NO125893B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved raffinering av jern til stål.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling av stål, spesielt en basisk stålfremstilling hvor det er nodvendig å anvende en basisk slagg for å fjerne fosfor- og svovelforurensninger i smeltet rujern.

Det er hittil blitt anvendt tre basiske stålfremstillingspro-sesser for raffinering av smeltet rujern til stål. Disse prosesser er den basiske Siemens-Martin-prosess, Thomas-prosessen eller den basiske Bessemer-prosess og den basiske oxygenprosess kjent som L.D.-prosessen. Ved hver av disse prosesser utgjores hovedrensings- eller -raffineringsreaksjonen av oxydasjonen av i jern forekommende forurensninger, dvs. carbon, silicium, fosfor, mangan og svovel.

Ved den vanlige Siemens-Martin-prosess tilfores den for raffineringen nodvendige varme ved å forbrenne et flytende eller gassformig hydrocarbonbrensel med luft. Siemens-Martin-prosessen har den fordel at det i forbindelse med denne kan anvendes en hby prosentuell mengde, som regel 50-65 vekt$, skrap i chargen. Da raffineringsvarmen tilfores utenifra til chargen, er det mulig i utstrakt grad å styre prosessen hva gjelder tappetemperatur og badsammensetning. Siemens-Martin-prosessen har imidlertid den ulempe at den tid som medgår for hver smelting som regel er 6-10 timer med et tilsvarende stort brenselsforbruk. Dessuten er det nddvendig å anvende et omstendelig sjakkbrettmonster av ildfast materiale for å oppnå en effektiv energiutnyttelse, og det er tids-krevende og omstendelig å fylle ovnen.

Den basiske Bessemer- eller Thomas-prosess er en selvunder-holdende prosess hvor den for raffineringen nodvendige varme tilfores av den ved oxydasjon av forurensningene i chargen utviklede varme. Ved Thomas-prosessen anvendes en konverter med åpninger eller blestformer ved bunnen av beholderen som kan tippes om en vannrett akse for chargering og begynnende blåsing, hvorpå beholderen tilbakefbres til sin loddrette stilling under blåsingen. Luft fores under trykk gjennom blestformene ved beholderens bunn og til selve den smeltede charge slik at det finner sted en kraftig reaksjon i smeiten. Det er også kjent å anrike blåseluften med oxygen av hby renhet.

Thomas-prosessen er i praksis begrenset til raffinering av rujern med et hoyt fosforinnhold. Por gjennomfbring av prosessen er det nodvendig å anvende to slagger hvorav den fbrste benyttes under en avkullingsblåsing og den annen dannes av ferromangan.under en fosforfjernende blåsing. Tilsetningen av skrap i forbindelse med Thomas-prosessen er av avgjorende betydning da skrapmetallet skal regulere chargens temperatur under blåsingen og således på-virke den smeltede chargés temperatur ved avslutningen av blåsingen .

Ved den såkalte L.D.-prosess fylles en konverter med åpen topp med en smeltet, jernholdig charge som blåses til stål ved at den utsettes for en kold stråle av meget rent oxygen alene og som med en hastighet over lydhastigheten rettes nedad fra en lanse mot den smeltede charge. L.D.-prosessen byr på den betraktelige fordel sammenlignet med Siemens-Martin-prosessen at det ved å anvende denne er mulig å raffinere en charge av tilsvarende stør-relsesorden som den som anvendes i en Siemens-Martin-ovn, d.v.s. ca. 200 tonn, ved en blåsing som varer ca. 20 - 30 minutter og med en tid mellom hver tapping av som regel 50 minutter. L.D.-prosessen har visse ulemper. Den storste skrapmengde som kan tilsettes, er. lav og utgjor 27 - 32 vekt%, mens den i en 3iemens-Martin-ovn som regel er så hoy som 5"0 - 65" %, og flere L.D.-anlegg produserer mer skrap enn hva som'kan anvendes i anleggets egne konvertere. Store volum av rok av ^ernoxyd med en meget liten partikkelstorrelse av under 1 im utvikles under L.D.-blåsingen, og det byr på store vanskeligheter å behandle avgassen. Da L.D.-prosessen er selv-underholdende, er det meget vanskelig nbyaktig å regulere prosessen hva gjelder sluttcarboninnholdet og sluttemperaturen, og dette er uheldig spesielt fordi det er blitt stadig vanligere å anvende kontinuerlig stbping som gjor at det er viktig at det ved en stål-fremstillingsprosess skal være mulig i praksis å regulere carboninnholdet og temperaturen i overensstemmelse med de krav som settes til stål som skal anvendes for kontinuerlig stoping. Det er for ca. halvparten av smeltene i et typisk L.D.-anlegg nodvendig å gjennomfore en sluttkorreksjon som forlenger smeltefremstillings-tiden med gjennomsnittlig 8 minutter. Slike korreks jones::- kan forårsake et nedsatt utbytte, en oket slitasje av ildfast materiale og innvirke uheldig på stålkvaliteten.

Ved L.D.-prosessen er det ikke mulig å regulere mengden av metaller, som mangan, i;.det fremstilte stål. Ved en typisk L.D.-blåsing vil-.manganinnholdet i smeiten ved avslutningen av blåsingen være av storrelsesorden 0,1 vekt%. Dersom det er onskelig med en mengde av 0,3 - 0,<*>+ vekt$ mangan i stålet for å forbedre dets valseegenskaper, er det nodvendig å tilsette betraktelige mengder ferromangan til stopeosen. Dette er kostbart og bevirker også at det til smeiten settes en viss nitrogenmengde som kan være uheldig for stålkvaliteten.

Ved oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte ved raffinering av jern til stål i en konverter under anvendelse av en strSm av varm raffineringsgass som avgies fra en lanse som tilfores oxygen og flytende hydrocarbon, og som rettes nedad mot chargen med hoy hastighet og inneholder forbrenningsprodukter og fritt oxygen, idet det anvendes et oxygenoverskudd under hele blåsingen og forholdet mellom oxygen og det flytende brensel forandres og strommen av raffineringsgass som retter mot chargen,

har en omgivende kappe med hbyt innhold av oxygen og/eller for-

brenningsprodukter som hindrer kontakt mellom det uforbrente brensel og smeiten eller reaktive deler av slaggen, og fremgangsmåten er særpreget ved at den utfores i tre trinn ved anvendelse av et oxygenoverskudd i alle tre trinn av minst 25 % i forhold til den nodvendige :mengde for fullstendig forbrenning i brenslet., idet

a) gasstromman i det forste trinn, som er et slaggdannende • og fordannende trinn, holdes rik på forbrenningsprodukter og med

forholdsvis lavt innhold av fritt oxygen,

b) gasstrbmmen i det annet trinn, som er et avkullingstrinn, opprettholdes med et forholdsvis lavt innhold av forbrenningsprodukter og et forholdsvis hoyt innhold av fritt oxygen, og c) gasstrommen i det tredje trinn, som er et korreksjonstrinn, igjen holdes forholdsvis rik på forbrenningsprodukter og med et

forholdsvis lavt innhold av fritt oxygen.

Det foretrekkes som brensel å anvende en brenselolje, og restbrenseloljer er godt egnede.

Det flytende brensel og oxygenet tilfores som regel til en lanse av brennertypen med et munnstykke som avgir en flamme omgitt av en oxygenrik omhylling. Denne hindrer ufor-brent brensel fra i vesentlig grad å komme i kontakt med smeiten eller med reaktive deler av slaggen, og derved hindres at i brenslet forekommende forurensninger innfores i beskikningen. Ved gjennomfbringen av foreliggende fremgangsmåte er det mulig å variere forholdet mellom forbrenningsprodukter og oxygen i raffinerings-gasstrommene ved å variere oljestrbmmen og ved å holde oxygenstrommen konstant. Alternativt kan oljestrbmmen holdes konstant og oxygenstrommen varieres. Det foretrekkes imidlertid i praksis å opprettholde en konstant oxygenstrom og å variere oljestrbmmen for å få det onskede overskudd av oxygen da tilgjengeligheten av oxygen som regel er den begrensende faktor i praksis.

Eksempler på utfbrelsesformer av foreliggende fremgangsmåte vil bli nærmere beskrevet under henvisning til tegn-ingene. Av disse viser

Fig. 1 et prosesskjema for foreliggende fremgangsmåte,

Fig.. 2 et tverrsnitt av en oppad åpen konverter med en lanse som er egnet for anvendelse ved foreliggende fremgangsmåte, og Fig. 3 et snitt gjennom en foretrukken lanse for anvendelse ved foreliggende fremgangsmåte.

Ved fremstilling av stål ifblge foreliggende fremgangsmåte fylles smeltet jern og fast skrap i en oppad åpen konverter foret med basisk, ildfast materiale. En lanse av brennertypen og monteringsutstyr for denne anordnes således i konverteren at lansen kan beveges loddrett inn i og ut av beholderens åpne topp, som vist på Fig. 2. Lansen har ved sin ene ende et uttbmningsmunnstykke for fluidum. I forbindelse med store konvertere med en nominell kapasitet av f.eks. 200 tonn anvendes det fortrinnsvis et munnstykke med en rekke, således anordnede uttbmningsåpninger at fluidum som strbmmer gjennom disse, i det vesentlige vil være rettet nedad og utad.

I forbindelse med mindre konvertere med en nominell kapasitet av f.ekSo 50 tonn kan en lanse med en enkelt åpning anvendes.

Det monster som de tre trinn av foreliggende fremgangsmåte skal utgjore, opprettes under hensyntagen til de beskrevne fak-torer. De tre raffineringstrinn vil herefter for enkelhets skyld betegnes som trinn I, trinn II og trinn III. Lansen spyles med vanndamp og senkes til sin opprinnelige arbeidsstilling. Oxygenstrbmmen startes, og efterhvert som oxygen avgies fra lansens ende, stenges vanndampspylingen av og tilfbrselen av brenselolje begynnes. Brenseloljen antennes øyeblikkelig og smelteantennelsen inntreffer praktisk talt øyeblikkelig derefter.

Slaggdannende materialer kan utgjore ew del av den opprinnelige beskikning, men de tilsettes som regel til beskikningen 1 eller 2 minutter efter antennelsen. De slaggdannende materialer kan f,eks. være kalk, kalfcsten, dolomitt eller blandinger derav.

Det fbrste trinn av prosessen er i det vesentlige et slagg-dannelses-, badkondisjonerings- og forlelbbig raffineringstrinn hvor strbmmer av meget rent oxygen og flytende carbonholdig brensel tilfores til brennerlansen i slike mengder at det fåes en varm gass-strbm med et forholdsvis hbyt innhold av forbrenningsprodukter og et forholdsvis lavt innhold av ubundet oxygen.

Uttrykket "forholdsvis hoyt innhold av forbrenningsprodukter" som anvendt heri behbver ikke nbdvendigvis å bety at en hoveddel av raffineringsgassen i prosessens trinn I inneholder forbrenningsprodukter selv om dette kan være tilfelle. Uttrykket skal da heller tilkjennegi et forhold i forbindelse med raffineringsgassen på prosessens annet trinn.

Under trinn I tilfores oxygen til lansen i en mengde utover den som er nodvendig for fullstendig forbrenning av brenselet, og det fåes derved ubundet oxygen i de på dette trinn anvendte raffineringsgasser. Overskuddet av oxygen som tilfores lansen på

trinn I sikrer, selvom overskuddet er lite sammenlignet med det

på trinn II anvendte overskudd, en fullstendig forbrenning av brenselet, nedsetter faren for innfbring av i brenselet inneholdte forurensninger i chargen til et minimum og sikrer tilfbrsel av ubundet oxygen for den forelbbige raffinering. Overskuddet er ikke så stort at det vil forårsake en kraftig, tidlig carbonkoking som tilfellet er i L.D.-prosessen. De varme raffineringsgasser som anvendes ved foreliggende fremgangsmåte, er heller oxygenfattige i forhold til den i L.D.-prosessen anvendte raffineringsgass som utgjbres av ufortynnet, rent oxygen, og de typiske, tidlige raffineringsreaksjoner hva gjelder silicium og carbon finner derfor sted med en sterkt redusert hastighet. De varme gasser som i alminnelighet har en temperatur av 2044-2600°C på dette trinn, hjelper til med å gjore de slaggdannende materialer flytende slik

at det i lbpet av de fbrste par minutter av trinn I fåes en reaktiv, flytende slagg. Det dannes således en reaktiv, basisk slagg ved foreliggende fremgangsmåte for det fåes en for sterk dannelse

av surt siliciumdioxyd, og angrep av siliciumdioxyd på konverterens basiske, ildfaste foring blir derved nedsatt. Dette er det motsatte av hva som er tilfellet ved den selvunderholdte L.D.-prosess hvor slaggdannelsen er avhengig av den varme som utvikles ved de eksoterme raffineringsreaksjoner mellom koldt oxygen og forurensninger i råjernet som settes til konverteren.

Det er blitt fastslått at ved å anvende oxygentilfbrsels-hastigheter og brensel av den type som er beskrevet i de efter-fblgende eksempler, kan overskuddet være 25-300 $ utover den oxygenmengde som teoretisk er nodvendig for en fullstendig forbrenning av brenselet. Det foretrekkes å anvende et oxygenoverskudd av 50-150 og i alminnelighet anvendes det et oxygenoverskudd av 60-70 Et overskudd av ubundet oxygen på trinn I utover ca.

300 ia bevirker en forholdsvis dårlig slaggdannelse og badkondi-sjonering da det innen området med et hbyere overskudd fåes en koldere flamme og også fordi hbyere overskudd forer til for kraftige raffineringsreaksjoner, spesielt siliciumreaksjoner, på

et for tidlig tidspunkt i prosessen. Med et overskudd av under 25 °/ o må det anvendes en unbdvendig lang raf f ineringstid, og dette bevirker at det fåes en dårlig varmeoverfbringseffekt fra den brente olje. Dessuten kan et lavt overskudd forårsake at det i slaggen vil være igjen et hbyt prosentuelt innhold av jernoxyd, hvorved utbyttet blir lavere på grunn av en "svak blåsing". De foretrukne overskudd kan imidlertid variere dersom det i prosessen anvendes et brensel med vesentlig forskjellig varmeverdi og/eller en oxygentilfbrselshastighet som er vesentlig forskjellig fra de hastigheter som er nærmere omtalt i eksemplene.

De varme gasser som på trinn I avgies fra flammen ved den nedre ende av lansen og som i alminnelighet har en temperatur av 2044-2600°G, er som regel tilstrekkelige til å gjore de slaggdannende materialer flytende uten at det er nodvendig å bruke vanlige flussmidler. Vanlige flussmidler, som flusspat eller valseglbdeskall, kan imidlertid tilsettes for ytterligere å påskynde dannelsen av flytende slagg og for å lette en tidlig fjerning av fosfor i prosessen. Dette vil bli nærmere forklart.

Trinn I vil som regel vare i 4-10 minutter, og i lbpet av denne tid fjernes en betraktelig mengde fosfor og svovelforurensninger i beskikningen. På trinn I av prosessen kan PeO-innholdet i slaggen fremdeles være ganske hbyt mens badet er forholdsvis koldt. Denne betingelse fremmer en tidlig ''""fjerning av fosfor og svovel fra badet. Noe carbon og silicium raffineres også på trinn I selvom, som nevnt ovenfor,hovedraffineringen av carbon blir forsinket og forst finner sted på et senere trinn av prosessen.

Et av særtrekkene ved foreliggende fremgangsmåte er at den i betraktelig grad muliggjbr en regulering av den tilbakeholdte manganmengde i stål fremstilt ved en raffinering ifblge foreliggende fremgangsmåte.

I stål som skal anvendes for valsing, vil en mengde av 0,30-

0,40 io mangan forbedre stålets valseegenskaper betraktelig. Selv ved anvendelse av rujern med en forholdsivs hby konsentrasjon av mangan vil ved en vanlig L.D.-raffinering manganinnhoIdet i det fremstilte stål i alminnelighet nedsettes til under 0,15 i>, og det er

nodvendig å utjevne differansen ved å tilsette ferromangan i stopeosen. For andre anvendelser er det onskelig å ha et så lavt manganinnhold som mulig.

Det har vist seg at manganinnholdet i stål fremstilt ved foreliggende fremgangsmåte kan oppnåes- ved å variere varigheten av trinn I. I alminnelighet vil, dersom det er onskelig med et hbyt manganinnhold, en kort varighet av trinn I gi et stål med et forholdsvis hoyt manganinnhold sammenlignet med stål fremstilt ved en L.D.-raffinering av den samme rujernbeskikning. Dersom det er onskelig med et lavt manganinnhold,vil det ved å anvende et forholdsvis langvarig trinn I fåes et stål med et forholdsvis lavt manganinnhold sammenlignet med en L.D.-raffinering som utfores i et forsbk på å fremstille et sammenlignbart stålo Varigheten av trinn I kan således varieres for å regulere manganinnholdet i det fremstilte stål.

På trinn II av prosessen finner hovedavkullingen av smeiten sted. Under dette trinn foretaes raffineringen under anvendelse av et stort overskudd av ubundet oxygen utover den mengde som er nodvendig for fullstendig forbrenning av brenselet, og overskuddet er som regel 1000-1300 °/ o. Dersom det som brensel anvendes et flytende, carbonholdig brensel, som brenselolje, har det vist seg gunstig å opprettholde oxygenstrbmmen og å senke brenseltilfbr-selen til lansen til det bnskede nivå. Det store oxygenoverskudd på trinn II setter i gang en kraftig carbonkoking i smeiten, og hoveddelen av aarbonraffineringen under prosessen forekommer på dette trinn. Den varme raffineringsgasstrbm som strbmmer ut fra brennerlansen på dette trinn av prosessen, inneholder 90-95 vekt^ varmt, ubundet oxygen og rettes ved hjelp av lansens uttbmningsåpninger eller munnstykker med hby hastighet mot beskikningen. De varme gasser som i alminnelighet har en temperatur av 1371-1649°C, strommer ut av lansens munnstykker og bidrar til å holde slaggen flytende ved å hindre at slaggen avkjbles. Det kan forekomme i L.LVprosessen at slaggen avkjbles på grunn av at koldt oxygen alene med en temperatur av + 101°C blåses mot chargen.

Varigheten av trinn II er som regel 8-15 minutter og er for eksempel avhengig av det bnskede sluttcarboninnhold og slutt-temperatur. Varigheten av trinn II er også avhengig av skrapmengden i beskikningen. Jo hbyere skrapmengden i beskikningen er, jo. kortere vil i alminnelighet varigheten av trinn II være.

Trinn III av foreliggende fremgangsmåte er et varmeraf-finerings- og reguleringstrinn hvor sluttemperaturen og sluttcarboninnholdet reguleres så langt som mulig. Dette oppnåes ved å oke mengden av forbrenningsprodukter i raffineringsgasstrbmmen slik at overskuddet av ubundet oxygen utover den mengde som er nodvendig for fullstendig forbrenning av brenselet, i alminnelighet vil være 25-200 %. Varigheten av trinn III er hovedsakelig avhengig av nbdvendigheten av å sikre at den nodvendige, samlede brenselmengde anvendes under fremgangsmåten. Ved en typisk ut-fbrelsesform er den bnskede temperatur ved avsluttet blåsing 1593-16lO°C. Denne temperatur reguleres av skrapmengden i beskikningen og av den samlede oljemengde som det er nodvendig å tilfore raffineringsbeholderen under blåsingen for oppvarming av beskikningen. Varigheten av den avsluttende periode er som regel 5-16 minutter. De varme raffineringsgasser som anvendes på trinn III av foreliggende fremgangsmåte, inneholder tilstrekkelig ubundet oxygen til at raffineringen av beskikningen vil kunne avsluttes med en hastighet som gjor det mulig med en gradvis, regulerbar hastighet å komme frem til sluttcarboninnholdet og sluttemperaturen. Det motsatte er tilfellet ved den selvunderholdte blåsing i en L.D.-prosess hvor en kold strbm av meget rent oxygen blåses mot chargen under hele raffineringen og således ikke gjor det mulig å gjennomfbre en nbye regulering hva gjelder selve prosessen eller å komme frem til de bnskede sluttverdier.

Dersom det til lansen opprettholdes en tilfbrselsstrbm av oxygen med fast hastighet, kan reguleringen av forbrenningsproduktene i raffineringsgasstrbmmen oppnåes ved å oke oljestrbmmen til lansen inntil det bnskede overskudd av ubundet oxygen er tilstede.

Et prosesskjema for foreliggende fremgangsmåte er vist på

Fig. 1.

I motsetning til L.D.-prosessen kan det ved foreliggende fremgangsmåte i den opprinnelige beskikning anvendes en hby prosentuell skrapmengde av som regel 4-0 vekt$ sammenlignet med de 30 vekt$ som i alminnelighet anvendes ved L.D.-prosessen. Den skrapmengde som kan anvendes ved foreliggende fremgangsmåte, kan imidlertid varieres betraktelig.

Det er en ytterligere forskjell i forhold til L.D.-prosessen at partikkelstbrrelsen i roken angitt ved foreliggende fremgangsmåte er betraktelig stbrre enri partikkelstbrrelsen i rok utviklet under L.D.-prosessen, og mengden er dessuten betraktelig mindre. Dette gjor det lettere å skille ut og trekke ut partikler fra avgassen.

Den samlede raffineringstid ved foreliggende fremgangsmåte er som regel 20-30 minutter, men denne tid kan varieres efter behov eller bnske og er i noen grad avhengig av konverterens til-gjengelige oxygenkapasitet, brenselegenskapene og lanseegenskapene. Jo stbrre oxygentilgjengeligheten er, jo kortere vil i alminnelighet den samlede raffineringstid være.

En rekke munnstykker eller lanser kan anvendes ved foreliggende fremgangsmåte, og de forskjellige utfbrelsesformer av disse vil være klare for en fagmann. På raffineringstrinnene tilfores strommer av flytende hydrocarbon

og i det vesentlige rent oxygen i de ovenfor an-gitte mengder til lansen a.v brennertypen og bringes i denne sammen slik at det dannes en brensel-oxygenstrbm. Denne avgies fra lansen fortrinnsvis med overlydshastighet for derved å eliminere eller nedsette turbulens i strbmmen. En turbulens i strbmmene bor i alminnelighet unngåes da det for en effektiv avgivelse av de varme raf f ineringsgasser- til den beskikning som raffineres, er viktig å anvende en strbm som er fri for turbulens. Varmestrål-ingen fra beholderveggene og beskikningen er tilstrekkelig sterk til at gassen vil antennes slik at det fåes en flamme som vist på Fig. 2, og som står ut av lansens uttbraningsåpninger. De varme raffineringsgasser som avgies fra flammen, inneholder forbrenningsprodukter og ubundet oxygen og rettes i alminnelighet med hby hastighet nedad og utad fra lansen mot beskikningen.

Det har imidlertid vist seg at en lanse med den på Fig. 3 viste, generelle raunnstykkea,nordning er spesielt egnet. Lansen omfatter en lang del 11 som ved sin nedre ende har et kombinert uttbmnings- og brennermunnstykke 12. Lansedelens 11 indre er bygget opp med en rekke ringformede passasjer og kanaler for tilfbrsel av oxygen og flytende brensel til en rekke uttbmningsåpninger 13 i det kombinerte uttbmnings- og brennermunnstykke 12. Antallet munnstykker er i noen grad avhengig av raffineringsbeholderens stør-relse. Ved anvendelse av små beholdere har en lanse med ett munnstykke vist seg å være egnet, men ved anvendelse i teknisk måle-stokk av konvertere med en kapasitet av 200-300 tonn vil en lanse med 3 eller 4 uttbmningsåpninger 13 og et brennermunnstykke 12 være egnet. En tilfbrselskanal for brenselolje og som omfatter et ror 14, er fortrinnsvis anordnet sentralt i lansens 10 del 11. En rekke ror 16 er ved 15 sveiset til rorets 14 nedre ende og strekker seg nedad fra denne. Rorene 16 anvendes i. samme antall som antall ut-tomningsåpninger 13 og antall oxygentilfbrselsrbr 21 som er anordnet med en vinkel i forhold til lansens lengdeakse og som omfatter anordninger, som venturien 33, for å gi oxygenet en hbyere hastighet. Brenseltilfbrselskanalen har fortrinnsvis en ringformet kappe anordnet mellom oljekanalen og oxygentilfbrselskanalen for å isolere forvarmet brensel i brenseltilfbrselskanalen. Dette er nodvendig da ved anvendelse av tunge brenseloljer den lave temperatur til oxygenet som strbmmer nedad gjennom oxygentilfbrselskanalen 18 vil avkjble oljen og | kan hindre oljestrbmmen.

Brenseltilfbrselskanalen 14 har ved sin utlbpsende en rekke brenseltilfbrselsrbr 23 som strekker seg nedad fra utlbpsenden, og endedelen til hvert brenseltilfbrselsrbr 23 er festet i det tilsvarende oxygentilfbrselsrbr 21 slik at oxygenet som strbmmer gjennom tilfbrselsrbrene mot uttbmningsåpningene, vil strbmme ringformet rundt enden av de tilsvarende brenseltilfbrselsrbr, hvorved brensel vil bli innesluttet i oxygentilfbrselen som avgies fra uttbmningsåpningene.

Ved denne lansemunnstykkeanordning vil brensel innesluttes i en praktisk talt ren oxygenstrbm, og når brenselet avgies fra lanse-munnstykket, vil det antennes slik at det fåes en kort flamme omgitt av en omhyllende strbm med et hbyt innhold av ubundet oxygen. Ved denne anordning vil det sikres at under raffineringsprosessen vil forbrenningsproduktene, men ikke selve flammen, komme i kontakt med smeiten og slaggen og derved hindres smeiten fra å bli for-urenset av forurensninger, som svovel, i brenselet. Det er som regel viktig ved foreliggende fremgangsmåte å unngå at beskikningen forurenses av slike forurensninger.

EKSEMPEL 1

122 016 kg smeltet rujern, 79832 kg stålskrap og 7076 kg koldt rujern, tilsvarende henholdsvis 58,5, 38,3 og 3,2 vekt$ av beskikningen, ble fylt i en oventil åpen konverter. Rujernet hadde fblgende analyse: carbon 4,56 mangan 0,94 $, fosfor 0,09 $ og silicium 0,70 $>. Det smeltede jern hadde en temperatur av 1343°0. - En lanse av brennertypen som vist på Fig. 3 og beskrevet ovenfor

og som hadde fire uttbmningsåpninger, ble senket ned i beholderen til en hbyde av 228,6 cm over den rolige badoverflate. Under et fbrste raffineringstrinn ble det til lansen i en mengde av 102,20 liter/min tilfort en Bunker 0 brenselolje med en varmeverdi av 10015 kcal/liter og meget rent oxygen i en mengde av 490 standard nr/min, tilsvarende et oxygenoverskudd av 110 $ utover den nodvendige mengde for fullstendig forbrenning av brenselet. Strbmmene ble bragt sammen i lansen hvorved brenseloljen ble innesluttet i oxygenet, og den dannede strbm ble med overlydshastighet avgitt nedad og utad fra lansen. Ved avgivelsen ble brenselet antent, og det ble dannet en kort flamme som strakk seg ca. 0,6 meter utfra lansens uttbmningsåpninger. Efter 2 minutter ble 5670 kg kalk og 1134 kg dolomitt fylt i beholderen. Efter 8 minutter ble samme tilsetning gjort. Praktisk talt ingen rok ble utviklet i denne periode. Efter 4 minutter var det fbrste raffineringstrinn avsluttet, og brenseltilfbrselshastigheten ble senket til 15,14 liter/min. Oxygentilfbrselshastigheten ble opprettholdt uforandret slik at det ble tilfort et overskudd av 1300 % utover den nodvendige mengde for fullstendig forbrenning av brenselet. Efter at oljetilfbrselsmengden var blitt nedsatt, ble det smeltede metall kraftig avkullet. Det annet raffineringstrinn ble fortsatt i 8 minutter, hvorefter brenseloljetilfbrselen ble bket til 132,49 liter/min, hvorved pxygenoverskuddet var 64 $, og holdt på denne tilfbrselsmengde i ytterligere 16 minutter slik at den samlede blåsetid var 28 minutter. Oxygenstrbmmen ble opprettholdt uforandret. Beholderen ble avstengt ved en temperatur av 1604°0, og det fremstilte stål hadde fblgende analyse: C 0,03 ia Mn 0,09 #

og P 0,005 PeO-innholdet i slaggen var 27 i>. Under raffineringen ble lansen senket fra sin opprinnelige stilling av 228,6 cm over det rolige badnivå til en stilling av 139,7 cm over badnivået.

Roken som ble utviklet under raffineringen, hadde en vesentlig stbrre partikkelstbrrelse enn den ved en typisk L.D.-raffinering utviklede rok.

EKSEMPEL 2

122016 kg smeltet rujern, 80059 kg skrap og 6895 kg koldt rujern, tilsvarende henholdsvis 58,4, 38,4 og 3,2 vekt ia av chargen, ble fylt i en oventil åpen konverter. Rujernet inneholdt 4,55 i> carbon, 1,0 % mangan, 0,09 ia fosfor og 0,70 % silicium.

Det smeltede jern hadde en temperatur av 1010°G.

Den i eksempel 1 anvendte lanse av brennertypen ble senket

ned i beholderen til en hbyde av 228,6 cm over den rolige badoverflate. Under et fbrste raffineringstrinn ble den i eksempel 1 anvendte Bunker C brenselolje i en mengde av 102,20 liter/min og rent oxygen i en mengde av 487 standard m /min tilfort lansen. Strbmmene ble bragt i kontakt i lansen, hvorved brenseloljen ble innesluttet i oxygenet, og de dannede strbmmer ble med overlydshastighet avgitt nedad og utad fra lansen. Ved avgivelsen ble brenselet antent, og det ble dannet en kort flamme. Efter 2 minutter ble 7394 kg kalk og 1134 kg dolomittisk kalk fylt i beholderen, og efter 8 minutter ble en lignende tilsetning på ny gjort. Praktisk talt ingen rok ble utviklet under denne periode.

Efter 4 minutter var det fbrste raffineringstrinn avsluttet, og brenseltilfbrselshastigheten ble senket til 15,14 liter/min. Oxygentilfbrselen ble opprettholdt uforandret slik at det ble til- - fort et vesentlig overskudd utover den mengde som var nodvendig for fullstendig forbrenning av brenselet. Efter at oljetilfbrsels-hastigheten var blitt nedsatt, ble metallet kraftig avkullet. Det annet raffineringstrinn ble fortsatt i 8 minutter, hvorefter brenseloljetilfbrselen ble bket til 132,49 liter/min og opprettholdt ved denne hastighet i resten av blåsetiden, d.v.s. i ytterligere 14 minutter. Den samlede blåsetid var således 27 minutter.

Beholderen ble avstengt ved en temperatur av 1610°G, og det fremstilte stål hadde fblgende analyse: carbon 0,04 f», mangan 0,09 1° og fosfor 0,01 <fo. FeO-innhoIdet i slaggen var 29,5 $°

Under raffineringen ble lansen senket fra sin opprinnelige stilling av 228,6 cm over badet som folger: til 177,8 era efter 5 minutter fra blåsingens begynnelse, til 139.7 cm efter 8 minutter fra blåsingens begynnelse, til 127,0 cm efter 12 minutter fra blåsingens begynnelse og til 139,7 cm efter 20 minutter fra blåsingens begynnelse.

EKSEMPEL 3

Fremgangsmåten ifblge eksempel 2 ble gjentatt med en charge av 122016 kg varmt metall, 80059 kg skrap og 6804 kg koldt rujern. Det varme metall i chargen hadde fblgende analyse: carbon 4,66 $, mangan 0,84 f», fosfor 0,08$ og silicium 0,66 fo. Det varme metalls opprinnelige temperatur var 1316°C. Oljen ble utider det fbrste trinn av prosessen tilfort i en mengde av 102,20 liter/min, og blåsingen ble gjennomfbrt som folger: i 10 minutter under det fbrste trinn, i 10 minutter under det annet trinn ved en oljetilfbrselsmengde av 15,14 liter/min og i 8 minutter under det tredje-trinn ved en ol jetilfbrselsmengde av 102,20 liter/min. Oxygen-tilfbrselsmengden var 481 standard m /min under hele blåsingen,

og den samlede blåsetid var 28 minutter . To _kalhtilf ors ler av hver 5670 kg kalk og 907 kg dolomittisk kalk ble gjort.

Temperaturen ved avsluttet raffinering var 1588°G, og det fremstilte ståls sluttanalyse i konverteren var 0,045.$ carbon, 0,07 1° mangan og 0,01 $ fosfor, mens PeO-innholdet i slaggen var 26,0 i». Lansen ble under raffineringen senket som folger fra sin opprinnelige stilling av 228,6 cm over det rolige badnivå: til 177,8 cm efter 5 minutter fra blåsingens begynnelse, til 139,7 cm efter 8 minutter fra blåsingens begynnelse, til 127,0 cm efter 13 minutter fra blåsingens begynnelse og til 139,7 cm efter 20 minutter fra blåsingens begynnelse til blåsingen var avsluttet.

EKSEMPEL 4

Fremgangsmåte ifblge eksempel 2 ble gjentatt med en opp-rinnelig jernraetallcharge bestående av 130181 kg varmt metall (62,3 %) og 78925 kg skrap (37,7 $) • De samlede flussmiddeltil-setninger til chargen var 12020 kg kalk og 2041 kg dolomittisk kalk som ble tilsatt i to like porsjoner henholdsvis 2 og 8 minutter fra blåsingens begynnelse.

Det varme metall inneholdt 4,54 "/ > carbon, 0,98 $ mangan, 0,10 °fo fosfor og 1,05 $ silicium og hadde en temperatur av 1354°G.

Det ble utfort en 3-trinnsprosess, og på det fbrste trinn ble det anvendt en oljetilfbrselsmengde av 132,49 liter/min.

Det fbrste trinn ble avsluttet efter 5 minutter og oljetilfbrselsmengden senket til 15,14 liter/min. Efter ytterligere 11 minutter var det annet trinn avsluttet, og oljetilfbrselsmengden ble bket til 132,49 liter/min for resten av blåsetiden d.v|.s. i ytterligere 11 minutter. Den samlede anvendte oljemengde var 2240,92 liter. Under hele blåsingen ble oxygentilfbrselshastigheten holdt på

-z

481 standard m /min.

Sraeltens temperatur ved avslutningen av raffineringen var l6l0°G,og dens sluttanalyse var^0,04 $ carbon, 0,10 $ mangan og 0,010 i» fosfor, og FeO-innholdet i slaggen var 18,1 $.

Lansehoyden ble fra den opprinnelige hoyde av 228,6 cm over det rolige badnivå regulert som folger: til 177,8 cm efter 5 minutter, til 139,7 cm efter 8 minutter fra blåsingens begynnelse og til 11^,3 cm efter 11 minutter fra blåsingens begynnelse og inntil blåsingen var avsluttet.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved raffinering av jern til stål i en konverter under anvendelse av en strbm av varm raffineringsgass som avgies fra en lanse som tilfores oxygen og flytende hydrocarbon, og-som rettes nedad mot chargen med hby hastighet og inneholder forbrenningsprodukter og fritt oxygen, idet det anvendes et oxygenoverskudd under hele blåsingen og forholdet mellom oxygen og det flytende brensel forandres og strbmmen av -raffineringsgass som rettes mot chargen, har en omgivende kappe med hoyt innhold av oxygen og/eller forbrenningsprodukter som hindrer kontakt mellom det uforbrente brensel og smeiten eller reaktive deler av slaggen, karakterisert ved at fremgangsmåten utfores i tre trinn ved anvendelse av et oxygenoverskudd i alle tre trinn av minst 25 % i forhold til den nodvendige mengde for fullstendig forbrenning av brenslet, idet a) gasstrbmmen i det fbrste trinn, som er et slaggdannende og fordannende trinn, holdes rik på forbrenningsprodukter og med forholdsvis lavt innhold av fritt oxygen, b) gasstrbmmen i det annet trinn, som er et avkullingstrinn, opprettholdes med et forholdsvis lavt innhold av forbrenningsprodukter og et forholdsvis hbyt innhold av fritt oxygen, og c) gasstrbmmen i det tredje trinn, som er et korreksjonstrinn, igjen holdes forholdsvis rik på forbrenningsprodukter og med et forholdsvis lavt innhold av fritt oxygen.

2. 'Fremgangsmåte ifblge krav 1,karakterisert ved at det i det fbrste trinn tilfores oxygen og brensel i slike mengder at dét fåes et oxygenoverskudd av 25 - 300 %, fortrinnsvis 50 - 150 %, og helst' 60 - 70 %■) i forhold til den teoretisk nodvendige oxygenmengde for fullstendig forbrenning av brenslet.

3. Fremgangsmåte ifblge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det fbrste trinn gjennomfbres i lbpet av k - 10 minutter, det annet trinn i lbpet av 8- 15 minutter og det tredje trinn i lbpet av 5-16 minutter. h.

Fremgangsmåte ifblge krav l-3»karakterisert ved at det under det annet trinn anvendes som i og for seg kjent et overskudd av fritt oxygen av 1000 - 1300 % i forhold til den nodvendige mengde for fullstendig forbrenning av brenslet.

5. Fremgangsmåte ifblge krav 1 - k, karakterisert ved at det i.*det tredje trinn som er et korreksjonstrinn for så langt som mulig å regulere sluttemperaturen og carboninnholdet av smeiten, anvendes et overskudd av fritt oxygen av 25 - 200 % i forhold til den nodvendige mengde for fullstendig forbrenning av brenslet.