DE822089C - Verfahren zur unmittelbaren Gewinnung von Stahl aus Eisenerzen und Schrott - Google Patents

Description

• Verfahren zur unmittelbaren Gewinnung von Stahl aus Eisenerzen und Schrott Die unmittelbare Gewinnung von Stahl aus Eisenerzen und Schrott hat von jeher in der Technik des Eisens eine große Rolle gespielt. Trotz vieler Vorschläge konnte sich jedoch bis heute kein Verfahren durchsetzen, (las dies Ziel betriebsmäßig sicher und wirtschaftlich zu lösen vermochte. Idas rührt in erster Linie daher, daß man für die unmittelbare Stahlherstellung aus Eisenerzen verhältnismäßig umständliche Apparaturen verwendete, die für den Großbetrieb ebenso ungeeignet sind, wie die Verfahren, nach denen sie betrieben werden müssen.
• Die Erfindung hat sich demgegenüber nun die Aufgabe gestellt, das Problem der unmittelbaren Gewinnung von Stahl aus Eisenerzen mit demjenigen hüttenmännischen Aggregat zu lösen, das sich bekanntermaßen von jeher als das betriebssicherste, leistungsfähigste und damit wirtschaftlichste erwies, nämlich mit dem Schachtofen oder mit dein ihm verwandten Abstichgenerator.
• Wie für andere metallurgische Apparaturen, beispielsweise den Konverter, den Kupolofen usw., gehört auch für den Schachtofen, insbesondere den Hochofen, die Verwendung von sauerstoffangereicherter Luft zum Stand der Technik. Bekannt sind weiterhin Vorschläge, die oxvdierende Zone vor den Blasformen eines Hochofens durch Zufuhr oxvdierend wirkender Mittel, wie beispielsweise Kohlensäure, Wasserdampf und auch feste Stoffe in Form von Gichtstaub, Feinerz usw., zu vertiefen. Allen diesen Anregungen und Vorschlägen lag aber das Bestreben zugrunde, die Schachtarbeiten zu beschleunigen:, den Niedergang der Beschickung auf dem gesamten Querschnitt des Ofens gleichmäßiger zu gestalten, um den Prozeß so in seiner Gesamtheit vollkommener und wirtschaftlicher zu machen. Dahin gehört auch das Einblasen von Feinerz oder Gichtstaub in die Rast oder noch weiter darüber gelegene Zonen eines Hochofens, allein oder mit gasförmigen Sauerstoffträgern. Schließlich ist auch ein zweistufiges Verfahren zur Erzeugung von Schwachgas, Synthesegas und anderen Gasen in einem Abstichgaserzeuger bekannt, in dessen erster Verfahrensstufe ein fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoff in; einem von dem eigentlichen Gaserzeuger räumlich getrennten, aber damit organisch verbundenen Verbrennungsraum mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft vorverbrannt wird, wobei der Luft so viel Wasserdampf und gegebenenfalls auch Kohlensäure zugegeben ist, wie die Brennstoffvergasung erfordert. In der zweiten Verfahrensstufe führt man dann die Verbrennungsprodukte der ersten Stufe durch die glühende Brennstoffsäule eines mit flüssiger Schlacke arbeitenden Abstichgaserzeugers oder eines Niederschachtofens bzw. eines Hochofens.
• Wenn man bei all diesen zum Stand der Technik gehörigen Verfahren auch feststellen konnte, daß die dem Gestell des Schachtofens oder dessen Brennzone zugeführten oxydierend wirkenden Mittel, seien es gasförmige oder feste Mittel, eine gewisse Erniedrigung des Kohlenstoffgehaltes des gewonnenen Roheisens bewirkten, dann'hielt sich ihr Einfluß auf den Kohlenstoffgehalt des Eisens doch stets in solchen Grenzen, daß das Ergebnis immer Roheisen blieb und weder den Charakter noch die Eigenschaften von Stahl annahm.
• Von dieser Tatsache geht auch die Erfindung aus, doch verwendet sie sie bei der Erkenntnis, daß das Ziel der Herstellung von Stahl aus Erzen in Schachtöfen gelingt, wenn mann mit der Anwendung zusätzlicher oxydierend wirkender Mittel im Gestell oder der Brennzone eines Schachtofens den Einfluß verbindet, den die hier wirksam werdenden Schlacken auf die "Zusammensetzung des Eisens und insbesondere dessen Kohlenstoffgehalt haben.
• Wie hei den vorstehend gekennzeichneten und zum Stande der Technik gehörigen Verfahren ist auch bei dem ebenfalls bekannten sogenannten sauren Schmelzverfahren eine gewisse Verminderung des Kohlenstoffgehaltes des Roheisens festgestellt worden, wenn beispielsweise bei einer Hochofenschlacke das Verhältnis Ca0 : S' 02 den Wert von 1,2 unterschreitet.
• Ausgedehnte Versuche und Beobachtungen ergaben nun, daß sich beim Zusammenwirken dieser Einflüsse, nämlich der zusätzlich in das Gestell oder die Schmelz- bzw. Brennzone eines Schachtofens oder eines Abstichgenerators eingeführten oxydierend wirkenden Mittel und der Basizität der hier wirksam werdenden Schlacken überraschenderweise eine so sprunghafte und kräftige Erniedrigung des Kohlenstoffgehaltes des Eisens ergibt, daß bei entsprechender Beachtung der zusätzlich in dieserRichtung wirkenden Maßnahmen, zu denen Windtemperatur, Schlackenimenge,Durchsatzgeschwindigkeit und andere gehören, unter dein gegichteten Erz, Schrott und Koks oder Kohle unmittelbar Stahl abgestochen werden kann.
• Demgemäß ist nun Gegenstand dieser Erfindung ein Verfahren zum unmittelbaren Herstellen von Stahl aus Eisenerz und/oder Schrott unter Verwendung von Koks und/oder Kohle als Brennstoff im Schachtofen oder Abstichgenerator, das sich durch die Vereinigung folgender Maßnahmen kennzeichnet: i. Dem Gestell oder der Schmelz- und Brennzone eines Schachtofens oder Abstichgenerators werden allein oder in Verbindung mit festen Sauerstoffträgern gasförmige Stoffe zugeführt, die oxvdierender wirken als Luft; 2. die Beschickung wird auf eine sogenannte saure Schlacke gemöllert, für die als Beispiel eine Hochofenschlacke dienen kann, deren Ca O : Si 02-Verhä,ltnis kleiner ist als 1,2; 3. Die Verwendung der Mittel zu i und 2 wird so aufeinander eingeregelt, daß sich ein Stahl mit dem jeweils gewünschten Kohlenstoffgehalt ergibt.
• Als oxydierend wirkende Mittel, die dem Gestell oder der Schmelz- und Brennzone des Schachtofens zugeführt werden sollen. kommen vornehmlich Kohlensäure, Sauerstoff und g=egebenenfalls auch Wasserdampf in Frage, wobei man es schon durch die Steuerung der Gemischzusammensetzung in der Hand hat, den Kohlenstoffanteil im Stahl in gewissemUmfang zu regeln. DiezweiteRegelgröße ist dann das Kalk-Kieselsäure-Verhältnis der Schlacke, durch die der Kohlenstoffgehalt der Schlacke um so stärker erniedrigt wird, je kleiner es ist. Durch zusätzliches Einblasen von festen Sauerstoffträgern, beispielsweise von feingemahlenen Eisenoxyden. Gichtstaub o. dgl. läßt sich der Eisenoxydulgehalt der Schlacke erhöhen und über diesen darin eine weitere Erniedrigung des Kohlenstoffgehaltes im Eisen erreichen.
• Bekanntlich wirkt auf die Güte des erzeugten Eisens auch der Flüssigkeitsgrad der Schlacke in erheblichem Maße ein, der gegebenenfalls durch weiteres Einblasen dahin wirkender Mittel, wie beispielsweise von Alkalien und fluor- oder torhaltigen Verbindungen, beeinflußt werden kann.
• Man kann die fraglichen Stoffe, wie es in anderem Zusammenhang schon vorgeschlagen ist, in die Schmelz- und Brennzone des Ofens einführen, aber auch in darübergelegene Ofenzonen.
• Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, das Verfahren nach dieser Erfindung unter Verwendung sogenannter Hochdruckdüsen durchzuführen, die in oder aber auch zwischen den Hauptdüsen des Ofens liegen können und mit einem Druck betrieben werden, der höher ist als derjenige der Hauptdüsen. Führt man durch die Hochdruckdüsen die ül>eroxvdieretid wirkenden Stoffe ein, beispielsweise Gemische von Sauerstoff, Kohlensäure und Wasserdampf, dann ist die \@'irkung auf die Zusammensetzung des zu erschmelzenden Eisens so kräftig, daß man schon mit einem geringen Anteil an Wasserdampf oder sogar auch ohne Wasserdampf in diesem Gemisch auskommt: jedenfalls kann man nun den Wasserdampfzusatz so einstellen, daß sich ein wasserstofffreies Nutzgas ergibt. Auch beim Blasen mit üblichen Drücken ist das Verfahren nach der Erfindung im übrigen nicht unbedingt auf die Verwendung von Wasserdampf angewiesen. Das durch die Hochdruckdüsen eingeblasene gasförmige Gemisch von oxydierend wirkenden Mitteln kann ohne weiteres als Träger auch der festen Zusatzstoffe, wie beispielsweise von Feinerzen, Gichtstaub, Alkalien usw., dienen.
• Das Verfahren nach der Erfindung kennzeichnet sich für die unmittelbare Stahlherstellung aus Erzen deshalb als in besonderem Maße brauchbar, weil es dazu das betriebssichere, leistungsfähige und wirtschaftliche Gerät des Schachtofens oder Abstichgenerators verwendet und dieses Gerät wiederum mit einfachen, leicht zu bedienenden und gut regelbaren Mitteln betreibt. Dabei ist es von der Größe der anzuwendenden Ofen und ihrer Gestalt in weitem Maße unabhängig, da sich zu seiner Durchführung alle bekannten Schachtöfen- und Abstichgeneratorformen ohne weiteres verwenden lassen.

Claims (6)

1. PATE\TANSPRCCHE: i. Verfahren zum Herstellen von Stahl unmittelbar aus Eisenerzen und Schrott unter Verwendung von Koks und/oder Kohle als Brennstoff im Schachtofen oder Abstichgenerator, gekennzeichnet durch die Vereinigung nachstehender Maßnahmen: i. Dem Gestell oder der Schmelz- und Brennzone eines Schachtofens oder Abstichgenerators werden allein oder in Verbindung mit festen Sauerstoffträgern gasförmige Stoffe zugeführt, die oxvdierender wirken als Luft; 2. die Beschickung wird auf eine sogenannte saure Schlacke gemöllert, für die als Beispiel eine Hochofenschlacke dienen kaiirr, deren Ca O: Si O_-Verhältnis kleiner ist als 1,2; 3. d'ieVerwendung der Mittel zu i und 2 wird so aufeinander eingeregelt, daß sich ein Stahl mit dem jeweils gewünschtenKohlenstoffgehalt ergibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmige Mittel, die oxydierender wirken als Luft, Sauerstoff, Kohlensäure und Wasserdampf allein oder in Mischungen miteinander verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schachtofen oder dem Abstichgenerator neben den gasförmigen Mitteln, die oxydierender wirken als Luft, oder mit ihnen zusammen, feste Sauerstoffträger in Form von Feinerzen, Gichtstaub o. dgl., gegebenenfalls zusammen mit feingemahlenen Brennstoffen, in der Schmelz- oder Brennzone oder auch in darübergelegenen Zonen zugeführt werden. .1.
4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelz- oder Brennzone des Schachtofens oder Abstichgenerators Stoffe zugeführt werden, die, wie beispielsweise Alkalien, Fluor- oder Borverbindungen, den Flüssigkeitsgrad der Schlacke verbessern.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß den Ansprüchen i bis 4 dem Schachtofen oder Abstichgenerator zuzuführenden oxydierend wirkenden Mittel mit einem höheren Druck in die Schmelz-oder Brennzone des Schachtofens oder Abstichgenerators eingeführt werden als die durch die Hauptdüsen zugeführten Blasmittel.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampfzusatz zu den Blasmitteln so eingeregelt wird, daß der Wasserstoffanteil im Nutzgas den jeweiligen Bedürfnissen entspricht.