NO128072B

NO128072B -

Info

Publication number: NO128072B
Application number: NO04377/69A
Authority: NO
Inventors: H Willmott
Original assignee: British Steel Corp
Priority date: 1969-03-21
Filing date: 1969-11-05
Publication date: 1973-09-24
Also published as: FR2035136B1; DE1959701A1; CH549096A; CA924907A; JPS4931171B1; US3661560A; BE742108A; LU59881A1; FR2035136A1; ES374390A1; NL6917948A

Description

Fremgangsmåte ved raffinering av jern til stål Procedure for refining iron into steel

i en konverter. in a converter.

Oppfinnelsen angår en oxygen-brenselsprosess for raffinering av råjern til stål i en konverter, og mer spesielt regulering av manganinnholdet i smeiten ved "nedkjøringen" eller slutten av en slik prosess. The invention relates to an oxygen-fuel process for refining pig iron into steel in a converter, and more particularly to regulating the manganese content of the smelt at the "down" or end of such a process.

I stål som skal anvendes for valsing, forbedrer et innhold av In steel to be used for rolling, a content of

■O^O-Oj^O^ mangan stålets valseegenskaper meget sterkt. Ved vanlige stålfremstillingsprosesser, selv om råjern ofte har forholdsvis hoye konsentrasjoner av mangan, reduseres ved de for tiden vanlig anvendte raffineringsmetoder, f.eks. ved L.D.-prosessen, manganinnholdet i stålet til i det vesentlige under 0,15 vekt#, idet resten av det nodvendige mangan må tilsettes som ferromangan i stopeosen. På grunn av den forholdsvis hoye pris for ferromangan er det onskelig å re- ■O^O-Oj^O^ manganese steel's rolling properties very strongly. In normal steelmaking processes, although pig iron often has relatively high concentrations of manganese, it is reduced by the currently commonly used refining methods, e.g. in the L.D. process, the manganese content of the steel to essentially below 0.15 wt#, the rest of the necessary manganese having to be added as ferromanganese in the stopeosis. Due to the relatively high price for ferromanganese, it is desirable to re-

gulere den tilbakeholdte manganmengde i smeiten slik at det ved frem- yellow the retained amount of manganese in the smelting so that when

stilling av stål for anvendelse ved' valsing kan beholdes et så hoyt manganinnhold som mulig i smeiten for derved å minske den nodvendige ferromanganmengde for tilsetning til stopeosen. position of steel for use in rolling, a manganese content as high as possible can be kept in the forge, thereby reducing the required amount of ferromanganese for addition to the stopeose.

I norsk patent nr. 125893 er det beskrevet og krevet, en 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 hoy hastighet og.inneholder forbr enning "spro-dukter 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 hbyt innhold av oxygen og/eller for.bren-ningsprodukter som hindrer kontakt mellom det uforbrente brensel og smeiten eller reaktive deler av slaggen, og fremgangsmåten er særpreget ved at fremgangsmåten utfores i tre trinn ved anvendelse av et oxygenoverskudd i alle tre trinn av minst 2$% i forhold til den nodvendige mengde for fullstendig forbrenning•av brenslet, idet a) gasstrommen i det forste trinn, som er et slaggdannende. og for-dannende trinn, holdes rik på f orbr.enningsprodukter og med forholdsvis lavt innhold av fritt oxygen, b) gasstrommen i det annet trinn, som er et avkullingstrinn, opprett-holdes med et forholdsvis lavt innhold av forbrenningsprodukter og et In Norwegian patent no. 125893 it is described and claimed, a method for refining iron to steel in a converter using a stream of hot refining gas emitted from a lance which is supplied with oxygen and liquid hydrocarbon, ..and which is directed downwards towards The charge, at high speed and containing combustion "products and free oxygen, as an excess of oxygen is used throughout the blowing and the ratio between oxygen and the liquid fuel changes and the stream of refining gas which is directed towards the charge, has a surrounding jacket with change the content of oxygen and/or combustion products which prevent contact between the unburned fuel and the smelt or reactive parts of the slag, and the method is characterized by the fact that the method is carried out in three stages using an oxygen excess in all three stages of at least 2 $% in relation to the amount required for complete combustion• of the fuel, being a) the gas drum in the first stage, which is a slag-forming and pre-forming e stage, is kept rich in combustion products and with a relatively low content of free oxygen, b) the gas drum in the second stage, which is a decarburization stage, is maintained with a relatively low content of combustion products and a

forholdsvis hoyt innhold av fritt oxygen, og relatively high content of free oxygen, and

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. c) the gas drum in the third stage, which is a correction stage, is again kept relatively rich in combustion products and with a relatively low content of free oxygen.

Det tilveiebringes ved oppfinnelsen en fremgangsmåte som representerer en videreføring av fremgangsmåten ifolge norsk patent nr. 125893, nien hvor korreksjonstrinnet c) i fremgangsmåten ifolge norsk patent nr. 125893 utgjor et eventualtrekk. The invention provides a method which represents a continuation of the method according to Norwegian patent no. 125893, nine where the correction step c) in the method according to Norwegian patent no. 125893 constitutes an eventual feature.

Den foreliggende fremgangsmåte er særpreget ved at tilbakevendingen av mangan fra slaggen til smeiten ved nedkjøringen reguleres ved å regulere varigheten av det forste trinn, idet det for oppnåelse av en hoy tilbakevending anvendes et forholdsvis kortvarig forste trinn med en varighet av 1,3/10-3/10 "av den samlede blåsetid og det for oppnåelse av en lav tilbakevending anvendes et forholdsvis langvarig forste trinn med en varighet av 2,7/10-5/10 av den samlede blåsetid. The present method is characterized by the fact that the return of manganese from the slag to the smelt during run-down is regulated by regulating the duration of the first stage, in order to achieve a high return a relatively short first stage is used with a duration of 1.3/10- 3/10" of the total blowing time and to achieve a low return, a relatively long first stage is used with a duration of 2.7/10-5/10 of the total blowing time.

Det foretrekkes som brensel å anvende brenselolje, og rest-.brenseloljer er egnede. It is preferred to use fuel oil as fuel, and residual fuel oils are suitable.

Forskjellige måter for utforelse av foreliggende fremgangsmåte vil-bli beskrevet som et eksempel under henvisning til tegningene. Av disse viser Fig. 1 variasjonen av en smeltes manganinnhold under typiske blåsinger, Fig. 2 et tverrsnitt av en konverterbeholder med åpen topp og en lanse som er egnet for anvendelse ved foreliggende fremgangsmåte, og Fig. 3 et snitt gjennom en foretrukken lanse for anvendelse ved foreliggende fremgangsmåte. Different ways of carrying out the present method will be described as an example with reference to the drawings. Of these, Fig. 1 shows the variation of a melt's manganese content during typical blowing, Fig. 2 a cross-section of an open-top converter vessel and a lance suitable for use in the present process, and Fig. 3 a section through a preferred lance for use by the present method.

En med basisk, ildfast materiale foret konverterbeholder fylles ved foreliggende fremgangsmåte med smeltet jern og fast skrapjern. En lanse av brennertypen og monter ingsutstyr anordnes slik i konverteren at lansen kan fores vertikalt inn i og ut gjennom beholderens åpne topp, som vist på Fig. 2. Lansen har et uttomningsmunnstykke ved sin ene ende for passasje av fluidum. Ved anvendelse av store konvertere, f.eks. med en nominell kapasitet av 200 tonn, har munnstykket fortrinnsvis en rekke uttomningsåpninger, hvorved fludium som passerer gjennom disse, som regel rettes nedad og utad. A converter container lined with basic, refractory material is filled by the present method with molten iron and solid scrap iron. A burner-type lance and mounting equipment are arranged in the converter so that the lance can be fed vertically into and out through the open top of the container, as shown in Fig. 2. The lance has an emptying nozzle at one end for the passage of fluid. When using large converters, e.g. with a nominal capacity of 200 tonnes, the nozzle preferably has a series of discharge openings, whereby fluid passing through these is usually directed downwards and outwards.

I mindre konvertere, f.eks. med en nominell kapasitet av 50 tonn, In smaller converters, e.g. with a nominal capacity of 50 tonnes,

er en lanse med en åpning egnet. a lance with an opening is suitable.

De tre raffineringstrinn av den foreliggende fremgangsmåte vil herefter for enkelhets skyld bli betegnet som trinn I, trinn II og trinn III. Lansen spyles med vanndamp og senkes til sin opprinnelige arbeidsstilling. Oxygenstrommen settes i gang, og efterhvert som oxygen strommer ut fra lansens ende, avsluttes spylingen med vanndamp, og breneeloljetilforselen settes i gang. Antennelsen av brenseloljen skjer oyeblikkelig, og antennelsen av smeiten skjer nesten øyeblikkelig . dereftar. The three refining steps of the present method will henceforth, for the sake of simplicity, be referred to as step I, step II and step III. The lance is flushed with steam and lowered to its original working position. The oxygen stream is started, and as oxygen flows out from the end of the lance, the flushing with water vapor is finished, and the fuel oil supply is started. The ignition of the fuel oil is instantaneous, and the ignition of the smelt is almost instantaneous. derefta.

Slaggdannende materialer f.eks. kalk, kalksten, dolomitisk kalk eller blandinger derav, kan utgjore en del av den opprinnelige charge, men de tilsettes som regel til chargen 1 eller 2 minutter efter antennelsen. Slag-forming materials, e.g. lime, limestone, dolomitic lime or mixtures thereof may form part of the original charge, but they are usually added to the charge 1 or 2 minutes after ignition.

Det forste trinn er i det vesentlige et slaggdånnelses- og for-raffineringstrinn hvor reguleringen av mangantilbakevendingen til smeiten utfores og strommer av meget rent oxygen og flytende carbonholdig brensel tilfores til brennerlansen i slike forholdsvise mengder at det fås en strom av varm gass med et forholdsvis hoyt innhold av forbrenningsprodukter og forholdsvis lavt innhold av ukombinert oxygen. The first stage is essentially a slag formation and pre-refining stage where the regulation of the manganese return to the smelter is carried out and streams of very pure oxygen and liquid carbonaceous fuel are fed to the burner lance in such relative quantities that a stream of hot gas with a relatively high content of combustion products and relatively low content of uncombined oxygen.

Det antas at under prosessen folger smeltens manganinnhold den generelle form til de på Fig. 1 viste kurver. Det bor bemerkes at under blåsingen minskes smeltens manganinnhold forst til et minimum, It is assumed that during the process the manganese content of the melt follows the general shape of the curves shown in Fig. 1. It should be noted that during blowing, the manganese content of the melt is first reduced to a minimum,

og mangan går over fra smeiten til slaggen. Efter hvert som blåsingen fortsetter, forekommer det en tilbakevending av mangan, hvorved mangan går over fra slaggen og tilbake i smeiten. Denne tilbakevending når en topp henimot slutten av blåsingen og begynner derefter å avta efterhvert som manganet igjen overfores fra smeiten til slaggen • Ved anvendelse av et langvarig, opprinnelig forste trinn dannes slaggen og blir varm- i forhold til smeiten, og mangan over-, fores hurtig fra smeiten til slaggen slik at det minste manganinnhold i smeiten nåes.så hurtig som mulig. Efterhvert som smelte-temperaturen oker, går manganet tilbake til smeiten fra slaggen, and the manganese transfers from the smelting to the slag. As the blowing continues, a return of manganese occurs, whereby manganese passes from the slag and back into the smelt. This reversal reaches a peak towards the end of the blowing and then begins to decrease as the manganese is again transferred from the smelt to the slag • By using a long, initially first stage, the slag is formed and becomes hot- relative to the smelt, and the manganese is over-, fed quickly from the smelting to the slag so that the lowest manganese content in the smelting is reached. as quickly as possible. As the melting temperature increases, the manganese returns to the smelt from the slag,

og den forholdsvise mengde av mangan i smeiten oker til en topp efter ca. 2/3 av blåsetiden og avtar derefter efterhvert som smeltens temperatur oker henimot nedkjoringstemperaturen slik at ved slutten av blåsingen er manganinnholdet i smeiten forholdsvis lavt. and the relative amount of manganese in the smelt increases to a peak after approx. 2/3 of the blowing time and then gradually decreases as the temperature of the melt increases towards the run-down temperature so that at the end of blowing the manganese content in the melt is relatively low.

Ved anvendelse av et kortvarig forste trinn dannes det en forholdsvis kald slagg, og manganet holdes tilbake i smeiten i meget lengre tid slik at den minste manganmengde i badet nåes på et langt senere tidspunkt under blåsingen enn tilfellet er ved anvendelse av en forholdsvis langvarig forstetrinnsblåsing. Derefter vender manganet tilbake til badet fra slaggen slik at badets manganinnhold på grunn av tilbakevendingen når en topp like for blåsingen avsluttes slik at meget lite mangan fjernes fra badet av slaggen for nedkjøringen og utstopingen av smeiten. På grunn av dette er den forholdsvise manganmengde i badet på dette trinn langt hoyere. When using a short-term first stage, a relatively cold slag is formed, and the manganese is held back in the smelt for a much longer time so that the smallest amount of manganese in the bath is reached at a much later time during the blowing than is the case when using a relatively long-lasting first stage blowing. The manganese then returns to the bath from the slag so that due to the return, the manganese content of the bath reaches a peak just before the blowing ends so that very little manganese is removed from the bath by the slag for the run-down and plugging of the smelt. Because of this, the relative amount of manganese in the bath is much higher at this stage.

Med uttrykket "forholdsvis kortvarig forste trinn" er ment en forstetrinnsblåsing med en varighet som er tilstrekkelig til at. det dannes en kald slagg for derved å forsinke "fjernelsen av mangan fra smeiten under den tidlige del av blåsingen, hvorved tilbakevendingstoppen for sinkes.inntil mot slutten av blåsingen, og dette gir en smelte som ved nedkjøringen har et forholdsvis hoyt manganinnhold sammenlignet med det som oppnåes ved en vanlig blåsing under anvendelse av rent oxygen. En typisk tid for det kortvarige forste trinn er h - 6 minutter. With the expression "relatively short first stage" is meant a first stage blowing with a duration that is sufficient to. a cold slag is formed to thereby delay the "removal of manganese from the melt during the early part of the blow, thereby lowering the return peak until towards the end of the blow, and this gives a melt which at the run-down has a relatively high manganese content compared to that which is achieved by a normal blow using pure oxygen.A typical time for the short first stage is h - 6 minutes.

Med uttrykket "forholdsvis langvarig forste trinn" er ment With the expression "relatively long-lasting first stage" is meant

et trinn med en varighet som er tilstrekkelig til at det dannes en varm slagg, hvorved mangan hurtig fjernes fra smeiten slik at det minste manganinnhold nåes tidlig.under raffineringsprosessen, hvorved tilbakevendingen kan skje efterhvert som smeltens temperatur stiger slik at tilbakevendingstoppen nåes i det vesentlige for blåsingen avsluttes, og dette gir et minsket manganinnhold i smeiten ved neå-kjoringen. a step with a duration sufficient for a hot slag to form, whereby manganese is quickly removed from the smelt so that the minimum manganese content is reached early during the refining process, whereby the reversal can take place as the temperature of the melt rises so that the reversal peak is reached essentially for the blowing ends, and this results in a reduced manganese content in the smelting during the neå run.

Med uttrykket "forholdsvis hoyt innhold av forbrenningspro-. dukter" er det ikke nødvendigvis ment at en hoveddel av raffinerings-gassen i trinn I av. prosessen inneholder forbrenningsprodukter, en- . skjbnt dette kan være tilfellet. Det er med dette uttrykk isteden ment å trekke en sammenligning med raf f ineringsgassen under det annet trinn av prosessen. With the expression "relatively high content of combustion products" it is not necessarily meant that a major part of the refining gas in stage I of. the process contains combustion products, en- . unfortunately this may be the case. This expression is instead intended to draw a comparison with the refinery gas during the second stage of the process.

Under trinn I strommer oxygen til lansen i en storre mengde enn den som er nodvendig for fullstendig forbrenning av brenslet, hvorved det tilveiebringes ukombinert oxygen i raffineringsgassene som anvendes i dette trinn. Overskuddet av oxygen som strommer til lansen i trinn I og som selv om dét er lite sammenlignet med det overskudd som anvendes i trinn II, sikrer en fullstendig forbrenning av brenslet, minsker sterkt faren for innforing av forurensninger fra brenslet i chargen og gir fritt oxygen for en forraffinering. Overskuddet er ikHe så stort at det setter i gang en kraftig, tidlig carbonkoking, som tilfellet er ved L.D.-prosessen. De varme raffineringsgasser som anvendes .ved foreliggende fremgangsmåte, er heller oxygenfattige i forhold til den ved L.D.-prosessen anvendte raffineringsgass som er ufortynnet, rent oxygen, og de typiske tidlige raffineringsreaksjoner for silicium og carbon foregår derfor med en betraktelig nedsatt hastighet. De varme gasser som i alminnelighet har en temperatur av 22o3-2760°C i dette trinn, fremmer flytbarheten av de slaggdannende materialer slik at det fåes en reaktiv, flytende slagg under de forste par minutter av trinn I. Det dannes således en reaktiv, basisk slagg under prosessen for dannelsen av for store mengder surt siliciumdioxyd, hvorved angrep av siliciumdioxyd på konverterens basiske, ildfaste foring nedsettes. Dette står i motsetning til den selv-underholdte L.D.-prosess hvor slaggdannelsen er avhengig av varme During stage I, oxygen flows to the lance in a greater quantity than is necessary for complete combustion of the fuel, thereby providing uncombined oxygen in the refining gases used in this stage. The excess of oxygen that flows to the lance in stage I and which, although it is small compared to the excess used in stage II, ensures a complete combustion of the fuel, greatly reduces the danger of introducing contaminants from the fuel into the charge and provides free oxygen for a pre-refining. The surplus is not so great that it initiates a strong, early carbon boiling, as is the case with the L.D. process. The hot refining gases used in the present method are rather poor in oxygen compared to the refining gas used in the L.D. process, which is undiluted, pure oxygen, and the typical early refining reactions for silicon and carbon therefore take place at a considerably reduced rate. The hot gases, which generally have a temperature of 22o3-2760°C in this stage, promote the flowability of the slag-forming materials so that a reactive, liquid slag is obtained during the first few minutes of stage I. Thus, a reactive, basic slag during the process for the formation of excessive amounts of acidic silicon dioxide, thereby reducing the attack of silicon dioxide on the converter's basic refractory lining. This is in contrast to the self-sustained L.D. process where slag formation is dependent on heat

som utvikles ved eksoterme raffineringsreaksjoner mellom kaldt oxygen og forurensninger i det råjern som tilfores konverteren. which is developed by exothermic refining reactions between cold oxygen and impurities in the pig iron fed to the converter.

Det er blitt fastslått at for oxygentilforselshastigheter og brensler av den i de nedenstående eksempler anvendte type kan overskuddet være 25-300 $ utover den teoretisk nodvendige oxygenmengde It has been established that for oxygen supply rates and fuels of the type used in the examples below, the excess can be $25-300 over the theoretically necessary amount of oxygen

for fullstendig forbrenning av brenslet. Det foretrekkes å anvende et oxygenoverskudd av 50-150 %, og det anvendes som regel et oxygenoverskudd av 60-70 %. Et overskudd av fritt oxygan i trinn I over ca. 300 % gir en forholdsvis dårlig slaggdannelse og badkondisjonering da det fåes en kaldere flamme innen den ovre del av overskuddsom-rådet og også fordi storre overskudd forer til for sterke raffinerings-reaks joner, spesielt siliciumreaksjoner, på et for tidlig trinn av prosessen. Et overskudd av under 25 % gir en unodvendig forlengelse for complete combustion of the fuel. It is preferred to use an oxygen excess of 50-150%, and as a rule an oxygen excess of 60-70% is used. An excess of free oxygen in stage I above approx. 300% results in relatively poor slag formation and bath conditioning as a colder flame is obtained within the upper part of the surplus area and also because a larger surplus leads to too strong refining reactions, especially silicon reactions, at a too early stage of the process. A surplus of less than 25% results in an unnecessary extension

av raffineringstiden og dårlig varmeoverforlngsutbytte fra den for- of the refining time and poor heat transfer yield from the

brente olje. Dessuten kan det lille overskudd bevirke at en hoy prosentuell mengde av jernoxydet blir igjen i slaggen, hvorved utbyttet minsker på grunn av en "svak" blåsing. De foretrukne overskudd kan imidlertid variere dersom det ved fremgangsmåten anvendes et brensel med en vesentlig forskjellig varmeverdi og/eller en oxygentilforselshastighet som er vesentlig forskjellig fra dem som er angitt i eksemplene. burnt oil. Moreover, the small excess can cause a high percentage of the iron oxide to remain in the slag, whereby the yield decreases due to a "weak" blowing. However, the preferred excesses may vary if a fuel with a significantly different heating value and/or an oxygen supply rate that is significantly different from those indicated in the examples is used in the process.

De varme gasser-fra flammen ved lansens nedre ende, som regel med en temperatur av 2203-2760°C, i trinn I er som regel selv til-strekkelige til å gjore det slaggdannende materiale flytende uten anvendelse av vanlige flussmidler. Det kan imidlertid tilsettes vanlige flussmidler, som fluss-spat eller valseglodeskall, for ytterligere å påskynde dannelsen av flytende slagg og for å lette en tidlig fjernelse av fosfor under prosessen, som forklart nedenfor. The hot gases from the flame at the lower end of the lance, usually with a temperature of 2203-2760°C, in stage I are usually sufficient by themselves to make the slag-forming material liquid without the use of ordinary fluxes. However, common fluxes, such as fluorspar or slag shell, may be added to further accelerate the formation of liquid slag and to facilitate an early removal of phosphorus during the process, as explained below.

Foruten den manganregulering som utfores i trinn I av foreliggende fremgangsmåte, er slaggens FeO-innhold fremdeles ganske hoyt da badet er forholdsvis kaldt, og denne betingelse begunstiger en tidlig fjernelse av fosfor og svovel fra badet. En del carbon og silicium raffineres også i trinn I selv om hovedraffineringen av carbon utsettes til et senere trinn i prosessen. Apart from the manganese regulation carried out in step I of the present method, the FeO content of the slag is still quite high as the bath is relatively cold, and this condition favors an early removal of phosphorus and sulfur from the bath. Some carbon and silicon are also refined in stage I, although the main refining of carbon is postponed to a later stage in the process.

Trinn II i prosessen er det.trinn i prosessen hvor hovedav-kullingen av smeiten finner sted. Under dette trinn foregår raf-fineringen under anvendelse av et stort overskudd av fritt oxygen • Stage II in the process is the stage in the process where the main decarburization of the smelting takes place. During this step, the refining takes place using a large excess of free oxygen •

i forhold til den nodvendige mengde for fullstendig forbrenning av brenslet, og overskuddet er som regel 1000-1300 %. in relation to the amount required for complete combustion of the fuel, and the surplus is usually 1000-1300%.

Det har vist seg gunstig å opprettholde oxygenstrommen og å minske brenseltilfor selen til lansen til det onskede nivå. Det store overskudd av oxygen i trinn Usetter i gang en kraftig carbonkoking i smeiten, og hoveddelen av carbonraffineringen ved prosessen forekommer under dette trinn. Den varme raffineringsgasstrom som-kommer ut av lansen av brennertype på dette trinn av prosessen, inneholder 90-95 vskt$ varmt, fritt oxygen som. ved anvendelse av uttomningsåpninger eller lansemunnstykker rettes mot chargen med-hoy hastighet. De varme gasser, som regel med en temperatur av størrelsesordenen 1371-l6^9°C, kommer ut fra munnstykkene i lansen og letter opprettholdelsen av en.flytende slagg ved å hindre av-kjoling eller storkning av slaggen, som kan forekomme ved L.D.-prosessen hvor kaldt oxygen alene med en temperatur av -101°C blåses It has proven beneficial to maintain the oxygen flow and to reduce the fuel supply to the seal to the lance to the desired level. The large excess of oxygen in step Unstarts a strong carbon boiling in the smelter, and the main part of the carbon refining in the process occurs during this step. The hot refining gas stream exiting the burner-type lance at this stage of the process contains 90-95 wt% hot, free oxygen which. when using discharge openings or lance nozzles, aim at the charge at high speed. The hot gases, usually with a temperature of the order of magnitude 1371-16^9°C, emerge from the nozzles in the lance and facilitate the maintenance of a liquid slag by preventing cooling or solidification of the slag, which can occur in L.D.- the process where cold oxygen alone with a temperature of -101°C is blown

mot chargen. against the charge.

Varigheten av trinn II er som regel 8-15 minutter eller, mer eller mindre avhengig av f.eks. det onskede sluttcarboninnhold og sluttemperaturen. Dessuten er varigheten av trinn II avhengig av den forholdsvise mengde skrapjern, som. tilsettes med chargen. Jo hoyere den forholdsvise mengde skrapjern i chargen er, jo kortere vil i alminnelighet varigheten av trinn II være. The duration of stage II is usually 8-15 minutes or, more or less depending on e.g. the desired final carbon content and the final temperature. Moreover, the duration of stage II is dependent on the relative amount of scrap iron, which. is added with the charge. The higher the relative amount of scrap iron in the charge, the shorter the duration of stage II will generally be.

Dersom det anvendes en 3-trinns prosess utgjøres trinn III av If a 3-stage process is used, stage III is made up of

et sluttraffinerings- og reguleringstrinn for så langt som mulig å regulere sluttemperaturen og carboninnholdet. Denne regulering oppnåes ved å oke den forholdsvise mengde av forbrenningsprodukter i raffineringsgasstrommen slik at overskuddet av fritt oxygen ut- a final refining and regulation step to regulate the final temperature and carbon content as far as possible. This regulation is achieved by increasing the relative quantity of combustion products in the refining gas chamber so that the excess of free oxygen

over den nodvendige mengde for fullstendig forbrenning av brenslet som regel er 25-200$. Varigheten av trinn III er hovedsakelig avhengig av nødvendigheten av å sikre at den nodvendige samlede brenselmengde anvendes'under prosessen. Ved en typisk utførelse er den onskede nedk jor.ingstemperatur av størrelsesordenen 1600°C. above the amount required for complete combustion of the fuel is usually 25-200$. The duration of stage III is mainly dependent on the need to ensure that the required total amount of fuel is used during the process. In a typical design, the desired lowering temperature is of the order of 1600°C.

Denne temperatur kan reguleres ved den.skrapjernmengde som tilfores med chargen og ved den samlede nodvendige oljemengde som må tilfores raffineringsbeholderen under blåsingen for å bevirke oppvarming av chargen. Varigheten av sluttrinnet, dersom det anvendes, er som r.qgel 5-16 minutter. This temperature can be regulated by the amount of scrap iron that is supplied with the charge and by the total required amount of oil that must be supplied to the refining vessel during blowing to effect heating of the charge. The duration of the final step, if used, is typically 5-16 minutes.

Den samlede raffineringstid ved foreliggende fremgangsmåte er som regel 20-30 minutter, men denne kan varieres efter behov eller onske og er i noen grad avhengig av tilgjengelig oxygenkapasitet, konverterbeholderen, brenselegenskaper og lanseegenskaper. Jo mer oxygen som er tilgjengelig, jo kortere vil som regel den samlede raffineringstid være. The overall refining time in the present method is usually 20-30 minutes, but this can be varied according to need or desire and is to some extent dependent on the available oxygen capacity, the converter container, fuel properties and lance properties. The more oxygen that is available, the shorter the overall refining time will usually be.

En rekke munnstykker eller lanser kan anvendes ved utførelse av foreliggende fremgangsmåte, og dette er klart for en .fagmann. A variety of nozzles or lances can be used in carrying out the present method, and this is clear to a person skilled in the art.

Under raffineringstrinnene- tilfores strommer av During the refining steps, streams are supplied

et flytende carbonholdig brensel og i det vesentlige rent oxygen i de ovenfor angitte forholdsvise mengder til lansen a liquid carbon-containing fuel and essentially pure oxygen in the relative quantities indicated above for the lance

av brannertypen og bringes der i kontakt under dannelse av en brensel-oxygenstrom. Denne brensel-oxygenstrom avgies fra.lansen fortrinnsvis med overlydshastighet for å eliminere eller minske turbulens i strommen. Denne turbulens i strømmene bor som regel unngåes da det er viktig med en ikke-turbulent strom for en effektiv tilforsél of the burner type and are brought into contact there with the formation of a fuel-oxygen stream. This fuel-oxygen stream is emitted from the lance preferably at supersonic speed to eliminate or reduce turbulence in the stream. This turbulence in the currents should as a rule be avoided as it is important to have a non-turbulent current for an effective supply

av de varme raffineringsgasser til den charge som skal raffineres. Varmestrålingen fra beholderveggene og chargen er tilstrekkelig til of the hot refining gases to the charge to be refined. The heat radiation from the container walls and the charge is sufficient for

å bevirke antennelse og'dannelse av en flamme (jf. fig. 2) som strekker seg ut fra lansens uttomningsåpninger. De varme raffineringsgasser som avgies' fra flammen, omfatter forbrenningsprodukter og fritt oxygen og rettes med hoy hastighet som regel nedad og utad fra to cause ignition and formation of a flame (cf. Fig. 2) which extends from the lance discharge openings. The hot refinery gases emitted from the flame include combustion products and free oxygen and are directed at high speed, usually downwards and outwards from

i <....>in <....>

lansen mot chargen. the lance against the charge.

Det har imidlertid vist seg at en lanse med den generelle munnstykke anordning- som er vist på Fig. 3? er spesielt egnet. Lansen omfatter en lang del 11 forsynt med et kombinert'tilfor sel- og brennermunnstykke 12 ved sin nedre ende. Lansedelens 11 indre er bygget opp av en rekke ringformede passasjer og kanaler hvorigjennom oxygen og flytende brensel tilfores til en rekke uttomningsåpninger 13 i det kombinerte tilfor sel-og br ennermunnstykke 12. Antallet av munnstykker er i noen grad avhengig av raffineringsbeholderens storrelse. Ved anvendelse av små beholdere har en lanse med ett enkelt munnstykke vist seg å være egnet, men ved utforelse i teknisk målestokk under anvendelse av konvertere med en kapasitet av 200-300 tonn er en lanse med tre eller fire uttomningsåpninger 13 og et brennermunnstykke 12 egnet. En brenseloljetilforselskanal omfattende et ror lh er fortrinnsvis sentralt anordnet i lansens 10 del 11. En rekke ror 16 It has been found, however, that a lance with the general nozzle arrangement shown in Fig. 3? is particularly suitable. The lance comprises a long part 11 provided with a combined seal and burner nozzle 12 at its lower end. The interior of the lance part 11 is made up of a series of annular passages and channels through which oxygen and liquid fuel are supplied to a series of discharge openings 13 in the combined supply and burner nozzle 12. The number of nozzles depends to some extent on the size of the refining vessel. When using small containers, a lance with a single nozzle has proven to be suitable, but when carried out on a technical scale using converters with a capacity of 200-300 tonnes, a lance with three or four discharge openings 13 and a burner nozzle 12 is suitable . A fuel oil supply channel comprising a rudder lh is preferably centrally arranged in the part 11 of the lance 10. A series of rudders 16

er ved 15 sveiset til den nedre ende av roret lk og strekker seg nedad fra denne. Antallet av rorene 16 tilsvarer antallet!av uttomningsåpninger 13, og rekken av oxygentilforselsror 21 er vinkel-anordnet i forhold til lansens lengdeakse og omfatter en anordning, som en venturi 33, for akselerering av- oxyg.enet.. Brenseltilf or sels-kanalen er fortrinnsvis, forsynt med en ringformig kappe anordnet mellom oljekanalen og oxygentilforselskanalen for å isolere for- ■ varmet brensel i brenseltilforselskanalen. Dette er nbdyendig da den lave temperatur til det oxygen som strommer nedad gjennom oxygentilforselskanalen 18, ved anvendelse av tunge brenseloljer vil avkjole oljen, og oljestrommen kan derved bli stanset. is at 15 welded to the lower end of the rudder lk and extends downwards from this. The number of rudders 16 corresponds to the number of discharge openings 13, and the row of oxygen supply rudders 21 is arranged at an angle in relation to the longitudinal axis of the lance and includes a device, such as a venturi 33, for accelerating the oxygen supply. The fuel supply channel is preferably, provided with an annular jacket arranged between the oil channel and the oxygen supply channel to isolate preheated fuel in the fuel supply channel. This is necessary as the low temperature of the oxygen flowing downwards through the oxygen supply channel 18, when heavy fuel oils are used, will cool the oil, and the oil flow can thereby be stopped.

Brenseltilforselskanalen. lh er ved sin utlopsende forsynt med en rekke.brenseltilfbrselsr.br 23 som strekker seg fra denne og som hvert har en endedel anordnet i det tilsvarende, oxygentilfbrselsrbr 21 slik at oxygen som strommer gjennom disse tilforselsrbr til ut-tbmningsåpningene,•vil strbmme ringformet rundt, enden av de til-' svarende- brenseltilfbrselsrbr, hvorved brensel vil meddrives- i oxygenet når det uttbmmes fra uttbmningsåpningéne. The fuel supply channel. lh is provided at its outlet with a series of fuel supply pipes 23 which extend from this and each of which has an end part arranged in the corresponding oxygen supply pipe 21 so that oxygen flowing through these supply pipes to the discharge openings will flow in an annular shape around , the end of the corresponding fuel supply pipes, whereby fuel will be entrained in the oxygen when it is discharged from the discharge openings.

Ved dennelansemunnstykkeanordning meddrives brensel i én i With this lance nozzle device, fuel is driven in one i

det vesentlige ren.oxygenstrom og vil ved utstotning fra lanse-munnstykket antennes under dannelse av en kort flamme omgitt av en skjermlignende omhyIling med hoyt innhold av fritt oxygen. Ved denne anordning sikres det at under raffineringsprosessén kommer forbren-ningsproduktene, men ikke selve flammen, i kontakt med smeiten og slaggen, hvorved hindres en forurensning av smeiten med i brenslet inneholdte forurensninger, som svovel. Unngåelsen av en forurensning av chargen med slike forurensninger, er som regel av viktig-het ved foreliggende fremgangsmåte. the essentially pure oxygen stream and, when ejected from the lance nozzle, will ignite with the formation of a short flame surrounded by a screen-like coating with a high content of free oxygen. This arrangement ensures that during the refining process the combustion products, but not the flame itself, come into contact with the smelt and the slag, thereby preventing contamination of the smelt with contaminants contained in the fuel, such as sulphur. The avoidance of contamination of the charge with such contaminants is, as a rule, of importance in the present method.

EKSEMPEL I EXAMPLE I

Dette er et eksempel på en ren oxygehblåsing og ikke på foreliggende fremgangsmåte. This is an example of pure oxygen blowing and not of the present method.

En charge omfattende H-5,36 kg skrapjern, ^53,59 kg varmt metall og 18,1^- kg kalk ble satt til en toppblåst konverter. En lanse med en enkelt åpning og en munnstykkekonstruksjon som angitt .ovenfor, ble innfort i beholderens munning, og rent oxygen ble tilfort lansen i 2k minutter i en mengde av 90,61 m^. A charge comprising H-5.36 kg of scrap iron, ^53.59 kg of hot metal and 18.1^- kg of lime was put into a top-blown converter. A lance with a single opening and a nozzle construction as indicated above was inserted into the mouth of the container, and pure oxygen was supplied to the lance for 2k minutes in an amount of 90.61 m 2 .

Temperaturen til det varme metall vår ved starten av blåsingen 1350°C, og sluttemperaturen var 1600°C. Mengden av FeO i slaggen var 20,5$. The temperature of the hot metal at the start of the blowing was 1350°C, and the final temperature was 1600°C. The amount of FeO in the slag was 20.5$.

Tabell I gjengir en sammenligning mellom analyser for varmt metall og ferdig stål. Table I gives a comparison between analyzes for hot metal and finished steel.

EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2

Dette eksempel er et eksempel på foreliggende fremgangsmåte This example is an example of the present method

for fremstilling av et ferdig stål med lavt manganinnhold. for the production of a finished steel with a low manganese content.

En konverterbeholder med åpen topp ble fylt med 90,72 kg skrapjern, ^53,59 kg varmt metall og l8,l>+ kg kalk. Det varme metall hadde en temperatur av 1350°C. An open-top converter vessel was filled with 90.72 kg of scrap iron, ^53.59 kg of hot metal and l8.l>+ kg of lime. The hot metal had a temperature of 1350°C.

Chargen ble blåst med brenselolje og oxygen under anvendelse av en lanse med en åpning, som angitt ovenfor. Brenseloljen var en gassolje, og blåsingen ble gjennomfbrt med et forste trinn på 10 minutter ved en brenselol jetilf br sel av 5*+,5 liter pr. time og en oxygentilfbrsel av 158,57 m pr. time, et annet trinn på 8 minutter ved en brenseloljetilfbrsel av 9,08 liter pr. time og en oxygentilfbrsel av 158,57 m pr. time og et sluttrinn på 6 minutter ved en brenseloljetilfbrsel av 5^,5 liter pr. time og en oxygentilfbrsel av 158,57 m^ pr. time. Den samlede blåsetid var derfor 2h minutter. Sluttemperaturen var 1610°C, og mengden av FeO i slaggen var 23$. ;Tabell II gjengir en sammenligning mellom analysene for det varme metall og det ferdige stål. ;Det fremgår at ved å anvende et forholdsvis langvarig forste trinn ved foreliggende fremgangsmåte, d.v.s. av størrelsesordenen 10 minutter, minsket manganinnholdet fra 0,9 $ i det varme metall til 0,0>+$ i det ferdige stål. ;EKSEMPEL 3 ;Dette eksempel er en gjentagelse av eksempel 2 for å vise hvordan det i praksis oppnåes et hoyt manganutbytte i analysen for det ferdige stål. ;Den i eksempel 2 anvendte konverter ble fylt med 90,72 kg skrapjern, ^53,59 kg varmt metall og 18,1^- kg kalk. Det varme metalls temperatur var 1370°C. Chargen ble blåst i 2h minutter under anvendelse av brenselolje og oxygen ved en fremgangsmåte omfattende et forste trinn på 5 minutter ved en brenseloljetilforsel av 5<*>+,5 liter pr. time og en oxygentilforsel av 158,57 m^ The charge was blown with fuel oil and oxygen using a lance with an opening, as indicated above. The fuel oil was a gas oil, and the blowing was carried out with a first step of 10 minutes at a fuel oil consumption of 5*+.5 liters per hour and an oxygen supply of 158.57 m per hour, another stage of 8 minutes at a fuel oil supply of 9.08 liters per hour and an oxygen supply of 158.57 m per hour and a final stage of 6 minutes at a fuel oil supply of 5^.5 liters per hour and an oxygen supply of 158.57 m^ per hour. The total blowing time was therefore 2h minutes. The final temperature was 1610°C, and the amount of FeO in the slag was 23$. Table II gives a comparison between the analyzes for the hot metal and the finished steel. It appears that by using a relatively lengthy first step in the present method, i.e. of the order of 10 minutes, the manganese content decreased from 0.9$ in the hot metal to 0.0>+$ in the finished steel. ;EXAMPLE 3 ;This example is a repetition of example 2 to show how in practice a high manganese yield is achieved in the analysis for the finished steel. The converter used in example 2 was filled with 90.72 kg of scrap iron, 53.59 kg of hot metal and 18.1 kg of lime. The temperature of the hot metal was 1370°C. The charge was blown for 2h minutes using fuel oil and oxygen by a method comprising a first step of 5 minutes at a fuel oil supply of 5<*>+.5 liters per hour and an oxygen supply of 158.57 m^

pr. time, et annet trinn på 8 minutter ved en brenseloljetilforsel av 5^,5 liter pr. time og en oxygentilfbrsel av 158,57 m^ pr. time og et tredje og avsluttende trinn på 11 minutter ved en brenseloljetilforsel av 5^,5 -liter pr. time og en oxygentilforsel av 158,57 m^ pr. time. per hour, another step in 8 minutes at a fuel oil supply of 5^.5 liters per hour and an oxygen supply of 158.57 m^ per hour and a third and final step of 11 minutes at a fuel oil supply of 5^.5 liters per hour and an oxygen supply of 158.57 m^ per hour.

Det ferdige stål hadde .en temperatur av l6l5°C, og mengden av FeO i slaggen var 21 %, The finished steel had a temperature of 1615°C, and the amount of FeO in the slag was 21%,

Tabell III gjengir en sammenligning mellom analysene for det varme metall og det ferdige stål. Table III gives a comparison between the analyzes for the hot metal and the finished steel.

Det fremgår av tabellen at manganinnholdet i det varme metall ble minsket langt mindre enn ifolge eksempel 1. It appears from the table that the manganese content in the hot metal was reduced far less than according to example 1.

Diagrammet på Fig. 1 viser manganinnholdet under blåsingen. Kurven' B gjelder for variasjonen av smeltens manganinnhold med tiden under blåsingen og ved anvendelse av rent oxygen som i eksempel 1 ovenfor. Kurven A viser variasjonen av manganinnholdet med tiden under blåsingen ved anvendelse av et langvarig forste trinn som i eksempel 2, og kurven C er en lignende kurve for anvendelse av et kortvarig forste trinn som i eksempel 3. Det fremgår at den avsluttende topp for kurven C faller langt senere enn for en hvilken som helst av kurvene A og B og at dette bevirker at manganinnholdet i smeiten ved avslutningen av blåsingen er langt hoyere. Det bor. bemerkes at ved å velge en egnet varighet for det forste trinn kan den forholdsvise mengde av mangan i smeiten ved nedkjbringen reguleres meget nbyaktig. The diagram in Fig. 1 shows the manganese content during blowing. Curve B applies to the variation of the manganese content of the melt with time during blowing and when pure oxygen is used as in example 1 above. Curve A shows the variation of the manganese content with time during blowing using a long-term first step as in example 2, and curve C is a similar curve for using a short-term first step as in example 3. It appears that the final peak for curve C falls much later than for any of the curves A and B and that this causes the manganese content in the smelt at the end of the blowing to be much higher. It should. it is noted that by choosing a suitable duration for the first stage, the relative amount of manganese in the forge during the lowering process can be regulated very closely.

Claims

1. Continuation of the method according to Norwegian patent no. 125893 by refining iron to steel in a converter using a stream of hot refining gas emitted from a lance which is supplied with oxygen and liquid hydrocarbon, and which is directed downwards towards the charge at high speed and contains combustion products and free oxygen, as an excess of oxygen is used throughout the blowing and the ratio between oxygen and the liquid fuel changes/and the flow of refining gas directed towards the charge has a surrounding mantle with a high content of oxygen and/or combustion products that prevents contact between the unburned fuel and the smelt or reactive parts of the slag, and the process is carried out in two or three stages using an excess of oxygen in all stages of at least 25$ in relation to the amount necessary for complete combustion of the fuel, the gas drum in the first stage , which is a slag-forming and forming step, is kept rich in combustion products and with relatively low content of free oxygen, the gas stream in the second stage, which is a decarburization stage, is maintained with a relatively low content of combustion products and a relatively high content of free oxygen, and the gas stream in the eventual third stage, which is a correction stage, is again maintained relatively rich in combustion products and with a relatively low content of free oxygen, characterized by the fact that the return of manganese from the slag to the smelter during run-down is regulated by regulating the duration of the first stage, as a relatively short first stage is used to achieve a high return with a duration of 1.3/10-3/10 of the total blowing time and to achieve a low return, a relatively long first stage is used with a duration of 2.7/10-5/10 of the total blowing time.

2. Method according to claim 1, characterized in that the first step is carried out for 4-6 minutes to achieve a high return of manganese from the slag to the smelter during the reduction.

3. Method, according to claim 1 or 2, characterized in that the first step is carried out for 8-10 minutes to achieve a low return of manganese from the slag to the smelter during the reduction.