DE826593C

DE826593C - Process for melting iron and steel scrap

Info

Publication number: DE826593C
Application number: DEP36680A
Authority: DE
Inventors: Ing E H Dr Ing Rer Tech H C Dr; Dr Werner Wenzel
Original assignee: E H DR ING RER TECH H C HEINRI; WERNER WENZEL DR
Current assignee: E H DR ING RER TECH H C HEINRI; WERNER WENZEL DR
Priority date: 1949-03-15
Filing date: 1949-03-15
Publication date: 1952-01-03

Description

Verfahren zum Schmelzen von Eisen und Stahlschrott Die Umwandlung von Schrotteisen zu Neumetall zerfällt auf dem Verhüttungssektor in zwei Arbeitsgänge: dem Einschmelzen und dem metallurgischen Verarbeiten (Raffinieren) des geschmolzenen Produktes. Beide Arbeitsgänge werden bisher in Herdöfen durchgeführt, die wegen ihres diskontinuierlichen Betriebes, ihrer schlechten Wärmeökonomie und ihrer hohen. Anlage- und Instandhaltungskosten nur sehr unvollkommene technische Einrichtungen darstellen. Es bedeutet deshalb einen erheblichen Fortschritt, wenn die vorliegende Erfindung ein Verfahren angibt, nach dem das Schrottschmelzen und -verarbeiten in einem Schachtofen durchgeführt werden kann, der alle angegebenen Nachteile des Herdofens vermeidet. Der Schachtofen hat sich als Kupolofen bereits bestens für das Einschmelzen von Metallen bewährt. Allerdings kann er in der gleichen Form nicht für das Schrottschmelzen Verwendung finden, weil für das Einschmelzen von Stahlschrott erheblich höhere Temperaturen notwendig sind,, als sie im Kupolofen zur Venfügung stehen, und weil der Stahlschrott wesenrtlich sperriger als das Beschickungsgut des Kupolofens ist und nur mit beträchtlichem Arbeitsaufwand entsprechend zerkleinert werden kann.Process for smelting iron and steel scrap The transformation from scrap iron to new metal breaks down in the smelting sector in two steps: melting down and metallurgical processing (refining) of the molten material Product. Both operations have so far been carried out in hearth ovens that are due to their discontinuous operation, their poor heat economy and their high. Plant and maintenance costs only very imperfect technical facilities represent. It is therefore a significant step forward if the present Invention specifies a method according to which the scrap melting and processing in a shaft furnace can be carried out, which has all the disadvantages of the hearth furnace avoids. The shaft furnace has already proven itself as a cupola furnace for melting down proven of metals. However, it cannot be used in the same form for scrap smelting They are used because the temperatures for melting down steel scrap are considerably higher are necessary, as they are available in the cupola, and because of the steel scrap is essentially bulkier than the load of the cupola furnace and only with a considerable amount Workload can be comminuted accordingly.

Allgemein muß ein Schmelzverfahren für Stahlschrott es gestatten, den Schrott in möglichst wenig vorbereitetem Zustand zu chargieren.. Dies schließt aber eine Chargierweise wie im Kupolofen aus, d. h. das abwechselnde Aufgeben von Gußeisen in Form von Massem oder Gußbruch und von Brennstoff- in Form von Koks. Das gleiche Verfahren auf sperrigen Schrott angewandt, würde zu einer völligen Entmischung :des Möllers führen, so daß der Koks zwischen den Eisenstücken hindurch in die Verbrennungszone rutschen würde. Der Betrieb eines solchen Schachtofens würde dem eines A-bstichgenerators ähneln.In general, a melting process for steel scrap must allow to charge the scrap in as little prepared condition as possible .. This concludes but a charging method as in a cupola furnace, d. H. the alternating Abandonment of cast iron in the form of bulk or cast iron and of fuel in the form of coke. The same procedure applied to bulky scrap would result in a Complete segregation: the Möllers lead so that the coke between the pieces of iron would slide through into the combustion zone. The operation of such a shaft furnace would be similar to that of a stitch generator.

ach diesen Erwägungen kommen für den Schrottschachtofen noch die Kohlenstaubheizung uüd die Gasheizung in Frage. Die Kohlenstaublieizutig kommt erst in zweiter Linie irr Betracht, weil mit Kohlenstaub keine Wärmekonzentrierung auf möglichst kleinen Raum möglich ist, wie bei der Gasheizung.After these considerations, there is also the pulverized coal heater for the scrap shaft furnace uüd the gas heating in question. Coal dust comes second Wrong to consider, because with coal dust no heat concentration on the smallest possible Space is possible, as with gas heating.

Mit Gasheizung können die für das Stahlschmelzen erforderlichen Temperaturen normalerweise nur aufgebracht werden, wenn die Verbrennungskomponenten ähnlich wie beim Siemens-Nlartin-Ofen sehr hoch vorgewärmt werden. Diese \'orwärmungstemperatur liegt erheblich Tiber der Winid-@-orwärmungstemperatur beim Hochofen. Sie ist grundsätzlich möglich, bedeutet aber eine bedenkliche Koniplizierung des Verfahrens und ist mit großen Wärmeverlusten verbunden. Grundsätzlich richtiger ist es deshalb, bei mäßiger Vorwärmung der Komponenten die erforderliche Verbrennungsspitzentemperatur durch sauerstoffangereicherten Gebläsewind zu erzielen. Dieser an sich gangbare Weg des Schrottschmelzens in einem Schachtofen durch Verbrennung von Heizgas mit sauerstoffangereichertem Winid hat drei Mängel, die auf der Eigenart der Gasheizung beruhen.The temperatures required for steel melting can be achieved with gas heating normally only applied when the combustion components are similar be preheated very high in the Siemens-Nlartin furnace. This warming temperature is well above the warming temperature of the blast furnace. She is fundamental possible, but means a questionable implementation of the procedure and is with associated with large heat losses. It is therefore generally more correct for moderate The components are preheated to the required peak combustion temperature To achieve oxygen-enriched fan wind. This in itself viable path of Melting scrap in a shaft furnace by burning fuel gas with oxygen-enriched Winid has three shortcomings based on the nature of the gas heater.

a) Die Gasflamme braucht zu ihrer Entfaltung größere leere Räume, die im Gestell eines Schachtofens nicht zur Verfügung stellen.a) The gas flame needs larger empty spaces to develop, which are not available in the frame of a shaft furnace.

b) Die Wärmeübertragung aus der Gasphase an einen festen Körper ist ein Zeit beanspruchender Vorgang, der die Leistungsfähigkeit des Schachtofens begrenzt. Dies gilt um so mci"ir, als ini Eereich der höchsten Temperaturen die große Schmelzwärme des Eisens übertragen werden muß, die etwa 200/0 des gesamten Wärmeaufwandes ausmacht.b) The heat transfer from the gas phase to a solid body is a time-consuming process that limits the performance of the shaft furnace. This is all the more true as in the region of the highest temperatures the great heat of fusion of the iron must be transferred, which accounts for about 200/0 of the total heat input.

c) Die im Gestell nur Reizgase benötigen eine größere Schachthölle zu ihrer liefriedi-enden Ausnutzung. Dies ergibt eine hohe lWastung im Gestell durch .die darüber 1>efindliche Beschickungssäule, die unerwünscht ist, wegen der deformierenden und damit verdichtenden Einwirkung auf den im Unterofen hocherhitzten und damit wenig widerstandsfähigen Schrott.c) The only irritant gases in the frame require a larger shaft cavity for their beloved exploitation. This results in a high load in the frame .the above 1> efindliche charging column, which is undesirable because of the deforming and thus the compacting effect on the heated in the lower furnace and thus little resistant scrap.

\1le diese Schwierigkeiten werden durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Schrottschmelzverfahr,°ns beseitigt. Diese besteht darin, daß in das Gestell des Ofens vorgewärmter, sauerstoffanger@,iclierter Wind ohne Heizgas eingeblasen wird. Die Vorwärrnung und der Sauerstoffgehalt des \\'indes «-erden so hoch gehalten, daß der Sauerstoff beim Zusammentreffen mit dem gleichfalls hocherhitzten Eisen mit diesem zu Eisenoxyd verbrennt. Die bei dieser Verbrennung frei werdende große Wärme dient zum Aufschmelzen des Eisens, ohne das eine weitere Wärmeübertragung erford--rlich ist. Die Vorwärmternperatur des Windes muß um so höher sein, je niedriger der Sauerstoffgehalt desselben ist. Unter Umständen ist es ztveckmäßig, die Vorwärmung in einer \'orxerbrennungskaninier durch Verbrennen eines Teiles des Sauerstoffs mit einem Heizgas vorzunehmen. l"ei dein Verfahren fällt als Nebenprodukt ciiie Schlacke aus rcineni Eisenoxyd an, deren Eiseninhalt etwa io bis 25°/o des eingesetzten Schrotteisens je nach der Führung des Prozesses ausmacht.\ 1le these difficulties are alleviated by the training according to the invention of the scrap melting process, ° ns eliminated. This consists in that in the frame of the furnace preheated, oxygen-orange, iced wind blown in without heating gas will. The preheating and the oxygen content of the "meanwhile" earth kept so high that that the oxygen when it meets the likewise highly heated iron burns with this to form iron oxide. The large one that is released during this combustion Heat is used to melt the iron without any further heat transfer is required. The preheating temperature of the wind must be higher, the lower the oxygen content of the same. Under certain circumstances it is advisable to preheat in a burning rabbit by burning some of the oxygen to be carried out with a heating gas. l "ei your process falls as a by-product ciiie Slag from rcineni iron oxide, the iron content of which is about 10 to 25 per cent of that used Scrap iron depending on the conduct of the process.

Die einfachste \'erfahrens@@eise is; zw:ifellos die, daß man ein Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch mit beisPielsweise 70% Sauerstcff in "":ner Vorverbrennungs.kammer durch Verbreinicn cilies Teiles des Sauerstoffs mit einem I-I;°izgas hoch vorwärmt und in den Ofen einbläst. 13einalie die ganze für den Schmelzprozeß benötigte \\'äi-nie wird darin durch die Verbrennung dis Eisens atifg:liraclit. Diese Prozeßführung ist a'.rcr normal°r@@-@ise unökonomisch. Eisen und reiner Sauci-stoff sind zwei so hochwertige Brennstoffe, daß niali sie nur ;1a anwenden soll, wo sie unlie@dingt rlou,N-endig sind. Die Bessere. Betriehsweise ist deshalb d:e folgende: Durch Verbrennung \-oi Eizen finit Höher konzentriertem Sauerstoff wird nur die im Verfahren nötigte Temperaturspitze aufgebracht. z.13. die Wärmemenge, die oberhalb i 40o'' Benötigt wird. Die Vorwärmung des Schmelzgutes bis i4oo° erfolgt durch heiße \'erl>reiinungsgase, die in den Schacht durch besondere Düsen oherhalb der Sauerstoffdüsen eingeblasen werden. Um für die Vorwärmung mit einer nicigliclrst niedrigen Schachthöhe auszukommen, mul.i an jeder Stelle ein großes Temperaturgefälle z\\ isclieii Heizgas und l'eschickung bestehen. Es ist deshalb ztveckmäßig, sowohl das Heizgas wie die 13.:schickung vorzuwärmen.The easiest \ 'experienced @@ eise is; zw: ifellos die, that one is an oxygen-nitrogen mixture with, for example, 70% oxygen in a pre-combustion chamber by means of consumption cilies part of the oxygen with an I-I; ° izgas preheated high and in the furnace blows in. All the \\ 'ai-never needed for the melting process is in it by burning dis iron atifg: liraclit. This litigation is a'.rcr normal ° r @@ - @ ise uneconomical. Iron and pure sauce are two of such high quality Fuels that niali they should only use; 1a, where they are indispensable rlou, N-endig are. The better one. Therefore d: e is the following: By combustion \ -oi Eizen finite Higher concentrated oxygen is only the temperature peak required in the process upset. z.13. the amount of heat that is required above i 40o ''. The preheating of the material to be melted up to 400 ° is carried out by means of hot cleaning gases that enter the shaft are blown in through special nozzles above the oxygen nozzles. To for the Preheating with an extremely low shaft height is enough for everyone Place a large temperature gradient between the heating gas and the fuel supply. It is therefore advisable to preheat both the heating gas and the 13th batch.

Das aus dem Schrottschachtofen gewonnen,-Eisen ist weitgehend entkohlt. Uni Stahl daraus herzustellen, rnuß ; ine :\ufkohlung vorgenommen werden. Außerdem ist in den meisten Fällen eine Entschwefelung und Entphosphorting und in jedem Falle eine Desoxydation notwendig. Der Schachtofen leistet also in der I-laul>tsach: nur den Schmelzprozeß, während die lZaffination außerhalb des Ofens stattfinden inuß. Diese .\rlieitsgänge können nach bekannten Verfahren als Durchlauf oder Pfannenoperationen ausgeführi werden, wobei (lern Gesamtprozeß zugute kommt, daß im Schachtofen ein heißes Eisen gewonnen werden kann. Um diese Überhitzung zu steigern, und die Temperatur des Eisens zu regulieren, können eine oder mehrere Sauerstoffeinblasedüsen so angeordnet werden, claß der Gasstrom im Ofen schräg nach unten gerichtet ist und auf die Metalloberfläche nach Wegblasen der dünnen Schlackenschicht auftrifft.The iron obtained from the scrap shaft furnace is largely decarburized. Uni to produce steel from it, walnut; ine: \ ufarburung can be made. aside from that is in most cases a desulphurization and dephosphorting and in every case deoxidation is necessary. So the shaft furnace works in the I-laul> tsach: only the smelting process while the refining must take place outside the furnace. These. \ Rlieitsganges can be carried out according to known methods as continuous or socket operations executed, whereby (learning the overall process benefits that in the shaft furnace a hot iron can be obtained. To increase this overheating, and the temperature To regulate the iron, one or more oxygen injection nozzles can be arranged so that the gas flow in the furnace is directed obliquely downwards and onto the metal surface after the thin layer of slag has been blown away.

Das Aufkohlen des im Sclii-ottofen anfallenden Eisens kann auch so erfolgen, daß das entkohlte Eisen mit einem anderen hochkohlenstoffhaltigen gemischt wird. Besonders günstig wirkt sich in diesem Zusammenhang die Verbundwirtschaft zwischen zwei oder mehreren Schachtöfen aus, von denen einer oder niehr@ i-L# zu,ni Schrottschmelzen dienen. während ein weiterer zur Roheisengewinnung aus dem im Schrottofen anfallenden Eisenoxyd dient. Der Roheisenofen erzeugt gleichzeitig das Heizgas für den Schrottofen. Die beiden Ofen werden zweckmäßig dicht nebeneinander aufgestellt, so daß das Gichtgas des Roheisenofens heiß mit' (lern natürlichen Druck in den Schacht des Schrottofens eingeführt und hier mit Luft verbrannt wird. Die .lustrittstemperatur des Gichtgases aus dem Roheisenofen kann 8oo' und höher sein. Dies hedeutet, daß der Roheisenofen mit niedriger Beschickungshöhe gefahren werden kann und statt Koks mit Stückkohle begichtet werden kann. D.:r Heizwert des Gichtgases kommt deshalb dem eines normalen Gerneratorgases nahe. Beträgt die Menge des im Schrottofen verbranntem Eisens etwa ioo/o des eingesetzten Schrotteisens, so reicht das Lichtgas, das sich, bei der Verhüttung des. dabei entstehenden Eisenoxyds ergibt, gerade für die Vorwärmung des Schrottoferns aus. Differenzen können durch Änderung des Kohlensatzes. im Roheisenofen leicht ausgeglichen werden. Andererseits ist die Rohei.senmenge, wie sie sich bei dem Verhütten des Eisenoxyds aus dem Schrottofen ergibt, gerade von der Größenordnung, wie sie notwendig ist, um das Schrotteisen zu Stahl aufzukohlen, wobei der Siliciumgehalt des Roheisens die Aufgabe der Desoxydation übernimmt. Der Kreislauf der Verbundwirtschaft zwischen Schrottschachtofen und Rohei.senschachtofen ist damit in jeder Weise geschlossen.The carburization of the iron accumulating in the iron furnace can also be done in this way take place that the decarburized iron mixed with another high carbon content will. In this context, the network economy has a particularly favorable effect between two or more shaft furnaces from, from which one or niehr @ i-L # to serve, ni scrap smelting. while another for pig iron production from the iron oxide obtained in the scrap furnace. The pig iron furnace produces at the same time the heating gas for the scrap furnace. The two ovens are expediently close to one another set up so that the furnace gas of the pig iron furnace becomes hot with '(learn natural pressure introduced into the shaft of the scrap furnace and burned here with air. the The outlet temperature of the furnace gas from the pig iron furnace can be 800 ° and higher. This means that the pig iron furnace is operated with a low loading height can and can be coated with lump charcoal instead of coke. D.:r calorific value of the furnace gas therefore comes close to that of a normal generator gas. Is the amount of im In the scrap furnace, about 100% of the scrap iron used is enough the light gas that results from the smelting of the resulting iron oxide, just to preheat the scrap furnace. Differences can be caused by change of the coal rate. can be easily compensated in the pig iron furnace. On the other hand, it is Amount of raw iron, such as is obtained from the smelting of iron oxide from the scrap furnace results, just of the order of magnitude, as it is necessary to the scrap iron to be carburized into steel, the silicon content of the pig iron being responsible for deoxidation takes over. The cycle of the network economy between scrap shaft furnace and raw metal shaft furnace is thus closed in every way.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt. A ist ein Schachtofen für das Schrottschmelzen mit offener Gicht i. Der in dem Ofen chargierte Schrott wird im oberen Teil des Schachtes von den durch den Düsenkraaz 2 eingeblasenen Heizgasen vorgewärmt und gelangt im hocherhitzten Zustand in den Unterofen. Hier wird durch die Düsen 3 hocherhitzter Sauerstoff eingeblasen, der mit dem Eisen verbrennt. Die entstehende Eisenoxydschlack.e wird durch .den A'1)sticli 4, das niedergeschmolzene Eisen durch den Abstich 5 abgezogen. B ist ein Schachtofen für die Roheisengewinnung. Durch die Beschickungseinrichtung 6 wird das in Stückform übergeführte Eisenoxyd aus dem Schrottschmelzofen mit dem Bfenristofi, z. B. Stückkohle, chargiert. Das aus dem Gichtgasa'bzugsstutzen abziehende Gas wird im heißen Zustand den Ein.blasedüsen 2 für Heizgas des Schrottschmelzofens zugeleitet. Durch die Düsen des Roheisenofens wird normalerweise Luft, unter Umständen in vorgewärmtem Zustand eingeblasen. Das durch den Abstich 9 abgezogene Roheisen wird mit dem geschmolzenen Schrotteisen gemischt.An embodiment of the method according to the invention is shown in the drawing shown. A is a shaft furnace for scrap melting with an open furnace i. The scrap charged in the furnace is passed through in the upper part of the shaft The nozzle kraaz 2 preheated hot gases blown in and reaches the highly heated Condition in the lower furnace. Here, highly heated oxygen is blown in through the nozzles 3, who burns with the iron. The resulting Eisenoxydschlack.e is through .den A'1) sticli 4, the melted iron removed by tapping 5. Are you a shaft furnace for pig iron production. Through the loading device 6 the iron oxide transferred in lump form from the scrap melting furnace with the Bfenristofi, z. B. Lump coal, charged. The gas withdrawn from the furnace gas draw-off nozzle becomes in the hot state the Ein.blasedüsen 2 supplied for heating gas of the scrap melting furnace. Air is normally fed through the nozzles of the cast iron furnace, possibly in preheated air Blown state. The pig iron withdrawn by tapping 9 is melted with the Scrap iron mixed.

Claims

PATENT CLAIMS: Method for melting down. Iron and: steel scrap in a shaft furnace, characterized in that the heat requirement of the furnace is completely or partially covered by burning part of the iron used with oxygen or oxygen-enriched air.

2. Procedure according to Claim i, characterized in that the oxygen or the oxygen-enriched Air is preheated with iron up to its ignition temperature.

3. Procedure according to claims 1 and 2, characterized in that in the shaft above the oxygen nozzles hot combustion gases are blown in.

4. The method according to claim i to 3, characterized characterized in that one or more oxygen injection nozzles in an oblique direction from Blow in up and down and / or arranged at the level of the surface of the molten iron are.

5. The method according to claim i to 4, characterized in that the scrap shaft furnace in association works with a pig iron producing shaft furnace, which the heating gas supplies in the hottest condition for preheating the scrap in the scrap furnace shaft.

6th Process according to Claim 5, characterized in that the Iron oxide together with solid fuel as a charge for the pig iron shaft furnace is used.

7. The method according to claim 5 and 6, characterized in that dlaß the pig iron obtained in the pig iron furnace for carburization and: deoxidation of the melted. Scrap iron is used.