DE2412617B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verhüttung von Eisenerzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhüttung von Eisenerzen, wobei in einem Drehrohrofen das Erz durch festen Kohlenstoff sowie durch im Gegenstrom geführtes Flammengas erhitzt und reduziert, das reduzierte Eisen in mehreren Kammern eines Herdofens nacheinander gesammelt, überhitzt und zu Roheisen, Gußeisen oder Stahl umgewandelt wird, wobei die in jeder Kammer entstehenden heißen Abgase durch den Drehrohrofen geleitet werden. Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, daß die Wärme der in den Kammern des Herdofens entstehenden Gase im Drehrohrofen zur Erhitzung des Erzes ausgenutzt werden kann. Es wird damit Brennstoff gespart und das Verfahren wirtschaftlicher gestaltet. Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art war der Herdofen in mehrere miteinander kommunizierende Kammern unterteilt (DT-OS 14 58 746), so daß es sich hier praktisch um einen einzigen Herdofen gehandelt hat, durch welchen das flüssige Eisen bis zur Vollendung des Frischprozesses hindurchgeführt wurde. Der Abstich erfolgte aus der letzten Kammer und ein solches Verfahren hatte den Nachteil, daß der Frischprozeß vom Anfang bis zum Ende unverändert durchgeführt werden mußte, so daß ein Übergang von einer Stahlsorte auf die andere nur möglich war, wenn Zwischenprodukte in Kauf genommen wurden.

Aufgabe der Erfindung 'St es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welches bzw. welche es ermöglicht, das gefrischte Endprodukt beliebig zu variieren. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit nur zwei Kammern gearbeitet wird und das Eisen chargenweise von der ersten Kammer in die zweite Kammer überführt wird.

Das chargenweise Frischen in zwei aufeinanderfolgenden Vorgängen ist bekannt, jedoch wurde dieses Verfahren bisher in verschiedenen Herdofen durchgeführt, wobei das in einem Drehrohrofen reduzierte Eisen in den ersten Herdofen eingebracht und dann aus diesem chargenweise in den zweiten Herdofen übergeführt wurde (s. DT-OS 21 27 847). Dadurch, daß das Frischen in gesonderten Herdöfen durchgeführt wurde, war es nicht möglich, die Abgase aus dem zweiten Herdofen in den ersten Herdofen überzuleiten, und es war bei dieser bekannten Anordnung auch der erste Herdofen mit einem Abzug versehen, so daß die in diesem ersten Herdofen entstehenden Abgase nicht durch den Drehrohrofen geleitet wurden. Es konnte daher die Wärme der im zweiten Herdofen entstehenden Abgase und auch die Wärme der im ersten Herdofen entstehenden Abgase nicht nutzbringend ausgenutzt werden. Dadurch, daß gemäß der Erfindung in zwei Kammern gearbeitet wird und das Eisen chargenweise von der ersten Kammer in die zweite Kammer überführt wird, ist es möglich, das Eisen in individuellen Chargen zu frischen und die Qualität des Stahles oder Eisens beliebig von Charge zu Charge zu variieren und trotzdem die Wärme der Abgase und gegebenenfalls auch die reduzierende Wirkung dieser Abgase aus beiden Kammern im Drehrohrofen nutzbar zu machen. Die Erfindung ermöglicht beispielsweise im ersten Herdofen durch Überschuß an Kohlenstoff Eisen mit über 1% Kohlenstoff herzustellen, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn eisenärmeres Erz verarbeitet wird, weil der Eisengehalt der dann anfallenden großen Schlackenmengen gering und somit ein gutes Ausbringen gewährleistet ist. Es kann aber auch im ersten und/oder im zweiten Herdofen durch Überschuß an Kohlenstoff Roheisen hergestellt werden, welches dann in einem anderen Gefäß zu Stahl gefrischt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß beide Kammern durch einen Damm voneinander getrennt sind, der zur Überführung des Eisens von der ersten in die zweite Kammer durch Kippen an der dem Abstich gegenüberliegenden Seite niedriger ist als auf der Abstichseite. Es sind somit zwei Herdofen durch einen in zwei Kammern unterteilten Herdofen ersetzt, wobei beide Kammern durch eir? gemeinsames Gewölbe vereinigt sind. Das Überleiten der in diesen beiden Kammern entstehenden Abgase in den Drehrohrofen ist somit in einfacher Weise ermöglicht, wodurch, abgesehen von diesem Vorteil, auch der konstruktive Aufwand wesentlich geringer ist als bei der Anordnung von zwei getrennten Herdofen.

Im Zusammenhang mit der schematischen Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die gesamte Ofenkombination; die

F i g. 2 bis 6 zeigen einen Schnitt durch den zweiten Herdofen senkrecht zur Kippachse desselben mit Blickrichtung in Richtung des Pfeiles C, wobei die verschiedenen Stellungen der Herdofen dargestellt sind. Hierbei zeigt F i g. 2 die Herdofen in der Normalstellung, F i g. 3 in der entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkten Kippstellung beim Abkippen der Schlacke aus dem ersten Herdofen, Fig.4 in im Uhrzeigersinn geschwenkter Kippstellung zum Zweck des Überführens der Schmelze aus dem ersten Herdofen in den zweiten Herdofen, F i g. 5 in Schmelzzustellung und F i g. 6 in nach links geschwenkter Kippstellung zum Abgießen des fertigen Stahles aus dem zweiten Herdofen.

Aus einem Bunker 1 wird Erz und aus einem Bunker 5, z. B. Kalk als Schlackenbildner über einen Rüttler 2 und eine Rutsche 6 in den Drehrohrofen 3 üblicher Bauweise eingebracht. Aus einem weiteren Bunker 4 wird Kohle, Kohltn- oder Koksgrieß mit der Blaslanze

Aa eingeblasen.

Im Drehrohrofen 3 erfolgt zunächst neben dem Austreiben, der Feuchtigkeit und des Hydratwassers, falls erforderlich, auch eine Röstung des Erzes. Beim weiteren Durchwandern des Erzes durch den Drehrohrofen 3 erfolgt bei Temperaturen von etwa 1000°C eine weitgehende Reduktion, z. B. bis zu einem Metallisierungsgrad von 85 bis 90%. Die Beheizung des Drehrohrofens 3 erfolgt je nach Wunsch mit preisgünstigen Energieträgern, wie Kohlenstaub, Koksmehl, Erdgas oder Heizöl mit Hilfe eines Brenners 15 und gegebenenfalls mit nicht dargestellten Mantelbrennern. Zusätzlich werden auch die heißen CO-hältigen Abgase aus den Herdofen 7 und 8 durch den Drehrohrofen geleitet und verbrannt. Die Abgase verlassen die Ofenkombination i$ schließlich durch den Kamin 16 mit Temperaturen von 400 bis 500⁰C.

Das feste, teigige oder halbflüsilge Gemisch aus Eisen, Schlacke und nichtreduziertem Erz, gelangt kontinuierlich aus dem Drehrohrofen 3 auf den Herd des ersten Herdofens 7, wird dort gesammelt und auf Schmelztemperatur gebracht. Diese Temperatursteigerung wird durch teilweise Verbrennung der CO-hältigen Abgase aus dem Herdofen 8 sowie durch teilweise Verbrennung des Kohleüberschusses aus dem Austrag des Drehrohrofens und durch Deckenbrenner 9 oder Elektroden 17 erzielt. Hierbei erfolgt die Fertigreduktion des Erzes und eine Aufkohlung des Eisens. Die Aufkohlung wird ebenfalls durch den Kohleüberschuß des Drehrohrofenaustrages sowie durch allenfalls zusätzlich eingeblasenen Kohlenstoff erreicht, wobei die Aufkohlung um so höher getrieben wird, je Fe-ärmer das verwendete Erz ist, um die Eisenverluste in der Schlacke möglichst gering zu halten. Die bei diesen Reaktionen entstehenden heißen CO-hältigen Gase strömen durch den Drehrohrofen 3 ab. Aus einem Bunker 10 können bei Bedarf Schlackenbildner zugesetzt werden.

Hat sich im Herdofen 7 die gewünschte Menge von schmelzflüssigem Eisen und Schlacke gesammelt, so wird der Ofen 7 nach der Seife der Rinnen 18 gekippt und man läßt so die Schlacke ablaufen (F i g. 2 und 3). Anschließend kippt man den Ofen nach der entgegengesetzten Seite (F i g. 4). Weil nun der Herdofen 7 mit dem Herdofen 8 zusammengebaut ist und einen Doppelofen bildet, der für beide Ofen ein gemeinsames Gewölbe 21 hat, wobei an Stelle der Trennwand zwischen den öfen ein abgestufter Damm 19 vorgesehen ist, der im Anschluß an die Seitenwand 20, in der sich die Abstichöffnungen bzw. Rinnen 18 befinden, hoch und im Anschluß an die gegenüberliegende Seitenwand 21 niedrig ist und weil der Herd des Herdofens 8 niedriger als der Herd des Herdofens 7 ist, so entleert sich der Inhalt des Herdofens 7 zum größten Teil in den Herdofen 8. Die höhere Lage des Bodens des ersten Herdofens 7 ergibt sich dadurch von selbst, daß die be-den Herdöfen 7 und 8 um die schräge Drehachse 22 des Drehrohrofens 3 gekippt werden. Weil außerdem die Kippachse des Doppelherdofens 7,8 mit der Drehachse des Drehrohrofens 3 zusammenfällt, kann man den Doppelherdofen sehr weit kippen, ohne die Abdichtung zwischen dem Drehrohrofen 3 und dem Ofen 7 zu beeinträchtigen. Der Herdofen 7 verliert beim Kippen also niemals seine Funktion als Sammler des Drehrohrofenaustrags. Sobald der größte Teil des Inhalts aus dem Ofen 7 in den Ofen 8 übergeführt wurde, werden die öfen 7, 8 wieder normal gestellt (F i g. 5). Je nach Grad der vorangegangenen Aufkohlung im Ofen 7 befindet sich nun im Ofen 8 Stahl mit hohem C-Gehalt oder Roheisen. Aus den Bunkern 11 und 13 werden Schlackenbildner aufgegeben und durch die Elektroden \2 geschmolzen. Anschließend werden die Elektroden 12 wieder hochgefahren und Sauerstoff durch die Lanze 14 eingeblasen, bis der Einsatz zum gewünschten Stahl gefrischt ist. Je nach gewünschter Stahlqualität kann nun durch öffnen des Abstichs und leichtes Kippen (Fig.6) entweder der Stahl in eine Gießpfanne abgegossen werden oder es kann nur die Schlacke abgegossen und die Stahlschmelze unter einer neuen Schlacke gefeint und legiert werden. Sowohl beim Frischen als auch beim Feinen werden die entstehenden CO-hältigen Gase über den Herdofen 7 in den Drehrohrofen 3 geleitet. Somit herrscht nicht nur im Drehrohrofen Gegenstrom, sondern es wird dieses Prinzip auch auf alle Verfahrensstufen vom Erz bis zum fertigen Stahl angewendet, so daß alle Abgase mit ihrer chemischen und fühlbaren Wärme optimal genutzt werden und der Wärmeverbrauch des Gesamtverfahrens besonders niedrig ist.

Es ist für den Fachmann leicht zu erkennen, daß es die Erfindung gestattet, größere Mengen an Schrott zu verwenden. Es können auch die einzelnen Verfahrensstufen abgewandelt werden. So kann z. B. der Herdofen 7 als reiner Sammel- und Überhitzungsofen betrieben werden und das Aufkohlen in dem zweiteri Herdofen 8 erfolgen. Jeder Herdofen kann eine eigene Abstichöffnung und Abstichrinne aufweisen, und die Abstichöffnungen können verschlossen und je nach Bedarf geöffnet werden, so daß ein vollständiges oder teilweises Entleeren des Metalls und/oder der Schlacke aus jedem Herdofen möglich ist, ohne den im anderen Ofen jeweils ablaufenden Prozeß zu stören. Durch die Erfindung ist es außerdem möglich, nur dort den Weg über das Roheisen zu geben, wo es unbedingt auf Grund der Erzqualität vonnöten ist. Bei entsprechend hoch Fe-haltigen Erzen ist der direkte Weg zum Stahl möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhüttung von Eisenerzen, wobei in einem Drehrohrofen das Erz durch festen Kohlenstoff sowie durch im Gegenstrom geführtes Flammengas erhitzt und reduziert, das reduzierte Eisen in mehreren Kammern eines Herdofens nacheinander gesammelt, überhitzt und zu Roheisen, Gußeisen oder Stahl umgewandelt wird, wobei die in jeder Kammer entstehenden heißen Abgase durch den Drehrohrofen geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß mit nur zwei Kammern gearbeitet wird und das Eisen chargenweise von der ersten Kammer in die zweite Kammer überführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kammern durch einen Damm voneinander getrennt sind, der zur Überführung des Eisens von der ersten in die zweite Kammer durch Kippen an der dem Abstich gegenüberliegenden Seite niedriger ist als auf der Abstichseite.