DE3542829A1

DE3542829A1 - Process and nozzle for producing steel from solid raw materials

Info

Publication number: DE3542829A1
Application number: DE19853542829
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Schaefer; Hans-Guenter Dr Ing Geck; Eberhard Dipl Ing Boehmer; Klaus Dipl Ing Klintworth
Original assignee: Kloeckner CRA Technologie GmbH
Current assignee: Kloeckner CRA Patent GmbH
Priority date: 1985-12-04
Filing date: 1985-12-04
Publication date: 1987-06-11
Also published as: DE3542829C2

Abstract

The process for producing steel from solid raw materials, in particular scrap, is carried out in a converter which has side wall nozzles for feeding media below the bath surface. The solid raw materials are preheated and liquefied together with carbonaceous fuels and oxygen by the said nozzles, and the melt is subsequently carburised and refined with oxygen. During the preheating and fusion phase, until at least about 1/4 of the raw materials has been liquefied, this process runs under oxidising conditions, i.e. with an oxygen factor of 1.1 to 1.5, relative to the stoichiometric combustion of the carbonaceous energy carriers introduced. Subsequently, the carbon concentration in the bath is raised to about 2 to 4%, and the melt is refined after the carbon feed has been completed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Düse zur Stahlherstellung aus festen Einsatzstoffen, wie Schrott, Fest roheisen, Eisenschwamm, Eisenpellets und beliebigen Mischungen davon, in einem Konverter, der über Seitenwanddüsen zur Medienzufuhr unterhalb der Badoberfläche verfügt und in dem die festen Einsatzstoffe mit kohlenstoffhaltigen Brennstoffen vorge heizt, verflüssigt, aufgekohlt und mit Sauerstoff gefrischt werden.The invention relates to a method and a nozzle for Steel production from solid feedstocks, such as scrap, solid pig iron, sponge iron, iron pellets and any mixtures of it, in a converter that is connected via side wall nozzles Media supply below the bathroom surface and in which the solid feedstocks with carbon-containing fuels be heated, liquefied, carburized and refreshed with oxygen.

Der Siemens-Martin-Herdofen und der Elektrolichtbogenofen sind seit Jahrzehnten die bedeutenden Frischgefäße zur Herstellung von Stahl aus festen Eisenträgern. Zunehmende wirtschaftliche Nachtei le und Schwierigkeiten, die Auflagen des Umweltschutzes zu erfüllen, haben den Anteil des Siemens-Martin-Prozesses an der Weltstahlproduktion deutlich sinken lassen und schließlich dazu geführt, daß 1982 in Deutschland das letzte SM-Werk geschlossen wurde. Dagegen hat die Entwicklung des Elektrolicht bogen-Verfahrens eine breitere Anwendung und technische Weiter entwicklung erfahren, obwohl die Elektroenergie relativ teuer ist und der Ofen-Betrieb das elektrische Netz erheblich belastet. The Siemens Martin hearth furnace and the electric arc furnace are the important fresh vessels for the production of Steel made of solid iron girders. Increasing economic night egg le and difficulties to meet the requirements of environmental protection have the share of the Siemens Martin process in the Allow global steel production to drop significantly and finally to do so led that the last SM plant in Germany closed in 1982 has been. In contrast, the development of electric lights arc process a wider application and technical further experience development, although electrical energy is relatively expensive and the furnace operation puts a considerable strain on the electrical network.

Die Umwandlung der Primärenergie beispeilsweise fossiler Brenn stoffe in elektrische Energie vollzieht sich bekanntermaßen mit einem relativ schlechten Wirkungsgrad, und demzufolge können Vorteile von der direkten Umsetzung fossiler Energie bei der Strahlerzeugung erwartet werden. So ist es nicht verwunderlich, daß entsprechende Vorschläge, beispielsweise der direkte Einsatz von Kohle und Koks bei der Strahlerzeugung, schon seit vielen Jahren bekannt sind.The conversion of primary energy, for example fossil fuel As is well known, substances in electrical energy also occur relatively poor efficiency, and consequently can Advantages of the direct implementation of fossil energy at the Beam generation are expected. So it’s not surprising that appropriate suggestions, such as direct use of coal and coke in jet generation, for many years Years are known.

Die deutsche Patentschrift 18 00 610 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschmelzen von Schrott, bei dem eine Schrottsäule mittels einer zentral liegenden, tellerförmigen Flamme von unten her aufgeschmolzen wird und das flüssige Schmelzgut zur weiteren Behandlung in ein anderes Gefäß abfließt. Diese Zweistufigkeit hat für die betriebliche Praxis Nachteile, und hauptsächlich aus diesem Grund hat der Prozeß bislang keine Anwendung bei der gewerblichen Stahlherstellung gefunden.The German patent 18 00 610 describes a method and a device for melting scrap, in which a Scrap column using a central, plate-shaped flame is melted from below and the liquid melting material flows into another vessel for further treatment. These Two levels have disadvantages for operational practice, and mainly for this reason, the process has so far not Used in commercial steelmaking.

Das erste Verfahren, mit dem es großtechnisch gelungen ist, in einem Konverter aus Schrott unter Einsatz kohlenstoffhaltiger Brennstoffe Stahl zu erzeugen, ist mit seinen wesentlichen Merkmalen in der deutschen Offenlegungsschrift 28 16 543 be schrieben. Dabei betreibt man die im unteren Konverterbereich angeordneten Düsen zunächst mit Sauerstoff und Kohlenstoff trägern, die stöchiometrisch verbrannt werden, und die heißen Verbrennungsgase durchströmen das Haufwerk der festen Eisen träger im wesentlichen von unten nach oben. Dadurch werden die festen Einsatzstoffe zunächst vorgeheizt, anschließend eingeschmol zen, und die Schmelze wird in demselben Konverter mit Sauerstoff fertiggefrischt. Bei diesem Prozeß haben sich in der betrieblichen Praxis starke Streuungen in der Wärmebilanz beim Schrottvor heizen und in der Sumpfbildungsphase, d. h. dem ersten Ein schmelzen der festen Eisenträger, ergeben. Wahrscheinlich sind die Oxydationsbedingungen des Brennstoffs nicht optimal auf die Gegebenheiten während des Einschmelzens der festen Einsatzstoffe eingestellt. Schwankungen im Wirkungsgrad und erhöhter Feststoff austrag aus dem Konverter zusammen mit dem Gasstrom, erwiesen sich als nachteilig.The first process with which it succeeded on an industrial scale, in a converter made of scrap using carbonaceous Fuel Steel is one of its essentials Features in the German Offenlegungsschrift 28 16 543 be wrote. It is operated in the lower converter area arranged nozzles first with oxygen and carbon carriers that are burned stoichiometrically and are called Combustion gases flow through the pile of solid iron carrier essentially from bottom to top. This will make the solid feedstocks first preheated, then melted down zen, and the melt is in the same converter with oxygen finished fresh. During this process, the business Practice strong scatter in the heat balance when scrap heat and in the swamping phase, d. H. the first one melt the solid iron support, result. Are likely the oxidation conditions of the fuel are not optimal on the Conditions during the melting of the solid feed materials set. Fluctuations in efficiency and increased solids discharge from the converter together with the gas flow themselves as disadvantageous.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine vorteilhafte Vorrichtung zur Stahlherstellung aus festen Einsatzstoffen, wie Schrott, Festroheisen, Eisenschwamm, Eisen pellets und beliebigen Mischungen davon, in einem Konverter zu schaffen, das ein relativ schnelles Aufheizen dieser festen Einsatzstoffe mit hohem thermischem Wirkungsgrad und niedrigen Eisenverlusten durch geringen Staubaustrag aus dem Konverter und ein Fertigfrischen der erzeugten Schmelze im gleichen Gefäß erlaubt.The invention is therefore based on the object of a method and an advantageous device for steel production from solid Input materials, such as scrap, solid pig iron, sponge iron, iron pellets and any mixtures thereof in a converter create a relatively quick heating of this solid Feedstocks with high thermal efficiency and low Loss of iron due to low dust discharge from the converter and finishing the melt produced in the same vessel allowed.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art in der Vorheiz- und Einschmelzphase, bis mindestens etwa 1/4 der Einsatzstoffe verflüssigt ist, oxidierend, d.h. mit Sauerstoff-Faktoren von 1.1 bis 1.5, bezogen auf stöchiometrische Verbrennung der eingeleite ten kohlenstoffhaltigen Brennstoffe, gearbeitet, anschließend die Kohlenstoffkonzentration im Bad auf 2 bis 4% angehoben und nach beendeter Kohlenstoffzufuhr die Schmelze in diesem Konverter gefrischt wird.The solution to the problem is that at one Process of the type mentioned in the preheating and Melting phase until at least about 1/4 of the feed materials is liquefied, oxidizing, i.e. with oxygen factors from 1.1 to 1.5, based on the stoichiometric combustion of the discharged carbon fuels, worked, then the Carbon concentration in the bath increased to 2 to 4% and after the carbon supply has ended, the melt in this converter is refreshed.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die überraschende Erkenntnis zunutze, im Gegensatz zu den bekannten Prozessen, die mit reduzierenden bis stöchiometrischen Brennstoff-/Sauerstoff-Ver hältnissen arbeiten, oxydierende Flammen zum Aufschmelzen der festen Einsatzstoffe, insbesondere Schrott, anzuwenden. Dabei arbeitet man mit Sauerstoffüberschuß, d.h. mit Sauerstoff-Faktoren von mindestens 1.1 bis hin zu etwa 1.5. Ein Sauerstoff-Faktor von 1 bedeutet dabei stöchiometrische Verbrennung, und der Sauer stoff-Faktor von 1.1 entspricht einem Sauerstoffüberschuß von 10%. The method according to the invention makes the most surprising Take advantage of knowledge, in contrast to the known processes that with reducing to stoichiometric fuel / oxygen Ver working conditions, oxidizing flames to melt the solid feedstocks, in particular scrap. Here one works with an excess of oxygen, i.e. with oxygen factors from at least 1.1 to about 1.5. An oxygen factor of 1 means stoichiometric combustion, and the acid Substance factor of 1.1 corresponds to an excess of oxygen 10%.

Es hat sich bei dem Bemühen, die Oxydationsbedingungen der Brennstoffe auf die physikalisch und thermodynamischen Gegeben heiten des Einschmelzens von Schrott bei der Stahlerzeugung optimal aufeinander einzustellen, überraschenderweise gezeigt, daß es nur mit oxydierenden Flammen gelingt, in relativ kurzen Zeiten die chargierte Schrottmenge in einem Konverter einzuschmel zen, bis mindestens etwa 1/4 dieser festen Einsatzstoffe flüssig vorliegt. Es wird nunmehr vermutet, daß dieser unerwartete Effekt einerseits auf die heißen Flammen beim Verbrennen fossiler Brennstoffe, wie Gas, Öl, Feinkohle mit Sauerstoff, zurückzuführen ist und andererseits durch den Sauerstoffüberschuß schnell Frei räume im Schrotthaufwerk entstehen, die das Ausbreiten der Flammen besser zulassen und somit eine größere Oberfläche für den Wärmeübergang schaffen. Der befürchtete Nachteil einer im größeren Umfang stattfindenden Oxydation des Eisens und somit einer starken Überoxydation der ersten entstehenden Schmelze, bestätigt sich in der Praxis nicht. Vielmehr führte das Einleiten kohlenstoffhaltiger Brennstoffe in die gebildete Schmelze, wenn etwa 1/4 bis zur Hälfte der festen Einsatzstoffe verflüssigt sind, bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zu keinerlei Schwierigkei ten. Die Schmelze ließ sich problemlos auf Kohlenstoffkonzentra tionen zwischen 2 bis 4% aufkohlen.It has endeavored to meet the oxidation conditions of the Fuels given to the physically and thermodynamically the melting of scrap during steel production optimally adjusted to each other, surprisingly shown that it only succeeds with oxidizing flames, in relatively short Times to melt the charged amount of scrap in a converter zen until at least about 1/4 of these solid starting materials are liquid is present. It is now believed that this unexpected effect on the one hand on the hot flames when burning fossil fuels Fuels such as gas, oil, fine coal with oxygen is free and quickly free due to the excess of oxygen Spaces arise in the scrap heap that spread the Allow flames better and thus a larger surface for create the heat transfer. The feared disadvantage of an im larger scale of the oxidation of iron and thus a strong over-oxidation of the first melt is not confirmed in practice. Rather, the initiation led carbonaceous fuels into the melt formed, if about 1/4 to half of the solid starting materials are liquefied, no difficulty in the method according to the invention The melt was easy to concentrate on carbon carburize between 2 and 4%.

Bei den bekannten Verfahren werden reduzierende Stoffe, bei spielsweise stückige Kohlenstoffträger (Kohle, Koks), und festes Roheisen zusammen mit dem einzuschmelzenden Schrott chargiert, um die Eisenoxydation zu unterbinden. Das erfindungsgemäße Verfahren kommt grundsätzlich ohne diese Zugabe von reduzieren den Materialien zu den festen Einsatzstoffen aus. Obwohl nicht erfindungswesentlich, liegt es jedoch im Sinne der Erfindung, Kohlenstoffträger bzw. festes Roheisen zusammen mit den festen Einsatzstoffen zu chargieren. Auf diese Weise kann z.B. das Brennstoffangebot in der Schrottschüttung vergrößert werden. In the known methods, reducing substances are used for example lumpy carbon carriers (coal, coke), and solid Pig iron charged together with the scrap to be melted down, to prevent iron oxidation. The invention The process basically comes without this addition of reduce from the materials to the solid feedstocks. Although not essential to the invention, but it is within the meaning of the invention, Carbon carrier or solid pig iron together with the solid Charge feed materials. In this way e.g. the Fuel supply in the scrap heap will be increased.

Gemäß der Erfindung werden die in der Vorheiz- und Einschmelz phase zuzuführenden Reaktionspartner, nämlich Sauerstoff und Brennstoffe, in gasförmiger, flüssiger oder fester Form, durch Düsen, die man als Brenner betreibt, im unteren Bereich in das Schrotthaufwerk im Konverter eingeleitet, so daß die heißen Verbrennungsgase den Schrott im wesentlichen von unten nach oben durchströmen. Erfindungsgemäß sind diese Düsen im unteren Teil der Konverterseitenwand angeordnet und liegen somit unterhalb der Badoberfläche, wenn der Schrott eingeschmolzen ist. Diese Düsenanordnung hat sich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als besonders vorteilhaft bewährt.According to the invention in the preheating and melting phase to be supplied reactants, namely oxygen and Fuels, in gaseous, liquid or solid form Nozzles that are operated as a burner in the lower area in the Scrap drive initiated in the converter, so that are called Combustion gases essentially scrap the bottom up flow through at the top. According to the invention, these nozzles are at the bottom Part of the converter side wall arranged and thus lie below the bath surface when the scrap has melted. This nozzle arrangement has been in the implementation of the The method according to the invention has proven to be particularly advantageous.

Während man erfindungsgemäß diese Düsen in der Vorheiz- und Einschmelzphase wahlweise mit einem kostengünstigen Brennstoff, in gasförmiger, flüssiger oder fester Form, betreibt, werden die Düsen, sobald sie mit Schmelze bedeckt sind, nur noch mit festen, pulverisierten, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, wie beispielsweise Kohle, Koks, Braunkohlenkoks oder Mischungen davon, beschickt. Die Umschaltung der Düsen von beispielsweise Erdgas auf beispielsweise Braunkohlenkoks kann erfindunsgemäß einzeln, in mehreren Gruppen oder auch für alle Düsen gleichzeitig erfolgen.While according to the invention these nozzles in the preheating and Melting phase optionally with an inexpensive fuel, operates in gaseous, liquid or solid form, the Nozzles, as soon as they are covered with melt, only with solid, pulverized, carbon-containing fuels, such as Charcoal, coke, brown coal coke or mixtures thereof. Switching the nozzles from natural gas, for example for example, brown coal coke can be used individually, according to the invention several groups or for all nozzles at the same time.

Nach beendeter Zufuhr der festen Brennstoffe unterhalb der Badoberfläche werden die Düsen in bekannter Weise zum Frischen der Schmelze mit Sauerstoff und Kohlenwasserstoffummantelung zum Düsenschutz betrieben. Die Schmelze wird im gleichen Konverter, in dem auch bereits das Vorheizen der festen Einsatzstoffe stattgefunden hat, fertiggefrischt und schließlich mit der gewünschten Endanalyse abgestochen. Dabei können die erforderli chen Schlackenbildner, wie Kalk und Flußmittel, in Pulverform als Suspension mit dem Sauerstoff in die Schmelze eingeblasen werden.After the supply of solid fuels has ended below the In the bath surface, the nozzles become fresh in a known manner the melt with oxygen and hydrocarbon coating for Nozzle protection operated. The melt is in the same converter, in which also the preheating of the solid feedstocks took place, completely refreshed and finally with the desired final analysis. The required Chen slag formers, such as lime and flux, in powder form Suspension with which oxygen is blown into the melt.

Es liegt im Sinne der Erfindung, die aus der Schmelze austreten den Reaktionsgase, im wesentlichen CO und H₂, im oberen Gasraum des Konverters in bekannter Weise nachzuverbrennen und die dabei entstehende Wärme an die Schmelze rückzuübertragen. Auf diese Weise erhöht man den wärmetechnischen Wirkungsgrad der in die Schmelze eingeblasenen kohlenstoffhaltigen Brennstoffe und verbessert die Wärmebilanz des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es kommen bei der Nachverbrennung insbesondere die Lehren des deutschen Patentes 28 38 983, "Verfahren zur Wärmezufuhr bei der Stahlerzeugung im Konverter", zur Anwendung. Der Sauerstoff kann dabei entweder ausschließlich durch eine oder mehrere Seitenwanddüse(n) und/oder mit einer wassergekühlten Lanze auf die Badoberfläche geblasen werden.It is within the meaning of the invention that the reaction gases, essentially CO and H ₂ , emerging from the melt in the upper gas space of the converter are combusted in a known manner and the heat generated is transferred back to the melt. In this way, the thermal efficiency of the carbon-containing fuels blown into the melt is increased and the heat balance of the method according to the invention is improved. In the afterburning, the teachings of German patent 28 38 983, "Process for heat supply in steel production in the converter" are used in particular. The oxygen can be blown onto the bath surface either exclusively through one or more side wall nozzle (s) and / or with a water-cooled lance.

Es liegt weiterhin im Sinne der Erfindung, die Düsen unterhalb der Badoberfläche in der Seitenwand des Konverters gegen Frischende, kurz vor dem Abstich der fertiggefrischten Schmelze, in bekannter Weise mit Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder Argon, zu betreiben. Das Inertgas kann dabei durch sämtliche Düsenkanäle gleichzeitig eingeblasen werden und zur Reduzierung der gelösten, gasförmigen Bestandteile in der Schmelze, insbeson dere von Wasserstoff, dienen.It is also within the meaning of the invention, the nozzles below against the bath surface in the side wall of the converter Refreshing, just before tapping the finished melt, in a known manner with inert gas, for example nitrogen or Argon to operate. The inert gas can pass through all Nozzle channels are blown in simultaneously and for reduction the dissolved, gaseous components in the melt, in particular those of hydrogen.

Das erfindungsgemäße Verfahren, dessen wesentliche Stufen darin bestehen, erstens die festen Einsatzstoffe im Konverter oxydierend mit hohem wärmetechnischem Wirkungsgrad einzuschmelzen, dann, zum weiteren Wärmeeinbringen und zur Erhöhung der Kohlenstoff konzentration, der Schmelze feinkörnige, kohlenstoffenthaltende Brennstoffe und Sauerstoff zuzuführen und schließlich durch Sauerstoffeinblasen die Schmelze auf eine gewünschte Abstich analyse und Temperatur fertigzufrischen, wird bevorzugt mit einem speziellen, erfindungsgemäßen Düsentyp betrieben.The method according to the invention, the essential stages therein exist, firstly oxidizing the solid feedstocks in the converter melt down with high thermal efficiency, then, for further heat input and to increase the carbon concentration, the melt fine-grained, carbon-containing Supply fuels and oxygen and finally through Oxygen blowing the melt to a desired tapping analysis and temperature ready to finish, is preferred with operated a special type of nozzle according to the invention.

Die grundsätzliche Konstruktion dieser Düse, einer Anordnung aus drei konzentrischen Rohren für die Zufuhr verschiedener Medien und zum Betrieb als Brenner, ist bekannt. Jedoch sind bei der Düse gemäß der Erfindung die Flächen der freien Querschnitte im Zentralrohr und im ersten Ringspalt neben dem Zentralrohr ungefähr gleich groß und diese Zuführungskanäle erlauben es, mindestens zeitweise gleichzeitig durch diese beiden Kanäle Gas-Feststoff-Suspensionen oder auch Sauerstoff in den Konverter zu blasen. Die Düse kann als Brenner, Einblasaggregat und Frischdüse betrieben werden. Das Innenrohr und der benachbarte Ringspalt können umschaltbar mit unterschiedlichen Gasen und Gas-Feststoff-Suspensionen beaufschlagt werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Verhältnisse von Brenngas und Sauerstoff in weiten Grenzen geändert werden können, und die Düse ermöglicht es, sie parallel mit zwei Arten von Feststoffen zu betreiben. Der äußere Ringspalt dient, ähnlich wie bei der in die Betriebspraxis eingeführten OBM-Düse, zum Einleiten von gasförmi gen und/oder flüssigen Kohlenwasserstoffen zum Düsenschutz. Die Schutzmedienmengen betragen normalerweise weniger als 15 Gew-%, bezogen auf die Sauerstoffmenge. Nicht zuletzt aus wirtschaftli chen Gründen wird die Düsenschutzmediumrate so niedrig wie möglich gehalten.The basic construction of this nozzle, an arrangement of three concentric tubes for the feeding of different media and for operation as a burner is known. However, the Nozzle according to the invention, the areas of the free cross sections in the Central tube and in the first annular gap next to the central tube approximately the same size and these feed channels allow at least temporarily through these two channels at the same time Gas-solid suspensions or oxygen in the converter to blow. The nozzle can be used as a burner, blowing unit and Fresh nozzle operated. The inner tube and the neighboring one Annular gap can be switched with different gases and Gas-solid suspensions are applied. It follows the advantage that the ratios of fuel gas and Oxygen can be changed within wide limits, and that Nozzle allows them to be run in parallel with two types of solids operate. The outer annular gap serves, similar to that in the Operating practice introduced OBM nozzle, for introducing gaseous gene and / or liquid hydrocarbons for nozzle protection. The Protective media quantities are normally less than 15% by weight, based on the amount of oxygen. Not least from economic reasons, the nozzle protection medium rate becomes as low as kept possible.

Für das Betreiben einer Düse als Brenner bei dem erfindungsge mäßen Verfahren sind hohe Brennstoffmengen, beispielsweise Gas, erforderlich, die mit einer technisch vertretbaren Druckerhöhung nicht mehr durch den äußeren Ringspalt einer bekannten OBM-Düse geleitet werden können. Bei der erfindungsgemäßen Dreirohr-Düse erlaubt das zusätzliche Innenrohr die Zufuhr der erforderlichen Brennstoffe in ausreichenden Mengen. In der Frischphase beauf schlagt man dieses Innenrohr mit Sauerstoff. Ein weiterer Vorteil der Dreirohr-Düse besteht darin, daß gleichzeitig feinkörnige Kohlenstoffträger, in Suspension mit Inertgas, durch das Innen rohr und Sauerstoff, mindestens zeitweise mit Kalk beladen, durch den benachbarten Ringspalt einer einzigen Düse in das Bad oder auch in die Schrottsäule geblasen werden können. Überraschender weise zeigen das Innenrohr sowie das benachbarte erste konzen trische Rohr, einschließlich der Abstandshalter zwischen diesen beiden Rohren, keinerlei Verschleißprobleme bei der Betriebsweise mit den genannten zwei Feststoffsuspensionen. Darüber hinaus brennt das Zentralrohr auch beim Sauerstoffbetrieb im Innenrohr und im benachbarten Ringspalt nicht voreilend zurück, wie zunächst befürchtet. Somit stellt die erfindungsgemäße Dreirohr- Düse ein vielseitig einsetzbares, metallurgisches Schmelz-, Ein blas- und Frisch-Aggregat dar.For operating a nozzle as a burner in the Invention The methods used are high amounts of fuel, for example gas, required with a technically justifiable pressure increase no longer through the outer annular gap of a known OBM nozzle can be directed. In the three-pipe nozzle according to the invention the additional inner tube allows the supply of the required Sufficient fuel. In the fresh phase you hit this inner tube with oxygen. Another advantage the three-tube nozzle is that at the same time fine-grained Carbon carrier, in suspension with inert gas, through the inside pipe and oxygen, at least temporarily loaded with lime the adjacent annular gap of a single nozzle in the bath or can also be blown into the scrap column. More surprising The inner tube and the neighboring first tube show wisely trical tube, including the spacers between them both pipes, no wear problems during operation with the two solid suspensions mentioned. Furthermore the central tube also burns in the inner tube during oxygen operation and not leading back in the adjacent annular gap, like initially feared. The three-pipe Nozzle a versatile, metallurgical melting, one blow and fresh aggregate.

Die Erfindung wird nun anhand eines nichteinschränkenden Beispiels näher erläutert.The invention is now based on a non-limiting Example explained in more detail.

In einen Konverter mit einer Erzeugungskapazität von 125 t und einem lichten Konvertervolumen von rund 140 m³ im neu ausge mauerten Zustand werden bis zu 140 t Schrott chargiert. Der Konverter verfügt an den beiden gegenüberliegenden Seiten unterhalb der Drehzapfen in einer Höhe von 0,20 m bis 0,60 m oberhalb des neuen Konverterbodens über acht erfindungsgemäße Dreirohr-Düsen. Durch diese Düsen strömen während der Vorheiz phase 210 m³/min Erdgas, 400 m³/min Sauerstoff und zum Schutz der Düsen durch den äußeren Ringspalt 40 m³/min Erdgas. Nach einer Vorheiz- und Einschmelzphase von rund 15 min sind etwa 50% der chargierten Schrottmenge verflüssigt. Nunmehr werden durch die unteren vier Düsen, die sich bereits unterhalb der Badoberfläche befinden, 800 kg/min Braunkohlenkoks mit 70 m³/ min Stickstoff in das Bad geblasen. Die restlichen Düsen werden weitere rund 5 min mit Erdgas, 105 m³/min, und Sauerstoff, 200 m³/min, betrieben.Up to 140 t of scrap are loaded into a converter with a production capacity of 125 t and a clear converter volume of around 140 m ³ in the newly bricked-up state. The converter has eight three-tube nozzles according to the invention on the two opposite sides below the pivot at a height of 0.20 m to 0.60 m above the new converter base. 210 m ³ / min of natural gas, 400 m ³ / min of oxygen and, for the protection of the nozzles, 40 m ³ / min of natural gas flow through these nozzles during the preheating phase. After a preheating and melting phase of around 15 minutes, around 50% of the charged scrap amount is liquefied. Now 800 kg / min lignite coke with 70 m ³ / min nitrogen is blown into the bath through the lower four nozzles, which are already below the bath surface. The remaining nozzles are operated for a further 5 minutes with natural gas, 105 m ³ / min and oxygen, 200 m ³ / min.

Nach einer Gesamtzeit von 20 bis 25 min befinden sich alle Düsen unterhalb der Badoberfläche, und in einer Zeit von rund 15 min werden mit Blasraten von bis zu 800 kg/min Braunkohlenkoks, 300 m³/min Sauerstoff und 40 m³/min Erdgas zum Düsenschutz, insgesamt rund 13 t Braunkohlenkoks in die Schmelze geblasen.After a total time of 20 to 25 minutes, all the nozzles are below the surface of the bath, and in a time of around 15 minutes, lignite coke, 300 m ³ / min oxygen and 40 m ³ / min natural gas are produced with blow rates of up to 800 kg / min Nozzle protection, a total of around 13 t lignite coke blown into the melt.

Im Anschluß an das Einblasen der festen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffe, in diesem Fall Braunkohlenkoks, hat die Charge eine Kohlenstoffkonzentration von ca. 3.5%. Nunmehr wird die Schmelze mit einer Blasrate von 500 m³/min Sauerstoff, verteilt auf die genannten acht Düsen, in einer Zeit von ca. 10 min fertigge frischt und mit einer Temperatur von rund 1700°C abgestochen.Following the injection of the solid, carbonaceous fuels, in this case brown coal coke, the batch has a carbon concentration of approx. 3.5%. Now the melt is finished with a blowing rate of 500 m ³ / min oxygen, distributed over the eight nozzles mentioned, in a time of approx. 10 min and tapped at a temperature of around 1700 ° C.

Gleichzeitig zu den genannten Sauerstoffmengen, die unterhalb der Badoberfläche in die Schmelze geleitet werden, bläst man aus zwei Düsen in der oberen Konverterseitenwand, etwa 4 m über dem ruhendem Badspiegel, 100 bis 200 m³/min Sauerstoff auf die Schmelze.At the same time as the amounts of oxygen mentioned, which are led into the melt below the bath surface, 100 to 200 m ³ / min of oxygen are blown from two nozzles in the upper converter side wall, about 4 m above the resting bath level.

Mit dem Sauerstoffaufblasen wird etwa gleichzeitig mit dem Umschalten der unteren Seitenwanddüsen von Gas auf Braunkohlen koks als Brennstoff begonnen.With the oxygen inflation is approximately at the same time with the Switching the lower side wall nozzles from gas to lignite coke started as fuel.

Die spezifischen Verbrauchszahlen zur Erzeugung von 1 t Stahl aus Schrott betragen 53 m³ Erdgas, 103 kg Braunkohlenkoks, 160 m³ Sauerstoff. Für die Schlackenarbeit bläst man, zusammen mit dem Sauerstoff, 50 kg Kalk/t Stahl in die Schmelze.The specific consumption figures for producing 1 t of steel from scrap are 53 m ³ natural gas, 103 kg brown coal coke, 160 m ³ oxygen. For the slag work, together with the oxygen, 50 kg of lime / t of steel are blown into the melt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Verfahren den Betriebsbe dingungen der einzelnen Anwender in weiten Grenzen anzupassen und weiter auszugestalten.It is within the scope of the invention to operate the method adapt the conditions of the individual users within wide limits and further design.

Claims

1. Process for the production of steel from solid feedstocks, such as scrap, solid pig iron, sponge iron, iron pellets and any mixtures thereof, in a converter which has side wall nozzles for supplying media below the bath surface and in which the solid feedstocks are preheated with carbon-containing fuels, liquefied , carburized and freshened with oxygen, characterized in that in the preheating and melting phase until at least about 1/4 of the starting materials are liquefied, oxidizing, ie with oxygen factors from 1.1 to 1.5, based on the stoichiometric combustion of the introduced, carbon-containing fuels, worked, then the carbon concentration in the bath increased to 2% to 4% and the melt is refreshed after the carbon supply has ended.

2. The method according to claim 1, characterized in that during the preheating phase of the solid feed materials gaseous, liquid and / or solid fuels heated and once the sidewall nozzles are covered with melt are, only solid, powdered fuels, such as such as coal, coke, brown coal coke and any mixtures of it being blown.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized records that lumpy together with the solid feedstocks Carbon carriers, such as coke and / or coal, be charged.

4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that for the afterburning of the reaction gases leaving the melt, in particular CO and H ₂ , oxygen through the gas space of the converter from one or more side wall nozzles and / or a water-cooled lance on the Bath surface is blown.

5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that inert gas towards the end of the especially nitrogen or argon, through all channels the side wall nozzles are blown into the melt.

6. Nozzle for performing the method according to claims 1 to 5, consisting of three concentric tubes for Burner operation and for media supply below the Badober area, characterized in that the areas of the free Cross sections in the central tube and in the first annular gap next to the central tube are approximately the same size and at least at times through the central tube and at the same time through the first annular gap gas-solid suspensions or oxygen be blown.