EP3757234A1 - Konverter und verfahren zum frischen geschmolzenen metalls - Google Patents

Konverter und verfahren zum frischen geschmolzenen metalls Download PDF

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EP3757234A1
EP3757234A1 EP20181026.4A EP20181026A EP3757234A1 EP 3757234 A1 EP3757234 A1 EP 3757234A1 EP 20181026 A EP20181026 A EP 20181026A EP 3757234 A1 EP3757234 A1 EP 3757234A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
converter
side wall
decarburization
nozzles
slag
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20181026.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sabrine KHADHRAOUI
Fabian Krause
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP3757234A1 publication Critical patent/EP3757234A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4673—Measuring and sampling devices
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    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a converter for refining molten metal, in particular an iron or steel melt, comprising a converter vessel and at least one top lance and at least two side wall nozzles arranged in the side wall of the converter vessel.
  • the invention also relates to a method for controlling the decarburization process of a metallic melt in a metallurgical reactor, preferably a converter.
  • the Linz-Donauwitz (LD) process is a steelmaking process in which oxygen is blown onto a surface of a carbon-rich (crude) iron melt in a converter.
  • the design and construction of the converter as a suitable metallurgical reactor are known from the prior art (e.g. GB 1 276 029 ).
  • the molten iron is poured into the converter.
  • oxygen is blown onto the bath surface through a usually water-cooled lance under high pressure and supersonic.
  • the lance typically has one or more nozzles.
  • an injection device can also have additional side wall nozzles and / or floor nozzles.
  • An injection device consisting of a lance, bottom nozzles and side wall nozzles is for example in the EP 0 030 360 described.
  • lime and / or other slag formers can be fed to the converter in pieces or blown into the converter as a powder.
  • the slag thus formed has the task of absorbing unwanted accompanying elements in oxidized form and the Protect refractory lining.
  • an emulsion of slag and steel is generated with the help of the injection device.
  • the oxygen reacts in a multi-stage reaction with the carbon dissolved in the iron melt to form carbon monoxide (CO) and / or carbon dioxide (CO 2 ), thereby reducing the carbon content in the iron melt.
  • a possible intermediate product in the reaction chain is, for example, iron oxide (FeO).
  • control of the fresh process in particular the decarburization rate, and the system control are typically carried out using known automation technology.
  • Empirical models are usually used to describe the chemical reactions that take place. Intervention in the fresh process is normally done by adjusting the distance between the lance tip and the bath surface.
  • the methods known from the prior art have the disadvantage that the control of the decarburization speed in the early phase of the fresh process is not sufficiently flexible. Since the converter cannot have ideal mixing and / or temperature distributions, reaction kinetic effects can dominate the decarburization speed and thus cause unwanted ejection or foaming of molten iron and / or slag. An increase in the mixing intensity that is desired if necessary has previously been achieved by lowering the lance tip. The lowering of the lance tip also leads to an undesired increase in the decarburization speed in the area of influence of the lance tip. The decarburization reaction removes the iron oxide necessary for a reactive slag from the slag too early in the process.
  • a converter which is designed for refining molten metal, in particular an iron or steel melt.
  • This converter has a converter vessel and at least one top lance and at least two side wall nozzles arranged in the side wall of the converter.
  • the side wall nozzles are designed and arranged in such a way that they generate a flow of process gas into the converter vessel that is essentially countercurrent to one another.
  • the converter vessel has a typical design that resembles an inverted bell with a tapering neck.
  • the base of the converter vessel is usually round and forms the basis for a circumferential side wall.
  • a top lance for blowing a process gas onto the molten metal and slag inside the converter vessel can be guided through the neck of the converter vessel.
  • the interior of the converter vessel is lined with a fire-resistant brick lining to protect the metal outer skin.
  • the design of the converter vessel and the lining are selected in such a way that an amount and, consequently, filling level of molten metal and slag are appropriate for the design and lining can be included.
  • the lining, the design and the arrangement of the top lance and other nozzles provided for the supply of process gases can be specifically tailored to the bath level for both the molten metal and the slag .
  • process gas is added not only via the top lance, but also via side wall nozzles which are able to generate a counter-current flow of process gases into the converter vessel.
  • This achieves its property as a process gas when it participates in the process within the converter, i.e. interacts with the slag and possibly also the molten metal.
  • the counter-current flow of the process gas consequently also causes a counter-current flow of slag and possibly metal melt, whereby counter-rotating and mixing or at least encountering slag and possibly also metal flows are generated with particularly simple means.
  • Essentially opposing currents a flow of process gas or gases that is able to bring about the mixing of the substances involved, preferably an exactly opposing flow of process gases, viewed in vector terms with the same direction and opposite orientation. According to the invention, however, those flows of process gas are also regarded as essentially opposing one another, which in each case have a deviation of up to +/- 20 ° based on an exact alignment with one another. Likewise, such currents are viewed as essentially opposing one another, which are laterally offset to one another, possibly parallel to one another and / or with a deviation of up to +/- 20 ° in each case based on an exact alignment to one another.
  • the decisive factor is whether the currents are capable of significantly increasing the mixing intensity within the substances involved, in particular the slag, preferably by at least 20, particularly preferably by at least 30%.
  • the side wall nozzles are at the level of what is present in the converter during operation Slag level arranged above the molten metal.
  • At least four side wall nozzles, particularly preferably in combination with at least one floor nozzle, are preferably arranged in the converter vessel.
  • This provides a converter in which the side wall nozzles can be used specifically to influence the mixing intensity of the slag without undesirably increasing the decarburization rate within the molten metal.
  • the fresh process and in particular the decarburization rate can be controlled in a targeted and unchanged manner via the top lance, and any floor nozzles that may be present can in turn be used to move the metal bath.
  • At the end of the top lance facing the interior of the converter vessel there are at least two lateral outlet openings for process gas, which are arranged such that a substantially tangential flow or tangential flows of process gas relative to the circumference the end of the top lance can be generated.
  • the tangential flow or the tangential flows from the top lance are preferably generated essentially in the opposite direction to the flow or flows from the side wall nozzles.
  • a method is made available in which a deviation between a thermodynamic equilibrium state and an actual state in the metallurgical reactor during the decarburization process of the metallic melt is assessed by means of a comparison between the thermodynamic equilibrium on the one hand and the actual state on the other and / or is predicted.
  • the mixing intensity of the substances involved in the metallurgical reactor is determined controlled or regulated by means of at least one injection device for process gases and / or dusts.
  • at least one injection device for process gases and / or dusts controls or regulates the CO / CO 2 formation rate and thereby, inter alia, the decarburization rate in the metallurgical reactor.
  • the decarburization process is controlled or regulated in such a way that the mixing intensity increases and / or the decarburization speed and / or the CO / CO 2 formation rate is reduced.
  • This provides a method with which, by minimizing and / or reducing the described deviation, an ejection (slopping) and / or over-foaming of metallic melt and / or slag is prevented in a targeted manner.
  • This is preferably achieved without influencing the decarburization rate in any way, in particular without changing the distance between the outlet nozzle (s) for process gas from the top lance and the bath level or changing the blowing rate via the top lance.
  • possible courses of the decarburization process are continuously predicted on the basis of input variables by means of a calculation of the thermodynamic equilibrium.
  • the actual state of the metallurgical reactor is preferably determined by means of manual inputs, measurements or empirical models.
  • the deviation can be determined on the basis of a comparison between the actual state and predicted possible decarburization processes and assigned to a critical or non-critical category.
  • the non-critical category is preferably characterized by a sufficiently high CO / CO 2 formation rate and thus a sufficiently high decarburization rate to avoid oversaturation of the metallic melt with oxygen.
  • the non-critical category is preferably defined by a sufficiently low CO / CO 2 formation rate and / or Decarburization rate for the formation of a sufficient iron oxide content (FeO) in the slag.
  • the method according to the invention can make a prediction about possible courses of the decarburization process, a real decarburization speed and thus also the deviation between the two.
  • the deviation is determined, preferably continuously, by comparing a prediction of the theoretical thermodynamic equilibrium within the metallurgical reactor, preferably the converter, with an actual state.
  • the actual status is calculated using a combination of various input parameters.
  • a temperature measurement, a measurement of the composition of the exhaust gas or a mass balance of the metallurgical reactor can be referred to as possible input parameters for this purpose.
  • a non-critical process sequence is preferably characterized in that the CO / CO 2 formation rate and / or the decarburization rate is sufficiently high to avoid oversaturation of the molten steel with oxygen.
  • the CO formation rate and / or the decarburization rate should ideally be sufficiently low. If the decarburization process is carried out within these limits, the disadvantageous reaction kinetic effects are avoided. Overall, it is advantageous if the decarburization process takes place in an area in which the thermodynamic equilibrium within the substances involved, in particular the slag, does not cause the ejection or foaming.
  • a process gas and / or dust is blown into the metallurgical reactor by means of an injection device.
  • the injection device can consist of a top lance, side wall nozzles and / or bottom nozzles.
  • the top lance has at least one or more nozzles.
  • the pressure, the volume flow and / or the composition of the process gas for individual or all nozzles can be controlled or regulated independently of one another.
  • the top lance can preferably be done by using the top lance, one or more bottom nozzles, and / or one or more side wall nozzles.
  • specifications are made for the control and / or regulation of the various above-mentioned parameters of the injection device, such as pressure, volume flow, composition of the process gas or the distance between the lance tip. These specifications influence, among other things, the mixing intensity in the metallurgical reactor in such a way that shear flows are generated in the different areas of the metallurgical reactor. According to the invention, these shear currents lead to increased mixing of the substances involved, in particular within the slag floating on the metal bath, and increase the mixing intensity with simple means while reducing thermodynamic imbalances.
  • Influencing the mixing intensity of the substances involved preferably includes increasing the mixing intensity within the slag, preferably only increasing the mixing intensity of the slag without influencing the bath movement within the molten metal.
  • this is used in particular in an early phase of the decarburization process to avoid undesired ejection (slopping) and / or over-foaming.
  • This advantageously avoids reaction kinetic effects in the metallurgical reactor, the distance between the top lance and the bath surface advantageously not having to be changed.
  • the process is preferably monitored by evaluating exhaust gas measurements during the decarburization process.
  • the results of the exhaust gas measurement and the evaluation of the measured parameters, in particular the rate of CO formation, are preferably included online in the process control.
  • the deviation then preferably gives an indication of a delayed decarburization reaction.
  • This supports the decarburization process with simple and easily controllable means and provides the system operator with targeted data that can be used to control the process in a targeted and safe manner.
  • the measured parameters can be used to determine whether and how the process should be acted upon in order to ensure optimal process management.
  • the mixing intensity within the slag is preferably increased exclusively by increasing the volume flow of process gas from the side wall nozzles and possibly the at least one floor nozzle. This creates a method that is able to adjust the mixing intensity in a targeted manner within the slag without simultaneously influencing the decarburization rate or the rest of the fresh process in an undesired way.
  • the process gas from the side wall nozzles and possibly the at least one floor nozzle is then preferably free of oxygen.
  • This means that the decarburization rate is controlled by the top lance alone, while the side wall nozzles and possibly also the bottom nozzle (s) contribute to increasing the mixing intensity within the slag and possibly the molten metal and to reducing thermodynamic imbalances.
  • FIG. 1 shows a typical structure of a metallurgical reactor, here a BOF converter 100.
  • the BOF 100 is usually used to decarburize a metallic melt 500.
  • a rotatable suspension 110 of the BOF is also shown.
  • a top lance 210 is also shown.
  • side wall nozzles 220 blowing in at an angle ⁇ to the horizontal, a slag layer 400 and the metallic melt 500.
  • the side wall nozzles 220 are arranged within the side wall of the BOF 100 so that they can or nominal conditions, consequently an operation with the intended fill quantity and height both in relation to the molten metal 500 and the slag 400, direct the flow of process gas solely onto or into the slag 400.
  • the decarburization process can be influenced. Both a mixing process in the BOF and the decarburization speed can be adapted by means of specifications for the control or regulation of the top lance 210 and / or the side wall nozzles 220. Typically, the mixing process in the BOF 100 is intensified and / or the decarburization speed is reduced by reducing the oxygen supply. With these specifications, the decarburization process then returns to the area of thermodynamic equilibrium and the deviation can be eliminated or at least assessed as uncritical.
  • a blowing device 200 for the BOF 100 consists of several nozzles.
  • the nozzles can be installed in a top lance 210, as a side wall nozzle 220 or as a floor nozzle (not shown) in the BOF 100.
  • the Composition, pressure, temperature or volume flow can be controlled or regulated individually and / or independently of one another. If a powder is also blown in with the aid of the nozzles, the feed should also be controllable or regulatable independently of the nozzle.
  • it is advantageous for the use of a top lance 210 if the distance between the tip and the bath surface can be regulated or controlled.
  • a pulse introduced by a side wall nozzle 220 is preferably used in such a way that the proportions and intensities of shear flows in the BOF 100 are adapted to the decarburization process. For this purpose, it is helpful to also consider and adapt the alignment of the nozzles in the blower device 200 with one another.
  • the Figures 2a ) and b) show two possible variants of nozzle alignment in the horizontal plane for generating shear flows: a) The side wall nozzles 220 are aligned in opposite directions, so that the shear flow is generated in the area of influence of the side wall nozzles 220. b) The alignment of the nozzles in the top lance 210 is opposite to the alignment of the side wall nozzles 220. The shear flows form in the area between the area of influence of the top lance 200 and the side wall nozzles 300.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Konverter zum Frischen geschmolzenen Metalls, insbesondere einer Eisen- oder Stahlschmelze, umfassend ein Konvertergefäß sowie mindestens eine Toplanze und wenigstens zwei in der Seitenwand des Konvertergefäßes angeordnete Seitenwanddüsen, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwanddüsen so ausgebildet und angeordnet sind, dass durch sie ein im Wesentlichen zueinander gegenläufiger Strom an Prozessgas in das Konvertergefäß hinein erzeugbar ist und ein Verfahren zur Steuerung und / oder Regelung des Frischprozesses unter besonderer Berücksichtigung der Zustände am Anfang des Entkohlungsvorganges. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Entkohlungsvorganges einer metallischen Schmelze in einem metallurgischen Reaktor, vorzugsweise einem erfindungsgemäßen Konverter.

Description

    1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Konverter zum Frischen geschmolzenen Metalls, insbesondere einer Eisen- oder Stahlschmelze, umfassend ein Konvertergefäß sowie mindestens eine Toplanze und wenigstens zwei in der Seitenwand des Konvertergefäßes angeordnete Seitenwanddüsen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Entkohlungsvorganges einer metallischen Schmelze in einem metallurgischen Reaktor, vorzugsweise einem Konverter.
    • 2. Stand der Technik
  • Der Linz-Donauwitz (LD)-Prozess ist ein Stahlerzeugungsprozess, bei dem Sauerstoff auf eine Oberfläche einer kohlenstoffreichen (Roh-)Eisenschmelze in einem Konverter geblasen wird. Die Ausführung und Bauform des Konverters als geeigneter metallurgischer Reaktor sind aus dem Stand der Technik bekannt (z.B. GB 1 276 029 ). Zu Beginn des Prozesses wird die Eisenschmelze in den Konverter eingefüllt. Für den Entkohlungsvorgang wird Sauerstoff durch eine üblicherweise wassergekühlte Lanze unter hohem Druck und mit Überschall auf die Badoberfläche geblasen. Die Lanze weist typischerweise eine oder mehrere Düsen auf. Darüber hinaus kann eine Einblaseinrichtung auch über zusätzliche Seitenwanddüsen und / oder Bodendüsen verfügen. Ein Einblaseinrichtung bestehend aus einer Blaslanze, Bodendüsen und Seitenwanddüsen ist beispielsweise im EP 0 030 360 beschrieben.
  • Dem Konverter können vor Beginn des Prozesses, aber auch u.U. im laufenden Prozess, Kalk und / oder andere Schlackebildner stückig zugeführt oder als Pulver in den Konverter eingeblasen werden. Die dadurch gebildete Schlacke hat die Aufgabe, unerwünschte Begleitelemente in oxidierter Form aufzunehmen und die feuerfeste Zustellung zu schützen. Dazu wird mit Hilfe der Einblaseinrichtung eine Emulsion aus Schlacke und Stahl erzeugt. Der Sauerstoff reagiert in einer mehrstufigen Reaktion mit dem in der Eisenschmelze gelösten Kohlenstoff zu Kohlenmonooxid (CO) und / oder Kohlendioxid (CO2) und reduziert dadurch den Kohlenstoffgehalt in der Eisenschmelze. Ein mögliches Zwischenprodukt in der Reaktionskette ist z.B. Eisenoxid (FeO).
  • Die Kontrolle des Frischprozesses, insbesondere der Entkohlungsrate, und die Anlagensteuerung erfolgt typischerweise mit der bekannten Automatisierungstechnik. Zur Beschreibung der ablaufenden chemischen Reaktionen werden üblicherweise empirische Modelle eingesetzt. Ein Eingriff in den Frischprozess erfolgt normalerweise über eine Anpassung des Abstandes der Lanzenspitze zur Badoberfläche.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Kontrolle der Entkohlungsgeschwindigkeit in der frühen Phase des Frischprozesses nicht ausreichend flexibel ist. Da im Konverter nicht ideale Mischungs- und / oder Temperaturverteilungen vorliegen können, können reaktionskinetische Effekte die Entkohlungsgeschwindigkeit dominieren und dadurch einen ungewollten Auswurf oder ein Überschäumen von Eisenschmelze und / oder Schlacke hervorrufen. Eine bei Bedarf gewünschte Erhöhung der Mischungsintensität wird bisher durch ein Absenken der Lanzenspitze erreicht. Das Absenken der Lanzenspitze führt aber auch zu einer ungewollten Erhöhung der Entkohlungsgeschwindigkeit im Einflussbereich der Lanzenspitze. Die Entkohlungsreaktion entzieht der Schlacke das für eine reaktive Schlacke notwendige Eisenoxid im Prozessverlauf zu früh.
    • 3. Aufgabe der Erfindung
  • Es war daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, die Mischungsintensität innerhalb des Konverters mit einfachen Mitteln und ohne nennenswerten Einfluss auf die Entkohlungsreaktion zu erhöhen und dadurch reaktionskinetische Effekte zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Konverter mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind sowohl in den jeweils abhängigen Unteransprüchen als auch in der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung dargelegt.
    • 4. Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Konverter zur Verfügung gestellt, der zum Frischen geschmolzenen Metalls, insbesondere einer Eisen-oder Stahlschmelze, auegelegt ist. Dieser Konverter weist ein Konvertergefäß sowie mindestens eine Toplanze und wenigstens zwei in der Seitenwand des Konverters angeordnete Seitenwanddüsen auf. Erfindungsgemäß sind die Seitenwanddüsen so ausgebildet und angeordnet, dass durch sie ein im Wesentlichen zueinander gegenläufiger Strom an Prozessgas in das Konvertergefäß hinein erzeugt wird.
  • Das Konvertergefäß weist eine typische Bauform auf, die einer umgestülpten Glocke mit zulaufendem Hals ähnelt. Die Grundfläche des Konvertergefäßes ist üblicherweise rund ausgebildet und bildet die Basis für eine umlaufende Seitenwand. Durch den Hals des Konvertergefäßes kann eine Toplanze zum Aufblasen eines Prozessgases auf die Metallschmelze und Schlacke innerhalb des Konvertergefäßes geführt werden. Das Innere des Konvertergefäßes wiederum ist zum Schutz der metallenen Außenhaut mit einer feuerfesten Ausmauerung zugestellt. Die Bauform des Konvertergefäßes und die Ausmauerung sind dabei so gewählt, dass eine der Bauform und Ausmauerung entsprechende Menge und folglich Füllhöhe an Metallschmelze und Schlacke aufgenommen werden kann. Weder ein Unter- noch ein Überschreiten dieser Nennmenge für jedes Konvertergefäß sind gewünscht, dementsprechend kann die Ausmauerung, die Bauform sowie die Anordnung der Toplanze sowie anderer für die Zufuhr von Prozessgasen vorgesehener Düsen gezielt auf den Badspiegel sowohl für die Metallschmelze als auch die Schlacke abgestimmt werden.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die Zugabe von Prozessgas nicht nur über die Toplanze, sondern zudem auch über Seitenwanddüsen, die in der Lage sind, einen gegenläufigen Strom an Prozessgasen in das Konvertergefäß hinein zu erzeugen. Seine Eigenschaft als Prozessgas erreicht dieses, wenn es am Prozess innerhalb des Konverters teilnimmt, demnach mit der Schlacke und ggf. auch der Metallschmelze wechselwirkt. Durch den gegenläufigen Strom des Prozessgases wird folglich auch ein zueinander gegenläufiger Strom an Schlacke und ggf. Metallschmelze bewirkt, wodurch mit besonders einfachen Mitteln gegenläufige und einander vermischende oder zumindest begegnende Schlacke- und ggf. auch Metallströme erzeugt werden.
  • Dies bewirkt eine erhöhte Vermischung der beteiligten Phasen oder eine Erhöhung der Mischungsintensität. Hierdurch wird gleichzeitig die Temperaturverteilung verringert, das Risiko für ein Überspritzen (sog. slopping) oder die übermäßige Bildung von Schaumschlacke verringert und schlussendlich der gesamte Frischprozess sicherer und beherrschbarer gestaltet.
    • Definitionen:
    • Prozessgas:
    Mischung aus Sauerstoff und Inertgas in variablen Anteilen
    Thermodynamisches Gleichgewicht:
    quasistatisches thermodynamisches Gleichgewicht, chemische Reaktionen und Zustandsänderungen laufen so ab, dass kinetische Effekte vernachlässigbar klein sind
    Entkohlungsvorgang:
    Zuführen eines Sauerstoffträgers in den metallurgischen Reaktor zur Oxidation eines Kohlenstoffgehaltes der metallischen Schmelze. Darüber hinaus können auch andere unerwünschte Elemente (P, Cr, Si,...) durch Oxidation aus der Schmelze entfernt werden.
    Mischungsintensität:
    Menge der einem Stoff oder Stoffgemisch, insbesondere der Schlacke, bereitgestellten Energie in einer Mischzeit zur Erreichung einer Mischungsgüte
    Düse:
    Einblasöffnung, durch die ein oder mehrere Prozessgase in den Konverter eingeblasen und /oder Pulver mit Hilfe eines Fördergases dem Konverter zugeführt werden kann
  • Im Wesentlichen zueinander gegenläufiger Strom:
    ein Strom an Prozessgas oder -gasen, der in der Lage ist, die Vermischung der beteiligten Stoffe zu bewirken, bevorzugt ein exakt gegenläufiger Strom von Prozessgasen, vektoriell betrachtet mit gleicher Richtung und entgegengesetzter Orientierung. Erfindungsgemäß werden aber auch solche Ströme an Prozessgas als im Wesentlichen gegenläufig zueinander betrachtet, die jeweils eine Abweichung von bis zu +/- 20° bezogen auf eine exakte Ausrichtung zueinander aufweisen. Ebenso werden solche Ströme als im Wesentlichen gegenläufig zueinander angesehen, die seitlich versetzt zueinander, gegebenenfalls parallel zueinander und/oder mit einer Abweichung von jeweils bis zu +/- 20° bezogen auf eine exakte Ausrichtung zueinander angeordnet sind. Entscheidend ist, ob die Ströme in der Lage sind, die Mischungsintensität innerhalb der beteiligten Stoffe, insbesondere der Schlacke, signifikant zu erhöhen, vorzugsweise um wenigstens 20, besonders bevorzugt um wenigstens 30%.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Seitenwanddüsen auf Höhe des in dem Konverter während des Betriebs vorliegenden Schlackespiegels oberhalb der Metallschmelze angeordnet. Vorzugsweise sind wenigstens vier Seitenwanddüsen, besonders bevorzugt in Kombination mit wenigstens einer Bodendüse, in dem Konvertergefäß angeordnet. Hierdurch wird ein Konverter zur Verfügung gestellt, bei dem die Seitenwanddüsen gezielt zur Beeinflussung der Mischungsintensität der Schlacke eingesetzt werden können, ohne die Entkohlungsrate innerhalb der Metallschmelze unerwünscht zu erhöhen. Über die Toplanze kann dabei gezielt und unverändert der Frischprozess und insbesondere die Entkohlungsrate gesteuert werden, etwaig vorhandene Bodendüsen wiederum können gezielt zur Bewegung des Metallbads eingesetzt werden.
  • In einer weiteren, ebenso bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befinden sich an dem dem Inneren des Konvertergefäßes zugewandten Ende der Toplanze wenigstens zwei seitliche Austrittsöffnungen für Prozessgas, welche so angeordnet sind, dass durch sie ein im Wesentlichen tangentialer Strom oder tangentiale Ströme an Prozessgas bezogen auf den Umfang des Endes der Toplanze erzeugbar ist/sind.
  • Der tangentiale Strom oder die tangentialen Ströme aus der Toplanze werden vorzugsweise im Wesentlichen gegenläufig zu dem Strom oder den Strömen aus den Seitenwanddüsen erzeugt. Hierdurch wir die Erhöhung der Mischungsintensität innerhalb des Konvertergefäßes besonders effektiv und flexibel einstellbar.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird Verfahren zur Verfügung gestellt, bei dem eine Abweichung zwischen einem thermodynamischen Gleichgewichtszustand und einem Ist-Zustand in dem metallurgischen Reaktor während des Entkohlungsvorganges der metallischen Schmelze mittels eines Vergleiches zwischen dem thermodynamischen Gleichgewicht einerseits und dem Ist-Zustand andererseits bewertet und / oder vorhergesagt wird. Erfindungsgemäß wird die Mischungsintensität der beteiligter Stoffe in dem metallurgischen Reaktor mittels mindestens einer Einblaseinrichtung für Prozessgase und / oder Stäube gesteuert oder geregelt. Darüber hinaus steuert oder regelt mindestens eine Einblaseinrichtung für Prozessgase und / oder Stäube die CO/CO2-Bildungsrate und dadurch unter anderem auch die Entkohlungsgeschwindigkeit in dem metallurgischen Reaktor. Bei Auftreten einer Abweichung, nämlich der bewerteten und / oder vorhergesagten Abweichung, wird abhängig von dieser Bewertung und / oder der Vorhersage der Entkohlungsvorgang so gesteuert oder geregelt, dass die Mischungsintensität erhöht und / oder die Entkohlungsgeschwindigkeit und / oder die CO/CO2-Bildungsrate reduziert wird.
  • Hierdurch wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem gezielt durch eine Minimierung und / oder eine Verminderung der beschriebenen Abweichung ein Auswurf (slopping) und / oder ein Überschäumen von metallischer Schmelze und / oder Schlacke verhindert wird. Dies wird vorzugsweise ohne jegliche Beeinflussung der Entkohlungsrate, insbesondere ohne Veränderung der Entfernung der Austrittsdüse(n) für Prozessgas der Toplanze zum Badspiegel oder eine Veränderung der Blasrate über die Toplanze erreicht.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden kontinuierlich auf der Basis von Eingangsgrößen mittels einer Berechnung des thermodynamischen Gleichgewichtes mögliche Verläufe des Entkohlungsvorganges vorhergesagt. Bevorzugt wird mittels manueller Eingaben, Messungen oder empirischer Modelle der Ist-Zustand des metallurgischen Reaktors bestimmt. Dadurch kann auf Basis eines Vergleiches zwischen dem Ist-Zustand und vorhergesagten möglichen Entkohlungsvorgängen die Abweichung bestimmt und einer kritischen oder unkritischen Kategorie zugeordnet werden. Die unkritische Kategorie ist dabei vorzugsweise gekennzeichnet durch eine hinreichend hohe CO/CO2-Bildungsrate und dadurch eine hinreichend hohe Entkohlungsgeschwindigkeit zur Vermeidung einer Übersättigung der metallischen Schmelze mit Sauerstoff. Weiterhin ist die unkritische Kategorie bevorzugt definiert durch eine hinreichend geringe CO/CO2-Bildungsrate und / oder Entkohlungsgeschwindigkeit zur Bildung von einem hinreichenden Eisenoxidgehalt (FeO) in der Schlacke.
  • Unter Berücksichtigung von mathematischen Methoden und Modellen kann das erfindungsgemäße Verfahren eine Vorhersage über mögliche Verläufe des Entkohlungsvorganges, einer realen Entkohlungsgeschwindigkeit und somit auch über die die Abweichung zwischen beiden treffen. Dazu wird, vorzugsweise kontinuierlich, die Abweichung durch einen Vergleich einer Vorhersage des theoretischen thermodynamischen Gleichgewichtes innerhalb des metallurgischen Reaktors, vorzugsweise des Konverters, mit einem Ist-Zustand bestimmt. Der Ist-Zustand wird mit Hilfe einer Kombination aus verschiedenen Eingangsparametern berechnet. Als beispielhaft können hierfür mögliche Eingangsparameter eine Temperaturmessung, eine Messung der Zusammensetzung des Abgases oder eine Massenbilanz des metallurgischen Reaktors bezeichnet werden.
  • Vorzugsweise ist ein unkritischer Prozessablauf dadurch gekennzeichnet, dass die CO/CO2-Bildungsrate und / oder die Entkohlungsgeschwindigkeit ausreichend hoch ist, um eine Übersättigung der Stahlschmelze mit Sauerstoff zu vermeiden. Zur Bildung von genug Eisenoxid (FeO) für eine reaktive Schlacke sollte idealerweise die CO-Bildungsrate und / oder die Entkohlungsgeschwindigkeit ausreichend gering sein. Wird der Entkohlungsvorganges innerhalb dieser Grenzen durchgeführt, werden dadurch die nachteiligen reaktionskinetischen Effekte vermieden. Insgesamt ist es von Vorteil, wenn der Entkohlungsvorgang in einem Bereich abläuft, in dem das thermodynamische Gleichgewicht innerhalb der beteiligten Stoffe, insbesondere der Schlacke, nicht ursächlich zu dem Auswurf oder dem Überschäumen führt.
  • Verfahrensseitig wird somit eine Anleitung an den Fachmann gegeben, mittels derer er in die Lage versetzt wird, den Entkohlungsvorgang, insbesondere den Frischprozess, mit einfachen Mitteln zu steuern und die Mischungsintensität der gewünschten Phasen innerhalb des metallurgischen Reaktors, insbesondere die Mischungsintensität innerhalb einer auf einer Metallschmelze aufschwimmenden Schlacke, zur Vermeidung von thermodynamischen Ungleichgewichten, je nach Bedarf zu steuern. Gleichzeitig werden das Auftreten übermäßiger Mengen an Schaumschlacke und/oder der unerwünschte Auswurf von Schlacke und/oder Metall aus dem metallurgischen Reaktor infolge thermodynamischer Ungleichgewichte vermieden. Dies alles führt zu einem stabileren und sicheren Prozessablauf sowie zu einer Verlängerung der Standzeit des metallurgischen Reaktors.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Prozessgas und / oder Staub mittels einer Einblaseinrichtung in den metallurgischen Reaktor eingeblasen. Die Einblaseinrichtung kann aus einer Toplanze, Seitenwanddüsen und / oder Bodendüsen bestehen. Dabei weist die Toplanze mindestens eine oder mehrere Düsen auf. Bei einem Einsatz der Toplanze, einer oder mehrerer Bodendüsen, und / oder einer oder mehrerer Seitenwanddüsen kann der Druck, der Volumenstrom und / oder die Zusammensetzung des Prozessgases für einzelne oder alle Düsen unabhängig voneinander gesteuert oder geregelt werden.
  • Wird mittels eines Fördergases Pulver eingeblasen, kann dies vorzugsweise durch den Einsatz der Toplanze, einer oder mehrerer Bodendüsen, und / oder einer oder mehrerer Seitenwanddüsen erfolgen. Für die Steuerung und / oder Regelung der unterschiedlichen oben genannten Parameter der Einblaseinrichtung, wie z.B. Druck, Volumenstrom, Zusammensetzung des Prozessgas oder Abstand der Lanzenspitze, werden Vorgaben gemacht. Durch diese Vorgaben wird unter anderem die Mischungsintensität in dem metallurgischen Reaktor dahingehend beeinflusst, dass Scherströmungen in den unterschiedlichen Bereichen des metallurgischen Reaktors erzeugt werden. Diese Scherströmungen führen erfindungsgemäß zu einer erhöhten Vermischung der beteiligten Stoffe, insbesondere innerhalb der auf dem Metallbad aufschwimmenden Schlacke, und erhöhen mit einfachen Mitteln die Mischungsintensität bei gleichzeitiger Verringerung thermodynamischer Ungleichgewichte.
  • Bevorzugt umfasst die Beeinflussung der Mischungsintensität der beteiligten Stoffe die Erhöhung der Mischintensität innerhalb der Schlacke, vorzugsweise wird allein die Erhöhung der Mischintensität der Schlacke ohne Beeinflussung der Badbewegung innerhalb der Metallschmelze umfasst.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dieses insbesondere in einer frühen Phase des Entkohlungsvorganges zur Vermeidung von unerwünschtem Auswurf (slopping) und / oder Überschäumen eingesetzt. Dadurch werden vorteilhafterweise reaktionskinetische Effekte in dem metallurgischen Reaktor vermieden, wobei der Abstand der Toplanze zur Badoberfläche vorteilhafterweise nicht verändert werden muss.
  • Die Prozessüberwachung erfolgt vorzugsweise unter Auswertung von Abgasmessungen während des Entkohlungsvorganges. Bevorzugte gehen dabei die Ergebnisse der Abgasmessung und die Bewertung der gemessenen Parameter, insbesondere die Rate der CO-Bildung, online in die Prozesssteuerung ein. Die Abweichung gibt dann vorzugsweise einen Hinweis auf eine verzögerte Entkohlungsreaktion. Hierdurch wird der Entkohlungsprozess mit einfachen und leicht beherrschbaren Mitteln unterstützt und gibt dem Anlagenbetreiber gezielt Daten zur Hand, mittels derer der Prozess gezielt und sicher gesteuert werden kann. Insbesondere kann anhand der gemessenen Parameter bestimmt werden, ob und wie auf den Prozess eingewirkt werden sollte, um eine optimale Prozessführung zu gewährleisten.
  • Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung in einem Konverter gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung angewendet. Somit sind die gleichen Effekte, die im Zusammenhang mit den einzelnen Aspekten offenbart sind, mit beiden Aspekten der Erfindung erreichbar.
  • Vorzugsweise erfolgt dabei die Erhöhung der Mischintensität innerhalb der Schlacke ausschließlich durch Erhöhung des Volumenstroms an Prozessgas aus den Seitenwanddüsen und ggf. der wenigstens einen Bodendüse. Hierdurch wird ein Verfahren geschaffen, das die Mischungsintensität gezielt innerhalb der Schlacke einzustellen in der Lage ist, ohne gleichzeitig die Entkohlungsrate oder den Rest des Frischprozesses in ungewünschter Weise zu beeinflussen.
  • Bevorzugt ist dann das Prozessgas aus den Seitenwanddüsen und ggf. der wenigstens einen Bodendüse sauerstofffrei. Hierdurch wird die Entkohlungsrate ganz wesentlich allein über die Toplanze gesteuert, während die Seitenwanddüsen und ggf. auch die Bodendüsen(n) zur Erhöhung der Mischungsintensität innerhalb der Schlacke und ggf. der Metallschmelze und zur Verringerung thermodynamischer Ungleichgewichte beitragen.
    • 5. Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:
    • Figur 1:
    eine Seitenansicht auf einen Konverter mit typischer Bauform des Konvertergefäßes und mit Toplanze sowie Seitenwanddüsen,
    Figur 2a):
    eine erste schematische Darstellung erfindungsgemäß erzeugter gegenläufiger Scherströme innerhalb des Konvertergefäßes, und
    Figur 2b):
    eine zweite schematische Darstellung erfindungsgemäß erzeugter gegenläufiger Scherströme innerhalb des Konvertergefäßes.
    6. Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen:
  • Figur 1 zeigt einen typischen Aufbau eines metallurgischen Reaktors, hier eines BOF-Konverters 100. Der BOF 100 wird üblicherweise dazu verwendet, eine metallische Schmelze 500 zu entkohlen. Weiterhin ist dargestellt eine drehbare Aufhängung 110 des BOF, eine Toplanze 210, unter einem Winkel α zur Horizontalen einblasende Seitenwanddüsen 220, eine Schlackeschicht 400 und die metallische Schmelze 500. Die Seitenwanddüsen 220 sind so innerhalb der Seitenwand des BOF 100 angeordnet, dass sie bei üblichen oder Nennbedingungen, folglich einem Betrieb mit vorgesehener Füllmenge und-höhe sowohl in Bezug auf die Metallschmelze 500 als auch die Schlacke 400, den Strom an Prozessgas allein auf oder in die Schlacke 400 richten.
  • Bei einer als kritische bewerteten Abweichung der Entkohlungsrate, die ein Indiz für einen zu erwartenden Auswurf an Schlacke 400 oder Metallschmelze 500 aus dem BOF 100 oder für ein Überschäumen der Schlacke 400, kann mit Hilfe der Blaseinrichtung 200, aufweisend die Toplanze 210 und die Seitenwanddüsen 220, der Entkohlungsvorgang beeinflusst werden. Dabei kann sowohl ein Mischungsvorgang im BOF als auch die Entkohlungsgeschwindigkeit durch Vorgaben für die Steuerung oder Regelung der Toplanze 210 und / oder der Seitenwanddüsen 220 angepasst werden. Typischerweise wird der Mischungsvorgang im BOF 100 intensiviert und / oder die Entkohlungsgeschwindigkeit durch eine Reduktion der Sauerstoffzufuhr reduziert. Durch diese Vorgaben kehrt dann der Entkohlungsvorgang in den Bereich des thermodynamischen Gleichgewichtes zurück und die Abweichung kann eliminiert oder zumindest als unkritisch bewertet werden.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorteilhaft, dass eine Blaseinrichtung 200 für den BOF 100 aus mehreren Düsen besteht. Die Düsen können in einer Toplanze 210, als Seitenwanddüse 220 oder als (nicht dargestellte) Bodendüse im BOF 100 verbaut sein. Idealerweise kann für jede Düse für das Prozessgas die Zusammensetzung, der Druck, die Temperatur oder der Volumenstrom einzeln und / oder unabhängig voneinander gesteuert oder geregelt werden. Wird mit Hilfe der Düsen auch ein Pulver eingeblasen, sollte die Zufuhr auch unabhängig von der Düse steuer- oder regelbar sein. Weiterhin ist es für den Einsatz einer Toplanze 210 vorteilhaft, wenn der Abstand der Spitze zur Badoberfläche regel- oder steuerbar ist. Durch die steuer- oder regelbare Zufuhr des Prozessgases und / oder Pulvers in den BOF 100 ist es möglich, sowohl die Entkohlungsgeschwindigkeit direkt zu beeinflussen als auch über einen Impulseintrag ein Mischungsvorgang beispielsweise innerhalb der Schlackeschicht 400 zu verändern. Dazu wird vorzugsweise ein durch eine Seitenwanddüse 220 eingetragener Impuls derart genutzt, dass Anteile und Intensitäten von Scherströmungen im BOF 100 an den Entkohlungsvorgang angepasst werden. Dazu ist es hilfreich, auch die Ausrichtung der Düsen in der Blaseinrichtung 200 zueinander zu betrachten und anzupassen.
  • Die Figuren 2a) und b) zeigen zwei mögliche Varianten einer Düsenausrichtung in der horizontalen Ebene zur Erzeugung von Scherströmungen: a) Die Seitenwanddüsen 220 werden gegenläufig ausgerichtet, so dass die Scherströmung im Einflussbereich der Seitenwanddüsen 220 erzeugt wird. b) Die Ausrichtung der Düsen in der Toplanze 210 ist gegenläufig zu der Ausrichtung der Seitenwanddüsen 220. Die Scherströmungen bilden sich im Bereich zwischen dem Einflussbereich der Toplanze 200 und den Seitenwanddüsen 300.

Claims (23)

  1. Konverter zum Frischen geschmolzenen Metalls, insbesondere einer Eisen- oder Stahlschmelze, umfassend ein Konvertergefäß sowie mindestens eine Toplanze und wenigstens zwei in der Seitenwand des Konvertergefäßes angeordnete Seitenwanddüsen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Seitenwanddüsen so ausgebildet und angeordnet sind, dass durch sie ein im Wesentlichen zueinander gegenläufiger Strom an Prozessgas in das Konvertergefäß hinein erzeugbar ist.
  2. Konverter gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Seitenwanddüsen auf Höhe des in dem Konverter während des Betriebs vorliegenden Schlackespiegels oberhalb der Metallschmelze angeordnet sind.
  3. Konverter gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens vier Seitenwanddüsen, vorzugsweise in Kombination mit wenigstens einer Bodendüse, in dem Konvertergefäß angeordnet sind.
  4. Konverter gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an dem Inneren des Konvertergefäßes zugewandten Ende der Toplanze wenigstens zwei seitliche Austrittsöffnungen für Prozessgas angeordnet sind, welche so ausgebildet sind, dass durch sie ein im Wesentlichen tangentialer Strom oder tangentiale Ströme an Prozessgas bezogen auf den Umfang des Endes der Toplanze erzeugbar ist/sind.
  5. Konverter gemäß Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der tangentiale Strom oder die tangentialen Ströme aus der Toplanze im Wesentlichen gegenläufig zu dem Strom oder den Strömen aus den Seitenwanddüsen erzeugbar sind.
  6. Konverter gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    durch die Ströme aus den Seitenwanddüsen und/oder der Toplanze die Vermischung der Schlacke innerhalb des Konvertergefäßes einstellbar ist.
  7. Verfahren zur Steuerung des Entkohlungsvorganges einer metallischen Schmelze in einem metallurgischen Reaktor, vorzugsweise einem Konverter, wobei
    - eine Abweichung zwischen einem thermodynamischem Gleichgewichtszustand und einem Ist-Zustand in dem metallurgischen Reaktor während des Entkohlungsvorganges der metallischen Schmelze mittels eines Vergleiches zwischen dem thermodynamischen Gleichgewicht einerseits und dem Ist-Zustand andererseits bewertet und / oder vorhergesagt wird;
    - eine Mischungsintensität beteiligter Stoffe in dem metallurgischen Reaktor mittels mindestens einer Einblaseinrichtung für Prozessgase und / oder Stäube gesteuert oder geregelt wird; und / oder
    - eine Entkohlungsgeschwindigkeit und / oder eine CO/CO2-Bildungsrate in dem metallurgischen Reaktor mittels mindestens einer Einblaseinrichtung für Prozessgase und / oder Stäube gesteuert oder geregelt wird; und
    - bei Auftreten der bewerteten und / oder vorhergesagten Abweichung abhängig von der Bewertung und / oder Vorhersage so der Entkohlungsvorgang gesteuert oder geregelt wird, dass
    ∘ die Mischungsintensität erhöht wird; und / oder
    ∘ die Entkohlungsgeschwindigkeit und / oder die CO/CO2-Bildungsrate reduziert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - mögliche Verläufe des Entkohlungsvorganges mittels einer Berechnung des thermodynamischen Gleichgewichtes kontinuierlich auf der Basis von Eingangsgrößen vorhergesagt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mittels manueller Eingaben, Messungen oder empirischer Modelle der Ist-Zustand des metallurgischen Reaktors bestimmt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - auf Basis eines Vergleiches zwischen dem Ist-Zustand und vorhergesagten möglichen Entkohlungsvorgängen die Abweichung bestimmt wird; und
    - die Abweichung einer kritischen oder unkritischen Kategorie zugeordnet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die unkritische Kategorie gekennzeichnet ist durch
    - eine hinreichend hohe CO/CO2-Bildungsrate und dadurch eine hinreichend hohe Entkohlungsgeschwindigkeit zur Vermeidung einer Übersättigung der metallischen Schmelze mit Sauerstoff; und
    - die hinreichend geringe CO/CO2-Bildungsrate und / oder Entkohlungsgeschwindigkeit zur Bildung von einem hinreichendem Eisenoxidgehalt (FeO) in der Schlacke.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
    - Prozessgas und / oder Staub mittels einer Einblaseinrichtung in den metallurgischen Reaktor eingeblasen werden;
    - die Einblaseinrichtung bestehen kann aus einer Toplanze, Seitenwanddüsen und / oder Bodendüsen;
    - die Toplanze mindestens eine oder mehrere Düsen aufweist;
    - bei einem Einsatz der Toplanze, einer oder mehrerer Bodendüsen, und / oder einer oder mehrerer Seitenwanddüsen der Druck, der Volumenstrom und / oder die Zusammensetzung des Prozessgases für einzelne oder alle Düsen unabhängig voneinander gesteuert oder geregelt werden können; und / oder
    - bei dem Einsatz einer Toplanze der Abstand der Lanzenspitze zur Badoberfläche gesteuert oder geregelt werden kann; und / oder
    - bei einem Einsatz der Toplanze, einer oder mehrerer Bodendüsen, und / oder einer oder mehrerer Seitenwanddüsen mittels eines Fördergases Pulver eingeblasen werden kann.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - Vorgaben für die Steuerung oder Regelung von Druck, Volumenstrom und / oder Zusammensetzung des Prozessgase der Einblaseinrichtung gemacht werden; und / oder
    - Vorgaben für die Steuerung oder Regelung von Druck, Volumenstrom eines Fördergases für den Staub und / oder den Staub der Einblaseinrichtung gemacht werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zur Beeinflussung der Mischungsintensität in dem metallurgischen Reaktor mittels mindestens einer Einblaseinrichtung für Prozessgase und / oder Stäube die Art, Anzahl, Position und / oder Ausrichtung der Einblaseinrichtungen im metallurgischen Reaktor und die Vorgaben für die Einblaseinrichtung so gewählt sind, dass Scherströmungen in den unterschiedlichen Bereichen des metallurgischen Reaktors erzeugt werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Verfahren in einer frühen Phase des Entkohlungsvorganges zur Vermeidung von unerwünschtem Auswurf und / oder Überschäumen eingesetzt wird; und / oder
    - reaktionskinetische Effekte in dem metallurgischen Reaktor vermieden werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstand der Toplanze zur Badoberfläche nicht verändert wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Prozessüberwachung unter Auswertung von Abgasmessungen während des Entkohlungsvorganges erfolgt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Abgasmessung und die Bewertung der gemessenen Parameter, insbesondere die Rate der CO-Bildung, online in die Prozesssteuerung eingeht.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Abweichung einen Hinweis auf eine verzögerte Entkohlungsreaktion gibt.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Beeinflussung der Mischungsintensität der beteiligten Stoffe die Erhöhung der Mischintensität innerhalb der Schlacke umfasst, vorzugsweise allein die Erhöhung der Mischintensität der Schlacke ohne Beeinflussung der Badbewegung innerhalb der Metallschmelze, umfasst.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 20,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    es in einem Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 angewendet wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zur Erhöhung der Mischintensität innerhalb der Schlacke ausschließlich durch Erhöhung des Volumenstroms an Prozessgas aus den Seitenwanddüsen und ggf. der wenigstens einen Bodendüse erfolgt.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Prozessgas aus den Seitenwanddüsen und ggf. der wenigstens einen Bodendüse sauerstofffrei ist.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1276029A (en) 1969-01-25 1972-06-01 Demag Ag Metallurgical vessel
EP0030360A2 (de) 1979-12-11 1981-06-17 Eisenwerk-Gesellschaft Maximilianshütte mbH Stahlerzeugungsverfahren
JPS5891110A (ja) * 1981-11-26 1983-05-31 Kawasaki Steel Corp 上底吹き転炉
JPS61194106A (ja) * 1985-02-20 1986-08-28 Sumitomo Metal Ind Ltd 炉内ｃｏガス燃焼方法
JPS61279608A (ja) * 1985-06-05 1986-12-10 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶融還元による高クロム合金の製造方法
CN108004368A (zh) * 2016-11-01 2018-05-08 北京明诚技术开发有限公司 智能化自动炼钢方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1276029A (en) 1969-01-25 1972-06-01 Demag Ag Metallurgical vessel
EP0030360A2 (de) 1979-12-11 1981-06-17 Eisenwerk-Gesellschaft Maximilianshütte mbH Stahlerzeugungsverfahren
JPS5891110A (ja) * 1981-11-26 1983-05-31 Kawasaki Steel Corp 上底吹き転炉
JPS61194106A (ja) * 1985-02-20 1986-08-28 Sumitomo Metal Ind Ltd 炉内ｃｏガス燃焼方法
JPS61279608A (ja) * 1985-06-05 1986-12-10 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶融還元による高クロム合金の製造方法
CN108004368A (zh) * 2016-11-01 2018-05-08 北京明诚技术开发有限公司 智能化自动炼钢方法及装置

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