DE3531261A1

DE3531261A1 - Process and converter for the production of steel

Info

Publication number: DE3531261A1
Application number: DE19853531261
Authority: DE
Inventors: Ludwig Von Prof Dr Bogdandy; Siegfried Dr Ing Henkel; Hans-Joachim Dr Selenz; Manfred Dr Chitil
Original assignee: Kloeckner CRA Technologie GmbH
Current assignee: Kloeckner CRA Technologie GmbH
Priority date: 1985-08-31
Filing date: 1985-08-31
Publication date: 1987-03-12

Abstract

In a three-phase process and converter for the production of steel, the scrap is preheated by means of converter exhaust gas in a charging vessel provided with a bottom gate and having a bottom opening corresponding to that of the converter, preheated scrap is simultaneously melted in the converter and the melt is then refined and converter exhaust gas is fed back to the converter as combustion gas. The converter has an arched bottom and a cylindrical casing with a ratio of diameter to height of from 1.4 to 1.8. This gives a compact converter which allows the charging of large quantities of scrap, even loosely packed and bulky scrap, and, in the case of the arrangement of tuyère in the lower part of the converter, rapid melting down of the scrap with the aid of combustion gases but also refinement of the melt by the blowing in of oxygen below the surface of the molten metal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Konverter zum Herstellen von Stahl aus mit Konverterabgas vorgewärmten Schrott.The invention relates to a method and a Converter for producing steel from converter exhaust gas preheated scrap.

Neben dem bodenblasenden Konverter und dem Sauerstoffauf blas-Konverter kommt dem Lichtbogenofen beim Herstellen von Massenstahl eine zunehmende Bedeutung zu. Obgleich sich auch beim mit Sauerstoff betriebenen bodenblasenden Konver ter der Schrottsatz mehr und mehr erhöht hat, steht bezüg lich des Einschmelzens von Schrott der Lichtbogenofen nach wie vor im Vordergrund. Dabei hat sich das Fassungsvermögen von anfangs wenigen Tonnen mit der Zeit auf mehrere hundert Tonnen erhöht.In addition to the bottom-blowing converter and the oxygen up blas converter comes to the arc furnace when manufacturing Mass steel is becoming increasingly important. Although also in the case of the bottom-blowing converter operated with oxygen that the scrap rate has increased more and more is related After melting the scrap, the arc furnace as in the foreground. The capacity has from a few tons in the beginning to several hundred Tons increased.

Bekannt ist es auch, Schrott zur Erhöhung des Schrottsatzes im Konverter vorzuwärmen; dies geschieht mittels im unteren Teil der Konverterwandung angeordneter, zunächst als Bren ner betriebener, im weiteren Verlauf des Verfahrens dann mit Frischsauerstoff und einem ummantelnden Schutzmedium beschickter Düsen aus konzentrischen Rohren. Weniger effek tiv ist hingegen das Vorwärmen von Schrott in einem Sauer stoffaufblas-Konverter beispielsweise mit Hilfe einer Lan ze, weil die heissen Brenngase nicht in die Schrottschüt tung einzudringen vermögen und den Konverter rasch und mit hoher Temperatur verlassen.It is also known to scrap to increase the scrap rate preheat in the converter; this is done in the lower Part of the converter wall arranged, initially as Bren ner operated, then in the further course of the process with fresh oxygen and a protective medium charged nozzles from concentric tubes. Less effective On the other hand, preheating scrap in an acid is an option Inflation converter, for example with the help of a Lan ze because the hot fuel gases are not in the scrap heap and penetrate the converter quickly and with leave at high temperature.

Um den Konverter nicht mit dem Schrottvorwärmen zu belasten und die Zeit zwischen zwei Abstichen zu verkürzen bzw. die Produktivität zu erhöhen, ist es des weiteren bekannt, Schrott auch außerhalb eines Konverters vorzuwärmen; dies geschieht mit Hilfe erdgas- oder erdölbetriebener Brenner. In order not to burden the converter with scrap preheating and shorten the time between two taps or the To increase productivity, it is also known Preheating scrap outside of a converter; this happens with the help of natural gas or petroleum powered burners.

Unabhängig davon, ob der Schrott nun kalt oder vorgewärmt chargiert wird, erfordert das Chargieren angesichts der im Verhältnis zum Konverterquerschnitt kleinen Mündungsöffnung herkömmlicher Konverter nicht nur ein portionsweises Char gieren des jeweiligen Schrottsatzes, sondern auch einen Schrott, der sich von der Größe der einzelnen Schrottstücke her durch die enge Konvertermündung chargieren läßt. Somit erfordert das Schrottchargieren außer einer Vorsortierung oder auch Zerkleinerung des Schrotts verhältnismäßig viel Zeit, was auf Kosten der Produktivität geht.Regardless of whether the scrap is cold or preheated being charged requires charging in view of the im Relationship to the converter cross-section of the small mouth opening conventional converter not just a batch by batch the respective scrap rate, but also one Scraps that vary in size from each scrap piece can be charged through the narrow converter mouth. Consequently requires scrap batching other than pre-sorting or crushing the scrap relatively much Time at the expense of productivity.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren und einen Konverter zu schaffen, die es erlauben, große Mengen auch sperrigen und/oder weniger dichtgepackten vorge wärmten Schrotts in kurzer Zeit zu chargieren und das Konverterabgas als Energieträger für das Verfahren zu ver wenden.The invention is therefore based on the object of a method and to create a converter that allow large Quantities are also bulky and / or less densely packed warmed scrap to charge in a short time and that Converter exhaust gas as an energy source for the process turn.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art der Schrott in einem mit einem Bodenverschluß versehenen Chargiergefäß mit einem der Konverteröffnung entsprechenden Durchmesser der Boden öffnung durch Konverterabgas vorgewärmt, gleichzeitig vorge wärmter Schrott im Konverter eingeschmolzen und an schließend die Schmelze gefrischt sowie Konverterabgas als Brenngas zum Konverter zurückgeführt wird. Dabei kann das Konverterabgas zwischengespeichert werden.The solution to this problem is that at one Process of the type of scrap mentioned at the outset in one with a bottom closure provided with a the diameter of the bottom corresponding to the converter opening Opening preheated by converter exhaust gas, preheated at the same time warmed scrap melted in the converter and on finally the melt is freshed and converter exhaust gas as Fuel gas is returned to the converter. It can Converter exhaust gas can be stored temporarily.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft mithin in drei Phasen ab. Während der ersten Phase wird der Schrott mit dem heißen Abgas aus dem Konverter vorgewärmt; diese Phase dauert etwa so lange, wie die beiden anderen Phasen, wäh rend derer der vorgewärmte Schrott im Konverter zum überwie genden Teil, beispielsweise zu 60 bis 70%, eingeschmolzen (Phase II) und anschließend die Schmelze gefrischt wird (Phase III). Während der dritten Phase werden der Schmelze feste Brennstoffe, beispielsweise pulverförmiger Koks, zuge führt und wird vorzugsweise das die Schmelze verlassende Kohlenmonoxyd im Konverter nachverbrannt. Das Konverterab gas der zweiten Phase dient dem Vorwärmen des Schrotts, während das Abgas der dritten Phase entweder einer anderen Verwendung zugeführt oder mindestens zeitweise oder teilwei se ebenfalls zum Vorwärmen des Schrotts eingesetzt wird.The method according to the invention therefore runs in three phases from. During the first phase, the scrap with the hot exhaust gas from the converter preheated; this phase lasts about as long as the other two phases The preheated scrap in the converter part, for example 60 to 70%, melted down (Phase II) and then the melt is refreshed (Phase III). During the third phase, the melt solid fuels, for example powdered coke, supplied leads and becomes preferably that which leaves the melt Carbon monoxide burned in the converter. The converter second phase gas is used to preheat the scrap, during the third phase exhaust either another Use supplied or at least temporarily or partially se is also used to preheat the scrap.

Bei einem Konverter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Mündung mit einem Deckel verschlossen und beträgt das Verhältnis des lichten Manteldurchmessers zur lichten Mantelhöhe mindestens 1,0 und vorzugsweise bis 1,4, beispielsweise 1,2 bis 1,3. Auf diese Weise ergibt sich ein im Verhältnis zu herkömmlichen Konvertern gedrunge ner Konverter mit einem wesentlich höheren spezifischen Volumen und insbesondere großer Chargieröffnung, dessen Fas sungsvermögen sich noch vergrössern läßt, wenn die herkömm liche Abstichöffnung im Konvertermantel entfällt und statt dessen der Konverterboden ein verschließbares Abstichloch aufweist, das sich beispielsweise wie bei einem Hoch- oder Siemens-Martin-Ofen mit Hilfe einer Stichlochstopfmaschine mit feuerfester Masse verschließen und mit einer Stichloch bohrmaschine oder auch mittels eines Sauerstoffbrenners öff nen läßt.In a converter for performing the invention The mouth is closed with a lid and is the ratio of the clear jacket diameter at least 1.0 and preferably up to the clear jacket height 1.4, for example 1.2 to 1.3. This way compared to conventional converters ner converter with a much higher specific Volume and in particular large charging opening, the Fas capacity can be increased if the conventional tapping hole in the converter jacket is omitted and instead the bottom of which is a closable tap hole has, for example, as in a high or Siemens Martin furnace with the help of a tap hole tamping machine seal with fireproof mass and with a tap hole drill or by means of an oxygen burner öff leaves.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Konverterdeckel die Wärmeabstrahlung gering hält und ein vollständiges Ab saugen der Ofenabgase erlaubt. Another advantage is that the converter cover keeps the heat radiation low and a complete Ab suction of the furnace fumes allowed.

Der erfindungsgemäße Konverter besitzt ein hohes spezifi sches Volumen; so beträgt das Konvertervolumen beispielswei se bei einem Fassungsvermögen von 110 t 75 m³ bei einem Bodenradius von 6 m und einer Badoberfläche von 20,4 m².The converter according to the invention has a high specific volume; For example, the converter volume with a capacity of 110 t is 75 m ³ with a floor radius of 6 m and a bath surface of 20.4 m ² .

Der Schlackenabstich erfolgt über ein verhältnismäßig hoch über dem Konverterboden liegendes Schlackenloch im Konver termantel durch übliches Kippen. Der Kippwinkel kann dabei jedoch verhältnismäßig klein sein, weil der Gefäßboden ei nen großen Krümmungsradius besitzen kann und sich die Rest schlacke über den Bodenabstich aus dem Ofen entfernen läßt. Der verhältnismäßig kleine Kippwinkel von nur 10° bis 25° ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Konverters, weil dann der Kippantrieb schwächer dimensioniert sein kann.The slag tapping takes place over a relatively high level Slag hole in the converter above the converter floor Termantel by usual tilting. The tilt angle can however, be relatively small because the bottom of the vessel is egg can have a large radius of curvature and the rest slag can be removed from the oven via the floor rack. The relatively small tilt angle of only 10 ° to 25 ° is another advantage of the converter according to the invention, because then the tilt drive can be dimensioned weaker.

Um das Niederschmelzen des Schrotts und/oder das Frischen der Schmelze zu beschleunigen kann der Konverter das feuer feste Mauerwerk durchragende Düsen aufweisen. Diese können sich sowohl im Konverterboden als auch im unteren Teil der Seitenwandung befinden, wenn es darum geht, bei einem Bren nerbetrieb der Düsen den Schrott im Gegenstrom aufzuheizen, ein Rührgas oder Sauerstoff sowie gegebenenfalls Feststoffe wie Kalk- und Kohlenstoffstaub in die Schmelze einzubla sen. Es können sich aber auch Düsen im oberen Teil der Seitenwandung befinden, um von oben heiße Brenngase auf die Ofenbeschickung oder Frischsauerstoff auf die Schmelze zu blasen oder das in dem die Schmelze verlassenden Abgas enthaltene Kohlenmonoxyd nachzuverbrennen.About melting the scrap and / or freshening it up To accelerate the melt, the converter can fire solid masonry have protruding nozzles. these can both in the converter floor and in the lower part of the Side wall when it comes to a bren operation of the nozzles to heat the scrap in countercurrent, a stirring gas or oxygen and optionally solids like blowing lime and carbon dust into the melt sen. But there can also be nozzles in the upper part of the Sidewall are to hot fuel gases from above Furnace loading or fresh oxygen towards the melt blow or in the exhaust gas leaving the melt afterburn the contained carbon monoxide.

Befinden sich die Bodendüsen auf der dem Schlackenloch ge genüberliegenden Seite nahe an der Seitenwandung oder dort im unteren Teil der Seitenwandung, dann ergibt sich beim Kippen des Konverters zum Abschlacken, daß die Düsen ober halb des Schlackenspiegels liegen und daher während des Kippens bzw. Abschlackens nur mit einer geringen Gasmenge zum Kühlen versorgt zu werden brauchen.Are the floor nozzles on the ge slag hole opposite side close to the side wall or there in the lower part of the side wall, then results in Tilt the converter to slag that the nozzles above half of the slag level and therefore during the Tilting or deslagging only with a small amount of gas need to be supplied for cooling.

Fällt die horizontale Kippachse des vorzugsweise auf einer Wippe gelagerten Konverters mit der Mündungsachse eines Absaugstutzens zusammen, dann ist es möglich, in jeder Kippstellung zu blasen. Damit ist der Vorteil verbunden, daß sich im unteren Teil bzw. im Boden des Konverters angeordnete Düsen je nach Kippwinkel einmal unter und ein mal über den Bad- bzw. Flüssigkeitsspiegel bringen lassen.If the horizontal tilt axis falls preferably on one Rocker-mounted converter with the muzzle axis of one Suction nozzle together, then it is possible in each Blow tilt position. This has the advantage that in the lower part or in the bottom of the converter arranged nozzles depending on the tilt angle once under and on get brought over the bath or liquid level.

Um den Gasstrahlen beim Aufblasen durch Seitenwanddüsen eine größere Steilheit zu geben, kann der Ofen im oberen Teil eingezogen sein bzw. einen konischen Hut besitzen und dort auch die Aufblasdüsen aufnehmen. Das bringt zudem noch den Vorteil eines kleineren Ofendeckels und demzufolge schwächer dimensionierter Deckeltragarme mit sich. Dabei bleibt jedoch die Gleichheit der Öffnungsquerschnitte des Konverters und der Bodenöffnung des Chargiergefäßes gewahrt.To the gas jets when inflating through side wall nozzles To give greater steepness, the stove in the upper Part retracted or have a conical hat and there also take up the inflation nozzles. That also brings the advantage of a smaller furnace cover and consequently weaker dimensioned lid support arms. Here however, the opening cross sections of the Converter and the bottom opening of the charging vessel.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu tert. In der Zeichnung zeigen:The invention is based on a in the drawing tion shown embodiment of the detailed explanation tert. The drawing shows:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Konverter beim Schlacken abstich, Figure 1 tapping. A converter according to the invention the slag,

Fig. 2 den Konverter der Fig. 1 beim Stahlabstich und Fig. 2 shows the converter of Fig. 1 when tapping and

Fig. 3 das Schema einer Anlage mit einem erfindungsge mäßen Konverter und einer Schrottvorwärmstation. Fig. 3 shows the diagram of a system with a converter according to the invention and a scrap preheating station.

Der erfindungsgemäße Konverter besteht aus einem Boden 1 mit Düsen 2, einem zylindrischen Mantel 3 sowie einem Deckel 4; er weist einen Schlackenabstich 5 und eine mit feuerfester Masse verschließbare Bodenöffnung 6 auf. Diese Bodenöffnung liegt außerhalb einer Wippe 7 oberhalb von Schienen 8 für einen Schlackenwagen 9 mit einer Schlacken pfanne 10 oder einen Pfannenwagen 11 mit einer Abstichpfan ne 12. Im unteren und im oberen Teil der Seitenwandung 3 befinden sich im feuerfesten Mauerwerk Düsen 11, 13 aus konzentrischen Rohren zum Einblasen von Sauerstoff, gas- und/oder pulverförmigem Brennstoff, beispielsweise Konver terabgas, oder auch Kalk.The converter according to the invention consists of a base 1 with nozzles 2 , a cylindrical jacket 3 and a cover 4 ; it has a slag tapping 5 and a bottom opening 6 which can be closed with refractory material. This bottom opening is outside a rocker 7 above rails 8 for a slag car 9 with a slag pan 10 or a ladle car 11 with a tapping pan ne 12th In the lower and upper part of the side wall 3 are in the refractory masonry nozzles 11 , 13 made of concentric tubes for blowing in oxygen, gaseous and / or powdered fuel, for example, converter exhaust gas, or lime.

Die heißen Ofenabgase werden entsprechend der zeichneri schen Darstellung in Fig. 3 über einen Absaugstutzen 14 und einen Zyklon 15 sowie eine Leitung 16 mindestens zeitweise, d.h. vorzugsweise während des Einschmelzens (Phase II) meh reren Vorwärmkammern 17, 18 zugeführt, in denen sich mit Schrott gefüllte Chargiergefäße 19, 20 befinden. Die Gefäße bzw. Vorwärmkammern sind mit an die Abgasleitung 16 ange schlossenen Absaugdeckeln 21, 22 verschlossen. In den ein zelnen Leitungen befinden sich Gebläse 23, die eine Zirkula tion der Ofenabgase bewirken. Das Abgas gelangt schließlich über einen Naßreiniger 24 und eine EGR 25 zu einem Kamin 26 und/oder in einen Gasspeicher 27, von dem eine Leitung 28 zu den Ofendüsen 11 führt. In den Leitungen zum Kamin 26 und zu den Düsen 11, befindet sich je ein Verdichter 29. Über die Leitung 28 läßt sich das Abgas als Heizgas und/oder über die Düsen 2, 11, 13 auch als Trägergas für Feststoffe beispielsweise Kohlenstaub und Kalk einsetzen.The hot furnace gases are according to the drawing's rule in Fig. 3 via a suction nozzle 14 and a cyclone 15 and a line 16 at least temporarily, ie preferably during melting (phase II) several preheating chambers 17 , 18 supplied, in which deal with scrap filled charging vessels 19 , 20 are located. The vessels or preheating chambers are closed with suction covers 21 , 22 connected to the exhaust line 16 . In the individual lines there are blowers 23 which cause a circulation of the furnace exhaust gases. The exhaust gas finally passes through a wet cleaner 24 and an EGR 25 to a chimney 26 and / or into a gas store 27 , from which a line 28 leads to the furnace nozzles 11 . There is a compressor 29 in each of the lines to the chimney 26 and to the nozzles 11 . Via the line 28 , the exhaust gas can be used as heating gas and / or via the nozzles 2 , 11 , 13 also as a carrier gas for solids, for example coal dust and lime.

Mit Hilfe der heißen Konverterabgase und ggf. auch Erdgas läßt sich der Schrott auf etwa 500°C, unter bestimmten Umständen aber auch bis auf 800°C vorwärmen. Im Konverter wird der vorgewärmte Schrott mit Hilfe der zunächst als Brenner betriebenen Düsen 2, 11, 13 weiter aufgeheizt und zum Teil auch schon verflüssigt (Phase II). Sobald sich Düsen unter der Badoberfläche befinden, werden diese mit Sauerstoff und einem ummantelnden Frischgas beschickt. Das weitere Einschmelzen geschieht dann vorzugsweise in Anwesen heit festen Kohlenstoffs, der beispielsweise als Stückkoks in den Konverter chargiert oder pulverförmig über die Düsen 2, 11 in die Schmelze eingeblasen werden kann (Phase III).With the help of the hot converter exhaust gases and possibly also natural gas, the scrap can be preheated to around 500 ° C, but in certain circumstances also up to 800 ° C. In the converter, the preheated scrap is further heated using the nozzles 2 , 11 , 13, which are initially operated as burners, and in some cases already liquefied (phase II). As soon as there are nozzles under the bath surface, they are charged with oxygen and a jacketing fresh gas. The further melting then takes place preferably in the presence of solid carbon, which can be charged, for example, as piece coke in the converter or can be blown into the melt in powder form via the nozzles 2 , 11 (phase III).

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Stahl aus mit Konverterab gas vorgewärmtem Schrott in einen Konverter, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrott in einem mit einem Bodenverschluß versehenen Chargiergefäß mit einem der Konverteröffnung entsprechenden Durchmesser der Boden öffnung durch Konverterabgas vorgewärmt, gleichzeitig vorgewärmter Schrott im Konverter eingeschmolzen und anschließend die Schmelze gefrischt sowie Konverterab gas als Brenngas zum Konverter zurückgeführt wird.1. A process for producing steel from preheated scrap gas with converter exhaust gas in a converter, characterized in that the scrap is preheated in a charging vessel provided with a bottom closure with a diameter of the bottom opening corresponding to the converter opening, preheated scrap is simultaneously melted in the converter and then the melt is refreshed and converter gas is returned to the converter as fuel gas.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konverterabgas zwischengespeichert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the converter exhaust gas is temporarily stored.

3. Konverter zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 mit einem gewölbten Boden und einem zylindrischen Mantel, gekennzeichnet durch einen Deckel (4) und ein das Verhältnis des lichten Mantel durchmessers zur lichten Mantelhöhe von mindestens 1,0 liegt. 3. Converter for performing the method according to claims 1 and 2 with a curved bottom and a cylindrical jacket, characterized by a cover ( 4 ) and a ratio of the clear jacket diameter to the clear jacket height of at least 1.0.

4. Konverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Manteldurchmesser zu Mantelhöhe höchstens 1,4 beträgt.4. Converter according to claim 3, characterized in that the ratio of jacket diameter to jacket height is at most 1.4.

5. Konverter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mantelhöhe mindestens 3 m beträgt.5. Converter according to claim 3 or 4, characterized records that the jacket height is at least 3 m.

6. Konverter nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch das feuerfeste Mauerwerk des Mantels und/oder des Bodens durchragende Düsen (2;11, 13) aus konzentrischen Rohren.6. Converter according to one or more of claims 3 to 5, characterized by the refractory masonry of the shell and / or the floor projecting nozzles ( 2 ; 11 , 13 ) made of concentric tubes.

7. Konverter nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch ein im Boden (1) befindliches verschließbares Abstichloch (6) und einen in der Wan dung befindlichen Schlackenabstich (5).7. Converter according to one or more of claims 3 to 6, characterized by a closable tap hole ( 6 ) located in the bottom ( 1 ) and a slag tapping located in the wall ( 5 ).

8. Konverter nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Mantels (3) konisch ausgebildet ist.8. Converter according to one or more of claims 3 to 7, characterized in that the upper part of the jacket ( 3 ) is conical.

9. Konverter nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachse des Kon verters mit der Mündungsachse eines Absaugstutzens (11) zusammenfällt.9. Converter according to one or more of claims 3 to 8, characterized in that the tilting axis of the converter coincides with the mouth axis of a suction nozzle ( 11 ).

10. Konverter nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil konisch ausgebildet ist.10. Converter according to one or more of claims 3 to 9, characterized in that the lower part is conical is trained.

11. Konverter nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverterboden (1) auf einer Wippe (7) gelagert ist.11. Converter according to one or more of claims 3 to 10, characterized in that the converter base ( 1 ) is mounted on a rocker ( 7 ).