WO1991006683A1 - Verfahren zum einbringen von fliessfähigen zuschlagstoffen in ein metallurgisches gefäss und gefäss für dieses verfahren - Google Patents

Verfahren zum einbringen von fliessfähigen zuschlagstoffen in ein metallurgisches gefäss und gefäss für dieses verfahren Download PDF

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WO1991006683A1
WO1991006683A1 PCT/EP1990/001902 EP9001902W WO9106683A1 WO 1991006683 A1 WO1991006683 A1 WO 1991006683A1 EP 9001902 W EP9001902 W EP 9001902W WO 9106683 A1 WO9106683 A1 WO 9106683A1
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vessel
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metallurgical
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PCT/EP1990/001902
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William Wells
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Kortec Ag
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
    • C21C5/562—Manufacture of steel by other methods starting from scrap
    • C21C5/565—Preheating of scrap
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
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    • C21C5/42—Constructional features of converters
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/16—Making or repairing linings increasing the durability of linings or breaking away linings
    • F27D1/1678—Increasing the durability of linings; Means for protecting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to a method for feeding aggregates into a metallurgical vessel according to the preamble of claim 1 and a metallurgical vessel or a metallurgical aggregate according to the preamble of claims 9 and 16 respectively.
  • additives For the metallurgical treatment of a molten metal, it is customary to add additives to the vessel intended for the treatment in addition to the starting material (ores, metals in solid or liquid state) in order to accelerate the formation of slags and to achieve the desired composition of the molten metal.
  • the additives are either supplied together with the feed material when charging the vessel or during the melting process or at the beginning of the refining phase of the melt.
  • GB-P3 843 714 describes a method for extending the service life of the refractory lining of a Kaldo converter. It is stated in this document that when oxygen is blown onto the molten iron during the fresh process, it is generally not sufficient to add coolants, such as limestone, burnt lime or iron ore, to counteract excessive temperatures. At the average temperature of the melt required to carry out the process, the area in which the oxygen jet strikes the melt and a local reaction reacts with it occurs in the region of the converter Overheating. Heat radiation from this area and afterburning of the emerging carbon monoxide would then cause local overheating and damage to the lining of the Kaldo converter.
  • coolants such as limestone, burnt lime or iron ore
  • a lance blows at least part of the required coolant in the granular state by means of a carrier gas, such as water vapor or carbon dioxide, against the region of the refractory lining which is most thermally stressed.
  • a carrier gas such as water vapor or carbon dioxide
  • the lime that sticks to the wall protects it from chemical stress from the slag and insulates it against heat transfer.
  • the grain size of the lime should be in the range of 0.5 and 10 mm.
  • About 130 to 140 kg / t of pig iron are given as the required amount of lime.
  • DE-PS 22 10 731 a method for protecting the refractory walls of the converter during operation be ⁇ become known, applied continuously or periodically on the inner wall in which, as wear material kohlenstoff ⁇ containing material w ⁇ ird. This is done by introducing a flowable or pasty mass containing the carbon through wall nozzles of the
  • heating oil or tar is fed in through wall nozzles arranged below and above the bath level.
  • the object of the invention is to improve the chemical and thermal protection of the wall of the vessel in a method according to the preamble of claim 1 without having to provide additional refractory material for this.
  • the addition of the aggregates should be without Lance and carrier gas to the most stressed areas of the vessel are made possible in a simple manner.
  • mechanical protection in the wall and bottom area of the vessel should also be made possible during the charging process.
  • the invention is also intended to create a metallurgical vessel for carrying out this method, which is characterized by an extension of the life of the refractory lining and low thermal losses.
  • the aggregates are fed continuously or intermittently, at least during part of the refining phase in the granular to dusty state, distributed over the circumference to the upper region of the inside of the vessel wall and, due to their weight, move downwards along the inside. They cover the inside of the vessel wall and partly adhere to it. They thus form an insulating or protective coating for the vessel wall which, after it has been consumed in the course of a metallurgical treatment, can be replaced simply and continuously by adding new additives.
  • the amount of heat transferred to the vessel wall is reduced by the additives. The reduced heat dissipation not only saves energy, it also shortens the duration of a metallurgical treatment.
  • the additives also protect the vessel wall against chemical influences.
  • a mixture of quicklime and up to 10% by weight of magnesia (MgO) is preferably used as the additive.
  • a metallurgical vessel according to the invention for carrying out the method according to the invention has a lid, in the edge region of which is distributed over the circumference, lid edge openings for the supply of the additives are contained, which open into the interior of the vessel adjacent to the inside of the vessel wall. This allows the Impact materials are supplied easily and specifically in each case to regions of the inner surface of the vessel wall which are extended in the circumferential direction.
  • the lid edge openings are each arranged in the regions above the oxygen nozzles. Above the maximum bath level through the wall of the vessel, further nozzles open as
  • Burners or for introducing oxygen-containing gases for post-combustion can be operated, these nozzles should be offset in the circumferential direction of the vessel with respect to the lid edge openings.
  • the lid edge openings are preferably connected via conveyor pipes to at least one higher-lying storage container for the additives.
  • blocking elements are provided in these.
  • the lid has an opening in the center for the discharge of hot exhaust gases and for charging feed material into the metallurgical vessel.
  • Fig. 1 shows a simplified schematic representation of a section through a so-called energy-optimized melting and freshening unit, also called EOF. Such an assembly is described in detail in DE-OS 37 35 150 wrote to which reference is made.
  • Fig. 2 shows the section II-II of Fig. 1.
  • a melting and fresh vessel (metallurgical vessel) 3 receiving a melt 1 is arranged in the lower region "of the unit.
  • a tapping device 7 is formed in the middle of a bottom region 5 of the vessel 3.
  • the vessel wall In its lower region 13, which receives the melt 1, ie in the region of the furnace, the vessel wall is provided with a refractory The inside of this area is designated by 13 '.
  • Wall elements formed.
  • feed material 27 such as steel scrap or the like
  • a charge material preheater 19 adjoins the cover 9 with grate parts 21, 23 and 25 through which the hot exhaust gases can flow in order to receive the feed material 27.
  • DE-OS 37 35 150 referenced.
  • the melting vessel 3 contains below the maximum bath level lower bath nozzles 29 for blowing oxygen and solid nozzles 31 for blowing solids, such as fine-grained carbon, into the melt 1.
  • burners 33 and a ring line 35 are also provided, which are connected to further nozzles 37 for blowing in air preheated in a heat exchanger 39.
  • the cover 9 has cover edge openings 41 distributed over the circumference for the supply of additives 43.
  • additives 43 such as quicklime CaO or a mixture of quicklime and up to 10% by weight magnesia MgO
  • 4 to 10 lid edge openings can be formed in the lid 9 distributed over the circumference.
  • the aggregates 43 can be blown against the inside 15 'of the vessel wall 11 by means of a gas flow, such as a nitrogen flow, via nozzles not shown.
  • the top wall openings 41 can be arranged and designed such that the additives 43 with a tangential component are blown against the inside 15 'of the vessel wall.
  • the additives 43 are fed exclusively by gravity from a higher-lying storage container, not shown, via conveyor pipes 45, which are each connected to the top edge openings 41 at the top.
  • conveyor pipes 45 which are each connected to the top edge openings 41 at the top.
  • the region of the conveyor tubes 45 adjoining the lid edge openings 41 is vertical, so that the additives flow down vertically on the inside 15 'and 13' of the vessel wall. The direction of entry of the flow into the
  • Each of the delivery pipes has a blocking element 47 which can be actuated by means of an actuator and by means of which the supply of the additives can be controlled. Due to their weight, the aggregates 43 fed continuously or intermittently through the lid edge openings move downward along the inner sides 15 'and 13' towards the bottom region 5, some of which remain adhering to the inner sides.
  • the melting vessel has under bath nozzles 29 distributed over the circumference, through which oxygen is blown into the melt.
  • the silicon contained in the molten iron is converted at the injection points to silicon dioxide, which has a high affinity for magnesium oxide, in particular at lower temperatures, which essentially consists of the lining or the refractory mass in the area of the furnace hearth. This is therefore strongly attacked.
  • lime is preferably supplied as an additive above the oxygen injection points, so that in the area of the latter there is sufficient lime available to neutralize the silicon dioxide and corrosion of the refractory lining in the latter Area is largely prevented.
  • the protective layer formed by the added additives protects the furnace walls and the base area against mechanical stress when the vessel is being charged. This is particularly important in the case of a melting unit in which lumpy batch material, such as scrap, is fed in from a batch preheater arranged above the melting unit in free fall, i.e. in the case of a melting unit of the type shown in the figures.
  • the aggregates 43 are supplied in the granular to dusty state, the grain size should be less than 17 mm. They are supplied at least during part of the cleaning phase. However, they are preferably also supplied during or at the end of the tapping phase.
  • the additives 43 further protect the vessel wall 11 from undesired chemical effects, so that the service life of the vessel wall 11 and thus of the melting vessel 3 is also extended in view of this.
  • the insulation or protective layer that forms on the inner sides 15 'and 13' and in the bottom region 5 of the vessel 3 means that maintenance or repair work on the vessel wall 11 that usually has to be carried out following a tapping phase can largely be dispensed with.
  • the thermal shock on the vessel wall which is possible when charging the feedstocks 27 into the melting vessel 3 is reduced by the insulation and protective layer.
  • the final temperature of the melt reached after the melting and refining period is around 2000 ° C.
  • hot CO-containing gas which is produced during the melting process is passed through the hot air blown in via the nozzles 37 via the passage opening 17 into the charge preheater 19 in order to preheat the feed material 27 held on grate parts 21, 23 and 25.
  • Heat losses occur in the melting vessel 3, particularly in the upper region 15 of the vessel wall 11 formed by the water-cooled elements.
  • the energy loss at the water-cooled elements can reach a value of about 10000 kJ / min per m 2 of water-cooled wall area.

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Abstract

Für die metallurgische Behandlung einer Metallschmelze (1) in einem metallurgischen Schmelz- und Frischgefäß (3) werden fließfähige Zuschlagstoffe (43), insbesondere Kalk, im körnigen bis staubförmigen Zustand, wenigstens während eines Teils der Feinungsphase, dem oberen Bereich der Innenseite (15') der Gefäßwand (11), über den Umfang verteilt, zugeführt. Die Zuschlagstoffe (43) bilden an der Gefäßwand (11) eine Dämm- bzw. Schutzschicht, durch die Energieverluste reduziert werden und die Lebensdauer des Gefäßes (3) verlängert wird.

Description

Verfahren zum Einbringen von fließfähigen Zuschlagstoffen in ein metallurgisches Gefäß und Gefäß für dieses Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Zυ- schlagstoffen in ein metallurgisches Gefäß gemäß dem Ober¬ begriff des Patentanspruchs 1 sowie ein metallurgisches Ge¬ fäß bzw. ein metallurgisches Aggregat gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 9 bzw. 16.
Es ist zur metallurgischen Behandlung einer Metallschmelze üblich, dem für die Behandlung vorgesehenen Gefäß neben dem Einsatzmaterial (Erzen, Metallen in festem oder flüssigem Zustand) Zuschlagstoffe zuzuführen, um die Schlackenbildung zu beschleunigen und die gewünschte Zusammensetzung der Me- tallschmelze zu erzielen. Die Zuschlagstoffe werden entwe¬ der zusammen mit dem Einsatzmaterial beim Chargieren des Gefäßes oder während des Schmelzprozesses bzw. zu Beginn der Feinungsphase der Schmelze zugeführt.
Die GB-P3 843 714 beschreibt ein Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung eines Kaldo- Konverters. Es wird in dieser Druckschrift ausgeführt, daß es beim Aufblasen von Sauerstoff auf die Eisenschmelze wäh¬ rend des Frischprozesses im allgemeinen nicht ausreicht der Schmelze Kühlmittel, wie Kalkstein, gebrannten Kalk oder Eisenerz zuzuführen, um zu hohen Temperaturen entgegenzu¬ wirken. Bei der für die Durchführung des Prozesses erfor¬ derlichen Durchschnittstemperatur der Schmelze trete in dem Bereich des Konverters, in dem der Sauerstoffstrahl auf die Schmelze auftrifft und mit dieser reagiert eine örtliche Überhitzung auf. Durch Hitzeabstrahlung aus diesem Bereich und Nachverbrennung des austretenden Kohlenmonoxids werde dann eine örtliche Überhitzung und Beschädigung der Aus¬ kleidung des Kaldo-Konverters verursacht. Um dies zu ver- meiden, wird durch eine Lanze wenigstens ein Teil des er¬ forderlichen Kühlmittels im körnigen Zustand mittels eines Trägergases, wie Wasserdampf oder Kohlendioxid gegen den thermisch am meisten beanspruchten Bereich der feuerfesten Auskleidung geblasen. Auf diese Weise wird eine wirksame Abschirmung erzielt. Gleichzeitig schützt der Kalk, der an der Wand haften bleibt, diese gegenüber einer chemischen Beanspruchung durch die Schlacke und isoliert sie gegen Wärmeübertragung. Auf diese Weise läßt sich die Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung des Ofens wesentlich erhöhen. Die Korngröße des Kalks soll im Bereich von 0,5 und 10 mm liegen. Als benötigte Kalkmenge werden etwa 130 bis 140 kg/t Roheisen angegeben.
Durch die DE-PS 22 10 731 ist ein Verfahren zum Schutz der feuerfesten Wände eines Konverters während des Betriebs be¬ kannt geworden, bei dem als Verschleißmaterial kohlenstoff¬ haltiges Material kontinuierlich oder periodisch auf die Innenwand aufgebracht wτird. Dies geschieht durch Einleiten einer den Kohlenstoff enthaltenden fließfähigen oder pastö- sen Masse über längs des Umfangs verteilte Wanddüsen des
Konverters. So wird beispielsweise während der metallurgi¬ schen Behandlung der Eisenschmelze Heizöl oder Teer durch unterhalb und oberhalb des Badspiegels angeordnete Wanddü¬ sen eingespeist.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 den chemischen und ther¬ mischen Schutz der Wand des Gefäßes zu verbessern, ohne hierfür zusätzliches feuerfestes Material zur Verfügung stellen zu müssen. Die Zufuhr der Zuschlagstoffe soll ohne Lanze und Trägergas zu den am meisten beanspruchten Stellen des Gefäßes auf einfache Weise ermöglicht werden. Bei einem Einschmelz- und Frischgefäß, das mit festen Einsatzstoffen, wie Schrott, beschickt wird, soll beim Chargiervorgang auch ein mechanischer Schutz im Wand- und Bodenbereich des Ge¬ fäßes ermöglicht werden.
Durch die Erfindung soll ferner ein metallurgisches Gefäß zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden, das sich durch eine Verlängerung der Lebensdauer der feuerfe¬ sten Auskleidung und geringe thermische Verluste auszeich¬ net.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruchs 1, das erfindungsgemäße Gefäß durch die Merkmale des Anspruchs 9 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltun¬ gen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die Zuschlagstoffe werden kontinuierlich oder intermittie- rend wenigstens während eines Teils der Feinungsphase im körnigen bis staubförmigen Zustand dem oberen Bereich der Innenseite der Gefäßwand über den Umfang verteilt zugeführt und bewegen sich infolge ihres Gewichtes entlang der Innen¬ seite nach unten. Sie bedecken die Innenseite der Gefäßwand und bleiben zum Teil an dieser haften. Sie bilden somit einen Dämm- bzw. Schutzüberzug für die Gefäßwand der, nach dessen Verbrauch im Verlauf einer metallurgischen Behand¬ lung, durch Zufuhr neuer Zuschlagstoffe einfach und konti¬ nuierlich ersetzbar ist. Durch die Zuschlagstoffe wird die auf die Gefäßwand übertragene Wärmemenge reduziert. Die verringerte Wärmeabfuhr führt neben einer Energieeinsparung auch zu einer Verkürzung der Dauer einer metallurgischen Behandlung. Weiterhin führen die Zuschlagstoffe zu einem Schutz der Gefäßwand gegenüber chemischen Einwirkungen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Zuschlagstoffe auch während oder am Ende der Abstichphase der Innenseite der Gefäßwand zuzuführen. Es kann damit bereits am Ende ei¬ nes vorhergehenden und zu Beginn eines neuen Arbeitszyklus- ses durch Zufuhr der Zuschlagstoffe eine Dämm- bzw. Schutz¬ schicht auf der Innenseite der Gefäßwand aufgebaut werden. Die durch die Zuschlagstoffe gebildete Schicht kann sich dabei nahezu über die gesamte Innenseite der Gefäßwand er¬ strecken. Durch die Zufuhr der Zuschlagstoffe bereits wäh- rend oder am Ende der Abstichphase wird vermieden, daß vor dem Beginn eines neuen Arbeitszyklusses die Innenseite der Gefäßwand bzw. eine dort angebrachte Auskleidung aus- feuer¬ festem Material gewartet, bzw. ausgebessert werden muß. Da¬ mit kann die Auslastung eines metallurgischen Schmelz- oder Frischgefäßes und damit die Produktivität gesteigert wer¬ den. Ferner wird beim Chargieren des Einsatzmaterials für den nächsten Arbeitszyklus, das heißt beim Chargieren von im Vergleich zur abgestochenen Schmelze kaltem Einsatzmate¬ rial ein auf die Gefäßwand ausgeübter thermischer Schock reduziert. Schließlich dämpft die vor dem Chargieren von festem Einsatzmaterial, sowie Schrott, gebildete Schutz¬ schicht aus Zuschlagsstoffen die mechanische Beanspruchung während des Chargiervorgangs im Boden- und Wandbereich des Gefäßes.
Vorzugsweise wird als Zuschlagstoff ein Gemisch aus ge¬ branntem Kalk und bis zu 10 Gew.-% Magnesia (MgO) verwen¬ det.
Ein erfindungsgemäßes metallurgisches Gefäß zur Durchfüh¬ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen Deckel auf, in dessen Randbereich über den Umfang verteilt, Deckelrandöffnungen für die Zufuhr der Zuschlagstoffe ent¬ halten sind, die angrenzend an die Innenseite der Gefäßwand in das Innere des Gefäßes münden. Hierdurch können die Zu- schlagstoffe einfach und gezielt jeweils in Umfangsrichtung ausgedehnten Bereichen der Innenfläche der Gefäßwand zuge¬ führt werden.
Bei einem metallurgischen Gefäß, bei dem durch die Wand un¬ terhalb des maximalen Badspiegels Sauerstoffdüsen zum Ein¬ blasen eines Sauerstoffhaltigen Gases münden, sind die Deckelrandöffnungen jeweils in den Bereichen oberhalb der Sauerstoffdüsen angeordnet. Münden oberhalb des maximalen Badspiegels durch die Gefäßwand weitere Düsen, die als
Brenner oder zum Einleiten Sauerstoffhaltiger Gase für die Nachverbrennung betreibbar sind, so sollen diese Düsen in Umfangsrichtung des Gefäßes gegenüber den Deckelrandöff¬ nungen versetzt sein.
Die Deckelrandöffnungen sind vorzugsweise über Förderrohre mit wenigstens einem höherliegenden Vorratsbehälter für die Zuschlagstoffe verbunden. Für eine Steuerung des Durch¬ satzes durch die Förderrohre sind in diesen Sperrorgane vorgesehen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Deckel im Zentrum eine Öffnung für den Austritt heißer Abgase und zum Chargieren von Einsatzmaterial in das metallurgische Gefäß auf.
Ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren und ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes metallurgi¬ sches Gefäß wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläu- tert.
Fig. 1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein sogenanntes energieoptimiertes Schmelz- und Frischaggregat, auch EOF genannt. Ein derarti- ges Aggregat ist ausführlich in der DE-OS 37 35 150 be- schrieben, auf die bezug genommen wird. Fig. 2 stellt den Schnitt II-II von Fig. 1 dar.
Im unteren Bereich" des Aggregats ist ein eine Schmelze 1 aufnehmendes Schmelz- und Frischgefäß (metallurgisches Ge¬ fäß) 3 angeordnet. In der Mitte eines Bodenbereiches 5 des Gefäßes 3 ist eine Abstichvorrichtung 7 ausgebildet. Von dem sphärisch gekrümmt ausgebildeten Bodenbereich 5 er¬ streckt sich eine zylinderförmige Gefäßwand 11 im wesent- liehen in vertikaler Richtung. Auf den Rand der Gefäßwand 11 ist ein Deckel 9 aufgebracht. In ihrem, die Schmelze 1 aufnehmenden unteren Bereich 13, d.h. im Bereich des Ofen¬ herdes, ist die Gefäßwand mit einem feuerfesten Material ausgekleidet. Die Innenseite dieses Bereiches ist mit 13' bezeichnet. Der eine geringere Wandstärke aufweisende, sich an den unteren Bereich 13 anschließende obere Bereich 15 der Gefäßwand 11- dessen Innenseite mit 15 ' bezeichnet ist, geht an seinem oberen Ende in den sich im wesentlichen ke¬ gelstumpfförmig daran anschließenden Deckel 9 über. Der obere Bereich 15 der Gefäßwand ist durch wassergekühlte
Wandelemente gebildet. In der Mitte des Deckels 9 ist eine Durchtrittsöffnung 17 zum Chargieren von Einsatzmaterial 27, wie Stahlschrott oder dergleichen und für den Austritt heißer Abgase aus dem Gefäße 3 vorgesehen. In der dem Bo- denbereich 5 gegenüberliegenden Richtung schließt sich an den Deckel 9 ein Chargiergutvorwärmer 19 an mit Rostteilen 21, 23 und 25 durch die die heißen Abgase hindurchströmen können zur Aufnahme des Einsatzmaterials 27. Betreffend weitere Einzelheiten des Chargiergutvorwärmers wird auf die DE-OS 37 35 150 bezug genommen.
Das Schmelzgefäß 3 enthält unterhalb des maximalen Badspie¬ gels Unterbaddüsen 29 zum Einblasen von Sauerstoff und Feststoffdüsen 31 zum Einblasen von Feststoffen, wie bei- spielsweise feinkörnigem Kohlenstoff, in die Schmelze 1. Im Bereich oberhalb der Schmelze 1 sind ferner Brenner 33 und eine Ringleitung 35 vorgesehen, die mit weiteren Düsen 37 zum Einblasen von in einem Wärmetauscher 39 vorgewärmter Luft in Verbindung stehen.
Der Deckel 9 weist in seinem Randbereich über den Umfang verteilte Deckelrandöffnungen 41 für die Zufuhr von Zu¬ schlagstoffen 43 auf. Für die Zufuhr der körnigen bis staubförmigen Zuschlagstoffe 43, wie gebranntem Kalk CaO oder einem Gemisch aus gebranntem Kalk und bis zu 10 Gew-% Magnesia MgO, können beispielsweise 4 bis 10 Deckelrandöff- ungen über den Umfang verteilt im Deckel 9 ausgebildet sein. Im dargestellten Fall sind es sechs Öffnungen 41. Die Zuschlagstoffe 43 können über nicht dargestellte Düsen mit- tels eines Gasstroms, wie beispielsweise einem Stickstoff¬ strom, gegen die Innenseite 15' der Gefäßwand 11 geblasen werden. Die Deckelwandöffnungen 41 können dabei so angeord¬ net und ausgebildet sein, daß die Zuschlagstoffe 43 mit tangentialer Komponente gegen die Innenseite 15' der Ge- fäßwand geblasen werden.
Vorzugsweise werden die Zuschlagstoffe 43 jedoch über För¬ derrohre 45, die jeweils oben an die Deckelrandöffnungen 41 angeschlossen sind, ausschließlich durch Schwerkraft aus einem höher liegenden, nicht dargestellten Vorratsbehälter zugeführt. Im dargestellten Fall ist der sich an die Deckelrandöffnungen 41 anschließende Bereich der Förder¬ rohre 45 senkrecht ausgebildet, so daß die Zuschlagstoffe senkrecht an der Innenseite 15' und 13' der Gefäßwand her- abfließen. Die Eintrittsrichtung des Förderstroms in das
Gefäß kann durch Ändern der Richtung dieses Abschnitts der Förderrohre geändert werden. Jedes der Förderrohre weist ein mittels eines Stellgliedes betätigbares Sperrorgan 47 auf, durch das die Zufuhr der Zuschlagstoffe steuerbar ist. Die durch die Deckelrandöffnungen kontinuierlich oder in¬ termittierend zugeführten Zuschlagstoffe 43 bewegen sich aufgrund ihres Gewichts entlang den Innenseiten 15' und 13' nach unten in Richtung auf den Bodenbereich 5, wobei sie zum Teil an den Innenseiten haften bleiben.
Durch fortgesetzte Zufuhr und durch die an den Innenseiten 15' und 13' anhaftenden Zuschlagstoffe 43 wird eine Dämm¬ bzw. Schutzschicht gebildet, die den Wärmeübergang vom In- neren des Schmelzgefäßes 3 auf die Gefäßwand 11 herabsetzt. Dies ist insbesondere bei Gefäßwänden aus wassergekühlten Elementen wichtig. Durch die Herabsetzung der Wärmeverluste steht für die metallurgische Behandlung der Schmelze 1 bei gleicher Energiezufuhr mehr Wärme zur Verfügung. Dies führt zu einer verkürzten Behandlungsdauer. Daneben wird die thermische Belastung der Gefäßwand 11 verringert. Durch sich im Bodenbereich 5 absetzende Zuschlagstoffe können diese Wirkungen auch für einen Teil des Bodenbereichs 5 , erzielt werden.
Das Schmelzgefäß weist über den Umfang verteilte Unterbad¬ düsen 29 auf, durch die in die Schmelze Sauerstoff einge¬ blasen wird. Das in der Eisenschmelze enthaltende Silicium wird an den Einblasstellen zu Siliciumdioxid umgewandelt, welches insbesondere bei niedrigeren Temperaturen eine hohe Affinität zu Magnesiumoxid aufweist, aus dem im wesentli¬ chen die Ausmauerung bzw. die feuerfesten Masse im Bereich des Ofenherdes besteht. Diese wird deshalb stark angegrif¬ fen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als Zuschlagsto f vorzugsweise Kalk oberhalb der Sauerstoffeinblasstellen zu¬ geführt, so daß im Bereich der letzteren ausreichend Kalk zur Neutralisierung des Siliciumdioxids zur Verfügung steht und eine Korrosion der feuerfesten Auskleidung in diesem Bereich weitgehend verhindert wird.
Die durch die zugeführten Zuschlagstoffe gebildete Schutz¬ schicht schützt beim Chargieren des Gefäßes die Ofenwände und den Bodenbereich auch gegenüber einer mechanischen Be¬ anspruchung. Dies ist insbesondere wichtig bei einem Schmelzaggregat, bei dem stückiges Chargiergut, wie Schrott, aus einem oberhalb des Schmelzaggregates angeord¬ neten Chargiergutvorwärmer im freien Fall zugeführt wird, d.h. bei einem Schmelzaggregat der in den Figuren darge¬ stellten Art.
Die Zuschlagstoffe 43 werden im körnigen bis staubförmigen Zustand zugeführt, wobei die Korngröße kleiner 17 mm sein soll. Sie werden wenigstens während eines Teils der Fei- nungsphase zugeführt. Vorzugsweise werden sie aber auch während oder am Ende der Abstichphase zugeführt.
Die Zuschlagstoffe 43 schützen ferner die Gefäßwand 11 vor unerwünschten chemischen Einwirkungen, so daß auch im Hin¬ blick hierauf, die Lebensdauer der Gefäßwand 11 und damit des Schmelzgefäßes 3 verlängert wird.
Durch die sich ausbildende Dämm- bzw. Schutzschicht an den Innenseiten 15 'und 13' sowie im Bodenbereich 5 des Gefäßes 3 können üblicherweise durchzuführende Wartungs- bzw. Repa¬ raturarbeiten an der Gefäßwand 11 im Anschluß an eine Ab¬ stichphase weitgehend entfallen. Der beim Chargieren der Einsatzstoffe 27 in das Schmelzgefäß 3 mögliche thermische Schock auf die Gefäßwand wird durch die Dämm- und Schutz¬ schicht herabgesetzt.
Im folgenden wird ein Arbeitszyklus beschrieben.
Nach dem Abstechen und Chargieren des Gefäßes 3 wird zu Be- ginn des Schmelzvorganges, Sauerstoff über die Unterbaddü¬ sen 29 in eine beim Abstechen im Schmelzgefäß verbleibende Restschmelze eingeblasen. Hierbei steigt die noch niedrige Temperatur der Schmelze 1 auf etwa 1000'C bis 1200 "C; dabei erfolgt in der Umgebung der Einblasstellen eine erste Reak¬ tion durch Oxydation von Si zu Si02. Durch die Schutz¬ schicht aus Zuschlagstoffen 43 werden dabei unerwünschte, aggressive, chemische Reaktionen im Bereich der Innenseiten 15' , 13' der Gefäßwand bzw. in dem Bodenbereich 5 verhin- dert. Mit dem Einblasen von Sauerstoff wird die Zufuhr kalkhaltiger Zuschlagstoffe fortgesetzt, bis das in das Schmelzgefäß 3 chargiertes Einsatzmaterial 27 vollständig geschmolzen und die Schlacke voll ausgebildet ist. Bei ei¬ nem für 28 t ausgelegten Schmelzgefäß 3 sind für einen etwa 35 Minuten dauernden Schmelz- und Frischvorgang etwa 1800 kg Kalk erforderlich. Der Kalk wird über die Deckelrandöff¬ nung 41 mit einer Zufuhrrate von etwa 50 kg/min zugeführt.
Die nach der Einschmelz- und Feinungsperiode erreichte End- temperatur der Schmelze liegt bei etwa 2000°C. Während des Schmelzprozesses anfallendes heißes CO-haltiges Gas wird nach einer Nachverbrennung durch die über die Düsen 37 ein¬ geblasene heiße Luft über die Durchtrittsöffnung 17 in den Chargiergutvorwärmer 19 geführt, um das auf Rostteilen 21, 23 und 25 gehaltene Einsatzmaterial 27 vorzuwärmen.
In dem Schmelzgefäß 3 treten Wärmeverluste insbesondere im oberen durch die wassergekühlten Elemente gebildeten Be¬ reich 15 der Gefäßwand 11 auf. Der Energieverlust an den wassergekühlten Elementen kann einen Wert von etwa 10000 kJ/min pro m2 wassergekühlter Wandfläche erreichen. Durch die Zufuhr der Zuschlagstoffe 43 über die Deckelrandöffnun¬ gen 41 auf die Innenseite 15' und den dadurch bedingten Aufbau einer Dämm- bzw. Schutzschicht wird die Wärmeüber- tragung auf die wassergekühlten Elemente und damit der En- ergieverlust wesentlich herabgesetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einbringen von fließfähigen Zu¬ schlagstoffen, insbesondere von Kalk, in ein metallurgi- sches Schmelz- und Frischgefäß zur metallurgischen Behand¬ lung einer Metallschmelze, bei dem die Zuschlagstoffe we¬ nigstens während eines Teils der Feinungsphase in körnigen bis staubförmigen Zustand der Innenseite der Gefäßwand zu¬ geführt werden, dadurch e k e n n n z e i c h n e t, daß bei einem durch einen Gefäßdeckel abgeschlossenen Ge¬ fäß, das einen Ofenherd aus feuerfestem Material zur Auf¬ nahme der Metallschmelze enthält, in den Unterbaddüsen zum Einblasen eines Frischgase münden, sowie eine sich an den Herdrand nach oben anschließende, senkrechte Gefäßwand, die Zuschlagstoffe dem oberen Bereich der Innenseite der Ge¬ fäßwand über deren Umfang verteilt zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die Zuschlagstoffe durch Öffnungen im Randbereich des Gefäßdeckels zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die Zuschlagstoffe den Deckelrandöff¬ nungen über an diese angeschlossene Förderrohre mittels Schwerkraft zugeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zuschlagstoffe jeweils an Stellen zugeführt werden, die oberhalb der Un- terbaddüsen liegen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zuschlagstoffe (43) auch während oder am Ende der Abstichphase der Innen- seite der Gefäßwand zugeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß als Zuschlag¬ stoff (43) ein Material zugeführt wird, das gebrannten Kalk (CaO) enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch e k e n ¬ z e i c h n e t, daß als Zuschlagstoff (43) ein Gemisch aus gebranntem Kalk und bis zu 10 Gew.-% Magnesia (MgO) zu- geführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zuschlagstoffe (43) mit tangentialer Komponente zur Gefäßwand (13' , 15' ) zugeführt werden.
9. Metallurgisches Gefäß mit einem Ofenherd (5, 13) aus feuerfestem Material zur Aufnahme einer Metallschmelze (1) auf dessen Seitenwand (13) oberhalb des maximalen Bad- spiegeis eine senkrechte durch wassergekühlte Elemente ge¬ bildete, zylindrische Gefäßwand (15) aufgesetzt ist und mit einem auf der Gefäßwand angebrachten Deckel ( 9 ) , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Deckel (9) im Randbe¬ reich über den Umfang verteilt Deckelrandöffnungen (41) für die Zufuhr von Zuschlagstoffen (43) enthält, und die
Deckelrandöffnungen angrenzend an die Innenseite (13' , 15' } der Gefäßwand (11) in das Innere des Gefäßes (3) münden.
10. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß unterhalb des maximalen
Badspiegels Sauerstoffdüsen (29) zum Einblasen eines sauer- stoffhaltigen Gases in das Gefäßinnere münden.
11. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Deckelrand- Öffnungen (41) jeweils in den Bereichen oberhalb der Sauer¬ stoffdüsen (29) angeordnet sind.
12. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß durch die Gefäßwand ( 15 ) oberhalb des maximalen Badspiegels Düsen (33, 37) in das Gefäßinnere münden, die in Umfangsrichtung des Gefäßes (3) gegenüber den Deckelrandöffnungen (41) ver¬ setzt sind.
13. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Deckelrandöffnungen (41) über Förderrohre (45) mit wenig¬ stens einem höher liegenden Vorratsbehälter für die Zu- schlagstoffe (43) verbunden sind.
14. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Förderrohre (45) Sperrorgane (47) zum Steuern der Zufuhr der Zuschlagstoffe enthalten.
15. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Deckel (9) in der Mitte eine Durchtrittsöffnung (17) für den Austritt heißer Abgase und zum Chargieren von Einsatz¬ material in das metallurgische Gefäß aufweist.
16. Metallurgisches Aggregat mit einem metallurgi¬ schem Gefäß (3) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß oberhalb des Gefäßes (3) ein Chargiergutvorwärmer (19) mit einer mit der Durch¬ trittsöffnung (17) des metallurgischen Gefäßes (3) korre¬ spondierenden unteren Öffnung angeordnet ist, durch die die aus dem Gefäß ( 3 ) austretenden heißen Abgase in den Char- giergutvorwärmer (19) einleitbar und das im Chargiergutvor- wärmer (19) erhitzte Einsatzmaterial in das metallurgische. Gefäß (3) chargierbar ist.
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