DE338121C

DE338121C - Process for the production of steel in electric ovens

Info

Publication number: DE338121C
Application number: DE1919338121D
Authority: DE
Original assignee: ARMAND PASCAL HEYEN
Current assignee: ARMAND PASCAL HEYEN
Priority date: 1919-11-02
Filing date: 1919-11-02
Publication date: 1921-06-13

Description

Verfahren zur Herstellung von Stahl in elektrischen Öfen. Alle elektrischen Öfen, die der Herstellung von Stahl dienen, mögen sie mit einem Lichtbogen oder mit kombinierten Bogen oder auch mit Lichtbogen und Widerstand arbeiten, und die bisher in den verschiedensten Ausführungen zur Anwendung gekommen sind, haben eine sehr kurze Dauer. Die besten - dieser Öfen erreichen wohl schwerlich den hundertsten Abstich, ohne daß sie ausbesserungsbedürftig werden. Die Teile, die am meisten schlecht werden, sind die Fußpfeiler, die Türen und die Decke. In vielen Fällen muß sogar das Ofenfutter (die Sohle nicht miteinbegriffen) schon nach fünfzig Abstichen erneuert werden.Method of making steel in electric furnaces. All electric Furnaces used for the production of steel like them with an electric arc or work with combined arcs or with arcs and resistance, and the have so far been used in a wide variety of designs, have a very short duration. The best - these ovens can hardly reach the hundredth Racking without needing to be repaired. The parts that are the most bad are the pillars, the doors and the ceiling. In many cases it even has to the furnace lining (not including the sole) is renewed after only fifty rackings will.

Bekanntlich ist es nach jeder Stillsetzung des Ofens erforderlich, ihn vor der ersten Beschickung auf die Betriebstemperatur zu bringen, was man gemeinhin mit den Worten ausdrückt: »den Ofen erhitzen, bis er starr ist«. Zu diesem Zwecke muß die Erhitzung auf Koks vorerst sehr langsam (etwa binnen 15 bis 18 Stunden) eingeleitet werden, denn die Höhenschicht der Ofendecke, durch die die Elektroden durchgeführt sind, wird durch die Wärmeausstrahlung des Bogens plötzlich auf die kritische Temperatur der sauren Steine gebracht, die zum Bersten kommen, weshalb es auch bisher unvermeidlich war, daß schon vor dem ersten Abstich die Decke sich in einer Tiefe von q.o bis 6o mm abnutzt. Hierauf ist die apsehnliche Verminderung der Lebensdauer der Ofendecken zurückzuführen.As is well known, every time the furnace is shut down, it is necessary to bring it to operating temperature before loading it for the first time, which is commonly expressed with the words: "Heat the furnace until it is rigid". For this purpose, the heating on coke must first be initiated very slowly (about 15 to 18 hours), because the upper layer of the furnace ceiling, through which the electrodes are passed, is suddenly brought to the critical temperature of the acid stones by the heat radiation of the arc which burst, which is why it has hitherto been inevitable that the ceiling wears down to a depth of qo to 60 mm even before the first tapping. This is the reason for the considerable reduction in the service life of the furnace roof.

Der Zeitverlust, die Kosten der Ausbesserungen (Handarbeit, Neuanschaffung von feuerbeständigem Material, Koks usw.) vermindern in beträchtlichem Grade die gewerbliche Ertragsfähigkeit der elektrischen Ofen, zumal in der Gegenwart, wo. der Kostenpreis für elektrische Energie erheblich gestiegen ist.The loss of time, the cost of repairs (manual work, new acquisition of refractory material, coke, etc.) considerably reduce these commercial profitability of the electric furnace, especially in the present where. the cost of electrical energy has risen significantly.

Hiernach leuchtet es ein, daß ein Verfahren, durch welches die Dauerhaftigkeit der elektrischen Öfen erhöht werden kann, von nicht zu unterschätzender fortschrittlicher Bedeutung ist. Das vorliegende Verfahren begründet sich einerseits auf die elektrische Leistungsfähigkeit der Flammen und anderseits auf das schwäche Wärmevermögen der Gase. Es ist bekannt, daß, wenn man den Strom durch eine gasförmige Schicht mit dem gewöhnlichen Druck hindurchführt, der auf eine hohe Temperatur gebrachte Leiter durch den Strom erhalten bleibt (Voltascher Lichtbogen). Andererseits weiß man, daß bei gewöhnlicher Temperatur das Gas ein schlechter Elektrizitätsleiter ist, wogegen es bei hoher Temperatur zu einem guten Leiter wird.From this it is evident that a process by which the permanence the electric ovens can be increased by not to be underestimated more advanced Meaning is. The present method is based on the one hand on the electrical Efficiency of the flames and on the other hand on the weak heat capacity of the Gases. It is known that when you have the flow through a gaseous layer the ordinary pressure, the conductor brought to a high temperature is maintained by the current (Voltascher arc). On the other hand you know that at ordinary temperature the gas is a poor conductor of electricity, whereas at high temperature it becomes a good conductor.

Diese beiden bekannten Erscheinungen finden ihre Nutzanwendung in dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren, dessen Hauptvorgänge darin bestehen, von der Mitte der Elektroden aus. dem Lichtbogen verschiedene Stoffe zuzuführen, und zwar: F. Für die Oxydationsperiode eine Menge beliebigen Gases (Leuchtgas, Generatorgas oder Öl) mit einer ausreichenden Menge Luft zur Erzeugung einer Flamme mit vollständiger Verbrennung oder auch eine in einem für Brennflüssigkeiten (schwere Öle) geeigneten Brenner erzeugte Flamme. a. Für die Reduktionsperiode (Periode der Entschwefelung oder der hohen Temperatur) eine größere Menge des Brennstoffes für die gleiche Menge Luft wie @ vordem, um eine Flamme mit nicht vollständiger Verbrennung zu erhalten und dadurch eine große Menge Rauch oder Gas zu entwickeln, die in Form einer athermanen Hülle die Ofenwandung vor der hohen Temperatur des Lichtbogens schützen.These two well-known phenomena are used in the process forming the subject of the invention, the main processes therein from the center of the electrodes. add various substances to the arc, namely: F. A quantity of any gas (luminous gas, generator gas) for the oxidation period or oil) with a sufficient amount of air to produce a flame with a complete Combustion or one in one suitable for fuel liquids (heavy oils) Burner generated flame. a. For the reduction period (period of Desulfurization or high temperature) a larger amount of fuel for the same amount of air as @ before, around a flame with incomplete combustion to get and thereby develop a large amount of smoke or gas that is in the form an athermal envelope, the furnace wall from the high temperature of the arc protection.

Das Verfahren läßt sich jedem bestehenden elektrischen Ofen mit Lichtbogen für die Stahlerzeugung leicht anpassen.The process can be applied to any existing electric arc furnace Easily adjust for steelmaking.

Auf der Zeichnung ist die zur Ausübung des Verfahrens dienende Einrichtung in einem Ausführungsbeispiel wie folgt dargestellt: Fig. i zeigt .den senkrechten Schnitt eines entsprechend ausgerüsteten Ofens.The device used to carry out the procedure is shown on the drawing in one embodiment as follows: Fig. i shows .the vertical Section of a suitably equipped furnace.

Fig.2 zeigt die Schnittansicht eines Elektrodenteils, der vorteilhaft mit einem Brenner für schweres Öl versehen ist.Fig.2 shows the sectional view of an electrode part, which is advantageous equipped with a heavy oil burner.

Es bezeichnet i den Ofen, 2 den Schmelzraum und 3 den Flußstahl. Die Kanäle q. im Ofen dienen sowohl als Füllöffnung wie für den Abzug der Gase. Die Schließtüren können gegebenenfalls verkittet sein, um einen luftdichten Abschluß zu erhalten. In der Decke 5 sind zwei Öffnungen für den Einlaß der Elektroden 6, die rings um die letzteren einen freien Ringraum 7 lassen, den die Rauchgase bei ihrem Entweichen ausfüllen, damit jeder Wärmeverlust vermieden wird. Die Elektroden 6 sind hohl, und an jede von ihnen ist eine doppelte Rohrleitung für den Brennstoff und die Luft so angeschlossen, daß die Anordnung einem Brenner -oder Lötrohr gleichkommt.It denotes i the furnace, 2 the melting chamber and 3 the mild steel. the Channels q. in the furnace serve both as a filling opening and for the extraction of the gases. the Closing doors can optionally be cemented to create an airtight seal to obtain. In the ceiling 5 are two openings for the inlet of the electrodes 6, which leave a free annular space 7 around the latter, which the flue gases at fill in their escape so that any loss of heat is avoided. The electrodes 6 are hollow, and on each of them there is a double pipe for the fuel and the air is connected in such a way that the arrangement is equivalent to a torch or soldering tube.

In der Fig. 2 ist beispielsweise ein für den gedachten Zweck geeigneter Brenner für schweres Öl dargestellt. Dieser Brenner besteht aus einem in die mittlere Aushöhlung der Elektrode 6 eng angepaßten Rohr 8, dessen oberes Ende ein Trichter 9 sein kann. Dieses Rohr 8 ist auf einem Teil seiner Länge mit Öffnungen io versehen, die der Luft Zutritt zu der das Rohr 8 umschließenden Kammer i i verschaffen. Alles sonstige Zubehör des -elektrischen Ofens, wie die Stromentnahme, die Elektrodenträger mit Wasserumlauf, das Kühlgehänge, die Wendevorrichtung des Ofens, können von der gebräuchlichen Art sein, weshalb sie in der Zeichnung fortgelassen sind.In FIG. 2, for example, one is suitable for the intended purpose Heavy oil burners shown. This burner consists of one in the middle Hollow out the electrode 6 tightly fitted tube 8, the upper end of which is a funnel 9 can be. This tube 8 is provided with openings io over part of its length, which give the air access to the chamber i i surrounding the tube 8. Everything other accessories of the -electric furnace, such as the current draw, the electrode carrier with water circulation, the cooling hanger, the turning device of the furnace, can from the common type, which is why they are omitted in the drawing.

Die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Es sei der Zustand angenommen, worin der Ofen »starr« ist und der zu seiner Erhitzung verwendete Koks entfernt worden ist; dann wird er beispielsweise mit Stahlspänen beschickt. Unter jede Elektrode setzt man vorteilhaft, um die Entzündung zu erleichtern, ein wenig Koks. Nach einigen Minuten des Betriebes, während welcher Zeit der Lichtbogen in Fluß gekommen ist und Beständigkeit zeigt, führt man in diesen einen Gasluftstrom oder auch die Flamme eines Brenners ein, und man regelt die Flamme so, daß sie das Ende der Elektrode umstreicht --und überdies ein wenig noch deren Außenfläche beleckt (Fig. i). Zunächst wächst der Widerstand des Lichtbogens, aber diese Erscheinung hält nur einige Sekunden an und verschwindet alsdann. In diesem Augenblick wird der durch die Flamme verstärkte Bogen ein solcher, daß er dreimal länger ist als ein solcher, der im Betrieb ohne Gas bei gleicher Stromintensität entstehen würde.The device shown in the drawing works in the following way: Let us assume the state in which the furnace is "rigid" and that in which it is heated used coke has been removed; then he is, for example, with steel filings loaded. It is advantageous to place under each electrode, in order to facilitate the inflammation, a little coke. After a few minutes of operation, during which time the arc has come into flow and shows stability, a gas air stream is introduced into it or the flame of a burner, and the flame is regulated so that it does that Stroke around the end of the electrode - and also licks the outer surface a little (Fig. I). At first the resistance of the arc increases, but this phenomenon lasts only a few seconds and then disappears. At that moment, will the arch reinforced by the flame is such that it is three times longer than one that would arise in operation without gas with the same electricity intensity.

Gegen das Ende des Schmelzvorganges, etwa 15 bis 2o Minuten vor der Reinigung, wird der Grad der Oxydation des Bades beobachtet, und man stellt nun, j e nach dem Fall, eine oxydierende oder neutrale Flamme her, wodurch es sich erübrigt, der Schlacke ein oxydierendes Mittel (z. B. Glühspan) im Übermaß beizufügen, was bisher hinsichtlich der Erhaltung des Ofens nicht ohne Nachteile war.Towards the end of the melting process, about 15 to 20 minutes before the Cleaning, the degree of oxidation of the bath is observed, and it is now depending on the fall, produce an oxidizing or neutral flame, which makes it unnecessary, to add an excessive amount of an oxidizing agent (e.g. annealing chip) to the slag, which up to now has not been without its disadvantages in terms of maintaining the furnace.

Sobald die Schmelzung beendigt ist, betindet sich das Bad in der günstigsten Verfassung für die vorzunehmende Reinigung, die alsdann in üblicher Weise - geschehen kann. Ist auch diese beendigt, so setzt man ein Gemisch von Kalk und Flußspat zur Bildung einer Schlacke für die Desoxydation und Entschwefelung zu.As soon as the melting has ended, the bath is in the cheapest Constitution for the cleaning to be carried out, which then takes place in the usual way can. When this is finished too, a mixture of lime and fluorspar is added Formation of a slag for deoxidation and desulfurization too.

Von Vorteil ist es stets, die Schlacke schnell zu bilden, die in der Feinperiode von hoher Temperatur ist, und ferner, da diese Schlacke reduzierend und entschwefelnd wirken soll, muß sie sehr arm an Metalloxyd und reich an Kalk sein. Solche Bedingungen können aber nicht erfüllt werden, ohne die Temperatur zu erhöhen, was wiederum schädlich für den Ofen ist. Deshalb ist es wohl selten möglich, diesen Bedingungen gerecht zu werden, ohne daß die Decke und die Wände des Ofens vernichtet werden.It is always advantageous to quickly form the slag that is in the Fine period is of high temperature, and further, since this slag is reducing and if it is to have a desulphurising effect, it must be very poor in metal oxide and rich in lime be. However, such conditions cannot be met without increasing the temperature increase, which in turn is detrimental to the furnace. Therefore it is seldom possible to meet these conditions without affecting the ceiling and walls of the furnace be destroyed.

Gemäß vorliegendem Verfahren führt man nach dem für die Feinperiode bestimmten Zusatz in .den Lichtbogen Luft und Gas im Überschuß ein; einen Teil davon verzehrt der Bogen und der Rest entweicht in den Ofen, um gegen die Wände und .die Decke eine athermane Schutzhülle zu bilden, demzufolge man die Badtemperatur wohl über die Abstichtemperatur entsprechend der zu erzeugenden Stahlart steigern kann.According to the present method, the procedure for the fine period is followed certain additive in .the arc air and gas in excess; part of it consumed the bow and the rest escapes into the oven to hit the walls and .the Cover to form an athermanous protective cover, according to which the bath temperature is well can increase via the tapping temperature according to the type of steel to be produced.

Während aller Vorgänge bleibt die Schlacke weiß und gut schmelzend ohne irgendwelche Gefahr für den Ofen.During all processes, the slag remains white and melts well without any danger to the furnace.

In den gegenwärtigen Vorrichtungen macht man einen Zusatz von Kohlenstaub oder pulverisiertem Siliziumeisen. Bei der dem vorliegenden Verfahren dienenden Einrichtung ist dieser Zusatz unnötig, weil man in den Bogen einen Überschuß von Gas einführt, welcher bei seiner Verbrennung viel Rauch (oder fein verteilte Kohle) entwickelt, der auf die Schlacke einwirkt.In the current devices, an addition of pulverized coal is made or powdered silicon iron. In the case of the present proceedings Serving device, this addition is unnecessary because there is an excess in the arch of gas, which when burned a lot of smoke (or finely dispersed Coal), which acts on the slag.

Durch das beschriebene Verfahren ist man imstande, die Lebensdauer der elektrischen Ofen in einem Verhältnis von etwa 3 : i zu verlängern, so daß man dreihundert Schmelzgänge ohne Reparaturen vollziehen lassen kann. Es ist festgestellt, daß bei einem Stahlherd die Dauer des Ofens eine doppelte ist, wie bei einem basischen Roheisenherd. Das Verfahren bietet eine Anzahl von Vorteilen, deren wesentlichste die folgenden sind: z. Der Verbrauch der Elektroden vermindert sich, weil a) die den Bogen speisenden Gase einen Teil der zu ihrer Bildung unerläßlichen Stoffe ausmachen, b) die Gashülle, die sich auf die Ofendecke erstreckt, ein Kühler für den in dieser Höhe gelegenen Teil der Elektroden ist, begünstigt durch den rings um die Elektroden vorgesehenen Spalt, der von den Gasen ausgefüllt wird.With the method described one is able to extend the service life Extend the electric furnace in a ratio of about 3: i so that one can carry out three hundred melts without repairs. It is established that with a steel stove the duration of the furnace is twice as long as with a basic one Pig iron stove. The method offers a number of advantages, the most important of which are the following are: e.g. The consumption of the electrodes is reduced because a) the The gases feeding the arc make up part of the substances essential for their formation, b) the gas envelope, which extends to the furnace roof, a cooler for the in this The higher part of the electrodes is favored by the area around the electrodes provided gap that is filled by the gases.

2. Der Stromverbrauch wird verringert, weil a) alle Ursachen des Wärmeverlustes, die sowohl auf die Türen wie auf die für die Durchführung der Elektroden in der Decke vorgesehenen Öffnungen zurückzuführen sind, fortfallen, b) der Ofen weniger oft stillgesetzt zu werden braucht und folglich weniger Hitze erforderlich ist, um ihn auf die Betriebstemperatur zu bringen, c) die sich entlang der innern Ofenbekleidung hinziehende Gashülle einen Wärmeschutz bildet, der den Verlust an Wärme durch Ausstrahlung auf ein erheblich geringeres Maß beschränkt.2. Electricity consumption is reduced because a) all causes of heat loss, both on the doors and on those for carrying the electrodes in the Openings provided in the ceiling are omitted, b) the furnace less often needs to be shut down and consequently less heat is required, to bring it up to operating temperature, c) along the inner lining of the furnace The pulling gas envelope forms a thermal protection that prevents the loss of heat through radiation limited to a considerably lesser degree.

3. Der Verbrauch an feuerfesten Bestandteilen wird vermindert in dem Verhältnis von 3 : z, da der Ofen in den Stand gesetzt ist, dreihundert Schmelzgänge ohne deren Erneuerung zu vollführen.3. The consumption of refractory ingredients is reduced in that Ratio of 3: z, since the furnace is in the stand, three hundred melts without performing their renewal.

q.. Der Verbrauch an Kühlwasser für die Elektrodenträger und die über der Decke schwebenden Kühlgehänge vermindert sich, weil diese Vorrichtungen auf eine niedrigere Temperatur gebracht sind wie die der Ofen bekannter Ausführung.q .. The consumption of cooling water for the electrode carrier and the over the ceiling hanging hanging is diminished because these devices are on are brought to a lower temperature than that of the furnace of known design.

Bemerkt wird übrigens, daß die Verwendung von hohlen (rohrartigen) Elektroden bei elektrischen Ofen bekannt ist, jedoch haben sie bisher anderen Zwecken als dem vorbeschriebenen gedient.By the way, it should be noted that the use of hollow (tube-like) Electrodes in electric furnaces are known, but have so far had other purposes served as the above.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of steel in electrical Furnace, characterized in that by means of those known in electric furnaces hollow electrodes at the ends of the electrode a flame made of a mixture of hydrocarbons and air is generated.