NO125494B - - Google Patents

Description

mfr^gvmåte ^smelting av malmer i elektrisk smelteovn med reduksjonsmidler.

Oppfinnelsen vedrorer en fremgangsmåte for smelting av malmer i en eléktrosmelteovn med reduksjonsmidler, hvorved det dannes fire sjikt i ovnen, nemlig smeltet metall ved bunnen, derover smeltet slagg, over dette delvis smeltet beskikning og derover beskikningen som består av malm, reduksjonsmiddel og eventuelle flussmidler.

Ifolge en kjent fremgangsmåte får man ved en elektrisk lysbue-metbde de foran beskrevne fire sjiktene. Ved denne fremgangsmåten tilfores imidlertid beskikningen i form av béskiknings-pellets, som på forhånd er fremstilt av malm, reduksjonsmidler og et flussmiddel. De nylig i ovnen tilforte beskiknings-pellets

blir i smelteovnen forvarmet av ovngassene, som stiger opp

fra smeltesonen, hvorved det finner sted en delreduksjon av malmen. På grunn av disse oppstigende ovngassene holdes temperaturen i den overste ovnsdelen mellom 800 og 1250°C

(tysk utlegningsskrift nr. 1.242.885).

Ifolge en annen kjent fremgangsmåte for stålfremstilling blir den delvis reduserte reaksjonsblanding bestående av malm, karbonholdig brennstoff og flussmiddel forvarmet og tilfort en forste elektroovn, hvor råjern og et jernholdig slagg fremstilles ved smelting, hvilke blir redusert med ytterligere karbonholdig brennstoff til råjern i en andre elektroovn. Derved blir den delvis reduserte beskikningen og råjernet kontinuerlig tilfort hhv. bortledet (britisk patentskrift nr. 961.408).

Endelig er det kjent ved kontinuerlig eller diskontinuerlig tilforsel. av en metallholdig beskikning på slaggbadet i en elektroovn å holde slaggsjiktets hoyde på en bestemt verdi ved at slagg fjernes under smelteprosessen kontinuerlig eller i tidsintervaller. For at man ved denne fremgangsmåten også skal kunne tilfore de nedre sjikt i slaggbadet tilstrekkelig varme, så blir elektrodene nedsenket i slagget i bestemte tidsintervaller (tysk patentskrift nr. 566.991).

Den forstnevnte kjente fremgangsmåten har den ulempen at reduksjonsmidlet sammen med malmen og flussmidlene må opparbei-des til pellets eller briketter for det hele tilfores ovnen. Derved danner det seg mellom den til dels smeltede beskikningen og det smeltede slagget en smeltesone av ukontrollerbar tykkelse, og hvor en direkte reduksjon finner sted. Da dessuten temperaturen i den overste ovnsdelen skal være 800 til 1250 oC

så vil reduksjonen som der finner sted, altså reduksjonen

ved forbrenning av karbon-monooksyd til karbondioksyd, være utilfredsstillende på grunn av at det. ved den termodynamiske likevekt ved en temperatur over 71Q°C blir dannet karbon-mono-oksyd, mens karbon-dioksyd bare dannes ved lavere temperaturer enn den angitte.

Det er derfor en oppgave for nærværende oppfinnelse å skape gunstige reaksjonsbetingelser ved fremgangsmåter av den innledningsvis nevnte art. Denne oppgave loses ifolge oppfinnelsen ved at reduksjonsmidlet foreligger i fast hhv.

massiv form, og ved at ved uttak bare en midre del av det smeltede metallet uttas.

For å unngå en forandring av materialsammensetningen og for å beskytte f6ringen til ovnsbunnen, så tilsvarer mengden smeltet metall, som forblir i ovnen ved uttagningen minst en dagsproduks jon.

Den av malm, fast reduksjonsmiddel og flussmidler, såsom kalksten, dolomitt, kisel o.l. bestående beskikning har i smeltet tilstand en tetthet som vanligvis er to ganger så stor som det smeltede reduksjonsmidlets tetthet. Reduksjonsmidlet er således gjenstand for en oppdrift i beskiknings-smelten,

hvorved det i den delvis smeltede beskikning innstiller seg en likevekt mellom beskikning og fast reaksjons-stoff såvel som mellom sjikt-tykkelsen til den nærværende reduksjonsstoff-mengden og tykkelsen til det overste beskiknings-sjiktet.

Reaksjonen skjer i sjiktet, som utgjores av den tildels

smeltede beskikning, og hvor reduksjonsmidlet forekommer.

Ved beroringsflåtene mellom reduksjonsmiddel og smeltet beskikning skjer en direkte reduksjon, hvorved de ved over-flaten til reduksjonsmidlet frigjorte metallpartiklene synker nedover, og hvorved metallpartiklene forener seg i det smeltede metallets nederste sjikt.

Nedenfra stiger det opp en fint CO-gass-skum som fordeler

seg mellom de faste partiklene til beskikningen i det overste sjiktet. Gass-skummet avgir ved kontakt sin varme til beskikningen, hvorved samtidig, og avhengig av den medforte varmen,

en indirekte reduksjon startes. sammensetningen av den oppstigende gass-strommen forandrer seg tilsvarende under opp-stigningen.

Det i den smeltede beskikningen forekommende reduksjonsstoffet forbrukes med fremskridende reaksjon. Dette forbruk utlignes med det med beskikningen tilforte faste reduksjonsstoffet.

Hvis andelen reduksjonsstoff minsker for sterkt så stiger andelen av beskiknings-sjiktet som stikker ned i beskiknings-smelten under forutsetning av at den tilforte elektriske effekt holdes konstant. Derved smeltes malmen og de andre bestand-delene fortere, og temperaturen i beskiknings-smelten synker, hvilket innvirker på den direkte reduksjonen.

Hvis andelen av reduksjonsstoff er for hoyt så minsker andelen av beskiknings-sjiktet som synker ned i beskiknings-smelten på grunn av den tiltagende oppdriften, hvorved også smelte-hastigheten avtar og temperaturen stiger. Reduksjonen oker også av uonskede bestanddeler og varme-tapene oker. Dette viser at temperaturforholdene i ovnen avhenger av den i beskiknings-smelten forekommende mengde av fast reduksjons -stort.

Man nar at forhold mal.Lom tykkelsen til sjiktet til beskiknings-materialet Hl og tykkelsen til sjiktet til reduksjonsstoffet Hc, nemlig

lar seg utlede av folgende overveielse: betegner man total-volumet til beskikningen med VI og det frie rommet mellom beskiknings-fast-stoff-stykkene med vi, så får man det virkelige volumet til beskiknings-faststoffet, nemlig

Hvis man multipliserer med verdien for beskikningens densitet GM så erholder den kraft som er nodvendig for å oppnå sirkulas-jon av reduksjonsstoffet, og som kan settes lik reaksjonsstoffets oppdrift, og som kan skrives i folgende ligning:

hvorved Vc betegner reduksjonsstoffets volum,

Gc den tilsynelatende densitet til reduksjonsstoffet

i fast tilstand og

Gs densiteten til beskiknings-smelten.

På grunn av at tverrsnittsoverflåtene til ovnen i hoyderetning .skal være konstant, så kan i stedet for VI og Vc anvendes de direkte hoydene Hl og Hc, slik at man ved innsetting av disse betegnelser får ovennevnte forhold.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen har altså den fordel at reduksj onsstof f et flyter i smeiten, at det trykkes inn i smeiten av beskikningen, og at reduksjons-stoffet i det sjiktområde som smeiten danner i denne reduksjonsfase, omsettes til karbonmonooksyd, og hvorved man får en bestemt sjikt-tykkelse. Avhengig av denne sjikt-tykkelse er videre motstanden mellom elektroden og den noytrale bunnen, slik at spenningen kan okes og strom-tettheten minskes. Da dette sjikt kan være relativt tykt, så erholder man ved varme-ledningen en jevn temperaturtordeling over hele ovns-tverrsnittet i dette sjikt, og dette horer igjen til en jevn omsetning av reduksjons-stoffet til karbon-mono-oksyd. Sjiktet av. flytende metall som forblir ved bunnen av ovnen bidrar likeledes til å skape en jevn temperatur-fordeling. Sammenlignet med konvensjonelle fremgangsmåter kan ved samme elektriske effekt elektro-ovner ifolge fremgangsmåten ifolge nærværende oppfinnelse bygges storre med hensyn til flateinnhold og dyp, hvorved den totale strom-tettheten kan reduseres.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen skal nærmere anskueliggjbres ved hjelp av vedlagte tegninger.

Fig. 1 viser skjematisk i snitt de dannede sjiktene i en elektro-smelteovn som kjores efter fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen5

fig. 2 viser i snitt oppbygningen av elektro-smelteovnen;

fig. 3 viser et plansnitt av ovnen fra fig. 2.

Ovnen, som vises i fig. 1, har en i ovnsveggen 4 innsatt ovns-innsats 3. De i ovnen dannede sjiktene består ovenfra og nedad regnet av beskiknings-sjikt A, hvilket består av malm, reduk- . sjonsstoff og eventuelt av flussmiddel, av sjiktet bestående av tildels smeltet beskikning B, av sjiktet som består av smeltet slagg og av sjiktet som består av smeltet metall ved bunnen til innsats 3. Beskiknings-sjiktet A har en overflate I og et nedre grensesjikt 2 ved overgang i sjiktet B.

Den i fig. 2 og 3 viste elektrosmelte-ovnen har elektroder 10,

hvilke er anordnet i ovnskroppen, hvilken dannes av veggene II og 12. Beskikningen skjer gjennom ror 13, slagget uttas

av åpning 14, og det smeltede metallet uttas gjennom tappe-

huller, hhv. en uttagsåpning 15.

Den nedre enden til elektrodene 10 er konstant nedsenket i

sjiktet B, som består av smeltet beskikning, og som også inne-

holder reduksjonsstoffet. Den elektriske strommen flyter fra elektrodene 10 til ovnsbunnen gjennom den smeltede beskikningen, hvorved elektrode-anordningen er slik gjort at det ikke går strom mellom de enkelte elektroder.

I stedet for tre elektroder, som vises på vedlagte ovns-

tegning, så kan i overensstemmelse med ovns-dimensjonen flere elektroder anvendes, hvorved antallet tilsvarer et tall som fås ved å multiplisere 2 eller 3 med et helt tall.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for smelting av malmer i en elektro-smelteovn med reduksjonsmidler, hvorved det dannes fire sjikt i ovnen, nemlig smeltet metall ved bunnen, derover smeltet slagg, over dette delvis smeltet beskikning og derover beskikningen som består av malm, reduksjonsmiddel og eventuelt fluss-

middel, karakterisert ved at

a) reduksjonsstoffet foreligger i fast hhv. massiv form, og b) at ved tappingen bare en del av det smeltede materialet uttas fra ovnen, slik at den indre ovnstilstand ikke i vesentlig grad varierer.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at mengden smeltet metall, og som ved uttak forblir nederst i ovnen, tilsvarer minst en dagsproduk-sjon.