DE1508243B1

DE1508243B1 - Process for the reducing melting of prereduced iron oxides

Info

Publication number: DE1508243B1
Application number: DE1966S0102392
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe des Forges et Ateliers du Creusot
Current assignee: Societe des Forges et Ateliers du Creusot
Priority date: 1964-02-13
Filing date: 1966-03-07
Publication date: 1971-02-04

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum dem Sauerstoff und so zu einer Ausnutzung des reduzierenden Schmelzen von vorreduzierten Eisen- Wärmeinhalts bis etwa 90%. oxyden in einem Temperaturbereich von 1100 bis Hierdurch werden folgende Vorteile erreicht:The invention relates to a method for the oxygen and so to a utilization of the reducing melting of pre-reduced iron heat content up to about 90%. oxides in a temperature range from 1100 to This achieves the following advantages:

1350° C in einem Drehofen, in den von einem Ende 1. Die Beschickung kann einer regelbaren oxy-1350 ° C in a rotary kiln, into which one end 1. The feed can be an adjustable oxy-

Brennstoff und von beiden Enden Sauerstoff ein- 5 dierenden-reduzierenden Wirkung ausgesetzt werden, geblasen wird. die durch Kontrolle des Temperaturniveaus und durchFuel and oxygen from both ends are exposed to inducing-reducing effects, is blown. by controlling the temperature level and by

Sie findet Anwendung bei der Herstellung von Guß- die Steuerung des Sauerstoffüberganges zwischen den eisen und Stählen in flüssiger Form von hoher Reinheit, Ofengasen und der zur reduzierenden Beschickung ausgehend von Eisenpulvern und -schwämmen und einstellbar ist. Dadurch können sehr geringe Gehalte insbesondere von derartigen Materialien, die durch io an Kohlenstoff, Phosphor und an Substanzen erzielt teilweise Reduktion von Eisenerzen in fester Phase werden, deren freie Energie für die Reaktion mit erhalten wurden. Sauerstoff bei den betrachteten Temperaturen höherIt is used in the production of cast iron control of the oxygen transfer between the iron and steels in liquid form of high purity, furnace gases and those for reducing charging starting from iron powders and sponges and is adjustable. This allows very low levels in particular of such materials, which achieved through io of carbon, phosphorus and substances partial reduction of iron ores in solid phase will be their free energy for the reaction with were obtained. Oxygen is higher at the observed temperatures

Es ist bekannt, zur Erzeugung von Stählen in flüssiger ist als diejenige des Eisens.It is known to produce steels in a more liquid state than that of iron.

Form Reduktionsprodukte zu verwenden, die in fester 2. Der Wärmeübergang von den Ofengasen aufForm to use reduction products that are in solid 2. The heat transfer from the furnace gases to

Phase durch feste oder nichtfeste Reduktionsmittel 15 die Beschickung findet in diesem Ofen hauptsächlich erhalten wurden. Dabei wird im allgemeinen im durch Strahlung statt, wobei die Flammen durch die elektrischen Ofen gearbeitet; eine solche Vorrichtung Anwendung von industriellem Sauerstoff und durch ermöglicht es, im Bad die notwendigen reduzierenden die Nachverbrennung des von der Reduktion der Bedingungen für die Beseitigung des restlichen Sauer- heißen Beschickung herstammenden Kohlenoxyds Stoffs im Eisen einzustellen und außerdem die not- 20 auf hohen Temperaturen gehalten werden. Der Wärmewendige Wärmeenergie für die Reduktion und die Übergang ermöglicht hierdurch eine schnelle Regelung Erschmelzung des Metalls zuzuführen. der Temperatur der Beschickung.Phase by solid or non-solid reducing agents 15 the charging takes place mainly in this furnace were obtained. This is generally held by radiation, with the flames being caused by the electric furnace worked; such a device application of industrial oxygen and by enables the necessary reducing the afterburning of the reduction in the bathroom Conditions for the elimination of the remaining acidic hot charge originating from carbon monoxide Set the substance in the iron and also keep the necessary 20 at high temperatures. The heat-agile thermal energy for the reduction and the transition enables fast regulation To supply melting of the metal. the temperature of the charge.

Die Beseitigung des Restsauerstoffs ist indessen Der Übergang von Wärme findet direkt zwischenThe removal of the residual oxygen is meanwhile The transfer of heat takes place directly between

schwierig und langwierig, denn es handelt sich dabei den Ofengasen und der Beschickung und indirekt um die Entfernung von Sauerstoffmengen, die unter 25 über die in Rotation befindlichen Wände statt. Diese reduzierenden Bedingungen in der festen Phase nicht Wände werden außerdem durch die Beschickung erzielt werden konnte; außerdem wird der Schmelz- gleichmäßig gekühlt und damit vor zu hohen Tempevorgang im elektrischen Ofen von einer Nitrierung raturen geschützt.difficult and tedious, because it concerns the furnace gases and the charging and indirectly to remove amounts of oxygen below 25 from the rotating walls. These reducing conditions in the solid phase are not walls also due to the loading could be achieved; In addition, the enamel is cooled evenly and thus before too high a temperature process Protected by nitriding in the electric furnace.

des Metalls begleitet, und er ist ungünstig für die Der Wärmeübergang durch Strahlung ist unab-of the metal, and it is unfavorable for the heat transfer through radiation is

Erzielung sehr niedriger Kohlenstoff- und Phosphor- 30 hängig von einem Massentransport zwischen Gas und gehalte. Beschickung; er ermöglicht damit die Aufrecht-Achievement of very low carbon and phosphorus 30 depending on a mass transport between gas and hold. Feed; it enables the upright

Bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erhaltung einer günstigen stark oxydierenden Gaswurde bisher die zu reduzierende Charge von den oxy- atmosphäre mit einem ausgezeichneten thermischen dierenden Brenngasen durch eine ausreichend dicke Wirkungsgrad einerseits und einem guten Emissions-Schlackenschicht abgeschirmt. Es war dabei nicht 35 vermögen der Flammengase durch die Anwesenheit möglich, den Wärmeinhalt der brennbaren Gase von Wasserdampf und Kohlendioxyd andererseits, optimal auszunutzen. Dies gilt sowohl für das einen Wenn außerdem der für den Brenner verwendete Kurztrommelofen verwendende Verfahren nach der Brennstoff unter den schwefelarmen industriellen USA.-Patentschrift 3 169 055 als auch für das einen Produkten (beispielsweise Natur- bzw. Erdgas) aus-Langtrommelofen verwendende Verfahren nach der 40 gewählt wird, findet keine Aufschwefelung des Metalls, französischen Patentschrift 1 390 521, bei dem sich sondern im Gegenteil eine Entschwefelung statt, etwa 50 bis 60% des Wärmeinhalts des als Brennstoff 3. Der Ofen ermöglicht die Verringerung der MengeIn the process of the type mentioned at the outset, a favorable, strongly oxidizing gas was obtained so far the batch to be reduced from the oxy-atmosphere with an excellent thermal ding fuel gases through a sufficiently thick degree of efficiency on the one hand and a good emission slag layer shielded. It was not due to the presence of the flame gases possible, on the other hand, the heat content of the flammable gases of water vapor and carbon dioxide, to make optimal use of it. This applies to both the one and the one used for the burner Short drum furnace using process after the fuel among the low-sulfur industrial USA.-Patent 3,169,055 as well as for one product (for example natural or natural gas) from a long drum furnace The method used according to which 40 is selected does not result in sulphurisation of the metal, French patent specification 1 390 521, in which, on the contrary, desulfurization takes place, about 50 to 60% of the heat content of the fuel 3. The furnace allows the amount to be reduced

und Reduktionsmittel verwendeten kohlenstoffhaltigen des mit der Beschickung eingesetzten festen Kohlen-Materials ausnutzen lassen. Stoffs, der häufig die Ursache für die Schwefelaufnahme Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, 45 des Reduktionsproduktes darstellt, auf einen Anteil, das eingangs erläuterte Verfahren so auszugestalten, der kaum höher ist als die stöchiometrische Menge daß der Wärmeinhalt des eingeblasenen Brennstoffs gemäß der nachfolgenden Gleichung: einschließlich des aus dem Bad austretenden Kohlen- _y _c <-_{fest) +} _{MxOy (m} reduzierendes Oxyd) monoxyds erheblich besser als bisher ausgenutzt wird. _ _; _c~ MfMtIh Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ver- 50 — ν -t- (. e a ). wendung eines Bereichs für die Schubkraft des ein- Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das zublasenden Sauerstoffs auf der Brennerseite von 15 folgende Alisführungsbeispiel näher erläutert: bis 30 kg und vorzugsweise von 18 kg und auf der . Abgasseite von 40 bis 60 % der vorgenannten Werte Beispiel bei einem Sauerstoffdurchsatz von 1000 Nm³/Std., 55 Der Ofen hat einen Innendurchmesser von 1,60 m wodurch sich eine Einblasegeschwindigkeit des Sauer- und eine Länge des drehbaren Teils von 5 m. Er ist Stoffs auf der Brennerseite von 370 bis 740 m/Sek. und innen mit Magnesiumoxydsteinen ausgekleidet. In der auf der Gasaustrittsseite von 148 bis 444 m/Sek. ergibt, feuerfesten Auskleidung ist eine seitliche Tür bzw. ein gelöst. Zugang für die Beschickung, die Probeentnahme und Bei diesen Einblasegeschwindigkeiten ergeben sich 60 den Abstich vorgesehen.and reducing agents used carbonaceous of the solid carbon material used with the charge. Substance, which is often the cause of the sulfur uptake. The invention is therefore based on the object, 45 of the reduction product, to design the method explained at the outset in such a way that is hardly higher than the stoichiometric amount that the heat content of the injected fuel according to the following Equation: including the carbon emerging from the bath _y _c <- _{solid) +} _{MxOy (m} reducing oxide) monoxide is used considerably better than before. _ _; _c ~ MfMtIh This object is achieved according to the invention by the 50 - ν -t- (. ea). application of a range for the thrust of the The method according to the invention is explained in more detail by the blowing oxygen on the burner side of 15 following Alisführungbeispiel: up to 30 kg and preferably from 18 kg and on the. Exhaust gas side from 40 to 60% of the aforementioned values Example with an oxygen throughput of 1000 Nm ³ / hour is substance on the burner side from 370 to 740 m / sec. and lined inside with magnesium oxide stones. In the range on the gas outlet side from 148 to 444 m / sec. results in refractory lining is a side door or a loosened. Access for loading, sampling and tapping is provided at these injection speeds.

Injektionswirkungen, indem die oxydierenden Brenn- Die Beschickung wird durch 3,51 EisenpulverInjection effects by the oxidizing burning The charging is carried out by 3.51 iron powder

gase das aus dem Bad austretende Kohlenmonoxyd gebildet, das von einer Reduktion von Konzentraten ansaugen und nicht mit dem Bad in Berührung von SIERRA LEONE mit Wasserstoff herstammt, kommen, so daß keine Abschirmung des Metallbades Dieses Pulver, dessen mittlere Korngröße bei 1 mm durch Schlacke erforderlich ist. Außerdem führen die 65 liegt, enthält 92,5% Eisen, 6,5% Sauerstoff und Einblasegeschwindigkeiten und ihr Verhältnis auf der 1% Elemente der Gangart; es ist sehr rein in bezug Brennerseite bzw. der Gasaustrittsseite zu einer vor- auf Phosphor, Arsen, Schwefel und Metalle. Es wird züglichen Durchmischung der brennbaren Gase mit mit Abfällen bzw. Abschnitten von GraphitelektrodenThe carbon monoxide escaping from the bath gas is formed by a reduction in concentrates suck in and does not come into contact with the bath of SIERRA LEONE with hydrogen, come so that no shielding of the metal bath This powder, whose mean grain size is 1 mm by slag is required. Also, the lead which lies 65, contains 92.5% iron, 6.5% and oxygen Injection speeds and their ratio on the 1% elements of the gait; it is very pure in relation Burner side or the gas outlet side to a front on phosphorus, arsenic, sulfur and metals. It will rapid mixing of the flammable gases with waste or sections of graphite electrodes

gemischt, deren mittlere Größe bei 0,8 mm liegt und die in einer Menge von 100 kg Graphit pro Tonne Pulver zugesetzt werden.mixed, the mean size of which is 0.8 mm and the amount of 100 kg of graphite per ton Powder can be added.

Der Prozeß wird diskontinuierlich durchgeführt; der Ofen wird während der gesamten Arbeitsgänge in Pendelbewegungen mit einer Amplitude von 180° versetzt, deren mittlere Geschwindigkeit zwei Oszillationen pro Minute beträgt.The process is carried out discontinuously; the oven is kept in during all operations Pendulum movements offset with an amplitude of 180 °, the mean speed of which is two oscillations per minute.

Als Sauerstoff wird industrieller Sauerstoff (97%ig) verwendet.Industrial oxygen (97%) is used as oxygen.

Zu Beginn des Prozesses wird der Ofen während einiger Minuten auf verminderte Pendelbewegungen eingesteuert.At the beginning of the process, the furnace is set to reduced pendulum movements for a few minutes controlled.

Der Sauerstoff wird durch eine auf der Konverterseite eingebaute Lanze eingeblasen, die nach oben gerichtet ist, und durch eine auf der Abzugsseite vorgesehene Lanze. Der Gasdurchsatz erreicht 165 Nm³ pro Stunde, derjenige des industriellen Sauerstoffs 700 Nm³/Std.The oxygen is blown in through a lance built into the converter side, which is directed upwards, and through a lance provided on the exhaust side. The gas throughput reaches 165 Nm ³ per hour, that of industrial oxygen 700 Nm ³ / hour.

Nach Ablauf von 20 Minuten beginnen die Reduktionsreaktionen kräftig zu werden. Der Methandurchsatz wird dann in mehreren Stufen auf 70 Nm³/Std. vermindert. Der Sauerstoffdurchsatz wird auf über 700 Nm³/Std. eingeregelt in der Weise, daß das Verhältnis von CO₈ After 20 minutes, the reduction reactions begin to become vigorous. The methane throughput is then increased to 70 Nm ³ / hour in several stages. reduced. The oxygen throughput is increased to over 700 Nm ³ / hour. regulated in such a way that the ratio of CO ₈

CO + CO₂ CO + CO ₂

in den Ofen- bzw. Abgasen höher als 0,85 gehalten wird.is kept higher than 0.85 in the furnace or exhaust gases.

Diese Regelung wird durch das sehr rasche Ansprechen des Ofens auf eine Änderung der zugeführten Sauerstoff mengen erleichtert; das Ansprechen des Ofens drückt sich aus in den Analysenwerten der Abgase, die chromatographisch verfolgt werden, und in den Temperatur- und Druckmessungen im Abzugsschacht. This regulation is due to the very quick response of the furnace to a change in the supplied Oxygen amounts relieved; the response of the furnace is expressed in the analysis values of the exhaust gases, which are followed chromatographically, and in the temperature and pressure measurements in the exhaust shaft.

Die erste Metallprobe wird nach Ablauf von 42 Minuten entnommen. Sie zeigt bei dieser Art und Weise der Regelung einen Kohlenstoffgehalt von 2,5%· Das Bad erreicht nun eine Temperatur von 1380°C. Der Betrieb wird fortgesetzt, indem die Sauerstoffzufuhr zu der Lanze, deren Strahl gegen das Gewölbe gerichtet ist, 3 Minuten später abgestellt und ein Sauerstoffstrahl gegen das Bad gerichtet wird. Der Frischprozeß dauert 12 Minuten; die Badtemperatur ist dann auf 1680° C angestiegen. Am Ende des Frischens wird der Methanbrenner abgestellt, und dem Bad werden 160 kg Eisenpulver zugesetzt, um einen möglichst geringen Kohlenstoffgehalt zu erzielen. Der Abstich in die Gießpfanne erfolgt nach Ablauf von 55 Minuten ohne Zusatz von Beruhigungsmitteln. Das Metall verhält sich in der Gieß- bzw. Barrenform ruhig. Die Analyse liefert zu diesem Zeitpunkt folgende Werte:The first metal sample is taken after 42 minutes. She shows at this type and Way of regulating a carbon content of 2.5% · The bath now reaches a temperature of 1380 ° C. Operation is continued by applying oxygen to the lance, the jet of which is directed against the Vault is directed, turned off 3 minutes later and a jet of oxygen is directed against the bath. The freshness process takes 12 minutes; the bath temperature has then risen to 1680 ° C. At the end The methane burner is switched off for freshening and 160 kg of iron powder are added to the bath to achieve the lowest possible carbon content. The tapping into the ladle takes place after Lapse of 55 minutes without the addition of sedatives. The metal behaves in the casting resp. Ingot shape calm. The analysis delivers the following values at this point in time:

C 40 ppmC 40 ppm

S 10 ppmS 10 ppm

P 25 ppmP 25 ppm

H 2 ppmH 2 ppm

O 1300 ppmO 1300 ppm

N 10 ppmN 10 ppm

Mn 45 ppmMn 45 ppm

Si 35 ppmSi 35 ppm

Al 20 ppmAl 20 ppm

Mg 8 ppmMg 8 ppm

Co 7 ppmCo 7 ppm

Cr <50 ppmCr <50 ppm

Ni 20 ppmNi 20 ppm

Mo <15 ppmMo <15 ppm

Pb < 1 ppmPb <1 ppm

Cu und Sn <30 ppmCu and Sn <30 ppm

Das Abstichgewicht beträgt 3300 kg Stahl, die Eisenausbeute liegt bei 97,5%·The tapping weight is 3300 kg steel, the iron yield is 97.5%

Bei dieser Fabrikation und der beschriebenen Arbeitsweise beträgt der Verbrauch an industriellem Sauerstoff 200 Nm³/t Produkt; derjenige des Erdgases erreicht 30 Nm³/t.With this production and the procedure described, the consumption of industrial oxygen is 200 Nm ³ / t of product; that of natural gas reaches 30 Nm ³ / t.

Claims

Claim:

Process for the reducing melting of prereduced iron oxides in a temperature range from 1100 to 135O ⁰ C in a rotary kiln into which fuel is blown from one end and oxygen from both ends, characterized by the use of a range for the injection speed of the oxygen on the burner side of 370 to 740 m / sec. and on the gas outlet side from 148 to 444m / sec.