NO124731B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av stål ved

reduksjon og smelting av jernmalm i en dobbeltovn.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling av stål

i en dobbeltovn ved reduksjon og smelting av jernmalm i foim av finslig eller derav fremstilte kuler eller briketter.

En slik dobbeltovn er kjent bl.a. fra britisk patentskrift

nr. 10106^-5 og U.S. patentskrift nr. 3379815. Det tas der sikte på

å anvende ovnskonstruksjonen for forvarming av beskikningen i den ene ovnsdel mens smelting av beskikningen med oxygen og olje og smelting med elektroder eller varmetilforsel med elektroder utfores i den andre ovnsdel. Det anvendes imidlertid ved foreliggende fremgangsmåte en dobbeltovn som er utformet på en spesiell måte.

Det er kjent en rekke fremgangsmåter for direkte reduksjon av jernmalm, f.eks. HoganMsmetoden hvor malmslig og carbon pakkes i kapsler som oppvarmes, eller Wiberg-Soderforsmetoden hvor malmen reduseres med en gass, hovedsakelig carbonmonoxyd, idet reduksjonsgassen sir-kuleres og carbureres i en carburator. Reduksjon av malmen med en gassblanding av CO og H ? er fordelaktig i en rekke henseender.

Ved direkte reduksjon av jernmalm må det ved anvendelse av sjaktovner og også andre ovnstyper, f.eks. roterovner, tas hensyn til risikoen for vedheftning, dvs. sammenbrenning av godset. Temperaturen må derfor under reduksjonen ikke overstige en viss maksimums-verdi. Den hoyeste temperatur som kan anvendes under reduksjonen, beror på malmtypen og andre forhold, men er sjelden over 1000°C. Denne risiko for sammenbakning påvirker selvfolgelig reaksjonshas-tigheten og dermed produksjonen og er en stor ulempe ved all direkte reduksjon av jernmalm (unntatt kapselprosesser). Dessuten må den reduserte jernmalm som fremstilles uten anvendelse av kapsler, av-kjoles til under en viss temperatur da den ved reduksjonen dannede jernsvamp er pyrofor. Denne egenskap til jernsvampen er en ytterligere ulempe, og risikoen for en gjenoxydasjon må tas i betraktning og den reduserte jernmalm oppbevares i gasstette beholdere eller lagres på annen måte for å unngå en selvantennelse. Også dette forhold kompliserer og fordyrer fremstillingen av redusert jernmalm ved hittil kjente fremgangsmåter.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å minske de ovenfor anforte ulemper. Dette oppnås ved foreliggende fremgangsmåte for fremstilling av stål ved reduksjon og smelting av jernmalm i en dobbeltovn, hvor gass via en kanal ledes fra den ene ovnsdel til den annen, og_ fremgangsmåten er særpreget ved at en reduksjonsgass dannes fra en blanding av propan og vanndamp i den ene for smelting anvendte ovnsdel og innfores i den annen med skrap beskikkede ovnsdel og der ledes gjennom et skikt av kulesinter eller gjennom en kontinuerlig tilf/.t strom av finslig for å redusere denne, derefter ledes ned gjennom skrapbeskikningen og ledes bort, hvorefter ovnsdelenes funksjon ombyttes slik at smelteovnen blir reduksjonsovn og reduksjonsovnen blir smelteovn.

Ved en utforelsesform av foreliggende fremgangsmåte ledes en del, fortrinnsvis 2/3, av den ved reduksjonen dannede avgass tilbake til smelteovnen. Tilforselen av vanndamp minskes da mens propantilforselen okes fordi den tilbakeforte gass inneholder H20.

Foreliggende fremgangsmåte vil bli nærmere beskrevet under hen-visning til tegningene hvorav fig. l viser et lengdesnitt av en doDbeltovn og fig. 2 dobbeltovnen sett ovenfra. Dobbeltovnen er en lysbueovn med to ikke-tippbare ovnsdeler hhv. 1 og 2. Til ovnsdelene 1 eller 2 horer et elektrodehve.lv 3 som kan anbringes enten på den ene eller den andre ovnsdel. Dessuten finnes et elektrodelost hvelv h som uavhengig av hvelvet 3 kan anbringes vekselvis på ovnsdelene 2 eller 1. . Ovnsdelene 1 og 2 er forsynt med små åpninger i veggene for inspeksjon, provetaging og blåsing med lanse. Straks over slagg - linjen er det gassuttaksåpninger 6 som forer til ringkanaler 1' og 2'. De to ringkanaler er hver forsynt med en gasskanal 7, 8 son på sin side hver er forsynt med en sidekanal 13, lk som forer direkte til en avgassdampkjeie (ikke vist). I hver av disse fire gass-kanaler 7 og 8 er det anordnet et vifteaggregat 9. Fra dampkjelen forer en avgasskanal (ikke vist) til et renseanlegg og en utsugings-vifte. Dobbeltovnenes overdeler står dessuten i forbindelse med hverandre gjennom en gasskanal 5 forsynt med et spjell 5!. Pa elektrodehvelvet 3 er det anordninger 10 for tilforsel av de for-.bindelser hvorfra reduksjonsgass skal dannes slik at tilforselen foregår langsetter elektrodene 11.

Den ene ovnsdel 2 kan altså utnyttes for å utfore slutt-reduksjons- og smeltetrinnet under samtidig dannelse av reduksjonsgass mens den andre ovnsdel 1 virker som forreduksjonsovn og for-varmingsovn for skrapbeskikning. Ovnsdelene kan siden bytte funksjon. Gassen fra smelteovnen 2 ledes via kanalen 5 inn over beskikningen i reduksjonsovnen 1, passerer ned gjennom denne og suges ut gjennom gassuttakene 6 over slagglinjen og inn i ringkanalen 1'.

En del av de avgående gasser kan derved fores via gasskanalen 8, vifteaggregatet 9 og gasskanalen 7 tilbake inn i smelteovnen for dannelse av ytterligere reduksjonsgass. Resten av avgassene ledes bort via gasskanalene 8, lh direkte til dampkjelen hvor de forbrennes. Malmen kan enten i form av finslig innfores direkte i gasstrommen mellom ovnene via en trakt 12 i elektrodehvelvet h eller chargeres ovenpå beskikningen som et ovre lag i form av kulesinter, hvorved reduksjonsgassen passerer gjennom kulesinterén.

Da det er spesielt fordelaktig å la finslig komme i kontakt

med den fra smelteovnen kommende reduksjonsgass, vil denne-utforelsesform av foreliggende fremgangsmåte bli nærmere behandlet.

Som angitt ovenfor kan reduksjonsgasser fremstilles i smelteovnen ved at en blanding av propan (C^Hg) og vanndamp sproytes inn i smelteovnen under smeltingen og da fortrinnsvis mellom elektrodene og ovnsveggen. Ved den hoye temperatur som forekommer i lysbuen,

er reaksjonen C^Hg + 3^0 = 3C0 <+> TQ.^. ^et fås altså en reduksjonsgass som hovedsakelig inneholder 30 % CO og 70 % H2. På grunn av den hoye temperatur i smelteovnen vil denne gass forlate smelteovnen med en hby temperatur som ved slutten av smelteperioden er inntil 1200 - 1500°C. Dersom nu en eventuelt til 850°C (over denne temperatur baker finsligen seg sammen) forvarmet finslig innfores i gass-strbmmen, foregår reduksjonen med stor hastighet, og et jernpulver, eller mer korrekt, en slags jerntåke, dannes som vil hefte fast til både ovnsvegger og beskikning i reduksjonsovnen.

Ved foreliggende fremgangsmåte er det fordelaktig bare å frem-stille en bestemt prosent av beskikningen i form av jern fra malmslig, f.eks. 30 %. Beskikningen vil da virke som et filter, og den fine jerntåke vil hefte fast til beskikningen, noe som er nbdvendig for gjennomfbringen av fremgangsmåten. Jerntåken ville ellers ha fulgt med ut i gassuttakene og tilstoppet disse.

Når gassen er blitt anvendt for reduksjon av finsligen, passerer den, som angitt ovenfor, gjennom beskikningen og oppvarmer denne samtidig som den avkjbles. På denne måte tas det vare på en stor del av reduksjonsgassens fysikalske varme, og beskikningen oppvarmes slik at smeltingen etterpå kan foregå hurtigere med en mindre effekttilfbrsel når reduksjonsovnen anvendes som smelteovn.

Ved et dobbeltovnanlegg med en 60 tonns charge har hver ovnsdel et volum av 70 m r>, og tverrsnittet i den ovre del av hver ovnsdel er 17,5 m 2. Smelteovnseffekten er 25 MVA. Ved et slikt anlegg be-regnes en reduksjon av 19 tonn jern å kreve 1 time. Propanforbruket er beregnet til 150 kg/tonn redusert jern med 90 % reduksjonsgrad. Effektforbruket er beregnet til 700 kWh/tonn redusert jern med 90 % redi:':-jjonsgrad, og chargetiden for begge ovner sammenkoblet er beregnet til 2 timer og 10 minutter.

Fremstillingen av en smelte og reduksjonen av jern fra malmslig foregår på fblgende måte. Straks smelteovnen tappes, og dette foregår på samme måte som fra en Siemens-Martinovn ved at det slås hull, svinges elektrodehvelvet over til den ovnsdel hvori reduksjonen og forvarmingen foregår. Deretter flikkes den tomme ovnsdel med en roterende flikkemaskin, og chargeringen begynner med tungt skrap i bunnen og lettere skrap ovenpå inntil ^5 tonn skrap er blitt innfort i denne ovnsdel. Imens er spjellet:i gasskanalen mellom de to ovnsdeler stengt, og utsugningen fra smelteovnen foregår direkte gjennom denne ovnsdels utsugningsåpning til ringkanalen og dampkjelen. Når flikkingen og chargeringen er ferdig, svinges hvelvet med anordningen for tilforsel av finslig over reduksjonsovnen. Spjellet i forbindel-seskanalen mellom ovnsdelene åpnes, og de ovrige spjell innstilles slik at gass suges fra smelteovnen inn i reduksjonsovnen og via ut-sugningsåpningene til dampkjelen eller tilbake til smelteovnen. Den eventuelt til 8^ 0°C forvarmede finslig innfores i reduksjonsovnen på

en slik måte at den kommer i kontakt med gasstrommen fra smelteovnen. Forut for dette er propan- og vanndamptilfor selen til smelteovnen blitt påbegynt. 27 - 28 tonn finslig tilfores nu pr. time og reduseres kontinuerlig i den varme gasstrbm, og reduksjonen fortsetter idet ufull-stendig redusert slig setter seg fast på den underliggende beskikning. Reduksjonen foregår så lenge smelting forekommer i smelteovnen. Når chargen skal gjbres ferdig i smelteovnen, f.eks. ved bortfersking av C på i og for seg kjent måte ved at oxygenholdig gass innfores i badet, og analysen og temperaturen reguleres, tilfores ikke propan og vanndamp. De gasser som dannes under ferdiggjøringen, består hovedsakelig av CO, og disse gasser kan ledes inn i reduksjonsovnen for å avslutte reduksjonen og holde beskikningen varm.

Når tappingen av smelteovnen er over, gjentas forlopet i om-vendt rekkefolge.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av stål ved reduksjon og smelting av jernmalm i en dobbeltovn, hvor gass via en kanal ledes fra den ene ovnsdel til den annen, karakterisert ved at en reduksj.onsgass dannes fra en blanding av propan og vanndamp i den ene for smelting anvendte ovnsdel og innfores i den annen med skrap beskikkede ovnsdel og der ledes gjennom et skikt av kulesinter eller gjennom en kontinuerlig tilfort strom av finslig for å redusere denne, derefter ledes ned gjennom skrapbeskikningen og ledes bort, hvorefter ovnsdelenes funksjon ombyttes slik at smelteovnen blir re-duks jonsovn og reduksjonsovnen blir smelteovn.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisert ved at den del, fortrinnsvis 2/3, av den ved reduksjonen dannede avgass tilbakeføres til smelteovnen for dannelse av reduksjonsgass, hvorved propantilforselen okes og vanndamptilforselen minskes.