DEP0044584DA - Verfahren zum Frischen von Roheisen im Konverter - Google Patents

Description

Es ist bekannt, zum Frischen von Roheisen zu Stahl im Konverter durch den Düsenboden statt Luft Gemische von Sauerstoff und Kohlendioxyd oder Sauerstoff und Wasserdampf zu blasen. Kohlendioxyd oder Wasserdampf werden dem reinen Sauerstoff zugemischt, um die Temperatur am Düsenboden zu senken, weil beim Blasen mit reinem Sauerstoff der Düsenboden den örtlich sehr hohen Temperaturen, dort wo der reine Sauerstoff auf das Eisen trifft, nicht standhält. So sehr die Kühlwirkung von Kohlendioxyd oder Wasserdampf um der Haltbarkeit des Konverterbodens willen erwünscht ist, bedeutet sie doch für den Frischeprozess, als Ganzes betrachtet, insbesondere im Vergleich zu einem Frischeprozess, der nur mit reinem Sauerstoff betrieben wird, einen Nachteil. Rechnerisch lässt sich zeigen, dass beim Frischen von Roheisen mit reinem Sauerstoff zusammen mit l t Roheisen etwa 450 bis 500 kg Schrott verblasen werden können. Beim Frischen mit Gemischen von Sauerstoff und Kohlendioxyd bzw. Wasserdampf ist diese Möglichkeit, den Wärmeertrag der Frischereaktion dem Einschmelzen kalt zugesetzten Schrotts nutzbar zu machen, viel geringer. Denn aus dem Wärmeertrag der Frischereaktion (Oxydation und Verschlackung der Eisenbegleiter) müssen die Wärmeerträge aus Kohlendioxyd bzw. Wasserdampf und deren Erwärmung auf die Temperatur, mit der sie den Konverter verlassen, geliefert werden. Den grössten Anteil an der Kühlwirkung des Kohlendioxyds bzw. des Wasserdampfes hat die Dissoziationswärme dieser Gase.

Den erwähnten Nachteil zu beseitigen und ausserdem noch mettalurgisch günstigere Verhältnisse für den Frischeprozess herbeizuführen, ist das Ziel der Erfindung. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, beim Frischen von Roheisen im Konverter durch Einblasen von Gemischen von Sauerstoff mit Kohlendioxyd bzw. Wasserdampf durch den Düsenboden während der ganzen Blasdauer oder eines Teiles davon die aus dem Bad aufsteigenden reduzierenden Gase, wie Kohlenoxyd oder Wasserstoff, über der Badflüssigkeit innerhalb des Konverters mit in Badnähe eingeblasener Luft oder Sauerstoff oder Gemischen beider Gase zu verbrennen.

Zu diesem Zweck wird der Konverter mit einer oder mehreren durch seine Wandung geführten Düsen versehen, durch welche Luft oder Sauerstoff oder ein Gemisch beider Gase in das aufsteigende Gas geblasen wird.

Abb. 1 und 2 zeigen schematisch die benötigte Vorrichtung. In den Konverter mit dem Mantel 1 und der Ausmauerung 8 wird ein Sauerstoff-Kohlendioxyd.Gemisch bei 2 eingeblasen und durch den Düsenboden 3 in das Bad 4 eingeblasen. Oberhalb der Badoberfläche sind durch den Konvertermantel 1 und durch die Ausmauerung 8 Düsen 5 bzw. 6 für einzublasende Luft vorgesehen. Ihre Mündung liegt bei jeder Stellung des Konverters oberhalb des Badspiegels. Die Blasrichtung zielt in den Flammenraum oberhalb des Bades.

Abb. 2 zeigt die Bauart einer Düse 9, falls sie zum Einblasen von Sauerstoff mit Wasser gekühlt werden soll. Ein grosser Teil der sonst an der Mündung 7 mit atmosphärischer Luft verbrennenden Gasen wird somit schon innerhalb des Konverters dicht über der Badoberfläche mit dem zugesetzten Sauerstoff bzw. der zugesetzten Luft verbrannt.

Der Strahl von Luft oder Sauerstoff soll nicht so hart sein, dass er die Badoberfläche erreicht, geschweige denn in das Metallbad wie ein frischer Körper tief eindringt.

Der durch die Düsen einströmende Sauerstoff soll vom Gas aufgebraucht werden, dagegen nicht vom Metall und die entstehende Wärme dem Bad aus der Flamme durch Strahlung und Konvektion zufliessen.

Es ist leicht einzusehen, dass damit in der Gasphase wieder der Wärmebetrag frei wird, der beim Eintritt des Kohlendioxyds bzw. Wasserdampfes am Düsenboden in dem Bad zu deren Dissoziation verbraucht wurde. Darüber hinaus liefert nun auch noch die Verbrennung des aus dem Roheisen-Kohlenstoff gebildeten Kohlendioxyds zu Kohlendioxyd einen erheblichen Wärmebetrag. Wenn auch nicht alle durch die Nachverbrennung gebildete Wärme in das Bad gelangt und die heiss vom Konverter abziehenden Gase Kohlendioxyd, Wasserdampf und gegebenenfalls auch Stickstoff Wärme abführen, bleibt nunmehr doch für die Erhöhung des Schrottsatzes ein erheblicher Spielraum. In thermischer Beziehung nähert sich der gemäss der vorliegenden Erfindung ausgeführte Frischeprozess stark dem reinem Sauerstoff durchgeführten, ist ihm aber in der Intensität der Badbewegung und in der Kürze der Blasezeit erheblich überlegen.

In der Hitze der auf dass Bad gerichteten Flammen bildet der sich auf dem Bad schwimmende Kalk schon vom Beginn des Blasens an während der Kohlenstoffverbrennung eine flüssige reaktionsfähige Schlacke, während die sonst erst später gebildet wird. Dies führt dazu, dass Verbrennung und Verschlackung des Phosphors bereits einsetzen, ehe der Kohlenstoff aus dem Bad entfernt ist, dass die Verbrennung von Kohlenstoff und Phosphor parallel laufen. Dazu trägt auch der Charakter der Gasphase bei. Mit der Zusammensetzung der Gasphase und dem Ablauf der metallurgischen Reaktion nähert man sich nunmehr der im Siemens-Martin-Ofen ablaufenden Folge des metallurgischen Geschehens mit dem Unterschied jedoch, dass hier im Konverter das Bad in lebhaftester Bewegung ist und dass man durch Regeln von Zeit und Menge der Luft bzw. Sauerstoffzufuhr zur Gasphase über dem Bad es in der Hand hat, dieser nach Wunsch überwiegend oxydierend oder überwiegend reduzierenden Charakter zu geben und das Bad durch Schrottzugabe nach Bedarf zu kühlen. Durch Anwendung dieser Mittel, evtl. unter Zuhilfenahme eines Austauschens der phosphorhaltig gewordenen gegen phosphorfreie frische Schlacke ist es möglich, Stähle mit besonders niedrigem Phosphorgehalt zu erblasen. Ob zur Nachverbrennung der Gase über dem Bad Luft oder Sauerstoff oder ein Gemisch genommen wird, hängt von den Anforderungen an den Stickstoffgehalt des Stahles ab, zu dessen möglichster Herabsetzung Sauerstoff bevorzugt verwendet wird.

Claims (5)

1) Verfahren zum Frischen von Roheisen im Konverter durch Einblasen von Sauerstoff-Kohlensäure- oder Sauerstoff-Wasserdampf-Gemischen durch den Düsenboden, dadurch gekennzeichnet, dass während der ganzen Blasdauer oder eines Teiles davon, die aus dem Bad aufsteigenden reduzierenden Gase (wie Kohlendioxyd und Wasserstoff) innerhalb des Konverters in Badnähe mit zusätzlicher Luft oder zusätzlichen Sauerstoff oder Gemischen beider Gase verbrannt werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt der Gasphase über dem Bad an oxydierend oder reduzierend auf Metall und Schlacke wirkenden Gasen durch zeitliche und mengenmässige Veränderung der Luft- oder Sauerstoffzufuhr zum Gas geregelt wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die zusätzliche Verbrennung der über dem Bad frei gewordenen Wärme zum Schmelzen von in das Bad gebrachtem

Schrott genutzt und das Bad damit je nach eingebrachter Menge gekühlt wird.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise die phosphorhaltige gebildete Schlacke vor Beendigung des Blasend durch eine phosphorfreie Schlacke ersetzt wird.

5) Konverter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch in der Seitenwand des Konvertrers angebrachte Düsen für Luft oder Sauerstoff, deren Mündung bei jeder Stellung des Konverters über dem Badspiegel liegt und deren Blasrichtung in den Flammenraum oberhalb des Bades zielt.