DE2737441A1

DE2737441A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen aufheizen einer eisenschmelze

Info

Publication number: DE2737441A1
Application number: DE19772737441
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Eisenwerke Gesellschaf Maximilianshuette mbH; Thermo Industrie GmbH and Co KG
Current assignee: Eisenwerke Gesellschaf Maximilianshuette mbH; Thermo Industrie GmbH and Co KG
Priority date: 1977-08-19
Filing date: 1977-08-19
Publication date: 1979-03-01
Also published as: FR2400559A1; JPS5462904A

Description

Sulzbach-Rosenberg, 17.08.1977

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"Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufheizen einer Eisenschmelze"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufheizen einer Eisenschmelze, die vorzugsweise aus Schrott erzeugt wird.

Das Schmelzen von Schrott für die Erzeugung von Stahl erfolgt heute üblicherweise im Elektrolichtbogenofen oder im Sieniens-Martin-Ofen. Beide Ofenverfahren arbeiten hinsichtlich ihres Värmewirkungsgrades, und der damit verbundenen Wirtschaftlichkeit, nicht optimal. Beim SM-Prozeß wird die zugeführte Wärmeenergie nur zu etwa 30 % genutzt, beim Elektroofen wird teure Elektroenergie verwendet.

Es wurden auch umfangreiche Versuche durchgeführt, den Schrott direkt durch Brenner aufzuschmelzen. Diese Schrotteinschmelzversuche, bei denen meistens der Schrott von oben mit einer Brennerflamme beaufschlagt wird, zeigten als unüberwindlichen Nachteil eine starke Eisenverschlackung. Die Bildung der eisenoxidreichen Schlacke wirkte sich insbesondere ungünstig auf die Wärmeübertragung aus und hat weiterhin zu ungewöhnlich hohen Verschleißraten bei der feuerfesten Auskleidung dieser Schmelzgefäße geführt.

Die deutsche Patentschrift 18 00 610 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschmelzen von Schrott, bei dem in einem zylindrischen Einschmelzgefäß im unteren Teil dieses Ge-

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fäßes ein Brenner angeordnet ist, der den Schrott kontinuierlich aufschmilzt. Die Schmelze fließt stetig mit einer Temperatur nahe dem Liquiduspunkt aus diesem Schmelzgefäß in eine Pfanne ab. Der Prozeß gemäß diesem'Patent vermeidet weitgehend die Nachteile der ungünstigen Energiebilanz und der hohen Feuerfest-Verschleißraten. Unvorteilhaft bei diesem Verfahren ist insbesondere die niedrige Temperatur der erzeugten Eisenschmelze. Ohne zusätzliche Maßnahmen zur Schmelzpunkterniedrigung der praktisch bei Liquidustemperatur aus dem Einschmelzaggregat ausfließenden Eisenschmelze kann diese keiner nachgeschalteten Verarbeitungsstufe zugeführt werden. Daher beschreibt beispielsweise die deutsche Patentschrift 23 26 721 ein Aufkohlverfahren für die erzeugte Schrottschmelze nach dem genannten Schmelssprozeß.

Ein weiterer bekannter Weg, die Temperatur einer Eisenschmelze zu erhöhen, besteht in der Anwendung des sogenannten Duplex-Verfahrens. Die aufzuheizende Schmelze wird bei dieser Methode z.B. in einen Elektroofen chargiert und dort in bekannter Weise bis auf die gewünschte Abstichtemperatur aufgeheizt. Zusätzlich kann man Frisch- und Schlackenreaktionen durchführen, um eine gewünschte Endanalyse einzustellen.

Die Nachteile der meisten Duplex-Prozesse liegen allgemein beim Transport und Umfüllen der Eisenschmelze, sowie in der Anwendung von relativ teurer elektrischer Energie zum Aufheizen, die auch bei dem Verfahren zur Erzeugung von Duplex-Stahl nach der deutschen Offenlegungsschrift 25 49 967 angewendet wird.

Die kontinuierlichen Stahlerzeugungsprozesse, z. B. das Verfahren zum Herstellen von Stahl aus Roheisen nach der deutschen Auslegeschrift 25 07 961, eignen sich ebenfalls mit gewissen Modifikationen zum Aufheizen und Fertigfrischen von Eisen-

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schmelzen aus Schrott. Jedoch sind die bekanntgewordenen, kontinuierlichen Stahlerzeugungsverfahren bevorzugt auf die Verarbeitung von üblichem Roheisen und die damit verbundene, relativ aufwendige Schlackenarbeit abgestellt. Sie erweisen sich •demgemäß als kostspielig für das Aufheizen von aus Schrott erzeugter Eisenschmelze. Darüber hinaus haben sich die kontinuierlichen Stahlerzeugungsprozesse bislang nicht in die Betriebspraxis der eisenschaffenden Industrie eingeführt, und es liegen daher keine Erfahrungen über den Betriebsablauf bei ihrer großtechnischen Anwendung vor.

Verfahren, einem Eisenbad unterhalb der Badoberfläche kohlenstoff- und/oder kohlenwasserstoffenthaltende Substanzen zuzuführen, gehören ebenfalls zum Stand der Technik. Die deutsche Offenlegungsschrift 25 20 938 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Reduktionsgases für metallurgische Anwendungen, bei dem in einem sogenannten Eisenbadreaktor Kohlenstoff in das Eisenbad geleitet wird, um daraus Kohlenmonoxid zu produzieren. Dieser Eisenbadreaktor dient also der Kohlevergasung und ist ein abgeschlossenes Gefäß, das einen Überdruckbetrieb zuläßt. Die Eisenschmelze wird nur als Hilfsmittel für die Umwandlung von Brennstoff in Reduktionsgas genutzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen es möglich ist, Eisenschmelze, die vorzugsweise aus Schrott erzeugt wird und eine Temperatur nahe dem Liquiduspunkt aufweist, ohne Zwischentransport zu einer anderen Ofeneinheit kontinuierlich aufzuheizen und eine Stahlschmelze zu erzeugen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Eisenschmelze in einen, von dem Schmelzgefäß getrennten, jedoch damit in direkter Verbindung stehenden, Aufheizraum strömt und der Eisen-

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schmelze im Aufheizraum Brennstoff, insbesondere fester Kohlenstoff, und Sauerstoff zugeführt werden.

Erfindungsgemäß werden bevorzugt Schrott und/oder vergleichbare Stoffe, dies können beispielsweise vorreduzierte Pellets oder Fest-Roheisen, sowie Mischungen davon sein, in einem im wesentlichen zylindrischen Schmelzgefäß, z.B. einem Schachtofen, aufgeschmolzen und fließen aus dem Schmelzraum, mit einer Temperatur nahe dem Liquiduspunkt, in einen Aufheizraum. Im Aufheizraum führt man der Schmelze Brennstoff, d.h. exotherm oxidierbare Stoffe, und Sauerstoff und/oder sauerstoffenthaltende Gase zu.

Erfindungsgemäß können der Brennstoff und der Sauerstoff auch unmittelbar in den Sumpf eines Schachtofens oder in seinen Vorherd eingeleitet werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders für das Aufheizen von Eisenschmelzen aus Schrott, die mit Liquidustemperatur aus dem Schmelzgefäß fließen. Beispielsweise kann es sich um ein nahezu zylindrisches Einschmelzgefäß handeln, das von oben mit Schrott beschickt wird und bei dem im unteren Gefäßabschnitt Brenner angeordnet sind, um den Schrott kontinuierlich aufzuschmelzen. Ein Einschmelzgefäß, gleich oder ähnlich wie es in der deutschen Patentschrift 18 00 6l0 beschrieben wird, ist geeignet.

Von diesem Schmelzgefäß strömt die Eisenschmelze kontinuierlich in ein zweites Gefäß, das in dieser Beschreibung allgemein mit Aufheizraum bezeichnet ist. In dem Aufheizraum wird der Eisenschmelze, die sich beim Einfließen auf etwa Liquidustemperatur befindet und damit im flüssigen Zustand keine Wärmereserven mehr aufweist, Brennstoff und Sauerstoff mit dem Ziel zugeführt, die Schmelze aufzuheizen.

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Eine bevorzugte Zugabemethode von Brennstoff und Sauerstoff besteht erfindungsgemäß darin, beide Reaktionspartner durch eine oder mehrere Düsen unterhalb der Badoberfläche in die Schmelze zu blasen. Es hat sich für die Zugabe von Sauerstoff die aus dem OBM-Verfahren bekannte Düse bewährt. Sie besteht im wesentlichen aus zwei konzentrischen Rohren, wobei durch das Zentralrohr Sauerstoff, mit oder ohne Beladung von Schlackenbildnern, und durch den Ringspalt gasförmige und/oder flüssige Kohlenwasserstoffe zum Düsenschutz geleitet werden. Der pulverisierte Brennstoff, vorzugsweise Koksstaub, kann durch ein getrenntes Düsensystem oder durch die gleiche Düse wie der Sauerstoff dem Bad zugeführt werden. In diesem Fall besteht die Sauerstoffeinleitungsdüse aus drei oder mehr konzentrischen Rohren, wobei der Kohlenstoffstaub entweder durch das Zeniralrohr oder durch einen der Ringspalte geführt wird. Auch die zum Düsenschutz dienenden Stoffe können als Träger für den Kohlenstoff benutzt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird der Brennstoff, beispielsweise Koks, ganz oder teilweise von oben in den Aufheizraum der Schmelze geleitet. Es hat sich in der Praxis bewährt, den Koks durch einen entsprechenden Schacht, der unmittelbar über dem Bad endet oder in dieses eintaucht, der Eisenschmelze zuzuführen.

Dieser Veg der Brennstoff-Zugabe eignet sich insbesondere, wenn man die Brennstoffe vorheizt. Zum Beispiel wird erf'indungsgemäß das Reaktionsgas aus dem Aufheizraum, das vornehmlich aus CO besteht, ganz oder teilweise zum Aufheizen der Brennstoffe benutzt, d.h. durch den Koksschacht geleitet, um seine fühlbare Wärme an den Brennstoff abzugeben, oder gegebenenfalls dort teilweise mit der Zielsetzung verbrannt, das Wärmeangebot weiter zu steigern. Wenn das aus dem Reaktions-

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raum stammende Gas in den Schrottschmelzraum geleitet werden soll, läßt sich der Koks auch durch Tei!verbrennung mittels sauerstoffhaitiger Gase vorwärmen.

•Eine alternative Ausführungsform der Brennstoffzugabe besteht darin, den Kohlenstoff als Formkörper, beispielsweise als Zylinder, ähnlich Elektroden, in die Eisenschmelze zu tauchen. Dies kann entweder von oben geschehen, oder in besonderen Fällen hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, die Elektrode durch das feuerfeste Mauerwerk von unten langsam in die Schmelze zu schieben. Die Vorschubgeschwindigkeit wird dabei ungefähr mit der Auflösegeschwindigkeit des Kohlenstoffs in der Schmelze abgestimmt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das der Eisenschmelze entweichende Reaktionsgas dem Schmelzgefäß zugeführt und dort in einer oder mehreren Ebenen durch den Zusatz von Sauerstoff und/oder Luft verbrannt. Das CO-Gas aus dem Aufheizraum kann in der gleichen Ebene wie der Sauerstoff in den Einschmelzschacht geleitet werden. Einen besonders guten wärmetechnicchen Wirkungsgrad erreicht man jedoch, wenn die Reaktionsgase aus dem Aufheizraum von unten, also von der Schmelzzone ausgehend, den Einschmelzschacht durchströmen. Die Abgase geben dann ihre fühlbare Wärme bereits im unteren Bereich des Schrottschmelzschachtes an den Schrott ab. Sie tragen so zur Einsparung von Brennstoff an den Einschmelzbrennern bei und wirken außerdem der unerwünschten Oxydation der Eisenschmelze im Einschmelzraum entgegen.

Erfindungsgemäß stellt man bei der Zugabe von Brennstoff, vorzugsweise Kohlenstoff und Sauerstoff zum Aufheizen der Eisenschmelze, ein Mengenverhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff größer als 12:16 ein. Durch diese Arbeitsweise wird es

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möglich, neben dem Aufheizen der Schmelze durch die Kohlenstoff verbrennung, die Schmelztemperatur des Eisenbades gleichzeitig durch eine langsame, gesteuerte Aufkohlung abzusenken.

Im Sinne der Erfindung liegt es ferner, den Aufheizraum so zu gestalten, daß er aus zwei Kammern besteht, die unterhalb der Badoberfläche miteinander verbunden sind und eine Überströmöffnung oberhalb des Badspiegels aufweisen. Der Aufheizraum kann die Form eines U-förmigen Gefäßes annehmen, wie es im Zusammenhang mit der kontinuierlichen Stahlerzeugung schon beschrieben ist, z.B. in der deutschen Auslegeschrift 25 07 961. Jedoch erfolgt die Zugabe der Eisenschmelze aus Schrott im vorliegenden Fall von oben und nicht, wie in der Auslegeschrift für das Roheisen angegeben, unterhalb der Badoberfläche, wenn der Aufheizraum unterhalb des 'Schmelzraumes angeordnet ist.

Bei der Aufteilung des Aufheizraumes in zwei Kammern führt man Brennstoff und Sauerstoff zum Aufheizen der Eisenschmelze in der ersten Kammer, d.h. dem dem Einschmelzraum nachgeschalteten Raum, zu, und in der zweiten Kammer wird die Schmelze zu der gewünschten Stahlqualität fertiggefrischt. Der Stahl kann kontinuierlich oder in Portionen aus der zweiten Kammer abgezogen werden.

E.ine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, den Sauerstoff nicht ausschließlich unterhalb der Badoberfläche in die Eisenschmelze einzuleiten, sondern ihn teilweise oder ganz im Aufheizraum auf die Schmelze zu blasen. Dabei können die bekannten, wassergekühlten Lanzen zur Anwendung kommen, oder die beschriebenen Düsen aus zwei konzentrischen Rohren werden in der Ausmauerung des Aufheizraumes oberhalb der Badoberfläche angeordnet. Die Zugabe von Sauerstoff oberhalb der Badoberfläche hat sich in den Fällen besonders bewährt, bei denen es auf eine intensive, schnelle Aufheizung

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der Eisenschmelze ankommt. Durch das Sauerstoffaufblasen kommt es nämlich im Aufheizraum zu einer teilweisen Nachverbrennung des Reaktionsgases aus der Schmelze (CO zu CO2), und damit wird das Wärmeangebot im Aufheizraum erheblich vergrößert. Als Nachteil dieser Arbeitsweise nimmt man in Kauf, daß weniger CO zur Verbrennung im Einschmelzschacht zur Verfugung steht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt Kohlenstoff als Brennstoff verwendet. Dabei' kann selbstverständlich Kohlenstoff in jeder handelsüblichen Form, beispielsweise als Koks, Kohle, Graphit, zur Anwendung kommen. Es hat sich darüber hinaus von Fall zu Fall als vorteilhaft herausgestellt, einen Teil des Kohlenstoffs durch flüssige und/oder gasförmige Kohlenwasserstoffe zu ersetzen. Hauptsächlich läßt sich durch schnelles Variieren der Kohlenwasserstoffmenge, beispielsweise als Zusatzmenge zum Düsenschutzmedium, die Temperatur der Eisenschmelze und die Zusammensetzung des hier entstehenden Gases genau einstellen.

Es liegt demgemäß im Sinne der Erfindung, eine gewisse Grundmenge an Brennstoff in Form von festem Kohlenstoff der Eisenschmelze kontinuierlich zuzugeben und die genaue Temperatureinstellung durch zusätzliche gasförmige und/oder flüssige Kohlenwasserstoffe in variierenden Mengen vorzunehmen. Selbstverständlich kann der Brennstoffanteil in Form von Kohlenwasserstoff auch beliebig heraufgesetzt werden und dient dann nicht nur zur Feinregulierung der Badtemperatur.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mit einem zylindrischen Einschmelzgefäß mehrere Aufheizräume gekoppelt. Dabei können die Aufheizräume einheitlich oder unterschiedlich als Ein- bzw. Zweikammer-Gefäße ausgeführt werden. Zum Beispiel hat es sich in der Praxis bewährt, ein Einschmelzgefäß für Schrott mit zwei Aufheizräumen in Ein- und Zweikammer-

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ausführung zu koppeln. In beide Aufheizräume strömt kontinuierlich die Eisenschmelze aus Schrott mit etwa Liquidustemperatur ein. In dem Zweikammer-Aufheizraum wird in der beschriebenen Weise kontinuierlich Stahl erzeugt. In dem zweiten Auftjeizraum, 'der nur aus einer Kammer besteht, kohlt man die zulaufende Eisenschmelze bis zu ihrem Sattigungswert von etwa 3 bis 4 % Kohlenstoff auf und zieht dieses synthetisch hergestellte Roheisen in Pfannen ab, um es als Einsatzmaterial für die übliche Konver terstahlerzeugung zu verwenden.

In dem beschriebenen Fall wird damit ein 60 t-OBM-Konverter beschickt. Selbstverständlich lassen sich auch in einer alternativen Ausführungsform mehrere Einschmelzgefäße mit einem Aufheizraum zusammenfassen. Diese Ausführungsform bietet besonders dann Vorteile, wenn die Schmelzleistung der Einschmelzgefäße zu gering ist. Dies kommt z.B. bei der Verwendung minderwertiger Schrottsorten, wie beim Einschmelzen von Müllschrott, vor.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die lediglich bevorzugte Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen, und an nichteinschränkenden Beispielen näher erläutert.

Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1 den Längsschnitt durch ein Einschmelzgefäß in Kombination mit einem Einkammer-Aufheizraumj

Figur 2 den Schnitt durch ein Einschmelzgefäß mit

einem Zweikammer-Aufheizraum für die Stahlerzeugung.

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Ein Schachtofen [l] mit Kamin [2] ist mit einer Mischung [3] aus Schrott und etwa 50 kg Koks/t Schrott beschickt. Die Beschickungsmischung führt man dem Einschmelzgefäß [l] laufend durch eine nicht dargestellte, verschließbare Öffnung zu. Der Schrott wird durch die Brenner [5] bis zur Verflüssigung aufgeheizt. Die sich bildende Eisenschmelze fließt über die Öffnung [6J kontinuierlich aus dem Einschmelzgefäß [l] in den Aufheizraum [7] und bildet dort das Bad [β]. Durch ein oder mehrere Düsensysteme [9] unterhalb der Badoberfläche im Aufheizraum [7] werden der Schmelze [β] Brennstoff, Sauerstoff und zum Schutz des Düsensystems Kohlenwasserstoffe zugeführt. Das sich bildende Reaktionsgas, im wesentlichen CO, strömt aus dem Aufheizraum [7] über die Öffnung [δ] in den Schachtofen [l]. Dort gibt das Gas zunächst einen Teil seiner fühl-" baren Wärme an den schmelzenden Schrott ab und wird durch Luft zufuhr über die Düsen [_aio] verbrannt. Die Ringleitung [ll] dient zur Versorgung der Düsen [ίο]. Selbstverständlich wird das Wärmeangebot der Brenner [5] und der Reaktionsgasverbrennung in der Düsenebene [ίο] so aufeinander abgestimmt, daß der Schrott kontinuierlich aufschmilzt, jedoch die sich bildende Schmelze nicht überhitzt und unvermeidbar stark oxidiert wird.

Das Abgas aus dem Einschmelzschachtofen [IJ entweicht über den Kanin [2] und durchströmt einen nicht dargestellten Rekuperator, mit dem die Luft für die Düsen [10] vorgewärmt wird.

Das Mengenverhältnis des der Eisenschmelze zugefuhrten Kohlenstoffs zu Sauerstoff hält man größer als 12:l6, damit ein Teil des Kohlenstoffs im Eisenbad verbleibt und den Schmelzpunkt erniedrigt.

Aus dem Aufheizraum [7] wird die aufgeheizte Eisenschmelze [β] über den Auslauf [ 12 ] kontinuierlich oder portionsweise abgezogen.

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Gemäß Figur 2 ist direkt unterhalb des Schmelzgefäßes [15] für den Schrott ein aus zwei Kammern [l6, I7] bestehender Aufheizraum angeordnet. Die Schrottsäule [l8j wird im wesentlichen durch die Brenner [I9] aufgeschmolzen, soweit die fühlbare Wärme und die Verbrennungswärme des aus den Aufheizräumen entweichenden Gases nicht genügen.

Da die erste Kammer [l6] des Aufheizraumes sich bis unter den Schrotteinschmelzschacht [15] erstreckt, können sich eventuell nicht aufgeschmolzene Schrottreststücke in der Schmelze [20J der Kammer [l6] auflösen.

Die Zufuhr von Brennstoff, im dargestellten Fall von stückigem Koks [21], erfolgt in die Kammer [17] durch den Schacht [22], der oberhalb oder unterhalb der Badoberfläche endet. Die Kokssäule [21] wird durch die heißen Reaktionsgase aus dem Aufheizraura [l6, I7] vorgeheizt. Ein Teil der Reaktionsgase, im wesentlichen CO, strömt durch die Öffnungen [23] in den Schacht [22], geben dort den wesentlichen Teil ihrer fühlbaren Wärme an die Kokssäule. [2l] ab und gelangen aus dem Schacht [22] durch die Einströmöffnung [24] in das Schrotteinschmelzgefäß [15]. Über die Zufuhr von Sauerstoff oder Luft durch die Düsen [25], die mit der Ringleitung [26] in Verbindung stehen, wird das CO in der Schrottsäule [l8J verbrannt. Die Verbrennung erfolgt im oberen Bereich des Schrotteinschmelzschachtes und wird so gesteuert, daß trotz der hohen Verbrennungstemperatur von CO zu C0„ durch die angebotene Schrottmenge nur Vorheiztemperaturen von etwa lOOO C erreicht werden. Bis zu dieser Temperatur sind die Oxydationsverluste des Schrottes gering. ,

In dem Koksvorheizschacht [22] sind außerdem Düsen [27] zum Einleiten von Sauerstoff vorgesehen. Bei einer gewünschten, hohen Vorheiztemperatur des Kokses wird durch die Düsen [27]

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Sauerstoff oder Luft eingeleitet, um Reaktionsgas aus dem Aufheizraum teilweise zu CO2 zu verbrennen. Die auf diese Weise dem Koks übertragene Wärme kommt der Schmelze in Kammer [ 17] direkt zugute und trägt zu einer kürzeren Aufheizzeit bzw. höheren Aufheiztemperatur bei.

Die Kammer [l6j im Aufheizraum verfügt über Sauerstoffeinleitungsdüsen [28] unterhalb der Badoberfläche. Die Düsen [28J bestehen im wesentlichen aus zwei konzentrischen Rohren, durch deren Innenrohr Sauerstoff und durch den Ringspalt gasförmige und/ oder flüssige Kohlenwasserstoffe als Düsenschutzmedium strömen. Die Düsen [28] können geneigt eingebaut sein, um den Eintrittsimpuls der Medien dazu auszunutzen, der Schmelze in der Kammer [l6] eine Rotationsbewegung zu injizieren. Die Badbewegung der Schmelze in der Kammer [I6J trägt wiederum zu einem guten Wärmeübergang auf eventuell noch nicht geschmolzene Schrottstücke und zum Temperaturausgleich bei.

In der Kammer [I7J des Vorheizraumes befinden sich die Düsen [30]. Im Prinzip sind diese Düsen [30] ähnlich aufgebaut wie die Düsen [28]· Über die Düsen [3OJ wird dem Eisenbad Sauerstoff mit oder ohne Beladung von Schlackenbildnern zugegeben. Selbstverständlich verfugen auch die Düsen [30J über eine Schutzmediumummantelung mit gasförmigen und/oder flüssigen Kohlenwasserstoffen. Das Schutzmedium bewirkt ein gleichmäßi-^ ges Zurückbrennen der Düsen mit der Ausmauerung der Kammer [17].

In der Kammer [l7J wird der Stahl fertig gefrischt und die nötige Schlackenarbeit durchgeführt. Die fertige Stahlschmelze zieht man kontinuierlich oder in Portionen durch die Abstichöffnung [31] aus der Kammer [17] ab. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Abstichöffnung [3lJ syphonartig auszubilden.

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Die Öffnung [32J dient zur Entfernung der Schlacke aus der Kammer [l7j· Weiterhin haben sich als Verschluß für die Abstichöffnung [31] die üblichen Stopfen- bzw. Schieberverschlüsse bewährt.

Es liegt auch im Sinne der Erfindung, aus der Kammer [17J Schlakke und ggf. Stahl über den .Überlauf [33] in die Kammer [l6J zurückströmen zu lassen, um beispielsweise FeO aus der Schlacke in der Kammer [l6] zu reduzieren. Zu diesem Zweck verfügt die Kammer [l6] über eine Schlackenabzugsöffnung

Durch das Überlaufen von Stahl aus der Kammer [17] in die Kammer [I6J kann die Wärmebilanz der Eisenschmelze in Kammer [16J verbessert und im gewissen Umfang gesteuert werden. Es ist demgemäß also möglich, einen Teilkreislauf von Metallschmelze aus .Kammer [17] über Überlauf [33] und Einströmöffnung [29] aufrechtzuerhalten. Die Kammer [l6] verfügt noch über eine Abstichöffnung [35]» die im Fall der Stillsetzung des gesamten Systems zum Abziehen der Schmelze benutzt wird.

Die aufgeführten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich durch viele Varianten ergänzen. Ein Erfindungsgedanke besteht darin, die Flexibilität des Verfahrens dahingehend auszunutzen, es den Betriebsbedingungen in den Stahlwerken der Anwender anzupassen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Stahlerzeugung aus Schrott mit dem Vorteil, die Reaktionsgase zu sammeln und ihren Energieinhalt in hohem Maße zu nutzen. Dabei wird vorzugsweise das Gas im System selbst eingesetzt. Es kann aber selbstverständlich auch extern als Brenngas Verwendung finden.

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Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zum kontinuierlichen Aufheizen einer Eisenschmelze, die vorzugsweise aus Schrott erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenschmelze in einem von dem Schmelzgefäß getrennten, jedoch damit in direkter Verbindung stehenden, Aufheizraum strömt und der Schmelze im Aufheizraum Brennstoff, insbesondere fester Kohlenstoff, und Sauerstoff zugeführt werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmelzgefäß für den Schrott und/oder vergleichbare Materialien, wie vorreduzierte Pellets, ein zylindrisches Einschmelzgefäß, beispielsweise ein Schachtofen, eingesetzt wird.

3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die festen, kohlenstoffenthaltenden Brennstoffe, hauptsächlich Koks, Kohle, Graphit, und vergleichbare Materialien, staubförmig, stückig und/oder als Formkörper in die Schmelze eingetragen werden.

4) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff und der Sauerstoff im Vorherd eines Schachtofens oder direkt in.dessen Metallsumpf zugegeben werden. '

5) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufheizraum aus zwei in Verbindung stehenden Kammern, beispielsweise als U-förmiges Gefäß, ausgebildet ist, um darin in an sich bekannter Weise kontinuierlich Stahl zu erzeugen.

6) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff, vorzugsweise staubförmiger Koks, durch Düsen unterhalb der Badoberfläche in den Aufheizraüm eingeblasen wird.

7) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff stückig
oder als Formkörper, beispielsweise als übliche Elektrode}
von oben der Schmelze zugeführt wird.

8) Verfahren nach einem oder mehreren dar Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff, vorzugsweise Kohlenstoff, als verschiebbarer Formkörper, beispielsweise als nachschiebbare Elektrode, unterhalb der Badober-

- fläche in die Schmelze gelangt..

9) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff mit Ummantelung von gasförmigen und/oder flüssigen Kohlenwasserstoffen, durch Düsen, unterhalb der Badoberfläche in der feuerfesten Ausmauerung des Aufheizraumes, in die Schmelze eingeblasen wird.

10) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff vorgewärmt wird.

11) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff durch
das Reaktionsgas aus der Eisenschmelze vorgeheizt wird.

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12) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mengenverhältnis von Kohlenstoff und Sauerstoff größer als 12:16 eingestellt wird.

13) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Kohlenstoff als Brennstoff teilweise durch gasförmige und/oder flüssige Kohlenwasserstoffe ersetzt wird.

14) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Schmelze entweichende Reaktionsgas in das Schrotteinschmelzgefäß geführt und dort unter Zugabe von oxidierenden Gasen in einer Temperaturzone der Schrottsäule.von etwa 1000 C verbrannt wird.

15) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis l4, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren, heißen Teil des Einschmelzgefäßes das Reaktionsgas aus dem Aufheizraum eingeleitet wird und seine fühlbare Wärme an den in der Aufschmelzphase befindlichen Schrott überträgt.

16) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff teilweise oder ausschließlich von oben auf die Schmelze im Aufheizra.um geblasen wird.

17) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis l6, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekanntes, im wesentlichen zylindrisches, Schrotteinschmelzgefäß [l, 15] mit einem Aufheizraum [7» l6, 17] direkt verbunden ist und im Aufheizraum Sauerstoffeinleitungsdüsen [9, 28, 30] unterhalb der Badoberfläche sowie Brennstoffzuführungsvorrichtungen [9, 22] eingebaut sind.

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18) Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufheizrautn [7, l6, 17J aus einer Kammer [ 7] oder aus zwei miteinander verbundenen Kammern [l6, 17J besteht.

19) Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß an ein zylindrisches Einschmelzgefäß [l, 15] mehrere Aufheizräume [7» l6, 17J angekoppelt sind.

20) Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Aufheizraum [7, l6, 17] mehrere zylindrische Einschmelzgcfäße [l, I5J angeschlossen sind.

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