EP2922977B1

EP2922977B1 - Blowing method and device for producing steel using jets of hot air

Info

Publication number: EP2922977B1
Application number: EP13799236.8A
Authority: EP
Inventors: Karl Brotzmann
Original assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2018-06-13
Anticipated expiration: 2033-11-21
Also published as: IN2015DN03809A; EP2922977A1; WO2014079907A1; KR20150086363A; CN105008553A; US20150292050A1

Description

Field of engineering

Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren zur Stahlherstellung durch Frischen unter Nutzung von Strahlen von Heißluft in dafür geeigneten Konvertern.The present application relates to processes for making steel by refining using blast of hot air in suitable converters.

State of the art

Stahl kann bekanntlich aus unterschiedlichen Edukten hergestellt werden unter Anwendung unterschiedlicher Verfahren.Steel is known to be made from different starting materials using different methods.

Bei den sogenannten Blasverfahren wird eine Roheisenschmelze mittels gasförmigem Sauerstoff oder Luft als frischendem Agens gefrischt. Dabei wird Wärme frei, die die Temperatur der Schmelze über ihrem Erstarrungspunkt hält., Es sind dem Fachmann mehrere unterschiedliche Blasverfahren bekannt, je nachdem, wie das frischende Agens in beziehungsweise auf die Roheisenschmelze zugeführt wird - beispielsweise Aufblasverfahren und Bodenblasverfahren sowie Verfahren, bei denen sowohl aufgeblasen als auch bodengeblasen wird - genannt beispielsweise kombiniert blasende Verfahren. Die Roheisenschmelze kann dabei beispielsweise aus Roheisen und Schrott und/oder anderen festen Eisenträgern bestehen beziehungsweise gewonnen werden. Wärme zum Aufschmelzen fester Edukte wird meist in erster Linie durch die von Sauerstoff hervorgerufenen Oxidationsprozesse in der Schmelze geliefert.
Unter einem Konverter wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Gefäß zur Durchführung eines Blasverfahrens verstanden.In the so-called blowing process, a pig iron melt is refined by means of gaseous oxygen or air as a freshing agent. In this case, heat is released, which keeps the temperature of the melt above its solidification point., Several different blowing methods are known in the art, depending on how the refreshing agent is fed into or on the pig iron melt - for example, inflation and bottom blowing methods and methods in which both inflated as well as blown - called, for example, combined blowing process. The molten pig iron may consist of, for example, pig iron and scrap and / or other solid iron carriers or be obtained. Heat for melting solid starting materials is usually supplied primarily by the oxygen-induced oxidation processes in the melt.
In the context of this application, a converter is understood to mean a vessel for carrying out a blowing process.

Neben Blasverfahren gibt es auch Herdfrischverfahren, bei denen nicht wie in Blasverfahren durch Zufuhr von Luft oder gasförmigem Sauerstoff als frischendem Agens gefrischt wird. Agens zur Oxidation von Begleitelementen in einer Roheisenschmelze wird aus zugesetztem Schrott und Erz geliefert wird. Mit der Bezeichnung Konverter sind im Rahmen dieser Anmeldung keine Gefäße zur Durchführung von Herdfrischverfahren gemeint; für derartige Gefäße existiert beispielsweise die Bezeichnung Herdofen.In addition to blowing processes, there are also fresh hearth processes, which are not refined as in blowing process by supplying air or gaseous oxygen as a fresh agent. Agent for the oxidation of accompanying elements in a molten pig iron is supplied from added scrap and ore. With the name converter are in the context of this application meant no vessels for carrying out fresh hearth processes; For example, the term hearth furnace exists for such vessels.

Bei Elektrostahlverfahren wird ein Großteil der Wärme, die zum Schmelzen von festen Edukten erforderlich ist, mittels Lichtbogen oder Induktion eingebracht. Mit der Bezeichnung Konverter sind im Rahmen dieser Anmeldung keine Gefäße zur Durchführung von Elektrostahlverfahren gemeint; für derartige Gefäße existiert beispielsweise die Bezeichnung Elektroofen beziehrungsweise Elektrolichtbogenofen.In electric steel processes, much of the heat required to melt solid reactants is introduced by arc or induction. For the purposes of this application, the term converter does not mean vessels for carrying out electrical steel processes; for such vessels, for example, the term electric furnace or electric arc furnace exists.

Bekanntlich kann bei einem bodenblasenden Konverter zusätzlich Energie in den Frischprozess eingebracht werden, wenn die Reaktionsgase - beispielsweise Kohlenmonoxid CO - durch auf das Bad gerichtete Heißluftstrahlen nachverbrannt werden. Der Schrottsatz kann damit von circa 230 kg/t Stahl auf 430 kg/t Stahl erhöht. Die bestehende Theorie geht davon aus, dass durch die Wirkung der Bodendüsen eine Vielzahl von Eisentröpfchen in den Gasraum oberhalb der Schmelze geschleudert wird, die dann die erforderliche Oberfläche für die Übertragung der hohen Energiemenge bilden. Diese Theorie besagt, dass durch die Bildung von kleinen Eisentröpfchen, die einen Durchmesser von etwa 0,1 mm aufweisen, die Oberfläche des Eisenbades um ungefähr einen Faktor 10 vergrößert wird und dadurch die beträchtliche Energie aus dem heißen Aufblasstrahl und der Nachverbrennung an das Eisenbad übertragen wird.As is known, energy can additionally be introduced into the refining process in the case of a bottom-blowing converter if the reaction gases - for example carbon monoxide CO - are post-combusted by hot air jets directed at the bath. The scrap set can thus be increased from approx. 230 kg / t steel to 430 kg / t steel. The existing theory assumes that the action of the bottom nozzles causes a large number of iron droplets to be thrown into the gas space above the melt, which then forms the required surface for the transmission of the high amount of energy. This theory suggests that by forming small iron droplets about 0.1 mm in diameter, the surface area of the iron bath is increased by a factor of about 10, thereby transferring the significant energy from the hot inflation jet and post-combustion to the iron bath becomes.

Diese Auffassung bezüglich Tröpfchen wird auch dadurch bestätigt, dass beim Aufblasen von Sauerstoff in einem üblichen Konverter ohne Bodendüsen, also ohne die Bildung von Eisentröpfchen durch das Bodenblasen, die Abgase nur um ca. 18% nachverbrannt werden, während beim sogenannten kombinierten Blasen, bei dem ein Teil des Sauerstoffes durch Bodendüsen eingeblasen wird, die Prozessgase zu ungefähr 25% verbrannt werden und die dabei gewonnene Energie an das Eisenbad übertragen wird. Es wurde wohl aufgrund solcher Erfahrungenbisher nicht in Erwägung gezogen, sich eine Nachverbrennung der Reaktionsgase und dadurch eine Erhöhung des Schrottsatzes in einem Sauerstoffaufblaskonverter, das heißt einen Konverter ohne Sauerstoffbodendüsen, vorzustellen.This view of droplets is also confirmed by the fact that when blowing oxygen in a conventional converter without bottom nozzles, ie without the formation of iron droplets through the bottom bubbles, the exhaust gases are burned by only about 18%, while the so-called combined bubbles, in the a portion of the oxygen is injected through bottom nozzles, the process gases are burned to about 25% and the resulting energy is transferred to the iron bath. It has probably not been considered because of such experiences to imagine an afterburning of the reaction gases and thereby an increase in the rate of fractions in an oxygen-influx converter, that is to say a converter without oxygen-bottom nozzles.

Leider führt Nachverbrennung von Reaktionsgasen in Konvertern mittels Strahlen von Heißluft oft zu erheblichem Austrag von Eisen- und Schlackentröpfchen.Unfortunately, post-combustion of reaction gases in converters by means of blasting of hot air often leads to significant discharge of iron and slag droplets.

Bei Konvertern, bei denen auch Bodenblasen durchgeführt wird, ist eine bestimmte Bodenblasrate notwendig. Durch eine solche Bodenblasrate wird die Entstehung von Eisen- und Schlackentröpfchen gefördert, welche eine große Oberfläche zur Energieübertragung von der Nachverbrennung auf die Eisenschmelze bereitstellen. Abschätzungen ergeben, dass für eine hohe Energieübertragung auf die Eisenschmelze - auch Eisenbad genannt - eine etwa zehn- bis zwanzigfache Vergrößerung gegenüber einer ruhenden Flüssigkeitsoberfläche im Konverter stattfindet. Die Eisen- und Schlackentröpfchen werden jedoch leicht durch die Konvertermündung aus dem Konverter ausgetragen. Besonders bei Verwendung von Heißluftstrahlen zur Nachverbrennung im Konverter findet bedingt durch das große Gasvolumen und den hohen Impuls Austrag von Tröpfchen in großem Ausmaß statt. Die vorliegende Erfindung geht von der überraschenden Erkenntnis aus, dass in einem Konverter zum Sauerstoffaufblasen, also Blasen ohne Bodendüsen, durchaus Reaktionen ablaufen können, durch die die Übertragung von Energie an das Eisenbad aus der Nachverbrennung von Reaktionsgasen durch Heißluftstrahlen erklärt werden kann.
Es könnten sich dabei folgende Vorgänge abspielen. Es bestehen bekanntlich große Unterschiede zwischen dem Verhalten eines Sauerstoffstrahles und eines Heißluftstrahls beim Aufblasen auf ein Eisenbad. Ein Heißluftstrahl hat, bei gleicher Sauerstoffmenge, etwa den 10-fachen Impuls. Dies wirkt sich besonders beim Auftreffen des Heißluftstrahles auf die Badoberfläche aus. Dabei wird flüssiges Eisen zersprüht und über die Tröpfchen wird Energie auf das Bad übertragen. Damit wird auch bei einem Aufblaskonverter eine hohe Energieübertragung durch den Heißluftstrahl vorstellbar.
Allerdings ist auch dabei darauf zu achten, dass der Austrag von Tröpfchen aus der Konvertermündung nicht zu stark wird.For converters that also carry out bottom blowing, a certain bottom blowing rate is necessary. Such a bottom blowing rate promotes formation of iron and slag droplets which provide a large energy transfer surface from afterburning to molten iron. Estimates show that for a high energy transfer to the molten iron - also called iron bath - takes about a ten- to twenty-fold increase compared to a quiescent liquid surface in the converter. However, the iron and slag droplets are easily discharged from the converter through the converter orifice. Especially when using hot air jets for afterburning in the converter takes place due to the large volume of gas and the high pulse discharge of droplets on a large scale. The present invention is based on the surprising finding that in a converter for oxygen inflation, that is to say bubbles without bottom nozzles, reactions can definitely take place by which the transfer of energy to the iron bath from the afterburning of reaction gases by hot air jetting can be explained.
It could play the following processes. As is known, there are great differences between the behavior of an oxygen jet and a jet of hot air when inflating on an iron bath. A hot air jet, with the same amount of oxygen, about the 10-fold pulse. This particularly affects the impact of the hot air jet on the bath surface. This liquid iron is sprayed and the droplets energy is transferred to the bath. Thus, a high energy transfer through the hot air jet is conceivable even with an inflation converter.
However, it must be ensured that the discharge of droplets from the converter mouth does not become too strong.

Insgesamt besteht also bei Nachverbrennung von Reaktionsgasen mittels Heißluft bei Blasverfahren in Konvertern das Problem, dass der Austrag von Tröpfchen eine praktische wirtschaftliche Durchführung deutlich erschwert.Overall, therefore, in the case of post-combustion of reaction gases by means of hot air in blow molding in converters, there is the problem that the discharge of droplets makes practical economic implementation considerably more difficult.

Summary of the invention Technical task

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzustellen, durch dass der Austrag von Tröpfchen bei Nachverbrennung von Reaktionsgasen mittels Heißluft bei Blasverfahren in Konvertern auf ein akzeptables Ausmaß beschränkt wird. Es wird auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens vorgestellt.It is the object of the present invention to provide a method by which the discharge of droplets in afterburning of reaction gases by means of hot air in blow molding in converters is limited to an acceptable extent. An apparatus for carrying out such a method is also presented.

Technical solution

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein
Blasverfahren zur Stahlherstellung in Konvertern aus einer Roheisenschmelze, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Strahl von Heißluft in den Konverterraum über der Roheisenschmelze aus zumindest einer Düse zumindest einer Eindüsvorrichtung auf die Roheisenschmelze eingedüst wird,
wobei für die als Strahl austretende Heißluft eine Druckdifferenz von 0,05 - 0,1 MPa zwischen Eintritt in die Düse und Austritt aus der Düse besteht.This task is solved by
Blowing process for steel production in converters from a pig iron melt, characterized in that
at least one jet of hot air is injected into the converter space above the pig iron melt from at least one nozzle of at least one injection device onto the pig iron melt,
wherein for the hot air emerging as a jet, there is a pressure difference of 0.05-0.1 MPa between entry into the nozzle and exit from the nozzle.

Um den Effekt der Wärmeübertragung an die Roheisenschmelze - aus der im Verlauf des Frischens ein Stahlbad wird - zu gewährleisten und das Austragen der Tröpfchen aus dem Konverter zu verhindern, wird die Heißluft unter bestimmten Bedingungen auf das rohe Eisenbad geblasen. Erfindungsgemäß ergeben sich gute Bedingungen, wenn für die als Strahl austretende Heißluft eine Druckdifferenz von 0,05 - 0,1 MPa zwischen Eintritt in die Düse und Austritt aus der Düse besteht. Dabei soll der Druck bei Eintritt in die Düse höher sein als beim Austritt. Wenn beispielsweise am Austritt der Düse Atmosphärendruck herrscht - beispielsweise im Konverterraum über der Roheisenschmelze -, dann soll die zur Düse gelieferte Heißluft beim Eintritt in die Düse einen Druck haben, der 0,05 bis 1 MPa höher liegt. Unter Düse ist ein Bauteil zu verstehen, das aus der zur Düse gelieferten Heißluft einen Strahl macht; das erfolgt durch eine Verengung des von der Heißluft durchströmten Kanals. Beispielsweise kann es sich um eine Venturidüse handeln.In order to ensure the effect of heat transfer to the pig iron melt - which becomes a steel bath in the course of refining - and to prevent the discharge of the droplets from the converter, the hot air is blown onto the raw iron bath under certain conditions. According to the invention, good conditions result when there is a pressure difference of 0.05-0.1 MPa between the inlet into the nozzle and the exit from the nozzle for the hot air emerging as the jet. The pressure should be higher when entering the nozzle than at the outlet. For example, if there is atmospheric pressure at the outlet of the nozzle - for example in the converter space above the molten pig iron - then the hot air supplied to the nozzle should have a pressure at entry into the nozzle which is 0.05 to 1 MPa higher. By nozzle is meant a component that makes a jet of hot air supplied to the nozzle; this is done by narrowing the channel through which the hot air flows. For example, it may be a venturi.

Durch den Strahl von Heißluft wird auch gefrischt.By the jet of hot air is also fresh.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme bezüglich Druck werden Bedingungen geschaffen, die einen Austrag von Tröpfchen deutlich reduzieren.By means of the measure according to the invention with regard to pressure, conditions are created which significantly reduce a discharge of droplets.

Nach einer bevorzugten Variante [handelt es sich um ein
Blasverfahren zur Stahlherstellung in Konvertern aus einer Roheisenschmelze, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
mehrere Strahlen von Heißluft in den Konverterraum über der Roheisenschmelze aus mehreren Düsen zumindest einer Eindüsvorrichtung auf die Roheisenschmelze eingedüst werden,
wobei für die als Strahlen austretende Heißluft eine Druckdifferenz von 0,05 - 0,1 MPa zwischen Eintritt in die Düsen und Austritt aus den Düsen besteht.According to a preferred variant [is a
Blowing process for steel production in converters from a pig iron melt, which is characterized in that
several jets of hot air are injected into the converter space above the pig iron melt from a plurality of nozzles of at least one injection device onto the pig iron melt,
wherein there is a pressure difference of 0.05-0.1 MPa between entry into the nozzles and exit from the nozzles for the hot air emerging as jets.

Wenn mehrere Strahlen vorhanden sind, wird die Bildung von Tröpfchen durch die Strahlen über einen größeren Bereich verteilt, was die Abscheidung der Tröpfchen vor und damit die Unterbindung ihres Verlassens des Konverters erleichtert.If multiple jets are present, the formation of droplets by the jets is spread over a larger area, which facilitates the deposition of the droplets before and thus the elimination of their leaving the converter.

Bei üblichen Konvertergrößen ist es ratsam, die Heißluft in mehreren Strahlen einzudüsen.With conventional converter sizes, it is advisable to inject the hot air in several streams.

Die mehreren Strahlen von Heißluft sind so anzuordnen, dass sie nicht durch gegenseitige Ansaugung ineinanderfließen, bevor sie die Roheisenschmelze erreichen.The multiple jets of hot air are to be arranged so that they do not flow into each other by mutual suction before they reach the pig iron melt.

Es kann beispielsweise mittels einer Lanze als Eindüsvorrichtung eingedüst werden, die eine oder mehrere Düsenöffnungen aufweist, aus der ein oder mehrere Strahlen austreten. Es können aber auch aus einer oder mehreren Seitendüsen in der Konvertermündung als Eindüsvorrichtungen ein oder mehrere Strahlen von Heißluft eingedüst werden. Oder mehrere Strahlen sowohl aus Lanze als auch Seitendüse.It can, for example, be injected by means of a lance as an injection device which has one or more nozzle openings, from which one or more jets emerge. However, one or more jets of hot air can also be injected from one or more side nozzles in the converter mouth as injection devices. Or several rays from both lance and side nozzle.

Nach einer weiteren bevorzugten Variante handelt es sich um ein
Blasverfahren zur Stahlherstellung in Konvertern aus einer Roheisenschmelze, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
mehrere Strahlen von Heißluft in den Konverterraum über der Roheisenschmelze aus mehreren Düsen zumindest einer Eindüsvorrichtung auf die Roheisenschmelze eingedüst werden,
wobei für die als Strahlen austretende Heißluft eine Druckdifferenz von 0,05 - 0,1 MPa zwischen Eintritt in die Düsen und Austritt aus den Düsen besteht,
und wobei die Strahlen vom Verlassen der Eindüsvorrichtung bis zum Auftreffen auf die Roheisenschmelze eine Lauflänge zurücklegen, wobei die Strahlen beim Verlassen der Eindüsvorrichtung voneinander einen Abstand von zumindest dem 0,03 - 0,05- fachen der Lauflänge haben.According to another preferred variant, it is a
Blowing process for steel production in converters from a pig iron melt, which is characterized in that
several jets of hot air are injected into the converter space above the pig iron melt from a plurality of nozzles of at least one injection device onto the pig iron melt,
wherein there is a pressure difference of 0.05-0.1 MPa between the entry into the nozzles and exit from the nozzles for the hot air emerging as jets,
and wherein the jets travel a run length from the exit of the injection device until impacting the molten pig iron, the jets leaving the injection device at a distance of at least 0.03 - 0.05 times the run length.

Der maximal realisierbare Abstand ist durch die Randbedingungen, unter denen das Verfahren durchgeführt wird, gegeben. Wird beispielsweise mittels einer Lanze als Eindüsvorrichtung eingedüst, dann sind die Dimensionen der Lanze begrenzend für den maximal realisierbaren Abstand.The maximum feasible distance is given by the boundary conditions under which the method is performed. For example, if injected by means of a lance as Eindüsvorrichtung, then the dimensions of the lance are limiting for the maximum feasible distance.

Um den Effekt der Wärmeübertragung an die Roheisenschmelze - aus der im Verlauf des Frischens ein Stahlbad wird - zu gewährleisten und das Austragen der Tröpfchen aus dem Konverter zu verhindern beziehungsweise zu vermindern, wird die Heißluft also erfindungsgemäß unter bestimmten Bedingungen auf das rohe Eisenbad geblasen. Erfindungsgemäß ergeben sich optimale Bedingungen, wenn der Durchmesser für die Düsen der Eindüsvorrichtung - und damit der Durchmesser der Strahlen von Heißluft - bei den erfindungsgemäßen Druckbedingungen das 0,03- bis 0,05-fache der Lauflänge des Strahlen, also der Entfernung zwischen Düsenöffnung und Badoberfläche in Richtung der Bewegung des Strahles gemessen, beträgt.In order to ensure the effect of heat transfer to the pig iron melt - which becomes a steel bath in the course of refining - and to prevent or reduce the discharge of the droplets from the converter, the hot air is thus blown according to the invention under certain conditions to the crude iron bath. According to the invention optimum conditions arise when the diameter of the nozzles of the injection device - and thus the diameter of the jets of hot air - at the pressure conditions of the invention 0.03 to 0.05 times the run length of the jets, ie the distance between the nozzle opening and Bath surface measured in the direction of movement of the beam is.

Advantageous Effects of the Invention

Eine mögliche Erklärung für die durch erfindungsgemäße Maßnahmen erzielbaren positiven Effekte könnte durch folgende Überlegungen gegeben werden. Durch die im Vergleich zum Sauerstoffaufblasverfahren bei gleicher eingebrachter Sauerstoffmenge wesentlich höhere Gasmenge, welche auch mit einem höheren Impuls eingebracht werden kann, und der dadurch bedingten höheren Strömungsgeschwindigkeit der Abgase kann ein Austrag von Tröpfchen verhindert werden, wenn durch die Strömung im Gasraum Bedingungen geschaffen werden, die zu einer weitgehenden Abscheidung der Tröpfchen im Konverter führen.
Ein Strahl von Heißluft muss also so auf die Badoberfläche geblasen werden, dass eine Umlenkung der Strömung in Richtung Konverterwand erfolgt, wobei die Tröpfchen mitgerissen und bei der Umlenkung der Strömung an der Konverterwand durch die Zentrifugalkraft abgeschieden werden. Der Strahl soll nicht zu tief in das Bad von roher Eisenschmelze eindringen, weil sonst eine Rückströmung im Bad erfolgt, die stärker nach oben gerichtet ist und dadurch Eisentröpfchen mit der Strömung durch die Konvertermündung ausgetragen werden, also nicht genügend durch eine Umlenkung der Strömung an der Konverterwand abgeschieden werden.A possible explanation for the positive effects that can be achieved by the measures according to the invention could be given by the following considerations. By compared to the oxygen inflation with the same amount of oxygen introduced significantly higher amount of gas, which can be introduced with a higher pulse, and the consequent higher flow velocity of the exhaust gases, a discharge of droplets can be prevented if conditions are created by the flow in the gas space, which lead to a substantial separation of the droplets in the converter.
A jet of hot air must therefore be blown onto the bath surface in such a way that a deflection of the flow takes place in the direction of the converter wall, wherein the droplets entrained and deposited in the deflection of the flow on the converter wall by the centrifugal force. The jet should not penetrate too deep into the bath of raw molten iron, because otherwise a backflow takes place in the bath, which is directed more upward and thus iron droplets are discharged with the flow through the converter mouth, so not enough by a deflection of the flow at the Converter wall are deposited.

Wenn der Strahl zu tief in die Roheisenschmelze eindringt, zerstäubt dabei mehr Eisen und die Rückströmung der heißen Gase wird ungünstig beeinflusst, indem die Gase beim Verlassen der vom Strahl der Heißluft in der Roheisenschmelze geschaffenen Eindellung eine nach oben gerichtete Strahlkomponente erhalten.
Wenn der Strahl die Tröpfchen parallel zur Oberfläche der Roheisenschmelze nicht hoch genug beschleunigt, um sie bei Änderung der Strömungsrichtung an der Seitenwand des Konverters weitgehend abzuscheiden, verbleibt noch ein Teil der Tröpfchen in der Gasströmung und wird mit dem heißen Gas ausgetragen.If the jet penetrates too deeply into the molten pig iron, it will atomise more iron and the backflow of the hot gases will be adversely affected by the gases receiving an upwardly directed jet component as they exit the dip created by the jet of hot air in the molten pig iron.
If the jet does not accelerate the droplets parallel to the surface of the molten pig iron high enough to largely separate them when the flow direction on the side wall of the converter changes, some of the droplets remain in the gas flow and are discharged with the hot gas.

Die Temperatur der Heißluft beträgt 800°C bis 1600°C. Unter Heißluft ist also 800 - 1600°C heiße Luft zu verstehen im Rahmen dieser Anmeldung; gegebenenfalls auf einen erhöhten Sauerstoffgehalt angereichert wie in der Folge angegeben. Für praktische Anwendungen ist ein Temperaturbereich von 800°C bis 1400°C vorteilhaft, besonders vorteilhaft ist ein Temperaturbereich von 1000°C bis 1400°C. Dieser Temperaturbereich ist technisch gut zu beherrschen und bringt einen hohen thermischen Wirkungsgrad.The temperature of the hot air is 800 ° C to 1600 ° C. Under hot air is thus 800 - 1600 ° C hot air to understand in the context of this application; optionally enriched to an increased oxygen content as indicated below. For practical applications, a temperature range of 800 ° C to 1400 ° C is advantageous, a temperature range of 1000 ° C to 1400 ° C is particularly advantageous. This temperature range is technically easy to master and brings a high thermal efficiency.

Hohe Heißlufttemperatur bringt Vorteile:

Da der Wärmeinhalt der Heißluft mit hohem Wirkungsgrad genutzt wird, führt eine hohe Heißlufttemperatur auch zu einem entsprechend höheren Energieeinbringen.
Die Schallgeschwindigkeit der Luft hängt stark von der Temperatur ab. Sie beträgt bei 1200°C circa 900 m/s. Deshalb ist schon bei einem geringen Überdruck von 0,6 bar eine Strömungsgeschwindigkeit von 600 m/sec in der Düsenöffnung zu erzielen, was das angestrebte Strömungsprofil begünstigt.

High hot air temperature brings advantages:

Since the heat content of the hot air is used with high efficiency, a high hot air temperature also leads to a correspondingly higher energy input.
The sound velocity of the air depends strongly on the temperature. It is around 900 m / s at 1200 ° C. Therefore, even at a slight overpressure of 0.6 bar, a flow velocity of 600 m / sec can be achieved in the nozzle opening, which favors the desired flow profile.

Die Strahlen sollen als einzelne Strahlen auf das Bad der Roheisenschmelze treffen, und sich nicht vorher vereinigen.The rays should strike the bath of pig iron melt as individual rays, and not unite before.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform gibt es zumindest 3 Strahlen.According to a preferred embodiment, there are at least 3 rays.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Strahlen voneinander weg gerichtet, wobei die Richtungen der Strahlen miteinander einen Winkel von mindestens 6° einschließen.
Die Strahlen sind beim Verlassen der Eindüsvorrichtung gerichtet, das heißt, sie weisen eine durch einen Vektor darstellbare Hauptbewegungsrichtung auf. Der Winkel besteht zwischen diesen Vektoren zweier Strahlen.
Dadurch, dass die Strahlen voneinander weg gerichtet sind, wird vermieden, dass sie ineinanderfließen bevor sie die Roheisenschmelze erreichen.
Die Obergrenze für den Winkel ist dadurch gegeben, dass die Strahlen von Heißluft nicht auf die Ausmauerung am Rand der Konverters treffen sollen, sondern auf das Bad im Konverter - und noch genügend Platz verbleibt, um die Richtung des Strahles in Richtung Rand auszubilden.In a preferred embodiment, the jets are directed away from each other, with the directions of the jets forming an angle of at least 6 ° with each other.
The jets are directed upon exiting the injection device, that is, they have a main direction of movement that can be represented by a vector. The angle exists between these vectors of two rays.
The fact that the jets are directed away from each other, they are avoided that they flow into each other before they reach the molten pig iron.
The upper limit for the angle is given by the fact that the rays of hot air should not hit the lining on the edge of the converter, but on the bath in the converter - and still enough space left to form the direction of the beam towards the edge.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Durchmesser der Strahlen beim Verlassen der Eindüsvorrichtung das 0,01 - 0,05 fache der Lauflänge.
Dadurch wird ein Beitrag zur Vermeidung eines Ineinanderfließens vor Erreichen der Roheisenschmelze geleistet.In a preferred embodiment, the diameter of the jets when leaving the Eindüsvorrichtung is 0.01 to 0.05 times the run length.
Thereby, a contribution is made to avoid merging before reaching the pig iron melt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand mehrerer Strahlen voneinander beim Verlassen der Eindüsvorrichtung mindestens ihrem Durchmesser beim Verlassen der Eindüsvorrichtung.
Dadurch wird ein Beitrag zur Vermeidung eines Ineinanderfließens vor Erreichen der Roheisenschmelze geleistet.According to a preferred embodiment, the distance between a plurality of jets when leaving the injection device at least their diameter when leaving the Eindüsvorrichtung.
Thereby, a contribution is made to avoid merging before reaching the pig iron melt.

Mit Verlassen der Eindüsvorrichtung ist Verlassen der jeweiligen Düse der Eindüsvorrichtung gemeint.By leaving the injection device is meant leaving the respective nozzle of the injection device.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Strahlen so gerichtet, dass die Richtungen der Strahlen mit der Vertikalen einen Winkel von mindestens 6° einschließen. Dadurch wird ein Beitrag zur Vermeidung eines Ineinanderfließens vor Erreichen der Roheisenschmelze geleistet.According to a preferred embodiment, the rays are directed so that the directions of the rays with the vertical enclose an angle of at least 6 °. Thereby, a contribution is made to avoid merging before reaching the pig iron melt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein zentraler Strahl vorhanden, der senkrecht auf die Roheisenschmelze gerichtet ist.According to a preferred embodiment, a central jet is provided, which is directed perpendicular to the pig iron melt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind zusätzlich zu dem zentralen Strahl periphere Strahlen vorhanden, wobei die Richtungen der peripheren Strahlen mit der Richtung des zentralen Strahls einen Winkel von zumindest 6°, und bevorzugt zumindest 8°, einschließen. Die Obergrenze für den Winkel ist dadurch gegeben, dass die peripheren Strahlen von Heißluft nicht auf die Ausmauerung am Rand der Konverters treffen sollen, sondern auf das Bad im Konverter - und noch genügend Platz verbleibt, um die Richtung des Strahles in Richtung Rand auszubilden..
Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, dass der zentrale Strahl mehr Tröpfchen erzeugt als die peripheren Strahlen - und diese Tröpfchen dann mittels der peripheren Strahlen auf die Roheisenschmelze gedrückt werden.According to a preferred embodiment, peripheral rays are present in addition to the central ray, the directions of the peripheral rays including the direction of the central ray being at an angle of at least 6 °, and preferably at least 8 °. The upper limit for the angle is given by the fact that the peripheral rays of hot air should not hit the lining on the edge of the converter, but on the bath in the converter - and still enough space left to form the direction of the beam towards the edge.
Advantageously, this is achieved in that the central jet generates more droplets than the peripheral rays - and these droplets are then pressed by means of the peripheral rays on the pig iron melt.

Bevorzugt sind die peripheren Strahlen symmetrisch um den zentralen Strahl herum angeordnet.
Bevorzugt beträgt der Durchmesser des zentralen Strahles beim Austritt aus der Eindüsvorrichtung mindestens dem Durchmesser eines peripheren Strahles von Heißluft. Er kann auch größer sein, also ein stärkerer Strahl sein.Preferably, the peripheral beams are arranged symmetrically about the central beam.
Preferably, the diameter of the central jet at the exit from the injection device is at least the diameter of a peripheral jet of hot air. It can also be larger, so be a stronger beam.

Überraschenderweise ist eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades der Nachverbrennung möglich, wenn zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Anordnung und Aufteilung der Düsen eine weitere Düse im Zentrum der erfindungsgemäßen Anordnung angebracht wird, die senkrecht auf die Badoberfläche bläst. Diese Düse sollte mindestens so groß sein wie die erfindungsgemäßen peripheren Düsen, die dann jedoch mindestens um 8° nach außen gerichtet sein müssen. Die Wirkung der vorteilhaften Düsenkombination lässt sich wahrscheinlich so erklären, dass durch den zentralen Heißluftstrahl eine zusätzliche Tröpfchenbildung erfolgt, die dann die Wirkungsweise der peripheren Düsen verstärkt.Surprisingly, a further improvement in the efficiency of the afterburning is possible if, in addition to the inventive arrangement and distribution of the nozzles, a further nozzle is mounted in the center of the arrangement according to the invention, which blows perpendicular to the bath surface. This nozzle should be at least as large as the peripheral nozzle according to the invention, but then must be directed at least by 8 ° to the outside. The effect of the advantageous nozzle combination can probably be explained by the fact that an additional droplet formation takes place through the central hot air jet, which then intensifies the mode of action of the peripheral nozzles.

Als ungefähre Näherung ergibt sich hieraus, dass bei einem 100-t-Konverter bei einer Blasrate von 30.000 Nm³ Heißluft/Std. die Heißluft durch drei Düsen mit einem Durchmesser von etwa 12 cm und bei einem 250-t-Konverter bei einer Blasrate von 80.000 Nm³ Heißluft/Std. durch fünf Düsen mit einem Durchmesser von etwa 15cm eingeblasen wird. Die Düsen müssen, wenn sie in einem einzigen Düsensystem einer Eindüsvorrichtung angebracht sind, einen solchen Abstand aufweisen, dass die Strahlen von Heißluft als getrennte Strahlen bestehen bleiben, das heißt sich nicht wieder zu einem Strahl zusammenziehen, bevor sie auf die Roheisenschmelze treffen. Diese Bedingung wird im Allgemeinen erfüllt, wenn der Abstand zwischen den Düsen mindestens dem Düsendurchmesser - und damit der Abstand der Strahlen voneinander beim Verlassen der Eindüsvorrichtung mindestens ihrem Durchmesser beim Verlassen der Eindüsvorrichtung - entspricht und die Strahlen um mindestens 6° gegenüber einem geraden, auf das Bad gerichteten Strahl nach außen, geneigt sind.As an approximate approximation, this results in that in a 100-t converter at a blow rate of 30,000 Nm ³ hot air / hr. the hot air through three nozzles with a diameter of about 12 cm and a 250-t converter at a blowing rate of 80,000 Nm ³ hot air / hr. is blown through five nozzles with a diameter of about 15cm. The nozzles must, if they are in a single nozzle system one Injection device are mounted, have a distance such that the jets of hot air remain as separate jets, that is, do not re-contract into a jet before they hit the pig iron melt. This condition is generally met if the distance between the nozzles at least the nozzle diameter - and thus the distance of the beams when leaving the Eindüsvorrichtung at least their diameter when leaving the Eindüsvorrichtung - corresponds to the rays and at least 6 ° relative to a straight, on the Bath directed beam to the outside, are inclined.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest einem Strahl Brennstoff zugeführt.
Erfindungsgemäß kann weitere Energie in den Stahlherstellungsprozess eingebracht werden, wenn dem Strahl von Heißluft - bevorzugt kohlenwasserstoffhaltiger, besonders bevorzugt Erdgas - Brennstoff zugesetzt wird. Schon geringe Zusätze, zum Beispiel 1 % Erdgas bezogen auf die Menge der Heißluft führen bereits zu merklichen Effekten. Optimale Werte werden erreicht, wenn so viel Erdgas zugesetzt wird, dass etwa 20 - 40 % des im Strahl der Heißluft enthaltenen Sauerstoffs für die Verbrennung von Erdgas verwendet wird. Dieser Wert ist auf Vollverbrennung von Erdgas bezogen, das heißt, es werden erfindungsgemäß circa 5 Nm³ Erdgas pro 100 Nm³ nicht sauerstoffangereicherter Heißluft, zugesetzt.
Der Brennstoff kann auch beispielsweise Kohlestaub sein.According to a preferred embodiment, fuel is supplied to at least one jet.
According to the invention, further energy can be introduced into the steelmaking process if fuel is added to the jet of hot air, preferably hydrocarbon, more preferably natural gas. Even small additions, for example 1% natural gas based on the amount of hot air already lead to noticeable effects. Optimum values are achieved when so much natural gas is added that about 20-40% of the oxygen contained in the jet of hot air is used for the combustion of natural gas. This value is based on full combustion of natural gas, that is, according to the invention, about 5 Nm ^{3 of} natural gas per 100 Nm ^{3 of} non-oxygen-enriched hot air are added.
The fuel may also be coal dust, for example.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Heißluft mit Sauerstoff angereichert, bevorzugt bis 40 %.
Bei mehr Anreicherung würde würde Verschleiß der Eindüsvorrichtung verstärkt auftreten.According to a preferred embodiment, the hot air is enriched with oxygen, preferably up to 40%.
With more enrichment, wear of the injection device would occur more intensively.

Eine besonders wichtige Anwendung der Erfindung betrifft die Erhöhung des Wärmeeinbringens in den Stahlherstellungsprozess bei gleichzeitiger Erhöhung des Heizwertes des Abgases. Bei der üblichen Nachverbrennung von Konverterprozessgasen mit Heißluft entsteht ein Abgas mit so geringem Heizwert, dass es in konventionellen Abgasreinigungsanlagen, die ohne Vollverbrennung betrieben werden, nicht mehr behandelt werden kann. Es muss deshalb im heißen Zustand nach dem Verlassen des Konverters mit Luft vollständig verbrannt werden, wodurch sich die Abgasmenge wesentlich erhöht. Bei der Umstellung von konventionellen Konvertern auf einen Prozess mit Heißluftnachverbrennung begrenzt die Kapazität der vorhandenen Abgasbehandlungsanlagen dann die Umstellung eines bestehenden Konverters auf das neue Verfahren.A particularly important application of the invention relates to increasing the heat input into the steelmaking process while increasing the calorific value of the exhaust gas. The usual afterburning of converter process gases with hot air produces an exhaust gas with such low calorific value that it can no longer be treated in conventional exhaust gas purification systems which are operated without full combustion. It must therefore be completely burned in the hot state after leaving the converter with air, which increases the amount of exhaust gas significantly. When converting from conventional converters to a process With Heißluftnachverbrennung the capacity of existing exhaust treatment plants then limits the conversion of an existing converter to the new process.

Bei einer Anreicherung der Heißluft auf etwa 30 % Sauerstoffgehalt, was einen niedrigen Nachverbrennungsgrad bewirkt, wird eine Verringerung des Nachverbrennungsgrades annähernd vollständig kompensiert, wenn erfindungsgemäß dem Heißluftstrahl Erdgas zugesetzt wird. Optimale Werte werden erreicht, wenn 30 - 50 % des in der Heißluft enthaltenen Sauerstoffes mit Erdgas verbrannt werden.With an enrichment of the hot air to about 30% oxygen content, which causes a low degree of post-combustion, a reduction in the degree of afterburning is almost completely compensated when natural gas is added to the hot air jet according to the invention. Optimal values are achieved when 30 - 50% of the oxygen contained in the hot air is burnt with natural gas.

Bei einer Anreicherung der Heißluft auf 30 % Sauerstoffgehalt wurde mit einem Zusatz von 4 Vol.-% Erdgas, bezogen auf die Heißluftmenge, im Mittel ein Nachverbrennungsgrad von 55 % erreicht. Dabei braucht das Erdgas nicht, wie bei einem Brenner, mit der Heißluft gemischt zu werden. Es genügt vielmehr, den Brennstoff durch ein Rohr oder mehrere Rohre in den Strahl von Heißluft in der Nähe seines Austritts aus der Eindüsvorrichtung zu blasen.With an enrichment of the hot air to 30% oxygen content with an addition of 4 vol .-% natural gas, based on the amount of hot air, a post-combustion of 55% achieved on average. The natural gas does not need to be mixed with the hot air, as in a burner. Rather, it is sufficient to blow the fuel through a pipe or several pipes into the jet of hot air in the vicinity of its exit from the injection device.

In beiden Fällen wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Sauerstoffanreicherung der Heißluft wieder ein hoher Nachverbrennungsgrad erreicht. Dabei vergrößert sich auch das spezifische Energieeinbringen und es wird gleichzeitig ein energiereiches Abgas erhalten, das in der üblichen Weise in bestehenden Abgasanlagen erfasst und verwendet werden kann.In both cases, a high degree of afterburning is again achieved with the method according to the invention in the oxygen enrichment of the hot air. This also increases the specific energy input and it is simultaneously obtained a high-energy exhaust gas, which can be detected and used in the usual way in existing exhaust systems.

Nach einer Ausführungsform ist das Blasverfahren ein Aufblasverfahren, wobei
in einer ersten Phase des Frischprozesses die mehreren Strahlen von Heißluft in den Konverterraum über der Roheisenschmelze aus zumindest einer Eindüsvorrichtung auf die Roheisenschmelze eingedüst werden, und
nach Beendigung der ersten Phase in einer zweiten Phase mit Sauerstoff zu Ende gefrischt wird ohne Eindüsung der Strahlen von Heißluft.In one embodiment, the blowing process is an inflation process wherein
in a first phase of the refining process, the multiple jets of hot air are injected into the converter space above the pig iron melt from at least one injection device onto the molten pig iron, and
After completion of the first phase in a second phase with oxygen finishes without injection of the jets of hot air.

Die zumindest eine Eindüsvorrichtung ist im oberen Bereich des Konverters angeordnet; sie umfasst Heißluftdüsen, durch die die Heißluft in Strahlen eingedüst wird; beispielsweise handelt es sich um eine Heißluftlanze, die nach der ersten Phase entfernt wird. Die Strahlen von Heißluft sind auf das im Konverter befindliche Bad von roher Eisenschmelze gerichtet. In der zweiten Phase wird mit einer Sauerstoffaufblaslanze gefrischt.The at least one injection device is arranged in the upper region of the converter; it includes hot air nozzles, through which the hot air is injected into jets; For example, it is a hot air lance, which is removed after the first phase. The jets of hot air are rougher on the bath in the converter Directed iron melt. In the second phase, the mixture is refined with an oxygen lance.

Die zeitliche Aufteilung auf die beiden Phasen hängt davon ab, wie viel Energie zusätzlich in den Konverterprozess eingebracht werden soll. Soll zum Beispiel beim Frischen von Roheisen der Schrottsatz nur um 5%-Punkte, also beispielsweise von 230 kg Schrott/t Stahl auf 280 kg Schrott/t Stahl erhöht werden, so genügt es, wenn 20% der erforderlichen Sauerstoffmenge durch Strahlen von Heißluft aufgeblasen werden.The time distribution over the two phases depends on how much energy is to be additionally introduced into the converter process. If, for example, when refining pig iron, the scrap rate should only be increased by 5 percentage points, for example from 230 kg scrap / t steel to 280 kg scrap / t steel, it is sufficient if 20% of the required amount of oxygen is blown by blasting hot air become.

Um die Erhöhung des Schrottsatzes optimal zu nutzen, werden etwa 80% des Sauerstoffes durch Heißluft und die restlichen 20% ausschließlich durch Sauerstoff am Ende des Frischprozesses aufgeblasen. Hierzu werden die Heißluftdüsen herausgefahren und die Schmelze mit Sauerstoff in der üblichen Weise zu Ende gefrischt. Bei diesem Beispiel wird z.B. eine Steigerung des Schrottsatzes von 230 kg/t Stahl auf 390 kg/t Stahl erreicht. Das Aufblasen von Sauerstoff am Ende des Prozesses ist nötig, um die nötige Stahlqualität zu erreichen.In order to optimally use the increase in the scrap set, about 80% of the oxygen is inflated by hot air and the remaining 20% exclusively by oxygen at the end of the refining process. For this purpose, the hot air nozzles are moved out and the melt with oxygen in the usual way to finish. In this example, e.g. an increase in the scrap rate of 230 kg / t steel to 390 kg / t steel achieved. The inflation of oxygen at the end of the process is necessary to achieve the necessary steel quality.

In einem Sauerstoffauflbaskonverter wird zusätzlich Energie zur Erhöhung des Schrottsatzes eingebracht, indem in einer ersten Phase des Frischprozesses nur Heißluft und in einer zweiten Phase des Frischporzesses nur Sauerstoff aufgeblasen wird. Das Energieeinbringen wird beträchtlich erhöht, indem dem Strahl von Heißluft beispielsweise Erdgas zugesetzt wird.In an oxygen replenisher converter, additional energy is added to increase the scrap rate by blowing only hot air in a first phase of the refining process and only oxygen in a second phase of the refining process. Energy input is significantly increased by adding natural gas, for example, to the jet of hot air.

An zwei Beispielen soll die Anwendung der Erfindung für Sauerstoffaufblasverfahren näher erläutert werden:
Das erste Beispiel betrifft die Erzeugung von Stahl aus Roheisen und Schrott in einem Sauerstoffaufblaskonverter mit einer Schmelzkapazität von 100 t, der gemäß der vorliegenden Erfindung zu Beginn des Frischprozesses mit Heißluftstrahlen betrieben wird. Vor der Umstellung wurden für die Erzeugung einer Tonne Stahl 900 kg Roheisen und 180 kg Schrott in den Konverter chargiert. Durch die Heißluftnachverbrennung des Konvertergases wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Schrottsatz auf 350 kg/t Stahl erhöht. Der Nachverbrennungsgrad beträgt 55 %. In der bestehenden Abgaserfassungsanlage können maximal 35.000 Nm³/h erfasst werden. Durch die Verwendung von Heißluft anstelle von Sauerstoff verlängert sich durch die gegebene Begrenzung der Abgasmenge die Schmelzzeit von 20 min. auf 25 min., außerdem kann das Abgas nicht verwertet werden.By two examples, the application of the invention for oxygen inflation is to be explained in more detail:
The first example relates to the production of steel from pig iron and scrap in an oxygen-blowing converter with a melting capacity of 100 t, which is operated according to the present invention at the beginning of the fresh process with hot air jets. Before conversion, 900 kg of pig iron and 180 kg of scrap were charged into the converter to produce one tonne of steel. By Heißluftnachverbrennung the converter gas in the process of the invention, the scrap rate is increased to 350 kg / t steel. The degree of post-combustion is 55%. A maximum of 35,000 Nm ³ / h can be recorded in the existing exhaust gas detection system. The use of hot air instead of oxygen prolongs the given limit Amount of exhaust gas the melting time of 20 min. to 25 min., In addition, the exhaust gas can not be recycled.

Wird der Heißluft 4 Nm³ Erdgas/100 Nm³ Heißluft zugesetzt und der Sauerstoffgehalt der Heißluft auf 30 % angereichert, so beträgt bei einer Heißluftblasrate von 32.000 Nm³/h die Blasezeit 18 min. Die einschmelzbare Schrottmenge erhöht sich auf 400 kg/t Stahl, wobei 14 min. lang mit Heißluft und die restlichen 4 min. mit Sauerstoff-aufblasen gefrischt wurde. Der Nachverbrennungsgrad ist wieder 60 %, es entsteht jetzt jedoch ein Gas, das im Heizwert so hoch liegt, dass es in üblichen Konverterabgasanlagen erfasst werden kann.If 4 Nm ³ natural gas / 100 Nm ³ hot air is added to the hot air and the oxygen content of the hot air is enriched to 30%, the blowing time is 18 min at a hot air blow rate of 32,000 Nm ³ / h. The meltable scrap quantity increases to 400 kg / t steel, whereby 14 min. long with hot air and the remaining 4 min. was freshened up with oxygen bloat. The degree of post-combustion is again 60%, but now there is a gas that is so high in calorific value that it can be detected in conventional converter exhaust systems.

Bei beiden Anwendungen wird das Aufblasen von Heißluft nach 80 % der Schmelzzeit beendet und die Schmelze mit Hilfe der Sauerstoffaufblaslanze zu Ende gefrischt.In both applications, the hot air inflation is stopped after 80% of the melting time and the melt is finished with the help of the oxygen blowing lance.

Nach einer Ausführungsform ist das Blasverfahren ein Bodenblasverfahren.In one embodiment, the blowing process is a bottom blowing process.

Bei einem Bodenblasverfahren liegt die Öffnung für die Reaktionsgase beziehungsweise Abgase oberhalb der durch bodenblasende Düsen gebildeten Spritzzone. Die Heißluft wird zur Nachverbrennung der Reaktionsgase verwendet. Die Strahlen von Heißluft werden bevorzugt durch Düsen eingeblasen, deren Durchmesser das 0,01 bis 0,03 fache der Lauflänge der Strahlen von Heißluft beträgt. Bei mehreren Düsen ist der Abstand zwischen den Düsenöffnungen mindestens so groß wie der Düsendurchmesser. Bei mehreren Düsen in einem Düsenkopf ist es bevorzugt, wenn die einzelnen Düsen mindestens um 8° nach außen gerichtet sind. Vorzugsweise liegt die Öffnung für die Strahlen von Heißluft innerhalb der Konvertermündung.In a bottom-blowing method, the opening for the reaction gases or exhaust gases is above the spray zone formed by bottom-blowing nozzles. The hot air is used for the afterburning of the reaction gases. The jets of hot air are preferably blown through nozzles whose diameter is 0.01 to 0.03 times the run length of the jets of hot air. For multiple nozzles, the distance between the nozzle openings is at least as large as the nozzle diameter. With several nozzles in a nozzle head, it is preferred if the individual nozzles are directed at least 8 ° outwards. Preferably, the opening for the jets of hot air is within the converter mouth.

An zwei Beispielen soll die Anwendung der Erfindung für Bodenblasverfahren näher erläutert werden:
In einem ersten Beispiel dazu wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einem bodenblasenden Konverter eingesetzt. In den entstehenden Prozessgasen ist eine beträchtliche Menge Energie vorhanden, die durch Nachverbrennung mit Heißluft den im Konverter ablaufenden Prozessen, beispielsweise Schmelzprozess, zugeführt werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise der Schrottsatz, der bei bodenblasenden Konvertern, die ohne Nachverbrennung betrieben werden, bei etwa 200 kg/t Stahl liegt, um etwa 200 kg/t Stahl erhöht werden.
Bei der beispielhaften Anwendung werden in einen 60t Konverter circa 700 kg/Roheisen/t Stahl und 400 kg Schrott/t Stahl chargiert. Über Bodendüsen wird in der üblichen Weise mit Sauerstoff mit einer Blasrate von 6000 Nm3/h gefrischt und gleichzeitig durch eine in die Konvertermündung eingefahrene Heißluftlanze mit einer Blasrate von 30000 Nm3/h Heißluft, die auf einen Sauerstoffgehalt von 30% angereichert ist, aufgeblasen. Die Lauflänge der Strahlen von Heißluft ist 3,5 m. Die Strahlen von Heißluft treten aus drei Düsenöffnungen mit jeweils 13 cm Durchmesser, die mit einem Abstand von 15 cm in der Heißluftlanze angeordnet sind, aus. Die Strahlen sind gegenüber der Senkrechten um mindestens 8° nach außen geneigt. Wenn der Kohlenstoffgehalt im Bad den Bereich von 1% erreicht hat, wird das Aufblasen von Heißluft beendet, die Heißluftlanze herausgefahren und die Charge in der üblichen Weise durch Bodendüsen zu Ende gefrischt.By two examples, the application of the invention for Bodenblasverfahren will be explained in more detail:
In a first example, the inventive method is used in a bottom-blowing converter. In the resulting process gases, a considerable amount of energy is present, which can be fed by post-combustion with hot air running in the converter processes, such as melting process. In this way, for example, the scrap set, the bottom-blowing Converters operating without post-combustion are at about 200 kg / t steel, increasing by about 200 kg / t steel.
In the exemplary application, approximately 700 kg / pig iron / t steel and 400 kg scrap / t steel are charged into a 60 t converter. About bottom nozzles is refined in the usual way with oxygen at a blowing rate of 6000 Nm3 / h and simultaneously inflated by a retracted into the converter mouth hot air lance with a blowing rate of 30,000 Nm3 / h hot air, which is enriched to an oxygen content of 30%. The run length of the jets of hot air is 3.5 m. The jets of hot air emerge from three nozzle openings each 13 cm in diameter, which are arranged at a distance of 15 cm in the hot air lance out. The rays are inclined at least 8 ° outwards from the vertical. When the carbon content in the bath reaches the 1% level, hot air inflation is stopped, the hot air lance is run out, and the batch is finished by bottom jets in the usual way.

In einem zweiten Beispiel für ein Bodenblasverfahren wird unter den gleichen Bedingungen wie im ersten Beispiel für ein Bodenblasverfahren in einem 250t Konverter Stahl hergestellt. Die Lauflänge der Strahlen von Heißluft beträgt 5 m. Die Heißluftblasrate beträgt 80000 Nm3/h. In der Heißluftlanze sind fünf Düsenöffnungen mit einem Durchmesser von jeweils 15 cm angebracht. Der Abstand zwischen den Düsen beträgt 17 cm. Die Düsen sind kreisförmig in der Lanze angeordnet, wobei die Düsen einen Abstand von 20 cm zum Mittelpunkt der Lanze und jeweils 20 cm zwischen den Düsen aufweisen. Die Richtung der Strahlen ist jeweils um mindestens 8° nach außen gerichtet. Die Heißluftlanze hat einen Durchmesser von etwa 70 cm.In a second example of a bottom blowing process, steel is produced under the same conditions as in the first example of a bottom blowing process in a 250t converter. The run length of the jets of hot air is 5 m. The hot air blowing rate is 80000 Nm3 / h. The hot air lance has five nozzle openings each 15 cm in diameter. The distance between the nozzles is 17 cm. The nozzles are arranged in a circle in the lance, the nozzles having a distance of 20 cm to the center of the lance and each 20 cm between the nozzles. The direction of the rays is directed at least 8 ° outwards. The hot air lance has a diameter of about 70 cm.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend eine Eindüsvorrichtung geeignet zur Eindüsung von Strahlen von Heißluft in einen Konverterraum oberhalb einer Roheisenschmelze im Konverter wobei die Strahlen von Heißluft die Eindüsvorrichtung durch Düsen verlassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnungen der Düsen einen Abstand voneinander haben, der mindestens das 0,03 - 0,05 fache der Lauflänge beträgt.
Die Heißluft tritt durch die Düsenöffnungen der Düsen aus.Another object of the present application is an apparatus for carrying out a method according to the invention, comprising a Eindüsvorrichtung suitable for injection of jets of hot air into a converter space above a molten pig iron in the converter wherein the jets of hot air leaving the injection device through nozzles, characterized in that the nozzle openings the nozzles are at a distance from each other which is at least 0.03 - 0.05 times the run length.
The hot air exits through the nozzle openings of the nozzles.

Bei geringerem Abstand würden aus den Düsenöffnungen austretende Strahlen von Heißluft in einen Strahl zusammenfließen, da jeder Strahl Gas aus seiner Umgebung ansaugt. Die einzelnen Strahlen müssen also einen Mindestabstand aufweisen, um nicht zusammenzufließen. Die Strahlen treffen dann als diskrete Strahlen auf das Bad von roher Eisenschmelze auf.At a shorter distance, jets of hot air emerging from the nozzle orifices would flow into a jet as each jet draws gas from its surroundings. The individual beams must therefore have a minimum distance in order not to flow together. The rays then impinge as discrete rays on the bath of raw molten iron.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform gibt es zumindest 3 Düsenöffnungen. Auf diese Weise wird eine gegebene Menge Heißluft beim Eindüsen gut verteilt, was eine bessere Nachverbrennung von Reaktionsgase bewirkt. Außerdem wird Tröpfenbildung auf mehrere Orte verteilt, was es leichter macht, den Austrag von Tröpfchen zu vermeiden.
Bezüglich der Anzahl von Düsenöffnungen müssen natürlich die Bedingungen bezüglich Abstand der Düsenöffnungen gegeben sein.According to a preferred embodiment, there are at least 3 nozzle openings. In this way, a given amount of hot air is well distributed during injection, which causes a better afterburning of reaction gases. In addition, droplet formation is distributed over several locations, making it easier to avoid the discharge of droplets.
With regard to the number of nozzle openings, of course, the conditions with respect to the distance of the nozzle openings must be given.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform schließen die Längsachsen der Düsen miteinander einen Winkel von mindestens 6° ein.
Die Düsen haben Längsachsen, die miteinander einen Winkel von mindestens 6° einschließen. Dadurch wird die Gefahr, dass mehrere Strahlen zusammenfließen, vermindert.According to a preferred embodiment, the longitudinal axes of the nozzles enclose an angle of at least 6 ° with each other.
The nozzles have longitudinal axes that enclose an angle of at least 6 ° with each other. This reduces the risk of multiple jets merging.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand der Düsenöffnungen voneinander mindestens so groß wie der Durchmesser der Düsenöffnungen.According to a preferred embodiment, the distance of the nozzle openings from each other is at least as large as the diameter of the nozzle openings.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist eine zentrale Düse vorhanden. Aus dieser kann ein Strahl von Heißluft senkrecht auf die Roheisenschmelze gerichtet werden.According to a preferred embodiment, a central nozzle is present. From this, a jet of hot air can be directed perpendicular to the pig iron melt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind zusätzlich zur zentralen Düse periphere Düsen vorhanden, wobei die Längsachsen der peripheren Düsen mit der Längsachse der zentralen Düse einen Winkel von zumindest 6°, und bevorzugt zumindest 8°, einschließen.According to a preferred embodiment, peripheral nozzles are provided in addition to the central nozzle, wherein the longitudinal axes of the peripheral nozzles with the longitudinal axis of the central nozzle at an angle of at least 6 °, and preferably at least 8 ° include.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Eindüsvorrichtung eine Heißluftlanze, also eine Lanze geeignet zur Eindüsung von Heißluft.According to a preferred embodiment, the injection device is a hot air lance, so a lance suitable for the injection of hot air.

Bevorzugt ist die Eindüsvorrichtung im Betrieb so positioniert, dass beim Vorhandensein meherer Strahlen die Strahlen von Heißluft in der Konvertermündung aus ihr austreten - also nicht außerhalb des Konverters. Wenn nur ein Strahl vorhanden ist, der beispielsweise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aus einer Heißluftlanze in Richtung der Verlängerung ihrer Längsachse auf die Roheisenschmelze gerichtet ist, kann er auch außerhalb der Konvertermündung - also außerhalb des Konverters - aus ihr austreten.In operation, the injection device is preferably positioned so that in the presence of several rays, the jets of hot air in the converter mouth exit from it - ie not outside the converter. If only one jet is present, which is directed, for example, according to the method of the invention from a hot air lance in the direction of the extension of its longitudinal axis on the molten pig iron, it may also outside of the converter mouth - ie outside the converter - emerge from her.

Die Düsenöffnungen sind die Enden der Düsen, aus denen Strahlen von Heißluft austreten.The nozzle openings are the ends of the nozzles from which jets of hot air emerge.

Brief description of the drawings

Die Erfindung wird anhand schematischer beispielhafter Darstellungen von Ausführungsformen erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Aufblasverfahren in der ersten Phase.
Figur 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Bodenblasverfahren.
Figur 3 zeigt eine Anordnung von Düsen in einem Düsenkopf.
Figur 4 zeigt eine andere Anordnung von Düsen in einem Düsenkopf.
Figur 5 zeigt ein Blasverfahren mit einem zentralen Strahl von Heißluft.

The invention will be explained with reference to schematic exemplary illustrations of embodiments.

FIG. 1 schematically shows an inventive inflation method in the first phase.
FIG. 2 schematically shows a bottom blowing method according to the invention.
FIG. 3 shows an arrangement of nozzles in a nozzle head.
FIG. 4 shows another arrangement of nozzles in a nozzle head.
FIG. 5 shows a blowing process with a central jet of hot air.

Description of the embodiments

Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Aufblasverfahren in der ersten Phase des Frischprozesses. Mehrere Strahlen von Heißluft dargestellt durch gewellte Pfeile werden aus einer Heißluftlanze 1 in den Konverterraum 2 über der Roheisenschmelze 3 eingedüst . Die Roheisenschmelze 3 befindet sich im Konverter 4. FIG. 1 schematically shows an inventive inflation in the first phase of the refining process. Several jets of hot air represented by corrugated arrows are injected from a hot air lance 1 in the converter space 2 on the pig iron melt 3. The pig iron melt 3 is located in the converter 4.

Figur 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Bodenblasverfahren. Mehrere Strahlen von Heißluft dargestellt durch gewellte Pfeile werden aus einer Heißluftlanze 5 in den Konverterraum 6 über der Roheisenschmelze 7 eingedüst . Die Roheisenschmelze 7 befindet sich im Konverter 8. Über Bodendüsen 9 wird Sauerstoff zum Frischen in die Roheisenschmelze 7 eingebracht. FIG. 2 schematically shows a bottom blowing method according to the invention. Several jets of hot air represented by corrugated arrows are injected from a hot air lance 5 in the converter space 6 above the pig iron melt 7. The pig iron melt 7 is located in the converter 8. Via bottom nozzles 9, oxygen is introduced into the pig iron melt 7 for refining.

In Figur 3 ist gezeigt, wie bei einer Eindüsvorrichtung Heißluftlanze in einem Düsenkopf mit 3 Düsen die Düsen zueinander angeordnet sind. Der Winkel zwischen den sich schneidenden, strichliert dargestellten Längsachsen der Düsen beträgt 8°.In FIG. 3 It is shown how in a nozzle device hot air lance in a nozzle head with 3 nozzles, the nozzles are arranged to each other. The angle between the intersecting, dashed longitudinal axes of the nozzles is 8 °.

In Figur 4 ist eine Anordnung bei einer Eindüsvorrichtung Heißluftlanze gezeigt, bei der im Düsenkopf eine zentrale Düse und 3 periphere Düsen vorhanden sind. Die Längsachsen der peripheren Düsen schließen mit der Längsachse der zentralen Düse einen Winkel von 8° ein, dargestellt anhand einer peripheren Düse und der zentralen Düse mit strichliert dargestellten Längsachsen.In FIG. 4 an arrangement is shown in a Eindüsvorrichtung hot air lance, in which a central nozzle and 3 peripheral nozzles are present in the nozzle head. The longitudinal axes of the peripheral nozzles enclose with the longitudinal axis of the central nozzle an angle of 8 °, represented by a peripheral nozzle and the central nozzle with dashed longitudinal axes.

In Figur 1 und Figur 2 treten mehrere Strahlen von Heißluft in der Konvertermündung aus der Eindüsvorrichtung aus. In Figur 5 ist dargestellt, wie ein Strahl dargestellt durch einen gewellten Pfeil in Richtung Verlängerung der Längsachse der Heißluftlanze 10 außerhalb des Konverters 11 aus der Heißluftlanze 10 austritt. Die Heißluftlanze hat eine senkrechte Längsachse, also tritt der Strahl von Heißluft senkrecht aus. Figur 5 ist für ein Aufblasverfahren oder ein Bodenblasverfahren passend.In FIG. 1 and FIG. 2 several jets of hot air in the converter mouth exit from the injection device. In FIG. 5 is shown as a jet shown by a corrugated arrow in the direction of extension of the longitudinal axis of the hot air lance 10 outside the converter 11 exits the hot air lance 10. The hot air lance has a vertical longitudinal axis, so the jet of hot air exits vertically. FIG. 5 is suitable for an inflation method or a floor blow method.

Selbstverständlich ändert sich die Zusammensetzung einer Metallschmelze im Konverter im Verlauf der Verfahren. Mit dem Begriff Roheisenschmelze ist gemeint die Metallschmelze im Konverter während des gesamten Verlaufs des Frischens.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Of course, the composition of a molten metal in the converter changes in the course of the process. By the term pig iron melt is meant the molten metal in the converter during the whole course of the refining.
While the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

List of reference numbers:

11: HeißluftlanzeHot air lance
22: Konverterraum über der RoheisenschmelzeConverter room above the pig iron melt
33: Roheisenschmelzemolten pig iron
44: Konverterconverter
55: HeißluftlanzeHot air lance
66: Konverterraum über der RoheisenschmelzeConverter room above the pig iron melt
77: Roheisenschmelzemolten pig iron
88th: Konverterconverter
99: Bodendüsefloor nozzle
1010: HeißluftlanzeHot air lance
1111: Konverterconverter

Claims

Blowing method for producing steel from molten pig iron in converters, characterised in that at least one jet of hot air is sprayed into the converter space above the molten pig iron from at least one nozzle of at least one spraying device onto the molten pig iron, wherein a differential pressure of 0.05 - 0.1 MPa exists, in relation to the hot air emerging as a jet, between entry into the nozzle and exit from the nozzle.
Method according to claim 1, characterised in that a plurality of jets of hot air are sprayed into the converter space above the molten pig iron from a plurality of nozzles of at least one spraying device onto the molten pig iron, wherein a differential pressure of 0.05 - 0.1 MPa exists, in relation to the hot air emerging as jets, between entry into the nozzles and exit from the nozzles.
Method according to claim 2, characterised in that
the jets cover a length of travel between leaving the spraying device and striking the molten pig iron,
wherein the jets have a separation of at least 0.03 - 0.05 times the length of travel when they leave the spraying device.
Method according to claim 2 or 3, characterised in that at least three jets are provided.
Method according to one of claims 3 and 4, characterised in that the jets are directed away from each other, wherein the directions of the jets together form an angle of at least 6°.
Method according to one of claims 3 to 5, characterised in that the diameter of the jets when they leave the spraying device is 0.01 - 0.05 times the length of travel.
Method according to one of claims 2 to 6, characterised in that the reciprocal separation of the jets when they leave the spraying device is equal to at least their diameter when they leave the spraying device.
Method according to one of claims 2 to 7, characterised in that the jets are directed such that the directions of the jets relative to the vertical form an angle of at least 6°.
Method according to one of claims 1 to 8, characterised in that provision is made for a central jet, which is directed vertically onto the molten pig iron.
Method according to one of claims 2 to 9, characterised in that peripheral jets are provided in addition to the central jet, wherein the directions of the peripheral jets and the direction of the central jet together form an angle of at least 6° and preferably at least 8°.
Method according to one of claims 1 to 10, characterised in that fuel is supplied to at least one jet.
Method according to one of claims 1 to 11, characterised in that the hot air is enriched with oxygen, preferably to 40%.
Method according to one of claims 1 to 12, characterised in that the blowing method is a top-blowing method.
Method according to one of claims 1 to 12, characterised in that the blowing method is a bottom-blowing method.
Device for executing the method according to one of claims 1 to 14, comprising a spraying device which is suitable for spraying jets of hot air into a converter space above molten pig iron in the converter, wherein the jets of hot air leave the spraying device through nozzles, characterised in that the nozzle openings of the nozzles have a reciprocal separation which is equal to at least 0.03 - 0.05 times the length of travel.
Device according to claim 16, characterised in that at least three nozzle openings are provided.
Device according to claim 15 or 16, characterised in that the longitudinal axes of the nozzles together form an angle of at least 6°.
Device according to one of claims 15 to 17, characterised in that the reciprocal separation of the nozzle openings is at least equal to the diameter of the nozzle openings.
Device according to one of claims 15 to 18, characterised in that a central nozzle is provided.
Device according to claim 19, characterised in that peripheral nozzles are provided in addition to the central nozzle, wherein the longitudinal axes of the peripheral nozzles and the longitudinal axis of the central nozzle together form an angle of at least 6° and preferably at least 8° .
Device according to one of claims 15 to 20, characterised in that the spraying device is a hot-air lance.