DE3590887C2

DE3590887C2 - Verfahren zur Herstllung von Stahl im Bessernerkoverter

Info

Publication number: DE3590887C2
Application number: DE19853590887
Authority: DE
Inventors: Vladim Baptizmanskyj; Vladimir Mizin; Vjaceslav Sinelnikov; Petr Jugov; Serafim Afonin; Aleksej Zubarev; Boris Boicenko; Vladimir Trubavin; Vitalij Sevcov; Gennadij Kolganov
Original assignee: NEPROPEIROVSKIJ METALLURGIOESK
Current assignee: NEPROPEIROVSKIJ METALLURGIOESK
Priority date: 1985-12-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1989-11-30
Also published as: GB2191509A; WO1987003912A1; DE3590887T1; AU578820B2; HU198967B; GB8717679D0; HUT46079A; BR8507318A; GB2191509B; AU5585586A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahl aus festen metallischen Fe-Trägern in einem Besse mer-Konverter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-PS 33 90 151 bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Fe-Träger durch die Wärme erhitzt, die bei der Verbrennung von aus Boden- bzw. Seitendüsen austretendem flüssigen oder gasförmigen Brenn stoff mit Sauerstoff entsteht. Dabei bilden sich Eisen oxyde, die mit der Ausmauerung des Konverters reagieren. Dies führt dazu, daß an den Reaktionsstellen Hohlräume auftreten, die durch oxydierte Schlacke ausgefüllt werden. Folglich ist der Verschleiß der Ausmauerung groß und de ren Standzeit gering. Die Oxydation der Fe-Träger ver ringert zudem die Ausbeute an flüssigem Stahl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsge mäße Verfahren zur Herstellung von Stahl aus festmetalli schen Fe-Trägern im Bessemer-Konverter so weiterzubilden, daß die Standzeit der Ausmauerung des Konverters lang ist.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Patentanspruchs gelöst.

Der Film aus flüssigem kohlenstoffhaltigem Brennstoff an der Oberfläche der in den Konverter eingetragenen Charge aus festen Fe-Trägern und festem Brennstoff iso liert die Charge am Anfang ihrer Erhitzung durch gasför migen Brennstoff. Zu diesem Zeitpunkt ist der feste Brenn stoff noch nicht erwärmt, so daß die Flamme ein hohes Oxydationspotential aufweist. Dies verhindert eine Über oxydation der Fe-Träger.

Aufgrund des isolierenden Films erwärmt sich der feste Brennstoff, während er in geringem Maße oxydiert. Er löst sich zu einem Zeitpunkt auf, in dem die Flüssigphase be reits eingetreten ist. Der Film aus flüssigem Brennstoff sorgt außerdem für eine raschere Entzündung des festen Brennstoffs, wodurch die Schmelzdauer verkürzt und dement sprechend die Leitung des Konverters erhöht wird.

Ein flüssiger Brennstoff, dessen Dichte unter 800 kg/m³ liegt, würde bei der Erwärmung der Charge zu schnell ver dampfen, so daß eine Isolation der Charge vom Oxydations mittel nicht gewährleistet ist.

Ein flüssiger Brennstoff, dessen Dichte oberhalb von 1100 kg/m³ liegt, läßt sich nicht als durchgehender Film gleichmäßig über der Oberfläche der Charge verteilen.

Der flüssige kohlenstoffhaltige Brennstoff wird in einer Menge von 20 bis 40%, bezogen auf die Masse des festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, aufgetragen, damit die ganze Oberfläche der Fe-Träger und des festen Brennstoffs mit einem durchgehenden Film bedeckt ist. Ein Verbrauch von flüssigem Brennstoff von weniger als 20%, bezogen auf die Masse des festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, führt nicht zur Bildung eines Isolierfilm auf der Ober fläche aller Chargenstücke, während ein Verbrauch an flüssigem Brennstoff von mehr als 40% zu Brennstoffver lusten infolge einer thermischen Zersetzung des Brenn stoffs bei einem Mangel an Sauerstoff führt, wodurch der Wärmeausnutzungsgrad verringert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Stahl aus festen metallischen Fe-Trägern in einem Bessemer-Kon verter beinhaltet folgende Maßnahmen:

Der Konverter wird mit Fe-Trägern und festen Brennstoffen, beispielsweise Steinkohle, beschickt. Danach wird in den Konverter flüssiger kohlenstoffhaltiger Brennstoff einge bracht, der eine Dichte von 800 bis 1100 kg/m³ aufweist. Zu solchen Brennstoffen gehören beispielsweise Masut mit einer Dichte von 950 kg/m³ und folgender durchschnittli cher Elementzusammensetzung von Brennstoffkomponenten:

Kohlenstoff - 86,7%, Wasserstoff - 12,6%; Rohöl mit einer Dichte von 900 kg/m³; Steinkohlenteer mit einer Dichte von 1100 kg/m³ und folgender durchschnittlicher Elemen tenzusammensetzung von Brennstoffkomponenten: Kohlenstoff 90%, Wasserstoff - 7%; Abfälle von Schmierstoffen mit einer Dichte von 920 kg/m³ und folgender durchschnitt licher Elementenzusammensetzung von Brennstoffkomponenten:

Kohlenstoff - 86%, Wasserstoff - 11%; Solaröl (Gasöl) mit einer Dichte von 900 kg/m³ und folgender durch schnittlicher Elementenzusammensetzung von Brennstoffkom ponenten: Kohlenstoff - 86,5%, Wasserstoff - 11,0%; Ligroin mit einer Dichte von 800 kg/m³ und folgender durchschnittlicher Elementenzusammensetzung von Brenn stoffkomponenten: Kohlenstoff - 85,8%, Wasserstoff - 13,95%; Kerosin mit einer Dichte von 880 kg/m³ und fol gender durchschnittlicher Elementenzusammensetzung von Brennstoffkomponenten: Kohlenstoff - 86,0%, Wasserstoff - 13,7%. Es können auch Mischungen von pulverförmiger Stein kohle mit den obenerwähnten Brennstoffen, sowie mit flüs sigem kohlenstoffhaltigem Brennstoff verwendet werden, der eine geringere Dichte aufweist, beispielsweise mit Benzin, das eine Dichte von 750 kg/m³ hat und folgende durchschnittliche Elementenzusammensetzung von Brennstoff komponenten aufweist: Kohlenstoff - 85%, Wasserstoff - 5,67%.

Der flüssige Brennstoff wird so von oben in den Konverter auf die Fe-Träger und den festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff eingebracht, daß sich auf ihrer Oberfläche ein Film bildet. Der flüssige Brennstoff wird beispiels weise durch Berieseln gleichmäßig auf der Oberfläche der Charge verteilt. Dabei wird die Oberfläche der Charge benetzt, wodurch sich ein Film von kohlenstoffhaltigem flüssigem Brennstoff bildet.

Um die ganze Oberfläche der Fe-Träger und des festen Brennstoffs im Koverter mit einem durchgehenden Film zu bedecken, wird der flüssige kohlenstoffhaltige Brenn stoff in einer Menge von 20 bis 40%, bezogen auf die Masse des festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, einge bracht. Diese Menge wird in Abhängigkeit von der Be schickungsdichte des Fe-Trägers gewählt. Je geringer sei ne Schüttdichte ist, desto mehr flüssiger Brennstoff ist für die Bildung eines durchgehenden Films an der Ober fläche der Charge erforderlich. Es ist dabei auch zu be rücksichtigen, daß je höher die Dichte des flüssigen Brennstoffs, desto größer sein Verbrauch ist.

Bei einer Schüttdichte des Fe-Trägers von 1000 kg/m³ wird beispielsweise flüssiger Brennstoff mit einer Dichte von 950 kg/m³ in einer Menge von 30%, bezogen auf die Masse des festen Brennstoffs, eingebracht.

Danach wird dem Konverter als Oxydationsmittel Sauerstoff bzw. ein Gemisch von Sauerstoff und Stickstoff sowie als gasförmiger Brennstoff Erdgas zugeführt. Das Oxydations mittel wird in den Konverter eingeblasen. Dies geschieht von unten, von oben, von der Seite bzw. durch kombinier tes Blasen. Im Falle des kombinierten Blasens werden zum Schutz der Auskleidung an den Stellen der Anordnung von koaxialen Winddüsen und der Winddüsen selbst gasförmige bzw. flüssige Kohlenwasserstoffe verwendet.

Das Oxydationsmittel, das in den Konverter kommt, tritt mit den Dämpfen des flüssigen Brennstoffs in Rekation, wobei der Film des flüssigen kohlenstoffhaltigen Brenn stoffs an der Oberfläche der Charge die Fe-Träger bis zur Entflammung des festen Brennstoffs isoliert und deren Oxydation verhindert.

Außerdem verringert sich das Oxydationspotential der Gas phase im Arbeitsraum des Konverters, was eine Überoxyda tion der Fe-Träger sowie eine Zerstörung der Auskleidung am Anfang der Erwärmung der Charge ausschließt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen eines Verfahrens zur Herstellung von Stahl in einem Bessemer-Konverter mit 1000 kg Fassungsvermögen näher erläutert.

Beispiel 1

Als Charge werden zum Schmelzen von Stahl in einem Kon verter mit kombiniertem Einblasen 1100 kg Altmetall mit einer Schüttdichte von Kρ = 1000 kg/m³ sowie 70 kg Anthra zit und 21 kg Masut (d. h. 30%, bezogen auf die Menge des festen Brennstoffs) mit einer Dichte von 950 kg/m³ bei 20°C verwendet. Der flüssige Brennstoff wird mit einer Gas-Flüssigkeitseinspritzdüse auf die Oberfläche der Charge aufgetragen, die oben an der Mündung des Konver ters angeordnet ist. Danch wird begonnen, das Oxydations mittel durch die Oberwinddüsen oder Bodendüsen zuzuführen.

Durch die Bodendüsen wird Erdgas eingeführt. Die Menge des von oben zugeführten Sauerstoffs beträgt 1 m³/min · t, und des von unten zugeführten 2,25 m³/min · t. Der Aufwand an gasförmigem Brennstoff in der Schmelze, als welchen man Naturgas verwendet, beträgt 9 m³. Die Schmelzdauer bis zur Gewinnung von Stahl mit einem Gehalt an Kohlen stoff C = 0,1% beträgt 40 Minuten. Die Menge an Einheits brennstoff beträgt 110,3 kg. Die Ausbeute an flüssigem Stahl ist 999,6 kg. Die Menge an FeO in der Flüssigphase beträgt nach 13 bis 14 Minuten 15 Masseprozent. Die Lei stung des Konverters liegt bei 1500 kg Stahl pro Stunde.

Beispiel 2

Es werden 1100 kg Altmetall mit einer Schüttdichte von ρ = 1300 kg/m³ sowie 80 kg Anthrazit und 16 kg flüssiger Brennstoff (d. h. 20%, bezogen auf die Menge des festen Brennstoffs) mit einer Dichte von 950 kg/m³ verwendet, der 75 Masseprozent Solaröl und 25 Masseprozent Stein kohlenteer enthält. Der Aufwand an Erdgas beläuft sich auf 9 m³. Die Schmelzdauer bis zur Gewinnung von Stahl mit einem Gehalt an Kohlenstoff von C = 0,1% beträgt 42 Minuten. Die Menge an Einheitsbrennstoff beträgt 113,1 kg. Die Ausbeute an flüssigem Stahl ist 1002 kg. Die Lei stung des Konverters beträgt 1430 kg pro Stunde. Die Menge an FeO in der Flüssigphase beträgt 13 bis 14 Minuten nach Schmelzbeginn 16 Masseprozent.

Beispiel 3

Es werden 1100 kg Altmetall mit einer Schüttdichte von ρ = 800 kg/m³, 67,8 kg Anthrazit und 27,2 kg flüssiger Brennstoff (d. h. 40% bezogen auf die Menge des festen Brennstoffs) verwendet, der 5 Masseprozent pulverförmige Steinkohle, 43,5 Masseprozent Ligroin und 51,5 Massepro zent Schmiermittelabfälle enthält und eine Dichte von 950 kg/m³ aufweist. Der Aufwand an Erdgas beläuft sich auf 9 m³. Die Schmelzdauer bis zur Gewinnung von Stahl mit einem Gehalt an Kohlenstoff von C = 0,1% beträgt 41 Minuten. Der Aufwand an Einheitsbrennstoff beträgt 116,9 kg. Die Ausbeute an flüssigem Stahl ist 997 kg. Die Leistung des Konverters beträgt 1460 kg pro Stunde, der Gehalt an FeO in der Flüssigphase beträgt nach 13 bis 14 Minuten 14 Masseprozent.

Beispiel 4

Es werden 1100 kg Altmetall mit einer Schüttdichte von ρ = 1000 kg/m³, 71 kg Anthrazit und 21,3 kg Ligroin (d. h. 30% bezogen auf die Menge des festen Brennstoffs) mit einer Dichte von 800 kg/m³ verwendet. Der Aufwand an Erdgas beläuft sich aus 9 m³. Die Schmelzdauer bis zur Gewinnung von Stahl mit einem Gehalt an Kohlenstoff von C = 0,1% beträgt 41 Minuten. Der Aufwand an Einheitsbrenn stoff beträgt 111,7 kg. Die Ausbeute an flüssigem Stahl ist 998 kg. Die Leistung des Konverters ist 1460 kg pro Stunde. Der Gehalt an FeO in der Flüssigphase beträgt nach 13 bis 14 Minuten 16 Masseprozent.

Beispiel 5

Es werden 5100 kg Altmetall mit einer Schüttdichte von ρ = 1000 kg/m³, 72 kg Anthrazit und 21,6 kg flüssiger Brennstoff (d. h. 30% bezogen auf die Menge des festen Brennstoffs) mit einer Dichte von 1100 kg/m³ verwendet, der 12,4% pulverförmige Steinkohle, 43,8% Kerosin und 33,8% Rohöl enthält. Der Aufwand an Erdgas beläuft sich auf 9 m³. Die Schmelzdauer bis zur Gewinnung von Stahl mit einem Gehalt an Kohlenstoff von C = 0,1% beträgt 42 Minuten. Der Aufwand an Einheitsbrennstoff beträgt 113,1 kg. Die Ausbeute an flüssigem Stahl ist 1001 kg. Die Lei stung des Konverters ist 1430 kg pro Stunde. Der Gehalt an FeO in der Flüssigphase beträgt 13 bis 14 Minuten nach Schmelzbeginn 14 Masseprozent.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Stahl aus festen metallischen Fe-Trägern in einem Bessemer-Konverter, bei dem die metalli schen Fe-Träger durch Verbrennung von festem, flüssigem und gasförmigem kohlenstoffhaltigem Brennstoff unter Durch leitung eines Oxydationsmittels durch die in den Konverter eingebrachten Fe-Träger und den festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff erwärmt und geschmolzen werden, wobei als flüs siger kohlenstoffhaltiger Brennstoff ein Brennstoff mit einer Dichte von 800-1100 kg/m³ verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige kohlenstoff haltige Brennstoff in einer Menge von 20 bis 40%, bezogen auf die Masse des festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, vor der Erwärmung der Fe-Träger und des festen kohlenstoff haltigen Brennstoffs in den Konverter derart eingebracht wird, daß sich auf der Oberfläche der in den Konverter eingebrachten Fe-Träger und des festen Brennstoffs ein Film aus dem flüssigen kohlenstoffhaltigen Brennstoff bildet.