DE2126803A1 - Verfahren zur Herstellung von Stahl - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Stahl

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DE2126803A1 DE19712126803 DE2126803A DE2126803A1 DE 2126803 A1 DE2126803 A1 DE 2126803A1 DE 19712126803 DE19712126803 DE 19712126803 DE 2126803 A DE2126803 A DE 2126803A DE 2126803 A1 DE2126803 A1 DE 2126803A1
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Herbert 4100 Duisburg; Seehg Henri F. Dr. Ing. 4300 Essen Ritter von Waclawiczak
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Description

Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung in Essen
Verfahren zur Herstellung von Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahl aus Eisenerz-Pellets durch Direktreduktion in mantelbeheizten Schachtofen unter Verwendung von Spaltgas und anschließendem Einschmelzen im Elektroofen.
Die bekannten Verfahren dieser Art weisen allgemein den Nachteil auf, daß durch die unterschiedlichen Bedingungen in den. einzelnen Reduktionsstufen der Ausnutzungsgrad der verwendeten Spaltgase noch zu gering ist. Ausserdem bereitet es immer noch große Schwierigkeiten, den reduzierten Eisenschwamm ohne Wiederoxidation und ohne Wärmeverluste aus dem Schachtofen in den Elektroofen zu leiten, da eine vollständige Abdichtung der Ubergabestellen mit wirtschaftlichen Mitteln kaum zu verwirklichen ist und ein gewisser räumlicher Mindestabstand zwischen den beiden Ofen praktisch nicht unterschritten werden kann. Wenn die Abschirmung des Eisenschwamms gegen Luftzutritt nicht vermieden werden kann, so muß dieser zuni Schutz gegen Wiederoxidation bis auf Temperaturen abgekühlt werden, bei denen eine Wiederoxidation nicht mehr erfolgt. Zum Einschmelzen muß dann die dadurch verlorengegangene Wärme zusätzlich aufgebracht werden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Kachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden; und sie besteht bei einem Verfahren der eingangs genannten Art darin, daß die Pellets in mehreren Ofeneinheiten stu-
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AIv/ Du
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feiiweise reduziert werden, wobei das die Ofeneinheiten im Gegenstrom durchlaufende Spaltgas jeweils von der Ofeneinheit mit der weiter fortgeschrittenen Reduktionsstufe der vorhergehenden mit der weniger fortgeschrittenen Reduktionsstufe zugeführt und nach sbsx. Durchlaufen sämtlicher Ofeneinheiten mindestens teilweise zusammen mit den fertig reduzierten Pellets in den Elektroofen eingeleitet wird.
Durch die stufenweise Reduktion ergibt sich eine sehr günstige Ausnutzung des Spaltgases. Ferner ist der Reduktionsprozeß gut steuer- und regelbar. Die Wiederoxidation und Abkühlung der fertig reduzierten Pellets wird auf einfache und wirtschaftliche Weise verhindert.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für den Verbundbetrieb mit einem Kernreaktor. Dabei können Wärmeträger des Reaktorkreislaufs sowohl zur Erzeugung des im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoffgas bestehenden Spaltgases als auch zur Mantelbeheizung der Ofeneinheiten verwendet werden.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist so ausgebildet, daß mindestens zwei in bezug auf den Materialfluß parallelgeschaltete und in bezug auf den Spaltgasstrom umsteuerbar hintereinandergeschaltete Ofeneinheiten direkt an den Elektroofen angeschlossen sind.
Eine andere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist so gestaltet, daß mindestens zwei hintereinandergeschaltete und übereinander angeordnete Ofeneinheiten direkt an den Elektroofen angeschlossen sind. '
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht zusammen mit den Vorrichtungen zu dessen Durchführung eine besonders wirt-
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schaftliche", störungsfreie Und kontinuierliche Stahlherstellung.
In der Zeichnung sind zwei Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung als Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Anlage mit zwei nebeneinander angeordneten und parallelgeschalteten Ofeneinheiten " und
Fig. 2 eine entsprechende Anlage, wobei die Ofeneinheiten übereinander angeordnet und von einem gemeinsamen Mantel umgeben sind.
Die gegebenenfalls vorreduzierten Eisenerzpellets gelangen über Aufgabetrichter 1 und Dosiereinrichtungen 2 in die Ofeneinheiten 3 bzw. 31» die sie fertigreduziert in Form von Eisenschwamm durch Dosiereinrichtungen k wieder verlassen. Werden vorreduzierte Pellets z.B. direkt von einem Sinterband in den Aufgabetrichter 1 geleitet, so ist eine gasdichte Abkapselung der Aufgabe vorgesehen, ι
Nach dem Austritt aus einer Ofeneinheit 3 bzw» 3' gelangt der Eisenschwamm jeweils über einen Sechacht 5 in den Elektroofen 6. An die Schächte 5 sind Leitungen 7 bzw. für die Zufuhr von heißem Spaltgas angeschlossen, das deien Eisenschwamm vor Wiederoxidation und Abkühlung schützt.
An den Elektroofen 6 schließt sich ein an eine Vakuumanlage 9 angeschlossener Legierungsvorherd 10 an, in den der flüssige Rohstahl über ein Saugrohr 11 aus dem Elektroofen G gelangt. Die Kombination« eines Legierungsvorherdes mit einem Elektroofen ist im vorliegenden Fall besonders vorteilhaft, weil dabei die Schlacke, die bei der Eingabe von Eisenschwamm in den Elektroofen im allgemeinen in großer Menge anfällt, aus diesem ohne Schwierigkeiten
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und ohne Behinderung des Frischprozesses über eine geeignete bekannte Schlackenabstich-Einrichtung 12 . - ; kontinuierlich abgezogen werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, direkt an den Legierungsvorherd 10 eine - nicht dargestellte - Stranggußanlage anzuschließen. , : ■ . '
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage xxx als Ofeneinheiten zwei nebeneinander angeordnete und in bezug auf den Materialfluß parallelgeschaltete übliche Schachtofen 3 verwendet, die von einem isolierten und beheizbaren Mantel 13 umgeben sind. Das Heizgas für die Mantelbeheizung wird den Schachtofen 3 über die Leitäungen l4 zugeführt und durch die Leitungen 15 wieder abgeführt. -Als Heizgas kommt bei Verbund, mit einem Kernreaktor z.B. Helium in Frage. Es kann selbstverständlich jede andere wirtschaftlich einsetzbare Wärmequelle angeschlossen werden. Auch die Verwendung von frischem oder verbrauchtem Spaltgas als Heizgas ist möglich.
Das für die Reduktion benötigte Spaltgas wird über die Leitung l6 zunächst dem links dargestellten Schachtofen 3 zugeführt, in dem zu diesem Zeitpunkt die sich in diesem befindenden Eisenerzpellets fertigreduziert werden. Nach Austritt aus dem Schachtofen gelangt das Spaltgas über die Leitung 17 und einen Wärmeaustauscher l8 in den Wascher 19, in dem es von Verunreinigungen und Kohlendioxid gereinigt wird. Aus dem Wäscher 19 wird das gereinigte und inzwischen abgekühlte Spaltgas als Kühlmedium wieder in den Wärmeaustauscher 18 zurückgeleitet und anschließend in einem Wärmeaustauscher 20 wieder auf Reaktionstemperatur erwärmte Über eine Leitung 21 gelangt das erhitzte Spaltgas in den rechts dargestellten Schachtofen 3» in dem zu diesem Zeitpunkt vorreduziert wird* Das aus diesem Schachtofen austretende verunreinig-
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te und verbrauchte Spaltgas wird zum Teil über eine Leitung ~&L· als Schutzgas in den Schacht 5 eingeleitet und der Rest einem Dampferzeuger 22 als Brenngas zugeführt.
Nachdem eine Charge den fertigreduzierenden Schachtofen durchlaufen hat, ist gleichzeitig die Vorreduktion in dem anderen Schachtofen abgeschlossen und die Führung des Spaltgases wird, wie mit den strichpunktierten Linien angedeutet, umgeschaltet.' Somit wird nunmehr in dem rechts dargestellten Schachtofen 3 fertigreduziert und in dem links dargestellten gleichzeitig vorreduziert. Die Reduktion kann, falls notwendig, in weitere Stufen unterteilt werden, wozu dann drei oder mehr Schachtofen in gleicher Weise parallelgeschaltet und umsteuerbar miteinander verbunden sind.
Bei der Anlage nach Fig. 2 entfällt diese Umsteuerung, da die Ofeneinheiten 31 sowohl in bezug auf den Materialfluß als auch in bezug auf den Spaltgasstrom hintereinandergeschaltet sind. Im übrigen ist die Wirkungsweise die gleiche wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. Bei dieser Anlage sind zwei Gruppen von hintereinandergeschalteten Ofeneinheiten 31 verwendet. Die Frage, wieviele derartiger Gruppen verwendet werden, richtet sich in erster Linie nach der Kapazität des Elektroofens. Es können ebensogut eine oder mehrere solcher Gruppen zum Einsatz gelangen.
Die drei übereinander angeordneten und hintereinandergeschalteten Ofeneinheiten 31 sind von'einem gemeinsamen Mantel 23 umgeben. Die Ofeneinheiten 31 weisen an ihremn unteren Enden Schütetrichter 2k auf, deren Neigungswinkel sich nach d'em Material bzw. dessen jeweiligen Zustand richten. Falls notwendig, kann dieser Winkel auch ver-
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stellbar sein. Die Stufenhöhe der. einzelnen Ofeneinheiten 31 richtet sich nach der Belastbarkeit der Pellets, die wiederum von der Zusammensetzung und dem jeweiligen Zustand derselben abhängig ist.
Die Führung des Spaltgases ist im Prinzip in beiden Anlagen gleich. Die entsprechenden Leitungen und Elemente sind daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Von den um die Mäntel 23 beider Ofengruppen herumgelegten Ringleitungen 25 sind die jeweils in gleicher Höhe angeordneten miteinander verbunden, was übersichtshalber nicht dargestellt worden ist. Dem Wärmeaustauscher »20 wird Abgas aus dem Elektroofen 6 zugeführt, das anschließend im Dampferzeuger 22 verbrannt wird. Der Wärmeaustauscher 20' der zweiten Reinigungsstufe wird dagegen in den Heizgaskreislauf eingeschaltet. Anstelle dieser Maßnahme kann jedoch auch vorgesehen sein, hxä durch die strichpunktierte Linie 26 angedeutet ist, den Wärmeträger für den Wärmeaustauscher 20· durch Verbrennen eines Teils des verbrauchten Spaltgases zu erwärmen.
Als Schlackenbildner wird dem Elektroofen 6 Kalziumkarbid zugeführt. Das bei diesem Prozeß im Kalziumkarbid-Ofen 27 anfallende Kohlenmonoxid-Wasserstoff-Gemisch wird eben- ^ falls als Spaltgas verwendet. .
In den übereinander angeordneten Ofeneinheiten 31 bleiben die Pellets durch den Durchlauf von einer Einheit in die andere in ständiger Bewegung, wodurch sie immer wieder aufgelockert werden und eine Brückenbildiung zwischen ihnen nicht auftritt.
Patentansprüche{
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Claims (5)

Patenta'nspr üche
1. Verfahren zur Herstellung von Stahl aus Eisenerz-Pellets durch Direktreduktion in mantelbeheizten Schachtofen unter Verwendung von Spaltgas und anschließendem Einschmelzen im Elektroofen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets in mehreren Ofeneinheiten stufenweise reduziert werden, wobei das die Ofeneinheiten im Gegenstrom durchlaufende Spaltgas jeweils von der Ofeneinheit mit der weiter fortge-
. schrittenen Reduktionsstufe der vorhergehenden mit der weniger fortgeschrittenen Reduktionsstufe zugeführt und nach Durchlaufen sämtlicher Ofeneinheiten mindestens teilweise zusammen mit den fertig reduzierten Pellets in den Elektroofen eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Spaltgas jeweils nach Austritt aus einer Öfeneinheit und vor Eintritt in die vorhergehende Verunreinigungen und Kohlendioxid ausgewaschenen werden.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spaltgas nach dem Waschen mittels Abwärme des Elektroofens oder/und eines Kernreaktors auf die vorgesehene Reaktionstemperatur erwärmt wird.
k» Verfahren nach Anspruch Ij 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelbeheizung der Ofeneinheiten durch Abwärme eines Kernreaktors erfolgt.
5. Vorrichtung 4. zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei in Bezug auf den Materialfluß parallelgeschaltete und in Bezug auf den Spaltgasstrom umsteuerbar hintereinandergeschaltete Ofeneinheiten direkt an den Elektroofen angeschlossen sind«
EV 83/70
AK/Mt
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6· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens -zwei hintereinandergeschaltete und übereinander angeordnete Ofeneinheiten direkt an den Elektroofen angeschlossen sind·
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofeneinheiten von einem gemeinsamen Mantel umgeben sind.
8· Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennfe zeichnet, daß die Ofeneinheiten an ihrem unteren Ende Schüttrichter aufweisen.
f. Vorrichtung nach einem der Ansprüche § bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofeneinheiten an ihren unteren und/oder oberen Enden Dosiereinrxchtungen aufweisen.
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