EP2770067A1 - Konverterprozesse zur Stahlherstellung unter Nutzung von Inertgas - Google Patents

Konverterprozesse zur Stahlherstellung unter Nutzung von Inertgas Download PDF

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EP2770067A1
EP2770067A1 EP13156759.6A EP13156759A EP2770067A1 EP 2770067 A1 EP2770067 A1 EP 2770067A1 EP 13156759 A EP13156759 A EP 13156759A EP 2770067 A1 EP2770067 A1 EP 2770067A1
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EP
European Patent Office
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gas
oxygen
molten metal
treatment
blowing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13156759.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Dimitrov
Jens Kluge
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GmbH
Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
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Filing date
Publication date
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    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/02—Dephosphorising or desulfurising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
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    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/305—Afterburning
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/35—Blowing from above and through the bath

Definitions

  • the inflated oxygen reacts with constituents of the melt - both with iron and with other elements that can be oxidized under the process conditions existing in the converter.
  • the reaction products of such reactions - called fresh reactions - form - together with iron oxide and supplied additives such as lime or dolomite, as well as coolants such as ore or scale - a slag floating on the oxygen-treated melt or gaseous escape, for example CO as the primary product of the C Oxidation.
  • CO the primary product of the C Oxidation.
  • carbon C, silicon Si, manganese Mn, phosphorus P, vanadium V, titanium Ti are removed from the melt.
  • coolant is to be understood as meaning a solid, iron-containing cooling material comprising, for example, scrap metal such as solid pig iron or steel scrap, tinder, iron ore, dust briquettes, ie briquettes, the iron-containing dust and / or sludge and / or iron-containing Waste / residues, for example accumulating in a steel mill, included.
  • scrap metal such as solid pig iron or steel scrap
  • dust briquettes ie briquettes
  • the iron-containing dust and / or sludge and / or iron-containing Waste / residues for example accumulating in a steel mill, included.
  • the cooling effect is achieved by removing heat from the molten metal for melting and for further treatment of the coolant.
  • the molten metal to be treated is formed by combining a starting amount of liquid molten iron with solid coolant, for example, scrap.
  • solid coolant for example, scrap.
  • energy is required, which is provided for example from exothermic reactions of the oxygen with elements in the molten metal - melting scrap therefore cools the melt, it acts as a coolant during the treatment with oxygen.
  • the ratio of scrap to the starting amount of molten pig iron must be chosen so that the melt is not cooled by the scrap too much - the amount of coolant scrap is therefore limited.
  • the flushing elements in the bottom of the converter vessel for an LD process can clog, so that the stirring effect during the vessel campaign decrease or even eliminated altogether. Negative changes in the stirring effect affect the course of the reactions in the melt and in the resulting slag, so that they also have an unfavorable effect on, for example, consumption figures, accuracy with regard to targeted pig iron pretreatment / crude steel production analyzes, tapping sequence time, converter productivity.
  • the effects can be different for different process steps of pig iron pretreatment and crude steel production; For example, for the reduction of the carbon content by means of a deC-process in catch-C-operation - in German catch batches - with dephosphated pig iron an intensive stirring effect of the scavenging elements for a controlled process management is not absolutely necessary or desirable; it is even preferable to set a low stirring effect over a low gas flow. A reduction or elimination of stirring does not have a negative effect on the achievable result, it would even have a positive effect.
  • the flushing elements are designed, for example, in terms of dephosphorization so that the necessary for the required stirring gas flow can be provided, while on the other hand, the flushing elements should also work with a much lower gas flow in catch-C operation without clogging. Such conflicting requirements can only be solved with compromises that have only a negative effect on the result of both process steps and the consumption figures.
  • Gas A is a mixture of oxygen with at least one inert gas, preferably nitrogen.
  • Gas B is an inert gas, or it is a mixture of at least two different inert gases, or it is a mixture of oxygen with at least one inert gas, preferably nitrogen.
  • Gas B is characterized as containing at least 3 vol% and up to 100 vol% inert gas and containing 0 vol% to 97 vol% oxygen. It is used for stirring for mixing and heat transfer to the molten metal and optionally for freshness.
  • Gas A is characterized as containing at least 10% by volume and up to 85% by volume of inert gas and containing 15% to 90% by volume of oxygen. It is used primarily for afterburning and stirring for heat transfer to the molten metal.
  • the temperatures of gas B exiting the inflator and the temperature of gas A exiting the injector are below 200 ° C, preferably at or below ambient temperature. For such temperatures, little or no effort is required to heat the mixtures. Preferably, the temperatures are at or below ambient temperature, then no effort for heating is necessary. Since technical gases that make up the gases A and B - obtained, for example, by mixing one or more inert gases with each other or with oxygen, optionally cooled or cooled in the preparation of the mixtures by expansion, or upon exiting the inflator or the Cool blowing device by expansion - since they are under elevated pressure to atmospheric pressure until then - the gases A and / or B may also have a temperature below ambient temperature.
  • the gases A and / or B are compressed before exiting the inflator or injector, they may be heated to ambient temperature upon exit.
  • the gases A and / or B preferably do not pass through devices which are intended primarily for heating the gases A and / or B before they are injected or inflated.
  • ambient temperature is meant the temperature of the environment in which a metallurgical plant in which the process according to the invention is carried out stands. This includes regional temperature fluctuations of the atmosphere depending on the location at different points on the earth.
  • Gas A and Gas B can be the same. Preferably, they are different in order to be optimally matched to their respective task - with regard to the entire process sequence in the converter vessel.
  • inert gas is to be understood as a gas which is practically inert under the conditions prevailing in the melt or in the converter vessel during blowing and / or inflation conditions, so practically no chemical reactions - while nitrogen is also regarded as an inert gas, which is slightly dissolved in the melt and can form in the slag under the prevailing oxidation conditions in the converter only unstable nitrides.
  • inflating the gas B according to the invention inflation of at least technically pure, with an oxygen content of> 99 vol.%, Preferably> 99.5 vol.%, Is practiced in comparison to the inflation practiced so far in the case of the LD process or bottom-blowing processes such as the K-OBM process.
  • Oxygen reaches an improved stirring effect by the inflated gas in the molten metal.
  • the inert gas does not react with the molten metal and can therefore penetrate deeper into the melt as an inflated gas jet before it escapes from it. The penetrated inert gas expands due to its heating in the molten metal.
  • coolant is to be understood as meaning a solid, iron-containing cooling material comprising, for example, scrap metal such as solid pig iron or steel scrap, tinder, iron ore, dust briquettes, ie briquettes, the iron-containing dust and / or sludge and / or iron-containing Waste / residues, for example accumulating in a steel mill, included.
  • scrap metal such as solid pig iron or steel scrap
  • dust briquettes ie briquettes
  • the iron-containing dust and / or sludge and / or iron-containing Waste / residues for example accumulating in a steel mill
  • the purging elements may be designed to operate at the low gas flow in catch-C operation without clogging hazard; the stronger stirring action required for dephosphorization does not have to be achieved
  • the inventive method Compared with bottom-blowing methods that inflate hot blast on the molten metal, the inventive method has the advantage that the gas B has a much lower temperature than hot blast. Therefore, it expands more, resulting in a comparatively stronger stirring action, which in turn leads to improved heat transfer from CO afterburning. In addition, can be dispensed with equipment, which is needed to produce hot air.
  • gas B contains less than at least 3% by volume of inert gas, the metal melt is not supplied with enough inert gas to achieve the described stirring effect to an economically usable extent.
  • gas B may be a mixture of argon and nitrogen.
  • the blowing of the gas A, so a mixture of oxygen with at least one inert gas, preferably nitrogen, in the space in the converter vessel above the molten metal from a blowing allows efficient afterburning of existing in this room combustible gases, such as CO, which in oxidation of the in the Molten metal contained carbon arises.
  • This post-combustion can supply part of the released energy in the form of heat to the molten metal. Therefore, with afterburning and improved supply of the released energy into the molten metal more coolant be used as a part of the energy required for its melting and for further treatment from the CO post-combustion is provided.
  • the method according to the invention allows an increase in the amount of coolant that can be dispensed compared with conventional methods, in which the afterburning takes place using at least technically pure oxygen, since it enables improved afterburning and improved transfer of the energy released during afterburning to the molten metal.
  • Efficient afterburning requires temporally and locally stable supply of the oxygen required for the afterburning to the place of the afterburning reaction - via the empty space of the converter vessel - the space of the converter vessel above the molten metal - and slag, namely as evenly distributed.
  • the amount of slag varies with time, for example, almost no slag during melting at the beginning of refining and substantially more slag towards the end of refining.
  • the properties of the slag such as chemical composition, viscosity, density, foaming behavior change. Therefore, it may happen that injected by a blower from a certain location injected oxygen to different extents after exiting the injector by post-combustion - the jet of oxygen thus has a different depth of penetration of the space in which it is blown.
  • the slag may reach the injector so that the oxygen immediately after leaving the injector flows into a foamy slag with a high CO content, whereby it is quickly consumed. Accordingly, it can only contribute a little to the mixing of the slag by its rapidly decreasing momentum. Mixing of the slag is necessary, however, in order to transfer the heat generated during the afterburning to the molten metal.
  • the slag is then greatly overheated locally and the refractory wear in adjacent areas of the lining of the converter vessel increases. At other times, the slag may be far away from the sparger so that an oxygen jet may continue to flow through the room until it is consumed by post combustion. Such a jet can transmit more momentum for mixing, resulting in better heat transfer to the molten metal.
  • the desired degree of post-combustion may change during the process of treating the molten metal, which changes in the oxygenation rate for the afterburning is necessary. Changes in the oxygen supply rate result in altered properties of the oxygen jet in terms of pressure, pulse velocity, penetration depth and thus the mixing properties. Overall, this results in the use of - at least technically pure - oxygen for afterburning the disadvantages mentioned.
  • the use according to the invention of a mixture of oxygen with inert gas has the advantage with respect to afterburning that the inert gas is not consumed during the afterburning. Due to the inert gas, the gas A injected as jet is stabilized with respect to a jet of technically pure oxygen with respect to fluctuations of, for example, pressure, velocity, momentum, penetration depth, mixing properties. Optionally, by an on-line regulation of the Inertgasanteils regardless of the oxygen content of the beam to the currently prevailing process conditions - for example, Nachverbrennungsgrad, amount / properties / behavior of the slag - are adjusted. This stabilization reduces disadvantages caused by variations in the use of oxygen.
  • a jet of gas A blown in according to the invention has a higher pressure, a higher velocity, a higher momentum and a higher penetration depth, and thus better mixing properties, at the same oxygen feed rate.
  • the thermal expansion of the inert gas by heating while passing through the space above the molten metal - the gas A is indeed injected at a temperature below that in the space above the molten metal prevailing temperature is. This expansion induces a circulation of the slag, which results in a better transfer of energy from the post-combustion to the molten metal.
  • the afterburning takes place along a longer path, so that refractory wear due to local overheating can be largely avoided.
  • the injection device compared with the use of 'at least technically pure oxygen, there is the advantage that the gas under the conditions prevailing in the converter vessel, inter alia high temperature, the injection device itself and the nearby refractory lining of the converter vessel are less chemically and thermally less attacks or claims. Besides, one is largely stable cooling of the injector possible because when changing the oxygen supply rates required for afterburning by means of opposing changes in the inert gas, the gas flow and thus the cooling effect can be kept substantially constant.
  • gas A Compared to the use of hot air for the afterburning of CO, the use according to the invention of gas A has the advantage that, as a result of the greater temperature difference, the gas A, especially its inert gas portion, expands more strongly, which leads to increased expansion-related advantageous effects. As a result, heat from the post-combustion is better transferred to the molten metal. In addition, can be dispensed with elaborate devices and process steps for heating the oxygen-supplying gas, which are necessary when using hot blast.
  • the stirring effect by the gas A contributes to better transfer of energy from the post-combustion in the molten metal, and thus makes a contribution to be able to admit more coolant.
  • the metal melt is not supplied with sufficient inert gas for the purpose of achieving the described stirring effect to an economically useful extent.
  • the gas A contains more than 85% by volume of inert gas, the supply of oxygen for after-burning of CO is not given to an economically useful extent.
  • nitrogen and / or argon may be present in gas A and / or gas B.
  • Nitrogen and / or argon is preferably present in gas B as the inert gas.
  • argon is used in gas B, if nitriding of the molten metal is to be avoided.
  • gas A for reasons of cost, preferably only nitrogen is present.
  • the gas B or the gas A is produced by mixing two or more gases, this is done, for example, so that the gases to be mixed after the TOP take-over point, for example, with all the individual gases with a pressure at the TOP of ⁇ 15-16 bar - for each of the gases A and B separately in valve stalls - optionally on-line controlled according to currently determined process requirements - mixed and from there via gas lines - for example, piping or hoses - are led to the inflator or injector.
  • the gas B and / or the gas A is air.
  • the air can be dry compressed air.
  • Gas A and / or gas B can of course also be prepared by mixing air, for example dry compressed air, with, for example, technically pure oxygen or, for example, technically pure nitrogen. Such mixtures can also be referred to as cold wind.
  • Previous or subsequent steps of a process for treating a molten metal contained in a converter vessel, which contains metal predominantly iron, can be carried out conventionally or according to the invention.
  • the production of crude steel by LD process is the production of crude steel by LD process.
  • This can be an LD process with-apart from a possibly previously performed desulfurization deS the pig iron not previously treated - act liquid pig iron, or to an LD process under deC of - in addition to desulfurization - previously treated pig iron.
  • the pretreatment can be deSi, deMn, deP, deV, deTi; it can be carried out in a converter vessel other than the LD method.
  • the removal of the optionally present in the pig iron melt accompanying elements Si, Mn, P, Ti and / or V in an oxidizing treatment of the pig iron melt is basically based on the currently valid oxidation potentials for each element, which is the currently prevailing thermodynamic-kinetic conditions - including Temperature - at the reaction site in the system molten metal slag gas phase during the process result.
  • the oxidation of Ti, V and / or Mn is usually parallel to the oxidation of Si, while the removal of P after almost complete removal / oxidation of Si, Ti and V and / or a substantial reduction in the Mn content in the molten metal takes place.
  • Previous or subsequent steps of a process for treating a molten metal contained in a converter vessel, which contains metal predominantly iron, can be carried out conventionally or according to the invention.
  • a Bodenblasendes or a combined - from the bottom or the side walls of the converter vessel below the bath level of the molten metal is a Bodenblasendes or a combined - from the bottom or the side walls of the converter vessel below the bath level of the molten metal, and from above-blowing method, for example an OBM or K-OBM method.
  • the proportion of the inert gas in the gas A and / or gas B is varied during the treatment. This can be responded to various requirements in the process flow; For example, in a process phase in which more weight is placed on the oxygen supply than on the provision of the stirring effect, the oxygen content can be increased at the expense of the inert gas content. Conversely, in process phases in which the stirring effect is more important, the inert gas content in the mixture can be increased at the expense of the oxygen content.
  • the gas A and the gas B are supplied by means of a blowing lance comprising the inflator and the blowing device.
  • a blowing lance comprising the inflator and the blowing device.
  • Such a lance can be called Kombilanze.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an LD process according to the invention.
  • a converter vessel 1 is a molten metal, in this case liquid pig iron 2.
  • Gas B shown with straight arrows - inflated onto the molten pig iron.
  • injection nozzles 4 From in the upper cone of the converter vessel 1 arranged injection nozzles 4 a blowing device gas A is shown with jagged arrows - blown into the space in the converter vessel on the molten metal.
  • the temperature of gases A and B is below 50 ° C.
  • Gas B contains 10-30 vol% inert gas - nitrogen or argon, between the two can be switched - and 70-90 vol% oxygen; By changing the ratio, it is possible to react to various requirements in the procedure.
  • Gas A is dry compressed air - or a mixture of dry compressed air and technically pure oxygen - and contains 40-79% by volume of nitrogen as inert gas and 21-60% by volume of oxygen; called cold air or cold wind.
  • Inert purge gas is introduced into the molten metal via flushing elements which are not shown separately in the bottom of the converter vessel.
  • FIG. 2 shows an embodiment of an LD process according to the invention.
  • a converter vessel 1 is a molten metal, in this case liquid pig iron second From an inflator for gas B and a blowing device for gas A comprehensive lance, called combination lance 5, gas B - shown with straight arrows - inflated to the pig iron, and gas A - shown with jagged arrows - in the space in the converter vessel on the Blown molten metal.
  • the temperature of gases A and B is below 50 ° C.
  • Gas B contains 10-30 vol% inert gas - nitrogen or argon, between the two can be switched - and 70-90 vol% oxygen; By changing the ratio, it is possible to react to various requirements in the procedure.
  • Gas A is dry compressed air - or a mixture of dry compressed air and technically pure oxygen - and contains 40-79% by volume of nitrogen as inert gas and 21-60% by volume of oxygen; called cold air or cold wind.
  • Inert purge gas is introduced into the molten metal via flushing elements which are not shown separately in the bottom of the converter vessel.
  • the LD process also comprises inflation of technically pure oxygen.
  • the composition of the gases A and B and of the inert scavenging gas introduced via scavenging elements in the converter bottom is changed for different process phases, for example as in Table 1 below in the case of 5 process phases - blowing phases - in the LD process according to the invention for the production of crude steel with a low C content - ⁇ 0.05% C before tapping - cited: Table 1 process phase Gas A, vol.% Gas B, vol.% inert purge (Bubble phase) (Corresponding to injection nozzles in the top of the converter FIG.
  • Phase 1 O 2 60 O 2 90 N 2 0 to ⁇ 35% of the demand for blister oxygen N 2 40 N 2 10
  • Phase 2 O 2 40 O 2 100 N 2 35 to ⁇ 60% of the demand for blister oxygen N 2 60
  • Phase 3 O 2 30/21 (switching point at 75% 02)
  • Phase 5 O 2 21 N 2 100 * Ar Inert gas stirring step after O 2 blowing
  • Phase 3 O 2 30 O 2 80 N 2 50 to ⁇ 90% of the demand for blister oxygen N 2 70 N 2 20
  • FIG. 3 shows another embodiment of the invention, an OBM method.
  • the liquid pig iron 6 in a converter vessel 7 are introduced via bottom nozzles 8 for fresh oxygen O 2 - represented by arrows with dashed shaft -, and hydrocarbons CxHy.
  • a blowing device which is designed as a blowing lance comprising the blowing device 9, gas A - represented by jagged arrows - blown into the space in the converter vessel above the molten metal.
  • FIG. 4 shows another embodiment of the invention, a K-OBM method. From FIG. 3 the presentation differs in that there is a combination lance 10 comprising a gas B inflator and a gas A inflator. This serves to blow gas A - shown as jagged arrows - in the space in the converter vessel above the molten metal, and gas B - shown as a straight arrow - to inflate the molten metal.
  • a combination lance 10 comprising a gas B inflator and a gas A inflator.
  • This serves to blow gas A - shown as jagged arrows - in the space in the converter vessel above the molten metal, and gas B - shown as a straight arrow - to inflate the molten metal.
  • gas A - shown as jagged arrows - shown as jagged arrows - in the space in the converter vessel above the molten metal
  • gas B - shown as a straight arrow - to inflate the molten metal.
  • FIG. 5 shows an embodiment of an OBM method according to the invention, in which unlike FIG. 3 Gas A - represented by jagged arrows - is arranged in the region of the upper cone of the converter vessel 11 blowing nozzles 12 a blowing device in the space in the converter vessel above the molten metal 13 is blown.
  • Gas A - represented by jagged arrows - is arranged in the region of the upper cone of the converter vessel 11 blowing nozzles 12 a blowing device in the space in the converter vessel above the molten metal 13 is blown.
  • FIG. 6 shows another embodiment of a K-OBM method according to the invention.
  • Gas A - represented by jagged arrows - blown from arranged in the upper cone of the converter vessel 14 injection nozzles 15 a blowing device in the space in the converter vessel above the molten metal 16.
  • a lance 17 from which technically pure oxygen can be supplied for refining, or gas B - shown as a straight arrow - can be blown onto the molten metal.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a K-OBM method according to the invention, in which unlike FIG. 6 No injection nozzles in the region of the upper cone of the converter vessel 18 are present.
  • Embodiment 3 for an inventive OBM process or a K-OBM process for the production of crude steel with a low carbon content.
  • the composition of the gases A and B - which are supplied by the blowing and inflating devices provided for this purpose - is changed for different process phases.
  • the production of crude steel with a low C content - ⁇ 0.05% C before tapping - in the case of 5 process phases - blowing phases - is given in the following Table 3:
  • Supply of oxygen-bottom-motion O 2 (Bubble phase) (Corresponding to injection nozzles in the top of the converter FIGS. 5 or 6 , or over lance accordingly FIG. 3 or combined lance accordingly FIG.
  • Phase 1 O 2 70 O 2 100 (preferably when gas Yes 0 to ⁇ 30% of the demand for blister oxygen N 2 30 A is supplied via blowing devices - accordingly FIGS. 4 and 6 ) otherwise (if no gas A is supplied via injectors according to FIG. 7 ) O 2 90 N 2 10
  • Phase 2 O 2 60 O 2 100 (preferably when gas A is supplied via blowing devices - accordingly FIGS.

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Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer in einem Konvertergefäß (1,7,11,14,18) befindlichen, als Metall überwiegend Eisen enthaltenden Metallschmelze (13,16). Es ist dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst - Einblasen eines Gases A in den Raum im Konvertergefäß (1,7,11,14,18) oberhalb der Metallschmelze (13,16) aus einer Einblasvorrichtung, und/oder - Aufblasen eines Gases B auf die Metallschmelze (13,16) aus einer Aufblasvorrichtung. Dabei enthält das Gas B zumindest 3 vol% und bis zu 100 vol% Inertgas und 0 vol% bis 97 vol% Sauerstoff, und das Gas A zumindest 10 vol.% und bis zu 85 vol.% Inertgas und 15 vol% bis 90 vol% Sauerstoff. Die Temperatur des Gases B beim Austritt aus der Aufblasvorrichtung und die Temperatur des Gases A beim Austritt aus der Einblasvorrichtung liegen unter 200 °C, bevorzugt unter 50°C, besonders bevorzugt auf oder unter Umgebungstemperatur. Die Verwendung von Inertgas in Gas A und/oder B trägt zur besseren Wärmeübertragung auf die Metallschmelze bei und erlaubt dadurch, größere Kühlmittelmengen zuzugeben.

Description

    Gebiet der Technik Stand der Technik
  • Bei Durchführung eines gängigen LD-Verfahrens zur Stahlherstellung aus flüssigem Roheisen wird Sauerstoff - zumindest technisch rein, also 02-Gehalt meistens >99 vol.%, bevorzugt >99.5 vol.% - über eine Blaslanze auf die in einem Konvertergefäß befindliche Schmelze von flüssigem Roheisen aufgeblasen, während aus Spülelementen im Boden des Konvertergefäßes Inertgas - gegebenenfalls auch Kohlenwasserstoffe - in die Schmelze eingebracht wird. LD-Verfahren steht für das bekannte Linz-Donawitz-Verfahren, auch genannt Linzer Düsenverfahren, mit Sauerstoffaufblasen zur Stahlherstellung.
    Einbringung dieser Gase aus Spülelementen dient in erster Linie zur Durchmischung der Schmelze aufgrund der Rührwirkung der die Schmelze durchströmenden Gasblasen, was die in der Schmelze hinsichtlich der in ihr ablaufenden Reaktionen und damit verbundenen Wärmetönungen homogenisieren soll.
  • Der aufgeblasene Sauerstoff reagiert mit Bestandteilen der Schmelze - sowohl mit Eisen als auch mit anderen Elementen, die unter den im Konverter bestehenden Prozessbedingungen oxidiert werden können. Die Reaktionsprodukte solcher Reaktionen - Frischreaktionen genannt - bilden - zusammen mit Eisenoxid und zugeführten Zuschlägen wie beispielsweise Kalk oder Dolomit, sowie Kühlmitteln wie beispielsweise Erz oder Zunder - eine auf der mit Sauerstoff behandelten Schmelze aufschwimmende Schlacke oder entweichen gasförmig, beispielsweise CO als Primärprodukt der C-Oxidation. Auf diese Weise wird aus der Schmelze beispielsweise Kohlenstoff C, Silizium Si, Mangan Mn, Phosphor P, Vanadium V, Titan Ti entfernt.
  • Wenn bei der Stahlherstellung mittels LD-Verfahren eine selektive Oxidation solcher Elemente gewünscht ist - beispielsweise bei Roheisenvorbehandlung für deSi, deP, deV, deTi, deMn als erste Stufe und anschließend eine deC zu Rohstahl als zweite Stufe in sogenannten Duplex-Prozessen - ist es bekannt, flüssiges Roheisen zunächst beispielsweise einer deSi-, und/oder deP-, und/oder deV-, und/oder deTi-Behandlung oder deMn zu unterziehen, bevor - gegebenenfalls nach Abgießen der dabei angefallenen Schlacke oder nach Umgießen des derart vorbehandelten Roheisens in ein anderes Konvertergefäß - gezielt der Kohlenstoffgehalt des derart vorbehandelten Roheisens reduziert wird, um einen Rohstahl herzustellen.
    Es ist auch bekannt, ein LD-Verfahren so durchzuführen, dass der Rohstahl erzeugt wird unter praktisch weitgehend parallel beziehungsweise überlappend erfolgender Oxidation aller Elemente -je nach Sauerstoffaffinität - in der Schmelze in einem Monoprozess.
  • Ein wichtiger Aspekt bei der Durchführung eines LD-Verfahrens ist die Verwendung eines Kühlmittels zur Herstellung der zu behandelnden Metallschmelze.
    Unter Kühlmittel ist im Rahmen dieser Anmeldung zu verstehen ein festes, eisenhaltiges Kühlmaterial, umfassend beispielsweise Schrott wie Eisenschrott - beispielsweise festes Roheisen -, oder Stahlschrott, Zunder, Eisenerz, Staubbriketts - das heißt Briketts, die eisenhaltigen Staub und/oder Schlamm und/oder eisenhaltige Abfall-/Reststoffe, beispielsweise anfallend in einem Hüttenwerk, enthalten. Die Kühlwirkung wird erreicht, indem der Metallschmelze zum Aufschmelzen und zur weiteren Behandlung des Kühlmittels in Summe Wärme entzogen wird.
  • Die zu behandelnde Metallschmelze wird durch Kombination von einer Ausgangsmenge von flüssigem Roheisen mit festem Kühlmittel, beispielsweise Schrott, gebildet. Für das Aufschmelzen des Schrotts ist Energie notwendig, die beispielsweise aus exothermen Reaktionen des Sauerstoffs mit Elementen in der Metallschmelze bereitgestellt wird - schmelzender Schrott kühlt daher die Schmelze, er wirkt als Kühlmittel während der Behandlung mit Sauerstoff. Das Verhältnis von Schrott zur Ausgangsmenge von flüssigem Roheisen muss dabei jedoch so gewählt werden, dass die Schmelze durch den Schrott nicht zu sehr abgekühlt wird - die zugebbare Menge des Kühlmittels Schrott ist also limitiert. Ansätze, durch Nachverbrennung von im Raum des Konvertergefäßes oberhalb der Metallschmelze vorhandenen brennbaren Gasen - beispielsweise CO, welches bei Oxidation des in der Metallschmelze enthaltenen Kohlenstoffs entsteht - mit - zumindest technisch reinem - Sauerstoff der Metallschmelze Energie zuzuführen und damit mehr Kühlmittels wie Schrott zugeben zu können, bringen Probleme wie erhöhten Feuerfestverschleiß und schwankende Nachverbrennungsgrade sowie schwankende Wärmeübertragung auf die Metallschmelze mit sich.
  • Die Spülelemente im Boden des Konvertergefäßes für ein LD-Verfahren können verstopfen, so dass die Rührwirkung während der Gefäßkampagne abnehmen oder sogar ganz entfallen kann. Negative Veränderungen bei der Rührwirkung beeinflussen den Ablauf der Reaktionen in der Schmelze und in der entstehenden Schlacke, so dass sie sich auch auf beispielsweise Verbrauchszahlen, Treffsicherheit hinsichtlich angepeilter Roheisenvorbehandlungs-/Rohstahlerzeugungsanalysen, Abstichfolgezeit, Konverterproduktivität ungünstig auswirken.
    Die Auswirkungen können für verschiedene Verfahrensschritte von Roheisenvorbehandlung und Rohstahlherstellung verschieden stark ausgeprägt sein; beispielsweise ist für die Reduktion des Kohlenstoffgehaltes mittels eines deC-Prozesses in catch-C-operation - auf deutsch Fangchargen - mit entphosphortem Roheisen eine intensive Rührwirkung der Spülelemente für eine kontrollierte Verfahrensführung nicht unbedingt notwendig beziehungsweise erwünscht; es ist sogar eine geringe Rührwirkung über einen geringen Gasfluss bevorzugt einzustellen. Eine Verminderung beziehungsweise ein Wegfall von Rührwirkung wirkt sich also nicht negativ auf das erzielbare Ergebnis aus, es würde sich sogar positiv auswirken.
  • Hingegen ist für die Entphosphorung - deP - eine gute Durchmischung der Schmelze äußerst wichtig, so dass sich eine Verminderung beziehungsweise ein Wegfall dieser Rührwirkung stark negativ auf das erzielbare Ergebnis auswirkt.
    Sollen solche bezüglich Ihrer Abhängigkeit von guter Rührwirkung durch Spülelemente sehr unterschiedlichen Verfahrensschritte in demselben Konvertergefäß durchgeführt werden, ergeben sich schwierig vereinbare Anforderungen an die Bauweise und die Ausstattung des Konvertergefäßes. So sind die Spülelemente beispielsweise hinsichtlich Entphosphorung so auszulegen, dass der für die benötigte Rührwirkung notwendige Gasfluss bereitgestellt werden kann, während andererseits die Spülelemente auch mit einem wesentlich geringeren Gasfluss bei catch-C-operation ohne Verstopfungsgefahr funktonieren sollen. Solche gegensätzlichen Anforderungen sind nur mit Kompromissen lösbar, die sich auf das Ergebnis beider Verfahrensschritte und die Verbrauchszahlen nur ungünstig auswirken.
  • Neben dem LD-Verfahren gibt es auch andere Verfahren zur Stahlherstellung in einem Konvertergefäß.
    Beispielsweise gibt es bodenblasende Verfahren - beispielsweise OBM-Verfahren - (oxygen bottom motion), bei denen der Sauerstoff zum Frischen im Gegensatz zum LD-Verfahren nicht auf die Metallschmelze aufgeblasen wird, sondern durch unterhalb der Oberfläche der Metallschmelze - beispielsweise am Boden des Konvertergefäßes oder in der Seitenwand des Konvertergefäßes - angebrachte Bodendüsen direkt in die Metallschmelze eingeblasen wird. Das erlaubt im Vergleich zum LD-Verfahren gegebenenfalls höhere Blasraten und damit kürzere Blaszeiten und führt zu sehr intensiver Baddurchmischung. Nachteilig ist im Vergleich zum LD-Verfahren, dass keine Nachverbrennung von CO durch aufgeblasenen Sauerstoff stattfinden kann - also kann keine Generierung von Nachverbrennungswärme beziehungsweise keine Wärmeübertragung an die Metallschmelze stattfinden, weshalb die flüssigem Roheisen zugebbare Menge von Kühlmittel geringer ist.
    Eine Variante des OBM-Verfahrens, bei der zum Frischen zusätzlich zum Einblasen von Sauerstoff durch Bodendüsen auch Sauerstoff auf die Metallschmelze aufgeblasen wird - beispielsweise durch eine sogenannte Toplanze -, ist das sogenannte K-OBM-Verfahren (kombiniertes oxygen bottom motion). Hierbei kann mit aufgeblasenem Sauerstoff Nachverbrennung von CO stattfinden. Allerdings zeigt sich, dass die Wärmeübertragung an die Metallschmelze dabei schwankend ist.
    Es ist auch bekannt, bei bodenblasenden Verfahren zur Erhöhung des Ausmaßes von Nachverbrennung von CO und zur verbesserten Wärmeübertragung dabei auf die Metallschmelze Heißwind - ein Gemisch von Sauerstoff und Stickstoff mit einer Temperatur von über 800°C aufzublasen.
  • Das Ausmaß der erzielbaren Wärmeübertragung aus einer Nachverbrennung von CO ist bei mit Sauerstoff frischenden Verfahren zur Stahlherstellung wesentlich für ihre Wirtschaftlichkeit.
    • Zusammenfassung der Erfindung Technische Aufgabe
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung einer in einem Konvertergefäß befindlichen, als Metall überwiegend Eisen enthaltenden Metallschmelze, bereitzustellen, bei dem die beschriebenen Limitierungen und negativen Auswirkungen, speziell auch hinsichtlich zugebbarer Kühlmittelmenge und/oder Rührwirkung durch Spülelemente, vermindert werden.
    • Technische Lösung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein
    Verfahren zur Behandlung einer in einem Konvertergefäß befindlichen, als Metall überwiegend Eisen enthaltenden Metallschmelze,
    dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst
    • Einblasen eines Gases A in den Raum im Konvertergefäß oberhalb der Metallschmelze aus einer Einblasvorrichtung,
      und/oder
    • Aufblasen eines Gases B auf die Metallschmelze aus einer Aufblasvorrichtung,
    wobei das Gas B zumindest 3 vol% und bis zu 100 vol% Inertgas enthält und 0 vol% bis 97 vol% Sauerstoff enthält,
    und wobei das Gas A zumindest 10 vol.% und bis zu 85 vol.% Inertgas enthält und 15 vol% bis 90 vol% Sauerstoff enthält,
    und die Temperatur des Gases B beim Austritt aus der Aufblasvorrichtung und die Temperatur des Gases A beim Austritt aus der Einblasvorrichtung unter 200 °C, bevorzugt unter 50°C, besonders bevorzugt auf oder unter Umgebungstemperatur, liegen.
  • Das Gas A ist ein Gemisch von Sauerstoff mit zumindest einem Inertgas, vorzugsweise Stickstoff.
  • Das Gas B ist ein Inertgas, oder es ist ein Gemisch aus zumindest zwei verschiedenen Inertgasen, oder es ist ein Gemisch von Sauerstoff mit zumindest einem Inertgas, vorzugsweise Stickstoff.
  • Die Behandlung einer in einem Konvertergefäß befindlichen, als Metall überwiegend Eisen enthaltenden Metallschmelze mit Sauerstoff wird auch als Frischen bezeichnet. Dabei werden mit Hilfe von Sauerstoff der Kohlenstoffgehalt der Metallschmelze und/oder der Gehalt der Metallschmelze an anderen Bestandteilen vermindert. Die vorangegangene Diskussion des Standes der Technik beschreibt das bereits, weshalb die dortigen Erläuterungen hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht erneut wiedergegeben werden. Wie dort erläutert, können beim Frischen verschiedene Verfahrensschritte zur Roheisenvorbehandlung beziehungsweise zur Rohstahlherstellung durchgeführt werden, um jeweils spezielle Bestandteile - wie die Elemente Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Phosphor, Vanadium, Titan - gezielt aus der Metallschmelze auszutreiben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst
    • Einblasen eines Gases A in den Raum im Konvertergefäß oberhalb der Metallschmelze aus einer Einblasvorrichtung,
      und/oder
    • Aufblasen eines Gases B auf die Metallschmelze aus einer Aufblasvorrichtung:
  • Das Gas B ist dadurch charakterisiert, dass es zumindest 3 vol% und bis zu 100 vol% Inertgas enthält und 0 vol% bis 97 vol% Sauerstoff enthält. Es dient zum Rühren zwecks Durchmischung und Wärmeübertragung an die Metallschmelze und gegebenenfalls zum Frischen.
  • Das Gas A ist dadurch charakterisiert, dass es zumindest 10 vol.% und bis zu 85 vol.% Inertgas enthält und 15 vol% bis 90 vol% Sauerstoff enthält. Es dient in erster Linie für Nachverbrennung und Rührwirkung zur Wärmeübertragung an die Metallschmelze.
  • Außerdem liegen die Temperaturen des Gases B beim Austritt aus der Aufblasvorrichtung und die Temperatur des Gases A beim Austritt aus der Einblasvorrichtung unter 200 °C, bevorzugt auf oder unter Umgebungstemperatur. Für solche Temperaturen ist nur wenig oder kein Aufwand zum Aufheizen der Gemische notwendig. Bevorzugt liegen die Temperaturen auf oder unter Umgebungstemperatur, dann ist kein Aufwand zum Aufheizen notwendig. Da technische Gase, aus denen die Gase A und B bestehen - gewonnen beispielsweise durch Mischung von einem oder mehreren Inertgasen miteinander oder mit Sauerstoff-, gegebenenfalls gekühlt angeliefert werden oder bei der Herstellung der Gemische durch Expansion abkühlen, oder beim Austritt aus der Aufblasvorrichtung oder der Einblasvorrichtung durch Expansion abkühlen - da sie bis dann unter gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhtem Druck stehen - können die Gase A und/oder B auch eine Temperatur unter Umgebungstemperatur haben. Wenn die Gase A und/oder B komprimiert werden, bevor sie aus der Aufblasvorrichtung oder der Einblasvorrichtung austreten, können sie beim Austritt gegenüber Umgebungstemperatur erhitzt sein. Bevorzugt durchlaufen die Gase A und/oder B vor dem Einblasen oder Aufblasen erfindungsgemäß jedoch keine Vorrichtungen, die in erster Linie zur Erwärmung der Gase A und/oder B vorgesehen sind.
  • Mit Umgebungstemperatur ist die Temperatur der Umgebung gemeint, in der eine metallurgische Anlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, steht. Das umfasst regionale Temperaturschwankungen der Atmosphäre je nach Standort an verschiedenen Punkten der Erde.
  • Gas A und Gas B können gleich sein. Bevorzugt sind sie verschieden, um auf ihre jeweilige Aufgabe - im Hinblick auf den gesamten Prozessablaufes im Konvertergefäß - optimal abgestimmt zu sein.
  • Unter Inertgas ist zu verstehen ein Gas, das unter den in der Schmelze beziehungsweise im Konvertergefäß beim Einblasen und/oder Aufblasen herrschenden Bedingungen praktisch inert ist, also praktisch keine chemischen Reaktionen eingeht - dabei wird auch Stickstoff als Inertgas angesehen, welcher in der Schmelze geringfügig aufgelöst werden und in der Schlacke unter den im Konverter herrschenden Oxidationsbedingungen nur instabile Nitride bilden kann.
    • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Durch das erfindungsgemäße Aufblasen des Gases B wird gegenüber dem bisher beim Frischen beim LD-Verfahren oder bodenblasenden Verfahren wie dem K-OBM-Verfahren praktizierten Aufblasen von - zumindest technisch reinem, mit Sauerstoffgehalt >99 vol.%, bevorzugt >99.5 vol.% - Sauerstoff eine verbesserte Rührwirkung durch das aufgeblasene Gas in der Metallschmelze erreicht. Das Inertgas reagiert im Gegensatz zu dem aufgeblasenen Sauerstoff nicht mit der Metallschmelze und kann daher als aufgeblasener Gasstrahl tiefer in die Schmelze eindringen, bevor es aus ihr entweicht. Das eingedrungene Inertgas expandiert infolge seiner Erhitzung in der Metallschmelze. Entweichen und Expansion führen zur Bewegung der Metallschmelze - also entfaltet sich eine Rührwirkung - und damit zu ihrer Durchmischung, was die vorab beschriebenen Effekte bezüglich Homogenisierung der in der Metallschmelze und der mit ihr sich unmittelbar im Kontakt befindlichen Schlacke ablaufenden Reaktionen bringt sowie eine Wärmeübertragung aus einer CO-Nachverbrennung - welche oberhalb der Metallschmelze erfolgt - in die Metallschmelze erleichtert.
  • Unter Kühlmittel ist im Rahmen dieser Anmeldung zu verstehen ein festes, eisenhaltiges Kühlmaterial, umfassend beispielsweise Schrott wie Eisenschrott - beispielsweise festes Roheisen -, oder Stahlschrott, Zunder, Eisenerz, Staubbriketts - das heißt Briketts, die eisenhaltigen Staub und/oder Schlamm und/oder eisenhaltige Abfall-/Reststoffe, beispielsweise anfallend in einem Hüttenwerk, enthalten. Die Kühlwirkung wird erreicht, indem der Metallschmelze zum Aufschmelzen und zur weiteren Behandlung des Kühlmittels in Summe Wärme entzogen wird.
  • Speziell für LD-Verfahren wirkt es sich günstig aus, dass Verstopfung von Spülelementen am Konvertergefäß und damit verbundene Einschränkung der durch sie bereitgestellten Spülwirkung im erfindungsgemäßen Verfahren durch die mit dem Aufblasen verbundene Rührwirkung ausgeglichen werden kann, oder es kann auf Spülelemente ganz verzichtet werden. Zudem vermindert sich die eingangs beschriebene Notwendigkeit, bei der Auslegung der Spülelemente Kompromisse hinsichtlich verschiedener Verfahrensschritte eingehen zu müssen, was sich positiv auf die Verbrauchszahlen und das Ergebnis der Verfahrensschritte auswirkt. Beispielsweise können die Spülelemente so ausgelegt sein, dass sie bei dem geringen Gasfluss bei catch-C-operation ohne Verstopfungsgefahr funktionieren; die für Entphosphorung notwendige stärkere Rührwirkung muss nicht durch diese Spülelemente bereitgestellt werden können, da das erfindungsgemäße Aufblasen einen Beitrag leistet.
  • Gegenüber bodenblasenden Verfahren, die Heißwind auf die Metallschmelze aufblasen, hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass das Gas B eine wesentlich tiefere Temperatur als Heißwind hat. Daher expandiert es stärker, was zu einer im Vergleich stärkeren Rührwirkung führt, was wiederum zu verbesserter Wärmeübertragung aus CO-Nachverbrennung führt. Außerdem kann auf apparativen Aufwand, der zur Erzeugung von Heißwind benötigt wird, verzichtet werden.
  • Bei einem Verfahren zur Behandlung einer in einem Konvertergefäß befindlichen, als Metall überwiegend Eisen enthaltenden Metallschmelze, können selbstverständlich auch noch andere als die beanspruchten Verfahrensschritte stattfinden, beispielsweise Aufblasen von technisch reinem Sauerstoff oder Aufblasen eines Sauerstoff/StickstoffGemisches mit höheren Temperaturen. Im ersten Fall tritt dann jedoch nicht die geschilderte Rührwirkung durch thermische Expansion eines Intergasanteiles im Gasgemisch ein. Im letzteren Fall muss einerseits ein hoher Aufwand zur Erhitzung des Gemisches betrieben werden und fällt andererseits die Rührwirkung - infolge der geringeren Expansion - wesentlich geringer aus.
  • Wenn das Gas B weniger als zumindest 3 vol% Inertgas enthält, wird der Metallschmelze nicht genügend Inertgas zur Erzielung der geschilderten Rührwirkung in wirtschaftlich nutzbarem Ausmaß zugeführt.
    Gas B kann beispielsweise ein Gemisch aus Argon und Stickstoff sein.
  • Das Einblasen des Gases A, also eines Gemisches von Sauerstoff mit zumindest einem Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, in den Raum im Konvertergefäß oberhalb der Metallschmelze aus einer Einblasvorrichtung ermöglicht effiziente Nachverbrennung von in diesem Raum vorhandenen brennbaren Gasen, beispielsweise CO, welches bei Oxidation des in der Metallschmelze enthaltenen Kohlenstoffs entsteht. Diese Nachverbrennung kann der Metallschmelze einen Teil der dabei freiwerdenden Energie in Form von Wärme zuführen. Daher kann bei Nachverbrennung und verbesserter Zuführung der dabei freiwerdenden Energie in die Metallschmelze mehr Kühlmittel verwendet werden, da ein Teil der zu seinem Aufschmelzen und zur weiteren Behandlung benötigten Energie aus der CO-Nachverbrennung bereitgestellt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Erhöhung der zugebbaren Kühlmittelmenge gegenüber herkömmlichen Verfahren, bei denen die Nachverbrennung unter Verwendung von zumindest technisch reinem Sauerstoff stattfindet, da es eine verbesserte Nachverbrennung und verbesserte Übertragung der bei der Nachverbrennung freiwerdenden Energie an die Metallschmelze ermöglicht.
    Effiziente Nachverbrennung erfordert zeitlich und örtlich stabile Zuführung des für die Nachverbrennung benötigten Sauerstoffs zum Ort der Nachverbrennungsreaktion - über Leerraum des Konvertergefäßes - der Raum des Konvertergefäßes oberhalb der Metallschmelze - und Schlacke, und zwar möglichst gleichmäßig verteilt.
    Die Menge der Schlacke ändert sich jedoch zeitlich, beispielsweise während des Schmelzens zu Beginn des Frischens fast keine Schlacke und gegen Ende des Frischens wesentlich mehr Schlacke. Zusätzlich ändern sich auch die Eigenschaften der Schlacke wie beispielsweise chemische Zusammensetzung, Viskosität, Dichte, Schäumungsverhalten. Daher kann es dazu kommen, dass mittels einer Einblasvorrichtung von einem bestimmten Ort aus eingeblasener Sauerstoff verschieden weit nach dem Austritt aus der Einblasvorrichtung durch Nachverbrennung konsumiert ist - der Strahl des Sauerstoffs hat also eine verschiedene Durchdringungstiefe des Raumes, in den er eingeblasen wird. Beispielsweise kann die Schlacke die Einblasvorrichtung erreichen, so dass der Sauerstoff sofort nach Austritt aus der Einblasvorrichtung in eine schaumige Schlacke mit hohem CO-Anteil fließt, wodurch er schnell konsumiert wird. Entsprechend kann er durch seinen schnell abnehmenden Impuls nur wenig zur Durchmischung der Schlacke beitragen. Durchmischung der Schlacke ist jedoch notwendig, um die bei der Nachverbrennung generierte Wärme auf die Metallschmelze zu übertragen. Die Schlacke wird dann örtlich stark überhitzt und der Feuerfestverschleiß in angrenzenden Gebieten der Ausmauerung des Konvertergefäßes nimmt zu. Zu einem anderen Zeitpunkt kann sich die Schlacke weit von der Einblasvorrichtung entfernt befinden, so dass ein Sauerstoffstrahl weiter durch den Raum fließen kann, bis er durch Nachverbrennung konsumiert ist. Ein solcher Strahl kann mehr Impuls zur Durchmischung übertragen, was zu einer besseren Wärmeübertragung an die Metallschmelze führt.
  • Der gewünschte Nachverbrennungsgrad kann sich während des Verfahrens zur Behandlung der Metallschmelze ändern, was Änderungen in der Sauerstoffzufuhrrate für die Nachverbrennung notwendig macht. Änderungen der Sauerstoffzufuhrrate ergeben veränderte Eigenschaften des Sauerstoffstrahles hinsichtlich Druck, Impuls Geschwindigkeit, Durchdringungstiefe und damit der Durchmischungseigenschaften. Insgesamt ergeben sich daraus bei Verwendung von - zumindest technisch reinem - Sauerstoff für Nachverbrennung die genannten Nachteile.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung eines Gemisches von Sauerstoff mit Inertgas hat bezüglich Nachverbrennung den Vorteil, dass das Inertgas bei der Nachverbrennung nicht konsumiert wird. Durch den Inertgasanteil ist das als Strahl eingeblasene Gas A gegenüber einem Strahl aus technisch-reinem Sauerstoff bezüglich Schwankungen von beispielsweise Druck, Geschwindigkeit, Impuls, Durchdringungstiefe, Durchmischungseigenschaften stabilisiert. Gegebenenfalls kann durch eine on-line-Regulierung des Inertgasanteils unabhängig vom Sauerstoffanteil der Strahl an die momentan herrschenden Prozessbedingungen - beispielsweise Nachverbrennungsgrad, Menge/Eigenschaften/Verhalten der Schlacke - angepasst werden. Durch diese Stabilisierung werden durch Schwankungen bei Verwendung von Sauerstoff hervorgerufene Nachteile vermindert.
    Im Vergleich zu einem Strahl aus technisch-reinem Sauerstoff besitzt ein erfindungsgemäß eingeblasener Strahl des Gases A - bei gleicher Sauerstoffzufuhrrate - einen höheren Druck, eine höhere Geschwindigkeit, einen höheren Impuls und eine höhere Durchdringungstiefe, und damit bessere Durchmischungseigenschaften.
    Dazu trägt einerseits der für die Herstellung einer gleichen Sauerstoffzufuhrrate höhere Gasfluss bei, und andererseits die thermische Expansion des Inertgases durch Aufheizen beim Durchlaufen des Raumes oberhalb der Metallschmelze - das Gas A wird ja mit einer Temperatur eingeblasen, die unter der in dem Raum oberhalb der Metallschmelze herrschenden Temperatur liegt. Diese Expansion induziert eine Umlaufbewegung der Schlacke, was eine bessere Übertragung von Energie aus der Nachverbrennung auf die Metallschmelze führt.
    Die Nachverbrennung erfolgt entlang einer längeren Wegstrecke, so dass Feuerfestverschleiß infolge örtlicher Überhitzung weitgehend vermieden werden kann. Bezüglich der Einblasvorrichtung ergibt sich gegenüber der Verwendung von 'zumindest technisch reinem - Sauerstoff der Vorteil, dass das Gas A unter den im Konvertergefäß herrschenden Bedingungen - unter anderem hohe Temperatur - die Einblasvorrichtung selbst sowie in der Nähe liegende Feuerfestzustellung des Konvertergefäßes chemisch und thermisch weniger stark angreift beziehungsweise beansprucht. Außerdem ist eine weitgehend stabile Kühlung der Einblasvorrichtung möglich, da bei Änderung der für die Nachverbrennung benötigten Sauerstoffzufuhrraten mittels gegenläufiger Änderungen der Inertgaszufuhrrate der Gasfluss und damit die Kühlwirkung weitgehend konstant gehalten werden kann.
  • Gegenüber einer Nutzung von Heißwind zur Nachverbrennung von CO hat die erfindungsgemäße Nutzung von Gas A den Vorteil, dass infolge des größeren Temperaturunterschiedes das Gas A, speziell sein Inertgasanteil, stärker expandiert, was zu vergrößerten expansionsbedingten Vorteilseffekten führt. Dadurch wird Wärme aus der Nachverbrennung besser auf die Metallschmelze übertragen. Außerdem kann auf aufwändige Vorrichtungen und Verfahrensschritte zur Aufheizung des Sauerstoff zuführenden Gases verzichtet werden, die bei der Nutzung von Heißwind notwendig sind.
  • Die Rührwirkung durch das Gas A trägt zur besseren Übertragung von Energie aus der Nachverbrennung in die Metallschmelze bei, und leistet damit einen Beitrag dazu, mehr Kühlmittel zugeben zu können.
  • Wenn das Gas A weniger als 10 vol% Inertgas enthält, wird der Metallschmelze nicht genügend Inertgas zur Erzielung der geschilderten Rührwirkung in wirtschaftlich nutzbarem Ausmaß zugeführt.
    Wenn das Gas A mehr als 85 vol% Inertgas enthält, ist die Zufuhr von Sauerstoff für Nachverbrennung von CO nicht in wirtschaftlich nutzbarem Ausmaß gegeben.
  • Als Inertgas kann in Gas A und/oder Gas B beispielsweise Stickstoff und/oder Argon vorhanden sein.
    Bevorzugt ist im Gas B als Inertgas Stickstoff und/oder Argon vorhanden. Beispielsweise wird Argon im Gas B verwendet, wenn eine Aufstickung der Metallschmelze vermieden werden soll.
    Im Gas A ist aus Kostengründen bevorzugt nur Stickstoff vorhanden.
  • Wenn das Gas B oder das Gas A durch Vermischung zweier oder mehrerer Gase hergestellt wird, erfolgt das beispielsweise so, dass die zu vermischenden Gase nach dem TOP - Take-Over-Point, beispielsweise mit allen einzelnen Gasen mit einem Druck am TOP von ≥15-16 bar - für jedes der Gase A und B in Ventilständen separat - gegebenenfalls on-line gesteuert nach ermittelten momentan herrschenden Prozesserfordernissen - gemischt und von dort über Gasleitungen - beispielsweise Verrohrung oder Schläuche - zur Aufblasvorrichtung oder Einblasvorrichtung geführt werden.
  • Nach einer Ausführungsform ist das Gas B und/oder das Gas A Luft. Dadurch sind die Gase A und B leicht verfügbar. Bei der Luft kann es sich um trockene Druckluft handeln.
  • Gas A und/oder Gas B kann selbstverständlich auch durch Mischung von Luft, beispielsweise trockener Druckluft, mit - beispielsweise technisch reinem - Sauerstoff oder - beispielsweise technisch reinem - Stickstoff hergestellt werden. Solche Mischungen können auch als Kaltwind bezeichnet werden.
  • Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich um Behandlung von flüssigem Roheisen, bevorzugt um zumindest eine Behandlung von flüssigem Roheisen aus der Gruppe
    • deSi-Behandlung,
    • deP-Behandlung,
    • deV-Behandlung,
    • deTi-Behandlung.
    • deMn-Behandlung.
  • Vorangehende oder darauf folgende Schritte eines Verfahrens zur Behandlung einer in einem Konvertergefäß befindlichen, als Metall überwiegend Eisen enthaltenden Metallschmelze, können konventionell oder erfindungsgemäß erfolgen.
  • Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich um Erzeugung von Rohstahl mittels LD-Verfahren. Dabei kann es sich um ein LD-Verfahren mit - abgesehen von einer gegebenenfalls vorher erfolgten Entschwefelung deS des Roheisens nicht vorher bereits behandeltem - flüssigem Roheisen handeln, oder um ein LD-Verfahren unter deC von - zusätzlich zu Entschwefelung - vorher bereits behandeltem Roheisen. Die Vorbehandlung kann dabei deSi, deMn, deP, deV, deTi sein; sie kann in einem anderen Konvertergefäß als das LD-Verfahren durchgeführt werden.
  • Bevorzugt handelt es sich dabei um Erzeugung von Rohstahl
    mittels
    LD-Verfahren
    oder
    deC
    durch Behandlung eines
    vorher bereits behandelten -
    und zwar bevorzugt durch zumindest eine Behandlung von flüssigem Roheisen aus der Gruppe
    • deSi-Behandlung,
    • deP-Behandlung,
    • deV-Behandlung,
    • deTi-Behandlung
    • deMn-Behandlung,
    - Roheisens.
  • Die Entfernung der gegebenenfalls in der Roheisenschmelze vorhandenen Begleitelemente Si, Mn, P, Ti und/oder V bei einer oxidierenden Behandlung der Roheisenschmelze erfolgt grundsätzlich nach den momentan gültigen Oxidationspotentialen für eines jeden Elementen, welche sich aus den momentan herrschenden thermodynamisch-kinetischen Bedingungen - inklusive Temperatur - am Reaktionsort im System Metallschmelze-Schlacke-Gasphase während des Prozessablaufes ergeben. Wie bekannt verläuft die Oxidation von Ti, V und/oder Mn meist parallel zur Oxidation von Si, während die Entfernung von P erst nach einer fast vollständigen Entfernung/Oxidation von Si, Ti und V und/oder einer weitgehenden Absenkung des Mn-Gehaltes in der Metallschmelze stattfindet.
  • Vorangehende oder darauf folgende Schritte eines Verfahrens zur Behandlung einer in einem Konvertergefäß befindlichen, als Metall überwiegend Eisen enthaltenden Metallschmelze, können konventionell oder erfindungsgemäß erfolgen.
  • Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich um ein bodenblasendes oder ein kombiniert - vom Boden beziehungsweise von den Seitenwänden des Konvertergefäße unterhalb des Badspiegels der Metallschmelze, und von oben -blasendes Verfahren, beispielsweise ein OBM- oder K-OBM-Verfahren.
  • Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Anteil des Inertgases im Gas A und/oder Gas B während der Behandlung variiert. Damit kann auf verschiedene Anforderungen im Verfahrensablauf reagiert werden; beispielsweise kann in einer Prozessphase, in der mehr Gewicht auf der Sauerstoffzuführung als auf der Bereitstellung der Rührwirkung liegt, der Sauerstoffgehalt auf Kosten des Inertgasgehaltes vergrößert werden. Umgekehrt kann in Prozessphasen, in denen die Rührwirkung wichtiger ist, der Inertgasgehalt im Gemisch auf Kosten des Sauerstoffgehaltes vergrößert werden.
  • Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Gas A und das Gas B mittels einer die Aufblasvorrichtung und die Einblasvorrichtung umfassenden Blaslanze zugeführt. Eine solche Blaslanze kann Kombilanze genannt werden.
  • Dann ist zur Ermöglichung der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens an einem konventionellen Konvertergefäß keine bauliche Veränderung notwendig.
  • Nach einer anderen Ausführungsform erfolgt
    • das Aufblasen des Gases B aus einer eine Blaslanze umfassenden Aufblasvorrichtung,
    • das Einblasen des Gases A aus einer
    am Konvertergefäß, bevorzugt im Bereich der Oberkone und/oder im Bereich der Mündung des Konvertergefäßes, angeordnete Einblasdüsen umfassenden Einblasvorrichtung. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Figuren zeigen schematisch beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen LD-Prozess.
    • Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LD-Prozesses.
    • Figur 3 und 5 zeigen erfindungsgemäße Ausführungsformen für OBM-Verfahrensführungen.
    • Figuren 4,6 und 7 zeigen erfindungsgemäße Ausführungsformen für K-OBM-Verfahrensführungen.
    Beispiele Beschreibung der Ausführungsformen und Beispiele
  • Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LD-Prozesses. In einem Konvertergefäß 1 befindet sich eine Metallschmelze, in diesem Fall flüssiges Roheisen 2. Aus einer Aufblasvorrichtung einer Blaslanze 3 wird Gas B - dargestellt mit geraden Pfeilen - auf das flüssige Roheisen aufgeblasen. Aus im Bereich der Oberkone des Konvertergefäßes 1 angeordneten Einblasdüsen 4 einer Einblasvorrichtung wird Gas A-dargestellt mit gezackten Pfeilen - in den Raum im Konvertergefäß über der Metallschmelze eingeblasen.
    Die Temperatur der Gase A und B liegt unter 50°C.
    Gas B enthält 10-30 vol% Inertgas - Stickstoff oder Argon, zwischen den beiden kann umgeschaltet werden - und 70-90 vol% Sauerstoff; durch Änderung des Verhältnisses kann auf verschiedene Anforderungen im Verfahrensablauf reagiert werden.
    Gas A ist trockene Pressluft - oder eine Mischung von trockener Pressluft und technisch reinem Sauerstoff - und enthält 40-79 vol.% Stickstoff als Inertgas und 21-60 vol% Sauerstoff; genannt Kaltluft beziehungsweise Kaltwind.
    Über nicht extra dargestellte Spülelemente im Boden des Konvertergefäßes wird Inertspülgas in die Metallschmelze eingeführt.
  • Figur 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LD-Prozesses. In einem Konvertergefäß 1 befindet sich eine Metallschmelze, in diesem Fall flüssiges Roheisen 2.
    Aus einer eine Aufblasvorrichtung für Gas B und eine Einblasvorrichtung für Gas A umfassenden Blaslanze, genannt Kombilanze 5, wird Gas B - dargestellt mit geraden Pfeilen - auf das Roheisen aufgeblasen, und Gas A - dargestellt mit gezackten Pfeilen - in den Raum im Konvertergefäß über der Metallschmelze eingeblasen. Die Temperatur der Gase A und B liegt unter 50°C.
    Gas B enthält 10-30 vol% Inertgas - Stickstoff oder Argon, zwischen den beiden kann umgeschaltet werden - und 70-90 vol% Sauerstoff; durch Änderung des Verhältnisses kann auf verschiedene Anforderungen im Verfahrensablauf reagiert werden.
    Gas A ist trockene Pressluft - oder eine Mischung von trockener Pressluft und technisch reinem Sauerstoff - und enthält 40-79 vol.% Stickstoff als Inertgas und 21-60 vol% Sauerstoff; genannt Kaltluft beziehungsweise Kaltwind.
    Über nicht extra dargestellte Spülelemente im Boden des Konvertergefäßes wird Inertspülgas in die Metallschmelze eingeführt.
  • Ausführungsbeispiel 1 für einen erfindungsgemäßen LD-Prozess mit Intertgas-Bodenspülung zur Erzeugung von Rohstahl mit einem geringen C-Gehalt.
    Neben den erfindungsgemäßen Schritten umfasst der LD-Prozess auch Aufblasen von technisch reinem Sauerstoff.
    Während des erfindungsgemäßen Prozessablaufes beim Blasen wird die Zusammensetzung der Gase A und B sowie des über Spülelemente im Konverterboden eingebrachten Inertspülgases für unterschiedliche Prozessphasen geändert, beispielsweise wie in der folgenden Tabelle 1 im Falle von 5 Prozessphasen - Blasphasen - beim erfindungsgemäßen LD-Prozess für die Erzeugung von Rohstahl mit einem niedrigen C-Gehalt - <0.05%C vor Abstichbeginn - angeführt: Tabelle 1
    Prozessphase Gas A, vol.% Gas B, vol.% Inertspülgas
    (Blasephase) (über Einblasdüsen in der Oberkone des Konverters entsprechend Figur 1 oder über Kombilanze entsprechend Figur 2) (über die Frischdüsen am Kopf der Blaslanze entsprechend Figur 1 oder der Kombilanze entsprechend Figur 2) über Spülelemente im Konverterboden
    No.
    beziehungsweise
    statt Gas B
    technisch reiner Sauerstoff (angegeben als O2 100) falls im Beispiel vorgesehen
    Phase 1: O2 60 O2 90 N2
    0 bis <35% vom Bedarf an Blasesauerstoff N2 40 N2 10
    Phase 2: O2 40 O2 100 N2
    35 bis <60% vom Bedarf an Blasesauerstoff N2 60
    Phase 3: O2 30/21 (Umschaltpunkt bei 75%02) O2 100 Ar
    60 bis <93% vom Bedarf an Blasesauerstoff
    N2 70/79 (Umschaltpunkt bei 75%02)
    (21 O2 + 79 N2 = Kaltluft)
    Phase 4: O2 21 O2 70 Ar
    93 bis 100% vom Bedarf an Blasesauerstoff N2 79 Ar 30
    (=Kaltluft)
    Freihaltemode
    Phase 5: O2 21 N2 100* Ar
    Inertgas Rührschritt nach O2-Blasende N2 79
    (=Kaltluft) oder
    N2+Ar 50/50 **
    oder
    Ar 100 ***
    Vermerk:
    0% vom Bedarf an Blassauerstoff =Blasstart; 100% vom Bedarf an Blassauerstoff =Blasende
    * für übliche Stahlqualitäten ohne besondere Anforderungen/Einschränkungen bezüglich N-Gehalt
    ** für Stahlqualitäten mit gehobenen Ansprüchen/Einschränkungen bezüglich N-Gehalt
    *** für Stahlqualitäten mit sehr hohen Anforderungen/Einschränkungen bezüglich N-Gehalt
  • Ausführungsbeispiel 2 für einen erfindungsgemäßen LD-Prozess mit Inertgas-Bodenspülung zur Behandlung von Roheisen zwecks Entfernung von Begleitelementen wie Si und P.
  • Es erfolgt Änderung der Zusammensetzung der Gase A und B, während über Spülelemente im Konverterboden stets nur Stickstoff als Inertspülgas eingebracht wird - für unterschiedliche Prozessphasen während einer erfindungsgemäßen Behandlung von flüssigem Roheisen. - mit der Zielsetzung einer Entfernung von Si und P (deSi+deP) - sowie gegebenenfalls auch von Mn, V und/oder Ti, sofern diese Elemente in der Roheisenschmelze vorhanden sind. Das flüssige Roheisen könnte zuvor gegebenenfalls auch einer Entschwefelungsbehandlung in einer vorgeschalteten Anlage unterzogen worden sein. Das Verfahren erfolgt beispielsweise erfindungsgemäß wie in der folgenden Tabelle 2 im Falle von 5 Prozessphasen - Blasphasen - angeführt: Tabelle 2
    Prozessphase Gas A, vol.% Gas B, vol.% Inertspülgas
    (Blasephase) (über Einblasdüsen in der Oberkone des Konverters entsprechend Figur 1 oder über Kombilanze entsprechend Figur 2) (über die Frischdüsen am Kopf der Blaslanze entsprechend Figur 1 oder der Kombilanze entsprechend Figur 2) über Spülelemente im Konverterboden
    No.
    beziehungsweise
    statt Gas B
    Technisch reiner
    Sauerstoff (angegeben als O2 100) falls im Beispiel vorgesehen
    Phase 1: O2 21 O2 90 N2
    0 bis <30% vom Bedarf an Blasesauersto ff N2 79 N2 10
    (=Kaltluft)
    Phase 2: O2 21 O2 85 N2
    30 bis <50% vom Bedarf an Blasesauersto ff N2 79 N2 15
    (=Kaltluft)
    Phase 3: O2 30 O2 80 N2
    50 bis <90% vom Bedarf an Blasesauersto ff N2 70 N2 20
    Phase 4: O2 21 O2 70 N2
    90 bis 100% vom Bedarf an Blasesauersto ff N2 79 N2 30
    (=Kaltluft)
    Phase 5: O2 21 N2 100 N2
    Inertgas stirring step nach O2-Blasende N2 79 oder
    (=Kaltluft) O2 21 + N2 79 (=Kaltluft)
    Vermerk:
    0% vom Bedarf an Blassauerstoff =Blasstart
    100% vom Bedarf an Blassauerstoff =Blasende
  • Figur 3 zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform, ein OBM-Verfahren. In das flüssige Roheisen 6 in einem Konvertergefäß 7 werden über Bodendüsen 8 zum Frischen Sauerstoff O2 - dargestellt durch Pfeile mit strichliertem Schaft -, sowie Kohlenwasserstoffe CxHy eingeführt. Über eine Einblasvorrichtung, welche als eine die Einblasvorrichtung umfassende Blaslanze 9 ausgeführt ist, wird Gas A - dargestellt durch gezackte Pfeile - in den Raum im Konvertergefäß oberhalb der Metallschmelze eingeblasen.
  • Figur 4 zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform, ein K-OBM-Verfahren. Von Figur 3 unterscheidet sich die Darstellung dadurch, dass eine eine Aufblasvorrichtung für Gas B und eine Einblasvorrichtung für Gas A umfassende Kombilanze 10 vorhanden ist. Diese dient dazu, Gas A - dargestellt als gezackte Pfeile - in den Raum im Konvertergefäß oberhalb der Metallschmelze einzublasen, und Gas B - dargestellt als gerader Pfeil - auf die Metallschmelze aufzublasen. Zum Frischen im K-OBM-Verfahren kann auch Zufuhr von Sauerstoff auch über die Aufblasvorrichtung der Kombilanze - entweder über Gas B oder als technisch reiner Sauerstoff - erfolgen.
    Eine Blaslanze wie in Figur 3 oder die Kombilanze in Figur 4 könnte auch dafür genutzt werden, im Verlauf des K-OBM-Verfahrens technisch reinen Sauerstoff auf die Metallschmelze aufzublasen.
  • Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines OBM-Verfahrens, bei der im Unterschied zu Figur 3 Gas A - dargestellt durch gezackte Pfeile - aus im Bereich der Oberkone des Konvertergefäßes 11 angeordneten Einblasdüsen 12 einer Einblasvorrichtung in den Raum im Konvertergefäß oberhalb der Metallschmelze 13 eingeblasen wird.
  • Figur 6 zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform eines K-OBM-Verfahrens. Im Unterschied zu Figur 3 wird Gas A - dargestellt durch gezackte Pfeile - aus im Bereich der Oberkone des Konvertergefäßes 14 angeordneten Einblasdüsen 15 einer Einblasvorrichtung in den Raum im Konvertergefäß oberhalb der Metallschmelze 16 eingeblasen. Statt einer Kombilanze ist eine Blaslanze 17 vorhanden, aus der technisch reiner Sauerstoff zum Frischen geliefert werden, oder Gas B - dargestellt als gerader Pfeil - auf die Metallschmelze aufgeblasen werden kann.
  • Figur 7 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines K-OBM-Verfahrens, bei der im Unterschied zu Figur 6 keine Einblasdüsen im Bereich der Oberkone des Konvertergefäßes 18 vorhanden sind. Es ist eine Blaslanze 19 vorhanden, aus der technisch reiner Sauerstoff zum Frischen geliefert werden kann, oder Gas B - dargestellt als gerader Pfeil - auf die Metallschmelze aufgeblasen werden kann.
  • Ausführungsbeispiel 3 für einen erfindungsgemäßen OBM-Prozess beziehungsweise einen K-OBM-Prozess zur Erzeugung von Rohstahl mit einem niedrigen C-Gehalt.
  • Während des erfindungsgemäßen Prozessablaufes beim Blasen wird die Zusammensetzung der Gase A und B - welche durch die dafür vorgesehenen Einblas-und Aufblasvorrichtungen zugeführt werden - für unterschiedliche Prozessphasen geändert. Als Beispiel wird die Erzeugung von Rohstahl mit einem niedrigen C-Gehalt - <0.05%C vor Abstichbeginn - im Falle von 5 Prozessphasen - Blasphasen - in der folgenden Tabelle 3 angeführt: Tabelle 3
    Prozessphase Gas A, vol% Gas B, vol.% (bei K-OBM; bei OBM kein Gas B) Zufuhr von oxygen-bottom-motion O2
    (Blasephase) (über Einblasdüsen in der Oberkone des Konverters entsprechend Figuren 5 oder 6, oder über Lanze entsprechend Figur 3 beziehungsweise Kombilanze entsprechend Figur 4) (über die Frischdüsen am Kopf der Blaslanze entsprechend Figur 6 oder Figur 7; oder der Kombilanze entsprechend Figur 4) über Unterbaddüsen im Konverter (Boden- und/oder Seitenwanddüsen)
    No.
    beziehungsweise
    statt Gas B
    technisch reiner Sauerstoff (angegeben als O2 100)
    Phase 1: O2 70 O2 100 ( bevorzugt wenn Gas ja
    0 bis <30% vom Bedarf an Blasesauerstoff N2 30 A über Einblasevorrichtungen zugeführt wird - entsprechend Figuren 4 und 6)
    sonst (wenn kein Gas A über Einblasevorrichtungen zugeführt wird gemäß Figur 7)
    O2 90
    N2 10
    Phase 2: O2 60 O2 100 ( bevorzugt wenn Gas A über Einblasevorrichtungen zugeführt wird - entsprechend Figuren 4 und 6) ja
    30 bis <60% vom Bedarf an Blasesauerstoff N2 40
    sonst (wenn kein Gas A über Einblasevorrichtungen zugeführt wird gemäß Figur 7)
    O2 80
    N2 20
    Phase 3: O2 50 O2 100 ( bevorzugt wenn Gas A über Einblasevorrichtungen zugeführt wird - entsprechend Figuren 4 und 6) ja
    60 bis <85% vom Bedarf an Blasesauerstoff N2 50
    sonst (wenn kein Gas A über
    Einblasevorrichtungen zugeführt wird gemäß Figur 7) O2 70-90 (je nach dem zulässigen N-Gehalt im erzeugten Rohstahl) N2 30-10 (je nach dem zulässigen N-Gehalt im erzeugten Rohstahl)
    Phase 4: O2 21 O2 100 ja
    85 bis 100% vom Bedarf an Blasesauerst off N2 79
    (=Kaltluft)
    Phase 5: O2 21 N2 100 * bevorzugt nein (nur Inertgas - bevorzugt Ar)
    Inergas stirring step nach 02-Blasende N2 79
    (=Kaltluft) oder
    N2+Ar 50/50 **
    oder
    Ar 100 ***
    Vermerk:
    0% vom Bedarf an Blassauerstoff =Blasstart
    100% vom Bedarf an Blassauerstoff =Blasende
    * für übliche Stahlqualitäten ohne besondere Anforderungen/Einschränkungen bezüglich N-Gehalt
    ** für Stahlqualitäten mit gehobenen Anforderungen/Einschränkungen bezüglich N-Gehalt
    *** für Stahlqualitäten mit sehr hohen Anforderungen/Einschränkungen bezüglich N-Gehalt
    • Liste der Bezugszeichen
    • 1
    Konvertergefäß
    2
    Flüssiges Roheisen
    3
    Blaslanze
    4
    Einblasdüse
    5
    Kombilanze
    6
    Flüssiges Roheisen
    7
    Konvertergefäß
    8
    Bodendüsen
    9
    Blaslanze
    10
    Kombilanze
    11
    Konvertergefäß
    12
    Einblasdüsen
    13
    Metallschmelze
    14
    Konvertergefäß
    15
    Einblasdüsen
    16
    Metallschmelze
    17
    Blaslanze
    18
    Konvertergefäß
    19
    Blaslanze

Claims (9)

  1. Verfahren zur Behandlung einer in einem Konvertergefäß (1,7,11,14,18) befindlichen, als Metall überwiegend Eisen enthaltenden Metallschmelze (13,16),
    dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst
    - Einblasen eines Gases A in den Raum im Konvertergefäß (1,7,11,14,18) oberhalb der Metallschmelze (13,16) aus einer Einblasvorrichtung,
    und/oder
    - Aufblasen eines Gases B auf die Metallschmelze (13,16) aus einer Aufblasvorrichtung,
    wobei das Gas B zumindest 3 vol% und bis zu 100 vol% Inertgas enthält und 0 vol% bis 97 vol% Sauerstoff enthält,
    und wobei das Gas A zumindest 10 vol.% und bis zu 85 vol.% Inertgas enthält und 15 vol% bis 90 vol% Sauerstoff enthält,
    und die Temperatur des Gases B beim Austritt aus der Aufblasvorrichtung und die Temperatur des Gases A beim Austritt aus der Einblasvorrichtung unter 200 °C, bevorzugt unter 50°C, besonders bevorzugt auf oder unter Umgebungstemperatur, liegen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Inertgas in Gas A und/oder Gas B Stickstoff und/oder Argon vorhanden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas B und/oder das Gas A Luft ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Behandlung von flüssigem Roheisen, bevorzugt um zumindest eine Behandlung von flüssigem Roheisen aus der Gruppe
    - deSi-Behandlung,
    - deP-Behandlung,
    - deV-Behandlung,
    - deTi-Behandlung.
    - deMn-Behandlung,
    handelt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Erzeugung von Rohstahl mittels LD-Verfahren handelt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein bodenblasendes oder ein kombiniert - blasendes Verfahren, bevorzugt um ein OBM- oder K-OBM-Verfahren.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Inertgases im Gas A und/oder Gas B während der Behandlung variiert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas A und das Gas B mittels einer die Aufblasvorrichtung und die Einblasvorrichtung umfassenden Blaslanze zugeführt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Aufblasen des Gases B aus einer eine Blaslanze (3,9,17) umfassenden Aufblasvorrichtung,
    - das Einblasen des Gases A aus einer
    am Konvertergefäß, bevorzugt im Bereich der Oberkone und/oder im Bereich der Mündung des Konvertergefäßes, angeordnete Einblasdüsen (4,12) umfassenden Einblasvorrichtung,
    erfolgt.
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