DE3390387C2

DE3390387C2 -

Info

Publication number: DE3390387C2
Application number: DE3390387T
Authority: DE
Inventors: Vladimir Grigorievich Mizin; Alexei Grigorievich Zubarev; Gennady Sergeevich Kolganov; Stanislav Sergeevich Volkov; Jury Andreevich Rudnev; Evgeny Nektarievich Ivashina; Konstantin Anatolievich Blinov; Petr Ivanovich Jugov
Original assignee: N PROIZV OB TULATSCHERMET
Current assignee: N PROIZV OB TULATSCHERMET
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1989-11-09
Also published as: JPS61500363A; HU196628B; HUT34550A; JPH0243802B2; GB2143851A; AU1776683A; GB2143851B; IT8341636A0; WO1984002353A1; GB8420721D0; ATA906883A; US4557758A; AT393692B; DE3390387T1; IT8341636A1; IT1195551B; AU557823B2; BR8307651A

Description

Bekannt ist ein Konverterverfahren zur Stahlerzeugung aus festem metallischem Einsatz (DE-OS 27 19 981, 27 29 982 und 27 56 432).

Entsprechend diesem Verfahren ist es notwendig, den Konverter mit Boden- und Seitenwinddüsen auszurüsten, die eine Konstruktion vom Typ "Rohr im Rohr" darstellen, in der durch den Mittelkanal Sauerstoff und durch den äußeren Kanal flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe zugeführt werden.

Der Konverter wird mit Schrott, Eisenschwamm, Festroheisen und anderen festen Fe-Trägern beschickt. Vorher wird der feste metallische Einsatz auf 1000 bis 1200°C erhitzt durch die vollständige Verbrennung des gasförmigen oder flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Materials in einem oxydierenden Gas entsprechend den Reaktionen:

CH₄ + 2 O₂ ⇄ CO₂ + H₂O (1)

CH₄ + 1/2 O₂ ⇄ CO + 2 H₂ + 8530 kcal/kg (2)

CO + 1/2 O₂ ⇄ CO₂ + 67 780 kcal/kg Mol (3)

2 H₂ + O₂ ⇄ 2 H₂O + 115 600 kcal (4)

In der oxydierenden Atmosphäre laufen auch folgende Reaktionen ab:

Fe + 1/2 O₂ ⇄ FeO + 65 120 kcal/kg · Mol (5)

Fe + CO₂ ⇄ FeO + CO - 2380 kcal/kg · Mol (6)

Fe + H₂O ⇄ FeO + H₂ + 7870 kcal/kg · Mol (7)

Produkte der Verbrennungsreaktionen sind vor allem CO₂ und H₂O, aber auch Eisenoxide.

Nach der Bildung von flüssigem Metall in der Zone der Winddüsen gibt man in den Konverter gemahlene kohlenstoffhaltige Materialien (Koks, Kohle) zum Aufkohlen der durch das Erhitzen entstandenen Metallschmelze. Dabei wird der Verbrauch an Kohlenwasserstoff-Brennstoff langsam bis zu einem Niveau verringert, das die Winddüsen vor Zerstörung bewahrt, d. h. bis auf 10 bis 12% vom Sauerstoffverbrauch. Die Schmelze wird dabei hauptsächlich durch die beim Ablauf der Reaktion

[C] + 1/2 {O₂} = {CO}

frei werdende Wärme erhitzt, und in den Abgasen erscheint CO. Gegen Ende dieser Periode ist der gesamte feste metallische Einsatz geschmolzen.

Danach wird die entstandene Metallschmelze wie beim gewöhnlichen Durchblasen des Roheisens gefrischt. Die Schmelze wird durch die beim Ablauf der letzten Reaktion frei werdende Wärme erhitzt, weshalb in den Abgasen CO überwiegt. In dieser Periode gibt man in die Schmelze zusammen mit Sauerstoff gemahlenen Kalk, um eine Schlacke zu erhalten.

Nach Erreichen der erforderlichen Temperatur wird die Schmelze in eine Pfanne abgestochen, wo das Metall desoxydiert und legiert und, falls erforderlich, einer Behandlung außerhalb des Ofens unterzogen wird.

Nachteile des beschriebenen Verfahrens sind in bestimmter Weise durch die Notwendigkeit des Einblasens gemahlener kohlenstoffhaltiger Materialien in den Konverter bedingt, da deren Aufbereitung und Transport das Aufstellen zusätzlicher Ausrüstungen (Mühlen, Rohrleitungen für den Transport des Kohlenstaubs) und folglich eine Erhöhung des Investitionsaufwands erforderlich macht. Zu den Nachteilen des bekannten Verfahrens gehören außerdem wesentliche Eisenverluste infolge der Oxydation des Eisens im Stadium der Vorerwärmung des in den Konverter aufgegebenen Schrotts. Die Eisenoxide bilden die Grundlage der Primärschlacke und reagieren im folgenden mit dem Kohlenstoff des in die Schmelze geblasenen gemahlenen Kokses oder der Kohle nach der Reaktion der direkten Reduktion:

(FeO) + C = [Fe] + {CO} - 38 400 kcal/kg · Mol,

die durch hohen Wärmeverbrauch gekennzeichnet ist. Der Ablauf dieser Reaktion bewirkt eine Verlängerung der Zugabezeit der gemahlenen kohlenstoffhaltigen Materialien infolge des Mangels an Wärme, die notwendig ist für das restlose Schmelzen des Eisenschrotts, und außerdem den Übergang von Eisenoxiden in die Schlacke infolge der vorrangigen Oxydation des Eisens durch den Blassauerstoff.

Die erwähnten Nachteile werden in bestimmter Weise vermieden bei Verwendung von stückigem kohlenstoffhaltigem Brennstoff (Koks oder Steinkohle), der in den Konverter zusammen mit dem Schrott aufgegeben wird, z. B. bei der Stahlerzeugung nach dem Verfahren der oben genannten DE-OS 27 29 982. Der zusammen mit dem Eisenschrott eingetragene feste Brennstoff gewährleistet zusammen mit der Wärme der Kohlenwasserstoffflamme das Erhitzen des Einsatzes durch die Wärme der Reaktion:

C + {O₂} = CO₂ + 94 200 kcal/kg · Mol.

Außerdem bewirkt das Vorhandensein von festem Kohlebrennstoff im Kontakt mit dem Eisenschrott eine Beschleunigung des Schmelzprozesses des Schrotts infolge einer Verringerung der Schmelztemperatur des Einsatzes, die durch dessen Aufkohlen verursacht wird. Ungeachtet dessen beobachtet man auch beim Schmelzverfahren, bei dem fester Brennstoff zusammen mit Eisenschrott eingetragen wird, eine Verlängerung des Stadiums, in dessen Verlauf der metallische Einsatz vollkommen geschmolzen wird, durch das Ablaufen der direkten Reduktion. Das macht sich darin bemerkbar, daß nach einem Sauerstoffverbrauch von 40 bis 50 bis 70 bis 80 Nm³ pro Tonne des in den Konverter aufgegebenen metallischen Einsatzes und der Erreichung einer Temperatur von 1520 bis 1570°C die Temperatur nicht mehr höher ansteigt. Gleichzeitig beobachtet man ein Ansteigen des Oxydationsgrads der Schlacke durch den Zutritt von Eisenoxiden in die Schlacke. Entsprechend vergrößert sich auch der Eisenabbrand und der spezifische Sauerstoffverbrauch. Aus den erwähnten Gründen ist es für eine Verbesserung der Wärmebilanz des Schmelzbetriebs zweckmäßig, zusätzliche Wärmeträger wie Silizium, Aluminium und andere zu verwenden, deren Zugabe die Entwicklung der direkten Reduktion und die damit verbundenen Wärmeverluste verhindert.

Nach dem technischen Grundgedanken und dem erzielten Ergebnis kommt das "Verfahren zur Stahlherstellung aus festen eisenhaltigen Materialien" nach der DE-OS 29 39 859 oder dem analogen US-Patent 43 04 598 dem erfindungsgemäßen Verfahren am nächsten. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß im Sauerstoffkonverter mit kombiniertem Blasen, in dem gleichzeitig mit Sauerstoff unterhalb des Metallspiegels ein gemahlenes kohlenstoffhaltiges Material eingeführt wird, 10 bis 30% Stahl mehr als das nominelle Gewicht einer Schmelze, die eine Stahlgießpfanne aufnehmen kann, erzeugt werden kann. Nach dem Abstich der Schmelze und dem Füllen der Stahlgießpfanne läßt man diese zusätzliche Stahlmenge (10 bis 30% des Gewichts der Schmelze) im Konverter zum anschließenden Aufkohlen und Legieren mit Silizium z. B. beim folgenden Abstechen des "zusätzlichen" Stahls in eine zweite Gießpfanne. Dabei wird so viel Silizium zugesetzt, daß dessen Inhalt im Stahl bis 1,5% beträgt. Aus der zweiten Gießpfanne wird der siliziumhaltige Stahl in den Konverter für die folgende Schmelze auf den vorerhitzten, festen metallischen Einsatz gegossen. Dadurch wird eine bessere Wärmebilanz des Schmelzvorgangs durch die Zugabe eines Wärmeträgers, der energischer wirkt als Kohlenstoff, erzielt und werden in gewissem Grad die Nachteile des eingangs beschriebenen Prozesses vermieden.

Ein Nachteil dieses zweiten Verfahrens besteht darin, daß durch die Notwendigkeit des Einsatzes einer zweiten Gießpfanne die Arbeitsproduktivität in der Konverterhalle sinkt und der Bedarf an Feuerfestmaterial steigt. Außerdem wird die Arbeitsorganisation in der Betriebshalle kompliziert, was durch das Auftreten eines zusätzlichen Verfahrensschrittes, den Transport einer zweiten Gießpfanne in den Aufgabeteil der Konverterhalle zum Eingießen des nach dem Abstich der Schmelze übriggebliebenen Stahls in den Konverter und andere dafür notwendige Arbeitsgänge verursacht wird.

Bekannt ist ferner aus der DE-OS 32 34 811 ein Verfahren zur Verbesserung der Wärmebilanz bei Konvertern und anderen metallurgischen Gefäßen, wobei nach Abbrand des Einlaufsiliziumgehaltes der Siliziumgehalt in der Schmelze während der Frischperiode durch wiederholte Zugaben von Silizium auf Gehalte von 0,01 bis 0,7, vorzugsweise von 0,1 bis 0,3%, neu oder wiederkehrend eingestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stahlherstellung zu schaffen, das die Herstellung von Stahl aus einem festen metallischen Fe-Träger unmittelbar in einem Sauerstoffkonverter ermöglicht und gleichzeitig den Verbrauch an Sauerstoff und Feuerfeststoffen und den Bedarf an Oxydationsmittel verringert und die Leistung des Konverters erhöht.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung von Durchführungsbeispielen anhand einer Zeichnung erläutert, in der grafisch die Änderung der Temperatur des Metalls im Konverter in Abhängigkeit vom spezifischen Sauerstoffverbrauch je Tonne metallischen Einsatzes dargestellt ist.

Das Verfahren zur Stahlherstellung aus festen metallischen Fe-Trägern besteht in folgender Aufeinanderfolge von Arbeitsgängen.

In einen Konverter wird ein Fe-Träger aufgegeben, z. B. Eisenschrott, und ein fester kohlenstoffhaltiger Brennstoff, z. B. Kohlengrus, in einer Menge von 50,0 bis 80,0 kg je Tonne metallischen Einsatzes. Durch die Boden- und Seitenwinddüsen wird Brennstoff und ein Oxydationsmittel in Richtung von unten nach oben und von der Seite durch die Schicht der in den Konverter aufgegebenen Materialien zugeführt. Außerdem wird von oben durch die obere Winddüse ein Oxydationsmittel zugeführt. Die Schmelze des Konverters erwärmt sich im Durchschnitt bis auf 1100 bis 1300°C nach einem Verbrauch von 40 bis 50 Nm³ Sauerstoff je Tonne des aufgegebenen Fe-Trägers. Danach beginnt der Einsatz zu schmelzen.

Zuerst zeigt sich flüssiges Metall in den Wirkungszonen der Bodenwinddüsen. Zu diesem Augenblick entsteht auch Primäreisenschlacke. Im Beisein von mit dem festen Kohlenstoff des Steinkohlengruses kontaktierender Eisenschlacke entfaltet sich die direkte Reduktion des Eisens, die viel Wärme verbraucht. Das Vorhandensein ungeschmolzenen Schrotts in der Konverterschmelze bei gleichzeitigem Ablauf der direkten Reduktion führt dazu, daß sich der Temperaturanstieg der Schmelze verlangsamt, was auf der Zeichnung zu sehen ist, in der grafisch die Änderung der Temperatur t des Metalls im Konverter in Abhängigkeit vom spezifischen Sauerstoffverbrauch V je Tonne metallischen Einsatzes dargestellt ist.

In der grafischen Darstellung ist das durch einen Abschnitt ersichtlich, der der Temperatur von 1520 bis 1570°C entspricht. Die Temperatur t des Metalls hält sich lange Zeit auf diesem Niveau, und erst nach restlosem Schmelzen des gesamten Einsatzes beobachtet man einen weiteren merklichen Anstieg der Temperatur t in der Schmelze. Entsprechend der grafischen Darstellung wird der Moment des vollkommenen Übergangs des Eisenschrotts in die Schmelze durch den Wert des spezifischen Sauerstoffverbrauchs von V = 75 bis 85 Nm³/t bestimmt. Danach steigt die Temperatur beim folgenden Oxydationsdurchblasen schneller (in der grafischen Darstellung entspricht das dem Intervall "a"), zur Erreichung der notwendigen Temperatur der Schmelze (1600 bis 1650°C) muß jedoch noch ungefähr 20 Nm³ Sauerstoff je Tonne metallischen Einsatzes verbraucht werden, d. h. das Durchblasen mit Sauerstoff muß noch 7 bis 8 min fortgesetzt werden.

Aufgrund unterschiedlicher wärmephysikalischer Kennwerte des im Konverter verarbeiteten Schrotts erfolgt das Schmelzen des Schrotts schneller oder langsamer. Bei der Verarbeitung von Schwergutschrott ist der Anstieg der Temperatur t durch die untere Kurve gekennzeichnet. Der Augenblick der vollkommenen Verflüssigung entspricht laut grafischer Darstellung einem spezifischen Sauerstoffverbrauch von V = 85 Nm³/t (Punkt 1). Leichtgutschrott erfordert einen geringeren Energieaufwand zum Schmelzen und einen entsprechend geringeren Sauerstoffverbrauch. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß in diesem Fall zum Schmelzen ca. 75 Nm³/t Sauerstoff benötigt wird (Punkt 2).

Zur Erhöhung der Leistung wird vorgeschlagen, den Moment der Zugabe zusätzlicher siliziumhaltiger Wärmeträger zu ändern und sie unmittelbar in den Konverter im Moment des vollkommenen Einschmelzens des Eisenschrotts zu geben, der dem Gebiet zwischen den Punkten 1 und 2 entspricht. Das positive Ergebnis der Zugabe siliziumhaltiger Wärmeträger wird durch den Ablauf der Reaktion 2 (FeO) + Si = 2 Fe + (SiO₂) + 79 500 kcal/Mol bewirkt, die durch einen großen exothermen Effekt im Vergleich zu dem gesamtexothermen Effekt der Entstehung von {CO} durch Reaktion der direkten Reduktion und dessen Nachbrennen gekennzeichnet ist. Durch den exothermen Effekt wird das Erhitzen des Metalls erheblich verkürzt und der Verbrauch an Hauptenergieträger, d. h. an Sauerstoff verringert, was aus der Zeichnung ersichtlich ist. Die Zugabe eines siliziumhaltigen Wärmeträgers im Moment des Durchblasens, der einem Sauerstoffverbrauch von V = 75 bis 85 Nm³/t entspricht (zwischen den Punkten 1 und 2), führt zu einer Änderung des Kurvenganges der Temperaturerhöhung der Schmelze in der grafischen Darstellung. Die Änderung zeigt sich in einer Verkürzung des horizontalen Abschnitts der Kurve, und der Moment des Erreichens der erforderlichen Temperatur entspricht z. B. nicht dem Punkt 3 im Gebiet "a", sondern dem Punkt 4 im Gebiet "b". Infolge der Verringerung des Sauerstoffbedarfs (Verringerung von V) verkürzt sich auch die Zeit des Durchblasens, d. h. die Leistung erhöht sich. Außerdem kann man auf die Verwendung einer zusätzlichen Gießpfanne verzichten, folglich verringert sich der Verbrauch an Feuerfeststoffen. Es wäre zweckmäßig, die zusätzlichen Wärmeträger vor dem Erreichen der Punkte 1 und 2 zuzugeben, das ist jedoch unerwünscht, da das einen erhöhten Verbrauch an Wärmeträgern verursacht, was zu einer merklichen Verringerung der Basizität der Schlacke führt. Die Zugabe zusätzlicher Wärmeträger nach einem Sauerstoffverbrauch von mehr als 85 Nm³/t führt zu einer Überhitzung des Metalls. In der Praxis wird der Moment des Zusatzes des zusätzlichen siliziumhaltigen Wärmeträgers so ausgewählt, daß der Durchgang des horizontalen Abschnitts garantiert ist, d. h. nach dem Erreichen von V = 80 bis 85 Nm³/t.

Nach Versuchsergebnissen muß man je Tonne metallischen Einsatzes 3 bis 10 kg Silizium zugeben, z. B. in Form von Ferrosilizium. Solche Faktoren, wie das Vorhandensein fester Kohleteilchen in der Schlackenschmelze, die in der Schlacke fast bis zum Ende des Schmelzprozesses vorhanden sind, die Größe dieser Teilchen und andere analoge Faktoren lassen sich nicht berechnen. So kann man u. a. nicht den Grad der Entwicklung der Reaktion bestimmen und bei Berechnungen berücksichtigen. Nach vorliegenden Angaben ist die Wirkung des zusätzlichen Wärmeträgers ungenügend bei einem Siliziumzusatz von weniger als 3 kg je Tonne metallischen Einsatzes, da die erwähnte Temperaturerhöhung in der grafischen Darstellung im Streubereich liegt, d. h. sie übertritt nicht das Gebiet, das durch die obere Kurve begrenzt wird. Bei einem Verbrauch von Silizium von mehr als 10 kg/t sinkt merklich die Basizität der Schlacke, was unerwünscht ist. Unter Berücksichtigung aller aufgezählten Faktoren erzielt man die besten Ergebnisse bei einem Verbrauch zusätzlicher Wärmeträger von 5 bis 8 kg/t, umgerechnet auf Silizium.

Zum Zwecke der Verringerung des Übertritts von Eisenoxiden in die Schlacke nach dem Zusatz siliziumhaltiger Wärmeträger wird die Sauerstoffzuführung durch die seitlichen und oberen Winddüsen abgebrochen, während der Verbrauch des durch die Bodenwinddüsen einströmenden Sauerstoffs bis zu einem Niveau gedrosselt wird, bei dem ein Eindringen von Metall in die Winddüsen nicht möglich ist, d. h. bis auf 1 bis 2 Nm³ je Tonne metallischen Einsatzes pro Minute.

Als siliziumhaltige Wärmeträger können Abfälle der Verhüttung von Erzen verwendet werden, Schlacke der Ferrosiliziumproduktion, die neben den Oxiden CaO, MgO, Al₂O₃ auch Metalle (Ferrosilizium) und Siliziumcarbid enthält. Der Gehalt an diesen Bestandteilen schwankt in den Grenzen 18 bis 25% Si, 15 bis 24% Fe, 5 bis 15% SiC. Ein guter Wärmeträger kann Krätze sein - Abfälle der elektrochemischen Produktion von Silikoaluminium, die 30 bis 40% Silikoaluminium, 10 bis 12% Siliziumcarbid und einen Anteil an Oxiden enthalten, der vor allem aus Tonerde, Fluoriden und Calciumoxiden besteht. Unter den Abfällen der Erzverhüttung kann man auch granulierte Ferrosiliziumschlacke nennen, die aus den Ascheschlackenabfällen großer Wärmekraftwerke ausgeschieden wird, die nicht weniger als 14% Si und nicht mehr als 1,5% C, 0,4% S und 1,0% P enthalten. In einzelnen Fällen kann der Siliziumgehalt 60% betragen. Ein erhöhter Gehalt an Schwefel und Phosphor in den erwähnten Abfällen schränkt ihre Verwendung in der Konverterproduktion aufgrund ihres geringen Verbrauchs und der ausgebildeten Entphosphorungs- und Entschwefelungsfähigkeit der Konverterschlacken nicht ein.

Für die Konverterproduktion von Stahl, bei der der Einsatz zu 100% aus Eisenschrott besteht, ist es zweckmäßig, das Erschmelzen spezieller Wärmeträger vorzusehen, z. B. von Eisen-Silizium-Aluminiumlegierungen.

Beispiel 1

Als Einsatz für die Stahlherstellung in einem 10-t-Konverter mit kombiniertem Blasen werden 9,7 t Schrott, 0,5 t Kalk und 0,6 t Kohlengrus verwendet. Für das Erhitzen und Schmelzen des Schrotts in 29 Minuten und 30 Sekunden sind 739 Nm³ Sauerstoff oder 75,4 Nm³ je Tonne metallischen Einsatzes verbraucht worden. Durch die Boden- und Seitenwinddüsen strömen in dieser Zeit 20 bis 30 Nm³/min Sauerstoff und 5 bis 15 Nm³/min Erdgas. Die Temperatur der Metallschmelze beträgt nach Verbrauch der erwähnten Sauerstoffmenge 1565°C. Danach wird die Zufuhr des Energieträgers (Sauerstoff und Erdgas) durch die Seitenwinddüsen abgebrochen, während der Verbrauch der Energieträger durch die Bodenwinddüsen verringert wird: Sauerstoff - bis 13,5 Nm³/min (1,4 Nm³/t · min), Erdgas - bis 1,5 Nm³/min. In den Konverter gibt man 80 kg 75%iges Ferrosilizium oder 6,1 kg je Tonne metallischen Einsatzes, umgerechnet auf Silizium. Das Blasen von Sauerstoff durch die Bodenwinddüsen unterbricht man 2 min 20 sec nach Zusatz des Ferrosiliziums. Nach Beendigung des Durchblasens enthält das Metall 0,5% C, 0,04% Mn, 0,022% S, 0,008% P. Der Gehalt von Fe in Oxidform in der Schlacke beträgt 20,5%, CaO - 33,0%, SiO₂ - 20,8%, der Rest sind andere Bestandteile. Die Temperatur des Metalls vor dem Abstich beträgt 1630°C. Die Ausbeute an flüssigem Metall beträgt 9,2 t.

Beispiel 2

Ein Konverter wird mit 9,5 t Eisenschrott, 0,550 t Kalk und 0,480 t Anthrazitgrus beschickt. Nach Verbrauch von 783 Nm³ Sauerstoff oder 82,4 Nm³/t im Verlauf von 28 min 30 sec durch die Boden- und Seiten-Brennstoff-Sauerstoffwinddüsen beträgt die Temperatur der Metallschmelze 1560°C. Danach wird die Zufuhr von Sauerstoff und Erdgas durch die Seitenwinddüsen abgebrochen, während der Verbrauch von Sauerstoff und Erdgas durch die Bodenwinddüsen bis auf 13,5 bzw. 1,4 m³/min gedrosselt wird. In den Konverter gibt man 65 kg 75%iges Ferrosilizium (5,0 kg Silizium je Tonne metallischen Einsatzes) und 20 kg Elektrodenbruch. Nach 1 min 40 sec wird das Durchblasen mit verringertem Sauerstoffverbrauch (1,4 Nm³/t · min) unterbrochen. Das Metall, das 0 bis 0,04% C, 0,03% Mn, 0,026% S und 0,007% P enthält, hat am Ende des Ausgarens eine Temperatur von 1600°C. Die Schlacke enthält 16,4% Fe in Oxiden, 35,3% CaO und 22,7% SiO₂, der Rest sind andere Bestandteile. Das Gewicht des flüssigen Metalls in der Gießpfanne beträgt 8,8 t.

Beispiel 3

Zur Stahlherstellung wird ein Konverter mit 10,1 t Eisenschrott, 0,650 t Kalk und 0,550 t Anthrazitgrus beschickt. Für das Erhitzen und Schmelzen des Einsatzes werden 856 Nm³ Sauerstoff oder 84,7 Nm³/t verbraucht. Danach gibt man in den Konverter 130 kg 75%iges Ferrosilizium (9,6 kg Silizium je Tonne metallischen Einsatzes) und 30 kg Elektrodenbruch. Die Zufuhr von Sauerstoff und Erdgas durch die Seitenwinddüsen wird unterbrochen und der Verbrauch von Sauerstoff durch die Bodenwinddüsen bis auf 15 Nm³/min (1,5 Nm³/t · min) verringert. Durch die Schlitzkanäle der Winddüsen strömt 1,5 Nm³/min Erdgas. Das Blasen der Energieträger bei den genannten Verbrauchswerten dauert 1 min 15 sec, danach wird der Konverter entleert. Die Temperatur des Metalls beträgt 1620°C bei einem Gehalt von C - 0,04%, Mn - 0,04%, S - 0,028%, P - 0,010%. Das Gewicht des flüssigen Metalls in der Gießpfanne beträgt 9,5 t.

Beispiel 4

Bei der Stahlherstellung unter Verwendung von 100% Eisenschrott im Einsatz (der Einsatz besteht aus 9,6 t Schrott, 0,500 t Kalk und 0,580 t Anthrazitgrus) wird einem Konverter nach dem Erhitzen und Schmelzen des Schrotts, das durch den Sauerstoffverbrauch von 83,9 Nm³/t (in 30 min 30 sec sind 805 Nm³ Sauerstoff verbraucht worden) gekennzeichnet ist, 100 kg Schlacke aus der Ferrosiliziumproduktion zugesetzt. Diese Schlackenabfälle enthalten 14,7% CaO, 18,8% SiO₂, 10,9% Al₂O₃, 45,8% Metalle und 8,2% Siliziumcarbid. Der Gehalt an Silizium unter den Metallen beträgt ca. 63%. Folglich ist je Tonne metallischen Einsatzes 3,6 kg Silizium zugesetzt worden. Nach dem Zusatz der Schlackenabfälle der Ferrosiliziumproduktion wird das Durchblasen fortgesetzt bei einem Verbrauch von 13,5 Nm³/min Sauerstoff (1,4 Nm³/t · min) und 1,5 Nm³/min Erdgas. Das Durchblasen wird nach 1 min 40 sec beendet. Die Temperatur des Metalls beträgt zu diesem Zeitpunkt 1615°C. Der Oxydationsgrad der Schlacke nach dem Gehalt an Fe in Oxiden beträgt 24,1%. Das Gewicht des flüssigen Metalls beträgt 8,9 t.

Beispiel 5

Bei der Stahlherstellung unter Verwendung von 100% Eisenschrott (Schrott - 9,7 t, Kalk - 0,450 t, Anthrazit - 0,620 t) verwendet man nach dem Verbrauch von 824 Nm³ Sauerstoff im Verlauf von 30 min (83,9 Nm³/t) zum Zusatz als siliziumhaltiger Wärmeträger Krätze der Aluminiumproduktion, die 34,7% Silikoaluminium, 12,1% Siliziumcarbid und 41,8% Aluminiumoxide enthält. Einem Konverter werden 110 kg Krätze zugesetzt, was einem Verbrauch des Wärmeträgers von etwa 4 kg/t, umgerechnet auf Silizium, entspricht. Nach dem Zusatz der Krätze wird die Zufuhr von Sauerstoff und Erdgas durch die Seitenwinddüsen unterbrochen, während der Sauerstoffverbrauch bis auf 13,5 Nm³/min (bei einer Erdgaszufuhr durch die Schlitze von 1,7 Nm³/min) verringert wird. Das Durchblasen wird noch 1 min 30 sec fortgesetzt und danach der Konverter entleert. Die Temperatur des Metalls (C - 0,06%) beträgt 1610°C, der Gehalt an Fe in der Schlacke in Oxidform - 20,2%. Das Gewicht des flüssigen Metalls in der Pfanne beträgt 9,2 t.

Die Tabelle gibt eine Übersicht der technologischen Daten der einzelnen Durchführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens (Beispiele 1 bis 5). Sie enthält auch Mittelwerte der Schmelzprozesse, in denen die erfindungsgemäßen Methoden nicht verwendet wurden. Auf Grundlage der angeführten Werte können die technisch-ökonomischen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens eingeschätzt werden. So verkürzt sich die reine Zeit der Zufuhr des Sauerstoffblasens um 15 bis 20%. Bei rhythmischer Arbeit der Konverter steigt deren Leistung um den gleichen Wert. Der spezifische Sauerstoffverbrauch sinkt um 10 bis 20 Nm³/t. Durch den Wegfall der Notwendigkeit des Abstechens des "zusätzlichen" Metalls in eine Pfanne und des anschließenden Umschüttens in den Konverter, wie das im bekannten Verfahren praktiziert wird, verringert sich der Verbrauch an Feuerfeststoffen um 5 bis 7 kg je Tonne Stahl. Außerdem läßt sich eine Verringerung des Verbrauchs an Feuerfeststoffen unmittelbar für das Futter des Konverters erwarten infolge einer Verringerung des Oxydationsgrads der Schlacke um 3 bis 5%.

Die Erfindung kann bei der Stahlherstellung aus festen metallischen Fe-Trägern in einem Sauerstoffkonverter verwendet werden. Solche Fe-Träger können z. B. Schrott (Eisenschrott, Walzabfälle, Metallabfälle von Stahlgießereien u. ä.), metallisierte Pellets und Eisenschwamm sein.

Tabelle

Claims

1. Verfahren zur Stahlherstellung aus festen metallischen Fe- Trägern, festen siliziumhaltigen Wärmeträgern und festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen in einem Sauerstoffkonverter, bei dem die festen Fe- Träger durch Zufuhr von Brennstoff und eines Oxidationsmittels von unten nach oben und von der Seite durch das Einsatzgut und durch Zufuhr eines Oxidationsmittels von oben auf das Einsatzgut erhitzt und eingeschmolzen werden und danach die Schmelze gefrischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zeitpunkt des vollständigen Überganges der metallischen Fe-Träger aus dem festen in den flüssigen Zustand feste siliziumhaltige Wärmeträger zugesetzt werden, wobei gleichzeitig die Zufuhr des Oxidationsmittels von der Seite und von oben eingestellt und die Zufuhr des Oxidationsmittels von unten verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der siliziumhaltige Wärmeträger nach Verbrauch einer Menge an Oxydationsmittel, die 75 bis 85 Nm³ Sauerstoff je Tonne aufgegebenen festen metallischen Fe-Trägers entspricht, zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Oxydationsmittels von unten bis auf eine Menge verringert wird, die einer Zufuhr von 1 bis 2 Nm³ Sauerstoff pro Minute je Tonne aufgegebenen festen metallischen Fe-Trägers entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der siliziumhaltige Wärmeträger in solch einer Menge zugesetzt wird, die einer Zugabe von 3 bis 10 kg Silizium je Tonne aufgegebenen festen metallischen Fe-Trägers entspricht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als siliziumhaltiger Wärmeträger aus den Asche-Schlackenabfällen von Kohle-Wärmekraftwerken gewonnenes Ferrosilizium verwendet wird.