EP0946761A1 - Installation and method for producing molten metal - Google Patents

Installation and method for producing molten metal

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Publication number
EP0946761A1
EP0946761A1 EP98929118A EP98929118A EP0946761A1 EP 0946761 A1 EP0946761 A1 EP 0946761A1 EP 98929118 A EP98929118 A EP 98929118A EP 98929118 A EP98929118 A EP 98929118A EP 0946761 A1 EP0946761 A1 EP 0946761A1
Authority
EP
European Patent Office
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vessel
electric arc
arc furnace
furnace vessel
oxygen
Prior art date
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Ceased
Application number
EP98929118A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Dimitrov
Norbert Ramaseder
Wilfried Pirklbauer
Yoyou Zhai
Johannes Steins
Ernst Fritz
Johannes Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH filed Critical Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Publication of EP0946761A1 publication Critical patent/EP0946761A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/18Arrangements of devices for charging
    • F27B3/183Charging of arc furnaces vertically through the roof, e.g. in three points
    • F27B3/186Charging in a vertical chamber adjacent to the melting chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56Manufacture of steel by other methods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
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    • C21C5/56Manufacture of steel by other methods
    • C21C5/567Manufacture of steel by other methods operating in a continuous way
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    • F27B3/045Multiple chambers, e.g. one of which is used for charging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/22Arrangements of air or gas supply devices
    • F27B3/225Oxygen blowing
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    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
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    • Y02P10/20Recycling

Definitions

  • the invention relates to a plant for producing metal melts, in particular iron melts, such as steel melts, crude steel melts or pig iron melts, and a method for producing these melts.
  • the AC or DC electric arc furnace serves as the standard unit for electric steel production.
  • the iron carriers used are made of - 60 to 100% steel scrap, directly reduced iron sponge in various
  • liquid and / or solid pig iron melted down with the help of one or more electric arcs using oxygen lance (s) - optionally burner (s), nozzles and / or inert gas flushing - and addition of carbon carriers and slag formers.
  • the steel bath is then brought to the temperature and composition desired for tapping in a flat bath period (5 to 10 min) in the electric arc furnace and calmed down when tapping in the pan.
  • the energy and material consumption as well as the plant productivity are quite different depending on the respective application conditions and the melting practice.
  • the limitations mentioned in the conventional electric arc furnace are caused exclusively by the furnace configuration, which does not allow a quasi-stationary, continuous process.
  • the operations charging, melting, freshening, heating up and parting off take place in one place, inevitably more or less staggered and with interruption (s) of the feed and power supply - at least before and during tapping - to the desired composition and temperature (homogeneity and overheating with regard to the liquidus temperature) of the crude steel.
  • the current process flow in the electric arc furnace is discontinuous and therefore limited in performance. In this regard, the following should be mentioned:
  • AT-B - 295.566 describes a process for the continuous production of steel by melting pre-reduced ore and then refining the melt from semi-steel (semi-steel) to steel in an arc melting furnace with a melting range, to which a fresh zone and at least one slag settling chamber are connected are known in which pre-reduced iron ore is introduced in lump or granular form into the arc zone of the melting furnace, the metal in the furnace is continuously stirred and brought into circulation and the metal by blowing in oxygen-containing gas as it flows through a fresh zone Steel is refurbished, whereas slag is caused to flow along at least part of the length of the fresh zone against the metal.
  • a slag settling chamber without intensive bath mixing the slag calms down, which is then tapped from the slag settling chamber.
  • scrap and molten pig iron can be used, but only in very limited quantities.
  • the exhaust gases are removed directly in the fresh zone, i.e. not via the arc melting furnace.
  • the fresh zone is designed as a channel reactor, which results in a high specific surface with high heat losses. Refreshing takes place with a C concentration gradient along the fresh zone of the channel reactor without a concentration compensation vessel, which is why the C content is difficult to adjust or regulate.
  • This known method is therefore of limited use and is used primarily to produce crude steel from pre-reduced ore.
  • DE-C 3 609 923 discloses a method and a device for the continuous melting of scrap into crude steel.
  • this method which is mainly limited to scrap melting (the use of liquid pig iron and / or sponge iron is not mentioned)
  • the heat of the furnace gas is used to heat the scrap.
  • the scrap is preheated in a shaft placed centrally on the hearth furnace and introduced centrally into the hearth furnace, whereby a scrap column is formed, which is supported on the bottom of the electric arc furnace with the formation of a pouring cone and can reach up to the scrap loading opening in the upper part of the scrap preheating shaft.
  • Swiveling electrodes preferably four electrodes
  • the angle of inclination between the central electrode axis and a vertical is more than 20 ° for each electrode during scrap melting.
  • the stove is exposed to an enormous heat load, since the arcs between the Burn the centrally placed scrap column and the walls or the lid of the stove.
  • this leads to increased wear of the refractory lining, and thus to higher material and time costs for carrying out repairs.
  • a large part of the energy introduced is transmitted to the furnace walls and the furnace cover by radiation and is lost.
  • a possible bridge formation in the scrap column - above the melting caverns melted into it by the electrodes - does not rule out a fall of the scrap column (or parts thereof), which can lead to an electrode breakage and thus to a process interruption.
  • the Contiarc process is known from MPT International 2/1996, pages 56 to 60, in which scrap is melted down continuously, etc. in a ring shaft furnace. This process is used only for melting scrap; the use of sponge iron and / or liquid pig iron is not mentioned.
  • a disadvantage of this method is the difficulty in setting the crude steel temperature immediately before the start and during the tapping process, since there is a very large contact area of the scrap, which is arranged in a ring, with the liquid bath. Difficulties may also arise with regard to concentration equalization or chemical homogeneity of the melt which has been discontinuously freshly and tapped in this process.
  • Consteel- ® (known from Electric Furnace Conference Proceedings 1992, pages 309-313) is preheated with an elongated, horizontal preheating scrap 'and charged into an electric furnace, u.zw. on one side of the electric oven.
  • the exhaust gas generated in the electric furnace is removed via the elongated preheating device for the scrap.
  • the elongated preheating duct for the scrap is arranged in a stationary manner, whereas the electric furnace is tiltably mounted so that a crude steel tapping can be carried out discontinuously in this process.
  • the construction itself is therefore complex, as with all tilting ovens.
  • the refractory lining of the furnace is mechanically stressed.
  • the scrap is loaded batchwise, since the scrap is only introduced on one side of the furnace, etc. is deposited in an edge area of the furnace.
  • the melting process and the mixing process cannot be carried out optimally; the use of burners in the electric furnace to support the scrap melting would only be possible with a low degree of efficiency.
  • the dust content in the exhaust gas is relatively high because the exhaust gas is not filtered by the scrap.
  • the invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has as its object a plant and a method for producing molten metals.
  • iron supports with different physicochemical properties such as scrap iron, liquid and / or solid pig iron, iron carbide, sponge iron, iron ore with different degrees of pre-reduction, sinter, scale, metallurgical dust, dried sludge, etc., etc. in a wide variety of quantities, so that, for example, if one of the iron girders appears to be bottlenecked, it can be switched to another without significant capacity restrictions.
  • a system is equipped with the following features:
  • An electric arc furnace vessel which is provided with at least one charging opening for a molten metal and / or scrap and / or direct-reduced metal, in particular direct-reduced iron and / or ore, and at least one electrode and at least one slag tapping device,
  • the oxygen blowing converter vessel forms a unit connected by an overflow weir with the electric arc furnace vessel
  • the bath surface in the oxygen blowing converter vessel which is specific to the bath volume, is smaller than in the electric arc furnace vessel and
  • the oxygen blowing converter vessel with the electric arc furnace vessel has a common reaction space above the bath level of these vessels.
  • the system according to the invention has the advantage that in the case of continuous parting, or in the case of a discontinuous parting, only slight thermal cycling stresses take place on the refractory lining of the system parts.
  • the unit which is preferably rigid compared to the foundation, formed from converter vessel and electric arc furnace vessel, there is no mechanical stress on the vessels, in particular the refractory lining thereof, due to tilting movements or weight displacements caused thereby.
  • the refractory lining in the electric arc furnace is protected, since there a C-rich metal melt always has a reducing effect on the slag or reduces the FeO content of the slag.
  • the temperature in the electric arc furnace is relatively low, e.g. less than 1600 ° C.
  • the tapping metal bath level of the oxygen blowing converter vessel is below the metal bath level of the electric arc furnace vessel, the bottom of the oxygen blowing converter vessel advantageously being arranged at a lower level than the bottom of the electric arc furnace.
  • the oxygen blowing converter vessel is preferably equipped with a blowing lance for oxygen or an oxygen-containing gas mixture.
  • the oxygen blowing converter vessel is equipped with floor nozzles, preferably with oxygen blowing floor nozzles.
  • the electric arc furnace is advantageously equipped with at least one metal tapping device.
  • the slag tapping device is expediently provided on a decanter forming a unit with the electric arc furnace vessel, which is preferably diametrically opposite the overflow weir. This enables the slag that forms in the oxygen blowing converter vessel to flow into the electric arc furnace vessel in countercurrent to the molten metal.
  • the oxygen-blowing converter vessel and / or the electric-arc furnace vessel are expediently equipped with a charging opening for charging metallic feedstocks, ore, additives, alloys, carburizing agents and the oxygen-blowing converter vessel is also equipped with an oxygen-containing gas or afterburning nozzles and / or Lances equipped, preferably at least one of them in the vicinity of the transition between the two vessels.
  • the electric arc furnace vessel is equipped with at least one preheating shaft which supplies fixed iron supports and is arranged above the electric arc furnace vessel and preferably on the side thereof or in a ring above the furnace vessel, as a result of which the introduction of preheated scrap and / or sponge iron or other iron carriers in a simple manner and by utilizing the heat content of the exhaust gases generated in the electric arc furnace vessel.
  • the preheating shaft can be arranged centrally or decentrally and is preferably not equipped with gas-permeable shut-off elements (fingers), ie the preheating shaft opens directly and without obstacle into the electric arc furnace vessel.
  • the fixed iron supports forming a column at the bottom of the electric arc furnace vessel.
  • At least one conveyor belt preferably provided with a housing, opens into the preheating shaft, wherein heating devices, which are designed as afterburning devices and / or burners with lines supplying an oxygen-containing gas, installed in the housing, expediently open into the housing.
  • heating devices which are designed as afterburning devices and / or burners with lines supplying an oxygen-containing gas, installed in the housing, expediently open into the housing.
  • At least part of the inner surface of the preheating shaft and / or the housing and / or the lid of the electric arc furnace vessel and / or the lid of the oxygen blowing converter vessel is advantageously lined with refractory materials.
  • the electric arc furnace vessel is preferably equipped with a device which supplies a molten metal, preferably pig iron.
  • the electric arc furnace vessel is equipped with a preheating shaft, which is arranged above the electric arc furnace vessel and opens into the electric arc furnace vessel via a gas-permeable, cooled shut-off device.
  • An alternative embodiment is characterized in that the preheating shaft is arranged centrally above the electric arc furnace vessel and the lid of the electric arc furnace vessel is ring-shaped, surrounding the preheating shaft and connecting it with side walls of the electric arc furnace vessel, whereby Electrodes, preferably graphite electrodes, protrude obliquely through the lid into the interior of the electric arc furnace.
  • nozzles and / or lances and / or burners opening into the interior of the electric arc furnace vessel are provided, which either connect to an iron carrier feed device and / or an ore feed device and / or a carbon or carbon carrier feed device and / or a slag-forming feed device and / or an oxygen or an oxygen-containing gas feed device and / or a hydrocarbon feed device and / or an inert gas feed device are connected.
  • Nozzles and / or lances are advantageously arranged in the oxygen blowing converter, which either connect to an iron carrier feed device and / or an ore feed device and / or a coal or carbon carrier feed device and / or a slag generator feed device and / or an oxygen or an oxygen-containing gas supply device and / or a hydrocarbon supply device and / or an inert gas supply device are connected.
  • the nozzles are preferably designed as sub-bath nozzles and / or floor-flushing stones or the lances are arranged to be movable, in particular pivotable and / or movable in their longitudinal direction.
  • the electric arc furnace vessel is provided with an approximately centrally arranged electrode (s) projecting into the vessel from above and optionally with a bottom electrode.
  • the preheating shaft is preferably designed as a unit that can be separated and exchanged from the electric arc furnace vessel and from the housing.
  • the lid of the electric arc furnace vessel and the lid of the oxygen blowing converter vessel form one unit or are designed as one unit.
  • At least one inspection and / or repair opening is expediently provided, preferably above the transition from the electric arc furnace vessel to the oxygen-gas converter vessel.
  • an advantageous embodiment is characterized in that the oxygen-blowing converter vessel is designed as a removable and replaceable structural unit that can be separated from the electric arc furnace vessel.
  • the electric arc furnace vessel is preferably equipped with a bottom that slopes in the direction of the decanter and merges into an approximately horizontal bottom part of the decanter, the deepest point of the bottom being arranged in the decanter and at the lowest point of the bottom of the decanter a metal tap hole is provided.
  • a method for producing metal melts, in particular steel melts, such as crude steel melts, is characterized by the combination of the following process steps:
  • a premelt is produced in the electric arc furnace vessel and brought to a specific temperature level and to a specific chemical composition
  • the premelt flows continuously and irreversibly into the oxygen-blowing converter vessel via the overflow weir,
  • the premelt is continuously refined in the oxygen blowing converter vessel, preferably to raw steel and
  • the fresh melt is discharged continuously or discontinuously from the oxygen blowing converter vessel,
  • a chemical composition and a temperature of the molten metal which correspond to the chemical composition and the temperature of the finished melt or of the end product, which are desired during the tapping, are preferably set in a continuous manner in the oxygen blowing converter vessel.
  • the exhaust gases formed in the oxygen blowing converter vessel are advantageously discharged via the electric arc furnace vessel, with a CO + H 2 afterburning being carried out both in the oxygen blowing converter vessel and in the electric arc furnace vessel, the expediently Exhaust gases arising in the electric arc furnace vessel and the exhaust gases flowing over into the electric arc furnace vessel from the oxygen blowing converter vessel are used for preheating the lumpy charging material introduced into the electric arc furnace vessel.
  • the exhaust gases used for preheating are gradually burned for better energy utilization during the preheating process.
  • a negative pressure is preferably maintained in the electric arc furnace vessel and in the oxygen blowing converter vessel.
  • Pig iron in liquid form is charged into the electric arc furnace vessel and brought to a certain temperature level
  • the Si and P content is reduced when pre-freshening in the electric arc furnace
  • the molten pig iron flows continuously via the overflow weir into the oxygen blowing converter vessel,
  • the molten pig iron is also continuously partially refreshed in the oxygen blowing converter vessel,
  • the partly freshed pig iron is discharged discontinuously or continuously from the oxygen blowing converter vessel and
  • the slag that forms in the oxygen-blowing converter vessel flows in countercurrent into the electric-arc furnace vessel from which it is drawn off, the partially-freshed (pretreated) pig iron expediently in a converter or electric-arc furnace in a conventional manner provided in addition to the system, with or without a feed is finished fresh from other iron carriers to a liquid end product.
  • the metallic insert mix is preferably composed of at least one of the following components
  • Scrap such as steel scrap, and / or solid pig iron or cast iron
  • Direct-reduced iron as pellets and / or briquettes and / or iron carbide
  • the metallic insert mix is formed at least from alloyed steel scrap and liquid and / or solid alloying agents and / or ferroalloys.
  • the steel melt tapped off from the blast converter converter vessel is preferably further treated as a preliminary melt in a subsequent secondary metallurgical treatment including decarburization, either with or without negative pressure (vacuum).
  • the vacuum treatment can be done with a VOD, RH-OB or a KTB system.
  • the premelt already has a C content which is higher than required for the quality to be produced.
  • the oxygen blowing converter vessel will tapped steel melt treated as finished melt in a subsequent secondary metallurgical treatment, for example on a ladle furnace or rinsing station.
  • a liquefaction or. Reduction treatment of the slag is carried out in the oxygen blowing converter vessel.
  • FIG. 1 showing a vertical section through a system according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 a section along the line II-II of FIG. 1.
  • 3, 4 and 5, 6 and 7, 8 and 9, 10 each illustrate alternative embodiments in representations analogous to FIGS. 1 and 2.
  • a furnace vessel 1 of a direct current electric arc furnace is provided as an intermediate vessel between a decanter 2 and a converter vessel 3 designed as an oxygen blowing converter, etc. with these vessels 2 and 3 each directly connected so that a coherent reactor system with three functional zones is formed.
  • the furnace vessel 1 of the electric arc furnace serves primarily as a melting or melting reduction and heating zone, the converter vessel 3 mainly as a fresh and heating zone, and the decanter 2 as a decanting zone (settling zone).
  • a preheating shaft 5 is placed on the lid 4 thereof, which can preferably be fed via a conveyor belt 8 with metallic feedstocks 7 - in particular steel scrap, possibly also solid pig iron and / or sponge iron.
  • the conveyor belt 8 is expediently surrounded by a housing 6, so that a heating part 9 is formed in which the feed materials 7 can be preheated during the belt conveying with the aid of burners and / or post-combustion nozzles 10. Heating part 9 and preheating shaft 5 are directly connected to each other.
  • the lid 4 of the furnace vessel 1 there is at least one charging opening 11 for the continuous supply of solid, lumpy iron carriers 12 (directly reduced iron, fine scrap, pre-reduced iron ore, sinter, scale, filter dust and / or sludge briquettes, possibly fine scrap, etc.
  • the feed takes place via a conveyor belt 15 or conveyor belts.
  • the unit of furnace vessel 1, converter vessel 3, decanter 2, preheating shaft 5 and heating part 9 forms the core of a first embodiment of the system according to the invention, which is shown in FIGS. 1, 2.
  • the furnace vessel 1 has a single graphite version or, in the case of an alternating current version, preferably a plurality of graphite electrodes 16 for the supply of electrical energy.
  • the electrodes 16 can optionally be pivotable within an inclination angle of 0 to 30 ° relative to the vertical in the direction of the center of the furnace vessel 1 and up to 10 ° in the opposite direction to the wall of the furnace vessel 1.
  • the angle of inclination can be set or regulated differently for each individual electrode 16 and is usually approximately 15 to 20 ° during melting operation. As a rule, the electrodes 16 are vertical and cannot be pivoted.
  • a bottom anode mounted in the center of the bottom 18 of the furnace vessel 1 serves as the counter electrode 17 (with direct current).
  • the metallic feedstocks 7 preheated in the preheating shaft 5 by the rising, hot exhaust gases 19 pass continuously into the furnace vessel 1 of the system due to the continuous melting process with continuous power supply.
  • Liquid pig iron 20 is continuously fed into the furnace vessel 1 via a pig iron feed device 21 which opens into the furnace vessel 1 and is designed as a channel.
  • fine-grained coal 13 • fine-grained coal 13 'or other carbon carriers (processed organic light fraction, e.g. shredder light fraction) and / or
  • gaseous oxygen and / or other oxidizing gases 27 (CO ,, H, 0 etc.) and secondary air including air with 0 2 enrichment 28 and / or
  • Inert gases 30 (N 2 , Ar)
  • Protected and / or unprotected nozzles and / or lances 32 (movable and / or permanently installed lances, optionally as combination lances / burners 32a) at various points in the lid and / or wall area of the electric arc furnace above and / or below the surface of the slag for blowing in at least one of the above-mentioned substances 12 ', 13', 14 ', 27, 28, 29, 30 and / or
  • the molten metal 24 formed in the furnace vessel 1 runs into the converter vessel 3 via a weir 34 and is refreshed there until it is tapped and at the same time heated.
  • the converter vessel 3 has at least one, preferably several - nozzles, etc.
  • protected natural gas protected - but Ar, C0 2 and higher hydrocarbons can also be used as protective gas
  • non-protected nozzles such as overbath nozzles for afterburning and / or lances 35 (movable and / or permanently installed lances if necessary as a combination Lances / burners) at various points in the lid and wall area of the converter vessel 3 above and / or below the surface of the slag for blowing up at least one of the substances 12 ', 13', 14 ', 27 to 30 and / or
  • a preferred embodiment variant of the converter vessel 3 provides the following:
  • the lances 35 are arranged approximately symmetrically on the cover 37 of the converter vessel 3, are movable in the vertical direction and can at the same time be pivoted out within an angle of inclination of approximately 0 to 30 ° to the vertical in or against the flow direction 38 of the molten metal 24.
  • control and repair opening 50 is attached approximately above weir 34.
  • the fresh slag 25 moves from the converter vessel 3 in the opposite direction to the molten metal 24 in the direction of the arrow 42 to the furnace vessel 1, whereby it acts on the molten metal 24 with ever decreasing temperature or increasing Content of Accompanying elements (C, Si, Mn, P, S etc.) meet and these are heated and freshened or cooled and reduced by this until the slag 25 is tapped through a slag door 22 at the end of the decanter 2.
  • the hot exhaust gases 19 formed in the converter vessel 3 first get into the furnace vessel 1 and mix with the resulting exhaust gases before they then rise through the preheating shaft 5 and either (variant without heating part, Fig. 5, 9) the system through the exhaust pipe Leave 46 in the upper area of the preheating shaft 5 or get into the heating part 9 (variant with heating part, FIGS. 1, 2, 7, 8).
  • the exhaust gases are partially post-combusted with oxygen 27, optionally with air 28 or air / oxygen mixtures via the lances 32, 35 and / or nozzles 47, nozzles 10 in the heating part.
  • Heating part 9 (if provided, preferably with> 30% scrap in the insert mix),
  • the starting materials to be used in particular the iron carriers 7 (shape, size, composition, temperature and physical state)
  • the main goal in the design is to preheat, charge, melt or reduce melt, refresh, heat and cut-off the process steps within the system at the same time, but at different locations and thus as independently of one another as possible in different parts of the system with a controllable process under favorable physical-chemical processes, to carry out reaction-kinetic and thermal conditions, ie to receive an overall system of almost perfectly (highly effective) working partial reactors for the specific application.
  • the configuration of the system according to the invention enables the system area, consisting of oven vessel 1 and decanter 2, to be emptied independently of one another (Via the tap opening 43) and the converter vessel 3, on the other hand, via the tap opening 41 without requiring a tilting of the entire system, which means that control and minor repair work in the hot state of each of these two areas can be carried out at short notice with throttling of the system.
  • all parts of the system are preferably locked together during operation as a unit, or cannot be moved or tilted. Due to the preferably section design of both the lower vessel and the lid 4 and 37 of the system, individual or several parts or vessels requiring repair can be replaced after extending laterally (this also applies to the preheating shaft 5).
  • the interchangeable container concept is preferred, ie ready-to-use, possibly preheated stand-by containers (e.g. converter container 3 and a unit consisting of furnace container 1 and decanter 2) are available at short notice.
  • An overall system configuration with scrap preheating shaft 5 and heating part 9, as shown in FIG. 1, can be used if a certain minimum proportion of solid scrap 7 is used in the mix of operations.
  • the following table I can be used as a general guideline for the selection of the overall system configuration depending on the application mix:
  • the scrap portion 12 in the furnace vessel 1 and / or in the converter vessel 3 is supplied via the lid openings 11 and 39 with the aid of conveyor belt and slide systems 15, 15 'and 40, the maximum dimension of the scrap pieces 12 must not exceed a certain dimension (e.g. 200 mm).
  • the scrap preheating shaft 5 has only a small cross section, since only a little scrap is charged and it is continuously filled by a scrap conveyor belt 8 without a preheating function, ie without a heating part 9.
  • oversized scrap pieces may have to be sorted out and cut before use.
  • the exhaust gases are removed in the upper, so-called hood area 5 ′ of the scrap preheating shaft 5 via the exhaust line 46.
  • At least one scrap preheating shaft 5 is replaced by at least one scrap conveyor belt 8 with a preheating function, i.e. filled continuously by means of a heating part 9.
  • a preheating function i.e. filled continuously by means of a heating part 9.
  • a scrap preheating shaft 5 with a heating part 9 with a scrap conveyor belt 8 or a plurality of scrap conveyor belts 8 arranged in parallel (FIGS. 1, 2).
  • the exhaust gases 19 are removed via a hot gas line (not shown) arranged at the beginning of the heating part 9.
  • a preheating shaft 5 with a gas-permeable and water-cooled shut-off device 5 ′′ is placed on the lid 4 of the furnace vessel 1, which preferably uses a conveyor belt with metallic feedstocks 7 - in particular steel scrap, and possibly also pig iron 15.
  • the furnace vessel 1 has a plurality of cathodically connected, inclined graphite electrodes 16, which are optionally designed as hollow electrodes, preferably in a symmetrical arrangement with respect to the electric arc furnace and the preheating shaft 5.
  • the electrodes 16 are within an inclination angle of 0 to 30 ° relative to the vertical in the direction of the center of the furnace vessel 1 and up to 10 ° in the opposite direction towards the wall of the furnace vessel 1.
  • the angle of inclination can be set or regulated differently for each individual electrode 16. It is during melting usually about 15 to 20 °. Occasionally, the pivotability of the Electrodes 16 are dispensed with.
  • a bottom anode mounted in the center of the bottom 18 of the furnace vessel 1 serves as the counter electrode 17.
  • Temperature e.g. > 800 ° C (scrap preheating temperatures of 1000 ° C and more are quite possible, if necessary using a lined preheating shaft).
  • feedstocks can also be preheated, e.g.
  • the average decarburization speed depending on the feed mix being from 0.06 to 0.10 (max. 0.12)% C / min, and + with continuous feed of cold feed mix- Components, e.g. Sponge iron and / or iron carbide, possibly fine scrap and / or hot insert mix components, e.g. liquid pig iron (from an upstream blast furnace or a smelting reduction), hot sponge iron and or iron carbide and coal and or fine coal (coke, SLF), lumpy and or dusty slag formers (lime, dolomite, quartzite, fluorspar, etc.).
  • cold feed mix- Components e.g. Sponge iron and / or iron carbide, possibly fine scrap and / or hot insert mix components, e.g. liquid pig iron (from an upstream blast furnace or a smelting reduction), hot sponge iron and or iron carbide and coal and or fine coal (coke, SLF), lumpy and or dusty slag formers (lime, dolomit
  • the preferred decarburization rate is 0.08 to 0.13 (max. 0.15)% C / min depending on the feed mix.
  • the process concept is based on a countercurrent movement of metal 24 and slag 25 in the furnace vessel 1 / converter 3 area, i.e. the slag moves from the converter vessel 3, the part of the plant with the highest temperature and the highest oxygen potential of the metal bath, over the furnace vessel 1 - this has a lower temperature and a lower oxygen potential of the metal bath, because it contains a C-rich molten metal - in the direction of Slag door 22 at the end of the decanting part 2, where the slag 25 can only leave the system.
  • the driving force of this movement of the slag 25 is above all gravity, supported by impulses which are transmitted to the slag 25 as a result of the intensive bath mixing in the converter vessel 3 and in the furnace vessel 1.
  • the slag 25 encounters metal melt 24 with a low temperature and higher contents of Si and C and is reduced by this, because of the intensive bath mixing, with respect to FeO content and at the same time cooled.
  • the subset of the slag 25 from the converter vessel 3 mixes with non-metallic phases formed in the furnace vessel 1 and in the decanting part 2, etc.
  • This process feature also means that the residence time of the slag 25 formed in the converter vessel 3 (with very good properties with respect to dephosphorization and desulfurization) in the converter vessel 3 is considerably longer than, for example, in a discontinuous LD converter and can also be regulated, which results in the following advantages : - »better use of the refining properties of the converter vessel 3 supplied
  • slag formers supplied in the furnace vessel 1
  • the preferred supply of up to 100% of the lime or dolomite in the furnace vessel 1 in fine-grained condition can also significantly reduce the negative impact of the so-called hot spots in AC furnace designs.
  • Chunky slag formers are preferably fed into the converter vessel 3 (fine-grained slag formers only when extreme requirements with regard to the raw steel quality have to be met).
  • EAF ⁇ LD preferred supply of fine-grained slag formers (especially dust lime, ⁇ dust dolomite) via several nozzles / lances in / through the furnace cover 4, material supply into the hot spot areas
  • Exhaust gas from the converter vessel 3 and furnace vessel 1 is drawn off uniformly through the possibly existing scrap preheating shaft 5 and possibly through the heating part 9, the chemical and physical exhaust gas heat being used optimally (divided); if no preheating shaft 5 is provided, the exhaust gases pass from the furnace vessel 1 into the directly connected hot gas line. Almost 100% exhaust gas detection takes place through an encapsulated system with a minimum of uncontrolled emissions or a minimum exposure to heat, dust and toxic exhaust gas components, since no part of the system is opened for charging operations is required. The exhaust gases are increasingly afterburned on the way from the converter vessel 3 to the furnace vessel 1 and further to the preheating shaft 5 and to the heating part 9, depending on the need and the mix of uses.
  • Embodiment 1 100% steel scrap
  • Embodiment 2 40% steel scrap
  • the process and plant variants according to the invention also enable the continuous production of crude steel from 100% sponge iron or from 100% liquid pig iron, in the latter case ore, carbonate, scale, dust briquettes etc. can be used individually or in combination as a coolant.
  • Gases oxygen, nitrogen, natural gas, air (compressor and fan)
  • Solid coal coal, fine coal (blown coal)
  • Refractory materials stones for delivery in the furnace as well as in the converter vessel 3,
  • Spray compounds (repair) graphite electrodes for furnace vessel 1 and cooling water: for water-cooled panels of furnace vessel 1, des
  • Preheating shaft 5 and the heating part 9 used. Although more cost-effective and / or advantageous in terms of better steel quality, a possible application of alternatives is considered in the next exemplary embodiments
  • Fe-containing feedstocks solid pig iron as Fe carriers and / or as coolants: iron carbide, filter dust, scale, dried
  • Embodiments 1 and 2 Plant according to FIG. 1 consisting of
  • a heating part 9 (conveyor belt 8 with preheating function)
  • furnace vessel 1 An AC electric arc furnace as furnace vessel 1, as a melting and pre-freshening vessel
  • furnace vessel 1 and the converter vessel 3 have the following identical configuration and equipment, the specification relating to conventional discontinuous systems in accordance with standard series:
  • furnace vessel 1 Specification of the furnace vessel 1:
  • a lid 4 of the furnace vessel 1 which is made on the outside of water-cooled panels which are provided with a refractory layer from the inside (furnace space),
  • Two charging openings 39 preferably only one in operation (only one of them is shown in FIGS. 1 and 3) in the converter cover 37 for continuous feeding of fine scrap (here shredder scrap with a piece size of ⁇ 100 mm) and / or sponge iron pellets (DRI ) 12, lump coal 13 and lumpy slag formers (lime, dolomite, quartzite) 14, which are transported in via a conveyor belt / slide system 40,
  • a lid 37 of the converter vessel 3 which is designed in an identical design as the lid 4 of the furnace vessel 1 and forms a unit (section design) with it in the locked state during operation. Approximately above the weir 34, it is provided with a control and repair opening 50. This remains closed during the continuous process.
  • the preheating shaft 5 is formed from water-cooled panels which are provided on the inside in the upper hood area with refractory plates (as can be seen in FIG. 1),
  • the preheating duct 5 is provided with twelve post-combustion nozzles 47 for oxygen 27, air 28 or an oxygen / air mixture, these post-combustion nozzles 47 being arranged approximately symmetrically on the outer duct perimeter in two levels, each with six nozzles per level,
  • Two natural gas / oxygen / air combi burners 10 are arranged in the upper hood area of the preheating shaft 5, which can also be used as afterburning lances and as a burner with max. 3.5 MW can be operated per burner.
  • the entire preheating shaft 5 can be made of water-cooled panels with an inner lining, whereby the following advantages can be achieved: - »little heat loss with the cooling water in the preheating shaft or a smaller amount of cooling water is necessary ⁇ higher scrap preheating and flue gas temperatures can be set at the exit of the shaft without risk of malfunction.
  • the preheating shaft 5 consists of water-cooled panels which are provided on the inside in the upper hood area with refractory plates,
  • the preheating duct 5 is provided with eight post-combustion nozzles 47 for oxygen 27, air 28 or oxygen / air mixtures, these post-combustion nozzles 47 being arranged approximately symmetrically on the outer duct perimeter in two levels, four nozzles per level,
  • a natural gas / oxygen / air combi burner 10 is arranged, which can also be used as a post-combustion lance and as a burner for an output of max. 3.5 MW is designed.
  • a heating part 9 is provided with two identical scrap conveyor belts 8 arranged parallel to one another within the heating part 9, which are spatially separated from one another within the common housing by a refractory dam (not shown in the drawings).
  • the design of the heating part 9 and the scrap conveyor belts 8 can be summarized as follows:
  • a vertically aligned refractory dam (wall), which divides the entire interior of the heating part 9 in the longitudinal direction into two sub-spaces that are almost completely separate from one another, each with a scrap conveyor belt 8.
  • the insert mix consists of 100% steel scrap (mixed scrap) with the composition according to Table II.
  • the system variant according to FIG. 1 with the scrap preheating shaft 5 with an internal useful cross section of serves to carry out the method
  • scrap conveyor belts 8 (belt width 2.0 m, belt length 40 m), which are arranged side by side in parallel and before unloading the scrap 7 in the
  • Preheating shaft 5 pass through a common, 10 m long heating part 9, the
  • Heating part 9 opens directly in the upper hood area of the preheating shaft 5.
  • a small portion (11.50%) of the scrap with a piece size of ⁇ 100 mm is fed continuously as a coolant 12 into the converter vessel 3 at a temperature of 25 ° C.
  • a scrap piece length of 1.5 m (ie the main part quantity 7 of 88.50%) is charged onto the two scrap conveyor belts 8 with the aid of four scrap loading cranes and, after preheating in the heating part 9 and in the preheating shaft 5, is continuously fed to the furnace vessel 1 and melted there.
  • the average height of the scrap column 7 in the preheating shaft 5 is approximately 2.5 m.
  • the sensible heat (enthalpy) and chemical heat (heat from the partial afterburning) of the exhaust gases flowing mainly from the furnace vessel 1 into the preheating shaft 5 and into the heating part 9 serve as the heat source for preheating the scrap 7 in the heating part 9 and in the preheating shaft 5 19 as well as the heat from a certain scrap oxidation taking place during the preheating of the scrap.
  • the partial afterburning of the exhaust gases 19 in the preheating shaft 5 takes place in two stages, with cold air 28 and gas oxygen 27 being blown in continuously by the twelve post-combustion nozzles 47 arranged in two levels in a volume ratio of approx.
  • the afterburning takes place gradually along the heating part 9 by means of continuous Blowing in cold air 28 through a total of ten combination burners / lances 10 (here only as afterburning lances), which are arranged in the lid of the heating part 9 (2 x 5 combination burners / lances 10 above each scrap conveyor belt 8).
  • the molten metal 24 in the furnace vessel 1 always has approximately the properties mentioned above.
  • the melting and fresh process in the furnace vessel 1 runs continuously and takes place quasi-steadily with very intensive bath mixing with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
  • Blow coal (fine coal) 13 via the manipulator lances 32 and 23 as well as via the coal under bath nozzles 33 of the furnace vessel 1,
  • Converter exhaust gas 19 including dust in the converter exhaust gas, which flow directly from the converter vessel 3 into the furnace vessel 1,
  • the products of the furnace vessel 1 are also continuously and semi-continuously removed, including:
  • the C-rich, low-Si melt reaches the converter vessel 3 continuously and mixes with the crude steel melt 24 which is always present in the converter vessel 3 during a very intensive bath movement Properties regulated within narrow tolerances:
  • the liquid converter slag 25 collects in the converter vessel 3, the surface of which at a slag layer height in the converter vessel 3 of approximately 1.8-2.0 m up to 0.5-1.0 m higher than that in the furnace vessel 1 lies and as a result, driven by gravity and impulses from the bath movement in the converter vessel 3, continuously overflows via the weir 34 into the furnace vessel 1.
  • Lump lime 14, quartzite and lump coal 13 also through the charging openings 39 in the converter cover 37,
  • the products of the converter vessel 3 are also continuously and semi-continuously removed, including:
  • the bet mix consists of
  • exemplary embodiment 1 there is a continuous supply of molten pig iron 20 via pig iron channel 21 and sponge iron pellets 12 via charging openings 11 into furnace vessel 1.
  • Sponge iron pellets 12 are introduced as coolant into the converter vessel 3, etc. in an amount of approx.8.8% of the mix, i.e. approx. 29.3% of the iron sponge pellets contained in the insert mix, the total proportion of which in the insert mix is 30%.
  • the total amount of scrap in the insert mix is charged with scrap loading cranes onto the scrap conveyor belt 8 and, after preheating in the heating part 9 and in the preheating shaft 5, continuously fed or melted into the furnace vessel 1.
  • the average height of the scrap column 7 in the preheating shaft 5 is 2.5 m.
  • the physical and chemical heat, partial afterburning of the exhaust gases 19 from the furnace vessel 1 and heat from a partial scrap oxidation during the preheating serves as the heat source for preheating the scrap 7 in the heating part 9 and in the preheating shaft 5.
  • the partial post-combustion of the exhaust gases 19 in the preheating shaft 5 takes place in two stages, with cold air 28 and gas oxygen 27 being blown in continuously by the eight post-combustion nozzles 47 arranged in two levels in a volume ratio of approx.
  • the preheating takes place gradually along the half with the active scrap conveyor belt 8 by continuously blowing in cold air 28 and gas oxygen 27 through the five combi burners / lances 10 in the lid of the heating part 9, which are arranged above the active scrap conveyor belt 8.
  • the continuous melting of the scrap 7 preheated in the heating part 9 and in the preheating shaft 5 takes place in the furnace vessel 1 with likewise continuous supply of the liquid pig iron 20 via the pig iron channel 21 and approx. 70.7% of the sponge iron pellets 12 contained in the insert mix via the charging openings 11.
  • the resulting molten metal 24 is simultaneously carburized in the furnace vessel 1 to form a low-Si, C-rich melt and partially freshed.
  • the metal melt has the following properties before it overflows into the converter vessel 3 via the weir 34:
  • furnace vessel 1 including non-metallic components '' portion of furnace vessel 1
  • the molten metal 24 in the furnace vessel 1 has approximately the above-mentioned properties during the entire process.
  • the melting and fresh process in the furnace vessel 1 takes place continuously and quasi-steadily with very intensive bath mixing with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
  • Blow coal (fine coal) 13 via a manipulator lance 32 or 33 and via the coal under bath nozzles 33 in the furnace vessel 1,
  • Converter exhaust gas 19 including dust in the converter exhaust gas, which flow directly from the converter vessel 3 into the furnace vessel 1,
  • the products of the furnace vessel 1 are also continuously and semi-continuously removed, including:
  • Exhaust gas phase Exhaust gas f dust) 40.7 vol.% CO 79.7% FeO n 25.5 vol.% CO, 9.4% CaO l, 4 vol.% H, 3.5% SiO,
  • the liquid converter slag 25 collects in the converter vessel 3, the surface of which at a slag layer height in the converter vessel 3 of approximately 1.8-2.0 m up to 0.5-1.0 m higher than that in the furnace vessel 1 lies and consequently overflows, driven by gravity and impulses from the bath movement in the converter vessel 3, via the weir 34 into the furnace vessel 1.
  • the fresh process takes place in the converter vessel 3 with very intensive bath mixing quasi-steadily with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
  • Lump lime 14, quartzite and lump coal 13 also through the charging openings 39 of the converter cover 37,
  • Exhaust gas gas phase
  • Exhaust gas dust 84.8 vol.% CO 93, l% FeOn 9.4 vol.% CO, 3.5% CaO 2.3 vol.% H, 0.7% SiO, 1.1 vol .% H, 0 0.7% C 0.5 vol.% N, 0.3% ZnO l, 3 vol.% O
  • the bet mix consists of
  • the scrap preheating shaft 5 is replaced with a conventional water-cooled furnace manifold as a connecting piece between the furnace vessel 1 and a hot gas line, not shown in FIG. 3, as is common today for any conventional electric arc furnace,
  • the five natural gas / oxygen burners 32a in the furnace vessel 1 are not operated as a burner and are either protected with air to prevent damage until the next need for use or occasionally (but not in the present case) as additional post-combustion nozzles 32a to those in the lid 4 of the furnace vessel 1 existing post-combustion lances 35 are used, and
  • the metal melt 24 which arises with the supply of electrical energy in the furnace vessel 1 is simultaneously carburized to a low-Si and C-rich melt (here very limited coal supply) and partially refreshed, so that it follows the weir 34 before overflow into the converter vessel 3
  • a low-Si and C-rich melt here very limited coal supply
  • the molten metal 24 in the furnace vessel 1 has approximately the above-mentioned properties over the entire process.
  • the melting and fresh process in the furnace vessel 1 runs continuously and takes place quasi-steadily with very intensive bath mixing with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
  • Blow coal (fine coal) 13 via one or more of the manipulator lances 32, 33 and / or the coal sub-bath nozzles 33 of the furnace vessel 1,
  • Converter exhaust gas 19 including dust in the converter exhaust gas, which flow directly from the converter vessel 3 into the furnace vessel 1,
  • Exhaust gas gas phase
  • Exhaust gas dust *
  • the C-rich, low-Si melt 24 reaches the converter vessel 3 continuously at an average speed of 4.27 t / min and mixes with the crude steel melt 24 which is always present in the converter vessel 3 during a very intensive bath movement with continuously regulated properties within narrow tolerances:
  • the liquid converter slag 25 collects in the converter vessel 3, the surface of which at a slag layer height in the converter vessel 3 of approximately 1.8-2.0 m up to 0.5-1.0 m higher than that in the furnace vessel 1 lies and as a result, driven by gravity and impulses from the bath movement in the converter vessel 3, continuously overflows via the weir 34 into the furnace vessel 1.
  • the fresh process takes place in the converter vessel 3 with very intensive bath mixing, quasi-steadily with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
  • Lump lime 14 and lump coal 13 also through the charging openings 39 of the converter cover 37,
  • the products of the converter vessel 3 are also discharged continuously and semi-stationary, including:
  • Table V contains a summary of the consumption figures for the production of 1 t of crude steel using the process and plant variants according to the invention.
  • the described system concept, etc. in the variant without preheating shaft 5 and without heating part 9 can also be used for the pretreatment of molten metals with or without iron, in special cases operation with negative pressure (e.g. up to 0.1 bar residual pressure in the entire vessel) would also be conceivable.
  • This pig iron pretreated in this way is tapped continuously from the converter vessel 3 (e.g. into a downstream intermediate container) or discontinuously into an intermediate container or in pig iron pans) and later used either in a converter or in an electric arc furnace or cast on a casting machine to pig iron pellets. • During the process, both in the furnace vessel 1 and in the converter vessel 3
  • Furnace vessel 1 provided only a weak transformer of 20 MVA.
  • the electrodes in the furnace vessel 1 can be omitted.
  • the above process flow can also be used effectively for the pretreatment of special pig iron with a high content of V, Ti, Mn and P.
  • the process and the system are also suitable for the production of molten pig iron with a very low content of accompanying elements (Si, Mn, P and S at the same time), i.e. very suitable for producing a "SORELMETAL" type pig iron from conventional pig iron.
  • the process and system application is further explained using an example for the production of a Cr and Ni-rich premelt for the production of stainless steel by subsequent VOD treatment.
  • the process flow according to the invention is as follows:
  • Chromium, nickel, manganese, molybdenum etc. ores are continuously introduced in a system according to FIGS. 1 and 2 with the conveyor belt 8 via the heating part 9 into the preheating shaft 5 or into the electric arc furnace vessel 1 and preheated.
  • liquid feedstocks 20 e.g.
  • Pig iron preferably pre-phosphorous pig iron (% P ⁇ 0.025), and / or
  • Liquid FeCrHC (from an electric arc furnace or an induction furnace) are fed continuously into the electric arc furnace vessel 1 via the filler trough 21.
  • the melting process in the electric arc furnace 1 takes place continuously with intensive bath mixing under the following conditions:
  • slag formers 14 such as burnt lime, burnt dolomite, fluorspar etc. - in pieces via the charging openings 11 and / or fine-grained via the nozzles 33 and / or lances 23, 32.
  • the aim of the process control in the electric arc furnace 1 is the quasi-stationary setting of certain process parameters, which are as follows when producing a premelt for austenitic steel grade 304:
  • Liquid slag 25 always with an approximately constant composition, for example as a directional analysis
  • the molten metal 24 with the properties mentioned above runs continuously from the electric arc furnace vessel 1 via the weir 34 into the converter vessel 3 and mixes with the very intense bath movement with the crude steel melt 24 which is always present in the converter vessel 3, which in the present case is a Represents premelt for the next VOD treatment and is always kept in the converter vessel 3 at the composition and temperature desired for tapping about 0.25% C about 1700-1710 ° C.
  • the fresh run (mainly decarburization) takes place in converter vessel 3 under the following process conditions:
  • slag formers 14 such as burnt lime, burnt dolomite, fluorspar, etc. - preferably in pieces via the charging openings 39, optionally also in fine-grained form via the nozzles 36, Formation of an almost solid slag 25 with an approximately constant composition, for example as a directional analysis approx. 30% CaO 2-5% Al 2 O 3 ⁇ 5% CaF,
  • the metal product 24 - a premelt with the properties mentioned above for subsequent VOD treatment - is tapped from the converter vessel 3 via the metal tapping device 41.
  • the metal tapping can be carried out continuously or discontinuously without interrupting the process in the electric arc furnace vessel 1.
  • the exhaust gases 19 which arise in the converter vessel 3 and in the electric arc furnace vessel 1 are drawn off uniformly via the preheating shaft 5 and the heating part 9 and at the same time are used for preheating the solid starting materials 7.
  • the bed in the preheating shaft 5 performs a pre-filter function with regard to dust content in the exhaust gas 19.
  • washing-out process is carried out after about 3 hours of operation, for example by feeding somewhat higher amounts of FeSi, lime and fluorspar into the converter vessel 3
  • This process enables liquefaction of the slag 25 in the converter vessel 3 and at the same time a reduction in the Cr, O 3 content, so that the slag 25 can easily move in countercurrent movement to the metal 24 via the weir 34 into the adjacent electric arc furnace vessel 1 can occur, without causing high Cr losses, before it then mixes with the slag portion formed in the electric arc furnace 1.
  • the so-called washing process is carried out both when the system is operated with continuous and when operated with discontinuous tapping of the metal 24 from the converter vessel 3 without special effort and essential achivi throttling feasible.
  • the method according to the invention can also be used for the production of stainless grades with a low C content ( ⁇ 0.05%), ie without a VOD system.
  • the deoxidation and desulphurization of the steel takes place in a manner similar to that for carbon steel production during tapping off the converter vessel 3 and the subsequent secondary metallurgical treatment (for example in a ladle furnace or at a rinsing station).
  • Significant advantages of the method according to the invention compared to known, discontinuous stainless production methods are:

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Abstract

In order to produce molten metal from all types of metal carriers used in metallurgy, and in particular from a wide range of quantitative combinations, an installation for producing molten metal comprises the following components: an electric arc furnace (1) having a charge opening (11, 21) for molten metal and/or scrap and/or directly-reduced metal, especially directly-reduced iron and/or ore, and at least one electrode (16) and a slag tapping unit (22); and an oxygen lancing converter vessel (3) fitted with a slag tapping unit (41). Said oxygen lancing converter vessel (3) forms a single unit with the electric arc furnace (1) which unit is connected by means of an overflow weir (34) and rigidly mounted on the base. The bath surface specifically related to bath volume is smaller in the oxygen lancing converter vessel (3) than in the electric arc furnace (1). Lastly, the oxygen lancing converter vessel (3) shares a common reaction chamber with the electric arc furnace (1), which chamber is situated above the bath level of the two vessels.

Description

Anlage und Verfahren zum Herstellen von MetallschmelzenPlant and method for producing molten metals
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Herstellen von Metallschmelzen, insbesondere Eisenschmelzen, wie Stahlschmelzen, Rohstahlschmelzen oder Roheisenschmelzen, sowie ein Verfahren zum Herstellen dieser Schmelzen.The invention relates to a plant for producing metal melts, in particular iron melts, such as steel melts, crude steel melts or pig iron melts, and a method for producing these melts.
Als Standardaggregat zur Elektrostahlerzeugung dient heutzutage der Wechsel- oder Gleichstrom-Elektro-Lichtbogenofen. Dabei werden die eingesetzten Eisenträger aus - 60 bis 100 % Stahlschrott, direkt-reduziertem Eisen-Eisenschwamm in verschiedenenNowadays, the AC or DC electric arc furnace serves as the standard unit for electric steel production. The iron carriers used are made of - 60 to 100% steel scrap, directly reduced iron sponge in various
Mengenverhältnissen, und gelegentlich auch Eisenkarbid (zur Zeit bis ca. 10 bis 20 % vom Gesamteinsatz) undProportions, and occasionally iron carbide (currently up to about 10 to 20% of the total use) and
0 bis 40 % flüssigem und/oder festem Roheisen mit Hilfe von einem oder mehreren Lichtbögen unter Verwendung von Sauerstofflanze(n) - gegebenenfalls Brenner(n), Düsen und/oder Inertgasspülung - und Zugabe von Kohlenstoffträgern und Schlackenbildnern niedergeschmolzen. Anschließend wird das Stahlbad während einer Flachbadperiode (5 bis 10 min) im Elektro-Lichtbogenofen auf die zum Abstich erwünschte Temperatur und Zusammensetzung gebracht und beim Abstich in der Pfanne beruhigt. Die Energie- und Stoffverbräuche sowie die Anlagenproduktivität sind in Abhängigkeit von den jeweiligen Einsatzverhältnissen und der Schmelzpraxis recht unterschiedlich.0 to 40% liquid and / or solid pig iron melted down with the help of one or more electric arcs using oxygen lance (s) - optionally burner (s), nozzles and / or inert gas flushing - and addition of carbon carriers and slag formers. The steel bath is then brought to the temperature and composition desired for tapping in a flat bath period (5 to 10 min) in the electric arc furnace and calmed down when tapping in the pan. The energy and material consumption as well as the plant productivity are quite different depending on the respective application conditions and the melting practice.
Durch die weltweite Einführung sekundärmetallurgischer Verfahren sowie einer Reihe von Entwicklungen im konstruktiven, elektrischen und technologischen Bereich hat sich der Elektro-Lichtbogenofen-Schmelzbetrieb innerhalb der letzten Jahre in ein hinsichtlich Einsatzstoffe und erzeugter Stahlqualität flexibles und leistungsstarkes Verfahren verwandelt, welches immer öfter wesentliche Vorteile gegenüber der Konvertermetallurgie aufweist und diese erfolgreich konkurriert. Vor allem durch die Anwendung vonDue to the worldwide introduction of secondary metallurgical processes as well as a series of developments in the construction, electrical and technological area, the electric arc furnace melting shop has changed over the past few years into a flexible and powerful process with regard to feedstocks and the steel quality produced, which more and more often has significant advantages over the Converter metallurgy and competes successfully. Especially by using
• integrierter Schrottvorwärmung und/oder Heißeinsatz von Eisenschwamm/heiß brikettiertem direkt reduziertem Eisen,Integrated scrap preheating and / or hot use of sponge iron / hot briquetted directly reduced iron,
• kontinuierlicher Zugabe eines Großteiles der Einsatzstoffe (Eisenträger, Kohlenstoffträger, Zuschläge etc.) unter Minimierung der power-off-Zeit zur Durchführung von Chargieroperationen,Continuous addition of a large part of the input materials (iron carriers, carbon carriers, aggregates etc.) while minimizing the power-off time for carrying out charging operations,
• optimaler Schaumschlackenfahrweise und• optimal foam slag operation and
• billigeren Primärenergien (Kohle, Erdgas etc.) als Ersatz für elektrische Energie inklusive verbesserter Abgas-Nachverbrennungspraxis und effizienterer Wärmenutzung wurde bei neuen Verfahrensentwicklungen eine bedeutende Schmelzzeitverkürzung und Senkung des spezifischen Elektroenergieverbrauches und somit eine weitere Reduzierung der spezifischen Betriebs- und Investitionskosten der Elektrostahlerzeugung im Elektro- Lichtbogenofen erzielt.• cheaper primary energies (coal, natural gas, etc.) to replace electrical energy, including improved exhaust gas afterburning practice and more efficient use of heat With new process developments, a significant reduction in melting time and a reduction in specific electrical energy consumption and thus a further reduction in the specific operating and investment costs of electrical steel production in the electric arc furnace was achieved.
Bei den bekannten Elektrostahlerzeugungsverfahren mit Elektro-Lichtbogenöfen als Schmelzaggregat werden allerdings die potentiellen Vorteile der oben angeführten Verfahrensentwicklungen nur im begrenzten Ausmaß genutzt. Ferner ist es noch nicht gelungen - trotz des zunehmenden Bedarfes - hohe Anteile an flüssigem Roheisen und/oder anderen kohlenstoffreichen Eisenträgern (Eisenschwamm, Eisenkarbid etc.) sowie Problemschrott (Altautos) von ca. 30 bis 70 % im Elektro-Lichtbogenofen-Einsatz mit hoher Produktivität und Energienutzung, und bei Autoschrott außerdem ohne unzulässige Umweltbelastung, zu Flüssigstahl zu verarbeiten.Die großtechnische Anwendung einer unter solchen Bedingungen wirtschaftlich hoch effektiven Technologie und Anlage auf Elektro- Lichtbogenofen-Basis steht noch aus.In the known electrical steel production processes with electric arc furnaces as melting units, however, the potential advantages of the process developments mentioned above are only used to a limited extent. Furthermore, despite the increasing demand, it has not yet succeeded in high proportions of molten pig iron and / or other carbon-rich iron carriers (sponge iron, iron carbide, etc.) and problem scrap (old cars) of around 30 to 70% in electric arc furnace use with a high level Productivity and energy use, and in the case of car scrap also to be processed into liquid steel without impermissible environmental pollution. The large-scale application of a technology and plant based on an electric arc furnace that is economically highly effective under such conditions is still pending.
Die erwähnten Einschränkungen beim konventionellen Elektro-Lichtbogenofen werden ausschließlich durch die Ofenkonfiguration verursacht, welche keinen quasi-stationären, kontinuierlichen Prozeßablauf ermöglicht. Die Operationen Chargieren, Schmelzen, Frischen, Aufheizen und Abstechen erfolgen an einem Ort, zwangsweise mehr oder weniger zeitlich versetzt und mit Unterbrechung(en) der Einsatz- und Stromzuführung - zumindest vor und beim Abstich - um die erwünschte Zusammensetzung und Temperatur (Homogenität und Überhitzung bezüglich der Liquidustemperatur) des Rohstahles zu erreichen. Der gegenwärtige Verfahrensablauf im Elektro-Lichtbogenofen ist diskontinuierlich und infolge dessen leistungsbeschränkt. Diesbezüglich sei folgendes erwähnt:The limitations mentioned in the conventional electric arc furnace are caused exclusively by the furnace configuration, which does not allow a quasi-stationary, continuous process. The operations charging, melting, freshening, heating up and parting off take place in one place, inevitably more or less staggered and with interruption (s) of the feed and power supply - at least before and during tapping - to the desired composition and temperature (homogeneity and overheating with regard to the liquidus temperature) of the crude steel. The current process flow in the electric arc furnace is discontinuous and therefore limited in performance. In this regard, the following should be mentioned:
1. Bei bereits erreichten tap-to-tap-Zeiten von < 50 min bei konventionellen Elektrolichtbogenöfen bzw. < 35 min für Elektrolichtbogenöfen mit Schacht für Abstichgewichte 70 bis 150 t ist die Möglichkeit zur weiteren Verkürzung der power-off- Phasen stark limitiert. Das gleiche gilt auch für die power-on-Phasen - da unter diesen Bedingungen die Grenze für den wirtschaftlichen Energieeintrag pro Tonne Einsatz und Zeiteinheit beinahe erreicht ist - und somit für die gesamte Schmelzzeit.1. With tap-to-tap times of <50 min already achieved with conventional electric arc furnaces or <35 min for electric arc furnaces with a shaft for tap weights of 70 to 150 t, the possibility of further shortening the power-off phases is severely limited. The same also applies to the power-on phases - since under these conditions the limit for economic energy input per ton of use and time unit has almost been reached - and thus for the entire melting time.
2. Beim kontinuierlichen Chargieren sowie beim Frischen und Aufheizen im Flachbadbetrieb, dessen Dauer bei hohem Einsatzanteil an Eisenschwamm und insbesondere an flüssigen Roheisen und Eisenkarbid (ca. 6,1 % C) wesentlich zunimmt, wodurch auch die Wärmeverluste zunehmen, wird die vorhandene Trafoleistung bei Elektro-Lichtbogenofen in der Regel nicht voll ausgenutzt.2. In the case of continuous charging, as well as when refreshing and heating up in flat bath operation, the duration of which increases significantly with a high proportion of iron sponge and in particular liquid pig iron and iron carbide (approx. 6.1% C), as a result of which the heat losses also increase, the existing transformer power in electric arc furnaces is generally not fully utilized.
Aus der AT-B - 295.566 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stahl durch Schmelzen von vorreduziertem Erz und anschließendes Frischen der Schmelze von Halbstahl (Semistahl) zu Stahl in einem Lichtbogen-Schmelzofen mit einem Schmelzherd, an den eine Frischzone und mindestens eine Schlackenabsetzkammer angeschlossen sind, bekannt, bei dem vorreduziertes Eisenerz in stückiger oder körniger Form in die Lichtbogenzone des Schmelzherdes eingeführt wird, das Metall im Herd kontinuierlich umgerührt und in Zirkulation gebracht wird und das Metall durch Einblasen von Sauerstoff enthaltendem Gas, während es durch eine Frischzone fließt, zu Stahl gefrischt wird, wogegen Schlacke entlang zumindest eines Teiles der Länge der Frischzone entgegen dem Metall zum Fließen gebracht wird. In einer Schlackenabsetzkammer ohne intensive Baddurchmischung beruhigt sich die Schlacke, die dann aus der Schlackenabsetzkammer abgestochen wird.AT-B - 295.566 describes a process for the continuous production of steel by melting pre-reduced ore and then refining the melt from semi-steel (semi-steel) to steel in an arc melting furnace with a melting range, to which a fresh zone and at least one slag settling chamber are connected are known in which pre-reduced iron ore is introduced in lump or granular form into the arc zone of the melting furnace, the metal in the furnace is continuously stirred and brought into circulation and the metal by blowing in oxygen-containing gas as it flows through a fresh zone Steel is refurbished, whereas slag is caused to flow along at least part of the length of the fresh zone against the metal. In a slag settling chamber without intensive bath mixing, the slag calms down, which is then tapped from the slag settling chamber.
Bei diesem bekannten Verfahren können Eigenschrott und geschmolzenes Roheisen eingesetzt werden, jedoch jeweils nur in sehr beschränkten Mengen. Die Abführung der Abgase erfolgt direkt in der Frischzone, also nicht über den Lichtbogen-Schmelzofen. Die Frischzone ist als Rinnenreaktor ausgeführt, wodurch sich eine hohe spezifische Oberfläche mit hohen Wärmeverlusten ergibt. Das Frischen erfolgt mit C-Konzentrationsgefälle entlang der Frischzone des Rinnenreaktors ohne Konzentrationsausgleichgefäß, daher ist der C-Gehalt schwer einstellbar oder regelbar. Dieses bekannte Verfahren ist daher nur beschränkt einsatzfähig und dient in erster Linie zum Erzeugen von Rohstahl aus vorreduziertem Erz.In this known process, scrap and molten pig iron can be used, but only in very limited quantities. The exhaust gases are removed directly in the fresh zone, i.e. not via the arc melting furnace. The fresh zone is designed as a channel reactor, which results in a high specific surface with high heat losses. Refreshing takes place with a C concentration gradient along the fresh zone of the channel reactor without a concentration compensation vessel, which is why the C content is difficult to adjust or regulate. This known method is therefore of limited use and is used primarily to produce crude steel from pre-reduced ore.
Aus der DE-C 3 609 923 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fortlaufenden Schmelzen von Schrott zu Rohstahl bekannt. Bei diesem Verfahren, das hauptsächlich auf ein Schrottschmelzen beschränkt ist (ein Einsatz von flüssigem Roheisen und/oder von Eisenschwamm ist nicht erwähnt), wird die Wärme des Ofengases zum Erhitzen des Schrotts genutzt. Der Schrott wird in einem zentrisch auf dem Herdofen aufgesetzten Schacht vorgewärmt und zentral in den Herdofen eingebracht, wobei eine Schrottsäule entsteht, welche unter Ausbildung eines Schüttkegels sich auf den Boden des Lichtbogenofens abstützt und bis zur Schrottchargieröffhung im oberen Teil des Schrottvorwärmschachtes hinaufreichen kann. Um die Schrottsäule im Elektro-Lichtbogenofen sind schwenkbare Elektroden (bevorzugt vier Elektroden) symmetrisch angeordnet, mit deren Hilfe der Schrott eingeschmolzen wird. Der Neigungswinkel zwischen Elektroden-Mittelachse und einer Vertikalen beträgt während des Schrottschmelzens für jede Elektrode mehr als 20°. Hierbei ist der Herdofen einer enormen Wärmebelastung ausgesetzt, da die Lichtbögen zwischen der zentrisch eingebrachten Schrottsäule und den Wänden bzw. dem Deckel des Herdofens brennen. Dies führt einerseits zu einem erhöhten Verschleiß der feuerfesten Auskleidung, und damit zu höheren Material- und Zeitkosten zur Durchführung von Reparaturen. Weiters wird ein großer Teil der eingebrachten Energie durch Strahlung an die Ofenwände und den Ofendeckel übertragen und geht verloren. Außerdem ist durch eine mögliche Brückenbildung in der Schrottsäule - oberhalb der in ihr von den Elektroden eingeschmolzenen Schmelzkavernen - ein Nachsturz der Schrottsäule (oder Teilen davon) nicht ausgeschlossen, welcher zu einem Elektrodenbruch und damit zur Prozeßunterbrechung führen kann.DE-C 3 609 923 discloses a method and a device for the continuous melting of scrap into crude steel. In this method, which is mainly limited to scrap melting (the use of liquid pig iron and / or sponge iron is not mentioned), the heat of the furnace gas is used to heat the scrap. The scrap is preheated in a shaft placed centrally on the hearth furnace and introduced centrally into the hearth furnace, whereby a scrap column is formed, which is supported on the bottom of the electric arc furnace with the formation of a pouring cone and can reach up to the scrap loading opening in the upper part of the scrap preheating shaft. Swiveling electrodes (preferably four electrodes) are arranged symmetrically around the scrap column in the electric arc furnace, with the aid of which the scrap is melted down. The angle of inclination between the central electrode axis and a vertical is more than 20 ° for each electrode during scrap melting. Here, the stove is exposed to an enormous heat load, since the arcs between the Burn the centrally placed scrap column and the walls or the lid of the stove. On the one hand, this leads to increased wear of the refractory lining, and thus to higher material and time costs for carrying out repairs. Furthermore, a large part of the energy introduced is transmitted to the furnace walls and the furnace cover by radiation and is lost. In addition, a possible bridge formation in the scrap column - above the melting caverns melted into it by the electrodes - does not rule out a fall of the scrap column (or parts thereof), which can lead to an electrode breakage and thus to a process interruption.
Aus MPT International 2/1996, Seiten 56 bis 60 ist das Contiarc- Verfahren bekannt, bei dem Schrott kontinuierlich eingeschmolzen wird, u.zw. in einem Ringschachtofen. Dieses Verfahren dient ausschließlich zum Einschmelzen von Schrott; ein Einsatz von Eisenschwamm und/oder flüssigem Roheisen wird nicht erwähnt. Nachteilig bei diesem Verfahren sind die Schwierigkeiten bei der Einstellung der Rohstahltemperatur unmittelbar vor Beginn und während des Abstichvorganges, da eine sehr große Kontaktfläche des Schrottes, der ringförmig angeordnet ist, mit dem flüssigen Bad vorhanden ist. Es können auch Schwierigkeiten bezüglich Konzentrationsausgleich bzw. chemischer Homogenität der bei diesem Verfahren diskontinuierlich gefrischten und abgestochenen Schmelze auftreten.The Contiarc process is known from MPT International 2/1996, pages 56 to 60, in which scrap is melted down continuously, etc. in a ring shaft furnace. This process is used only for melting scrap; the use of sponge iron and / or liquid pig iron is not mentioned. A disadvantage of this method is the difficulty in setting the crude steel temperature immediately before the start and during the tapping process, since there is a very large contact area of the scrap, which is arranged in a ring, with the liquid bath. Difficulties may also arise with regard to concentration equalization or chemical homogeneity of the melt which has been discontinuously freshly and tapped in this process.
Gemäß dem Consteel- Verfahren® (bekannt aus Electric Furnace Conference Proceedings 1992, Seite 309 bis 313) wird mit einem langgestreckten, horizontalen Vorwärmofen Schrott vorgewärmt 'und in einen Elektroofen chargiert, u.zw. an einer Seite des Elektroofens. Das im Elektroofen entstehende Abgas wird über die langgestreckte Vorwärmeinrichtung für den Schrott abgeführt. Hierbei ergibt sich jedoch keine optimale Gasnutzung, da der Schrott vom Abgas nicht durchströmt wird, sondern dieses nur über ihn hinwegstreicht. Der langgestreckte Vorwärmkanal für den Schrott ist ortsfest angeordnet, wogegen der Elektroofen kippbar gelagert ist, damit ein bei diesem Verfahren diskontinuierlicher Rohstahlabstich durchgeführt werden kann. Die Konstruktion selbst ist somit aufwendig, so wie bei allen kippbaren Öfen. Es kommt zu einer mechanischen Beanspruchung der feuerfesten Auskleidung des Ofens. Das Chargieren des Schrottes erfolgt diskontinuierlich, da der Schrott nur an einer Seite des Ofens eingebracht wird, u.zw. in einem Randbereich des Ofens abgelagert wird. Hierdurch sind der Aufschmelzvorgang und der Durchmischungsvorgang nicht optimal durchf hrbar, die Verwendung von Brennern im Elektroofen zum Unterstützen des Schrottschmelzens wäre nur mit einem geringen Wirkungsgrad möglich. Der Staubgehalt im Abgas ist, da das Abgas nicht vom Schrott gefiltert wird, relativ groß.According to the method Consteel- ® (known from Electric Furnace Conference Proceedings 1992, pages 309-313) is preheated with an elongated, horizontal preheating scrap 'and charged into an electric furnace, u.zw. on one side of the electric oven. The exhaust gas generated in the electric furnace is removed via the elongated preheating device for the scrap. However, this does not result in optimal gas utilization, since the waste gas does not flow through the scrap, but only sweeps it over it. The elongated preheating duct for the scrap is arranged in a stationary manner, whereas the electric furnace is tiltably mounted so that a crude steel tapping can be carried out discontinuously in this process. The construction itself is therefore complex, as with all tilting ovens. The refractory lining of the furnace is mechanically stressed. The scrap is loaded batchwise, since the scrap is only introduced on one side of the furnace, etc. is deposited in an edge area of the furnace. As a result, the melting process and the mixing process cannot be carried out optimally; the use of burners in the electric furnace to support the scrap melting would only be possible with a low degree of efficiency. The dust content in the exhaust gas is relatively high because the exhaust gas is not filtered by the scrap.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Anlage sowie ein Verfahren zum Herstellen von Metallschmelzen, insbesondere Eisenschmelzen zu schaffen, welche grundsätzlich den Einsatz aller in der Hüttenpraxis anfallenden Metallträger, vorzugsweise Eisenträger mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften, wie Eisenschrott, flüssiges und/oder festes Roheisen, Eisenkarbid, Eisenschwamm, Eisenerz mit unterschiedlichem Vorreduktionsgrad, Sinter, Zunder, Hüttenstaub, getrockneter Schlämme, etc., ermöglichen, u.zw. in den verschiedensten Mengenzusammenstellungen, so daß beispielsweise bei Auftreten von Engpässen eines Eisenträgers auf einen anderen ohne wesentliche Kapazitätseinschränkung ausgewichen werden kann.The invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has as its object a plant and a method for producing molten metals. In particular to create iron smelting, which fundamentally requires the use of all metal supports that occur in metallurgical practice, preferably iron supports with different physicochemical properties, such as scrap iron, liquid and / or solid pig iron, iron carbide, sponge iron, iron ore with different degrees of pre-reduction, sinter, scale, metallurgical dust, dried sludge, etc., etc. in a wide variety of quantities, so that, for example, if one of the iron girders appears to be bottlenecked, it can be switched to another without significant capacity restrictions.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Anlage mit folgenden Merkmalen ausgestattet: mitTo achieve this object, a system is equipped with the following features:
• einem Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß, das mit mindestens einer Chargieröff ung für eine Metallschmelze und/oder Schrott und/oder direktreduziertes Metall, insbesondere direktreduziertes Eisen und/oder Erz, und mindestens einer Elektrode sowie mindestens einer Schlacken- Absticheinrichtung versehen ist,An electric arc furnace vessel which is provided with at least one charging opening for a molten metal and / or scrap and / or direct-reduced metal, in particular direct-reduced iron and / or ore, and at least one electrode and at least one slag tapping device,
• einem Sauerstoffblas-Konvertergefäß, das mit mindestens einer Metall-Absticheiπrichrung versehen ist, wobei• an oxygen blowing converter vessel, which is provided with at least one metal tapping device, wherein
• das Sauerstoffblas-Konvertergefäß mit dem Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß eine durch ein Überlaufwehr verbundene Einheit bildet, und• The oxygen blowing converter vessel forms a unit connected by an overflow weir with the electric arc furnace vessel, and
• die spezifisch auf das Badvolumen bezogene Badoberfläche im Sauerstoffblas- Konvertergefäß kleiner ist als im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß und• The bath surface in the oxygen blowing converter vessel, which is specific to the bath volume, is smaller than in the electric arc furnace vessel and
• das Sauerstoffblas-Konvertergefäß mit dem Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß einen über dem Badspiegel dieser Gefäße liegenden gemeinsamen Reaktionsraum aufweist.• The oxygen blowing converter vessel with the electric arc furnace vessel has a common reaction space above the bath level of these vessels.
Die erfindungsgemäße Anlage bietet neben der Lösung der oben definierten Aufgabe den Vorteil, daß für den Fall eines kontinuierlichen Abstechens keine bzw. für den Fall eines diskontinuierlichen Abstichs nur geringe Temperaturwechselbeanspruchungen der Feuerfestauskleidung der Anlagenteile stattfinden.In addition to the solution to the problem defined above, the system according to the invention has the advantage that in the case of continuous parting, or in the case of a discontinuous parting, only slight thermal cycling stresses take place on the refractory lining of the system parts.
Infolge der gegenüber dem Fundament bevorzugt starren Anordnung der Einheit, gebildet aus Konvertergefäß und Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß, gibt es keine mechanische Beanspruchung der Gefäße, insbesondere der feuerfesten Auskleidung derselben durch Kippbewegungen bzw. dadurch verursachte Gewichtsverlagerungen. Zudem ergibt sich eine Schonung der feuerfesten Ausmauerung im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß, da dort eine C- reiche Metallschmelze stets auf die Schlacke reduzierend einwirkt bzw. den FeO-Gehalt der Schlacke herabsetzt. Die Temperatur im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß ist relativ niedrig, u.zw. geringer als 1600° C. Für einen optimalen Frischvorgang im Sauerstoffblas-Konvertergefäß ist es von Vorteil, wenn das Abstich-Metallbadniveau des Sauerstoffblas-Konvertergefäßes unterhalb des Metallbadniveaus des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes liegt, wobei vorteilhaft der Boden des Sauerstoffblas-Konvertergefäßes auf einem tieferen Niveau angeordnet ist als der Boden des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes.As a result of the arrangement of the unit, which is preferably rigid compared to the foundation, formed from converter vessel and electric arc furnace vessel, there is no mechanical stress on the vessels, in particular the refractory lining thereof, due to tilting movements or weight displacements caused thereby. In addition, the refractory lining in the electric arc furnace is protected, since there a C-rich metal melt always has a reducing effect on the slag or reduces the FeO content of the slag. The temperature in the electric arc furnace is relatively low, e.g. less than 1600 ° C. For an optimal fresh process in the oxygen blowing converter vessel, it is advantageous if the tapping metal bath level of the oxygen blowing converter vessel is below the metal bath level of the electric arc furnace vessel, the bottom of the oxygen blowing converter vessel advantageously being arranged at a lower level than the bottom of the electric arc furnace.
Bevorzugt ist das Sauerstoffblas-Konvertergefäß mit einer Blaslanze für Sauerstoff oder ein sauerstoffhältiges Gasgemisch ausgestattet.The oxygen blowing converter vessel is preferably equipped with a blowing lance for oxygen or an oxygen-containing gas mixture.
Gemäß einer bevorzugten Variante ist das Sauerstoffblas-Konvertergefäß mit Bodendüsen ausgestattet, vorzugsweise mit Sauerstoffblas-Bodendüsen.According to a preferred variant, the oxygen blowing converter vessel is equipped with floor nozzles, preferably with oxygen blowing floor nozzles.
Vorteilhaft ist das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß mit mindestens einer Metall- Absticheinrichtung ausgestattet.The electric arc furnace is advantageously equipped with at least one metal tapping device.
Zweckmäßig ist die Schlacken-Absticheinrichtung an einem mit dem Elektro-Lichtbogen- Ofengefäß eine Einheit bildenden Dekantiergefäß vorgesehen, das vorzugsweise dem Überlaufwehr diametral gegenüberliegt. Hierdurch gelingt es, die Schlacke, die sich im Sauerstoffblas-Konvertergefäß bildet, im Gegenstrom zur Metallschmelze in das Elektro- Lichtbogen-Ofengefäß strömen zu lassen.The slag tapping device is expediently provided on a decanter forming a unit with the electric arc furnace vessel, which is preferably diametrically opposite the overflow weir. This enables the slag that forms in the oxygen blowing converter vessel to flow into the electric arc furnace vessel in countercurrent to the molten metal.
Zweckmäßig ist das Sauerstoffblas-Konvertergefäß und/oder das Elektro-Lichtbogen- Ofengefäß mit einer Chargieröffhung zum Chargieren von metallischen Einsatzstoffen, Erz, Zuschlagstoffen, Legierungen, Kohlungsmitteln ausgestattet und ist weiters das Sauerstoffblas-Konvertergefäß mit ein sauerstoffhältiges Gas bzw. Sauerstoffzuführenden Nachverbrennungsdüsen und/oder Lanzen ausgestattet, vorzugsweise mindestens eine davon in der Nähe des Überganges zwischen den beiden Gefäßen.The oxygen-blowing converter vessel and / or the electric-arc furnace vessel are expediently equipped with a charging opening for charging metallic feedstocks, ore, additives, alloys, carburizing agents and the oxygen-blowing converter vessel is also equipped with an oxygen-containing gas or afterburning nozzles and / or Lances equipped, preferably at least one of them in the vicinity of the transition between the two vessels.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß mit mindestens einem feste Eisenträger zuleitenden Vorwärmschacht, der oberhalb des Elektro- Lichtbogen-Ofengefäßes und bevorzugt seitlich an diesem oder ringförmig oberhalb des Ofengefäßes angeordnet ist, ausgestattet, wodurch die Einbringung von vorgewärmtem Schrott und/oder Eisenschwamm oder andere Eisenträger in einfacher Weise und unter Ausnutzung des Wärmeinhaltes der im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß entstehenden Abgase möglich ist. Der Vorwärmschacht kann zentral oder dezentral angeordnet sein und ist vorzugsweise nicht mit gasdurchlässigen Absperrorganen (Fingern) ausgestattet, d.h. daß der Vorwärmschacht direkt und ohne Hindernis in das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß mündet, wobei die festen Eisenträger eine am Boden des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes fußende Säule bilden.According to a preferred embodiment, the electric arc furnace vessel is equipped with at least one preheating shaft which supplies fixed iron supports and is arranged above the electric arc furnace vessel and preferably on the side thereof or in a ring above the furnace vessel, as a result of which the introduction of preheated scrap and / or sponge iron or other iron carriers in a simple manner and by utilizing the heat content of the exhaust gases generated in the electric arc furnace vessel. The preheating shaft can be arranged centrally or decentrally and is preferably not equipped with gas-permeable shut-off elements (fingers), ie the preheating shaft opens directly and without obstacle into the electric arc furnace vessel. the fixed iron supports forming a column at the bottom of the electric arc furnace vessel.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form mündet in den Vorwärmschacht mindestens ein vorzugsweise mit einer Einhausung versehenes Förderband, wobei zweckmäßig in die Einhausung Aufheizeinrichtungen münden, die als in der Einhausung eingebaute Nachverbrennungseinrichtungen und/oder Brenner mit ein sauerstoffhältiges Gas zuführenden Leitungen ausgebildet sind.According to a further preferred embodiment, at least one conveyor belt, preferably provided with a housing, opens into the preheating shaft, wherein heating devices, which are designed as afterburning devices and / or burners with lines supplying an oxygen-containing gas, installed in the housing, expediently open into the housing.
Für eine effiziente Nutzung der eingebrachten Energie ist vorteilhaft mindestens ein Teil der Innenfläche des Vorwärmschachtes und/oder der Einhausung und/oder des Deckels des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes und/oder des Deckels des Sauerstoffblas-Konvertergefäßes mit feuerfesten Materialien ausgekleidet.For efficient use of the energy introduced, at least part of the inner surface of the preheating shaft and / or the housing and / or the lid of the electric arc furnace vessel and / or the lid of the oxygen blowing converter vessel is advantageously lined with refractory materials.
Vorzugsweise ist das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß mit einer eine Metallschmelze, vorzugsweise Roheisen zuführenden Einrichtung ausgestattet.The electric arc furnace vessel is preferably equipped with a device which supplies a molten metal, preferably pig iron.
Gemäß einer alternativen Ausfuhrungsvariante ist das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß mit einem Vorwärmschacht ausgestattet, der oberhalb des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes angeordnet ist und über eine gasdurchlässige gekühlte Absperreinrichtung in das Elektro- Lichtbogen-Ofengefäß mündet.According to an alternative embodiment, the electric arc furnace vessel is equipped with a preheating shaft, which is arranged above the electric arc furnace vessel and opens into the electric arc furnace vessel via a gas-permeable, cooled shut-off device.
Eine alternative Ausfuhrungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmschacht zentral oberhalb des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes angeordnet ist und der Deckel des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes ringförmig, den Vorwärmschacht umgebend und diesen mit Seitenwänden des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes verbindend, ausgestattet ist, wobei Elektroden, vorzugsweise Graphitelektroden, schräg durch den Deckel in das Innere des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes ragen.An alternative embodiment is characterized in that the preheating shaft is arranged centrally above the electric arc furnace vessel and the lid of the electric arc furnace vessel is ring-shaped, surrounding the preheating shaft and connecting it with side walls of the electric arc furnace vessel, whereby Electrodes, preferably graphite electrodes, protrude obliquely through the lid into the interior of the electric arc furnace.
Zweckmäßig sind in den Innenraum des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes mündende Düsen und/oder Lanzen und/oder Brenner vorgesehen sind, die entweder an eine Eisenträger- Zufuhreinrichtung und/oder eine Erzzufuhreinrichtung und/oder eine Kohle- bzw. Kohlenstoffträger-Zufuhreinrichtung und/oder eine Schlackenbildner-Zufuhreinrichtung und/oder eine Sauerstoff- bzw. ein sauerstoffhältiges Gas zuführende Zufuhreinrichtung und/oder eine Kohlenwasserstoff-Zufuhreinrichtung und/oder eine Inertgas-Zufuhreinrichtung angeschlossen sind. Im Sauerstoffblas-Konverter sind vorteilhaft Düsen und/oder Lanzen angeordnet, die entweder an eine Eisenträger-Zufuhreinrichtung und/oder eine Erzzufuhreinrichtung und/oder eine Kohle- bzw. Kohlenstoffträger-Zufuhreinrichtung und/oder eine Schlackenbildner- Zufuhreinrichtung und/oder eine Sauerstoff- bzw. ein sauerstoffhältiges Gas zuführende Zufuhreinrichtung und/oder eine Kohlenwasserstoff-Zufuhreinrichtung und/oder eine Inertgas-Zufuhreinrichtung angeschlossen sind.Appropriately, nozzles and / or lances and / or burners opening into the interior of the electric arc furnace vessel are provided, which either connect to an iron carrier feed device and / or an ore feed device and / or a carbon or carbon carrier feed device and / or a slag-forming feed device and / or an oxygen or an oxygen-containing gas feed device and / or a hydrocarbon feed device and / or an inert gas feed device are connected. Nozzles and / or lances are advantageously arranged in the oxygen blowing converter, which either connect to an iron carrier feed device and / or an ore feed device and / or a coal or carbon carrier feed device and / or a slag generator feed device and / or an oxygen or an oxygen-containing gas supply device and / or a hydrocarbon supply device and / or an inert gas supply device are connected.
Vorzugsweise sind die Düsen als Unterbaddüsen und/oder Bodenspülsteine ausgebildet bzw. sind die Lanzen beweglich angeordnet, insbesondere verschwenkbar und/oder in ihrer Längsrichtung bewegbar.The nozzles are preferably designed as sub-bath nozzles and / or floor-flushing stones or the lances are arranged to be movable, in particular pivotable and / or movable in their longitudinal direction.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß mit etwa zentral angeordneter (angeordneten), von oben in das Gefäß ragender(n) Elektrode(n) sowie gegebenenfalls mit einer Bodenelektrode versehen.According to a preferred embodiment, the electric arc furnace vessel is provided with an approximately centrally arranged electrode (s) projecting into the vessel from above and optionally with a bottom electrode.
Vorzugsweise ist für einen vielfältigen Einsatz der Anlage der Vorwärmschacht als eine vom Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß und von der Einhausung abtrennbare und austauschbare Einheit ausgeführt.For a diverse use of the system, the preheating shaft is preferably designed as a unit that can be separated and exchanged from the electric arc furnace vessel and from the housing.
Zwecks einfacherer Handhabung bilden der Deckel des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes und der Deckel des Sauerstoffblas-Konvertergefäßes eine Einheit bzw. sind als eine Einheit ausgeführt.For ease of handling, the lid of the electric arc furnace vessel and the lid of the oxygen blowing converter vessel form one unit or are designed as one unit.
Zweckmäßig ist mindestens eine Kontroll- und/oder Reparaturöffhung vorgesehen, vorzugsweise oberhalb des Überganges vom Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß zum S auerstoffb las-Konvertergefäß .At least one inspection and / or repair opening is expediently provided, preferably above the transition from the electric arc furnace vessel to the oxygen-gas converter vessel.
Zur Vermeidung größerer Betriebsunterbrechungen bei Reparaturbedürftigkeit einzelner Anlagenteile ist eine vorteilhafte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffblas-Konvertergefäß als vom Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß abtrennbare und austauschbare Baueinheit ausgebildet ist.In order to avoid major interruptions in operation when individual parts of the system are in need of repair, an advantageous embodiment is characterized in that the oxygen-blowing converter vessel is designed as a removable and replaceable structural unit that can be separated from the electric arc furnace vessel.
Vorzugsweise ist das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß mit einem in Richtung des Dekantiergefäßes hin abfallenden Boden ausgestattet und geht in einen etwa horizontal liegenden Bodenteil des Dekantiergefäßes über, wobei die tiefste Stelle des Bodens im Dekantiergefäß angeordnet ist, und an der tiefsten Stelle des Bodens des Dekantiergefäßes eine Metall-Abstichöffhung vorgesehen ist. Ein Verfahren zum Herstellen von Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelzen, wie Rohstahlschmelzen, ist durch die Kombination folgender Verfahrensschritte gekennzeichnet:The electric arc furnace vessel is preferably equipped with a bottom that slopes in the direction of the decanter and merges into an approximately horizontal bottom part of the decanter, the deepest point of the bottom being arranged in the decanter and at the lowest point of the bottom of the decanter a metal tap hole is provided. A method for producing metal melts, in particular steel melts, such as crude steel melts, is characterized by the combination of the following process steps:
• im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß wird eine Vorschmelze hergestellt und auf ein bestimmtes Temperatumiveau und auf eine bestimmte chemische Zusammensetzung gebracht,A premelt is produced in the electric arc furnace vessel and brought to a specific temperature level and to a specific chemical composition,
• die Vorschmelze strömt über das Überlaufwehr kontinuierlich und unumkehrbar in das Sauerstoffblas-Konvertergefäß,The premelt flows continuously and irreversibly into the oxygen-blowing converter vessel via the overflow weir,
• die Vorschmelze wird im Sauerstoffblas-Konvertergefäß kontinuierlich gefrischt, vorzugsweise zu Rohstahl und• The premelt is continuously refined in the oxygen blowing converter vessel, preferably to raw steel and
• die gefrischte Schmelze wird kontinuierlich oder diskontinuierlich aus dem Sauerstoffblas- Konvertergefäß abgeführt,The fresh melt is discharged continuously or discontinuously from the oxygen blowing converter vessel,
• die im Sauerstoffblas-Konvertergefäß sich bildende Schlacke strömt im Gegenstrom in das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß, aus dem sie abgezogen wird.• The slag that forms in the oxygen blowing converter vessel flows in countercurrent into the electric arc furnace vessel, from which it is drawn off.
Zweckmäßig erfolgt im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß ein Vorfrischen und im Sauerstoffblas-Konvertergefäß das Fertigfrischen des Metallproduktes.It is useful to pre-refresh the metal arc furnace in the electric arc furnace vessel and to finish-finish the metal product in the oxygen blowing converter vessel.
Vorzugsweise werden im Sauerstoffblas-Konvertergefäß eine chemische Zusammensetzung und eine Temperatur der Metallschmelze in kontinuierlicher Weise eingestellt, die der chemischen Zusammensetzung und der Temperatur der Fertigschmelze bzw. des Endproduktes entsprechen, die beim Abstich gewünscht sind.A chemical composition and a temperature of the molten metal which correspond to the chemical composition and the temperature of the finished melt or of the end product, which are desired during the tapping, are preferably set in a continuous manner in the oxygen blowing converter vessel.
Zur Einstellung einer hohen Schmelzleistung werden vorteilhaft die im Sauerstoffblas- Konvertergefäß gebildeten Abgase über das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß abgeleitet, wobei eine CO + H2-Nachverbrennung sowohl im Sauerstoffblas-Konvertergefäß wie auch im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß durchgeführt wird, wobei zweckmäßig die im Elektro- Lichtbogen-Ofengefäß entstehenden Abgase und die in das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß vom Sauerstoffblas-Konvertergefäß überströmenden Abgase zur Vorwärmung des in das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß eingebrachten stückigen Chargiergutes verwendet werden.To set a high melting capacity, the exhaust gases formed in the oxygen blowing converter vessel are advantageously discharged via the electric arc furnace vessel, with a CO + H 2 afterburning being carried out both in the oxygen blowing converter vessel and in the electric arc furnace vessel, the expediently Exhaust gases arising in the electric arc furnace vessel and the exhaust gases flowing over into the electric arc furnace vessel from the oxygen blowing converter vessel are used for preheating the lumpy charging material introduced into the electric arc furnace vessel.
Die zur Vorwärmung herangezogenen Abgase werden zur besseren Energieausnutzung während des Vorwärmprozesses stufenweise nachverbrannt.The exhaust gases used for preheating are gradually burned for better energy utilization during the preheating process.
Vorzugsweise wird im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß und im Sauerstoffblas-Konvertergefäß ein Unterdruck aufrecht erhalten. Ein alternatives vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen von Roheisenschmelzen ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte:A negative pressure is preferably maintained in the electric arc furnace vessel and in the oxygen blowing converter vessel. An alternative advantageous process for producing pig iron melts is characterized by the combination of the following process steps:
• in das Elektrolichtbogen-Ofengefäß wird Roheisen in flüssiger Form chargiert und auf ein bestimmtes Temperaturniveau gebracht,Pig iron in liquid form is charged into the electric arc furnace vessel and brought to a certain temperature level,
• der Si- und P-Gehalt wird beim Vorfrischen im Elektrolichtbogen-Ofengefäß gesenkt,The Si and P content is reduced when pre-freshening in the electric arc furnace,
• das flüssige Roheisen strömt über das Überlaufwehr kontinuierlich in das Sauerstoffblas- Konvertergefäß,The molten pig iron flows continuously via the overflow weir into the oxygen blowing converter vessel,
• das flüssige Roheisen wird weiter im Sauerstoffblas-Konvertergefäß ebenfalls kontinuierlich teilgefrischt,The molten pig iron is also continuously partially refreshed in the oxygen blowing converter vessel,
• das teilgefrischte Roheisen wird diskontinuierlich oder kontinuierlich aus dem Sauerstoffblas-Konvertergefäß abgeführt und• The partly freshed pig iron is discharged discontinuously or continuously from the oxygen blowing converter vessel and
• die im Sauerstoffblas-Konvertergefäß sich bildende Schlacke strömt im Gegenstrom in das Elektrolichtbogen-Ofengefäß, aus dem sie abgezogen wird, wobei das teilgefrischte (vorbehandelte) Roheisen zweckmäßig in einem zusätzlich zur Anlage vorgesehenen Konverter oder Elektro-Lichtbogenofen nach herkömmlicher Art ohne oder mit Zuführung von anderen Eisenträgern zu flüssigem Endprodukt fertiggefrischt wird.• The slag that forms in the oxygen-blowing converter vessel flows in countercurrent into the electric-arc furnace vessel from which it is drawn off, the partially-freshed (pretreated) pig iron expediently in a converter or electric-arc furnace in a conventional manner provided in addition to the system, with or without a feed is finished fresh from other iron carriers to a liquid end product.
Vorzugsweise wird der metallische Einsatz-Mix aus mindestens einer der folgenden KomponentenThe metallic insert mix is preferably composed of at least one of the following components
• Schrott, wie Stahlschrott, und/oder festes Roheisen bzw. Gußeisen,Scrap, such as steel scrap, and / or solid pig iron or cast iron,
• direkt-reduziertem Eisen als Pellets und/oder Briketts und/oder Eisenkarbid,Direct-reduced iron as pellets and / or briquettes and / or iron carbide,
• flüssigem Roheisen gebildet.• molten pig iron formed.
Zur Herstellung von legierten Stahlschmelzen oder Edelstahlschmelzen oder Rostfreistahlschmelzen wird der metallische Einsatz-Mix mindestens aus legiertem Stahlschrott und flüssigen und/oder festen Legierungsmitteln und/oder Ferrolegierungen gebildet.For the production of alloyed steel melts or stainless steel melts or stainless steel melts, the metallic insert mix is formed at least from alloyed steel scrap and liquid and / or solid alloying agents and / or ferroalloys.
Vorzugsweise wird die vom Stauerstoffblas-Konvertergefäß abgestochene Stahlschmelze als Vorschmelze in einer nachfolgenden sekundärmetallurgischen Behandlung inkl. Entkohlung, entweder mit oder ohne Unterdruck (Vakuum), weiterbehandelt. Die Vakuumbehandlung kann mit einer VOD, RH-OB oder einer KTB-Anlage erfolgen. Die Vorschmelze weist schon einen C-Gehalt auf, der höher ist als für die herzustellende Qualität gefordert.The steel melt tapped off from the blast converter converter vessel is preferably further treated as a preliminary melt in a subsequent secondary metallurgical treatment including decarburization, either with or without negative pressure (vacuum). The vacuum treatment can be done with a VOD, RH-OB or a KTB system. The premelt already has a C content which is higher than required for the quality to be produced.
Ist der C-Gehalt nach der Behandlung im Sauerstoffblas-Konvertergefäß bereits so niedrig wie in der Fertigschmelze gewünscht, wird die vom Sauerstoffblas-Konvertergefäß abgestochene Stahlschmelze als Fertigschmelze in einer nachfolgenden sekundärmetallurgischen Behandlung z.B. an einem Pfannenofen oder Spülstand weiterbehandelt.If the C content after treatment in the oxygen blowing converter vessel is already as low as desired in the finished melt, the oxygen blowing converter vessel will tapped steel melt treated as finished melt in a subsequent secondary metallurgical treatment, for example on a ladle furnace or rinsing station.
Um Verbärungen durch die Schlacke zu vermeiden und um eine Mengenregelung für die Schlacke vornehmen zu können, wird nach bestimmten Prozeßzeiten eine Verflüssigungsbzw. Reduktionsbehandlung der Schlacke im Sauerstoffblas-Konvertergefäß durchgeführt wird.In order to avoid debris from the slag and to be able to regulate the quantity of the slag, a liquefaction or. Reduction treatment of the slag is carried out in the oxygen blowing converter vessel.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Anlage nach einer ersten Ausführungsform und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 zeigen. Die Fig. 3, 4 und 5, 6 sowie 7, 8 und 9, 10 veranschaulichen jeweils alternative Ausfuhrungsformen in zu Fig. 1 und 2 jeweils analogen Darstellungen.The invention is explained in more detail below with reference to several exemplary embodiments schematically illustrated in the drawing, FIG. 1 showing a vertical section through a system according to the invention according to a first embodiment and FIG. 2 a section along the line II-II of FIG. 1. 3, 4 and 5, 6 and 7, 8 and 9, 10 each illustrate alternative embodiments in representations analogous to FIGS. 1 and 2.
Ein Ofengefäß 1 eines Gleichstrom-Elektro-Lichtbogenofens ist als Zwischengefäß zwischen einem Dekantiergefäß 2 und einem als Sauerstoffblas-Konverter ausgebildetem Konvertergefäß 3 vorgesehen, u.zw. mit diesen Gefäßen 2 und 3 jeweils unmittelbar verbunden, so daß eine zusammenhängende Reaktoranlage mit drei Funktionszonen gebildet ist. Das Ofengefäß 1 des Elektro-Lichtbogenofens dient vor allem als Schmelz- bzw. Schmelzreduktions- und Aufheizzone, das Konvertergefäß 3 überwiegend als Frisch- und Aufheizzone, und das Dekantiergefäß 2 als Dekantierzone (Absetzzone). Seitlich zum Ofengefäß 1 ist auf dessen Deckel 4 ein Vorwärmschacht 5 aufgesetzt, welcher mit metallischen Einsatzstoffen 7 - vor allem Stahlschrott, gegebenenfalls auch festem Roheisen und/oder Eisenschwamm - bevorzugt über ein Förderband 8 beschickbar ist. Zweckmäßig ist das Förderband 8 von einer Einhausung 6 umhaust, so daß ein Aufheizteil 9 gebildet wird, in dem eine Vorwärmung der Einsatzstoffe 7 während der Bandförderung mit Hilfe von Brennern und/oder Nachverbrennungsdüsen 10 erfolgen kann. Aufheizteil 9 und Vorwärmschacht 5 sind unmittelbar miteinander verbunden. Im Deckel 4 des Ofengefäßes 1 ist mindestens eine Chargieröffnung 11 für die kontinuierliche Zuführung von festen, stückigen Eisenträgern 12 (direkt-reduziertes Eisen, Feinschrott, vorreduziertes Eisenerz, Sinter, Zunder, Filterstaub- und/oder Schlamm-Briketts, ggf. Feinschrott, etc.), und/oder Kohlenstoffträgern 13, (Kohle, Koks, Preßlinge aus organischer Leichtfraktion etc.) und/oder Schlackenbildnem 14 (Kalk, Flußspat, Quarzsand, Bauxit etc.). Die Zuführung erfolgt über ein Förderband 15 bzw. Förderbänder. Die Einheit aus Ofengefäß 1, Konvertergefäß 3, Dekantiergefäß 2, Vorwärmschacht 5 und Aufheizteil 9 bildet das Kernstück einer ersten Aus führungs form der erfindungsgemäßen Anlage, die in Fig. 1, 2 dargestellt ist. Das Ofengefäß 1 verfügt bei Gleichstromausführung über eine einzige oder bei Wechselstromausführung bevorzugt über mehrere Graphitelektroden 16 für die Zuführung von elektrischer Energie. Die Elektroden 16 können ggf. innerhalb eines Neigungswinkels von 0 bis 30° gegenüber der Vertikalen in Richtung zum Zentrum des Ofengefäßes 1 und bis zu 10° in die umgekehrte Richtung zur Wand des Ofengefäßes 1 hin schwenkbar sein. Der Neigungswinkel kann für jede einzelne Elektrode 16 unterschiedlich eingestellt bzw. geregelt werden und beträgt während des Schmelzbetriebes meist ca. 15 bis 20°. In der Regel sind die Elektroden 16 senkrecht und nicht schwenkbar. Als Gegenelektrode 17 (bei Gleichstrom) dient eine im Boden 18 des Ofengefäßes 1 mittig angebrachte Bodenanode.A furnace vessel 1 of a direct current electric arc furnace is provided as an intermediate vessel between a decanter 2 and a converter vessel 3 designed as an oxygen blowing converter, etc. with these vessels 2 and 3 each directly connected so that a coherent reactor system with three functional zones is formed. The furnace vessel 1 of the electric arc furnace serves primarily as a melting or melting reduction and heating zone, the converter vessel 3 mainly as a fresh and heating zone, and the decanter 2 as a decanting zone (settling zone). At the side of the furnace vessel 1, a preheating shaft 5 is placed on the lid 4 thereof, which can preferably be fed via a conveyor belt 8 with metallic feedstocks 7 - in particular steel scrap, possibly also solid pig iron and / or sponge iron. The conveyor belt 8 is expediently surrounded by a housing 6, so that a heating part 9 is formed in which the feed materials 7 can be preheated during the belt conveying with the aid of burners and / or post-combustion nozzles 10. Heating part 9 and preheating shaft 5 are directly connected to each other. In the lid 4 of the furnace vessel 1 there is at least one charging opening 11 for the continuous supply of solid, lumpy iron carriers 12 (directly reduced iron, fine scrap, pre-reduced iron ore, sinter, scale, filter dust and / or sludge briquettes, possibly fine scrap, etc. .), and / or carbon carriers 13, (coal, coke, compacts from organic light fraction etc.) and / or slag formers 14 (lime, fluorspar, quartz sand, bauxite etc.). The feed takes place via a conveyor belt 15 or conveyor belts. The unit of furnace vessel 1, converter vessel 3, decanter 2, preheating shaft 5 and heating part 9 forms the core of a first embodiment of the system according to the invention, which is shown in FIGS. 1, 2. The furnace vessel 1 has a single graphite version or, in the case of an alternating current version, preferably a plurality of graphite electrodes 16 for the supply of electrical energy. The electrodes 16 can optionally be pivotable within an inclination angle of 0 to 30 ° relative to the vertical in the direction of the center of the furnace vessel 1 and up to 10 ° in the opposite direction to the wall of the furnace vessel 1. The angle of inclination can be set or regulated differently for each individual electrode 16 and is usually approximately 15 to 20 ° during melting operation. As a rule, the electrodes 16 are vertical and cannot be pivoted. A bottom anode mounted in the center of the bottom 18 of the furnace vessel 1 serves as the counter electrode 17 (with direct current).
Die im Vorwärmschacht 5 durch die aufsteigenden, heißen Abgase 19 vorgewärmten metallischen Einsatzstoffe 7 gelangen aufgrund des kontinuierlichen Schmelzvorganges bei kontinuierlicher Stromzuführung kontinuierlich in das Ofengefäß 1 der Anlage.The metallic feedstocks 7 preheated in the preheating shaft 5 by the rising, hot exhaust gases 19 pass continuously into the furnace vessel 1 of the system due to the continuous melting process with continuous power supply.
Das Chargieren von festen Eisenträgern 12 mit oxidischem Eisenanteil (Eisenschwamm, Feinschrott, vorreduziertes Erz, Staubbriketts etc.) und beim Bedarf - von Kohlenstoffträgem 13, wie Koks, Preßlinge aus organischer Leichtfraktion etc., und Schlackenbildnern 14 (Kalk, Flußspat, Quarzsand, Bauxit etc.) - in das Ofengefäß 1 erfolgt kontinuierlich über Chargieröffnungen 10 im Deckel 4 in einer mit dem Schmelzablauf aus dem Ofengefäß 1 und aus dem Konvertergefäß 3 angepaßten Geschwindigkeit.The charging of solid iron carriers 12 with oxidic iron content (sponge iron, fine scrap, pre-reduced ore, dust briquettes etc.) and if necessary - of carbon carriers 13, such as coke, pellets from organic light fractions etc., and slag formers 14 (lime, fluorspar, quartz sand, bauxite etc.) - in the furnace vessel 1 takes place continuously via charging openings 10 in the lid 4 at a speed adapted to the melting process from the furnace vessel 1 and from the converter vessel 3.
Flüssiges Roheisen 20 wird in das Ofengefäß 1 über eine in das Ofengefäß 1 einmündende Roheisen- Zufuhreinrichtung 21, die als Rinne ausgebildet ist, kontinuierlich zugeführt. Durch eine bevorzugt an der der Rinne 21 gegenüberliegenden Seite des Ofengefäßes 1 vorgesehene Schlackentür 22, durch die auch Schlacke entfernt werden kann, kann eine Prozeßkontrolle, eine Einführung eines zusätzlichen Lanzenmanipulators 23 und können Wartungsarbeiten im Bereich des Ofengefäßes 1 durchgeführt werden.Liquid pig iron 20 is continuously fed into the furnace vessel 1 via a pig iron feed device 21 which opens into the furnace vessel 1 and is designed as a channel. A slag door 22, which is preferably provided on the side of the furnace vessel 1 opposite the channel 21 and through which slag can also be removed, can be used to carry out a process control, to introduce an additional lance manipulator 23 and to carry out maintenance work in the region of the furnace vessel 1.
Durch die Form der Anlage vorgegeben, erfolgt das Chargieren und Schmelzen im Ofengefäß 1 stets mit Flüssigsumpf 24. Dieser ermöglicht einen durchgehenden, quasi-stationären Schmelzbetrieb mit Schaumschlacke 25 und mit einem von ihr nahezu vollständig umhüllten Lichtbögen 26. Dadurch ergibt sich eine hohe Trafo- und Wärmeeffizienz und eine geringe Lärmemission.Given the shape of the system, charging and melting in the furnace vessel 1 is always carried out with liquid sump 24. This enables continuous, quasi-stationary melting operation with foam slag 25 and with an arc 26 that is almost completely enveloped by it. This results in a high transformer and thermal efficiency and low noise emissions.
Femer wird bzw. werden zur Erfüllung der folgenden Anforderungen • Verarbeiten von feinkörnigen Eisenträgern 12' (z.B. Eisenkarbid, Eisenschwamm- Siebrückstand, Filterstäuben etc.), • Erzeugung bzw. Regelung der Schaumschlacke 25,Furthermore, we will meet the following requirements: • Processing of fine-grained iron carriers 12 '(eg iron carbide, sponge iron sieve residue, filter dust etc.), Generation or regulation of the foam slag 25,
• Beschleunigen des Schmelzvorganges der Einsatzstoffe 7, 12, 13, 14 durch erhöhte Energieeinträge in den Elektro-Lichtbogenofen (inklusive Nachverbrennung von CO und H2 im Abgas 19 innerhalb bzw. oberhalb der Schaumschlacke 25) und Ausgleich von Konzentrations- und Temperaturgradienten im Schmelzenbad 24 sowie• Accelerate the melting process of the feed materials 7, 12, 13, 14 through increased energy inputs into the electric arc furnace (including post-combustion of CO and H 2 in the exhaust gas 19 inside or above the foam slag 25) and compensation of concentration and temperature gradients in the melt bath 24 such as
• Ersatz eines Teiles der benötigten elektrischen Energie durch billigere Primärenergien• Replacement of part of the electrical energy required by cheaper primary energies
in das Ofengefäß 1,into the furnace vessel 1,
• feinkörnige Eisenträger 12' und/oder• fine-grained iron supports 12 'and / or
• feinkörnige Kohle 13' bzw. andere Kohlenstoffträger (aufbereitete organische Leichtfraktion, z.B. Shredder-Leichtfraktion) und/oder• fine-grained coal 13 'or other carbon carriers (processed organic light fraction, e.g. shredder light fraction) and / or
• feinkörnige Schlackenbildner 14' (Kalk, Flußspat etc.) und/oder• fine-grained slag formers 14 '(lime, fluorspar, etc.) and / or
• gasförmiger Sauerstoff und/oder andere oxidierende Gase 27 (CO,, H,0 etc.) sowie Sekundärluft inkl. Luft mit 02-Anreicherung 28 und/oder• gaseous oxygen and / or other oxidizing gases 27 (CO ,, H, 0 etc.) and secondary air including air with 0 2 enrichment 28 and / or
• CH4 bzw. andere Kohlenwasserstoffe 29 und/oder• CH 4 or other hydrocarbons 29 and / or
• Inertgase 30 (N2, Ar)Inert gases 30 (N 2 , Ar)
in geregelten, an den örtlichen und zeitlichen Bedarf angepaßten Mengen über eine oder mehrerein regulated quantities, adapted to local and time requirements, over one or more
• geschützte und/oder nicht geschützte Düsen und/oder Lanzen 32 (bewegliche und/oder fest eingebaute Lanzen, gegebenenfalls als Kombi-Lanzen/Brenner 32a) an verschiedenen Stellen im Deckel- und/oder Wandbereich des Elektro-Lichtbogenofens oberhalb und/oder unterhalb der Oberfläche der Schlacke für das AufVEinblasen von mindestens einem der oben genannten Stoffe 12', 13', 14', 27, 28, 29, 30 und/oder• Protected and / or unprotected nozzles and / or lances 32 (movable and / or permanently installed lances, optionally as combination lances / burners 32a) at various points in the lid and / or wall area of the electric arc furnace above and / or below the surface of the slag for blowing in at least one of the above-mentioned substances 12 ', 13', 14 ', 27, 28, 29, 30 and / or
• geschützte Unterbaddüsen 33 (vorzugsweise Hochdruckdüsen) und/oder Bodenspülsteine oder Unterbaddüsen für Einblasen von mindestens einem der oben angegebenen Stoffe 12', 13', 14', 27 bis 30, bzw. Spülsteine für Inertgase 30 zugeführt. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in Fig. 1 nicht alle diese Einrichtungen eingezeichnet.• Protected under bath nozzles 33 (preferably high pressure nozzles) and / or floor flushing stones or under bath nozzles for blowing in at least one of the substances 12 ', 13', 14 ', 27 to 30 or flushing stones for inert gases 30 supplied. For reasons of clarity, not all of these devices are shown in FIG. 1.
Ab einer gewissen Flüssigsumpfmenge 24 läuft die im Ofengefäß 1 gebildete Metallschmelze 24 über ein Wehr 34 in das Konvertergefäß 3 und wird dort bis zum Abstich gefrischt und zugleich aufgeheizt. Zu diesem Zweck verfügt das Konvertergefäß 3 über mindestens eine, bevorzugt mehrere - Düsen, u.zw. geschützte (erdgasgeschützte - es kann aber auch Ar, C02 und höhere Kohlenwasserstoffe als Schutzgas verwendet werden) und/oder nicht geschützte Düsen, wie Überbad-Düsen für Nachverbrennung und/oder Lanzen 35 (beweglich und/oder fest eingebaute Lanzen gegebenenfalls als Kombi-Lanzen/Brenner) an verschiedenen Stellen im Deckel- und Wandbereich des Konvertergefäßes 3 oberhalb und/oder unterhalb der Oberfläche der Schlacke für ein AufVEinblasen von mindestens einem der Stoffe 12', 13', 14', 27 bis 30 und/oderFrom a certain amount of liquid sump 24, the molten metal 24 formed in the furnace vessel 1 runs into the converter vessel 3 via a weir 34 and is refreshed there until it is tapped and at the same time heated. For this purpose, the converter vessel 3 has at least one, preferably several - nozzles, etc. protected (natural gas protected - but Ar, C0 2 and higher hydrocarbons can also be used as protective gas) and / or non-protected nozzles, such as overbath nozzles for afterburning and / or lances 35 (movable and / or permanently installed lances if necessary as a combination Lances / burners) at various points in the lid and wall area of the converter vessel 3 above and / or below the surface of the slag for blowing up at least one of the substances 12 ', 13', 14 ', 27 to 30 and / or
- geschützte Unterbaddüsen 36 und/oder Bodenspülsteine für das Einblasen von mindestens einem der Stoffe 12', 13', 14', 27 bis 30 sowie Spülsteine für Inertgase 30, und/oder- Protected under bath nozzles 36 and / or floor purging stones for blowing in at least one of the substances 12 ', 13', 14 ', 27 to 30 and purging stones for inert gases 30, and / or
- mindestens eine Öffnung 39 für eine Zugabe von stückigen Eisenträgern 12, Kohlenstoffträgern 13 und Schlackenbildnern 14 - einzeln oder in Kombination- At least one opening 39 for adding lumpy iron supports 12, carbon supports 13 and slag formers 14 - individually or in combination
wobei eine bevorzugte Ausführungsvariante des Konvertergefäßes 3 folgendes vorsieht:A preferred embodiment variant of the converter vessel 3 provides the following:
- Über mehrere Lanzen 35 wird ausschließlich gasförmiger Sauerstoff 27 aufgeblasen. Die Lanzen 35 sind ca. symmetrisch am Deckel 37 des Konvertergefäßes 3 angeordnet, sind in die Vertikalrichtung beweglich und können zugleich innerhalb eines Neigungswinkels von ca. 0 bis 30° zur Vertikalen in bzw. gegen die Fließrichtung 38 der Metallschmelze 24 ausgeschwenkt werden.- Only gaseous oxygen 27 is blown over several lances 35. The lances 35 are arranged approximately symmetrically on the cover 37 of the converter vessel 3, are movable in the vertical direction and can at the same time be pivoted out within an angle of inclination of approximately 0 to 30 ° to the vertical in or against the flow direction 38 of the molten metal 24.
- Über mehrere im Boden des Konverters 3 angeordnete, geschützte Unterbaddüsen 36 und/oder Spülsteine wird ausschließlich Inertgas 30 (N, und/oder Ar in beliebigen Mischungsverhältnissen) zugeführt. Die Unterbaddüsen und/oder Spülsteine 36 sind ca. symmetrisch am Boden des Konvertergefäßes 3 angebracht.- Via a plurality of protected underbath nozzles 36 and / or flushing stones arranged in the bottom of the converter 3, only inert gas 30 (N, and / or Ar in any mixing ratio) is supplied. The under bath nozzles and / or flushing stones 36 are attached approximately symmetrically to the bottom of the converter vessel 3.
- In das Konvertergefäß 3 werden ausschließlich stückige Schlackenbildner 14 (Kalk, Flußspat, Quarzsand, Bauxit etc.) und nur über die Deckelöffnung 39 mit Hilfe des Förderbandes 40 zugeführt.- Only lumpy slag formers 14 (lime, fluorite, quartz sand, bauxite etc.) and only via the lid opening 39 with the aid of the conveyor belt 40 are fed into the converter vessel 3.
- Etwa oberhalb des Wehres 34 ist eine Kontroll- und Reparaturöff ung 50 angebracht.- A control and repair opening 50 is attached approximately above weir 34.
Die Zugabe der stückigen Schlackenbildner 14 durch die Deckelöffnung 39 im Konvertergefäß 3 - etwa oberhalb einer Rohstahlabstichöffnung 41 - beschleunigt die Kalkauflösung bzw. die Bildung einer reaktionsfähigen Frischschlacke 25, welche im Bereich des Konvertergefäßes 3 hohe Eisenoxidgehalte aufweist.The addition of the lumpy slag formers 14 through the lid opening 39 in the converter vessel 3 - approximately above a crude steel tap opening 41 - accelerates the lime dissolution or the formation of a reactive fresh slag 25 which has high iron oxide contents 3 in the region of the converter vessel.
Getrieben durch die eigene Schwerkraft sowie durch den von den Lanzen 35 und 35' übertragenen Impuls bewegt sich die Frischschlacke 25 vom Konvertergefäß 3 gegenläufig zur Metallschmelze 24 in Richtung des Pfeiles 42 zum Ofengefäß 1, wobei sie auf Metallschmelze 24 mit stets abnehmender Temperatur bzw. zunehmendem Gehalt an Begleitelementen (C, Si, Mn, P, S etc.) trifft und diese aufheizt und frischt bzw. von dieser abgekühlt und reduziert wird, bis die Schlacke 25 durch eine Schlackentür 22 am Ende des Dekantiergefäßes 2 abgestochen wird.Driven by its own gravity and by the impulse transmitted by the lances 35 and 35 ', the fresh slag 25 moves from the converter vessel 3 in the opposite direction to the molten metal 24 in the direction of the arrow 42 to the furnace vessel 1, whereby it acts on the molten metal 24 with ever decreasing temperature or increasing Content of Accompanying elements (C, Si, Mn, P, S etc.) meet and these are heated and freshened or cooled and reduced by this until the slag 25 is tapped through a slag door 22 at the end of the decanter 2.
Die Vorteile dieser „Metall/Schlacke-Gegenstrombewegung" sind folgende:The advantages of this "metal / slag countercurrent movement" are as follows:
1) Geringe Wärme- und Eisenverluste mit der Schlacke 25 beim Verlassen des Dekantiergefäßes 2 über die Schlackentür 22, weil einerseits die Schlacke 25 die Anlage an der „kalten Seite" verläßt und andererseits neben der vor allem im Ofengefäß 1 stattfindenden Eisenoxidreduktion auch ein sogenanntes „Ausregnen" von Metalltröpfchen aus der Schlacke 25 im Dekantiergefäß 2 erfolgt.1) Low heat and iron losses with the slag 25 when leaving the decanter 2 via the slag door 22 because, on the one hand, the slag 25 leaves the system on the “cold side” and, on the other hand, in addition to the iron oxide reduction that takes place primarily in the furnace vessel 1, a so-called “ Raining out "of metal droplets from the slag 25 in the decanter 2 is carried out.
2) Erzielung der erwünschten Stahlqualität mit wesentlich geringerem Verbrauch an Schlackenbildnem 14 bzw. geringerer spezifischer Menge der gebildeten Schlacke 25 und infolgedessen bei geringerem Feuerfestverschleiß der Anlage. Da die Schlackenmenge im Konvertergefäß 3 vom Metallbadniveau bestimmt wird, können hohe Verweilzeiten bzw. sehr gute Nutzungsgrade der Schlacke erzielt werden.2) Achievement of the desired steel quality with a significantly lower consumption of slag formers 14 or a lower specific amount of the slag 25 formed and consequently with less refractory wear of the plant. Since the amount of slag in the converter vessel 3 is determined by the level of the metal bath, long residence times or very good degrees of utilization of the slag can be achieved.
Die im Konvertergefäß 3 gebildeten, heißen Abgase 19 geraten zuerst in das Ofengefäß 1 und vermischen sich mit den dort entstehenden Abgasen, bevor sie dann durch den Vorwärmschacht 5 aufsteigen und entweder (Variante ohne Aufheizteil, Fig. 5, 9) die Anlage durch die Abgasleitung 46 im oberen Bereich des Vorwärmschachtes 5 verlassen oder in den Aufheizteil 9 gelangen (Variante mit Aufheizteil, Fig. 1, 2, 7, 8). Unterwegs werden die Abgase in Abhängigkeit vom örtlichen Wärmebedarf in den verschiedenen Teilen der Anlage bevorzugt mit Sauerstoff 27, gegebenenfalls mit Luft 28 oder Luft/Sauerstoffgemischen über die Lanzen 32, 35 und/oder Düsen 47, Düsen 10 im Aufheizteil teilweise nachverbrannt. Dabei sind unter gewissen Einsatzverhältnissen und Prozeßführungsbedingungen hohe Nachverbrennungsgrade von über 50 % beim Austritt aus dem Ofengefäß 1, bis zu 90-100 % beim Austritt aus dem Vorwärmschacht 5 oder aus dem Aufheizteil 9 technisch realisierbar. Somit wird beim vorliegenden Verfahrens- und Anlagenkonzept der weitaus überwiegende Anteil der chemischen und der fühlbaren Wärme der Abgase 19 an das Metallbad 24 entweder direkt im Konvertergefäß 3 und im Ofengefäß 1 oder indirekt durch die Vorwärmung der Einsatzstoffe 7 im Aufheizteil 9 und/oder Vorwärmschacht 5 übertragen und für den Prozeß unmittelbar genutzt. Zugleich wird die Wahrscheinlichkeit für unkontrollierbar hohe CO- Ausstöße nahezu eliminiert. Die Schüttung im Vorwärmschacht 5 leistet eine Filterfunktion und damit eine Reduzierung des Staubanteils im Abgas.The hot exhaust gases 19 formed in the converter vessel 3 first get into the furnace vessel 1 and mix with the resulting exhaust gases before they then rise through the preheating shaft 5 and either (variant without heating part, Fig. 5, 9) the system through the exhaust pipe Leave 46 in the upper area of the preheating shaft 5 or get into the heating part 9 (variant with heating part, FIGS. 1, 2, 7, 8). On the way, depending on the local heat demand in the different parts of the system, the exhaust gases are partially post-combusted with oxygen 27, optionally with air 28 or air / oxygen mixtures via the lances 32, 35 and / or nozzles 47, nozzles 10 in the heating part. Under certain conditions of use and process control conditions, high degrees of post-combustion of over 50% when emerging from the furnace vessel 1, up to 90-100% when emerging from the preheating shaft 5 or from the heating part 9 are technically feasible. Thus, in the present process and plant concept, the vast majority of the chemical and sensible heat of the exhaust gases 19 to the metal bath 24 is either directly in the converter vessel 3 and in the furnace vessel 1 or indirectly through the preheating of the starting materials 7 in the heating part 9 and / or preheating shaft 5 transferred and used directly for the process. At the same time, the probability of uncontrollably high CO emissions is almost eliminated. The bed in the preheating shaft 5 performs a filter function and thus a reduction in the proportion of dust in the exhaust gas.
Für das erfindungsgemäße Anlagen- und Verfahrenskonzept ergibt sich ein geringerer Verbrauch an elektrischer Energie im Vergleich zum konventionellen Elektro-Lichtbogenofen ohne Schrottvorwärmung (um ca. 25 bis 40 %) und zum diskontinuierlich betriebenen Elektro-Lichtbogenofen mit integrierter Schrottvorwärmung (um ca. 15 bis 25 %) bei jeweils gleichen Einsatzstoffen. Dabei wird die Anlagenproduktivität im Vergleich zum konventionellen Elektro-Lichtbogenofen ohne Schrottvorwärmung bei etwa gleicher Größe und Ausstattung des Lichtbogenofens (Trafoleistung, Lanzen, Brenner etc.) etwa verdoppelt.For the system and process concept according to the invention, there is a lower consumption of electrical energy compared to the conventional electric arc furnace without scrap preheating (by approx. 25 to 40%) and to the discontinuously operated electric arc furnace with integrated scrap preheating (by approx. 15 to 25%) with the same ingredients. The system productivity is roughly doubled compared to the conventional electric arc furnace without scrap preheating with the same size and configuration of the arc furnace (transformer power, lances, burners, etc.).
Auslegung der AnlageDesign of the plant
Die Auslegung der einzelnen Teile der Anlage, wieThe design of the individual parts of the system, such as
- Ofengefäß 1,- furnace vessel 1,
- Vorwärmschacht 5,- preheating shaft 5,
- Aufheizteil 9 (falls vorgesehen, bevorzugt bei > 30 % Schrott im Einsatz-Mix),Heating part 9 (if provided, preferably with> 30% scrap in the insert mix),
- Konvertergefäß 3,- converter vessel 3,
- Dekantiergefäß 2,- decanter 2,
- Anzahl und Anordnung der Chargieröffnungen 11 im Ofengefäß 1 und 39 im Konvertergefäß 3 erfolgt in Abhängigkeit von- The number and arrangement of the charging openings 11 in the furnace vessel 1 and 39 in the converter vessel 3 is dependent on
- den zu verwendenden Einsatzstoffen, insbesondere den Eisenträgern 7 (Form, Größe, Zusammensetzung, Temperatur und Aggregatzustand)- The starting materials to be used, in particular the iron carriers 7 (shape, size, composition, temperature and physical state)
- der erwünschten Produktionsleistung- the desired production output
- den Ansprüchen bezüglich der Stahlqualität- the demands regarding steel quality
- der erwünschten Betriebsweise der Anlage (kontinuierlich oder semi-kontinuierlich - mit diskontinuierlichem Abstich), auch im Hinblick auf die erwünschte Integration mit vor- und/oder nachgeschalteten Anlagen (z.B. für Roheisengewinnung, Direktreduktion, sekundärmetallurgische Behandlung, Strangguß etc.)- the desired mode of operation of the plant (continuous or semi-continuous - with discontinuous tapping), also with regard to the desired integration with upstream and / or downstream plants (e.g. for pig iron extraction, direct reduction, secondary metallurgical treatment, continuous casting, etc.)
- der Art und Preise der zur Verfügung stehenden Energiequellen.- the type and prices of the available energy sources.
Das Hauptziel bei der Auslegung ist es, die Prozeßteilschritte Vorwärmen, Chargieren, Schmelzen bzw. Schmelzreduktion, Frischen, Aufheizen und Abstechen innerhalb der Anlage gleichzeitig, jedoch örtlich versetzt und somit voneinander möglichst unabhängig in verschiedenen Anlagenteilen bei kontrollierbarem Ablauf unter jeweils günstigen physikalisch-chemischen, reaktions-kinetischen und wärmetechnischen Bedingungen durchzuführen, d.h. eine Gesamtanlage aus nahezu perfekt (hoch-effektiv) arbeitenden Teilreaktoren für den konkreten Anwendungsfall zu erhalten.The main goal in the design is to preheat, charge, melt or reduce melt, refresh, heat and cut-off the process steps within the system at the same time, but at different locations and thus as independently of one another as possible in different parts of the system with a controllable process under favorable physical-chemical processes, to carry out reaction-kinetic and thermal conditions, ie to receive an overall system of almost perfectly (highly effective) working partial reactors for the specific application.
Die erfindungsgemäße Konfiguration der Anlage ermöglicht ein voneinander unabhängiges Entleeren des Anlagenbereiches, bestehend aus Ofengefäß 1 und Dekantiergefäß 2 einerseits (über die Abstichöffhung 43) und des Konvertergefäßes 3 anderseits über die Abstichöff ung 41 ohne dabei ein Kippen der Gesamtanlage zu erfordern, wodurch bei Bedarf Kontroll- und geringe Reparaturarbeiten im Heißzustand eines jeden dieser beiden Bereiche kurzfristig bei Drosseln der Anlage durchführbar sind. Erfindungsgemäß bevorzugt sind alle Teile der Anlage während des Betriebes miteinander als eine Einheit fest verriegelt bzw. nicht bewegbar oder kippbar. Durch die vorzugsweise Sektionsausführung sowohl des Untergefäßes als auch des Deckels 4 und 37 der Anlage kann - nach seitlichem Ausfahren (dies gilt auch für den Vorwärmschacht 5) - der Austausch einzelner oder mehrerer reparaturbedürftiger Teile bzw. Gefäße vorgenommen werden. Um lange Produktionsunterbrechungen zu vermeiden wird das Wechselgefäß-Konzept bevorzugt, d.h. sofort einsetzbare, gegebenenfalls vorgeheizte Stand-by-Gefäße (z.B. Konvertergefäß 3 und eine Einheit aus Ofengefäß 1 und Dekantiergefäß 2) sind kurzfristig verfügbar.The configuration of the system according to the invention enables the system area, consisting of oven vessel 1 and decanter 2, to be emptied independently of one another (Via the tap opening 43) and the converter vessel 3, on the other hand, via the tap opening 41 without requiring a tilting of the entire system, which means that control and minor repair work in the hot state of each of these two areas can be carried out at short notice with throttling of the system. According to the invention, all parts of the system are preferably locked together during operation as a unit, or cannot be moved or tilted. Due to the preferably section design of both the lower vessel and the lid 4 and 37 of the system, individual or several parts or vessels requiring repair can be replaced after extending laterally (this also applies to the preheating shaft 5). In order to avoid long production interruptions, the interchangeable container concept is preferred, ie ready-to-use, possibly preheated stand-by containers (e.g. converter container 3 and a unit consisting of furnace container 1 and decanter 2) are available at short notice.
Anlagenvarianten in Abhängigkeit vom Einsatz-Mix (Richtlinien zur Wahl der Gesamtanlagenkonfiguration) :System variants depending on the application mix (guidelines for choosing the overall system configuration):
Eine Gesamtanlagenkonfiguration mit Schrottvorwärmschacht 5 und Aufheizteil 9, wie in Fig. 1 dargestellt, ist dann anwendbar, wenn ein bestimmter Mindestanteil an festem Schrott 7 im Einsatz-Mix eingesetzt wird. Als allgemeine Richtlinie für die Auswahl der Gesamtanlagenkonfiguration in Abhängigkeit vom Einsatz-Mix kann die folgende Tabelle I verwendet werden:An overall system configuration with scrap preheating shaft 5 and heating part 9, as shown in FIG. 1, can be used if a certain minimum proportion of solid scrap 7 is used in the mix of operations. The following table I can be used as a general guideline for the selection of the overall system configuration depending on the application mix:
Tabelle ITable I
Gemäß den Fig. 3, 4 wird der Schrottanteil 12 im Ofengefäß 1 und/oder im Konvertergefäß 3 über die Deckelöff ungen 11 bzw. 39 mit Hilfe von Förderband- und Rutschensystem 15, 15' bzw. 40 zugeführt, wobei die maximale Abmessung der Schrottstücke 12 ein bestimmtes Maß (z.B. 200 mm) nicht überschreiten darf. Gemäß den Fig. 5, 6 weist der Schrottvorwärmschacht 5 nur einen geringen Querschnitt auf, da nur wenig Schrott chargiert wird und er wird durch ein Schrottforderband 8 ohne Vorwärmfunktion, d.h. ohne Aufheizteil 9, kontinuierlich befüllt. Bei dieser Variante müssen gegebenenfalls übergroße Schrottstücke vor dem Einsatz aussortiert und geschnitten werden. Die Abführung der Abgase erfolgt im oberen, sogenannten Haubenbereich 5' des Schrottvorwärmschachtes 5 über die Abgasleitung 46.3, 4, the scrap portion 12 in the furnace vessel 1 and / or in the converter vessel 3 is supplied via the lid openings 11 and 39 with the aid of conveyor belt and slide systems 15, 15 'and 40, the maximum dimension of the scrap pieces 12 must not exceed a certain dimension (e.g. 200 mm). 5, 6, the scrap preheating shaft 5 has only a small cross section, since only a little scrap is charged and it is continuously filled by a scrap conveyor belt 8 without a preheating function, ie without a heating part 9. With this variant, oversized scrap pieces may have to be sorted out and cut before use. The exhaust gases are removed in the upper, so-called hood area 5 ′ of the scrap preheating shaft 5 via the exhaust line 46.
Gemäß der in den Fig. 1 , 2 und 7, 8 dargestellten Varianten wird mindestens ein Schrottvorwärmschacht 5 durch mindestens ein Schrottförderband 8 mit Vonvärmfunktion, d.h. mittels eines Aufheizteiles 9, kontinuierlich befüllt. Dabei sind in Abhängigkeit vonAccording to the variants shown in Figs. 1, 2 and 7, 8, at least one scrap preheating shaft 5 is replaced by at least one scrap conveyor belt 8 with a preheating function, i.e. filled continuously by means of a heating part 9. Here are dependent on
• dem Einsatz-Mix (insbesondere Schrottanteil)• the use mix (especially scrap portion)
• den Platz- und Höhenverhältnissen im konkreten Anwendungsfall (Werkslayout)• the space and height conditions in the specific application (factory layout)
• den gewünschten Betriebsparametern (Anlagenproduktivität, Verbrauch an elektrischer Energie, Verfügbarkeit an fossilen Energieträgem, wie z.B. Erdgas, Kohle, etc.) z.B. folgende Ausführungsvarianten von Schrottvorwärmschacht 5 und Aufheizteil 9 möglich:• the desired operating parameters (system productivity, consumption of electrical energy, availability of fossil fuels, such as natural gas, coal, etc.) e.g. The following variants of scrap preheating shaft 5 and heating part 9 are possible:
• Ein Schrottvorwärmschacht 5 mit einem Aufheizteil 9 mit einem SchrottfÖrderband 8 oder mehreren parallel angeordneten Schrottförderbändern 8 (Fig. 1, 2).• A scrap preheating shaft 5 with a heating part 9 with a scrap conveyor belt 8 or a plurality of scrap conveyor belts 8 arranged in parallel (FIGS. 1, 2).
• Zwei Schrottvorwärmschächte 5 (Fig. 7, 8) mit je einem oder einem gemeinsamen Aufheizteil 9, wobei jeder Aufheizteil 9 mindestens ein SchrottfÖrderband 8 umhaust.• Two scrap preheating shafts 5 (FIGS. 7, 8), each with one or a common heating part 9, each heating part 9 enclosing at least one scrap conveyor belt 8.
Die Abführung der Abgase 19 erfolgt über eine am Anfang des Aufheizteiles 9 angeordnete, nicht dargestellte Heißgasleitung.The exhaust gases 19 are removed via a hot gas line (not shown) arranged at the beginning of the heating part 9.
Gemäß der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Variante ist auf dem Deckel 4 des Ofengefäßes 1 ein Vorwärmschacht 5 mit gasdurchlässiger und wassergekühlter Absperrvorrichtung 5" aufgesetzt, welcher mit metallischen Einsatzstoffen 7 - vor allem Stahlschrott, gegebenenfalls auch festem Roheisen - bevorzugt über ein Förderband 15 beschickbar ist. Das Ofengefäß 1 verfügt über mehrere kathodisch geschaltete, schräge Graphitelektroden 16, die gegebenenfalls als Hohlelektroden ausgeführt sind, bevorzugt in einer symmetrischen Anordnung bezüglich des Elektro-Lichtbogenofens und des aufgesetzten Vorwärmschachtes 5. Die Elektroden 16 sind innerhalb eines Neigungswinkels von 0 bis 30° gegenüber der Vertikalen in Richtung zum Zentrum des Ofengefäßes 1 und bis zu 10° in die umgekehrte Richtung zur Wand des Ofengefäßes 1 hin schwenkbar. Der Neigungswinkel kann für jede einzelne Elektrode 16 unterschiedlich eingestellt bzw. geregelt werden. Er beträgt während des Schmelzbetriebes meist ca. 15 bis 20°. Gelegentlich kann auf die Schwenkbarkeit der Elektroden 16 verzichtet werden. Als Gegenelektrode 17 dient eine im Boden 18 des Ofengefäßes 1 mittig angebrachte Bodenanode.According to the variant shown in FIGS. 9 and 10, a preheating shaft 5 with a gas-permeable and water-cooled shut-off device 5 ″ is placed on the lid 4 of the furnace vessel 1, which preferably uses a conveyor belt with metallic feedstocks 7 - in particular steel scrap, and possibly also pig iron 15. The furnace vessel 1 has a plurality of cathodically connected, inclined graphite electrodes 16, which are optionally designed as hollow electrodes, preferably in a symmetrical arrangement with respect to the electric arc furnace and the preheating shaft 5. The electrodes 16 are within an inclination angle of 0 to 30 ° relative to the vertical in the direction of the center of the furnace vessel 1 and up to 10 ° in the opposite direction towards the wall of the furnace vessel 1. The angle of inclination can be set or regulated differently for each individual electrode 16. It is during melting usually about 15 to 20 °. Occasionally, the pivotability of the Electrodes 16 are dispensed with. A bottom anode mounted in the center of the bottom 18 of the furnace vessel 1 serves as the counter electrode 17.
Die Grundprinzipien der Verfahrensfunktion und der Technologieführung können folgenderweise zusammengefaßt werden:The basic principles of process function and technology management can be summarized as follows:
Zufuhr der Einsatzstoffe/Prozeßmedien und Abfuhr der Produkte:Supply of the input materials / process media and removal of the products:
Kontinuierliche Zufuhr der Einsatzstoffe und Medien mit regelbarer Geschwindigkeit in das Ofengefäß 1 (Hauptmenge) und gleichzeitig in das Konvertergefäß 3 (eine Teilmenge davon als Kühlmittel).Continuous supply of the input materials and media at a controllable speed into the furnace vessel 1 (main quantity) and at the same time into the converter vessel 3 (a partial quantity thereof as a coolant).
Kontinuierliche Abfuhr der Produkte aus mindestens zwei Anlagenteilen, und zwar vorzugsweise Rohstahl aus dem Konvertergefäß 3 und Schlacke 25 aus dem unmittelbar am Ofengefäß 1 angeschlossenen Dekantiergefäß 2, sowie Abgas 19 in Abhängigkeit von der Anlagenkonfiguration gemäß Einsatz-Mix:Continuous removal of the products from at least two parts of the system, preferably crude steel from the converter vessel 3 and slag 25 from the decanter 2 directly connected to the furnace vessel 1, as well as exhaust gas 19 depending on the system configuration according to the application mix:
• vom Ofengefäß bei Anlagenvariante Fig. 3, 4,From the furnace vessel in the system variant Fig. 3, 4,
• vom Vorwärmschacht 5 bei Anlagenvariante Fig. 5, 6 und Variante Fig. 9, 10 oder• from the preheating shaft 5 in the system variant Fig. 5, 6 and variant Fig. 9, 10 or
• vom Aufheizteil 9 bei Anlagenvariante Fig. 1, 2 sowie Fig. 7, 8.From the heating part 9 in the system variant FIGS. 1, 2 and 7, 8.
Es besteht die Möglichkeit zum diskontinuierlichen Rohstahlabstich aus dem Konvertergefäß 3 mit oder ohne Drosseln der Gesamtanlage, wobei bei hohen Anforderungen bezüglich Rohstahlqualität ein Sperrdamm am Überlaufwehr 34 ofenseitig aufgesetzt wird, um den Rücklauf der Ofenschlacke 25 in das Konvertergefäß 3 während des diskontinuierlichen Rohstahlabstiches und danach (bis zur Erstellung gleichen Schlackenniveaus im Ofengefäß 1 und im Konvertergefäß 3) einzuschränken bzw. zu verhindern.There is the possibility of discontinuous crude steel tapping from the converter vessel 3 with or without throttling of the entire system, with a barrier dam being placed on the overflow weir 34 on the furnace side in the event of high demands regarding crude steel quality, in order to allow the return flow of the furnace slag 25 into the converter vessel 3 during the discontinuous crude steel tapping and afterwards ( until the same slag levels are created in the furnace vessel 1 and in the converter vessel 3).
Zeitlicher Ablauf und Durchmischungsverhältnisse:Timing and mixing ratios:
• Bei kontinuierlichem Rohstahlabstich - durchgehend semi-stationärer Zustand bezüglich Temperatur-, Konzentrations-, Strömungs-, Durchmischungs- und Mengenverhältnisse für Metall, Schlacke und Abgas in jedem Gefäß der Gesamtanlage.• With continuous crude steel tapping - continuously semi-steady state with regard to temperature, concentration, flow, mixing and quantity ratios for metal, slag and exhaust gas in every vessel of the overall system.
• Bei diskontinuierlichem Rohstahlabstich - mit einem ausgeprägten Abstichzyklus hinsichtlich der oben angeführten Kriterien bezüglich Metall und Schlacke im Konvertergefäß 3 und Schlacke im Ofengefäß 1, sonst semi-stationär. Unabhängig von der Art des Rohstahlabstiches (kontinuierlich oder diskontinuierlich) werden folgende Prozeßablaufbedingungen durchgehend erfüllt: → intensive Baddurchmischung im Ofengefäß 1 und im Konvertergefäß 3, → hohe Reaktions- und Wärmeaustauschfläche in allen Anlageteilen, -> Rohstahl im Konvertergefäß 3 wird stets auf der zum Abstich erwünschten Zusammensetzung und Temperatur gehalten.• In the case of discontinuous crude steel tapping - with a distinctive tapping cycle with regard to the above-mentioned criteria regarding metal and slag in converter vessel 3 and slag in furnace vessel 1, otherwise semi-stationary. Regardless of the type of crude steel tapping (continuous or discontinuous), the following process sequence conditions are continuously met: → intensive bath mixing in furnace vessel 1 and converter vessel 3, → high reaction and heat exchange area in all system parts, -> crude steel in converter vessel 3 is always used for tapping desired composition and temperature kept.
Vorwärmung, Schmelzen, Frischen und Temperaturführung:Preheating, melting, freshening and temperature control:
Es erfolgt eine stufenweise Änderung der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Einsatzstoffe (insbesondere der Temperatur, der chemischen Zusammensetzung und des Aggregatzustandes) im Hinblick auf die Erzeugung einer Rohstahlschmelze als Hauptprodukt sowie von Schlacke und Abgas als Nebenprodukte unter optimaler Energienutzung nach dem folgenden Schema:There is a gradual change in the physico-chemical properties of the input materials (in particular the temperature, the chemical composition and the state of matter) with regard to the production of a crude steel melt as the main product and of slag and exhaust gas as by-products with optimal use of energy according to the following scheme:
Im Aufheizteil 9 und Vorwärmschacht 5:In the heating section 9 and preheating shaft 5:
Vorwärmung des Schrottes (bis zu 100 % des Schrottes im Einsatz-Mix) unterPreheat the scrap (up to 100% of the scrap in the insert mix)
Berücksichtigung der Kriterien zur Wahl der Anlagenkonfiguration, wobei im Aufheizteil 9 (falls vorgesehen) eine Vorwärmung auf niedrige Temperatur, z.B. max.Consideration of the criteria for the selection of the system configuration, with preheating to a low temperature, e.g. Max.
400-450° C und im Vorwärmschacht 5 (falls vorgesehen) eine Vorwärmung auf höhere400-450 ° C and in preheating shaft 5 (if provided) preheating to higher
Temperatur, z.B. > 800° C (Schrottvorwärmtemperaturen von 1000° C und mehr sind durchaus möglich, gegebenenfalls bei Verwendung von gefuttertem Vorwärmschacht) erfolgt.Temperature, e.g. > 800 ° C (scrap preheating temperatures of 1000 ° C and more are quite possible, if necessary using a lined preheating shaft).
Neben Schrott können auch andere Einsatzstoffe vorgewärmt werden, wie z.B.In addition to scrap, other feedstocks can also be preheated, e.g.
* stückige Schlackenbildner (Dolomit, Quarzit etc.),* lumpy slag formers (dolomite, quartzite etc.),
* Stückkohle bzw. -koks,* Coal or coke,
* gegebenenfalls Eisenschwamm (bis zu einem begrenzten Anteil der Einsatzstoffe über Aufheizteil 9 und/oder Vorwärmschacht 5), allerdings unter Rücksicht auf mögliche unerwünschte Erscheinungen (Rückoxidation, verstärkte Ausflammungen etc.) in Abhängigkeit von ihrer Verweildauer und der Vorwärmtemperatur im Aufheizteil 9 und/oder Vorwärmschacht 5. Im Ofengefäß 1 :* If necessary, sponge iron (up to a limited proportion of the input materials via heating section 9 and / or preheating shaft 5), but taking into account possible undesirable phenomena (reoxidation, increased sponging etc.) depending on their residence time and the preheating temperature in heating section 9 and / or Preheating shaft 5. In the oven vessel 1:
+ Schmelzen des Großteils (Hauptmenge) der Einsatzstoffe im Einsatz-Mix (bis auf die im Konvertergefäß 3 gebrauchte und dort direkt zugeführte geringere Teilmenge der Einsatzstoffe als Kühlmittel) und zugleich+ Melt the major part (main quantity) of the feed materials in the feed mix (except for the smaller part of the feed materials used as coolant in the converter vessel 3) and at the same time
+ Aufkohlung und Vorfrischen des Metalls mit dem Ziel der Erzeugung einer+ Carburizing and pre-freshening the metal with the aim of producing one
Vorschmelze mit etwa folgenden Eigenschaften in Abhängigkeit vom Einsatz-Mix:Premelt with the following properties depending on the application mix:
% Si < 0,10% Si <0.10
% C = 1,0 - 3,0% C = 1.0 - 3.0
T = 1540-1560° C (0 ca. 1550°C),T = 1540-1560 ° C (0 approx. 1550 ° C),
welche Vorschmelze in das Konvertergefäß 3 überläuft, wobei die durchschnittliche Entkohlungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Einsatz-Mix von 0,06 bis 0,10 (max. 0,12) % C/min beträgt, und + unter kontinuierlicher Zuführung von kalten Einsatz-Mix-Komponenten, z.B. Eisenschwamm und/oder Eisenkarbid, gegebenenfalls Feinschrott und/oder heißen Einsatz-Mix-Komponenten, z.B. flüssiges Roheisen (aus vorgeschaltetem Hochofen oder einer Schmelzreduktion), heißem Eisenschwamm und oder Eisenkarbid und Stück- und oder Feinkohle (Koks, SLF), stückige und oder staubförmige Schlackenbildner (Kalk, Dolomit, Quarzit, Flußspat etc.).which premelt overflows into the converter vessel 3, the average decarburization speed depending on the feed mix being from 0.06 to 0.10 (max. 0.12)% C / min, and + with continuous feed of cold feed mix- Components, e.g. Sponge iron and / or iron carbide, possibly fine scrap and / or hot insert mix components, e.g. liquid pig iron (from an upstream blast furnace or a smelting reduction), hot sponge iron and or iron carbide and coal and or fine coal (coke, SLF), lumpy and or dusty slag formers (lime, dolomite, quartzite, fluorspar, etc.).
Im Konvertergefäß 3 :In converter vessel 3:
+ Kontinuierliches Fertigfrischen (hauptsächlich Entkohlung sowie Tiefentphosphorung) und zugleich Aufheizen der vom Ofengefäß 1 stets überlaufenden C-reichen Vorschmelze auf die zum Rohstahlabstich gewünschte und bereits (stets) eingestellte Zusammensetzung und Temperatur des Rohstahls im Konvertergefäß unter Konzentrations- und Temperaturausgleich durch intensive Baddurchmischung (Homogenisation) bei+ Continuous final freshening (mainly decarburization and deep dephosphorization) and at the same time heating of the C-rich melt that always overflows from furnace vessel 1 to the desired and already (always) set composition and temperature of the crude steel in the converter vessel with concentration and temperature compensation through intensive bath mixing (homogenization ) at
+ kontinuierlicher Zuführung von stückigen und/oder feinkörnigen Kühlmitteln (inkl. Einsatz-Mix-Komponenten) und/oder Schlackenbildnern, und/oder Kohlenstoffträgem, z.B. Eisenschwamm und/oder Eisenkarbid, Feinschrott, Erz, Zunder, Hüttenwerkstäube/-schlämme, Kalkstein, Dolomit, Kalk, Quarzit, Flußspat etc, Kohle, (Koks), aufbereitete Shredder-Leichtfraktion und + ohne Unterbrechung des Frischprozesses während eines, falls vorgesehen, diskontinuierlichen Rohstahlabstiches, d.h. ohne Unterbrechung und wesentliche Beeinflussung des Prozeßablaufes in den vorgeschalteten Anlagenteilen (gegebenenfalls leichte Drosselung durchführbar),+ Continuous supply of chunky and / or fine-grained coolants (including insert mix components) and / or slag formers, and / or carbon carriers, e.g. iron sponge and / or iron carbide, fine scrap, ore, tinder, metallurgical dust / sludge, limestone, dolomite , Lime, quartzite, fluorspar etc, coal, (coke), processed shredder light fraction and + without interruption of the fresh process during a, if provided, discontinuous crude steel tapping, ie without interruption and significant influence on the process in the upstream parts of the plant (if necessary, slight throttling can be carried out),
+ wobei die bevorzugte Entkohlungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Einsatz-Mix von 0,08 bis 0,13 (max. 0,15) % C/min beträgt.+ whereby the preferred decarburization rate is 0.08 to 0.13 (max. 0.15)% C / min depending on the feed mix.
SchlackenführungSlag guide
Das Verfahrenskonzept beruht auf einer Gegenstrombewegung von Metall 24 und Schlacke 25 im Bereich Ofengefäß 1/Konverter 3, d.h. die Schlacke bewegt sich vom Konvertergefäß 3, dem Anlagenteil mit höchster Temperatur und höchstem Sauerstoffpotential des Metallbades, über das Ofengefäß 1 - dieses weist eine geringere Temperatur und ein geringeres Sauerstoffpotential des Metallbades, weil es eine C-reiche Metallschmelze enthält, auf - in Richtung der Schlackentür 22 am Ende des Dekantierteils 2, wo die Schlacke 25 die Anlage erst verlassen kann. Die Triebkraft dieser Bewegung der Schlacke 25 ist vor allem die Schwerkraft, unterstützt durch Impulse, welche infolge der intensiven Baddurchmischung im Konvertergefäß 3 und im Ofengefäß 1 an die Schlacke 25 übertragen werden. Während dieser Bewegung (insbesondere beim Überqueren des Ofengefäßes 1) trifft die Schlacke 25 auf Metallschmelze 24 mit niedriger Temperatur und höheren Gehalten an Si und C und wird von dieser, wegen der intensiven Baddurchmischung, bezüglich FeO-Gehalt reduziert und zugleich abgekühlt. Außerdem vermischt sich die Teilmenge der Schlacke 25 vom Konvertergefäß 3 mit im Ofengefäß 1 und im Dekantierteil 2 entstehenden nichtmetallischen Phasen, u.zw.The process concept is based on a countercurrent movement of metal 24 and slag 25 in the furnace vessel 1 / converter 3 area, i.e. the slag moves from the converter vessel 3, the part of the plant with the highest temperature and the highest oxygen potential of the metal bath, over the furnace vessel 1 - this has a lower temperature and a lower oxygen potential of the metal bath, because it contains a C-rich molten metal - in the direction of Slag door 22 at the end of the decanting part 2, where the slag 25 can only leave the system. The driving force of this movement of the slag 25 is above all gravity, supported by impulses which are transmitted to the slag 25 as a result of the intensive bath mixing in the converter vessel 3 and in the furnace vessel 1. During this movement (in particular when crossing the furnace vessel 1), the slag 25 encounters metal melt 24 with a low temperature and higher contents of Si and C and is reduced by this, because of the intensive bath mixing, with respect to FeO content and at the same time cooled. In addition, the subset of the slag 25 from the converter vessel 3 mixes with non-metallic phases formed in the furnace vessel 1 and in the decanting part 2, etc.
- aus der Gangart und Asche der Einsatz-Mix-Komponenten (Eisenschwamm, HBI, Eisenkarbid, Schrott etc.),- from the gait and ash of the insert mix components (sponge iron, HBI, iron carbide, scrap etc.),
- aus der Oxidation von Si, Mn, P und anderen sauerstoffaffinen Elementen im Einsatz-Mix (flüssiges und/oder festes Roheisen, Schrott etc.),- from the oxidation of Si, Mn, P and other oxygen-related elements in the insert mix (liquid and / or solid pig iron, scrap, etc.),
- aus den dem Ofengefäß 1 zugeführten Schlackenbildnern, die z.B. als Korrektur/zuschlage zugesetzt werden,from the slag formers supplied to the furnace vessel 1, which e.g. added as correction / surcharge,
- aus dem Feuerfestverschleiß im Ofengefäß 1 und im Dekantierteil 2, wodurch die Menge der gebildeten Schlacke 25 im Ofengefäß 1 wesentlich höher ist als jene der im Konvertergefäß 3 gebildeten Schlacke. Nach einer gewissen „Beruhigung" der Schlacke 25 im Dekantierteil 2 (ohne intensive Baddurchmischung) und teilweisem Ausregnen der in ihr enthaltenen Metalltropfen, verläßt die Schlacke 25 die Anlage durch die Schlackentür 22 am Ende des Dekantierteils 2. Ein wichtiges Verfahrensmerkmal im Unterschied zu diskontinuierlichen Verfahren ist darin zu sehen, daß die spezifische Schlackenmenge, bezogen auf die Metallmenge im Konvertergefäß 3, nicht mit der sehr geringen Menge der Schlacke pro Tonne aus dem Ofengefäß 1 überlaufende Vorschmelze gleich ist, sondern viel höher und beim Betrieb mit kontinuierlichem Rohstahlabstich und nahezu konstantem Niveau der Metallschmelze im Konvertergefäß 3 durch den Höhenunterschied zwischen Ofengefäß 1 und Konvertergefäß 3 bestimmt wird bzw. dadurch innerhalb gewisser Grenzen geregelt werden kann. Dieses Verfahrensmerkmal bedeutet zugleich, daß die Verweilzeit der im Konvertergefäß 3 gebildeten Schlacke 25 (mit sehr guten Eigenschaften bezüglich Entphosphorung und Entschwefelung) im Konvertergefäß 3 wesentlich höher ist als z.B. in einem diskontinuierlichen LD-Konverter und außerdem geregelt werden kann, wodurch sich folgende Vorteile ergeben: -» bessere Nutzung der Raffmationseigenschaften der dem Konvertergefäß 3 zugeführten- From the refractory wear in the furnace vessel 1 and in the decanter 2, whereby the amount of slag 25 formed in the furnace vessel 1 is significantly higher than that of the slag formed in the converter vessel 3. After a certain "calming down" of the slag 25 in the decanting part 2 (without intensive bath mixing) and partial raining out of the metal drops contained therein, the slag 25 leaves the system through the slag door 22 at the end of the decanting part 2. An important process feature in contrast to discontinuous processes is that the specific amount of slag, based on the amount of metal in the converter vessel 3, is not the same as the very small amount of slag per ton of overflow from the furnace vessel 1, but much higher and at Operation with continuous crude steel tapping and almost constant level of the molten metal in the converter vessel 3 is determined by the height difference between the furnace vessel 1 and the converter vessel 3 or can be regulated within certain limits. This process feature also means that the residence time of the slag 25 formed in the converter vessel 3 (with very good properties with respect to dephosphorization and desulfurization) in the converter vessel 3 is considerably longer than, for example, in a discontinuous LD converter and can also be regulated, which results in the following advantages : - »better use of the refining properties of the converter vessel 3 supplied
Schlackenbildner, ->• Möglichkeit zur Erzielung von sehr niedrigen P- und S-Gehalten im Rohstahl (ein Beitrag dazu leistet auch die Verfahrens- und Anlagenkonfiguration, welche grundsätzlich einem diskontinuierlichen Verfahren mit Zwischenabzug einer Schlackenteilmenge entspricht), → keine Verbärungsgefahr für die Sauerstoff-Blaslanze 35 im Konvertergefäß 3 infolge einer sehr geringen Schlackenmenge, welche z.B. bei diskontinuierlichen Konverterverfahren mit Einsatz von vorbehandeltem Roheisen (deSi + deP) und schlackenarmem Frischen (Slag Minimum Process) bei < 30 kg Schlacke/t Stahl bekannterweise auftritt.Slag formers, -> • Possibility of achieving very low P and S contents in the crude steel (the process and plant configuration also contributes to this, which basically corresponds to a discontinuous process with intermediate removal of a partial amount of slag), → no risk of deterioration for the oxygen Blow lance 35 in the converter vessel 3 due to a very small amount of slag, which, for example in discontinuous converter processes with the use of pretreated pig iron (deSi + deP) and low-slag freshening (slag minimum process) at <30 kg slag / t steel is known to occur.
Um die im Ofengefäß 1 zugeführten Schlackenbildner besser zu nutzen ist es vorteilhaft, diese in möglichst feinstückiger Form zuzuführen, damit ihre Auflösung in der Schlacke 25 möglichst rasch und vollständig erfolgt. Dies gilt insbesondere für Kalk und Dolomit. Durch die bevorzugte Zuführung von bis zu 100 % des Kalkes bzw. des Dolomites in das Ofengefäß 1 in feinkörnigem Zustand (als Staubkalk bzw. Staubdolomit) läßt sich außerdem bei AC- Ofenausführung die negative Auswirkung durch die sogenannten Hot Spots wesentlich einschränken. Im Konvertergefäß 3 werden bevorzugt stückige Schlackenbildner zugeführt (feinkörnige Schlackenbildner nur dann, wenn extreme Anforderungen bezüglich der Rohstahlqualität erfüllt werden müssen).In order to make better use of the slag formers supplied in the furnace vessel 1, it is advantageous to supply them in the finest possible form so that they dissolve in the slag 25 as quickly and completely as possible. This applies in particular to lime and dolomite. The preferred supply of up to 100% of the lime or dolomite in the furnace vessel 1 in fine-grained condition (as dust lime or dust dolomite) can also significantly reduce the negative impact of the so-called hot spots in AC furnace designs. Chunky slag formers are preferably fed into the converter vessel 3 (fine-grained slag formers only when extreme requirements with regard to the raw steel quality have to be met).
Die erfindungsgemäß bevorzugten Eigenschaften der Schlacke 25 im Konvertergefäß 3 und im Ofengefäß 1 (ca. identisch mit der Endschlacke beim Austritt aus der Schlackentür 22 am Ende des Dekantierteils 2) können wie folgt zusammengefaßt werden: Konverterschlacke im Bereich der technischen KalksättigungThe properties according to the invention of the slag 25 in the converter vessel 3 and in the furnace vessel 1 (approximately identical to the end slag when it emerges from the slag door 22 at the end of the decanting part 2) can be summarized as follows: Converter slag in the area of technical lime saturation
%CaO/%Si02 > 3,4% CaO /% Si0 2 > 3.4
% MgO > 7% MgO> 7
% FeOn = 25-30 bei Rohstahl% FeO n = 25-30 for crude steel
% C = 0,03-0,05 TAbsnch = 1620-1630° C bevorzugte Zugabe von stückigen Schlackenbildnern (Kalk, Dolomit, Quarzit) bevorzugte Verweilzeit im Konvertergefäß 3: > 80 min% C = 0.03-0.05 T Absnch = 1620-1630 ° C preferred addition of lumpy slag formers (lime, dolomite, quartzite) preferred residence time in the converter vessel 3:> 80 min
Ofenschlacke = Endschlacke beim Verlassen der Anlage % CaO/%Si02 = 1,8-2,0 % MgO > 7 % FeOn = 10-15 % bei VorschmelzeFurnace slag = final slag when leaving the plant% CaO /% Si0 2 = 1.8-2.0% MgO> 7% FeO n = 10-15% with premelt
% C = 1,0-3,0 θbCTlauf = 1540-1560° C% C = 1.0-3.0 θbCTlauf = 1540-1560 ° C
EAF → LD bevorzugte Zuführung von feinkörnigen Schlackenbildnern (insbesondere Staubkalk, Staubdolomit) über mehrere Düsen/Lanzen im/durch den Ofendeckel 4, Materialzuführung in die Hot Spot-BereicheEAF → LD preferred supply of fine-grained slag formers (especially dust lime, dust dolomite) via several nozzles / lances in / through the furnace cover 4, material supply into the hot spot areas
Diese Grundprinzipien der Schlackenführung gelten auch für die Verfahrensvariante mit diskontinuierlichem Rohstahlabstich. Es besteht kein wesentlicher Unterschied durch den in diesem Fall gegebenenfalls zu verwendenden Damm, der nur bei hohen Qualitätsanforderungen eingesetzt wird.These basic principles of slag control also apply to the process variant with discontinuous crude steel tapping. There is no significant difference due to the dam that may be used in this case, which is only used for high quality requirements.
Abgascharakteristika (Erfassung, Nachverbrennung, Temperatur, Staub und giftige Bestandteile im Rohgas):Exhaust characteristics (recording, post-combustion, temperature, dust and toxic components in the raw gas):
Abgas vom Konvertergefäß 3 und Ofengefäß 1 wird einheitlich durch den allenfalls vorhandenen Schrottvorwärmschacht 5 und gegebenenfalls durch den Aufheizteil 9 abgezogen, wobei die chemische und die physikalische Abgaswärme optimal (aufgeteilt) genutzt wird; wenn kein Vorwärmschacht 5 vorgesehen ist, gelangen die Abgase vom Ofengefäß 1 in die unmittelbar angeschlossene Heißgasleitung. Es findet nahezu eine 100%ige Abgaserfassung durch ein abgekapseltes System mit einem Minimum unkontrollierter Ausstoße bzw. einer minimalen Belastung durch Hitze, Staub und giftige Abgaskomponenten statt, da kein Öffnen eines Anlageteils für Chargieroperationen erforderlich ist. Die Abgase werden auf dem Wege vom Konvertergefäß 3 zum Ofengefäß 1 und weiter zum Vorwärmschacht 5 sowie zum Aufheizteil 9 je nach Bedarf und Einsatz-Mix zunehmend nachverbrannt.Exhaust gas from the converter vessel 3 and furnace vessel 1 is drawn off uniformly through the possibly existing scrap preheating shaft 5 and possibly through the heating part 9, the chemical and physical exhaust gas heat being used optimally (divided); if no preheating shaft 5 is provided, the exhaust gases pass from the furnace vessel 1 into the directly connected hot gas line. Almost 100% exhaust gas detection takes place through an encapsulated system with a minimum of uncontrolled emissions or a minimum exposure to heat, dust and toxic exhaust gas components, since no part of the system is opened for charging operations is required. The exhaust gases are increasingly afterburned on the way from the converter vessel 3 to the furnace vessel 1 and further to the preheating shaft 5 and to the heating part 9, depending on the need and the mix of uses.
Dazu folgende Richtwerte:The following guide values:
Bevorzugte Medien für die AbgasnachverbreπnungPreferred media for exhaust gas afterburning
Medienart Bevorzugter Einsatz Konvertergefäß 3Media type Preferred use of converter vessel 3
02 + Luft Ofengefäß 1 , Vorwärmschacht 5 Luft Aufheizteil 90 2 + air oven vessel 1, preheating shaft 5 air heating part 9
Für alle Anlagenteile sind O/Luft-Gemische mit beliebig einstellbarem Mischungsverhältnis verfügbar.O / air mixtures with a freely adjustable mixing ratio are available for all parts of the system.
Zusatzwärmequellen/Energiezufuhr zur Deckung des Wärmebedarfes Richtwerte gemäß folgender Tabelle:Additional heat sources / energy supply to cover the heat requirement Guide values according to the following table:
inkl. Schlackenbildungswärme für verschlackende Oxidationsprodukte Ausführungsbeispieleincl. heat of slag formation for slagging oxidation products Embodiments
Die folgenden drei Ausführungsbeispiele erläutern die technologischen Abläufe und die erzielbaren Ergebnisse bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrens- und Anlagenvarianten zur kontinuierlichen Erzeugung von Rohstahl aus den weltweit wichtigsten Einsatzstoffen (Eisenträgern), wie Stahlschrott, Eisenschwamm und flüssigem Roheisen. Der Einsatz-Mix ist für jedes Ausführungsbeispiel unterschiedlich, nämlich:The following three exemplary embodiments explain the technological processes and the achievable results when using the process and plant variants according to the invention for the continuous production of crude steel from the world's most important starting materials (iron carriers), such as steel scrap, sponge iron and liquid pig iron. The mix of uses is different for each embodiment, namely:
Ausführungsbeispiel 1: 100 % StahlschrottEmbodiment 1: 100% steel scrap
Ausführungsbeispiel 2: 40 % StahlschrottEmbodiment 2: 40% steel scrap
30 % Eisenschwamm30% sponge iron
30 % flüssiges Roheisen Ausführungsbeispiel 3: 50 % Eisenschwamm30% molten pig iron Example 3: 50% sponge iron
50 % flüssiges Roheisen50% liquid pig iron
Die erfindungsgemäßen Verfahrens- und Anlagenvarianten ermöglichen auch die kontinuierliche Erzeugung von Rohstahl aus 100 % Eisenschwamm oder aus 100 % flüssigem Roheisen, wobei im letzten Fall Erz, Karbonat, Zunder, Staubbriketts etc. einzeln oder in Kombination als Kühlmittel eingesetzt werden können.The process and plant variants according to the invention also enable the continuous production of crude steel from 100% sponge iron or from 100% liquid pig iron, in the latter case ore, carbonate, scale, dust briquettes etc. can be used individually or in combination as a coolant.
Neben den Fe-hältigen Einsatzstoffen werden gemäß den Ausführungsbeispielen die für dieIn addition to the Fe-containing feedstocks, those for the
Stahlerzeugungspraxis üblichenSteel making practice usual
Zuschläge: weich gebrannter Kalk, Dolomit, QuarzitSupplements: soft burnt lime, dolomite, quartzite
Gase: Sauerstoff, Stickstoff, Erdgas, Luft (Kompressor und Ventilator)Gases: oxygen, nitrogen, natural gas, air (compressor and fan)
Feste Kohle: Stückkohle, Feinkohle (Blasekohle)Solid coal: coal, fine coal (blown coal)
Feuerfestmaterialien: Steine für Zustellung im Ofen- als auch im Konvertergefäß 3,Refractory materials: stones for delivery in the furnace as well as in the converter vessel 3,
Spritzmassen (Reparatur) Graphitelektroden: für Ofengefäß 1 und Kühlwasser: für wassergekühlte Paneele des Ofengefäßes 1, desSpray compounds (repair) graphite electrodes: for furnace vessel 1 and cooling water: for water-cooled panels of furnace vessel 1, des
Vorwärmschachtes 5 und des Aufheizteiles 9 verwendet. Obwohl kostengünstiger und/oder im Hinblick aufbessere Stahlqualität vorteilhaft, wird bei den nächsten Ausführungsbeispielen auf eine mögliche Anwendung von alternativenPreheating shaft 5 and the heating part 9 used. Although more cost-effective and / or advantageous in terms of better steel quality, a possible application of alternatives is considered in the next exemplary embodiments
Fe-hältigen Einsatzstoffen: festes Roheisen als Fe-Trägern und/oder als Kühlmitteln: Eisenkarbid, Filterstaub, Zunder, getrockneterFe-containing feedstocks: solid pig iron as Fe carriers and / or as coolants: iron carbide, filter dust, scale, dried
Schlamm, Erz (Fe-/Mn-Erz) Zuschlagstoffen: Feinkalk, Feindolomit, FlußspatMud, ore (Fe / Mn ore) Additives: fine lime, fine dolomite, fluorspar
Medien: Ar (für Inertgasbodenspülung) Energiequellen: Shredder-Leichtfraktion verzichtet.Media: Ar (for inert gas flushing) Energy sources: Shredder light fraction dispensed with.
Die Qualität und die Temperatur der verfügbaren Einsatzstoffe und Gase ist aus den Tabellen II, III und IV ersichtlich.The quality and the temperature of the available feedstocks and gases can be seen from Tables II, III and IV.
Zur Durchführung des Verfahrens werden folgende Anlagenkonfigurationen verwendet:The following system configurations are used to carry out the process:
Ausführungsbeispiele 1 und 2: Anlage gemäß Fig. 1 bestehend ausEmbodiments 1 and 2: Plant according to FIG. 1 consisting of
• einem Aufheizteil 9 (Förderband 8 mit Vorwärmfunktion)A heating part 9 (conveyor belt 8 with preheating function)
• einem Schrottvorwärmschacht 5 mit ovalem Querschnitt• A scrap preheating shaft 5 with an oval cross section
• einem als AC-EAF ausgebildeten Ofengefäß 1 als Schmelz- und Vorfrischgefäß• An oven vessel 1 designed as an AC-EAF as a melting and pre-freshening vessel
• einem Konvertergefäß 3 vom Typ LD-S * A converter vessel 3 of the type LD-S *
• einem Dekantierteil 2 zum Ofengefäß 1 gehörig• a decanting part 2 belongs to the furnace vessel 1
Ausführungsbeispiel 3:Example 3:
Anlage gemäß Fig. 3, bestehend aus3, consisting of
• einem AC-Elektro-Lichtbogenofen als Ofengefäß 1, als Schmelz- und Vorfrischgefäß• An AC electric arc furnace as furnace vessel 1, as a melting and pre-freshening vessel
• einem Konvertergefäß 3 vom Typ LD-S * A converter vessel 3 of the type LD-S *
• einem Dekantierteil 2• a decanting part 2
' Konverter mit Inertgasbodenspülung N;/Ar Tabelle II'' Converter with inert gas purging N ; / Ar Table II
Chemische Zusammensetzung und Temperatur der Fe-hältigen EinsatzstoffeChemical composition and temperature of the Fe-containing feedstocks
Stahlschrott 0,30 % C 2,5 % AscheSteel scrap 0.30% C 2.5% ash
0,50 % Mn 0,2 % Feuchte0.50% Mn 0.2% moisture
0,20 % Si0.20% Si
0,030 % S 25° C0.030% S 25 ° C
0,020 % P0.020% P
Eisenschwammpellets 91,9 % FEtot Sponge iron pellets 91.9% FE dead
(MIDREX-DRI)(MIDREX-DRI)
92,9 % Metallisierungsgrad92.9% degree of metallization
1,8 % C1.8% C
4,6 % Gangart ca. 0,5 Gangartbasizität4.6% gait approx. 0.5 gait basicity
25° C25 ° C
Flüssiges Roheisen 4,2 % C 1320° C 0,5 % Mn 0,6 % Si 0,04 % S 0,09 % P Molten pig iron 4.2% C 1320 ° C 0.5% Mn 0.6% Si 0.04% S 0.09% P
Tabelle IIITable III
Chemische Zusammensetzung, Korngröße und Temperatur von Zuschlägen, festen Energieträgem und FeuerfestmaterialienChemical composition, grain size and temperature of aggregates, solid energy sources and refractories
Tabelle IVTable IV
Chemische Zusammensetzung (vol.%), Temperatur von GasenChemical composition (vol.%), Temperature of gases
Rest C (firing in red.atm at 1000° C - British Coking Test) In allen drei Ausführungsfällen besitzen das Ofengefäß 1 und das Konvertergefäß 3 die folgende gleiche Konfiguration und Ausstattung, wobei die Spezifikation sich auf konventionelle diskontinuierliche Anlagen gemäß Standardreihen bezieht:Rest C (firing in red.atm at 1000 ° C - British Coking Test) In all three design cases, the furnace vessel 1 and the converter vessel 3 have the following identical configuration and equipment, the specification relating to conventional discontinuous systems in accordance with standard series:
Spezifikation des Ofengefäßes 1 :Specification of the furnace vessel 1:
- ca. 6 m Gefäßdurchmesser entspricht einem diskontinuierlichen Abstichgewicht von 90 t Rohstahl bei ca. 11 t Flüssigsumpf (Restsumpf),- approx. 6 m vessel diameter corresponds to a discontinuous tapping weight of 90 t crude steel with approx. 11 t liquid sump (residual sump),
- 70 MVA Trafoleistung, Wechselstrom,- 70 MVA transformer power, AC,
- drei Stück Graphitelektroden 16 mit Durchmesser 560 mm (keine Bodenanode 17, weil Wechselstromversorgung),- three pieces of graphite electrodes 16 with a diameter of 560 mm (no bottom anode 17 because AC supply),
- eine Roheisenrinne 21 für kontinuierliche Zuführung von flüssigem Roheisen 20,a pig iron trough 21 for the continuous supply of liquid pig iron 20,
- zwei Chargieröffnungen 11 im Deckel 4 für kontinuierliche Zuführung von Eisenschwamm Pellets und/oder Feinschrott 12, Stückkohle 13 und stückigen Schlackenbildnern (Kalk, Dolomit, Quarzit) 14, welche über ein Förderband- und Rutschensystem 15 herantransportiert werden,two charging openings 11 in the lid 4 for the continuous supply of sponge iron pellets and / or fine scrap 12, coal 13 and lumpy slag formers (lime, dolomite, quartzite) 14, which are transported in via a conveyor belt and slide system 15,
- drei Stück Kalkdüsen im Deckel 4 des Ofengefäßes 1 zum kontinuierlichen Einblasen von bis zu 100 % der im Ofengefäß 1 zugeführten Kalk- und Dolomitmenge als Staubkalk bzw. Staubdolomit 14 in die Hot Spots mittels Luft 28 als Trägergas,three pieces of lime nozzles in the lid 4 of the furnace vessel 1 for the continuous blowing in of up to 100% of the amount of lime and dolomite supplied in the furnace vessel 1 as dust lime or dust dolomite 14 into the hot spots by means of air 28 as carrier gas,
- zwei Stück wassergekühlte Manipulatorlanzen (eine Lanze 32 durch die Seitenwand des Ofengefäßes 1, eine Lanze 23 durch die Schlackentür 22 im Dekantierteil 2 bis in das Ofengefäß 1 hineinreichend) zum kontinuierlichen Einblasen von gasförmigem Sauerstoff 27 und/oder Feinkohle 13 (Luft 28 als Trägergas) unterhalb der Oberfläche der Schlacke 25 im Ofengefäß 1 ,- Two pieces of water-cooled manipulator lances (a lance 32 through the side wall of the furnace vessel 1, a lance 23 through the slag door 22 in the decanting part 2 reaching into the furnace vessel 1) for continuously blowing in gaseous oxygen 27 and / or fine coal 13 (air 28 as carrier gas ) below the surface of the slag 25 in the furnace vessel 1,
- drei Stück Kohle-Unterbaddüsen 33 zum kontinuierlichen Einblasen von Feinkohle 13 mittels Luft 28 als Trägergas,three pieces of coal under bath nozzles 33 for the continuous blowing in of fine coal 13 by means of air 28 as carrier gas,
- sechs Stück Inertgas-Unterbaddüsen 33 zum kontinuierlichen Einblasen von Inertgas 30 (N2/Ar, Verhältnis beliebig einstellbar) zwecks der intensiven Durchmischung von Metall 24 und Schlacke 25 im Ofengefäß 1,six pieces of inert gas under bath nozzles 33 for the continuous blowing in of inert gas 30 (N 2 / Ar, ratio arbitrarily adjustable) for the purpose of intensive mixing of metal 24 and slag 25 in the furnace vessel 1,
- drei Stück 0,-Unterbaddüsen 33 zum kontinuierlichen Einblasen von gasförmigem Sauerstoff 27, wobei die O, -Unterbaddüsen 33 mit Erdgas oder LPG (Liquid Propan Gas) 29 geschützt sind und im Boden des Ofengefäßes 1 bevorzugt unterhalb des Schrottvorwärmschachtes 5 angeordnet sind,three pieces of 0, under bath nozzles 33 for the continuous blowing in of gaseous oxygen 27, the O, under bath nozzles 33 being protected with natural gas or LPG (liquid propane gas) 29 and preferably arranged in the bottom of the furnace vessel 1 below the scrap preheating shaft 5,
- fünf Stück Erdgas/Sauerstoff-Brenner 32a mit einer Leistung je Brenner von max. 3,5 MW, welche in der Seitenwand des Ofengefäßes 1 ca. symmetrisch unterhalb des Schrottvorwärmschachtes 5 angeordnet sind, - drei Stück Nachverbreimungsdüsen 35 im Deckel 4 des Ofengefäßes 1 für Gassauerstoff 27 und/oder Luft 28 (0,/Luft-Verhältnis beliebig einstellbar), welche bevorzugt als bewegbare kurze Lanzen, d.h. als Nachverbrennungslanzen ausgeführt sind,- five natural gas / oxygen burners 32a with a capacity per burner of max. 3.5 MW, which are arranged in the side wall of the furnace vessel 1 approximately symmetrically below the scrap preheating shaft 5, three pieces of post-expansion nozzles 35 in the cover 4 of the furnace vessel 1 for gas oxygen 27 and / or air 28 (0 / air ratio can be set as desired), which are preferably designed as movable short lances, ie as post-combustion lances,
- ein Deckel 4 des Ofengefäßes 1 , der außen aus wassergekühlten Paneels, welche von der Innenseite (Ofenraum) mit Feuerfestschicht versehen sind, ausgeführt ist,a lid 4 of the furnace vessel 1, which is made on the outside of water-cooled panels which are provided with a refractory layer from the inside (furnace space),
- ein breiter Teil der Seitenwand des Ofengefäßes 1 an der Seite des Konvertergefäßes 3 der als Wehr 34 ausgebildet ist, wodurch einerseits eine Aufteilung des Unterteiles der Anlage in ein Ofengefäß 1 und in ein Konvertergefäß 3 erfolgt, anderseits ein beiden Gefäßen gemeinsamer Oberteil gebildet wird, so daß eine kontinuierliche Überführung von Metallschmelze 24, Schlacke 25 und Abgas 19 zwischen den Reaktorteilen 1 und 3 nur mit Hilfe der Schwerkraft erreicht wird, wobei Metall 24 in zur Schlacke 25 entgegengesetzter Richtung fließt (sogenannte Metall/Schlacke-Gegenstrombewegung), die Abgase aus den Teilräumen im Ofengefäß 1 und Konvertergefäß 3 durch die Schrottschüttung 7 im Ofengefäß 1 und dem unmittelbar darüber liegenden Schrottvorwärmschacht 5 durch die einheitliche Abgasabsaugung hingetrieben werden, oder wie in Fig. 3 dargestellt, direkt vom Ofengefäß 1 in die Heißgasleitung der nicht dargestellten Abgasbehandlungsanlage gelangen, wenn die Gesamtanlagenkonfiguration keinen Schrottvorwärmschacht 5 und oder Aufheizteil 9 vorsieht.a large part of the side wall of the furnace vessel 1 on the side of the converter vessel 3, which is designed as a weir 34, which on the one hand divides the lower part of the system into a furnace vessel 1 and a converter vessel 3, and on the other hand forms an upper part common to both vessels, so that a continuous transfer of molten metal 24, slag 25 and exhaust gas 19 between the reactor parts 1 and 3 is achieved only by means of gravity, with metal 24 flowing in the opposite direction to the slag 25 (so-called metal / slag countercurrent movement), the exhaust gases the subspaces in the furnace vessel 1 and converter vessel 3 are driven by the scrap bed 7 in the furnace vessel 1 and the scrap preheating shaft 5 lying directly above them by the uniform exhaust gas extraction, or, as shown in FIG. 3, directly from the furnace vessel 1 into the hot gas line of the exhaust gas treatment system, not shown, if the total layer configuration does not provide a scrap preheating shaft 5 and or heating part 9.
Spezifikation des Konvertergefäßes 3 :Specification of converter vessel 3:
- Innenvolumen nach Neuzustellung ca. 76,5 m\- Internal volume after relining approx. 76.5 m \
- spezifisches Volumen ca. 0,85 m3/t Metallinhalt (entspricht etwa einem diskontinuierlichen Abstichgewicht von ca. 90 t/Rohstahl für konventionelle Anlage),- specific volume approx. 0.85 m 3 / t metal content (corresponds approximately to a discontinuous tapping weight of approx. 90 t / crude steel for conventional systems),
- ein Stück wassergekühlte Konverterlanze (Top-Lanze) für Aufblasen von max. 10000 Nm3 0,/Stunde,- a piece of water-cooled converter lance (top lance) for inflating max. 10000 Nm 3 0, / hour,
- drei Stück Nachverbrennungsdüsen 35 für Gassauerstoff 27 und/oder Luft 28 (O2/Luft- Verhältnis beliebig einstellbar) im Deckel 37 und im oberen konischen Teil des Konvertergefäßes 3, welche bevorzugt als bewegbare kurze Lanzen, d.h. als Nachverbrennungslanzen ausgeführt sind,three pieces of afterburning nozzles 35 for gas oxygen 27 and / or air 28 (O 2 / air ratio can be set as desired) in the lid 37 and in the upper conical part of the converter vessel 3, which are preferably designed as movable short lances, ie as afterburning lances,
- zwei Chargieröffnungen 39, davon bevorzugt nur eine in Betrieb (in den Fig. 1 und 3 ist nur eine davon dargestellt) im Konverterdeckel 37 für kontinuierliche Zuführung von Feinschrott (hier Shredderschrott mit < 100 mm Stückgröße) und/oder Eisenschwamm- Pellets (DRI) 12, Stückkohle 13 und stückigen Schlackenbildnern (Kalk, Dolomit, Quarzit) 14, welche über ein Förderband-/Rutschensystem 40 herantransportiert werden,- Two charging openings 39, preferably only one in operation (only one of them is shown in FIGS. 1 and 3) in the converter cover 37 for continuous feeding of fine scrap (here shredder scrap with a piece size of <100 mm) and / or sponge iron pellets (DRI ) 12, lump coal 13 and lumpy slag formers (lime, dolomite, quartzite) 14, which are transported in via a conveyor belt / slide system 40,
- sechs Stück Inertgas-Unterbaddüsen 36 zum kontinuierlichen Einblasen von Inertgas 30 (N2/Ar, Verhältnis beliebig einstellbar) zwecks der intensiven Durchmischung von Metall 24 und Schlacke 25 im Konvertergefäß 3, - eine Rohstahl- Abstichöffhung 41 mit Regeleinheit für die Abstichgeschwindigkeit des Rohstahls 24 sowie automatische Verschlußeinrichtung (hier nicht näher erläutert) zur Unterbrechung des sonst kontinuierlichen Abstichvorganges, wenn notwendig,six pieces of inert gas under bath nozzles 36 for the continuous blowing in of inert gas 30 (N 2 / Ar, ratio arbitrarily adjustable) for the purpose of intensive mixing of metal 24 and slag 25 in the converter vessel 3, a crude steel tapping opening 41 with a control unit for the tapping speed of the crude steel 24 and an automatic closure device (not explained in more detail here) for interrupting the otherwise continuous tapping process if necessary,
- ein Deckel 37 des Konvertergefäßes 3 der in identischer Ausführung gestaltet ist wie der Deckel 4 des Ofengefäßes 1 und mit diesem im verriegelten Zustand während des Betriebes eine Einheit (Sektionsausführung) bildet. Etwa oberhalb des Wehrs 34 ist er mit einer Kontroll- und Reparaturöff ung 50 versehen. Diese bleibt während des kontinuierlichen Prozeßablaufes verschlossen.- A lid 37 of the converter vessel 3 which is designed in an identical design as the lid 4 of the furnace vessel 1 and forms a unit (section design) with it in the locked state during operation. Approximately above the weir 34, it is provided with a control and repair opening 50. This remains closed during the continuous process.
Spezifikation des Schrottvorwärmschachtes 5, des Aufheizteiles 9 und des Schrottförderbandes 8:Specification of the scrap preheating shaft 5, the heating part 9 and the scrap conveyor belt 8:
Um die recht unterschiedlichen Anforderungen bezüglich Schrottzufuhr und -vorwärmung für die betrachteten drei Ausführungsfälle (100 %, 40 %, 0 % Schrott im Einsatz-Mix) zu erfüllen, sind folgende Einrichtungen vorgesehen:In order to meet the very different requirements regarding scrap supply and preheating for the three execution cases considered (100%, 40%, 0% scrap in the mix of operations), the following facilities are provided:
1. Ein Schrottvorwärmschacht 5 mit großem innerem Nutz-Querschnitt von ca. 11,5 m2 und abgerundeten Kanten, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt.1. A scrap preheating shaft 5 with a large internal useful cross section of approximately 11.5 m 2 and rounded edges, as shown in FIGS. 1 and 2.
- Ca. konstanter Schachtquerschnitt über die Schachthöhe,- Approx. constant shaft cross-section over the shaft height,
- Schachthöhe oberhalb des Deckels 4 des Ofengefäßes 1, d.h. oberhalb der Schachteinmündungsebene in das Ofengefäß 1 bis zum oberen Haubenbereich (Deckel) des Vorwärmschachtes 5 ca. 6,50 m, wobei- shaft height above the lid 4 of the furnace vessel 1, i.e. about 6.50 m above the shaft opening level into the furnace vessel 1 to the upper hood area (cover) of the preheating shaft 5, whereby
- der Vorwärmschacht 5 aus wassergekühlten Paneelen gebildet ist, welche im oberen Haubenbereich innenseitig mit Feuerfestplatten (wie in Fig. 1 ersichtlich) versehen sind,the preheating shaft 5 is formed from water-cooled panels which are provided on the inside in the upper hood area with refractory plates (as can be seen in FIG. 1),
- der Vorwärmschacht 5 mit zwölf Nachverbrennungsdüsen 47 für Sauerstoff 27, Luft 28 oder Sauerstoff/Luft-Gemisch versehen ist, wobei diese Nachverbrennungsdüsen 47 etwa symmetrisch am äußeren Schachtperimeter in zwei Ebenen mit je sechs Düsen pro Ebene angeordnet sind,the preheating duct 5 is provided with twelve post-combustion nozzles 47 for oxygen 27, air 28 or an oxygen / air mixture, these post-combustion nozzles 47 being arranged approximately symmetrically on the outer duct perimeter in two levels, each with six nozzles per level,
- im oberen Haubenbereich des Vorwärmschachtes 5 zwei Erdgas/Sauerstoff/Luft- Kombibrenner 10 angeordnet sind, welche zugleich auch als Nachverbrennungslanzen verwendet werden können und als Brenner mit max. 3,5 MW je Brenner betrieben werden können.- Two natural gas / oxygen / air combi burners 10 are arranged in the upper hood area of the preheating shaft 5, which can also be used as afterburning lances and as a burner with max. 3.5 MW can be operated per burner.
Grundsätzlich kann der gesamte Vorwärmschacht 5 aus wassergekühlten Paneelen mit einer Innenausmauerung ausgeführt werden, wodurch folgende Vorteile erzielbar sind: -» geringe Wärmeverluste mit dem Kühlwasser im Vorwärmschacht bzw. geringere Kühlwassermenge notwendig → höhere Schrottvorwärm- und Abgastemperaturen beim Schachtaustritt ohne Störungsgefahr einstellbar.In principle, the entire preheating shaft 5 can be made of water-cooled panels with an inner lining, whereby the following advantages can be achieved: - »little heat loss with the cooling water in the preheating shaft or a smaller amount of cooling water is necessary → higher scrap preheating and flue gas temperatures can be set at the exit of the shaft without risk of malfunction.
2. Ein Schrottvorwärmschacht 5 mit kleinem innerem Nutz-Querschnitt von ca. 5 m2 und abgerundeten Kanten (wie in Fig. 1 dargestellt):2. A scrap preheating shaft 5 with a small inner useful cross section of approximately 5 m 2 and rounded edges (as shown in FIG. 1):
- Über die Schachthöhe ca. konstanter Schachtquerschnitt,- Approx. Constant shaft cross-section over the shaft height,
- gesamte Schachthöhe ca. 6,50 m, wobei- total shaft height approx. 6.50 m, whereby
- der Vorwärmschacht 5 aus wassergekühlten Paneelen besteht, die innenseitig im oberen Haubenbereich mit Feuerfestplatten versehen sind,- the preheating shaft 5 consists of water-cooled panels which are provided on the inside in the upper hood area with refractory plates,
- der Vorwärmschacht 5 mit acht Nachverbrennungsdüsen 47 für Sauerstoff 27, Luft 28 oder Sauerstoff/Luft-Gemischen versehen ist, wobei diese Nachverbrennungsdüsen 47 etwa symmetrisch am äußeren Schachtperimeter in zwei Ebenen je vier Düsen pro Ebene angeordnet sind,the preheating duct 5 is provided with eight post-combustion nozzles 47 for oxygen 27, air 28 or oxygen / air mixtures, these post-combustion nozzles 47 being arranged approximately symmetrically on the outer duct perimeter in two levels, four nozzles per level,
- im oberen Haubenbereich des Schachtes 5 ein Erdgas/Sauerstoff/Luft-Kombibrenner 10 angeordnet ist, welcher zugleich auch als Nachverbrennungslanze verwendet werden kann und als Brenner für eine Leistung von max. 3,5 MW ausgelegt ist.- In the upper hood area of the shaft 5, a natural gas / oxygen / air combi burner 10 is arranged, which can also be used as a post-combustion lance and as a burner for an output of max. 3.5 MW is designed.
3. Ein Aufheizteil 9 ist mit zwei gleichen, innerhalb des Aufheizteiles 9 nebeneinander parallel angeordneten Schrottförderbändern 8 versehen, welche innerhalb der gemeinsamen Einhausung durch einen feuerfesten Damm (nicht in den Zeichnungen dargestellt) voneinander räumlich getrennt sind. Die Auslegung des Aufheizteiles 9 und der Schrottförderbänder 8 kann folgenderweise zusammengefaßt werden:3. A heating part 9 is provided with two identical scrap conveyor belts 8 arranged parallel to one another within the heating part 9, which are spatially separated from one another within the common housing by a refractory dam (not shown in the drawings). The design of the heating part 9 and the scrap conveyor belts 8 can be summarized as follows:
SchrottfÖrderband 8Scrap conveyor 8
Anzahl (gleiche Ausführung): 2Number (same version): 2
Bandbreite: 2,0 mBand width: 2.0 m
Bandlänge: 40,2 mBand length: 40.2 m
Durchschnittliche Bandbeladung (t Schrott/m2 Bandfläche): 0,30 t/m2 Average strip load (t scrap / m 2 strip area): 0.30 t / m 2
Bandgeschwindigkeit: max. 8 m/minBelt speed: max. 8 m / min
Schrottförderleistung pro Band 8: max. 4,8 t/minScrap conveying capacity per belt 8: max. 4.8 t / min
Aufheizteil 9Heating part 9
Form der Umhausung oben: teilkreisförmig, wassergekühlte Paneele mit Mauerung innenseitig unten: rechteckig, wassergekühlte Paneele, ohneForm of housing above: part-circular, water-cooled panels with walling on the inside below: rectangular, water-cooled panels, without
Mauerung Zehn Erdgas/Sauerstoff/Luft-Kombibrenner/Lanzen 10 (bei Brennerbetrieb mit max. 3,5 MW je Brenner bzw. bei Betrieb als Nachverbrennungslanze mit max. 3000 NmVh Luft oder Luft/O,-Gemisch je Lanze 10), welche in zwei Reihen (fünf Stück pro Reihe) im gemauerten Deckel des Aufheizteiles 9 symmetrisch oberhalb eines jeden der beiden Schrottförderbänder 8 angeordnet sind.Masonry Ten natural gas / oxygen / air combi burners / lances 10 (in burner operation with max.3.5 MW per burner or in operation as post-combustion lance with max. 3000 NmVh air or air / O, mixture per lance 10), which in two Rows (five pieces per row) are arranged symmetrically above each of the two scrap conveyor belts 8 in the brick cover of the heating part 9.
Ein vertikal ausgerichteter feuerfester Damm (Wand), welcher den gesamten Innenraum des Aufheizteiles 9 in Längsrichtung in zwei voneinander nahezu vollständig getrennte Teilräume mit je einem SchrottfÖrderband 8 teilt.A vertically aligned refractory dam (wall), which divides the entire interior of the heating part 9 in the longitudinal direction into two sub-spaces that are almost completely separate from one another, each with a scrap conveyor belt 8.
Prozeßablauf und ErgebnisseProcess flow and results
Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1
Der Einsatz-Mix besteht aus 100 % Stahlschrott (Mischschrott) mit der Zusammensetzung gemäß Tabelle II. Zur Durchführung des Verfahrens dient die Anlagenvariante nach Fig. 1 mit dem Schrottvorwärmschacht 5 mit einem inneren Nutz-Querschnitt vonThe insert mix consists of 100% steel scrap (mixed scrap) with the composition according to Table II. The system variant according to FIG. 1 with the scrap preheating shaft 5 with an internal useful cross section of serves to carry out the method
11,5 m2 und mit zwei Schrottförderbändern 8 (Bandbreite je 2,0 m, Bandlänge je 40 m), welche nebeneinander parallel angeordnet sind und vor dem Entladen des Schrottes 7 in den11.5 m 2 and with two scrap conveyor belts 8 (belt width 2.0 m, belt length 40 m), which are arranged side by side in parallel and before unloading the scrap 7 in the
Vorwärmschacht 5 einen gemeinsamen, 10 m langen Aufheizteil 9 durchlaufen, wobei derPreheating shaft 5 pass through a common, 10 m long heating part 9, the
Aufheizteil 9 unmittelbar im oberen Haubenbereich des Vorwärmschachtes 5 einmündet.Heating part 9 opens directly in the upper hood area of the preheating shaft 5.
Eine geringe Teilmenge (11,50 %) des Schrottes mit einer Stückgröße < 100 mm wird als Kühlmittel 12 mit einer Temperatur von 25° C in das Konvertergefäß 3 kontinuierlich zugeführt. Der Rest des Schrottes mit einer max. Schrottstücklänge von 1,5 m (d.h. die Hauptteilmenge 7 von 88,50 %) wird mit Hilfe von vier Schrottbeladekränen auf die zwei Schrottförderbänder 8 chargiert und nach der Vorwärmung im Aufheizteil 9 und im Vorwärmschacht 5 dem Ofengefäß 1 kontinuierlich zugeführt und in diesem geschmolzen. Die durchschnittliche Höhe der Schrottsäule 7 im Vorwärmschacht 5 beträgt ca. 2,5 m. Als Wärmequelle für die Vorwärmung des Schrottes 7 im Aufheizteil 9 und im Vorwärmschacht 5 dienen die fühlbare Wärme (Enthalpie) und die chemische Wärme (Wärme aus der teilweisen Nachverbrennung) der hauptsächlich vom Ofengefäß 1 in den Vorwärmschacht 5 bzw. in den Aufheizteil 9 einströmenden Abgase 19 sowie die Wärme aus einer gewissen, während der Schrottvorwärmung stattfindenden Schrottoxidation. Die teilweise Nachverbrennung der Abgase 19 im Vorwärmschacht 5 erfolgt in zwei Stufen, wobei Kaltluft 28 und Gassauerstoff 27 durch die in zwei Ebenen angeordneten zwölf Nachverbrennungsdüsen 47 in einem Volumenverhältnis von ca. Luft/O, ~ 4,2 kontinuierlich eingeblasen werden. Im Aufheizteil 9 erfolgt die Nachverbrennung stufenweise entlang des Aufheizteiles 9 durch kontinuierliches Einblasen von Kaltluft 28 durch die insgesamt zehn Kombibrenner/Lanzen 10 (hier nur als Nachverbrennungslanzen), die im Deckel des Aufheizteiles 9 (2 x 5 Kombibrenner/Lanzen 10 oberhalb jedes Schrottförderbandes 8) angeordnet sind.A small portion (11.50%) of the scrap with a piece size of <100 mm is fed continuously as a coolant 12 into the converter vessel 3 at a temperature of 25 ° C. The rest of the scrap with a max. A scrap piece length of 1.5 m (ie the main part quantity 7 of 88.50%) is charged onto the two scrap conveyor belts 8 with the aid of four scrap loading cranes and, after preheating in the heating part 9 and in the preheating shaft 5, is continuously fed to the furnace vessel 1 and melted there. The average height of the scrap column 7 in the preheating shaft 5 is approximately 2.5 m. The sensible heat (enthalpy) and chemical heat (heat from the partial afterburning) of the exhaust gases flowing mainly from the furnace vessel 1 into the preheating shaft 5 and into the heating part 9 serve as the heat source for preheating the scrap 7 in the heating part 9 and in the preheating shaft 5 19 as well as the heat from a certain scrap oxidation taking place during the preheating of the scrap. The partial afterburning of the exhaust gases 19 in the preheating shaft 5 takes place in two stages, with cold air 28 and gas oxygen 27 being blown in continuously by the twelve post-combustion nozzles 47 arranged in two levels in a volume ratio of approx. In the heating part 9, the afterburning takes place gradually along the heating part 9 by means of continuous Blowing in cold air 28 through a total of ten combination burners / lances 10 (here only as afterburning lances), which are arranged in the lid of the heating part 9 (2 x 5 combination burners / lances 10 above each scrap conveyor belt 8).
Wichtige Prozeßgrößen für den Prozeßablauf im Aufheizteil 9 und im Vorwärmschacht 5 sind in der folgenden Tabelle angegeben:Important process variables for the process sequence in the heating section 9 and in the preheating shaft 5 are given in the following table:
Das kontinuierliche Schmelzen des im Aufheizteil 9 und im Vorwärmschacht 5 vorgewärmten Schrottes 7 erfolgt im Ofengefäß 1 , wobei die entstehende Metallschmelze 24 im Ofengefäß 1The continuous melting of the scrap 7 preheated in the heating part 9 and in the preheating shaft 5 takes place in the furnace vessel 1, the resulting metal melt 24 in the furnace vessel 1
inkl. nichtmetalhscher Komponenten ' Teilmenge vom Ofengefäß 1including non-metallic components '' part of the furnace vessel 1
(t Met.Produkt/t Met. Eιπsatz)xl00 zugleich zu einer Si-armen, aber C-reichen Schmelze mit den Eigenschaften(t Met.Product / t Met.Eιπsatz) xl00 at the same time to a low-Si, but C-rich melt with the properties
1,86 % C ca. 1550° C1.86% C approx. 1550 ° C
0,20 % Mn < 0,05 % Si Liquidustemperatur ca. 1400° C0.20% Mn <0.05% Si liquidus temperature approx. 1400 ° C
0,032 % S 0,005 % P0.032% S 0.005% P
aufgekohlt und partiell gefrischt wird, bevor diese über das Wehr 34 in das Konvertergefäß 3 überläuft. Die Metallschmelze 24 im Ofengefäß 1 besitzt stets etwa die oben angeführten Eigenschaften.is carburized and partially refreshed before it overflows over the weir 34 into the converter vessel 3. The molten metal 24 in the furnace vessel 1 always has approximately the properties mentioned above.
Der Schmelz- und Frischprozeß im Ofengefäß 1 läuft kontinuierlich ab und erfolgt bei sehr intensiver Baddurchmischung quasistationär unter kontinuierlicher Zufuhr der folgenden Stoffe, Medien und Energien bzw. unter den folgenden Prozeßbedingungen:The melting and fresh process in the furnace vessel 1 runs continuously and takes place quasi-steadily with very intensive bath mixing with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
- ca. 4,61 t/min vorgewärmter Schrott 7 mit einer Temperatur von ca. 834° C,4.61 t / min preheated scrap 7 with a temperature of approx. 834 ° C,
- flüssige, FeOn-reiche, hochbasische (CaO/SiO2 = 3,55) und heiße Konverterschlacke 25 mit einer Temperatur von ca. 1620° C, welche vom Konvertergefäß 3 entgegen der Metallfließrichtung über das Wehr 34 in das Ofengefäß 1 fließt,liquid, FeO n -rich, highly basic (CaO / SiO 2 = 3.55) and hot converter slag 25 with a temperature of approximately 1620 ° C., which flows from the converter vessel 3 against the metal flow direction via the weir 34 into the furnace vessel 1,
- Kalk 14 (ca. 60 % davon als Blasekalk über die Kalkdüsen 35 und ca. 40 % davon als Stückkalk über die Chargieröffnungen 11 im Deckel 4 des Ofengefäßes 1, Blasekalk/Stückkalk- Verhältnis ist beliebig veränderbar),- Lime 14 (approx. 60% thereof as blown lime via the lime nozzles 35 and approx. 40% thereof as lump lime via the charging openings 11 in the lid 4 of the furnace vessel 1, blown lime / lump lime ratio can be changed as desired),
- Satzkohle (Stückkohle) 13 über die Chargieröffhungen 11 im Deckel 4 des Ofengefäßes 1,- Charcoal (piece coal) 13 via the charging openings 11 in the lid 4 of the furnace vessel 1,
- Blasekohle (Feinkohle) 13 über die Manipulatorlanzen 32 und 23 sowie über die Kohle- Unterbaddüsen 33 des Ofengefäßes 1,Blow coal (fine coal) 13 via the manipulator lances 32 and 23 as well as via the coal under bath nozzles 33 of the furnace vessel 1,
- Erdgas 29 und Gassauerstoff 27 über die Brenner 32a des Ofengefäßes 1,Natural gas 29 and gas oxygen 27 via the burners 32a of the furnace vessel 1,
- N, 30 und Erdgas 29 über die Inertgas-Bodendüsen 33 des Ofengefäßes 1,N, 30 and natural gas 29 via the inert gas bottom nozzles 33 of the furnace vessel 1,
- Gassauerstoff 27 über die Manipulatorlanzen 32 und oder 23 des Ofengefäßes 1,Gas oxygen 27 via the manipulator lances 32 and or 23 of the furnace vessel 1,
- Gassauerstoff 27 über die Nachverbrennungslanzen 35 im Deckel 4 des Ofengefäßes 1 ,Gas oxygen 27 via the afterburning lances 35 in the lid 4 of the furnace vessel 1,
- Konverterabgas 19 inkl. Staub im Konverterabgas, welche vom Konvertergefäß 3 unmittelbar in das Ofengefäß 1 einströmen,Converter exhaust gas 19 including dust in the converter exhaust gas, which flow directly from the converter vessel 3 into the furnace vessel 1,
- Falschluft, welche vor allem durch die Schlackentür 22, aber auch über Elektrodenspalte im Deckel 4 von der Außenumgebung in das Ofengefäß 1 infolge des Unterdruckes im Ofengefäß 1 angesaugt wird,False air, which is sucked in from the outside into the furnace vessel 1 due to the negative pressure in the furnace vessel 1, above all through the slag door 22, but also via electrode gaps in the lid 4,
- Blaseluft 28 als Fördergas über die Lanzen/Düsen 35, 32, 23 und 33,Blow air 28 as conveying gas via the lances / nozzles 35, 32, 23 and 33,
- ca. 53,1 MW kontinuierlicher elektrischer Energieeintrag über die Elektroden 16 zur Deckung des Wärmebedarfes im Ofengefäß 1, welcher Eintrag bei der Gesamtanlagenproduktivität von ca. 4,87 t Rohstahl/min (ca. 292 t Rohstahl/Betriebsstunde), einem Elektroenergieverbrauch von ca. 181,6 kWh/t Rohstahl entspricht.- About 53.1 MW continuous electrical energy input via the electrodes 16 to cover the heat requirement in the furnace vessel 1, which entry in the Total plant productivity of approx. 4.87 t crude steel / min (approx. 292 t crude steel / operating hour), which corresponds to an electrical energy consumption of approx. 181.6 kWh / t crude steel.
Die Produkte des Ofengefäßes 1 werden ebenfalls kontinuierlich und semistationär abgeführt, u.zw.:The products of the furnace vessel 1 are also continuously and semi-continuously removed, including:
- ca. 4,46 t/min C-reiche, Si-arme Vorschmelze 24 mit den oben angeführten Eigenschaften über das Wehr 34 in Richtung des Konvertergefäßes 3,4.46 t / min C-rich, low-Si melt 24 with the above-mentioned properties via the weir 34 in the direction of the converter vessel 3,
- ca. 416 kg/min Schlacke 25 mit den folgenden Eigenschaften:- approx. 416 kg / min slag 25 with the following properties:
ca. 12,2 % FeOn 0,46 % P,05 ca. 5,0 % Femet 0,21 % Sapprox.12.2% FeO n 0.46% P, 0 5 approx.5.0% Fe met 0.21% S
40,9 % CaO Basizität (CaO/SiO,) = 2,040.9% CaO basicity (CaO / SiO,) = 2.0
7,8 % MgO Temperatur ~ 1550° C7.8% MgO temperature ~ 1550 ° C
5,8 % MnO 20,4 % SiO, 7,0 % A1,03 5.8% MnO 20.4% SiO, 7.0% A1.0 3
welche über den Dekantierteil 2 durch die Schlackentür 22 kontinuierlich die Anlage verläßt,which continuously leaves the system via the decanting part 2 through the slag door 22,
- ca. 522 NmVmin Abgas 19 und ca. 79,1 kg/min Staub im Abgas mit den folgenden Eigenschaften- approx. 522 NmVmin exhaust gas 19 and approx. 79.1 kg / min dust in the exhaust gas with the following properties
Abgas (Gasphase^) Abgas fStaublFlue gas (gas phase ^) Flue gas f. Dust
37,0 vol.% CO 72,5 % FeOn 37.0 vol.% CO 72.5% FeO n
23,l vol.% C02 9,0 % CaO23, l vol.% C0 2 9.0% CaO
3.3 vol. % H, 3,4 % SiO,3.3 vol. % H, 3.4% SiO,
8.4 vol. % H2O 4,8 % C 25,8 vol. % N2 5,7 % ZnO8.4 vol. % H 2 O 4.8% C 25.8 vol. % N 2 5.7% ZnO
1 ,7 vol. % O, Rest = MgO+MnO+Al,O3+SnO,+P,05 1, 7 vol. % O, balance = MgO + MnO + Al, O 3 + SnO, + P, 0 5
Rest = Ar+SO,+F, Gesamt-Nachverbrennungsgrad 43,9 % Temperatur - 1570° C welche vom Ofengefäß 1 in den Schrottvorwärmschacht 5 gelangen.Rest = Ar + SO, + F, total degree of afterburning 43.9% temperature - 1570 ° C which get from the furnace vessel 1 into the scrap preheating shaft 5.
Nach dem Überlauf über das Wehr 34 gelangt die C-reiche, Si-arme Vorschmelze kontinuierlich in das Konvertergefäß 3 und vermischt sich bei sehr intensiver Badbewegung mit der im Konvertergefäß 3 stets vorhandenen Rohstahlschmelze 24 mit durchgehend innerhalb enger Toleranzen geregelten Eigenschaften:After the overflow over the weir 34, the C-rich, low-Si melt reaches the converter vessel 3 continuously and mixes with the crude steel melt 24 which is always present in the converter vessel 3 during a very intensive bath movement Properties regulated within narrow tolerances:
- Menge von ca. 90 t,- quantity of approx. 90 t,
- Metallbadniveau im Konvertergefäß 3 ca. 0,5 m unterhalb des Niveaus des Wehrs 34,- metal bath level in converter vessel 3 approx. 0.5 m below the level of weir 34,
- Zusammensetzung (insbesondere C-Gehalt) und Temperatur gleich den erwünschten Rohstahlabstichwerten, im vorliegenden Fall wie folgt:- Composition (in particular C content) and temperature equal to the desired crude steel tapping values, in the present case as follows:
C = 0,05 % T = 1620° CC = 0.05% T = 1620 ° C
Oberhalb der Rohstahlschmelze 24 sammelt sich im Konvertergefäß 3 die flüssige Konverterschlacke 25 an, deren Oberfläche bei einer Schlackenschichthöhe im Konvertergefäß 3 von ca. 1,8 - 2,0 m bis zu 0,5 - 1,0 m höher als jene im Ofengefäß 1 liegt und infolge dessen, getrieben durch die Schwerkraft und Impulse von der Badbewegung im Konvertergefäß 3, kontinuierlich über das Wehr 34 in das Ofengefäß 1 überläuft.Above the crude steel melt 24, the liquid converter slag 25 collects in the converter vessel 3, the surface of which at a slag layer height in the converter vessel 3 of approximately 1.8-2.0 m up to 0.5-1.0 m higher than that in the furnace vessel 1 lies and as a result, driven by gravity and impulses from the bath movement in the converter vessel 3, continuously overflows via the weir 34 into the furnace vessel 1.
Somit ergibt sich für die Technologieführung im Konvertergefäß 3 die folgende Aufgabenstellung, welche kontinuierlich/durchgehend erfüllt wird:This results in the following task for the technology management in converter vessel 3, which is carried out continuously / continuously:
- Frischen und Aufheizen der vom Ofengefäß 1 zufließenden C-reichen, Si-armen Vorschmelze auf die erwünschten Eigenschaften des Rohstahls 24 beim Abstich aus dem Konvertergefäß 3 über die Rohstahl- Abstichöffhung 41 und zugleich Vermischen dieses Teilstroms der Metallschmelze mit dem stets vorhandenen Metallbad 24 im Konvertergefäß 3, d.h. Homogenisieren der Rohstahlschmelze 24, welche durch die Abstichöffhung 41 ausfließt bzw. abgestochen wird, im Konvertergefäß 3,- Fresh and heating of the C-rich, Si-poor premelt flowing in from the furnace vessel 1 to the desired properties of the crude steel 24 when tapping from the converter vessel 3 via the crude steel tap opening 41 and at the same time mixing this partial flow of the metal melt with the metal bath 24 which is always present in the Converter vessel 3, ie Homogenizing the crude steel melt 24, which flows out or is tapped through the tap opening 41, in the converter vessel 3,
- Abfuhr der während des Konverterbetriebes kontinuierlich entstehenden Konverterschlacke 25 und Konverterabgase 19 in Richtung zum Ofengefäß 1 und- Removal of the converter slag 25 and converter exhaust gases 19 continuously generated during converter operation in the direction of the furnace vessel 1 and
- Einstellung von ca. mit der Zeit gleichbleibenden Verhältnissen bezüglich Menge, Zusammensetzung und Temperatur von Rohstahlschmelze 24, Schlacke 25 und Abgasen 19 im Konvertergefäß 3, welche an die erforderlichen Eigenschaften und die gewünschte Abstichgeschwindigkeit des Rohstahls 24 über die Abstichöffnung 41 (d.h. an die gewünschte Anlagenproduktivität) angepaßt sind und wiederum durch die Rohstahlabstichgeschwindigkeit und die Frischgeschwindigkeit im Konvertergefäß 3 innerhalb gewisser Grenzen geregelt werden.- Setting of approximately constant conditions with respect to the amount, composition and temperature of crude steel melt 24, slag 25 and exhaust gases 19 in the converter vessel 3, which depends on the required properties and the desired tapping speed of the crude steel 24 via the tap opening 41 (ie the desired one Plant productivity) are adapted and in turn are regulated within certain limits by the crude steel tapping speed and the fresh speed in the converter vessel 3.
Im betrachteten Fall erfolgt der Frischprozeß im Konvertergefäß 3 bei sehr intensiver Baddurchmischung quasistationär unter kontinuierlicher Zufuhr der folgenden Stoffe, Medien und Energien bzw. unter den folgenden Prozeßbedingungen:In the case under consideration, the fresh process in converter vessel 3 takes place quasi-steadily with very intensive bath mixing with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
- ca. 4,46 t/min C-reiche, Si-arme Vorschmelze mit den oben angeführten Eigenschaften vom Ofengefäß 1 , - ca. 0,59 t/min Feinschrott 12 als Kühlmittel durch die Chargieröffhungen 39 im Konverterdeckel 37, wobei die Zusammensetzung des Feinschrottes 12 etwa der Mischschrottzusammensetzung gemäß Tabelle I entspricht und die max. Stücklänge < 100 mm beträgt,- approx. 4.46 t / min C-rich, low-Si premelt with the above properties of furnace vessel 1, - Approx. 0.59 t / min fine scrap 12 as coolant through the charging openings 39 in the converter cover 37, the composition of the fine scrap 12 roughly corresponding to the mixed scrap composition according to Table I and the max. Piece length is <100 mm,
- Stückkalk 14, Quarzit und Stückkohle 13 ebenfalls durch die Chargieröffhungen 39 im Konverterdeckel 37,Lump lime 14, quartzite and lump coal 13 also through the charging openings 39 in the converter cover 37,
- Gassauerstoff 27 über die wassergekühlte Konverterlanze 35',Gas oxygen 27 via the water-cooled converter lance 35 ',
- Gassauerstoff 27 über die Nachverbrennungslanzen 35 und- Gas oxygen 27 via the afterburning lances 35 and
- N, 30 und Erdgas 29 über die Bodenspüldüsen 36 des Konvertergefäßes 3- N, 30 and natural gas 29 via the bottom flushing nozzles 36 of the converter vessel 3
Die Produkte des Konvertergefäßes 3 werden ebenfalls kontinuierlich und semistationär abgeführt, u.zw.:The products of the converter vessel 3 are also continuously and semi-continuously removed, including:
- ca. 4,87 t/min (= ca. 292 t/h) Rohstahl 24 mit den Eigenschaften- approx.4.87 t / min (= approx. 292 t / h) crude steel 24 with the properties
0,05 % C ca. 620 ppm O gelöst0.05% C approx. 620 ppm O dissolved
0,14 % Mn ca. 30 ppm N0.14% Mn approx. 30 ppm N
Spuren Si < 1,5 ppm HTraces Si <1.5 ppm H
0,026 % S0.026% S
0,0038 % P T = 1620° C0.0038% P T = 1620 ° C
0,21 % Cu über die Abstichöffnung 41 im Konvertergefäß 3,0.21% Cu via the tap opening 41 in the converter vessel 3,
- flüssige, FeOn-reiche, hochbasische Konverterschlacke 25 mit den Eigenschaften ca. 25,0 % FeOn 0,27 % P,O5 ca. 5,0 % Femet 0,21 % S- Liquid, FeO n -rich, highly basic converter slag 25 with the properties approx.25.0% FeO n 0.27% P, O 5 approx.5.0% Fe met 0.21% S
42,0 % CaO Basizität (CaO/SiO,) = 3,5542.0% CaO basicity (CaO / SiO,) = 3.55
7,9 % MgO Temperatur ~ 1620° C7.9% MgO temperature ~ 1620 ° C
4.8 % MnO 11,8 % Si02 4.8% MnO 11.8% Si0 2
2.9 % Al,O3 über das Wehr 34 in Richtung zum Ofengefäß 1 und2.9% Al, O 3 over weir 34 towards furnace vessel 1 and
- Konverterabgas 19 inkl. Staub im Konverterabgas mit den folgenden Eigenschaften:- Converter exhaust gas 19 including dust in the converter exhaust gas with the following properties:
Abgas f Gasphase') Abgas (Staub)Exhaust gas phase ') Exhaust gas (dust)
84,0 vol. % CO 91,2 % FeOn 84.0 vol. % CO 91.2% FeO n
9.3 vol. % CO, 3,5 % CaO 3,0 vol. % H2 0,7 % SiO2 9.3 vol. % CO, 3.5% CaO 3.0 vol. % H 2 0.7% SiO 2
1.4 vol. % H,O 0,8 % C 0,6 vol. % N, l,7 % ZnO1.4 vol. % H, O 0.8% C 0.6 vol. % N, 1.7% ZnO
1 ,2 vol. % O, Rest = MgO+MnO+Al2O3+SnO-+P2Os 1, 2 vol. % O, balance = MgO + MnO + Al 2 O 3 + SnO- + P 2 O s
Rest = Ar+SO,+F 2Rest = Ar + SO, + F 2
Gesamt-Nachverbrennungsgrad 11 ,0 % Temperatur - 1620° C welche vom Konvertergefäß 3 unmittelbar in das Ofengefäß 1 gelangen. Total degree of afterburning 11.0% temperature - 1620 ° C. which reaches the furnace vessel 1 directly from the converter vessel 3.
Wichtige Prozeßgrößen für den Prozeßablauf im Ofengefäß 1 und im Konvertergefäß 3 sind in der folgenden Tabelle angegeben:Important process variables for the process flow in furnace vessel 1 and in converter vessel 3 are given in the following table:
Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2
Der Einsatz-Mix besteht ausThe bet mix consists of
40 % Stahlschrott40% steel scrap
30 % Eisenschwamm (Pellets) und30% sponge iron (pellets) and
30 % flüssigem Roheisen mit den in Tabelle II angegebenen Eigenschaften.30% liquid pig iron with the properties given in Table II.
' (t Met.Produkt/t Met.Einsatz)xl00 In diesem Fall besteht bezüglich der zu verwendenden Anlagenkonfiguration und des grundsätzlichen Verfahrensablaufes prinzipiell kein wesentlicher Unterschied gegenüber dem oben angeführten Ausführungsbeispiel 1. Unterschiede bei der Anlagenkonfiguration und der Technologieführung ergeben sich infolge der unterschiedlichen Mengenverhältnisse und Eigenschaften der Komponenten im Einsatz-Mix. Zur Durchführung des Verfahrens dient ebenfalls die Anlagenvariante gemäß Fig. 1 , allerdings'(t Met.Product / t Met.Use) xl00 In this case, with regard to the system configuration to be used and the basic process sequence, there is in principle no significant difference from the above-mentioned exemplary embodiment 1. Differences in the system configuration and the technology management result from the different quantity ratios and properties of the components in the application mix. The system variant according to FIG. 1 also serves to carry out the method, however
- unter Anwendung des Schrottvorwärmschachtes 5 mit dem geringen Nutz-Querschnitt von ca. 5 m2, wobei die Differenz zum Schrottvorwärmschacht 5 mit dem großen Nutzquerschnitt von ca. 11,5 m2 durch ein zusätzliches, zum Vorwärmschacht 5 mit dem geringen Nutzquerschnitt passendes Deckelstück im Deckel 4 des Ofengefäßes 1 ersetzt wird. Das zusätzliche Deckelstück (nicht dargestellt) ist identisch ausgeführt wie der Deckel 4 des Ofengefäßes 1 und bei Anwendung des Schachtes 5 mit dem geringen Nutz- Querschnitt mit diesem fest verriegelt, so daß eine gasdichte Einheit entsteht,- Using the scrap preheating shaft 5 with the small useful cross section of approx. 5 m 2 , the difference to the scrap preheating shaft 5 with the large useful cross section of approx. 11.5 m 2 due to an additional cover piece matching the preheating shaft 5 with the small useful cross section in the lid 4 of the furnace vessel 1 is replaced. The additional cover piece (not shown) is identical to the cover 4 of the furnace vessel 1 and, when using the shaft 5 with the small useful cross-section, is firmly locked with it, so that a gas-tight unit is produced,
- sowie unter Anwendung nur eines der beiden Schrottförderbänder 8 zum Transportieren, Vorwärmen (im Rahmen des gleichen, bereits beschriebenen Aufheizteiles 9) und Befüllen des Schrottes 7 in den Schrottvorwärmschacht 5 mit dem geringen Nutzquerschnitt verwendet wird, d.h. aktiv ist, wobei im Aufheizteil 9 nur jene Hälfte der insgesamt zehn Erdgas/Sauerstoff/Luft-Kombibrenner/Lanzen 10 oberhalb des aktiven Schrottförderbandes 8 betrieben werden, während die zweite Hälfte des Aufheizteiles 9 (hinter dem bereits erwähnten feuerfesten Damm) und das zweite SchrottfÖrderband 8 passiv bleiben, d.h. nicht betrieben werden.- and using only one of the two scrap conveyor belts 8 for transporting, preheating (within the same, already described heating part 9) and filling the scrap 7 in the scrap preheating shaft 5 with the small usable cross section, i.e. is active, with only that half of the total of ten natural gas / oxygen / air combi burners / lances 10 being operated above the active scrap conveyor belt 8 in the heating part 9, while the second half of the heating part 9 (behind the refractory dam already mentioned) and the second scrap conveyor belt 8 remain passive, ie not be operated.
Weitere Unterschiede zum Ausführungsbeispiel 1 bestehen darin, daß im vorliegenden Fall eine kontinuierliche Zuführung von flüssigem Roheisen 20 über die Roheisenrinne 21 und Eisenschwamm-Pellets 12 über die Chargieröffhungen 11 in das Ofengefäß 1 erfolgt. Eisenschwamm-Pellets 12 werden als Kühlmittel in das Konvertergefäß 3 eingebracht, u.zw. in einer Menge von ca. 8,8 % vom Einsatz-Mix, d.h. ca. 29,3 % des im Einsatz-Mix enthaltenen Eisenschwamm-Pellets, deren Gesamtanteil im Einsatz-Mix 30 % beträgt.Further differences from exemplary embodiment 1 are that in the present case there is a continuous supply of molten pig iron 20 via pig iron channel 21 and sponge iron pellets 12 via charging openings 11 into furnace vessel 1. Sponge iron pellets 12 are introduced as coolant into the converter vessel 3, etc. in an amount of approx.8.8% of the mix, i.e. approx. 29.3% of the iron sponge pellets contained in the insert mix, the total proportion of which in the insert mix is 30%.
Die Gesamtmenge des Schrottes im Einsatz-Mix wird mit Schrottbeladekränen auf das Schrottförderband 8 chargiert und nach Vorwärmung im Aufheizteil 9 und im Vorwärmschacht 5 in das Ofengefäß 1 kontinuierlich zugeführt bzw. geschmolzen. Die durchschnittliche Höhe der Schrottsäule 7 im Vorwärmschacht 5 beträgt 2,5 m. Als Wärmequelle für die Vorwärmung des Schrottes 7 im Aufheizteil 9 und im Vorwärmschacht 5 dient die physikalische und die chemische Wärme, teilweise Nachverbrennung der Abgase 19 vom Ofengefäß 1 und Wärme aus einer teilweisen Schrottoxidation während der Vorwärmung. Die teilweise Nachverbrennung der Abgase 19 im Vorwärmschacht 5 erfolgt in zwei Stufen, wobei Kaltluft 28 und Gassauerstoff 27 durch die in zwei Ebenen angeordneten acht Nachverbrennungsdüsen 47 in einem Volumenverhältnis von ca. Luft/O, - 3,7 kontinuierlich eingeblasen wird. Im Aufheizteil 9 erfolgt die Vorwärmung stufenweise entlang der Hälfte mit dem aktiven SchrottfÖrderband 8 durch kontinuierliches Einblasen von Kaltluft 28 und Gassauerstoff 27 über die insgesamt fünf Kombibrenner/Lanzen 10 im Deckel des Aufheizteiles 9, welche oberhalb des aktiven Schrottförderbandes 8 angeordnet sind.The total amount of scrap in the insert mix is charged with scrap loading cranes onto the scrap conveyor belt 8 and, after preheating in the heating part 9 and in the preheating shaft 5, continuously fed or melted into the furnace vessel 1. The average height of the scrap column 7 in the preheating shaft 5 is 2.5 m. The physical and chemical heat, partial afterburning of the exhaust gases 19 from the furnace vessel 1 and heat from a partial scrap oxidation during the preheating serves as the heat source for preheating the scrap 7 in the heating part 9 and in the preheating shaft 5. The partial post-combustion of the exhaust gases 19 in the preheating shaft 5 takes place in two stages, with cold air 28 and gas oxygen 27 being blown in continuously by the eight post-combustion nozzles 47 arranged in two levels in a volume ratio of approx. In the heating part 9, the preheating takes place gradually along the half with the active scrap conveyor belt 8 by continuously blowing in cold air 28 and gas oxygen 27 through the five combi burners / lances 10 in the lid of the heating part 9, which are arranged above the active scrap conveyor belt 8.
Wichtige Prozeßgrößen für den Prozeßablauf im Aufheizteil 9 und im Vorwärmschacht 5 sind in der folgenden Tabelle angegeben:Important process variables for the process sequence in the heating section 9 and in the preheating shaft 5 are given in the following table:
Das kontinuierliche Schmelzen des im Aufheizteil 9 und im Vorwärmschacht 5 vorgewärmten Schrottes 7 erfolgt im Ofengefäß 1 unter ebenfalls kontinuierlicher Zufuhr des flüssigen Roheisens 20 über die Roheisenrinne 21 und ca. 70,7 % der im Einsatz-Mix enthaltenen Eisenschwamm-Pellets 12 über die Chargieröffhungen 11. Die entstehende Metallschmelze 24 wird im Ofengefäß 1 zugleich zu einer Si-armen, C-reichen Schmelze aufgekohlt und teilweise gefrischt. Die Metallschmelze weist vor dem Überlauf in das Konvertergefäß 3 über das Wehr 34 folgende Eigenschaften auf:The continuous melting of the scrap 7 preheated in the heating part 9 and in the preheating shaft 5 takes place in the furnace vessel 1 with likewise continuous supply of the liquid pig iron 20 via the pig iron channel 21 and approx. 70.7% of the sponge iron pellets 12 contained in the insert mix via the charging openings 11. The resulting molten metal 24 is simultaneously carburized in the furnace vessel 1 to form a low-Si, C-rich melt and partially freshed. The metal melt has the following properties before it overflows into the converter vessel 3 via the weir 34:
inkl. πichtmetallischer Komponenten ' Teilmenge vom Ofengefäß 1including non-metallic components '' portion of furnace vessel 1
" (t Met.Produkt/t Met.Einsatz)xl00 1,69 % C ca. 1550° C"(t Met.Product / t Met.Use) xl00 1.69% C approx. 1550 ° C
0,14 % Mn Liquidustemperatur ca. 1413° C0.14% Mn liquidus temperature approx. 1413 ° C
< 0,05 % Si<0.05% Si
0,025 % S0.025% S
0,008 % P0.008% P
Die Metallschmelze 24 im Ofengefäß 1 besitzt in etwa die oben genannten Eigenschaften während des gesamten Prozesses.The molten metal 24 in the furnace vessel 1 has approximately the above-mentioned properties during the entire process.
Der Schmelz- und Frischprozeß im Ofengefäß 1 erfolgt kontinuierlich und bei sehr intensiver Baddurchmischung quasistationär unter kontinuierlicher Zufuhr der folgenden Stoffe, Medien und Energien bzw. unter den folgenden Prozeßbedingungen:The melting and fresh process in the furnace vessel 1 takes place continuously and quasi-steadily with very intensive bath mixing with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
- ca. 2,19 t/min vorgewärmter Schrott 7 mit einer Temperatur von ca. 1057° C über den Schacht 5,2.19 t / min of preheated scrap 7 with a temperature of approx. 1057 ° C. via the shaft 5,
- ca. 1,60 t/min flüssiges Roheisen 20 mit Eigenschaften gemäß Tabelle II über die Roheisenrinne 21,1.60 t / min of molten pig iron 20 with properties according to Table II via pig iron gutter 21,
- 1,13 t/min Eisenschwamm-Pellets 12 mit Eigenschaften gemäß Tabelle II über die Chargieröffhungen 11,1.13 t / min sponge iron pellets 12 with properties according to Table II through the charging openings 11,
- flüssige, FeOn-reiche, hochbasische (CaO/SiO2 = 3,55) und heiße Konverterschlacke 25 mit einer Temperatur von ca. 1620° C, welche vom Konvertergefäß 3 entgegen der Metallfließrichtung über das Wehr 34 in das Ofengefäß 1 zufließt,liquid, FeO n -rich, highly basic (CaO / SiO 2 = 3.55) and hot converter slag 25 with a temperature of approximately 1620 ° C., which flows from the converter vessel 3 into the furnace vessel 1 against the metal flow direction via the weir 34,
- Kalk 14 (ca. 60 % davon als Blasekalk über die Kalkdüsen 35 und ca., 40 % davon als Stückkalk über die Chargieröffhungen 11 im Deckel 4 des Ofengefäßes 1, Blasekalk Stückkalk- Verhältnis ist beliebig veränderbar),- Lime 14 (approx. 60% thereof as blown lime via the lime nozzles 35 and approx., 40% thereof as lump lime via the charging openings 11 in the lid 4 of the furnace vessel 1, blown lime lump lime ratio can be changed as desired),
- Blasekohle (Feinkohle) 13 über eine Manipulatorlanze 32 oder 33 sowie über die Kohle- Unterbaddüsen 33 im Ofengefäß 1,Blow coal (fine coal) 13 via a manipulator lance 32 or 33 and via the coal under bath nozzles 33 in the furnace vessel 1,
- Erdgas 29 und Gassauerstoff 27 über drei Brenner 32a des Ofengefäßes 1,Natural gas 29 and gas oxygen 27 via three burners 32a of the furnace vessel 1,
- N2 30 und Erdgas 29 über die Inertgas-Bodendüsen 33 des Ofengefäßes 1,N 2 30 and natural gas 29 via the inert gas bottom nozzles 33 of the furnace vessel 1,
- Gassauerstoff 27 über die Manipulatorlanzen 32 und/oder 23 des Ofengefäßes 1,Gas oxygen 27 via the manipulator lances 32 and / or 23 of the furnace vessel 1,
- Gassauerstoff 27 über die Nachverbrennungslanzen 35 im Deckel 4 des Ofengefäßes 1,Gas oxygen 27 via the afterburning lances 35 in the lid 4 of the furnace vessel 1,
- Konverterabgas 19 inkl. Staub im Konverterabgas, welche vom Konvertergefäß 3 unmittelbar in das Ofengefäß 1 einströmen,Converter exhaust gas 19 including dust in the converter exhaust gas, which flow directly from the converter vessel 3 into the furnace vessel 1,
- Falschluft (nicht in Fig. 1 dargestellt), welche vor allem durch die Schlackentür 22, aber auch über die Elektrodenspalten im Deckel 4 von der Außenumgebung infolge des Unterdruckes im Ofengefäß 1 in das Ofengefäß 1 angesaugt wird,False air (not shown in FIG. 1), which is sucked in from the outside environment primarily through the slag door 22, but also via the electrode gaps in the lid 4, due to the negative pressure in the furnace vessel 1, into the furnace vessel 1,
- Blaseluft 28 als Fördergas über die Lanzen/Düsen 35, 32, 23 und 33 und ca. 53,2 MW kontinuierlicher elektrischer Energieeintrag über die Elektroden 16 zur Deckung des Wärmebedarfes im Ofengefäß 1 , welcher Eintrag im vorliegenden Fall bei der Gesamtanlagenproduktivität von ca. 4,94 t Rohstahl min (ca. 296 t Rohstahl/Betriebsstunde) einem Elektroenergieverbrauch von ca. 179,6 kWh t Rohstahl entspricht.- Blow air 28 as a conveying gas via the lances / nozzles 35, 32, 23 and 33 and approx. 53.2 MW continuous electrical energy input via the electrodes 16 to cover the heat requirement in the furnace vessel 1, which entry in the present case with an overall system productivity of approx. 4.94 t crude steel min (approx. 296 t crude steel / operating hour) an electrical energy consumption of approx. 179.6 kWh t of crude steel.
Die Produkte des Ofengefäßes 1 werden ebenfalls kontinuierlich und semistationär abgeführt, u.zw.:The products of the furnace vessel 1 are also continuously and semi-continuously removed, including:
- ca. 4,67 t/min C-reiche, Si-arme Vorschmelze 24 mit oben angeführten Eigenschaften über das Wehr 34 in Richtung zum Konvertergefäß 3,4.67 t / min C-rich, low-Si melt 24 with the above-mentioned properties via weir 34 in the direction of converter vessel 3,
- ca. 428 kg min Schlacke 25 mit den folgenden Eigenschaften ca. 12,4 % FeO„ 0,87 % P,05 ca. 5,0 % Femet 0,16 % S 42,1 % CaO Basizität (CaO/SiO,) = 2,0- approx. 428 kg min slag 25 with the following properties approx. 12.4% FeO „0.87% P, 0 5 approx. 5.0% Fe met 0.16% S 42.1% CaO basicity (CaO / SiO,) = 2.0
7.3 % MgO Temperatur - 1550° C,7.3% MgO temperature - 1550 ° C,
4.4 % MnO 21,0 % SiO,4.4% MnO 21.0% SiO,
6,8 % A1,03 6.8% A1.0 3
welche über den Dekantierteil 2 durch die Schlackentür 22 kontinuierlich die Anlage verläßt, ca. 452 Nm3/min Abgas 19 und ca. 79,8 kg/min Staub im Abgas mit den folgendenwhich leaves the system continuously via the decanting part 2 through the slag door 22, approx. 452 Nm 3 / min exhaust gas 19 and approx. 79.8 kg / min dust in the exhaust gas with the following
Eigenschaftencharacteristics
Abgas CGasphase) Abgas fStaub) 40,7 vol.% CO 79,7 % FeOn 25,5 vol.% CO, 9.4 % CaO l,4 vol.% H, 3.5 % SiO,Exhaust gas phase) Exhaust gas f dust) 40.7 vol.% CO 79.7% FeO n 25.5 vol.% CO, 9.4% CaO l, 4 vol.% H, 3.5% SiO,
3.6 vol.% H,0 1,4 % C 26,5 vol. % N2 2,0 % ZnO3.6 vol.% H, 0 1.4% C 26.5 vol. % N 2 2.0% ZnO
1.7 vol. % 0, Rest = MgO+MnO+Al203+SnO,+P,05 Rest = Ar+SO,+F2 1.7 vol. % 0, rest = MgO + MnO + Al 2 0 3 + SnO, + P, 0 5 rest = Ar + SO, + F 2
Gesamt-Nachverbrennungsgrad 40,9 %Total degree of afterburning 40.9%
Temperatur - 1570° C, welche vom Ofengefäß 1 in den Schrottvorwärmschacht 5 gelangen. Nach dem Überlauf über das Wehr 34 gelangt die C-reiche, Si-arme Vorschmelze 24 kontinuierlich und mit einer Geschwindigkeit von durchschnittlich 4,67 t/min in das Konvertergefäß 3 und vermischt sich bei sehr intensiver Badbewegung mit der im Konvertergefäß 3 stets vorhandenen Rohstahlschmelze 24 mit durchgehend innerhalb enger Toleranzen geregelten Eigenschaften:Temperature - 1570 ° C, which get from the furnace vessel 1 into the scrap preheating shaft 5. After the overflow over the weir 34, the C-rich, low-Si melt 24 reaches the converter vessel 3 continuously and at an average speed of 4.67 t / min and mixes with the crude steel melt which is always present in the converter vessel 3 during a very intensive bath movement 24 with continuously regulated properties within narrow tolerances:
- Menge von ca. 90 t,- quantity of approx. 90 t,
- Metallbadniveau im Konvertergefäß 3 ca. 0,5 m unterhalb des Niveaus vom Wehr 34,- metal bath level in converter vessel 3 approx. 0.5 m below the level of weir 34,
- Zusammensetzung (insbesondere C-Gehalt) und Temperatur gleich den erwünschten Rohstahlabstichwerten, im vorliegenden Fall wie folgt:- Composition (in particular C content) and temperature equal to the desired crude steel tapping values, in the present case as follows:
C = 0,05 % T = 1620° CC = 0.05% T = 1620 ° C
Oberhalb der Rohstahlschmelze 24 sammelt sich im Konvertergefäß 3 die flüssige Konverterschlacke 25 an, deren Oberfläche bei einer Schlackenschichthöhe im Konvertergefäß 3 von ca. 1,8 - 2,0 m bis zu 0,5 - 1,0 m höher als jene im Ofengefäß 1 liegt und infolgedessen getrieben durch die Schwerkraft und Impulse von der Badbewegung im Konvertergefäß 3 kontinuierlich über das Wehr 34 in das Ofengefäß 1 überläuft.Above the crude steel melt 24, the liquid converter slag 25 collects in the converter vessel 3, the surface of which at a slag layer height in the converter vessel 3 of approximately 1.8-2.0 m up to 0.5-1.0 m higher than that in the furnace vessel 1 lies and consequently overflows, driven by gravity and impulses from the bath movement in the converter vessel 3, via the weir 34 into the furnace vessel 1.
Im vorliegenden Fall gilt für die kontinuierliche Technologieführung im Konvertergefäß 3 die gleiche Aufgabenstellung wie für das Ausführungsbeispiel 1.In the present case, the same task applies to the continuous technology management in the converter vessel 3 as for the exemplary embodiment 1.
Der Frischprozeß erfolgt im Konvertergefäß 3 bei sehr intensiver Baddurchmischung quasistationär unter kontinuierlicher Zufuhr der folgenden Stoffe, Medien und Energien bzw. unter den folgenden Prozeßbedingungen:The fresh process takes place in the converter vessel 3 with very intensive bath mixing quasi-steadily with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
- ca. 4,67 t/min C-reiche, Si-arme Vorschmelze 24 mit obengenannten Eigenschaften aus dem Ofengefäß 1 ,4.67 t / min C-rich, low-Si premelt 24 with the above-mentioned properties from the furnace vessel 1,
- ca. 0,47 t/min Eisenschwamm-Pellets 12 als Kühlmittel durch die Chargieröffhungen 39 des Konverterdeckels 37, wobei die Eigenschaften der Eisenschwamm-Pellets 12 in Tabelle II angegeben sind,0.47 t / min sponge iron pellets 12 as coolant through the charging openings 39 of the converter cover 37, the properties of the sponge iron pellets 12 being given in Table II,
- Stückkalk 14, Quarzit und Stückkohle 13 ebenfalls durch die Chargieröffhungen 39 des Konverterdeckels 37,Lump lime 14, quartzite and lump coal 13 also through the charging openings 39 of the converter cover 37,
- Gassauerstoff 27 über die wassergekühlte Konverterlanze 35',Gas oxygen 27 via the water-cooled converter lance 35 ',
- Gassauerstoff 27 über die Nachverbrennungslanzen 35 und- Gas oxygen 27 via the afterburning lances 35 and
- Stickstoff 30 und Erdgas 29 über die Bodenspüldüsen 36 des Konvertergefäßes 3. Die Produkte des Konvertergefäßes 3 werden ebenfalls kontinuierlich und semistationär abgeführt, u.zw.- Nitrogen 30 and natural gas 29 via the bottom flushing nozzles 36 of the converter vessel 3. The products of the converter vessel 3 are also continuously and semi-continuously discharged, etc.
- ca. 4,94 t min (= ca. 296 t/h) Rohstahl 24 mit den Eigenschaften 0,05 % C ca. 620 ppm 0 gelöst 0,08 % Mn ca. 30 ppm N Spuren Si < 1,5 ppm H 0,022 % S 0,0038 % P T = 1620° C 0,08 % Cn über die Abstichöffhung 41 des Konvertergefäßes 3,- approx. 4.94 t min (= approx. 296 t / h) crude steel 24 with the properties 0.05% C approx. 620 ppm 0 dissolved 0.08% Mn approx. 30 ppm N traces Si <1.5 ppm H 0.022% S 0.0038% PT = 1620 ° C 0.08% Cn via tap hole 41 the converter vessel 3,
- flüssige, FeOn-reiche, hochbasische Konverterschlacke 25 mit den Eigenschaften ca. 25,0 % FeOn 0,28 % P2O5 ca. 5,0 % Femet 0,145 % S- Liquid, FeO n -rich, highly basic converter slag 25 with the properties approx.25.0% FeO n 0.28% P 2 O 5 approx.5.0% Fe met 0.145% S
41,9 % CaO41.9% CaO
8,4 % MgO Basizität (CaO/SiO,) = 3,55 2,6 % MnO Temperatur - 1620° C 11,8 % SiO, 4,8 % Al,O3 über das Wehr 34 in Richtung zum Ofengefäß 1 und8.4% MgO basicity (CaO / SiO,) = 3.55 2.6% MnO temperature - 1620 ° C 11.8% SiO, 4.8% Al, O 3 via weir 34 towards furnace vessel 1 and
- Konverterabgas 19 inkl. Staub des Konverterabgases mit den folgenden Eigenschaften- Converter exhaust gas 19 including dust of the converter exhaust gas with the following properties
Abgas (Gasphase) Abgas (Staubl 84,8 vol.% CO 93,l % FeOn 9,4 vol.% CO, 3,5 % CaO 2,3 vol.% H, 0,7 % SiO, 1,1 vol.% H,0 0,7 % C 0,5 vol.% N, 0,3 % ZnO l,3 vol.% O, Rest = MgO+MnO+Al,03+Sn02+P,05 Rest = Ar+SO,+F, Gesamt-Nachverbrennungsgrad 10,8 % Temperatur - 1620° C, welche vom Konvertergefäß 3 unmittelbar in das Ofengefäß 1 gelangen.Exhaust gas (gas phase) Exhaust gas (dust 84.8 vol.% CO 93, l% FeOn 9.4 vol.% CO, 3.5% CaO 2.3 vol.% H, 0.7% SiO, 1.1 vol .% H, 0 0.7% C 0.5 vol.% N, 0.3% ZnO l, 3 vol.% O, rest = MgO + MnO + Al, 0 3 + Sn0 2 + P, 0 5 rest = Ar + SO, + F, total degree of afterburning 10.8% temperature - 1620 ° C, which go directly from the converter vessel 3 into the furnace vessel 1.
Wichtige Prozeßgrößen für den Prozeßablauf im Ofengefäß 1 und im Konvertergefäß 3 sind in der folgenden Tabelle angegeben: Important process variables for the process flow in furnace vessel 1 and in converter vessel 3 are given in the following table:
Ausführungsbeispiel 3Embodiment 3
Der Einsatz-Mix besteht ausThe bet mix consists of
50 % Eisenschwamm-Pellets und 50 % flüssigem Roheisen50% sponge iron pellets and 50% liquid pig iron
Werte für den vorgewärmten SchrottValues for the preheated scrap
(t Met.Produkt/t Met.Einsatz)x!00 mit den in Tabelle II angegebenen Eigenschaften. Zur Durchfiihrung des Verfahrens dient in diesem Fall die Anlagenvariante gemäß den Fig. 3 und 4. Da im Einsatz-Mix kein Schrott enthalten ist, wird weder ein Aufheizteil 9, noch ein Vorwärmschacht benötigt. Der grundsätzliche Verfahrensablauf ist jenem des Ausführungsbeispieles 2 sehr ähnlich, Unterschiede bezüglich Anlagenkonfiguration und Technologieprüfung betreffen vor allem das Ofengefäß 1, sofern im vorliegenden Fall(t Met.Product / t Met.Use) x! 00 with the properties given in Table II. In this case, the system variant according to FIGS. 3 and 4 is used to carry out the method. Since there is no scrap in the mix of uses, neither a heating part 9 nor a preheating shaft is required. The basic process sequence is very similar to that of embodiment 2, differences in terms of system configuration and technology testing primarily concern the furnace vessel 1, if in the present case
• der Schrottvorwärmschacht 5 mit einem üblichen wassergekühlten Ofenkrümmer als Verbindungsstück zwischen Ofengefäß 1 und einer, nicht in Fig. 3 angegebenen Heißgasleitung ersetzt wird, wie es heutzutage für jeden konventionellen Elektro- Lichtbogenofen üblich ist,The scrap preheating shaft 5 is replaced with a conventional water-cooled furnace manifold as a connecting piece between the furnace vessel 1 and a hot gas line, not shown in FIG. 3, as is common today for any conventional electric arc furnace,
• die fünf Erdgas/Sauerstoff-Brenner 32a im Ofengefäß 1 nicht als Brenner betrieben werden und entweder mit Freihalteluft vor Beschädigungen bis zum nächsten Einsatzbedarf geschützt werden oder gelegentlich (allerdings nicht im vorliegenden Fall) als zusätzliche Nachverbrennungsdüsen 32a zu den im Deckel 4 des Ofengefäßes 1 bestehenden Nachverbrennungslanzen 35 verwendet werden, und• The five natural gas / oxygen burners 32a in the furnace vessel 1 are not operated as a burner and are either protected with air to prevent damage until the next need for use or occasionally (but not in the present case) as additional post-combustion nozzles 32a to those in the lid 4 of the furnace vessel 1 existing post-combustion lances 35 are used, and
• sofern bei dieser Anlagen- und Verfahrensvariante bezüglich Abgascharakteristika (Temperatur, Nachverbrennungsgrad, Staubgehalt etc.) kein wesentlicher Unterschied zum konventionellen Elektro-Lichtbogenofen besteht, d.h., daß die physikalische und chemische Wärme der Abgase 19 vom Ofengefäß 1 weitgehend ungenützt bleibt und der Staubgehalt im Abgas 19 mit jenem des konventionellen Elektro-Lichtbogenofens ver *cgleichbar ist.• provided there is no significant difference to the conventional electric arc furnace with this system and process variant with regard to exhaust gas characteristics (temperature, degree of afterburning, dust content, etc.), ie that the physical and chemical heat of the exhaust gases 19 from the furnace vessel 1 remains largely unused and the dust content in the Exhaust gas 19 is comparable to that of the conventional electric arc furnace.
Im vorliegenden Fall werden ca. 24 % der im Einsatz-Mix enthaltenen Eisenschwamm-Pellets 12, d.h. ca. 12 % vom gesamten Einsatz-Mix, als Kühlmittel kontinuierlich in das Konvertergefäß 3 eingesetzt. Die Restmenge (Hauptmenge) der Einsatz-Mix-Komponenten wird ebenfalls kontinuierlich in das Ofengefäß 1 chargiert, nämlichIn the present case, approx. 24% of the iron sponge pellets 12 contained in the insert mix, i.e. approx. 12% of the total insert mix, continuously used as coolant in the converter vessel 3. The remaining amount (main amount) of the insert mix components is also continuously charged into the oven vessel 1, namely
- das flüssige Roheisen 20 über die Roheisenrinne 21 und- The liquid pig iron 20 via the pig iron channel 21 and
- ca. 76 % der im Einsatz-Mix enthaltenen Eisenschwamm-Pellets 12 über die Chargieröffhungen 11.- Approx. 76% of the iron sponge pellets 12 contained in the insert mix via the charging openings 11.
Die unter Zuführung von elektrischer Energie im Ofengefäß 1 entstehende Metallschmelze 24 wird zugleich zu einer Si-armen und C-reichen Schmelze aufgekohlt (hier sehr beschränkte Kohlezufuhr) und teilweise gefrischt, so daß diese vor dem Überlauf in das Konvertergefäß 3 über das Wehr 34 folgende Eigenschaften besitzt:The metal melt 24 which arises with the supply of electrical energy in the furnace vessel 1 is simultaneously carburized to a low-Si and C-rich melt (here very limited coal supply) and partially refreshed, so that it follows the weir 34 before overflow into the converter vessel 3 Features:
1,98 % C ca. 1550° C1.98% C approx. 1550 ° C
0, 10 % Mn Liquidustemperatur ca. 1394° C < 0,05 % Si 0,023 % S 0,009 % P0, 10% Mn liquidus temperature approx. 1394 ° C <0.05% Si 0.023% S 0.009% P
Die Metallschmelze 24 im Ofengefäß 1 besitzt in etwa die oben genannten Eigenschaften über die gesamte Prozeßdauer.The molten metal 24 in the furnace vessel 1 has approximately the above-mentioned properties over the entire process.
Der Schmelz- und Frischprozeß im Ofengefäß 1 läuft kontinuierlich ab und erfolgt bei sehr intensiver Baddurchmischung quasistationär unter kontinuierlicher Zufuhr der folgenden Stoffe, Medien und Energien bzw. unter den folgenden Prozeßbedingungen:The melting and fresh process in the furnace vessel 1 runs continuously and takes place quasi-steadily with very intensive bath mixing with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
- ca. 2,56 t/min flüssiges Roheisen 20 mit Eigenschaften gemäß Tabelle II über die Roheisenrinne 21,2.56 t / min of molten pig iron 20 with properties according to Table II via pig iron channel 21,
- ca. 1,94 t/min Eisenschwamm-Pellets 12 mit Eigenschaften gemäß Tabelle II über die Chargieröffhungen 11,1.94 t / min sponge iron pellets 12 with properties according to Table II through the charging openings 11,
- flüssige, FeOn -reiche, hochbasische (CaO/SiO, = 3,53) und heiße Konverterschlacke 25 mit einer Temperatur von ca. 1620° C, welche vom Konvertergefäß 3 entgegen der Metallfließrichtung über das Wehr 34 in das Ofengefäß 1 fließt,liquid, FeO n -rich, highly basic (CaO / SiO, = 3.53) and hot converter slag 25 with a temperature of approximately 1620 ° C., which flows from the converter vessel 3 against the metal flow direction via the weir 34 into the furnace vessel 1,
- Kalk 14 und Dolomit 14 (ca. 60 % davon als Blasekalk bzw. Blasedolomit über die Kalkdüsen 35 und ca. 40 % davon als Stückkalk bzw. Stückdolomit 14 über die Chargieröffhungen 11 im Deckel 4 des Ofengefäßes 1, das Verhältnis Blasematerial/Stückmaterial ist beliebig veränderbar),- Lime 14 and dolomite 14 (approx. 60% thereof as blown lime or blown dolomite via the lime nozzles 35 and approx. 40% thereof as lump lime or lump dolomite 14 via the charging openings 11 in the lid 4 of the furnace vessel 1, the ratio blown material / lump material freely changeable),
- Blasekohle (Feinkohle) 13 über eine oder mehrere der Manipulatorlanzen 32, 33 und/oder der Kohle-Unterbaddüsen 33 des Ofengefäßes 1,Blow coal (fine coal) 13 via one or more of the manipulator lances 32, 33 and / or the coal sub-bath nozzles 33 of the furnace vessel 1,
- Stickstoff 30 und Erdgas 29 über die Inertgas-Bodendüsen 33 des Ofengefäßes 1,Nitrogen 30 and natural gas 29 via the inert gas bottom nozzles 33 of the furnace vessel 1,
- Gassauerstoff 27 über die Manipulatorlanzen 32 und 23 des Ofengefäßes 1,Gas oxygen 27 via the manipulator lances 32 and 23 of the furnace vessel 1,
- Gassauerstoff 27 über die Nachverbrennungslanzen 35 im Deckel 4 des Ofengefäßes 1,Gas oxygen 27 via the afterburning lances 35 in the lid 4 of the furnace vessel 1,
- Konverterabgas 19 inkl. Staub im Konverterabgas, welche vom Konvertergefäß 3 unmittelbar in das Ofengefäß 1 einströmen,Converter exhaust gas 19 including dust in the converter exhaust gas, which flow directly from the converter vessel 3 into the furnace vessel 1,
- Falschluft (nicht in Fig. 3 dargestellt), welche vor allem durch die Schlackentür 22 aber auch über die Elektrodenspalten im Deckel 4 von der Außenumgebung infolge des Unterdruckes im Ofengefäß 1 in das Ofengefäß 1 angesaugt wird,False air (not shown in FIG. 3), which is sucked into the furnace vessel 1 primarily through the slag door 22 but also via the electrode gaps in the lid 4 due to the negative pressure in the furnace vessel 1,
- Blaseluft 28 als Fördergas über die Lanzen/Düsen 35, 32, 23 und 33,Blow air 28 as conveying gas via the lances / nozzles 35, 32, 23 and 33,
- ca. 53,2 MW kontinuierlicher elektrischer Energieeintrag über die Elektroden 16 zur Deckung des Wärmebedarfes im Ofengefäß 1, welcher Eintrag im vorliegenden Fall bei der Gesamtanlagenproduktivität von ca. 4,67 t Rohstahl/min (ca. 280 t Rohstahl/Betriebsstunde) einem Elektroenergieverbrauch von ca.190,0 kWh t Rohstahl entspricht. Die Produkte des Ofengefäßes 1 werden ebenfalls kontinuierlich und semistationär abgeführt, u.zw.:- Approx. 53.2 MW of continuous electrical energy input via the electrodes 16 to cover the heat requirement in the furnace vessel 1, which entry in the present case with a total plant productivity of approx. 4.67 t crude steel / min (approx. 280 t crude steel / operating hour) Corresponds to electrical energy consumption of approx. 190.0 kWh t of crude steel. The products of the furnace vessel 1 are also continuously and semi-continuously removed, including:
- ca. 4,27 t/min C-reiche, Si-arme Vorschmelze 24 mit oben genannten Eigenschaften über das Wehr 34 in das Konvertergefäß 3,4.27 t / min C-rich, low-Si melt 24 with the above-mentioned properties via the weir 34 into the converter vessel 3,
- ca. 415 kg/min Schlacke 25 mit den folgenden Eigenschaften ca. 12,0 % FeOn 1,13 % P205 ca. 5,0 % Femct 0,15 % S- approx. 415 kg / min slag 25 with the following properties approx. 12.0% FeO n 1.13% P 2 0 5 approx. 5.0% Fe mct 0.15% S
43,1 % CaO Basizität (CaO/SiO2) = 2,043.1% CaO basicity (CaO / SiO 2 ) = 2.0
7,2 % MgO Temperatur - 1550° C,7.2% MgO temperature - 1550 ° C,
3,1 % MnO 21,5 % SiO, 6,7 % Al,O3 welche über den Dekantierteil 2 durch die Schlackentür 22 kontinuierlich die Anlage verläßt und3.1% MnO 21.5% SiO, 6.7% Al, O 3 which continuously leaves the system via the decanting part 2 through the slag door 22 and
- ca. 500 Nm3/min Abgas 19 und ca. 74,7 kg/min Staub im Abgas mit den folgenden Eigenschaften- approx. 500 Nm 3 / min exhaust gas 19 and approx. 74.7 kg / min dust in the exhaust gas with the following properties
Abgas (Gasphase) Abgas (Staub*)Exhaust gas (gas phase) Exhaust gas (dust * )
50,9 vol.% CO 82,2 % FeOn50.9 vol.% CO 82.2% FeOn
21,8 vol.% CO, 10,0 % CaO l,0 vol.% H, 3,7 % SiO, l,6 vol.% H2O 0,7 % C21.8 vol.% CO, 10.0% CaO l, 0 vol.% H, 3.7% SiO, l, 6 vol.% H 2 O 0.7% C
22,8 vol.% N, Rest = MgO+MnO+Al,O3+P,O5 l,5 vol.% O, Rest = Ar+SO,+F2 Gesamt-Nachverbrennungsgrad 31 ,2 % Temperatur - 1545° C, welche vom Ofengefäß 1 über den Ofenkrümmer in die Heißgasleitung einer Abgasbehandlungsanlage gelangen.22.8 vol.% N, balance = MgO + MnO + Al, O 3 + P, O 5 l, 5 vol.% O, balance = Ar + SO, + F 2 total degree of afterburning 31, 2% temperature - 1545 ° C, which get from the furnace vessel 1 via the furnace manifold into the hot gas line of an exhaust gas treatment system.
Nach dem Überlauf über das Wehr 34 gelangt die C-reiche, Si-arme Vorschmelze 24 kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von durchschnittlich 4,27 t/min in das Konvertergefäß 3 und vermischt sich bei sehr intensiver Badbewegung mit der im Konvertergefäß 3 stets vorhandenen Rohstahlschmelze 24 mit durchgehend innerhalb enger Toleranzen geregelten Eigenschaften:After the overflow over the weir 34, the C-rich, low-Si melt 24 reaches the converter vessel 3 continuously at an average speed of 4.27 t / min and mixes with the crude steel melt 24 which is always present in the converter vessel 3 during a very intensive bath movement with continuously regulated properties within narrow tolerances:
- Menge von ca. 90 t,- quantity of approx. 90 t,
- Metallbadniveau im Konvertergefäß 3 ca. 0,5 m unterhalb des Niveaus des Wehrs 34, - Zusammensetzung (insbesondere C-Gehalt) und Temperatur gleich den erwünschten Rohstahlabstichwerten, im vorliegenden Fall wie folgt:- metal bath level in converter vessel 3 approx. 0.5 m below the level of weir 34, - Composition (in particular C content) and temperature equal to the desired crude steel tapping values, in the present case as follows:
C = 0,05 % T = 1620° CC = 0.05% T = 1620 ° C
Oberhalb der Rohstahlschmelze 24 sammelt sich im Konvertergefäß 3 die flüssige Konverterschlacke 25 an, deren Oberfläche bei einer Schlackenschichthöhe im Konvertergefäß 3 von ca. 1,8 - 2,0 m bis zu 0,5 - 1,0 m höher als jene im Ofengefäß 1 liegt und infolgedessen, getrieben durch die Schwerkraft und Impulse von der Badbewegung im Konvertergefäß 3, kontinuierlich über das Wehr 34 in das Ofengefäß 1 überläuft.Above the crude steel melt 24, the liquid converter slag 25 collects in the converter vessel 3, the surface of which at a slag layer height in the converter vessel 3 of approximately 1.8-2.0 m up to 0.5-1.0 m higher than that in the furnace vessel 1 lies and as a result, driven by gravity and impulses from the bath movement in the converter vessel 3, continuously overflows via the weir 34 into the furnace vessel 1.
Auch im vorliegenden Fall gilt für die kontinuierliche Technologieführung im Konvertergefäß 3 die gleiche Aufgabenstellung wie für die Ausführungsbeispiele 1 und 2.In the present case too, the same task applies to the continuous technology management in the converter vessel 3 as for the exemplary embodiments 1 and 2.
Der Frischprozeß erfolgt im Konvertergefäß 3 bei sehr intensiver Baddurchmischung quasistationär unter kontinuierlicher Zufuhr der folgenden Stoffe, Medien und Energien bzw. unter den folgenden Prozeßbedingungen:The fresh process takes place in the converter vessel 3 with very intensive bath mixing, quasi-steadily with continuous supply of the following substances, media and energies or under the following process conditions:
- ca. 4,27 t/min C-reiche, Si-arme Vorschmelze 24 mit den oben genannten Eigenschaften aus dem Ofengefäß 1 ,4.27 t / min C-rich, low-Si premelt 24 with the above-mentioned properties from the furnace vessel 1,
- ca. 0,62 t/min Eisenschwamm-Pellets 12 als Kühlmittel durch die Chargieröffhungen 39 des Konverterdeckels 37, wobei die Eigenschaften der Eisenschwamm-Pellets 12 in Tabelle II angegeben sind,0.62 t / min iron sponge pellets 12 as coolant through the charging openings 39 of the converter cover 37, the properties of the iron sponge pellets 12 being given in Table II,
- Stückkalk 14 und Stückkohle 13 ebenfalls durch die Chargieröffhungen 39 des Konverterdeckels 37,Lump lime 14 and lump coal 13 also through the charging openings 39 of the converter cover 37,
- Gassauerstoff 27 über die wassergekühlte Konverterlanze 35,Gas oxygen 27 via the water-cooled converter lance 35,
- Gassauerstoff 27 über die Nachverbrennungslanzen 35,Gas oxygen 27 via the afterburning lances 35,
- Stickstoff 30 und ca. Erdgas 29 über die Bodenspüldüsen 36 des Konvertergefäßes 3,Nitrogen 30 and approx. Natural gas 29 via the bottom flushing nozzles 36 of the converter vessel 3,
Die Produkte des Konvertergefäßes 3 werden ebenfalls kontinuierlich und semistationär abgeführt, u.zw.:The products of the converter vessel 3 are also discharged continuously and semi-stationary, including:
ca. 4,67 t min (= ca. 280 t/h) Rohstahl 24 mit den Eigenschaften 0,05 % C ca. 620 ppm O gelöstapprox. 4.67 t min (= approx. 280 t / h) crude steel 24 with the properties 0.05% C approx. 620 ppm O dissolved
0,05 % Mn ca. 30 ppm N0.05% Mn approx. 30 ppm N
Spuren Si < 1 ,5 ppm HTraces Si <1.5 ppm H
0,021 % S T = 1620° C 0,0038 % 0 über die Abstichöffhung 41 des Konvertergefäßes 3, - flüssige, FeOn-reiche, hochbasische Konverterschlacke 25 mit den Eigenschaften ca. 25,0 % FeOn 0,30 % P2Os ca. 5,0 % Femcl 0,13 % S 42,4 % CaO Basizität (CaO/SiO,) = 3,53 7,8 % MgO Temperatur - 1620° C 1.7 % MnO 12,0 % SiO, 5,6 % Al2O3 über das Wehr 34 in Richtung zum Ofengefäß 1 und Konverterabgas 19 inkl. Staub im Konverterabgas mit den folgenden Eigenschaften0.021% ST = 1620 ° C 0.0038% 0 via the tap opening 41 of the converter vessel 3. Liquid, FeO n -rich, highly basic converter slag 25 with the properties approx. 25.0% FeO n 0.30% P 2 O s approx. 5.0% Fe mcl 0.13% S 42.4% CaO basicity (CaO / SiO,) = 3.53 7.8% MgO temperature - 1620 ° C 1.7% MnO 12.0% SiO, 5.6% Al 2 O 3 over the weir 34 in the direction of the furnace vessel 1 and converter exhaust gas 19 including dust in the converter exhaust gas with the following properties
Abgas (Gasphasel Abgas (Staub 79,6 vol.% CO 92,8 % FeOn 14,1 vol.% CO, 4,1 % CaO 2,1 vol.% H, 0,9 % SiO, l,6 vol.% H,0 1,0 % C 0,4 vol.% N2 Rest = MgO+MnO+AUOj+PjOj l,6 vol.% O2 Rest = Ar+SO,+F2 Gesamt-Nachverbrennungsgrad 16,1 % Temperatur - 1635° C, welche vom Konvertergefäß 3 unmittelbar in das Ofengefäß 1 gelangen. Exhaust gas (gas phase exhaust gas (dust 79.6 vol.% CO 92.8% FeO n 14.1 vol.% CO, 4.1% CaO 2.1 vol.% H, 0.9% SiO, 1.6 vol .% H, 0 1.0% C 0.4 vol.% N 2 rest = MgO + MnO + AUOj + PjOj l, 6 vol.% O 2 rest = Ar + SO, + F 2 total afterburning degree 16.1 % Temperature - 1635 ° C, which reach the furnace vessel 1 directly from the converter vessel 3.
Wichtige Prozeßgrößen für den Prozeßablauf im Ofengefäß 1 und im Konvertergefäß 3 sind in der folgenden Tabelle angegeben:Important process variables for the process flow in furnace vessel 1 and in converter vessel 3 are given in the following table:
Wichtige Prozeßparameter und die erreichbare Produktivität für die oben angeführten Ausführungsbeispiele sind in Tabelle V ersichtlich, während Tabelle VI eine Zusammenfassung der Verbrauchszahlen für die Erzeugung von 1 t Rohstahl unter Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrens- und Anlagenvarianten enthält.Important process parameters and the achievable productivity for the above-mentioned exemplary embodiments can be seen in Table V, while Table VI contains a summary of the consumption figures for the production of 1 t of crude steel using the process and plant variants according to the invention.
Werte für flüssiges RoheisenValues for molten pig iron
(t Met.Produkt/t Met.Einsatz)xl00 Tabelle V Prozeßparameter und Produktivität für die Ausführungsbeispiele 1 bis 3(t Met.Product / t Met.Use) xl00 Table V Process parameters and productivity for working examples 1 to 3
Tabelle VI Verbrauchszahlen für die Ausführungsbeispiele 1 bis 3: Table VI Consumption figures for working examples 1 to 3:
Außer für die Rohstahlerzeugung kann das beschriebene Anlagenkonzept, u.zw. in der Variante ohne Vorwärmschacht 5 und ohne Aufheizteil 9, auch für die Vorbehandlung von Metallschmelzen mit oder ohne Eisen eingesetzt werden, wobei in Spezialfällen auch der Betrieb mit Unterdruck (z.B. bis 0,1 bar Restdruck im Gesamtgefäß) denkbar wäre.In addition to the production of crude steel, the described system concept, etc. in the variant without preheating shaft 5 and without heating part 9, can also be used for the pretreatment of molten metals with or without iron, in special cases operation with negative pressure (e.g. up to 0.1 bar residual pressure in the entire vessel) would also be conceivable.
Ausführungsbeispiel 4:Example 4:
Vorbehandlung von flüssigem Roheisen, u.zw. Entsilizierung , Entphosphorung undPretreatment of molten pig iron, etc. Desilication, dephosphorization and
Entschwefelung, welche erfindungsgemäß folgenderweise abläuft:Desulfurization, which according to the invention takes place as follows:
• kontinuierliche Zuführung von flüssigem Roheisen (z.B. direkt von der Roheisenrinne eines Hochofens oder einer Schmelzreduktionsanlage oder aus einem Zwischenbehälter) mit den Eigenschaften• Continuous supply of molten pig iron (e.g. directly from the pig iron gutter of a blast furnace or a smelting reduction system or from an intermediate container) with the properties
T = 1440° C (Hochofen) 4,3 % CT = 1440 ° C (blast furnace) 4.3% C
0,6 % Si 0,5 % Mn 0,100 % P 0,040 % S0.6% Si 0.5% Mn 0.100% P 0.040% S
• kontinuierliches Vorfrischen und bei Bedarf Aufheizen mit elektrischer Energie im Ofengefäß 1 unter Erzeugung eines Si-armen Zwischenproduktes mit den Eigenschaften• Continuous pre-freshening and, if necessary, heating with electrical energy in the furnace vessel 1 to produce a low-Si intermediate product with the properties
4,0 - 4,1 % C T 1300 - 1400° C4.0 - 4.1% C T 1300 - 1400 ° C
< 0,10 % Si (je nach Bedarf beliebig einstellbar)<0.10% Si (can be set as required)
0,4 - 0,5 % Mn 0,060 - 0,080 % P 0,030 - 0,035 % S0.4-0.5% Mn 0.060-0.080% P 0.030-0.035% S
kontinuierliches Fertigfrischen des Si-armen Zwischenproduktes im Konvertergefäß 3 und bei Bedarf Aufheizen (durch teilweise Entkohlung) zu vorbehandeltem Roheisen mit den Eigenschaftencontinuous finishing of the low-Si intermediate product in the converter vessel 3 and, if necessary, heating (by partial decarburization) to pretreated pig iron with the properties
3,5 - 4,0 % C T = 1350 - 1400° C3.5 - 4.0% C T = 1350 - 1400 ° C
< 0,05 % Si 0,3 - 0,4 % Mn<0.05% Si 0.3-0.4% Mn
< 0,020 % P<0.020% P
< 0,025 % S Dieses so vorbehandelte Roheisen wird vom Konvertergefäß 3 kontinuierlich (z.B. in einen nachgeschalteten Zwischenbehälter) oder diskontinuierlich in einen Zwischenbehälter oder in Roheisenpfannen) abgestochen und später entweder in einem Konverter oder in einem Elektro-Lichtbogenofen eingesetzt oder an einer Gießmaschine zu Roheisenmasseln vergossen. • Während des Prozeßablaufes werden sowohl in das Ofengefäß 1 als auch in das Konvertergefäß 3<0.025% S This pig iron pretreated in this way is tapped continuously from the converter vessel 3 (e.g. into a downstream intermediate container) or discontinuously into an intermediate container or in pig iron pans) and later used either in a converter or in an electric arc furnace or cast on a casting machine to pig iron pellets. • During the process, both in the furnace vessel 1 and in the converter vessel 3
- Sauerstoff in Form von Gassauerstoff (Lanzen, Düsen) und/oder Oxidsauerstoff in Form von Fe-Erz, Mn-Erz, Zunder, getrockneter FeOn-reicher Schlamm etc. über Lanzen, Düsen oder über Chargierrutschen und- Oxygen in the form of gas oxygen (lances, nozzles) and / or oxide oxygen in the form of Fe ore, Mn ore, scale, dried FeO n -rich sludge, etc. via lances, nozzles or charging chutes and
- Schlackenbildner (Kalk, Flußspat etc.), bevorzugt in Stückform und gegebenenfalls- Slag formers (lime, fluorspar, etc.), preferably in pieces and if necessary
- Kohlenstoffträger (Kohle, Koks etc.) sowie- Carbon carriers (coal, coke etc.) as well
- Inertgas (N2) als Bodenspülung kontinuierlich zugeführt, so daß die zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse nötigen Prozeßparameter, wie Temperaturführung, Schlackenführung (Basizität ca. 3,0 - 3,5 im Konvertergefäß 3 ca. 1,8 - 2 im Ofengefäß 1), Baddurchmischung und Mengenverhältnisse Metall/Schlacke im Konverter- und im Ofengefäß eingestellt werden können.- Inert gas (N 2 ) continuously fed as a floor purging, so that the process parameters necessary to achieve the desired results, such as temperature control, slag control (basicity approx. 3.0 - 3.5 in converter vessel 3, approx. 1.8 - 2 in furnace vessel 1 ), Bath mixing and proportions of metal / slag in the converter and in the furnace vessel can be set.
Da der Bedarf an elektrischer Energie im oben angeführten Anwendungsbeispiel bei gleicher Temperatur des eingesetzten und des vorbehandelten Roheisens gering ist (5 - 10 kWh/t Roheisen), ist bei einer Anlagenproduktivität von 10 t min flüssigem Roheisen (= 600 t/h) für das Ofengefäß 1 nur ein schwaches Trafo von 20 MVA vorgesehen. Für die meisten praktischen Fälle (Roheisen mit P < 0,200 %) kann auf die Elektroden im Ofengefäß 1 verzichtet werden.Since the need for electrical energy in the above application example is low (5 - 10 kWh / t pig iron) at the same temperature of the used and the pretreated pig iron, liquid pig iron (= 600 t / h) is required for a system productivity of 10 t min Furnace vessel 1 provided only a weak transformer of 20 MVA. For most practical cases (pig iron with P <0.200%), the electrodes in the furnace vessel 1 can be omitted.
Bei geeigneter Technologieführung kann der oben angeführte Prozeßablauf auch für die Vorbehandlung von Spezialroheisen mit hohem Gehalt von V, Ti, Mn und P effektiv angewendet werden. Das Verfahren bzw. die Anlage ist aber auch für die Herstellung von flüssigem Roheisen mit sehr geringem Gehalt an Begleitelementen (Si, Mn, P und S zugleich), d.h. für die Erzeugung einer Roheisenschmelze vom Typ „SORELMETAL" aus konventionellem Roheisen sehr gut geeignet.With appropriate technology management, the above process flow can also be used effectively for the pretreatment of special pig iron with a high content of V, Ti, Mn and P. However, the process and the system are also suitable for the production of molten pig iron with a very low content of accompanying elements (Si, Mn, P and S at the same time), i.e. very suitable for producing a "SORELMETAL" type pig iron from conventional pig iron.
Ausführungsbeispiel 5Embodiment 5
Die Erläuterung der Verfahrens- und Anlagenanwendung erfolgt weiters anhand eines Beispieles zur Erzeugung einer Cr- und Ni-reichen Vorschmelze für die Produktion von rostfreiem Stahl durch anschließende VOD-Behandlung. Der erfindungsgemäße Prozeßablauf ist wie folgt: Die festen Einsatzstoffe 7, bestehend ausThe process and system application is further explained using an example for the production of a Cr and Ni-rich premelt for the production of stainless steel by subsequent VOD treatment. The process flow according to the invention is as follows: The solid feed materials 7, consisting of
• unlegiertem und/oder legiertem Stahlschrott• unalloyed and / or alloyed steel scrap
• FeCrHc, FeMo• FeCrHc, FeMo
• Ni-Metall und oder FeNi• Ni metal and or FeNi
• Erz, z.B. Chrom-, Nickel-, Mangan-, Molybdän- etc. -Erze werden in einer Anlage gemäß den Fig. 1 und 2 mit dem Förderband 8 über den Aufheizteil 9 in den Vorwärmschacht 5 bzw. in das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß 1 kontinuierlich eingebracht und dabei vorgewärmt. Bei Verwendung von flüssigen Einsatzstoffen 20, wie z.B.Ore, e.g. Chromium, nickel, manganese, molybdenum etc. ores are continuously introduced in a system according to FIGS. 1 and 2 with the conveyor belt 8 via the heating part 9 into the preheating shaft 5 or into the electric arc furnace vessel 1 and preheated. When using liquid feedstocks 20, e.g.
• Roheisen, bevorzugt vorentphosphortes Roheisen (% P < 0,025), und/oder• Pig iron, preferably pre-phosphorous pig iron (% P <0.025), and / or
• flüssiges FeCrHC (aus einem Elektro-Lichtbogenofen oder einem Induktionsofen) werden diese über die Einfüllrinne 21 in das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß 1 kontinuierlich zugeführt.Liquid FeCrHC (from an electric arc furnace or an induction furnace) are fed continuously into the electric arc furnace vessel 1 via the filler trough 21.
Der Schmelzprozeß im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß 1 erfolgt kontinuierlich bei intensiver Baddurchmischung unter den folgenden Bedingungen:The melting process in the electric arc furnace 1 takes place continuously with intensive bath mixing under the following conditions:
• Kontinuierliche Zufuhr von gasförmigem Sauerstoff 27 und Inertgas 30 (N,Ar) über Düsen 33, wobei das O,/NJ Ar-Verhältnis beliebig einstellbar ist,Continuous supply of gaseous oxygen 27 and inert gas 30 (N, Ar) via nozzles 33, the O, / NJ Ar ratio being arbitrarily adjustable,
• kontinuierliche Zufuhr von Gassauerstoff 27 über Lanzen 23, 32, und• continuous supply of gas oxygen 27 via lances 23, 32, and
• kontinuierliche Zugabe von Schlackenbildnem 14, wie gebrannter Kalk, gebrannter Dolomit, Flußspat etc. - stückig über die Chargieröffhungen 11 und/oder feinkörnig über die Düsen 33 und/oder Lanzen 23, 32.• Continuous addition of slag formers 14, such as burnt lime, burnt dolomite, fluorspar etc. - in pieces via the charging openings 11 and / or fine-grained via the nozzles 33 and / or lances 23, 32.
Ziel der Prozeßführung im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß 1 ist die quasi-stationäre Einstellung bestimmter Prozeßparameter, welche bei der Erzeugung einer Vorschmelze für austenitische Stahlgüte 304 wie folgt sind:The aim of the process control in the electric arc furnace 1 is the quasi-stationary setting of certain process parameters, which are as follows when producing a premelt for austenitic steel grade 304:
• Die Metallschmelze 24 besitzt stets ca. konstant bleibende Eigenschaften innerhalb der Toleranzen• The molten metal 24 always has approximately constant properties within the tolerances
1,5-2,0 % C (je nach Einsatz-Mix) T = 1620-1630° C1.5-2.0% C (depending on application mix) T = 1620-1630 ° C
< 0,2 % Si<0.2% Si
< 0,5 % Mn 17,0-18,5 % Cr ca. 6,5 % Ni • Flüssige Schlacke 25 stets mit ca. konstant bleibender Zusammensetzung, z.B. als Richtanalyse<0.5% Mn 17.0-18.5% Cr approx.6.5% Ni • Liquid slag 25 always with an approximately constant composition, for example as a directional analysis
48 % CaO Rest = MnO, A1,03 etc.48% CaO rest = MnO, A1.0 3 etc.
31 % SiO, (je nach Einsatz-Mix)31% SiO, (depending on the mix of uses)
< 5 % MgO<5% MgO
< 4 % Cr,O3 <4% Cr, O 3
< 2 % FeOn <2% FeO n
welche über den Dekantierteil 2 durch die Schlackentür 22 kontinuierlich die Anlage verläßt.which continuously leaves the system via the decanting part 2 through the slag door 22.
Während des Betriebes läuft die Metallschmelze 24 mit den oben angeführten Eigenschaften kontinuierlich vom Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß 1 über das Wehr 34 in das Konvertergefäß 3 und vermischt sich bei sehr intensiver Badbewegung mit der im Konvertergefäß 3 stets vorhandenen Rohstahlschmelze 24, welche im vorliegenden Fall eine Vorschmelze für nächste VOD-Behandlung darstellt und im Konvertergefäß 3 stets auf die zum Abstich erwünschte Zusammensetzung und Temperatur ca. 0,25 % C ca. 1700-1710° C gehalten wird.During operation, the molten metal 24 with the properties mentioned above runs continuously from the electric arc furnace vessel 1 via the weir 34 into the converter vessel 3 and mixes with the very intense bath movement with the crude steel melt 24 which is always present in the converter vessel 3, which in the present case is a Represents premelt for the next VOD treatment and is always kept in the converter vessel 3 at the composition and temperature desired for tapping about 0.25% C about 1700-1710 ° C.
Der Frischablauf (hauptsächlich Entkohlung) erfolgt im Konvertergefäß 3 unter folgenden Prozeßbedingungen:The fresh run (mainly decarburization) takes place in converter vessel 3 under the following process conditions:
• Kontinuierliche Zufuhr von Gassauerstoff 27 und Inertgas 30 (N2Ar) über Düsen 36, wobei das O,/N,/ Ar- Verhältnis beliebig einstellbar ist; im vorliegenden Fall wird die Top- Lanze 35' nicht verwendet, die bevorzugte Entkohlungsrate beträgt 0,03-0,05 % C/min,• Continuous supply of gas oxygen 27 and inert gas 30 (N 2 Ar) via nozzles 36, the O, / N, / Ar ratio being freely adjustable; in the present case the top lance 35 'is not used, the preferred decarburization rate is 0.03-0.05% C / min,
• Temperatur des Metallbades 24 von 1700-1710° C,Temperature of the metal bath 24 from 1700-1710 ° C,
• kontinuierliche Zufuhr von Einsatz-Mix-Komponenten als Kühl- und Legierungsmittel 12 - Ni und/oder FeNi, Si-armes FeCrHC und oder FeMnHC etc.• Continuous supply of insert mix components as coolants and alloying agents 12 - Ni and / or FeNi, low-Si FeCrHC and or FeMnHC etc.
• kontinuierliche Zufuhr von Schlackenbildnern 14, wie gebrannter Kalk, gebrannter Dolomit, Flußspat etc. - bevorzugt stückig über die Chargieröffhungen 39, gegebenenfalls auch feinkörnig über die Düsen 36, • Bildung Ansammlung einer nahezu festen Schlacke 25 mit ca. konstant bleibender Zusammensetzung, z.B. als Richtanalyse ca. 30 % CaO 2-5 % Al2O3 < 5 % CaF,Continuous supply of slag formers 14, such as burnt lime, burnt dolomite, fluorspar, etc. - preferably in pieces via the charging openings 39, optionally also in fine-grained form via the nozzles 36, Formation of an almost solid slag 25 with an approximately constant composition, for example as a directional analysis approx. 30% CaO 2-5% Al 2 O 3 <5% CaF,
< 15 % SiO, < 5 % FeOn <15% SiO, <5% FeO n
13-17 % Cr,O3 ca. 10 % Femet 13-17% Cr, O 3 approx. 10% Fe met
5-8 % MgO < 4 % Crmet 5-8% MgO <4% Cr met
Das Metallprodukt 24 - eine Vorschmelze mit oben angeführten Eigenschaften für anschließende VOD-Behandlung - wird vom Konvertergefäß 3 über die Metall- Absticheinrichtung 41 abgestochen. Der Metallabstich kann kontinuierlich oder diskontinuierlich ohne Unterbrechung des Prozeßablaufes im Elektro-Lichtbogen-ofengefäß 1 erfolgen.The metal product 24 - a premelt with the properties mentioned above for subsequent VOD treatment - is tapped from the converter vessel 3 via the metal tapping device 41. The metal tapping can be carried out continuously or discontinuously without interrupting the process in the electric arc furnace vessel 1.
Die im Konvertergefäß 3 und im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß 1 entstehenden Abgase 19 werden einheitlich über den Vorwärmschacht 5 und das Aufheizteil 9 abgezogen und zugleich zur Vorwärmung der festen Einsatzstoffe 7 verwendet. Dabei leistet die Schüttung im Vorwärmschacht 5 eine Vorfilterfunktion bezüglich Staubgehalt im Abgas 19.The exhaust gases 19 which arise in the converter vessel 3 and in the electric arc furnace vessel 1 are drawn off uniformly via the preheating shaft 5 and the heating part 9 and at the same time are used for preheating the solid starting materials 7. The bed in the preheating shaft 5 performs a pre-filter function with regard to dust content in the exhaust gas 19.
Um eine übermäßige Anhäufung der Schlacke 25 im Konvertergefäß 3 zu vermeiden bzw. eine dadurch verursachte Verbärung zu verhindern, wird nach ca. 3 Betriebsstunden ein sogenannter „Auswaschvorgang" durchgeführt, indem z.B. etwas höhere Mengen an FeSi, Kalk und Flußspat in das Konvertergefäß 3 zugeführt werden. Dieser Vorgang ermöglicht eine Verflüssigung der Schlacke 25 im Konvertergefäß 3 und zugleich eine Reduktion des Cr,03-Gehaltes, so daß die Schlacke 25 ohne Schwierigkeiten in Gegenstrombewegung zum Metall 24 über das Wehr 34 in das benachbarte Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß 1 gelangen kann, und zwar ohne hohe Cr-Verluste zu verursachen, bevor sie sich dann mit dem im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß 1 gebildeten Schlackenanteil vermischt. Der sogenannte Waschvorgang ist sowohl bei Betrieb der Anlage mit kontinuierlichem als auch bei Betrieb mit diskontinuierlichem Abstich des Metalls 24 vom Konvertergefäß 3 ohne besonderen Aufwand und wesentliche Produktivitätsdrosselung durchführbar.In order to avoid an excessive accumulation of the slag 25 in the converter vessel 3 or to prevent the resulting fermentation, a so-called “washing-out process” is carried out after about 3 hours of operation, for example by feeding somewhat higher amounts of FeSi, lime and fluorspar into the converter vessel 3 This process enables liquefaction of the slag 25 in the converter vessel 3 and at the same time a reduction in the Cr, O 3 content, so that the slag 25 can easily move in countercurrent movement to the metal 24 via the weir 34 into the adjacent electric arc furnace vessel 1 can occur, without causing high Cr losses, before it then mixes with the slag portion formed in the electric arc furnace 1. The so-called washing process is carried out both when the system is operated with continuous and when operated with discontinuous tapping of the metal 24 from the converter vessel 3 without special effort and essential produktivi throttling feasible.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch zur Erzeugung von Rostfreigüten mit niedrigem C- Gehalt (< 0,05 %) anwendbar, d.h. ohne VOD-Anlage. In diesem Fall erfolgt die Desoxidation und die Entschwefelung des Stahls ähnlich wie bei der C-Stahlerzeugung während des Abstiches vom Konvertergefäß 3 und der anschließenden sekundärmetallurgischen Behandlung (z.B. in einem Pfannenofen oder an einem Spülstand). Wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu bekannten, diskontinuierlichen Rostfreierzeugungsverfahren sind:The method according to the invention can also be used for the production of stainless grades with a low C content (<0.05%), ie without a VOD system. In this case, the deoxidation and desulphurization of the steel takes place in a manner similar to that for carbon steel production during tapping off the converter vessel 3 and the subsequent secondary metallurgical treatment (for example in a ladle furnace or at a rinsing station). Significant advantages of the method according to the invention compared to known, discontinuous stainless production methods are:
- wesentlich höhere Verfahrens- und Anlagenproduktivität- Much higher process and plant productivity
- Sicherung einer optimierten Schlackenführung und einer hohen Entkohlungseffizienz Einsparung von Reduktionssilizium, Schlackenbildnern und Energiequellen - (C-Träger und/oder elektrischer Energie)- Ensuring optimized slag guidance and high decarburization efficiency Saving of reduction silicon, slag formers and energy sources - (C-carrier and / or electrical energy)
Senkung des Stromverbrauches Reduction of electricity consumption

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Anlage zum Herstellen von Metallschmelzen, insbesondere Eisenschmelzen, wie Stahlschmelzen oder Rohstahlschmelzen, mit1. Plant for the production of metal melts, in particular iron melts, such as steel melts or crude steel melts, with
• einem Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1), das mit mindestens einer Chargieröffnung (11, 21) für eine Metallschmelze und/oder Schrott und/oder direktreduziertes Metall, insbesondere direktreduziertes Eisen und/oder Erz und mindestens einer Elektrode (16) sowie mindestens einer Schlacken-Absticheinrichtung (22) versehen ist,• An electric arc furnace vessel (1) which has at least one charging opening (11, 21) for a molten metal and / or scrap and / or direct reduced metal, in particular direct reduced iron and / or ore and at least one electrode (16) and at least one a slag tapping device (22) is provided,
• einem Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3), das mit mindestens einer Metall- Absticheinrichtung (41) versehen ist, wobei• An oxygen blowing converter vessel (3) which is provided with at least one metal tapping device (41), wherein
• das Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) mit dem Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) eine durch ein Überlaufwehr (34) verbundene Einheit bildet,The oxygen-blowing converter vessel (3) with the electric arc furnace vessel (1) forms a unit connected by an overflow weir (34),
• die spezifisch auf das Badvolumen bezogene Badoberfläche im Sauerstoffblas- Konvertergefäß (3) kleiner ist als im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) und• The bath surface in the oxygen blowing converter vessel (3), which is specific to the bath volume, is smaller than in the electric arc furnace vessel (1) and
• das Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) mit dem Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) einen über dem Badspiegel dieser Gefäße liegenden gemeinsamen Reaktionsraum aufweist.• The oxygen blowing converter vessel (3) with the electric arc furnace vessel (1) has a common reaction space above the bath level of these vessels.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit aus Sauerstoffblas- Konvertergefäß (3) und Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) am Fundament starr gelagert ist.2. Plant according to claim 1, characterized in that the unit of oxygen blowing converter vessel (3) and electric arc furnace vessel (1) is rigidly mounted on the foundation.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallbadniveau des Sauerstoffblas-Konvertergefäßes (3) unterhalb des Metallbadniveaus des Elektro- Lichtbogen-Ofengefäßes (1) liegt.3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the metal bath level of the oxygen blowing converter vessel (3) is below the metal bath level of the electric arc furnace vessel (1).
4. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Sauerstoffblas-Konvertergefäßes (3) auf einem tieferen Niveau angeordnet ist als der Boden (18) des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes (1).4. Plant according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the bottom of the oxygen blowing converter vessel (3) is arranged at a lower level than the bottom (18) of the electric arc furnace vessel (1).
5. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) mit mindestens einer Blaslanze (35, 35') für Sauerstoff oder ein sauerstoffhältiges Gasgemisch ausgestattet ist.5. Plant according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the oxygen blowing converter vessel (3) is equipped with at least one blowing lance (35, 35 ') for oxygen or an oxygen-containing gas mixture.
6. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis.5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) mit Bodendüsen (36) ausgestattet ist, vorzugsweise mit Sauerstoffblas-Bodendüsen. 6. Plant according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the oxygen blowing converter vessel (3) is equipped with floor nozzles (36), preferably with oxygen blowing floor nozzles.
7. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) mit mindestens einer Metall-Absticheinrichtung (43) versehen ist.7. Plant according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the electric arc furnace vessel (1) is provided with at least one metal tapping device (43).
8. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacken- Absticheinrichtung (22) an einem mit dem Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) eine Einheit bildenden Dekantiergefäß (2) vorgesehen ist, das (Fig. 3, 6, 8) vorzugsweise dem Überlaufwehr (34) diametral gegenüberliegt.8. Plant according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the slag tapping device (22) is provided on a with the electric arc furnace vessel (1) forming a unit decanting vessel (2), (Fig. 3, 6, 8) preferably diametrically opposite the overflow weir (34).
9. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) und oder das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) mit einer Chargieröffhung (11, 39) zum Chargieren von metallischen Einsatzstoffen, Erz, Zuschlagstoffen, Legierungen, Kohlungsmitteln ausgestattet ist.9. Plant according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the oxygen blowing converter vessel (3) and or the electric arc furnace vessel (1) with a charging opening (11, 39) for charging metallic feedstocks, ore , Additives, alloys, carburizing agents.
10. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) und/oder das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) mit ein sauerstoffhältiges Gas bzw. Sauerstoffzuführenden Nachverbrennungsdüsen und/oder Lanzen (35) ausgestattet ist, vorzugsweise mindestens eine davon in der Nähe des Überganges zwischen den beiden Gefäßen (1, 3).10. Plant according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the oxygen blowing converter vessel (3) and / or the electric arc furnace vessel (1) with an oxygen-containing gas or oxygen-supplying afterburning nozzles and / or lances (35 ), preferably at least one of them in the vicinity of the transition between the two vessels (1, 3).
11. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) mit mindestens einem feste Eisenträger (7) zuleitenden Vorwärmschacht (5), der oberhalb des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes (1) und bevorzugt seitlich an diesem oder ringförmig oberhalb des Ofengefäßes (1) angeordnet ist, ausgestattet ist.11. Plant according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the electric arc furnace vessel (1) with at least one fixed iron support (7) leading preheating shaft (5) above the electric arc furnace vessel (1 ) and is preferably arranged laterally on this or in a ring above the furnace vessel (1).
12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vorwärmschacht (5) mindestens ein vorzugsweise mit einer Einhausung (6) versehenes Förderband (8) mündet (Fig. 1, 5, 7).12. Plant according to claim 11, characterized in that in the preheating shaft (5) at least one preferably with a housing (6) provided conveyor belt (8) opens (Fig. 1, 5, 7).
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Einhausung (6) Aufheizeinrichtungen (10) münden, die als in der Einhausung eingebaute Nachverbrennungseinrichtungen (10) und/oder Brenner mit ein sauerstoffhältiges Gas zuführenden Leitungen ausgebildet sind (Fig. 1, 7).13. Plant according to claim 12, characterized in that in the housing (6) open heating devices (10) which are designed as built-in afterburning devices (10) and / or burners with an oxygen-containing gas supply lines (Fig. 1, 7).
14. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Innenfläche des Vorwärmschachtes (5) und/oder der Einhausung (6) und/oder des Deckels (4) des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes (1) und/oder des Deckels (37) des Sauerstoffblas-Konvertergefäßes (3) mit feuerfesten Materialien ausgekleidet ist.14. Plant according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that at least part of the inner surface of the preheating shaft (5) and / or the housing (6) and / or the lid (4) of the electric arc furnace vessel (1) and / or the lid (37) of the oxygen blowing converter vessel (3) is lined with refractory materials.
15. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) mit einer eine Metallschmelze (20), vorzugsweise flüssiges Roheisen zuführenden Einrichtung (21) ausgestattet ist.15. Plant according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the electric arc furnace vessel (1) is equipped with a device (21) supplying a molten metal (20), preferably liquid pig iron.
16. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) mit einem Vorwärmschacht (5) ausgestattet ist, der oberhalb des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes (1) angeordnet ist und über eine gasdurchlässige gekühlte Absperreinrichtung (5") in das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) mündet (Fig. 9, 10).16. Plant according to one or more of claims 11 to 15, characterized in that the electric arc furnace vessel (1) is equipped with a preheating shaft (5) which is arranged above the electric arc furnace vessel (1) and above a gas-permeable cooled shut-off device (5 ") opens into the electric arc furnace vessel (1) (Fig. 9, 10).
17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmschacht (5) zentral oberhalb des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes (1) angeordnet ist und der Deckel (4) des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes (1) ringförmig, den Vorwärmschacht (5) umgebend und diesen mit Seitenwänden des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes (1) verbindend, ausgestaltet ist, wobei Elektroden (16), vorzugsweise Graphitelektroden, schräg durch den Deckel (4) in das Innere des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes (1) ragen (Fig. 9, 10).17. Plant according to claim 16, characterized in that the preheating shaft (5) is arranged centrally above the electric arc furnace vessel (1) and the cover (4) of the electric arc furnace vessel (1) in an annular manner, the preheating shaft (5 ) surrounding and connecting them to the side walls of the electric arc furnace vessel (1), wherein electrodes (16), preferably graphite electrodes, protrude obliquely through the cover (4) into the interior of the electric arc furnace vessel (1) ( 9, 10).
18. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in den Innenraum des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes (1) mündende Düsen (33) und/oder Lanzen (32) und oder Brenner (32a) vorgesehen sind, die entweder an eine Eisenträger-Zufuhreinrichtung und/oder eine Erzzufuhreinrichtung und/oder eine Kohle- bzw. Kohlenstoffträger-Zufuhreinrichtung und/oder eine Schlackenbildner-Zuführeinrichtung und oder eine Sauerstoff- bzw. ein sauerstoffhältiges Gas zuführende Zufuhreinrichtung und/oder eine Kohlenwasserstoff-Zuführeinrichtung und oder eine Inertgas-Zufuhreinrichtung angeschlossen sind.18. Installation according to one or more of claims 1 to 17, characterized in that in the interior of the electric arc furnace vessel (1) opening nozzles (33) and / or lances (32) and or burners (32a) are provided, which either to an iron carrier feed device and / or an ore feed device and / or a coal or carbon carrier feed device and / or a slag former feed device and or or an oxygen or an oxygen-containing gas feed device and / or a hydrocarbon feed device and or an inert gas supply device is connected.
19. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Sauerstoffblas-Konverter (3) Düsen (36) und/oder Lanzen (35) angeordnet sind, die entweder an eine Eisenträger-Zufuhreinrichtung und/oder eine Erzzufuhreinrichtung und/oder eine Kohle- bzw. Kohlenstoffträger-Zufuhreinrichtung und/oder eine Schlackenbildner- Zufuhreinrichtung und/oder eine Sauerstoff- bzw. ein sauerstoffhältiges Gas zuführende Zufuhreinrichtung und oder eine Kohlenwasserstoff-Zufuhreinrichtung und/oder eine Inertgas-Zufuhreinrichtung angeschlossen sind. 0019. Plant according to one or more of claims 1 to 18, characterized in that in the oxygen blowing converter (3) nozzles (36) and / or lances (35) are arranged, which either to an iron carrier feed device and / or an ore feed device and / or a carbon or carbon carrier feed device and / or a slag generator feed device and / or an oxygen or an oxygen-containing gas feed device and or a hydrocarbon feed device and / or an inert gas feed device are connected. 00
20. Anlage nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (33, 36) als Unterbaddüsen und/oder Bodenspülsteine ausgebildet sind bzw. die Lanzen (32, 35) beweglich angeordnet sind, insbesondere verschwenkbar und/oder in ihrer Längsrichtung bewe -3gb1- ar sind.20. Plant according to claim 18 or 19, characterized in that the nozzles (33, 36) are designed as Unterbaddüsen and / or floor purging stones or the lances (32, 35) are arranged to be movable, in particular pivotable and / or in their longitudinal direction -3gb 1 - ar are.
21. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) mit etwa zentral angeordneter (angeordneten), von oben in das Gefäß (1) ragender(n) Elektrode(n) (16) sowie gegebenenfalls mit einer Bodenelektrode (17) versehen ist (Fig. 1).21. Plant according to one or more of claims 1 to 20, characterized in that the electric arc furnace vessel (1) with approximately centrally arranged (arranged), projecting into the vessel (1) from above (n) electrode (s) (16) and optionally provided with a bottom electrode (17) (Fig. 1).
22. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmschacht (5) als vom Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) und von der Einhausung (6) abtrennbare und austauschbare Einheit ausgeführt ist.22. Plant according to one or more of claims 11 to 21, characterized in that the preheating shaft (5) as the electric arc furnace vessel (1) and from the housing (6) detachable and replaceable unit is designed.
23. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) des Elektro-Lichtbogen-Ofengefäßes (1) und der Deckel (37) des Sauerstoffblas-Konvertergefäßes (3) eine Einheit bilden bzw. als eine Einheit ausgeführt sind.23. Plant according to one or more of claims 1 to 22, characterized in that the lid (4) of the electric arc furnace vessel (1) and the lid (37) of the oxygen blowing converter vessel (3) form a unit or as a unit are executed.
24. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kontroll- und oder Reparaturöffhung (50) vorgesehen ist, vorzugsweise oberhalb des Überganges vom Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) zum Sauerstoffblas- Konvertergefäß (3).24. Plant according to one or more of claims 1 to 23, characterized in that at least one control and or repair opening (50) is provided, preferably above the transition from the electric arc furnace vessel (1) to the oxygen blowing converter vessel (3) .
25. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) als vom Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) abtrennbare und austauschbare Baueinheit ausgebildet ist.25. Plant according to one or more of claims 1 to 24, characterized in that the oxygen blowing converter vessel (3) is designed as a removable and replaceable structural unit from the electric arc furnace vessel (1).
26. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) mit einem in Richtung des Dekantiergefäßes (2) hin abfallenden Boden (18) ausgestattet ist und in einen etwa horizontal liegenden Bodenteil des Dekantiergefäßes (2) übergeht, wobei die tiefste Stelle des Bodens im Dekantiergefäß (2) angeordnet ist und an der tiefsten Stelle des Bodens (18) des Dekantiergefäßes (2) eine Metall-Absticheinrichtung (43) vorgesehen ist.26. Plant according to one or more of claims 1 to 25, characterized in that the electric arc furnace vessel (1) with a in the direction of the decanter (2) sloping bottom (18) is equipped and in an approximately horizontal bottom part of the decanter (2) passes, the deepest point of the bottom being arranged in the decanter (2) and a metal tapping device (43) being provided at the deepest point of the bottom (18) of the decanter (2).
27. Verfahren zum Herstellen von Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelzen, wie Rohstahlschmelzen oder legierten Stahlschmelzen oder Edelstahlschmelzen oder Rostfreistahlschmelzen, unter Verwendung einer Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte:27. Process for producing molten metals, in particular molten steel, such as crude steel melts or alloyed steel melts or stainless steel melts or Stainless steel melting, using a system according to one or more of claims 1 to 26, characterized by the combination of the following process steps:
• im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) wird eine Vorschmelze hergestellt und auf ein bestimmtes Temperatumiveau und auf eine bestimmte chemische Zusammensetzung gebracht,A premelt is produced in the electric arc furnace vessel (1) and brought to a certain temperature level and to a certain chemical composition,
• die Vorschmelze strömt über das Überlaufwehr (34) kontinuierlich in das Sauerstoffblas- Konvertergefäß (3),The premelt flows continuously via the overflow weir (34) into the oxygen blowing converter vessel (3),
• die Vorschmelze wird im Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) kontinuierlich gefrischt, vorzugsweise zu Rohstahl und• The premelt is continuously refined in the oxygen blowing converter vessel (3), preferably to raw steel and
• die gefrischte Schmelze wird kontinuierlich oder diskontinuierlich aus dem Sauerstoffblas- Konvertergefäß (3) abgeführt,The fresh melt is discharged continuously or discontinuously from the oxygen blowing converter vessel (3),
• die im Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) sich bildende Schlacke strömt im Gegenstrom zum Metall in das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1), aus dem sie abgezogen wird.• The slag that forms in the oxygen blowing converter vessel (3) flows in countercurrent to the metal into the electric arc furnace vessel (1), from which it is drawn off.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß im Elektro-Lichtbogen- Ofengefäß (1) ein Vorfrischen und im Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) das Fertigfrischen erfolgt.28. The method according to claim 27, characterized in that the electric arc furnace vessel (1) is pre-freshened and in the oxygen blowing converter vessel (3) the finished freshening.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß im Sauerstoffblas- Konvertergefäß (3) eine chemische Zusammensetzung und eine Temperatur der Metallschmelze in kontinuierlicher Weise eingestellt werden, die der chemischen Zusammensetzung und der Temperatur der Fertigschmelze bzw. des Endproduktes entsprechen, die beim Abstich gewünscht sind.29. The method according to claim 27 or 28, characterized in that in the oxygen blowing converter vessel (3) a chemical composition and a temperature of the molten metal are set in a continuous manner, which correspond to the chemical composition and the temperature of the finished melt or the end product, respectively are desired at racking.
30. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die im Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) gebildeten Abgase über das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) abgeleitet werden, wobei eine CO + H,-Nachverbrennung sowohl im Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) wie auch im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) durchgeführt wird.30. The method according to one or more of claims 27 to 29, characterized in that the exhaust gases formed in the oxygen blowing converter vessel (3) are derived via the electric arc furnace vessel (1), with a CO + H, afterburning both in the Oxygen blowing converter vessel (3) as well as in the electric arc furnace vessel (1) is carried out.
31. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) entstehenden Abgase und die in das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) vom Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) überströmenden Abgase zur Vorwärmung des in das Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) eingebrachten stückigen Chargiergutes verwendet werden. 31. The method according to one or more of claims 27 to 30, characterized in that the exhaust gases arising in the electric arc furnace vessel (1) and in the electric arc furnace vessel (1) from the oxygen blowing converter vessel (3) overflowing exhaust gases can be used to preheat the lumpy charging material introduced into the electric arc furnace vessel (1).
32. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 27 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, daß die zur Vorwärmung herangezogenen Abgase während des Vorwärmprozesses nachverbrannt werden.32. The method according to one or more of claims 27 to 31, characterized in that the exhaust gases used for preheating are afterburned during the preheating process.
33. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß im Elektro-Lichtbogen-Ofengefäß (1) und im Sauerstoffblas- Konvertergefäß (3) ein Unterdruck aufrecht erhalten wird.33. The method according to one or more of claims 27 to 32, characterized in that a negative pressure is maintained in the electric arc furnace vessel (1) and in the oxygen blowing converter vessel (3).
34. Verfahren zum Herstellen von Roheisenschmelzen unter Verwendung einer Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte:34. Method for producing pig iron melts using a plant according to one or more of claims 1 to 26, characterized by the combination of the following process steps:
• in das Elektrolichtbogen-Ofengefäß (1) wird Roheisen in flüssiger Form chargiert und auf ein bestimmtes Temperatumiveau gebracht,• Pig iron is charged in liquid form into the electric arc furnace vessel (1) and brought to a certain temperature level,
• der Si- und P-Gehalt wird im Elektrolichtbogen-Ofengefäß (1) gesenkt,The Si and P content is reduced in the electric arc furnace vessel (1),
• das flüssige Roheisen strömt über das Überlaufwehr (34) kontinuierlich in das Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3),The liquid pig iron flows continuously via the overflow weir (34) into the oxygen blowing converter vessel (3),
• das flüssige Roheisen wird im Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) kontinuierlich teilgefrischt,The molten pig iron is continuously partially refreshed in the oxygen blowing converter vessel (3),
• das teilgefrischte Roheisen wird kontinuierlich oder diskontinuierlich aus dem Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) abgeführt und• The partially freshed pig iron is removed continuously or discontinuously from the oxygen blowing converter vessel (3) and
• die im Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) sich bildende Schlacke strömt im Gegenstrom zum Metall in das Elektrolichtbogen-Ofengefäß (1), aus dem sie abgezogen wird.• The slag which forms in the oxygen blowing converter vessel (3) flows in countercurrent to the metal into the electric arc furnace vessel (1), from which it is drawn off.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das teilgefrischte Roheisen in einem zusätzlich zur Anlage vorgesehenen Konverter oder Elektro-Lichtbogenofen nach herkömmlicher Art fertiggefrischt wird.35. The method according to claim 34, characterized in that the partly freshed pig iron is finished fresh in a conventional manner in a converter or electric arc furnace provided in addition to the system.
36. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Einsatz-Mix aus mindestens einer der folgenden Komponenten36. The method according to one or more of claims 27 to 35, characterized in that the metallic insert mix of at least one of the following components
• Schrott (7), wie Stahlschrott, und/oder festes Roheisen bzw. Gußeisen,Scrap (7), such as steel scrap, and / or solid pig iron or cast iron,
• direkt-reduziertem Eisen (12) als Pellets und/oder Briketts und oder Eisenkarbid,Direct-reduced iron (12) as pellets and / or briquettes and or iron carbide,
• flüssigem Roheisen (20) gebildet wird.• liquid pig iron (20) is formed.
37. Verfahren nach 36, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von legierten Stahlschmelzen oder Edelstahlschmelzen oder Rostfreistahlschmelzen der metallische Einsatz-Mix mindestens aus legiertem Stahlschrott und flüssigen und/oder festen Legierungsmitteln und oder Ferrolegierungen gebildet wird.37. The method according to 36, characterized in that for the production of alloy steel melts or stainless steel melts or stainless steel melts the metallic Use mix is formed at least from alloyed steel scrap and liquid and / or solid alloying agents and or ferro alloys.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Stauerstoffblas- Konvertergefäß (3) abgestochene Stahlschmelze als Vorschmelze in einer nachfolgenden sekundärmetallurgischen Behandlung inkl. Entkohlung, entweder mit oder ohne Unterdruck (Vakuum) weiterbehandelt wird.38. The method according to claim 37, characterized in that the steel melt tapped from the fuel blowing converter vessel (3) is further treated as a preliminary melt in a subsequent secondary metallurgical treatment including decarburization, either with or without negative pressure (vacuum).
39. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sauerstoffblas- Konvertergefäß (3) abgestochene Stahlschmelze als Fertigschmelze in einer nachfolgenden sekundärmetallurgischen Behandlung z.B. an einem Pfannenofen oder Spülstand weiterbehandelt wird.39. The method according to claim 37, characterized in that the steel melt tapped from the oxygen blowing converter vessel (3) is used as a finished melt in a subsequent secondary metallurgical treatment, e.g. is further treated at a pan oven or flushing stand
40. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 27 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß nach bestimmten Prozeßzeiten eine Verflüssigungs- bzw. Reduktionsbehandlung der Schlacke im Sauerstoffblas-Konvertergefäß (3) durchgeführt wird. 40. The method according to one or more of claims 27 to 39, characterized in that after certain process times a liquefaction or reduction treatment of the slag is carried out in the oxygen blowing converter vessel (3).
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