennt und hierdurch zusätzliche Schmelzwärme erzeugt. Die durch diese Verbrennung gebildeten Abgase wärmen ebenfalls das noch feste Einsatzmaterial vor und können gegebenenfalls nachverbrannt werden. Die als Brenner betriebenen Düsen 8 tauchen bei fort­ schreitendem Einschmelzen in das erschmolzene Bad ein und kön­ nen dann von einem Schutzgas durchströmt werden oder aber zu­ sätzliche Funktionen übernehmen, insbesondere das Einblasen von Sauerstoff gegebenenfalls mit Feststoffen (Kalk, Feinerz, Eisenschwammabrieb o. dgl.) und Schutzgasummantelung oder auch von Argon und/oder Stickstoff und/oder Erdgas o. dgl., gegebe­ nenfalls auch mit Feststoffen wie feinteilige Eisenträger, Feinkohle, Kalk o. dgl.

Die als Brenner betreibbaren Düsen 8 können abweichend von der dargestellten Axialorientierung auch in einem räumlichen Winkel zur Axialrichtung zum entsprechenden Ausrichten der hierdurch gebildeten Flammen als auch zum Erzeugen eines Rühreffektes nach dem Untertauchen orientiert sein.

Der Boden 2 ist zweckmäßigerweise in dem Bereich, der mit den Seitenwandungen des Konverters 1 in Eingriff gebracht wird, kegelstumpfförmig sich nach oben verjüngend ausgebildet und wird unter Verwendung von Feuerfestmaterial zur Fugenabdich­ tung eingesetzt.

Auf diese Weise sind die als Brenner betreibbaren Düsen 8, de­ ren Zuleitungsrohre sich ebenso wie diejenigen der Düsen 6 nur im Boden 2 befinden, zwar für dem vorgesehenen Brennerbetrieb entsprechend erhöht gegenüber den Düsen 6 angeordnet, sind jedoch andererseits ebenso gut zugänglich wie die Düsen 6, in­ dem sämtliche Düsen 6, 8 im Boden 2 angeordnet sind.

Der höher liegende Bereich 4 kann auch kontinuierlich in den tiefer liegenden Bereich 3 übergehen. Letzterer kann sich auch in Radialrichtung des Bodens 2 bis zu den gegenüberliegenden Konverterwandungen erstrecken, während der höher liegende Be­ reich 4 aus zwei benachbart und beidseitig hierzu angeordneten Kreissegmentabschnitten besteht.

Claims (4)

1. Verfahren zur Stahlerzeugung aus festen Eisenträgern, insbesondere Schrott, Eisenschwamm oder anderen im wesentlichen metallischen Eisenträgern in einem Kon­ verter mit in unterschiedlicher Höhe im Konverterbo­ den mündenden Düsen, wobei die Düsen zum Einschmelzen der Einsatzmaterialien zunächst als Brenner betrieben werden und nach dem Bedecken mit Schmelze, dieser über die Düsen feinteiliger Kohlenstoff und Sauer­ stoff zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerbetrieb mit höher mündenden Bodendüsen fortgesetzt wird, und die Schmelze alsdann gefrischt wird.

2. Konverter zur Stahlerzeugung aus festen Eisenträgern mit in dessen einsetzbarem Boden angeordneten Düsen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Boden (2) einen gegen­ über einem benachbarten höher liegenden Bereich (4) tieferen Bereich (3) mit den Düsen (6) aufweist, wo­ bei an der Oberseite (7) des höher liegenden Bereichs (4) als Brenner betreibbare Düsen (8) enden.

3. Konverter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der höher liegende Bereich (4) den tieferen Bereich (3) konzentrisch umgibt oder beide Bereiche (3, 4) symmetrisch zur horizontalen Drehachse des Konverters (1) angeordnet sind.

4. Konverter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die durch den tiefer liegenden Bereich (3) gebildete Mulde (5) zur Aufnahme eines zum Ein­ schmelzen einer nachfolgenden Charge in dem Konverter (1) verbleibenden Metallsumpfes eine solche Tiefe aufweist, daß über die Düsen (6) eingeblasener Koh­ lenstoff und Sauerstoff vom Metallsumpf aufgenommen wird.