DE2210467B2

DE2210467B2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung von Stahl aus Schrott

Info

Publication number: DE2210467B2
Application number: DE2210467A
Authority: DE
Inventors: Hans Juergen Dr. 2820 Bremen Langhammer
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1972-03-04
Filing date: 1972-03-04
Publication date: 1974-08-29
Also published as: FR2174934B1; DE2210467C3; DE2210467A1; GB1418320A; FR2174934A1; IT979566B; US3897243A

Description

3 ' 4

heizung beim Einschmelzen nicht oxydiert. Hierbei durch vorspringende und richtungsändernde Auskommt das Einschmelzen einem reinen Umschmelz- mauerungen behindert zu werden,
prozeß in reduzierter bzw. neutraler Atmosphäre Nach einem .weiteren Merkmal der Erfindung ist gleich. Bei sauberem Schrott bzw. Werksumlauf- vorgesehen, daß durch wallförmige Feueifesterbebunschrott, BesSumschrott usw. ergäbe sich im Auffang- 5 gen Ch nachstellbare Uchtbogenelektrode von dem

fefäß praktisch fertiger Stahl. Bei schlechteren auf dem Boden zusammenlaufenden Stahl getrennt

ammelschrottqualitäten würden die im Schrott be- ist.

findlichen, nicht abbrennbaren metallischen Ver- Vorteilhafterweise ist nur der unterste im Be.eich

unreinigungen (Cu, Sn usw.) wie beim normalen der Lichtbogenerwärmung liegende Scbacbtofenteil

Elektroverfahren mit eingeschmolzen. Zusätze zum io mit hochwertigem Feuerfestmaterial ausgekleidet.

Auflegieren können praktisch verlustlos direkt mit- Hierbei empfiehlt es sich, das Auffanggefäß für den

chargiert werden. Das gilt natürlich auch für den flüssigen Stahl mit dem Abfluß zur Vermeidung von

einzustellenden Kohlenstoffgehalt. Oxydationseinflüssen dicht zu verbinden.

Da beim kontinuierlichen Einschmelzen im Gegen- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der satz zum normalen Elektroverfahren die Wärmeüber- 15 erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt,
gangsbedingungen gleichbleibend optimal sind, die Der Schachtofen 1 ist mit feuerfestem Material Wärmebeaufschlagung des Lichtbogens nur für die ausgekleidet, wobei im oberen Teil 2 ein normal und Schrottsäule bzw. das abfließende Metall genutzt im unteren Teil 3 ein hochbeanspruchbares feuerwird und gleichzeitig dabei die Feiierfestauskleidung festes Material benutzt ist. Den Boden 4 durchdringt ideal geschützt ist, sind die Leistungsdaten, der ao eine Elektrode 5 unter Belassung eines ringförmigen Wärmewirkungsgrad und die Feuerfest-Verbrauchs- Spaltes 6 zwischen der El.strode 5 und dem Boden 4. 2ah!en recht günstig. Der Lichtbogen 7 erschmilu den Schrott 8 so, daß

Es ergeben sich noch günstigc-re Bedingungen, in der Nähe des Lichtbogens 7 eine Aushöhlung 14

wenn die zugeführte Einschmelzenergie nur zum verbleibt. Beim Einschmelzen der bchrottsäule von

Teil durch die relativ teuere elektrische Energie auf- 35 unten schmilzt sich der Lichtbogen den Einschrnelz-

gebrecht werden muß. Es ist daher sinnvoll, den Ein- raum selbst heraus. Durch die Wärmeableitung inner-

satz bis zu etwa 800 bis 900^J C, d. h. bis zu Tempe- halb des Schrottes 8 und durch die abströmenden

raturen, bei der die Oxydationsneigung bei der Er- Rauchgase wird der Schrott 8 in unmittelbarer Um-

wärmung durch oxydierende Flammengase noch ge- gebung des Einschmelzraumes 14 so weit vorgewärmt,

ring ist, durch kostengünstige fossile Brennstoffwärme 30 daß die Schrottstücke an den vielfältigen Berührungs-

zu ermöglichen. punkten miteinander verschweißen und so ein trag-

Erfindungsgemäß sieht die Lösung so aus, daß die fähiges Gerüst für die darüberlastende Schrottsäule 8 Vorwärmung der Schrottsäule mit Erdgas, Koksgas, bilden. Die Schrottsäule 8 selbst lastet auf einem öl bzw. entsprechenden gasförmigen bzw. vergasen- relativ schmalen ringförmigen Schrottkranz 9, der den Brennstoffen im Gegenstrom erfolgt und daß die 35 sich in dem einschmelzenden und abfließenden Meauf diese Weise vorgewärmte Beschickung unter tall 13 laufend selbst verzehrt. Da das abschmelzende reduzierender Lichtbogenerwärmung eingeschmolzen Metall nach unten abläuft, bleiben die Lücken für die wird. Die brennbaren Gase sollten ohne gleichzeitige Gegenstromerwärmung durch die Ahgase völlig frei. Sauerstoffzufuhr bereits im unteren Teil der Be- Beim kontinuierlichen Abschmelzen der Schrottschickungssäule zugeführt werden, damit einmal die *o säule 8 von unten erneuert sich durch diesen Mechareduzierende Atmosphäre aufrechterhalten bleibt und nisrnus das Traggerüst laufend,
zum anderen die aufgenommene htente Wärme aus Durch die seitlichen öffnungen 10 und 11 wird der Lichtofenbeheizung konvektiv an die Beschik- Luft in die Schrottsäule eingebracht. Durch den ringkung abgegeben werden kann. Die Zuführung der förmigen Schlitz 6 zwischen dem Boden 4 und der nötigen Verbrennungsluft sollte über die Ofenwan- 45 Elektrode 5 wird ein reduzierendes Gas, z. B. Erdgas düngen erst in höheren Bereichen des Schachtes in den Schmelzraum 14 eingebracht. Dieses reduzieerfolgen, damit sich die dabei ausbildende Ver- rende Gas durchströmt den Lichtbogen 7 und wird brennungsatmosphäre nicht im Einschmelzraum aus- hier stark erhitzt, so daß durch das weiterströmende wirken kann. Bei dem vergleichsweise sehr großen Gas auch die Schrottsäule 8 vorerwärmt wird.
Hohlraumanteil von Schrottschüttungen ist die jio In dem Bereich zwischen dem Boden 4 und den Durchmischung von Verbrennungsgas und peripher Lufteintrittsöffnungen 10 bzw. 11 hat man es mit zugeführter Luft schon durch die Kaminwirkung des einer reduzierenden Atmosphäre zu tun, während Schachtofens gegeben und kann gegebenenfalls durch oberhalb der Lufteintrittsöffnungen 10 bzw. 11 die Verlängerung der Gasdurchströmung in erhöhten Atmosphäre oxydierend ist, weil hier Verbrennungs-Schächten beeinflußt werden. 3,5 vorgänge zwischen dem entlang der Elektiode5 ein-

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung geführten Gas und der darüber eingeführten Luft

zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Ver- entstehen.

fahrens, bestehend aus einem von oben her be- Durch die Feuerfesierhebung 12 wird ausgesJilos-

schickbaren Schachtofen, einer Elektrode, einer Ab* sen, daß der flüssige Stahl 13 etwa in den Spalt 6

flußöffnung für das Schmelzgut und Einrichtungen ίο eindringen könnte, wodurch letzterer veratopft würde,

zum Einbringen von Gas und Luft in den Schacht- In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist

ofen. lediglich von einer Elektrode 5 die Rede, die dem-

Die Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß nach mit Gleichstrom oder Einphasenstrom zu be-

dadurch aus, daß der Schachtofen einen weitgehend treiben wävs. Es steht dem jedoch grundsätzlich

gleichbleibenden bis sich leicht nach unten öffnenden «j nichts im Wege, durch den Boden 4 auch drei Elek-

Schacht besitzt, in dem die Beschickungssäule konti- troden hindurchzuführen, die dann mit Drehstrom

nuierlich unter der Schwerkraft nachrutscht, ohne zu betreiben wären.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuneen

Claims

Vermeidung von OxydationseinflUssen dicht verPatentansprüche: bunden ist

1. Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung

von Stahl aus Schrott in einem Schachtofen mit

weitgehend gleichbleibendem Querschnitt, wobei δ , ,_ . ..
die Beschickungssäule von unten zentral auf dem Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren größten Teil des Bescnickungsquerschnittes auf- zur kontinuierlichen Erzeugung von Stahl aus Schrott geschmolzen wird, dadurchgekennzeich- in einem Schachtofen mit weitgehend gleichb eibennet, daß das Aufschmelzen mittels elektrischer dem Querschnitt, wobei die Beschickungssäue von Lichtbogenerwärmung durchgeführt und das jo unten zentral auf dem größten Teil des Besciuckungs,-aufgeschmolzene Material überhitzt wird, wobei querschnitts aufgeschmolzen wird, sowie eine Vor die BeschJckungssäule über der Einschmelzzone richtung zur Durchführung des Verfahrens,
zur gleichzeitigen Aufrechterhaltung einer redu- Aus der deutschen Patentschrift 1 800 610 ist bezierenden Atmosphäre und zur Wärmeübertra- reits ein Verfahren zam kontinuierlichen Emschmelgung im Gegenstrom durch Verbrennung von der 15 zen von Schrott in einem Schachtofen bekannt, bei Einschmelzzone zugeführten fossilen Brenngasen dem die Beschickungssäule von unten her mit einer mit Luft, die getrennt peripher oberhalb der Ein- zentral liegenden, den größten Teil des Beschikschmelzzone zugeführt wird, auf Temperaturen kungsquerschnittes überstreichenden Flamme aufgevon 800 bis 1000° C vorgewärmt wird. schmolzen wird. Durch die hierbei (.erwendete

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 Flamme wird jedoch eine stark oxydierende Atmokennzeichnet, daß die Brenngase zur Abdichtung sphäre erzeugt, so daß hohe Verschlackungsverluste und Aufrechterhaltung einer reduzierenden unvermeidlich sind, so daß in einem nachfolgenden Atmosphäre über den Spalt zwischen der Elek- Verfahrensschritt mit Roheisen oder Kohle eine Auftrode und dem feuerfesten Boden zugeführt " kochreaktion zur endgültigen Stahlerzeugung vorwerden. 25 genommen werden muß.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Ferner ist es aus »The iron age« Januar 1959, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß Seite 90, bekannt, teure elektrische Energie zum der Schmelze im Bereich der Lichtbogenerwär- Einschmelzen von Schrott einzusparen, indem man mung liegt und durch das Niveau der Sumpfhöhe den Schrott mittels fossiler Brenngase vorwärmt.
des Metalls über dem Boden und damit durch die 30 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verweilzeit und die Überhitzung beeinflußt Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es werden. ermöglichen, in einem einzigen Verfahrensschritt

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Stahl aus Schrott unter Vermeidung der bisher oblibis 3, dadurch gekennzeichn t, daß die für die gaten Oxydation und in wirtschaftlicher Weise her-Stah !zusammensetzung nötigen Legierungsbe- 35 zustellen.

standteile gleichmäßig der Beschickung züge- Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren

mischt werden. der eingangs genannten Art, das dadurch gekenn-

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 zeichnet ist, daß das Aufschmelzen mittels elektribis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für die scher Lichtbogenerwärmung durchgeführt und das Verbrennung der zugeführten Brenngase nötige 40 aufgeschmolzene Material überhitzt wird, wobei die Luft selbstansaugend oder zwangsweise über Beschickungssäule über der Einschmelzzone zur Gebläse od. dgl. zugeführt wird. gleichzeitigen Aufrechterhaltung einer reduzierenden

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- Atmosphäre und zur Wärmeübertragung im Gegenrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus strom durch Verbrennung von der Einschmelzzone einem von oben her beschickbaren Schachtofen, 45 zugeführten, fossilen Brenngasen mit Luft, die geeiner Elektrode, einer Abflußöffnung für das trennt peripher oberhalb der Einschmelzzone zuge-Schmelzgut und Einrichtungen zum Einbringen führt wird, auf Temperaturen von 800 bis 1000° C von Gas und Luft in den Schachtofen, dadurch vorgewärmt wird.

gekennzeichnet, daß der Schachtofen (1) einen Hieroei können die Brenngase zur Abdichtung und

weitgehend gleichbleibenden bis sich leicht nach 50 Aufrechterhaltung einer reduzierenden Atmosphäre

unten öffnenden Schacht (2) besitzt, in dem die aber einen Spalt zwischen der Elektrode und dem

Beschickungssäule (8) kontinuierlich unter der feuerfesten Boden des Schachtofens zugeführt

Schwerkraft nachrutscht, ohne durch vorsprin- werden.

gende und richtungsändernde Ausmauerungen Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Abfluß der

behindert zu werden. 55 Schmelze im Bereich der Lichtbogenerwärmung liegt

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- und das Niveau der Sumpfhöhe des Metalls über kennzeichnet, daß durch wallförmige Feuerfest- dem Boden und damit die Verweilzeit und die Übererhebungen (12) die nachstellbare Lichtbogen- hitzung beeinflußt werden. Ferner können die für die elektrode (5) von dem auf dem Boden zusam- Stahlzusammensetzung nötigen Legierungsbestandmenlaufenden Stahl (13) getrennt ist. 60 teile gleichmäßig der Beschickung zugemischt wer-

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, den. Die für die Verbrennung der zugeführten dadurch gekennzeichnet, daß nur der unterste im Brenngase nötige Luft kann selbstansaugend oder Bereich der Lichtbogenerwärmung liegende zwangsweise über Gebläse od. dgl. zugeführt werden. Schachtofenteil (3) mit hochwertigem Feuerfest- Ahnlich wie bei einem Einschmelzen mit einem material ausgekleidet ist. 65 Erdöl-Sauerstoffbrenner bildet sich dabei ein Ein*

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 schmelzhöhlraum und die Beschickungssäule wird bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffang- schalenförmig von unten abgeschmolzen. Die aus gefäß für den flüssigen Stahl mit dem Abfluß zur Schrott bestehende Beschickung wird durch die Be-