EP2097543A1 - Verfahren und vorrichtung zur rostfreistahlerzeugung ohne elektrische energiezufuhr auf der basis von in einer ddd-anlage vorbehandeltem roheisen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur rostfreistahlerzeugung ohne elektrische energiezufuhr auf der basis von in einer ddd-anlage vorbehandeltem roheisen

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EP2097543A1 EP07856192A EP07856192A EP2097543A1 EP 2097543 A1 EP2097543 A1 EP 2097543A1 EP 07856192 A EP07856192 A EP 07856192A EP 07856192 A EP07856192 A EP 07856192A EP 2097543 A1 EP2097543 A1 EP 2097543A1
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    • C21C2300/00—Process aspects
    • C21C2300/08—Particular sequence of the process steps

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for stainless steel production without electrical energy supply based on liquid pig iron and FeCr solids, the liquid pig iron after a pretreatment in the blast furnace and a DDD treatment (dephosphorization, desilication, desulfurization) in a DDD -Vorraum then heated in an AOD converter, refined or alloyed, reduced and finally an adjustment / adjustment of the treated molten steel in a ladle furnace is performed.
  • a DDD treatment dephosphorization, desilication, desulfurization
  • Stainless steels of the ferritic steel group AISI 4xx are conventionally produced in principle from arti- cious scrap in the EAF and later additionally alloyed and decarburized in the AOD converter.
  • pig iron here too use, in a steel mill pretreated pig iron is mixed with molten scrap and alloy outside the furnace in a pan and then charged into the converter.
  • the object of the invention is the method known from WO 2006/050963 A2 with AOD technology for direct charging of the pig iron and alloying in the converter for stainless steel production of all stainless steel in both the austenitic and in the ferritic range using autogenous chemical energy.
  • the heating of the pig iron to a desired or required for the subsequent process steps temperature is carried out by Si oxidation.
  • FeSi is charged into the Twin AOD-L converter and oxygen / inert gas mixture is blown through the side nozzles and a top lance into and onto the pig iron.
  • a 3- or 4-hole top lance known from BOF blast technology (treatment of C steels) and in the second Twin AOD-L converter a typical one-hole lance for the AOD process used. Since the heating of the pre-metal is carried out according to the invention after the DDD treatment, it is possible, above all, to charge Ni or Ni alloys into the Twin AOD-L converters. The balance energy can be designed in this way.
  • the first Twin AOD-L converter after the completion of heating, the decarburization and alloying of the melt, while in the second Twin AOD-L converter after completion of the classical decarburization and all the associated treatment steps (such as desulfurization and alloying, including parting off), the pig iron is charged and heated.
  • the inventive separation of the pretreated slag-free molten pig iron quantity on two in the process line after the blast furnace and the DDD device arranged in parallel Twin AOD-L converter and the process steps performed there contrary advantage the production of all RST steel grades is possible.
  • there is a decoupling of the demand for electrical energy for all qualities since only the energy already present in the pig iron or via the autogenous chemical energy introduced with the charged FeSi is used as the energy source.
  • a more reliable temperature control, reduced process costs and reduced investment costs are achieved by this separation of the amount of pig iron and the process control, since only smaller quantities of pig iron have to be treated.
  • FIG. 1 shows an exemplary method line
  • Fig. 2 shows the contrary procedure in two Twin AOD-L converters.
  • FIG 1 an exemplary method line for the production of stainless steel is shown in a drawing figure.
  • the liquid quantity of pig iron is separated after its exit from the blast furnace 1 and a DDD treatment in a DDD device 2 and introduced into two parallel twin AOD-L converters 3, 4.
  • a temperature increase due to Si oxidation and the refining and alloying of the molten pig iron takes place in a contrary sequence of the process steps.
  • the molten steel from both Twin AOD-L converters 3, 4 is brought together in a ladle 5 and from there for final adaptation / adjustment in the ladle furnace 6 and the casting machine 7.
  • FIG. 2 shows the contrary sequence of the process steps carried out in the twin AOD-L converters 3 and 4. While in the twin AOD-L converter 3 (in the drawing on the left) a charging and heating V8 of the pig iron pretreated in the blast furnace 1 and a DDD device 2 is started, with subsequent AOD treatment V9 with decarburization and alloying for the production of, for example, AISI 3xx, 4xx, 2xx stainless steel grades, the AOD treatment V9 is first carried out in the twin AOD-L converter 4 (in the drawing on the right) and only then is the charging and heating V8 of the pig iron.

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Abstract

Um die Herstellung von Rostfreistahl aller Rostfreigüten sowohl im austenitischen als auch im ferritischen Bereich auf der Basis von flüssigem Roheisen und FeCr-Feststoffen ohne elektrische Energiezufuhr zu ermöglichen, wobei das flüssige Roheisen nach einer Vorbehandlung im Hochofen (1) einer DDD-Behandlung (Entphosphorung, Entsilizierung, Entschwefelung) unterzogen und aufgeheizt, veredelt bzw. legiert und reduziert wird, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die im Hochofen (1) und einer DDD-Vorrichtung (2) vorbe- handelte schlackefreie flüssige Roheisenmenge aufgetrennt und in zwei klassische "Twin" AOD-L Konverter (3, 4) eingebracht wird, in die dann mit parallelem konträren Ablauf die erforderlichen chemischen Prozessschritte (des Heizens und des Entkohlens und Legierens) unter Verwendung von autogener chemischer Energie vorgenommen wird, wobei im ersten Twin AOD-L Konverter (3) zunächst das Heizen und im zweiten Twin AOD-L Konverter (4) zunächst die Entkohlung durchgeführt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Rostfreistahlerzeugung ohne elektrische Energiezufuhr auf der Basis von in einer DDD-Anlage vorbehandeltem Roheisen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rostfreistahler- zeugung ohne elektrische Energiezufuhr auf der Basis von flüssigem Roheisen und FeCr-Feststoffen, wobei das flüssige Roheisen nach einer Vorbehandlung im Hochofen und einer DDD-Behandlung (Entphosphorung, Entsilizierung, Entschwefelung) in einer DDD-Vorrichtung anschließend in einem AOD-Konverter aufgeheizt, veredelt bzw. legiert, reduziert und abschließend eine Anpas- sung/Einstellung der behandelten Stahlschmelze in einem Pfannenofen durchgeführt wird.
Die Verwendung eines AOD-Konverters zur Herstellung von Edelstahlen ist bereits bekannt. So wird in der WO 02/075003 eine Kontrollmethode beschrieben, basierend auf einer kontinuierlichen Abgasmessung in Kombination mit einem Rechner und einem dynamischen Modell, mit deren Hilfe die erforderlichen Blasraten von Sauerstoff und Inertgas sowie die Stoffzusätze gesteuert werden.
Aus der EP 1 310 573 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Metallschmel- ze, insbesondere zum Frischen einer Metallschmelze zur Herstellung von z. B. legiertem rostfreien Stahl oder Edelstahl in einem AOD-Konverter bekannt, wobei das Verfahren auf einer nach einem Prozessmodell ablaufenden und die hüttentechnische Anlage steuernden Rechentechnik fußt, in der das Prozessmodell das Verhalten für mindestens einen variablen Prozessparameter zwi- sehen einer Ist-Prozessgröße, einer Stellgröße und einer Prozessendgröße beschreibt. An einem Beispiel wird der Prozessablauf für die Herstellung für einen Stahl der Güteklasse AISI 304 beschrieben.
Rostfreistähle der ferritischen Stahlgruppe AISI 4xx werden konventionell prin- zipiell aus arteigenem Schrott im EAF hergestellt und später dann im AOD Konverter zusätzlich legiert und entkohlt. Um die Anwendung von Roheisen hier zu nutzen, wird in einem Stahlwerk vorbehandeltes Roheisen mit eingeschmolzenem Schrott und Legierung außerhalb des Ofens in einer Pfanne vermischt und danach in den Konverter chargiert.
In der WO 2006/050963 A2 wird zur Herstellung von Rostfreistahl der ferriti- sehen Stahlgruppe AISI 4xx, insbesondere der Stahlgruppe AISI 430 auf der Grundlage von flüssigem Roheisen und FeCr-Feststoffen ein Verfahren mit einer DDD-Verfahrenslinie und dem AOD-Konverter mit den hintereinander durchgeführten Verfahrensschritten vorgeschlagen:
• Vorbehandlung des flüssigen Roheisens im Hochofen, DDD-Behandlung des Roheisens in einer geeigneten DDD-Vorrichtung und Beschickung des AOD-Konverters mit schlackefreiem flüssigen Roheisen, • Erhitzen, Veredlung/Legierung und Reduktion des flüssigen Roheisens im AOD-Konverter, • abschließende Anpassung/Einstellung der behandelten Stahlschmelze in der Gießpfanne.
Mit Vorteil wird bei diesem bekannten Verfahren die Herstellung des Rostfreistahls durch den Einsatz des AOD-Konverters ohne den Einsatz eines EAF, also ohne Zufuhr von elektrischer Energie durchgeführt. Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren allerdings, dass schließlich auf Grund eines Mangels an Energie mit diesem Verfahren nur die Herstellung von ferritischen Stählen möglich ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das aus der WO 2006/050963 A2 bekannte Verfahren mit AOD- Technologie zum Direktchargieren des Roheisens und des Nachlegierens im Konverter zur Rostfreistahlerzeugung aller Rostfreigüten sowohl im austeniti- schen als auch im ferritischen Bereich unter Verwendung von autogener chemi- scher Energie zu nutzen. Die gestellte Aufgabe zur Herstellung von Rostfreistahl der genannten Stahlgüte wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zur Rostfreistahlerzeugung aller Rostfreigüten sowohl im austenitischen als auch im ferritischen Bereich die im Hochofen und in einer DDD-Vorrichtung vorbehandelte schlackefreie flüssige Roheisenmenge aufgetrennt und in zwei klassische „Twin" AOD-L Konverter eingebracht wird, in die dann mit parallelem konträren Ablauf die erforderlichen chemischen Prozessschritte (des Heizens, des Entkohlens und Legierens) unter Verwendung von autogener chemischer Energie vorgenommen wird, wobei im ersten Twin AOD-L Konverter zunächst das Chargieren und Heizen und im zweiten Twin AOD-L Konverter zunächst die Entkohlung durchgeführt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nach dem Abschluss der DDD-Behandlung in einer externen DDD-Anlage ist vor dem nachfolgenden Heizen im Konverter ein Abschlacken des Roheisens erforderlich, da der typische AOD-Prozess schlackefrei starten soll. Damit wird auch die Effizienz der Einloch-Lanze, die im zweiten AOD-L Konverter verwen- det wird, vergrößert und eine freie Oberfläche der Schmelze für das Entweichen der Prozessgase gewährleistet.
Das Heizen des Roheisens auf eine gewünschte bzw. für die nachfolgenden Prozessschritte erforderliche Temperatur erfolgt durch Si-Oxidation. Hierzu wird in den Twin AOD-L Konverter FeSi chargiert und Sauerstoff/Inertgas-Gemisch durch die Seitendüsen und einer Top-Lanze in und auf das Roheisen geblasen. Im ersten Twin AOD-L Konverter wird hierzu eine aus der BOF-Blastechnik (Behandlung von C-Stählen) bekannte 3- bzw. 4-Loch-Toplanze und im zweiten Twin AOD-L Konverter eine für den AOD-Prozess typische Einloch-Toplanze eingesetzt. Da das Heizen des Vormetalls erfindungsgemäß nach der DDD-Behandlung durchgeführt wird, ist es vor Allem möglich, Ni bzw. Ni-Legierungen in die Twin AOD-L Konverter zu chargieren. Die Bilanzenergie kann auf diese Weise beliebig gestaltet werden.
Durch den konträren Ablauf der in beiden Twin AOD-L Konverter zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführten Prozessschritte, erfolgt im ersten Twin AOD-L Konverter nach Abschluss des Heizens das Entkohlen und Legieren der Schmelze, während im zweiten Twin AOD-L Konverter nach Abschluss der klassischen Entkohlung und aller dazu gehörenden Behandlungsschritte (wie z.B. Entschwefelung und Legieren samt Abstechen) das Roheisen chargiert und aufgeheizt wird.
Durch die erfindungsgemäße Auftrennung der vorbehandelten schlackefreien flüssigen Roheisenmenge auf zwei in der Prozesslinie nach dem Hochofen und der DDD-Vorrichtung parallel angeordnete Twin AOD-L Konverter sowie der dort konträr durchgeführten Prozessschritte wird mit Vorteil die Erzeugung aller RST-Stahlqualitäten ermöglicht. Gleichzeitig findet eine Abkoppelung des Bedarfs an elektrischer Energie für alle Qualitäten statt, da als Energieträger ausschließlich die bereits im Roheisen vorhandene bzw. über die mit dem chargier- ten FeSi eingebrachte autogene chemische Energie verwendet wird. Weiterhin werden durch diese Auftrennung der Roheisenmenge und der Prozessführung eine zuverlässigere Temperaturführung, verminderte Prozesskosten sowie verminderte Investitionskosten erreicht, da jeweils nur kleinere Roheisenmengen behandelt werden müssen.
Nachfolgend wird das Verfahren der Erfindung in schematischen Zeichnungsfiguren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine beispielhafte Verfahrenslinie, Fig. 2 den konträren Verfahrensablauf in zwei Twin AOD-L Konvertern.
In der Figur 1 ist in einer Zeichnungsfigur eine beispielhafte Verfahrenslinie für die Herstellung von Rostfreistahl dargestellt. Die flüssige Roheisenmenge wird nach ihrem Austritt aus dem Hochofen 1 und einer DDD-Behandlung in einer DDD-Vorrichtung 2 aufgetrennt und in zwei parallel nachgeordnete Twin AOD-L Konverter 3, 4 eingebracht. Hier erfolgt in konträrem Ablauf der Prozessschritte bei Bedarf eine Temperaturerhöhung durch Si-Oxidation und die Veredelung und Legierung des flüssigen Roheisens. Nach der Behandlung in den Twin AOD-L Konvertern 3, 4 wird die Stahlschmelze aus beiden Twin AOD-L Konvertern 3, 4 in einer Pfanne 5 zusammengeführt und gelangt von dort zur abschließenden Anpassung/Einstellung in den Pfannenofen 6 und zur Gießmaschine 7.
In der Figur 2 ist der konträre Ablauf der in den Twin AOD-L Konvertern 3 und 4 durchgeführten Prozessschritte dargestellt. Während im Twin AOD-L Konverter 3 (in der Zeichnung links) mit einem Chargieren und Heizen V8 des im Hochofen 1 und einer DDD-Vorrichtung 2 vorbehandelten Roheisens begonnen wird, mit nachfolgender AOD-Behandlung V9 mit Entkohlen und Legieren zur Herstellung von beispielsweise AISI 3xx, 4xx, 2xx Rostfreistahlgüten, wird gleich- zeitig im Twin AOD-L Konverter 4 (in der Zeichnung rechts) zunächst die AOD- Behandlung V9 durchgeführt und erst danach das Chargieren und Heizen V8 des Roheisens.
Durch die gewählte Darstellungsform der Fig. 2 soll insbesondere deutlich her- vorgehoben werden, dass zu keinem Zeitpunkt in den Konvertern 3, 4 gleiche Verfahrensschritte durchgeführt werden, worauf u. a. der verfahrentechnische Vorteil der Auftrennung des Verfahrens in zwei Konvertern beruht. D. h. das Chargieren und Heizen im Konverter 3 ist mit der AOD-L-Behandlung im Konverter 4 und umgekehrt die AOD-L-Behandlung im Konverter 3 ist mit dem Chargieren und heizen im Konverter 4 syschronisiert. Bezugszeichenliste
1 Hochofen / Blast Furnace / BF
2 DDD-Vorrichtung 3, 4 Twin AOD-L Konverter
5 Pfanne / Charging Ladle / CL
6 Pfannenofen / Ladle Furnace / LF
7 Gießmaschine / Continuous Casting Machine / CCM
Verfahrensschritte
V8 Chargieren und Heizen des vorbehandelten Roheisens
V9 Entkohlen und Legieren (AOD-Behandlung)

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Rostfreistahlerzeugung ohne elektrische Energiezufuhr auf der Basis von flüssigem Roheisen und FeCr-Feststoffen, wobei das flüssige Rohei- sen nach einer Vorbehandlung im Hochofen (1) und einer DDD-Behandlung (Entphosphorung, Entsilizierung, Entschwefelung) in einer DDD-Vorrichtung (2) anschließend in einem AOD-Konverter (3, 4) aufgeheizt, veredelt bzw. legiert, reduziert und abschließend eine Anpassung/Einstellung der behandelten Stahlschmelze in einem Pfannenofen (5) durchgeführt wird, dadurch gekennzeich- net, dass zur Rostfreistahlerzeugung aller Rostfreigüten sowohl im austeniti- schen als auch im ferritischen Bereich die im Hochofen (1 ) und einer DDD- Vorrichtung (2) vorbehandelte schlackefreie flüssige Roheisenmenge aufgetrennt und in zwei klassische „Twin" AOD-L Konverter (3, 4) eingebracht wird, in die dann mit parallelem konträren Ablauf die erforderlichen chemischen Pro- zessschritte (des Heizens V8, des Entkohlens und Legierens V9) unter Verwendung von autogener chemischer Energie vorgenommen wird, wobei im ersten Twin AOD-L Konverter (3) zunächst das Chargieren und Heizen (V8) und im zweiten Twin AOD-L Konverter (4) zunächst die Entkohlung (V9) durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Heizen (V8) des Roheisens eine Si-Oxidation durchgeführt wird, wozu das Roheisen mit FeSi chargiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Twin AOD-L Konverter (3) nach Abschluss des Chargierens und Heizens (V8) das Entkohlen und Legieren (V9) der Schmelze durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Twin AOD-L Konverter (3) zur Durchführung der Si-Oxidation durch Seitendüsen und eine Toplanze (3- bzw. 4-Loch-Toplanze) Sauerstoff/Inertgas-Gemisch in und auf das Roheisen geblasen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Twin AOD-L Konverter (4) nach Abschluss der Entkohlung (V9) und aller dazu gehö- renden Behandlungsschritte (wie z. B. Entschwefelung und Legieren samt Abstechen) das Roheisen chargiert und aufgeheizt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Twin AOD-L Konverter (4) zur Durchführung der Si-Oxidation durch Seitendüsen und eine Toplanze (1- bzw. 3-Loch-Toplanze) Sauerstoff/l nertgas-Gemisch in und auf das Roheisen geblasen wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Twin AOD-L Konvertern (3, 4) jeweils die gleiche Roheisenmenge eingebracht wird.
8. Vorrichtung zur Rostfreistahlerzeugung ohne elektrische Energie auf der Basis von flüssigem Roheisen und FeCr-Feststoffen, in der das flüssige Roheisen nach einer Vorbehandlung im Hochofen (1) und in einer DDD-Vorrichtung (2) im AOD-Konverter (3, 4) aufgeheizt, veredelt bzw. legiert und reduziert wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei in der Prozesslinie nach der DDD-Vorrichtung (2) parallel angeordnete, jeweils eine Teilmenge der gesamten im Hochofen (1 ) und in der DDD-Vorrichtung (2) vorbehandelten Roheisen- menge aufnehmende, mit Seitendüsen und einer Toplanze ausgebildete klassische „Twin" AOD-L Konverter (3, 4), wobei der erste AOD-L Konverter (3) eine Toplanze aufweist, deren Lanzenkopf mit 3 bzw. 4 Löchern der BOF- Blastechnik (Behandlung von C-Stählen) entspricht und der zweite AOD-L Konverter (4) eine für den AOD-Prozess typische Einloch-Toplanze aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite AOD-L Konverter (4) mit einer 3-Loch Toplanze ausgebildet ist.
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