DEP0044584DA

DEP0044584DA - Process for refining pig iron in the converter

Info

Publication number: DEP0044584DA
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Karwat Ernst
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Publication date: 1951-02-01

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.It is known, for refining pig iron to steel in the converter, to blow mixtures of oxygen and carbon dioxide or oxygen and water vapor through the nozzle base instead of air. Carbon dioxide or water vapor are added to the pure oxygen in order to lower the temperature at the nozzle base, because when blowing with pure oxygen, the nozzle base cannot withstand the very high local temperatures where the pure oxygen meets the iron. As much as the cooling effect of carbon dioxide or water vapor is desired for the sake of the durability of the converter base, it is a disadvantage for the freshness process, viewed as a whole, especially in comparison to a freshness process that is only operated with pure oxygen. Mathematically, it can be shown that when refining pig iron with pure oxygen together with 1 t of pig iron, around 450 to 500 kg of scrap can be blown. When refining with mixtures of oxygen and carbon dioxide or water vapor, this possibility of making the heat transfer from the freshness reaction usable for melting down scrap added cold is much lower. Because from the heat yield of the freshness reaction (oxidation and slagging of the iron components) the heat yields from carbon dioxide or water vapor and their heating to the temperature at which they leave the converter must be delivered. The heat of dissociation of these gases has the largest share in the cooling effect of carbon dioxide or water vapor.

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.The aim of the invention is to eliminate the disadvantage mentioned and, in addition, to bring about more favorable conditions in terms of metallurgy for the freshness process. The inventive method consists in refining pig iron in the converter by blowing mixtures of oxygen with carbon dioxide or water vapor through the nozzle base during the whole or part of the blowing time, the reducing gases rising from the bath, such as carbon oxide or hydrogen, above the bath liquid to burn inside the converter with air or oxygen or a mixture of both gases blown in near the bath.

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.For this purpose, the converter is provided with one or more nozzles guided through its wall, through which air or oxygen or a mixture of both gases is blown into the rising gas.

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.Fig. 1 and 2 show schematically the required device. An oxygen-carbon dioxide mixture is blown into the converter with the jacket 1 and the lining 8 at 2 and blown through the nozzle bottom 3 into the bath 4. Above the bath surface, nozzles 5 and 6 for air to be blown are provided through the converter jacket 1 and through the lining 8. Their mouth lies above the bath level in every position of the converter. The direction of blow is aimed in the flame area above the bath.

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.Fig. 2 shows the design of a nozzle 9 if it is to be cooled with water for blowing in oxygen. A large part of the gases which otherwise burn with atmospheric air at the mouth 7 is thus burned with the added oxygen or the added air just above the bath surface within the converter.

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.The jet of air or oxygen should not be so hard that it reaches the surface of the bath, let alone penetrates deeply into the metal bath like a fresh body.

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.The oxygen flowing in through the nozzles should be consumed by the gas, but not by the metal, and the heat generated should flow into the bath from the flame through radiation and convection.

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.It is easy to see that the amount of heat is released again in the gas phase that was consumed to dissociate it when the carbon dioxide or water vapor entered the nozzle base in the bath. In addition, the combustion of the carbon dioxide formed from the pig iron carbon to carbon dioxide now also supplies a considerable amount of heat. Even if not all of the heat generated by post-combustion gets into the bath and the hot gases drawn off from the converter, carbon dioxide, water vapor and possibly also nitrogen, dissipate heat, there is now considerable scope for increasing the scrap rate. In thermal relation, the freshness process carried out according to the present invention closely approaches the pure oxygen carried out, but is considerably superior to it in the intensity of the bath movement and in the shortness of the blowing time.

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.In the heat of the flames directed at the bath, the lime floating on the bath forms a liquid, reactive slag from the start of the blowing during the carbon combustion, while this is otherwise only formed later. This means that combustion and slagging of the phosphorus begin before the carbon has been removed from the bath, and that the combustion of carbon and phosphorus run in parallel. The character of the gas phase also contributes to this. With the composition of the gas phase and the course of the metallurgical reaction one now approaches the sequence of the metallurgical events taking place in the Siemens-Martin furnace with the difference, however, that here in the converter the bath is in the most lively motion and that one is controlled by rules depending on the time and amount of air or oxygen supply to the gas phase above the bath, it is up to him to give it a predominantly oxidizing or predominantly reducing character as desired and to cool the bath by adding scrap as required. By using these agents, possibly with the aid of exchanging the slag that has become phosphorus for fresh phosphorus-free slag, it is possible to blow steels with a particularly low phosphorus content. Whether air or oxygen or a mixture is used for the afterburning of the gases above the bath depends on the requirements for the nitrogen content of the steel, in order to reduce it as much as possible, oxygen is preferred.

Claims

1) Process for refining pig iron in the converter by blowing oxygen-carbonic acid or oxygen-water vapor mixtures through the nozzle base, characterized in that during the entire blowing time or part of it, the reducing gases rising from the bath (such as carbon dioxide and Hydrogen) inside the converter near the bath with additional air or additional oxygen or a mixture of both gases.

2) The method according to claim 1, characterized in that the content of the gas phase above the bath of oxidizing or reducing gases acting on metal and slag is regulated by changing the time and quantity of the air or oxygen supply to the gas.

3) Method according to claim 1, characterized in that the heat released by the additional combustion of the heat released above the bath is brought into the bath to melt

Scrap is used and the bathroom is thus cooled depending on the amount brought in.

4) Method according to claim 1 to 3, characterized in that in a manner known per se, the phosphorus-containing slag formed is replaced by a phosphorus-free slag before the end of the blowing process.

5) converter for performing the method according to claim 1 to 4, characterized by nozzles for air or oxygen mounted in the side wall of the converter, the mouth of which is above the bath level in every position of the converter and whose blowing direction is aimed at the flame chamber above the bath.