DE1508075A1 - Verfahren zur Gewinnung von Eisen und Stahl - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von Eisen und StahlInfo
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- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
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- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
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- C21B13/08—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in rotary furnaces
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Description
DR.ING.F.WUKSTIIOFF shiTTNCHKN 00
DIPL. ING. G. PULS 'SCJIWEIOERSTRASSK 2
DH.K.T.PEOHMANK TXUPOx asoesi
1A-32 512
Beschreibung zu der Patentanmeldung
SHEIL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ H.V.
30, Carel van Bylandtlaan, Haag, ITi e der lande
"betreffend
"Verfahren zur Gewinnung von Eisen und Stahl".
"Verfahren zur Gewinnung von Eisen und Stahl".
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Eisen und Stahl aus Erzen in einem Ofen, wobei zusammen mit den) Erz und
den Flußmitteln ein kohlenstoffhaltiges Material und ein Oxydationsmittel
aufgegeben werden, die als Reduktionsmittel bzw. als Mittel zur Aufbringung der erforderlichen Wärmeenergie dienen.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Herstellung von
Roheinen und Stahl bestimmter Zusammensetzung in einer einzigen Stufe. Es ist demnach kein weiteres Prischen mehr erforderlich.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Erz eingeschmolzen unu reduziert, wobei sich eine Schicht au=? geschmolzenem
Eisen bildet, die durch eine Schlackenschicht abgedeckt ist.
909808/0928
COPY
Das kohlenstoffhaltige Material wird ganz oder teilweise in das Bad aus geschmolzenem Erz, Eisen und Schlacke eingebracht; darüberhinaus
wird ein Teil des Oxydationsmittels in die Schlackenschicht unterhalb des Punktes eingeführt, an welchem das kohlenstoffhaltige
Material zugegeben wird. Auf diese Weise wird ein genau einstellbares Gefälle des Sauerstoffpotentials innerhalb der Schlackenschicht
erreicht; im oberen Teil der Schlackenschicht wird ein
Metall von gewünschter Zusammensetzung gebildet, das dann durch den Bereich mit höherem Sauerstoffpotential absinkt.
Das kohlenstoffhaltige Material kann fest, flüssig oder gasförmig s;ein, wie z. B. Koks, Heizöl oder Erdgas. Ein wesentliches
Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das kohlenstoffhaltige Material ausschließlich in den oberen Teil der
Schlackenschicht eingeführt wird, so daß dort ein Zustand wesentlich höherer Reduktionswirkung aufrechterhalten wird, als dies für
die Reduktion von Eisenoxyd zu metallischem Eisend rforderlieh int.
Aus der Schicht entwickelt sich ein reduzierendes Gas, dar. im wesentlichen aus Kohlenmonoxyd und Wasserstoff besteht.
Infolge der Reduktionswirkung des oberen Teiln der Schlackenschicht
wird dort das metallische Eisen gebildet und aufgrund der hohen Oberflächenspannung'an der Zwischenflache von Schlacke und
Eisen fällt es in Form von kleinen Tropfen an, die relativ langsam
durch die restliche Schlackenschicht absinken, deren unterer Teil ein oxydierendes Milieu aufweist, da dort die Oxydationsmittel
eingeführt werden, z. B. Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte luft oder irgendein geeignetes Material, gegebenenfalls auch
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BAD ORIGINAL
ein Oxyd des Eisens. Auf diese Weise durchlaufen die im oberen Teil
der Schlackenschicht gebildeten Eisentröpfchen eine Region mit wesentlich höherem Sauerstoffpegel, worin dann zumindest ein Teil
der Begleitelemente aus den Erzen, die zusammen mit dem Eisen reduziert worden waren, z. B. das Silicium und der Phosphor, rückoxydiert
werden.
Wird als Oxydationsmittel Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte
Luft verwendet, so sollte die angewandte Menge 50 # der für ™
die vollständige Verbrennung des Reduktionsmittels erforderlichen Menge nicht übersteigen.
Die Stelle, an der das kohlenstoffhaltige Material eingespeist wird, hängt bis zu einem gewissen Grade von der Art des Materials,
vor allem von dessen reduzierenden Eigenschaften ab. Wird ein Peststoff,
wie Koks oder Kohle, angewandt, so kpnn man diesen oben auf die Schlackenschicht aufgeben. Durch die aus der Schlackenschicht
entweichenden reduzierenden Gase ist es dort auch vor einer Reak- tion mit irgendeiner oxydierenden Komponente der Ofenatmosphäre
geschützt und die Gase bilden eine Schutzschicht um den festen Kohlenstoff.
Erfindungsgemäß kann vorteilhafterweise das kohlenstoffhaltige Material in Form eines flüssigen Kohlenwasserstoffes angewandt
werden* Ein Teil davon wird unmittelbar in die Schlackenschicht eingespritzt, und zwar unter die Oberfläche der Schlackenschicht,
jedoch in deren oberen Teil.
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Bei der Temperatur, auf welcher die Schlackensohicht gehalten
wird, zersetzt sich jeder Kohlenwasserstoff durch Cracken und em scheidet sich Kohlenstoff ab, der sofort von der Metallschmelze
aufgenommen wird und in der gleichen Weise wie fester Kohlenstoff
ι als Reduktionsmittel wirkt, indem er das Eisenoxyd unter Bildung
Das
: von Kohlenroonoxyd zu Eisen reduziert./Kohlenmonoxyd entweicht zusammen
mit dem durch die Crackung der Kohlentwässerstoffe abgeschie·
denen Wasserstoff aus dem Bad, so daß in unmittelbarer Nähe der B) Schlackenschicht eine Schicht von reduzierendem Gas vorhanden ist,
welche die Zone der metallurgischen Reaktion und den eventuell auf der Schlackenoberfläche vorhandenen festen Kohlenstoff vor der Einwirkung
der Ofenatmosphäre schützt.
Bei Verwendung eines festen Reduktionsmittels, wie Kohle oder Koks, wird das Reduktionspotential in der reduzierenden Zone sehr
hoch sein und es ist zu erwarten, daß ziemlich beträchtliche Mengen an Begleitelementen, wie Silicium und Phosphor zusammen mit dem
Eisen aus den Eisenerzen reduziert werden; Ein besonderer Vorteil ™ der Verwendung von flüssigen Kohlenwasserstoffen ist darin zu
sehen, daß dann der Kohlenstoff durch Cracken der Kohlenwasserstoffe gebildet ist, so daß im allgemeinen ein etwas geringeres
Reduktionspotential vorhanden ist, das zv/ar dazu ausreicht, so gut
wie die gesamten Siiienoxyde zu Eisen reduzieren, jedoch nur begrenzte
Mengen der Begleitelemente reduziert. Die reduzierten Anteile derartiger Begleitelemente sollen jedoch dazu ausreichen,die im
Fertigprodukt erforderliche Zusammensetzung und damit die verlangte
Stahl- oder Eisengüte zu erreichen.
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Hierzu wäre eigentlich ein weiterer Frischvorgang notwendig, wie dies hei der üblichen Stahlgewinnung ja auch der Pail ist. Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jedoch das ganze Verfahren in einer einzigen Stufe durchgeführt werden, indem in den unteren Teil
der Schlackenschicht ein Oxydationsmittel eingebracht v/ird. Obgleich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verweilzeit im Ofen niedriger
ist als bei den üblichen Stahlgewinnungsverfahren und das Sauerstoffpotential
im allgemeinen tiefer liegt als dort, insbesondere, wenn Eisenoxyd als Oxydationsmittel dient, gewährleistet die große m
Berührungsfläche zwischen dem Eisen und der Schlacke, die-eine Folge
der kleinen Eisentröpfchen ist, daß die Reaktionsgeschwindigkeit ausreichend hoch ist, um den größten Teil der Begleitelemente des
Eisens zu entfernen. Dies trifft insbesondere zu, wenn Eisen mit Hilfe von flüssigen Kohlenwasserstoffen in einem Bereich von relativ
geringer Reduktionsfähigkeit verhüttet wird, so daß es einen geringen Kohlenstoffgehalt aufweist und das Ausgangserz nur einen geringen
Anteil an Begleitelementen und Verunreinigungen aufweist.
Die Ofentemperatur und damit die Temperatur des in der Schmelze vorhandenen Materials liegt im allgemeinen bei zumindest 1350° G.
Hierfür ist im allgemeinen eine Zusatzbeheizung erforderlich, weshalb
zumindest ein Teil des Oxydationsmittels in den oberen Ofenbereich eingeführt wird. Auf diese Weise ergibt das Oxydationsmittel
zusammen mit den brennbaren Gasen, die aus der Schmelze entweichen, ein Brennstoffgemisch, welches die erforderlichen Temperaturen
sicher einzuhalten gestattet.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird so viel Oxydationsmittel
in den Raum oberhalb des Bades eingeführt, daß die durch die Verbrennung des aus dem Bad entweichenden Gases entwickelte Wärme
ausreicht, um die Arbeitstemperaturen des Ofens aufrecht zu erhalten.
Um übermäßigen Verschleiß der feuerfesten Zustellung des Ofens durch die Schmelze zu vermeiden, v/ird der Ofen von außen mit Wasser
gekühlt.
Im allgemeinen entspricht dann die Zusammensetzung des Fertigproduktes
einerseits dem Reduktionspotential im oberen Teil der Schlackenschicht, andererseits der Oxydationsfähigkeit des unteren
Teils der Schlackenschicht, Da außerdem die Potentiale der verschiedenen Oxydations- und Reduktionsreaktionen, die während des
Ablaufes der Verhüttung stattfinden, von der Temperatur abhängen, ist die Zusammensetzung des Endproduktes auch eine Funktion der
Temperatur und im Ijidealfall müßte das System bei möglichst tiefer
t Temperatur betrieben v/erden. Die untere Grenze für die Betriebstemperatur
richtet sich jedoch weitgehend nach dem Kohlenstoffgehalt
des Produktes, da dieses im schraelzfiüssigen Zustand gehalten werden muß. Im allgemeinen wird bei Einhaltung einer Arbeitstemperatur, die möglichst knapp über der Schmelztemperatur des
Fertigproduktes liegt, ein Eisen mit geringem Anteil an Begleitelementen
und Verunreinigungen (außer Schwefel und Kohlenstoff) erhalten. Wird dann noch ein relativ schwefelarmer Kohlenwasserstoff
als Reduktionsmittel angewandt, so kann auch der Schwefel- und
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Kohlenstoffgehalt des Fertigproduktes niedrig gehalten werden und der Rohstahl eignet sich bereits als Baustahl, ohne daß ein weiteres
irischen oder Feinen erforderlich ist.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft als
Oxydationsmittel verwendet werden kann. Die Verbrennung des Brennstoffes erfolgt teilweise unter der Oberfläche der Schmelze, so daß
innerhalb des Bades Warme entwickelt und die Wärmeübertragung vereinfacht
wird.
Die den Ofen verlassenden Gase haben einen hohen Gehalt an fühlbarer Wärme und können auch beträchtlich reduzierend wirken.
Diese Gase können zum Vorwärmen und/oder Vorreduzieren der aufzugebenden Erze oder zum Vorwärmen von weiteren Rohstoffen und
Reaktionskomponenten, wie des Sauerstoffs, des Reduktionsmittels oder des Flußmittels dienen. Das Vorwärmen geschieht entweder ausschließlich
durch Ausnutzung der fühlbaren Wärme der Gase oder durch Verbrennen dieser Gase mit luft bzw. mit Sauerstoff angereicherter
Luft oder mit technischem Sauerstoff, wobei dann die fühlbare Wärme der Verbrennungsgase zur Wirkung kommt.
Je nach der Erzsorte, die zu verhütten ist und der angestrebten Beschaffenheit des zu erzielenden Metalls wird die Schlacke sauer
oder basisch geführt. Die Flußmittel für die korrekte Einhaltung
der Basizität, Viskosität und Verflüssigungstemperatur der Schlacke
werden zusammen mit den Ereen aufgegeben. Geeignete Flußmittel sind
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Kalk, Kalkstein, Dolomit, Silikate und Feldspat, einaeln oder
gemischt, "berechnet auf eine Schlacke der gewünschten Zusammensetzung
"bei gleichzeitiger Chargierung mit den Erzen unter Berücksichtigung
des Gehaltes an Gangart.
Die 'zu chargierenden Erze können die übliche Korngröße aufweisen;
wenn jedoch vorgewärmt und/oder vorreduziert wird, ist die Korngröße weitgehend bestimmt durch die Erfordernisse dieser Verfahrensstufe.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht offensichtlich eine recht genaue Einstellung der gewünschten Zusammensetzung des
Fertigproduktes. Da die Begleitelemente und Verunreinigungen in den Erzen bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise stark herabgedrückt
werden können und da der Kohlenstoffgehalt bei Verwendung eines entsprechenden Kohlenwasserstoffbrennstoffes zumindest unter
einem Grenzwert von 0,2 f° gehalten werden kann und im übrigen die
Kohlenwasserstoffbrennstoffe normalerweise nur einen geringen Aschengehalt aufweisen, bleibt lediglich noch die Notwendigkeit,
eisen Brennstoff mit geringem odor vernachlässigbarem Schwefelgehalt
auszuwählen, um erfindungsgemäß eine genaue Einstellung der Stahlgüte zu gewährleisten. Es int auf diese Weise möglich, direkt
ein Produkt zu erhalten, welches hinsichtlich seiner Analyse ungefähr den Baustählen entspricht. Ein weiteren Frischen oder
Feinen ist also normalerweise unnötig, läßt sich aber in Sonderfällen mit weit geringerem Zeit- und Kostenaufwand durchführen, als
bei den Produkten der üblichen Verhüttungsverfahren.
Patentansprüche 8629 909808/0928
Claims (6)
1. Verfahren zur Gewinnung von Eisen und Stahl aus Erzen, wobei ein kohlenstoffhaltiges Material als Reduktionsmittel und ein
Oxydationsmittel zur Aufbringung der für die metallurgischen Reaktionen erforderlichen Wärmeenergie gemeinsam mit den Erzen
und Flußmitteln in den Ofen aufgegeben und das Erz eingeschmolzen und reduziert wird, derafct, daß die sich dabei bildende Metallschmelze
von einer Schlackenschicht abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest ein Teil des kohlenstoffhaltigen
Materials in das geschmolzenes Erz, Eisen und Schlacke enthaltende Bad eingespeist wird und daß ein Teil des
Oxydationsmittels in die Schlackenschicht unterhalb des Punktes eingeführt wird, an welchem das kohlenstoffhaltige Material eingespeist
wird, derart, daß innerhalb der Schlackenschicht ein einstellbares Sauerstoffpotential aufrechterhalten bleibt, das die
Zusammensetzung des innerhalb des oberen Teils der Schlackenschicht gebildeten und durch einen Bereich höheren Sauerstoffpotentials
nach unten sinkenden Metalls bestimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als kohlenstoffhaltiges Material einen flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoff verwendet und diesen in die
Schlackenschicht einführt.
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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Oxydationsmittel in den Raum über der
Schmelze einführt und die durch die Verbrennung der Abgase aus dem Bad freiwerdende Wärme dazu benützt, die Arbeitstemperatur
des Ofens aufrecht zu erhalten.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bin 3, dadurch gekennzeichnet , daß man die aus dem Bad ent v/eich end en Abgase
^ als Reduktionsmittel zur Vorreduzierung der Eisenerze in einer
gesonderten Verfahrenrsstufe verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß man die Abgase aun dem Bad zur Vorwärmung
des kohlenstoffhaltigen Materials und/oder des Oxydationnmittelrverwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e k e η η -
fc zeichnet, daß man die Abgase aus dem Bad verbrennt und
die gebildeten Verbrennungsgase zur Vorwärmung der in den Reaktor eingeführten Stoffe verwendet.
8629
909808/0928
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB47332/65A GB1067805A (en) | 1965-11-08 | 1965-11-08 | Method for the preparation of iron or steel from ores |
GB8221/66A GB1163405A (en) | 1966-02-24 | 1966-02-24 | Process for the production of Iron or Steel from Ores in a Furnace |
GB14573/66A GB1087027A (en) | 1965-11-08 | 1966-04-01 | Process for the production of iron or steel from ores in a furnace |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1508075A1 true DE1508075A1 (de) | 1969-02-20 |
Family
ID=27255171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19661508075 Pending DE1508075A1 (de) | 1965-11-08 | 1966-11-07 | Verfahren zur Gewinnung von Eisen und Stahl |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1508075A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0308925A1 (de) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Nkk Corporation | Verfahren und Vorrichtung zum Einschmelzen und Reduzieren von Eisenerzen |
EP0726326A2 (de) * | 1995-02-13 | 1996-08-14 | Hoogovens Staal B.V. | Verfahren zur Erzeugung von flüssigem Roheisen |
-
1966
- 1966-11-07 DE DE19661508075 patent/DE1508075A1/de active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0308925A1 (de) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Nkk Corporation | Verfahren und Vorrichtung zum Einschmelzen und Reduzieren von Eisenerzen |
EP0726326A2 (de) * | 1995-02-13 | 1996-08-14 | Hoogovens Staal B.V. | Verfahren zur Erzeugung von flüssigem Roheisen |
EP0726326A3 (de) * | 1995-02-13 | 1996-12-27 | Hoogovens Staal Bv | Verfahren zur Erzeugung von flüssigem Roheisen |
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