DE1608309B2

DE1608309B2 - CONTINUOUS PROCESS FOR MANUFACTURING STEEL FROM PIG IRON AND DEVICE FOR PULLING THIS THROUGH OUT THE SAME

Info

Publication number: DE1608309B2
Application number: DE19681608309
Authority: DE
Inventors: Aldo Prof Rom Ramacciotti
Original assignee: Centro Spenmentale Metallurgico SpA, Genua (Italien)
Priority date: 1967-03-18
Filing date: 1968-03-13
Publication date: 1973-06-14
Also published as: LU55578A1; US3528799A; GB1187942A; NL6803844A; DE1608309A1

Description

Zur Herstellung von Stahl aus Roheisen mit Hilfe von hochgereinigtem, gasförmigem Sauerstoff (Sauerstofffrischen) sind zahlreiche Verfahren bekannt. Bei der Durchführung solcher Verfahren wird der gasförmige Sauerstoff in der Regel mittels einer wassergekühlten Windform auf das flüssige Roheisen oder das Roheisenbad geblasen. Der Sauerstoff wird an der Metall- und Schlackenoberfläche absorbiert und reagiert hierbei mit deren Bestandteilen, wobei das Roheisen »gefrischt« wird.For the production of steel from pig iron with the help of highly purified, gaseous oxygen (oxygen freshening) numerous processes are known. When carrying out such procedures, the gaseous Oxygen usually by means of a water-cooled wind form on the liquid pig iron or blown the pig iron bath. The oxygen is absorbed on the metal and slag surface and reacts with their constituents, whereby the pig iron is "refined".

Bei anderen bekannten Verfahren bedient man sich feststehender oder sich drehender Reaktoren, in die einerseits pulverförmiger Kalk und Sauerstoff sowie andererseits gleichzeitig reiner Sauerstoff sowohl in den Raum über der Oberfläche des flüssigen Metalls als auch in dieses selbst eingeblasen werden.In other known processes, fixed or rotating reactors are used in which on the one hand powdered lime and oxygen and on the other hand pure oxygen both in the space above the surface of the liquid metal as well as being blown into it.

Bei den genannten Verfahren handelt es sich um diskontinuierliche, d. h. chargenweise Verfahren. In aufeinanderfolgenden Stufen muß hierbei der Reaktor beschickt, das Roheisen »gefrischt« und im Anschluß daran der Reaktor entleert werden.The processes mentioned are discontinuous, i.e. H. batch process. In successive stages, the reactor must be charged, the pig iron "refined" and then thereafter the reactor must be emptied.

Diese diskontinuierlichen Verfahren besitzen jedoch gegenüber kontinuierlichen Verfahren, bei denen sämtliche Verarbeitungsvorgänge von den Rohstoffen bis zum Fertigprodukt ununterbrochen ablaufen, das Material ständig durch den Reaktor fließt und das Fertigprodukt mit den gewünschten Eigenschaften kontinuierlich abgezogen wird, verschiedene Nachteile.However, compared to continuous processes, these batch processes have all processing operations from raw materials to the finished product uninterrupted expire, the material constantly flows through the reactor and the finished product with the desired Properties is continuously deducted, various disadvantages.

Kontinuierliche Verfahren besitzen gegenüber ähnlichen, jedoch diskontinuierlichen Verfahren folgende Vorteile:Continuous processes have the following over similar but discontinuous processes Advantages:

a) Das Endprodukt zeichnet sich durch eine größere Gleichmäßigkeit aus;a) The end product is characterized by greater uniformity;

b) es können fortgeschrittenere Regelungs- und Kontrolltechniken angewandt werden;b) more advanced regulatory and control techniques may be used;

c) es besteht die Möglichkeit, das betreffende Verfahren unmittelbar mit schon kontinuierlich gestalteten vor- und/oder nachgeschalteten Verfahren zu koppeln.c) there is the possibility of the procedure in question immediately with already continuous to couple designed upstream and / or downstream processes.

Auch die Vergütung des Roheisens selbst und seine Umwandlung zu Stahl kann bei einer Umgestaltung der bekannten, diskontinuierlichen Verfahren zu einem kontinuierlichen Verfahren erheblich vorteilhafter sein. Die Voraussetzungen dafür, auch die Aufbereitung des Roheisens kontinuierlich durchzuführen, sind teilweise bereits gegeben oder können ohne Schwierigkeiten geschaffen werden. So kann beispielsweise die der Roheisenaufbereitung vorgeschaltete Hochofenanlage ohne übermäßige Schwierigkeiten für einen kontinuierlichen Betrieb ausgelegt werden. Das der Roheisenaufbereitung nachgeschaltete Stranggußverfahren kann bereits kontinuierlich durchgeführt werden, so daß diesem ein aus einer kontinuierlichen Roheisenaufbereitung durch Sauerstofffrischen stammender flüssiger Stahl ununterbrochen, d. h. kontinuierlich zugeführt werden kann.The remuneration of the pig iron itself and its conversion to steel can also be redesigned the known, discontinuous process to a continuous process considerably more advantageous be. The prerequisites for continuously processing the pig iron, are partly already given or can be created without difficulty. So can For example, the blast furnace plant upstream of the pig iron processing without excessive difficulties designed for continuous operation. The downstream from the pig iron processing Continuous casting can already be carried out continuously, so that this one off continuous hot metal processing through oxygen refining of liquid steel without interruption, d. H. can be fed continuously.

Andererseits schaffen die modernen Kontrollsysteme mit Hilfe von Computern Möglichkeiten, die zur Steuerung der einzelnen Stufen auch bei kontinuierlichen Verfahren geeignet sind. Angesichts der geschilderten Vorteile wurden bereits die verschiedensten kontinuierlichen Gegenstromverfahren bekannt (verwiesen sei z.B. auf die USA.-Patentschrift 2 572 489), darunter auch Stahlherstellungsverfahren durch Sauerstofffrischen. So ist es z. B. bekannt, das Roheisen mit Sauerstoff von oben her zu zerstäuben (Sprühaufbereitung), wobei das in Tröpfchen über-On the other hand, modern control systems create possibilities with the help of computers are suitable for controlling the individual stages even in continuous processes. Given the A wide variety of continuous countercurrent processes are already known from the advantages described (See U.S. Patent 2,572,489, for example), including steelmaking processes by oxygen freshening. So it is B. known to atomize the pig iron with oxygen from above (Spray preparation), whereby the droplets

führte Roheisen mit den umlaufenden Gasen reagiert und sich in gefrischtem oder vorgefrischtem Zustand auf dem Boden des Reaktors absetzt.Led pig iron reacts with the circulating gases and is in a refined or pre-freshened state settles on the bottom of the reactor.

Zur Durchführung anderer bekannter Verfahren wird das Roheisen kontinuierlich in Kanalleitungen fließen gelassen, wobei ähnlich wie bei den bekannten diskontinuierlichen Verfahren Sauerstoff durch wassergekühlte Lanzen auf das flüssige Roheisen geblasen und am Ende des Reaktors der aus dem Roheisen aufbereitete Stahl abgezogen wird.In order to carry out other known processes, the pig iron is continuously poured into sewer lines allowed to flow, being similar to the known batch process oxygen by water-cooled Lances are blown onto the liquid pig iron and at the end of the reactor from the pig iron Recycled steel is peeled off.

Aus der USA.-Patentschrift 2 819 160 ist es z.B. bekannt, den Metalloidgehalt des Roheisens dadurch zu vermindern, daß das Roheisen im Gegenstrom mit Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas in einem vollständig mit Füllkörpern aus Kalk, Koks oder inerten feuerfesten Materialien, gegebenenfalls unter Zusatz von etwas Schlacke, gepackten Reaktor, an dessen Boden eine Oxydationszone und an dessen Kopfende eine Reduktionszone gebildet und aufrechterhalten werden, in Kontakt gebracht und das gebildete Verfahrensprodukt zusammen mit Schlacke am Reaktorboden abgezogen wird. Nachteilig an diesem bekannten Verfahren ist z. B., daß die als Packungsmaterial benötigten Füllkörper eine zeit- und kostenaufwendige Vorerhitzung erforderlich machen und das Aufwärtssteigen der Schlacke verhindern bzw. die Abwärtsbewegung des flüssigen Roheisens unter Verringerung der Durchsatzausbeute verlangsamen sowie ferner die Zugabe fester Zuschläge unmöglich machen, wobei als weiterer Nachteil hinzu kommt, daß die zur Durchführung des bekannten Verfahrens verwendete Vorrichtung auf der gesamten Reaktionsfläche mit einer feuerfesten Ausmauerung versehen sein muß.From U.S. Pat. No. 2,819,160 it is known, for example, to reduce the metalloid content of the pig iron to reduce that the pig iron in countercurrent with oxygen or an oxygen-containing gas in one completely with packing made of lime, coke or inert refractory materials, optionally under Addition of some slag, packed reactor, at the bottom of which an oxidation zone and at that Head end of a reduction zone formed and maintained, brought into contact and the formed Process product is withdrawn together with slag at the bottom of the reactor. Downside to this known method is z. B. that the packing required as packing material is a time-consuming and costly Make preheating necessary and prevent the slag from rising or the Slow down the downward movement of the molten pig iron while reducing the throughput yield as well furthermore make the addition of solid aggregates impossible, whereby there is an additional disadvantage, that the device used to carry out the known method is provided with a refractory lining on the entire reaction surface have to be.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 940 141 ist auch bereits eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Frischen von Metallen bekannt, die ein mit flüssigem Roheisen zu beschickenden Drehrohr aufweist, wobei Sauerstoff zusammen mit anderen Stoffen von oben her in das Drehrohr eingeblasen wird unter Bildung einer Metall-Schlacken-Emulsion, die dann zur Trennung von Schlacke und Metall in ein Dekantiergefäß überfließen gelassen wird. Auch dieses bekannte Verfahren leidet unter mangelnder Effektivität und weist die angegebenen Mängel bei der Trennung von Stahl und Schlacke auf.From the German utility model 1 940 141 is already a device for continuous Refining of metals known, which has a rotary tube to be charged with liquid pig iron, wherein Oxygen together with other substances is blown into the rotary tube from above with formation a metal slag emulsion, which is then used to separate the slag and metal in a decanter is allowed to overflow. This known method also suffers from a lack of effectiveness and shows the specified shortcomings in the separation of steel and slag.

Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel und Wege zur kontinuierlichen Aufbereitung von Roheisen zu Stahl anzugeben, die sich durch Einfachheit, Billigkeit, Vielseitigkeit und erhöhte Wirksamkeit auszeichnen.The object of the invention is to find ways and means for the continuous processing of pig iron to steel indicate that are characterized by simplicity, cheapness, versatility and increased effectiveness.

Gegenstand der Erfindung ist ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Stahl aus Roheisen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die chemische Umsetzung zwischen der in Form eines dichten, am oberen Ende des Reaktors austretenden und reaktoraufwärts strömenden Schaumes vorliegende Schlacke, dem flüssigen, tröpfchenförmig durch die aufwärts strömende Schlacke nach abwärts fließenden Roheisen und dem Gas, im Gegenslrom zwischen der Schlacke und dem Gas stattfindet, daß die aus der 6u Schlacke und dem flüssigen Roheisen bestehende Emulsion von praktisch waagerecht orientierten, in die Emulsion selbst eindringenden und mit derselben reagierenden Sauerstoffstrahlen durchwirbelt wird und daß sich das gefrischte Roheisen unter der Emulsion absetzt.The invention relates to a continuous process for the production of steel from pig iron, which is characterized in that the chemical reaction between the in the form of a dense, am slag exiting from the upper end of the reactor and foam flowing upwards, the liquid, droplet-shaped pig iron flowing downwards through the upwardly flowing slag and the gas, takes place in the countercurrent between the slag and the gas that the from the 6u Slag and the liquid pig iron existing emulsion of practically horizontally oriented, in the emulsion itself penetrating and with the same reacting oxygen jets is swirled through and that the refined pig iron settles under the emulsion.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein aus mit feuerfestem Material ausgemauerter Schacht vorgesehen ist, an dessen unterem Ende ein Abstichloch für den Frischstahl, an dessen oberem Ende eine Einspeisrinne für das zu frischende Roheisen, ein Überlaufrohr für die Schlacke, Auslässe für die sich während des Frischens entwickelnden Gase oder Dämpfe sowie mindestens eine Beschickungstür für stückige Zusätze und über dessen mittleren Abschnitt verteilt, in den Schacht mündende Düsen mit im wesentlichen waagerechter Achse zum Einblasen von Sauerstoff auf die aus der Schlacke und dem Roheisen bestehende Emulsion angeordnet sind.The invention also relates to a device for carrying out the method, which thereby it is characterized in that a shaft lined with refractory material is provided on which lower end a tap hole for the fresh steel, at the upper end a feed channel for the to refining pig iron, an overflow pipe for the slag, outlets for the during refining developing gases or vapors as well as at least one loading door for lumpy additives and distributed over its central section, nozzles opening into the shaft with essentially horizontal nozzles Axis for blowing oxygen on the one consisting of the slag and the pig iron Emulsion are arranged.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird ein leerer Reaktor, der vergleichsweise einfach und billig ist, vorerhitzt, der Reaktorboden mit Schlacke beschickt, flüssiges Roheisen zugegossen, so daß die Schlacke schmilzt und auf Grund der Oxydationsreaktion von Kohlenstoff mit Fe.,O_;j quillt und bis zu den Sauerstoffeinblasdüsen nach oben steigt, worauf zur Erzeugung eines Schlackenschaums Sauerstoff eingeblasen wird, der nach oben steigt, die Frischung des Eisens bewirkt und oben abgezogen wird.To carry out the process of the invention, an empty reactor, which is comparatively simple and cheap, is preheated, the reactor bottom is charged with slag, and liquid pig iron is poured in, so that the slag melts and swells _{due to the oxidation reaction of carbon with Fe., O; j} and rises up to the oxygen injection nozzles, whereupon oxygen is blown in to produce a slag foam, which rises upwards, causes the iron to be freshened and is drawn off at the top.

Erfindungsgemäß werden zahlreiche Vorteile erzielt, die mit bekannten kontinuierlichen Verfahren nicht erzielbar sind. So ist z. B. ein vergleichsweise einfacher, nämlich leerer Reaktor verwendbar, und das Verfahren ist sehr vielseitig, da während seiner Durchführung durch eine Beschickungstür nicht nur flüssige, sondern auch feste Zusatzstoffe, z. B. Schrott und Eisenerz zuführbar sind. Ferner werden bei vergleichsweise raschem Durchsatz vergleichsweise lange Kontaktzeiten zwischen dem tröpfchenförmigen Roheisen und dem hochviskosen Schlackenschaum erzielt. Ferner erfolgt die Entkohlungsreaktion mit höherer Vergasungsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs und auf Grund der vergleichsweise sehr kurzen Zeit, während welcher der Sauerstoff mit dem Metall direkt in Kontakt ist, werden weniger Abgase und/oder Eisenoxyd gebildet. Ferner befinden sich das Fertigmetall und die Schlacke im chemischen Gleichgewicht, so daß keine weitere Umsetzung des fertigen Metalls erfolgt. Ferner liegt eine sehr günstige Reaktionskinetik vor, da die Umsetzung zwischen dem Sauerstoff und dem in der Schlacke eingeschlossenen Gas als auch die Umsetzung zwischen dem Sauerstoff und der Schlacke exotherm verlaufen. Schließlich wird durch die in Form eines Schaumes, in welchem die Schlacke die dispergierende Phase und der Sauerstoff die disperse Phase bilden, nach oben bewegte Schlacke die einwandfreie Trennung von Metall und Schlacke stark vereinfacht.Numerous advantages are achieved in accordance with the present invention, those with known continuous processes are not achievable. So is z. B. a comparatively simple, namely empty reactor can be used, and the process is very versatile, since not only through a loading door during its implementation liquid but also solid additives, e.g. B. scrap and iron ore can be supplied. Furthermore, at comparatively rapid throughput, comparatively long contact times between the droplet-shaped pig iron and the highly viscous slag foam. Furthermore, the decarburization reaction takes place at a higher rate Gasification rate of the carbon and due to the comparatively very short time during whichever the oxygen is in direct contact with the metal, fewer exhaust gases and / or iron oxide are produced educated. Furthermore, the finished metal and the slag are in chemical equilibrium, see above that no further conversion of the finished metal takes place. Furthermore, the reaction kinetics are very favorable before, since the conversion between the oxygen and the gas trapped in the slag as well the reaction between the oxygen and the slag are exothermic. Finally, through in the form of a foam in which the slag is the dispersing phase and the oxygen is the disperse phase form, slag moving upwards the perfect separation of metal and slag greatly simplified.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung werden in die aus dem Roheisen und der Schlacke gebildete Emulsion gemeinsam mit dem Sauerstoff Kalkpulver und/oder Eisenerze und/oder feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe eingeblasen. Diese Brennstoffe können gegebenenfalls mit der aus dem flüssigen Roheisen und der Schlacke gebildeten Emulsion reagieren.According to an advantageous embodiment of the method of the invention are in the from the Pig iron and the slag formed emulsion together with the oxygen lime powder and / or Blown iron ores and / or solid, liquid or gaseous fuels. These fuels can optionally react with the emulsion formed from the liquid pig iron and the slag.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird gemeinsam mit dem aufgeschmolzenen Roheisen oberhalb der Schlacke Eisenschrott, grobstückiger Kalk und Eisenerze eingespeist.According to a further advantageous embodiment of the method of the invention, common with the molten pig iron above the slag scrap iron, lumpy lime and iron ores fed in.

In der Vorrichtung nach der Erfindung sind die im mittleren Abschnitt des Reaktors vorgesehenen und in das Reaktorinnere hineinragenden Düsen oderIn the device according to the invention, those are provided in the central portion of the reactor and nozzles or protruding into the interior of the reactor

Winddüsen so angeordnet, daß sie in den Raum über dem aufbereiteten flüssigen Stahl gerichtet sind.Wind nozzles arranged so that they are directed into the space above the processed liquid steel.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung sind Steuereinrichtungen vorgesehen, die in Abhängigkeit vom Gewicht des beschickten Schachtes die Einspeisung von flüssigem Roheisen, Sauerstoff und den restlichen Reaktionsteilnehmern regeln, um die Frischstahlmenge im Inneren des Schachtes im wesentlichen konstant zu halten.According to an advantageous embodiment of the device according to the invention, there are control devices provided, depending on the weight of the loaded shaft, the feeding of liquid Pig iron, oxygen and the remaining reactants regulate the amount of fresh steel to keep the interior of the shaft essentially constant.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist die feuerfeste Ausmauerung mindestens am Schachtboden und im unteren Teil des Schachtes bis zu einer über den Frischstahlspiegel hinausragenden Höhe vorgesehen und die restliche Schachtinnenwand mit einer Blechverkleidung versehen, die durch einen Wasserfilm oder mit Hilfe eines mit Wasser durchströmten Kühlmantels gekühlt wird.According to a further advantageous embodiment of the device according to the invention is the Refractory lining at least at the bottom of the shaft and in the lower part of the shaft up to one over the fresh steel level protruding height provided and the rest of the shaft inner wall with provided with a sheet metal cladding through which a water film or with the help of a water flowed Cooling jacket is cooled.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung im Querschnitt dargestellten Reaktors näher erläutert.The invention is described below with reference to a reactor shown in cross section in the drawing explained in more detail.

Am unteren Ende oder Boden eines schachtförmigen, zylindrischen Reaktors 1 mit feuerfester Magnesit- oder Dolomitsteinausmauerung befindet sich ein Frischstahlbad 2, das über ein Stranggußabstichloch 3 abgezogen wird. Am oberen Ende des Reaktors 1 ist eine Rinne 4 vorgesehen, über die aus einem Kübel 5 das aus einem nicht abgebildeten Hochofen stammende flüssige Roheisen in den Reaktor 1 eingespeist wird. Über Düsen 6 wird Sauerstoff in den Reaktor 1 eingeblasen. Durch eine Beschickungstür 7 werden Zusatzstoffe wie Schrott, Eisenerz u. dgl. in den schachtförmigen Reaktor 1 eingeführt, während über eine Abschlackrinne 8 Schlacken und über eine Haube oder einen Auslaß 9 die im Reaktor 1 gebildeten Gase abgeleitet werden. Mit 10 ist der mittlere Teil des Reaktors bezeichnet.At the lower end or bottom of a shaft-shaped, cylindrical reactor 1 with refractory magnesite or dolomite brick lining there is a fresh steel bath 2, which has a continuous casting tap hole 3 is deducted. At the upper end of the reactor 1, a channel 4 is provided through which a bucket 5 the liquid pig iron coming from a blast furnace, not shown, is fed into the reactor 1 will. Oxygen is blown into the reactor 1 via nozzles 6. Be through a loading door 7 Additives such as scrap, iron ore and the like. Introduced into the shaft-shaped reactor 1 while over a deslagging channel 8 and slag formed in the reactor 1 via a hood or an outlet 9 Gases are discharged. With 10 the middle part of the reactor is designated.

Die Vorrichtung nach der Erfindung arbeitet wie folgt: Nach beendeter Umsetzung sammelt sich am Boden des Reaktors 1 der die erforderlichen Eigenschaften aufweisende flüssige Stahl 2 an und wird kontinuierlich über das Abstichloch 3 zu einem Sammelbehälter abgezogen oder direkt zu einer Stranggußanlage für die Erzeugung von Brammen oder Knüppeln gefördert.The device according to the invention works as follows: After the reaction has ended, the Bottom of the reactor 1 of the liquid steel 2 having the required properties and becomes continuously withdrawn via the tap hole 3 to a collecting container or directly to a Continuous casting plant for the production of slabs or billets promoted.

Am oberen Teil des Reaktors wird über die Zuleitung 4, das aus einem oberhalb angeordneten Kübel 5 stammende, zu frischende Roheisen dem Reaktor 1 zugeführt. Der mittlere Teil 10 des Reaktors 1 ist vollständig mit einer schaumigen Schlacke angefüllt. Diese Schlacke wird durch mehrere Sauerstoffstrahlen von hochgereinigtem Sauerstoff, die durch die seitlich angeordneten, wassergekühlten Düsen 6 eingeblasen werden, durchgewirbelt. Der Sauerstoff reagiert hierbei mit der Schlacke und dem im Schaum eingeschlossenen Gas sowie mit den Roheisentröpfchen, die sich bei der Zerstäubung des von der Zuleitung 4 kommenden Strahls gebildet haben. Die Roheisentröpfchen reagieren bei der nach unten gerichteten Tropfbewegung mit der Schlacke, so daß sie, nachdem sie den unteren Teil des Reaktors erreicht haben, vollständig gefrischt und zu einem Stahl mit den erforderlichen Eigenschaften aufbereitet sind.At the upper part of the reactor is via the feed line 4, which is arranged above from a Bucket 5 originating pig iron to be refined is fed to the reactor 1. The middle part 10 of the reactor 1 is completely filled with a foamy slag. This slag is produced by multiple jets of oxygen of highly purified oxygen, which is provided by the laterally arranged, water-cooled Nozzles 6 are blown in, whirled through. The oxygen reacts with the slag and the gas trapped in the foam and with the pig iron droplets that are formed during the atomization of the have formed from the feed line 4 coming beam. The pig iron droplets react with the after downward dripping movement with the slag, so that after it the lower part of the reactor have been completely refurbished and processed into a steel with the required properties are.

Durch die Düsen 6 zum Einblasen des Sauerstoffs können in den Reaktor 1 ferner noch Kalkpulver, Erze u. dgl. eingeblasen werden, um die Zusammensetzung der Schlacke zu vervollständigen oder zu ändern. Weiterhin ist es auch möglich, durch die Düsen 6 gasförmige, flüssige oder feste Brennstoffe einzuführen.Lime powder, ores and the like can also be blown into the reactor 1 through the nozzles 6 for blowing in the oxygen in order to complete or change the composition of the slag. Furthermore, it is also possible to introduce gaseous, liquid or solid fuels through the nozzles 6.

Weitere Zusätze wie Stahlschrott, Eisenerz, Kalk, Kalkstein, Auflockerungsstoffe u. dgl. können von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich durch die am oberen Ende des Reaktors 1 vorgesehene Tür 7 eingesetzt werden.Other additives such as scrap steel, iron ore, lime, limestone, loosening substances and the like can be used Periodically or continuously through the door 7 provided at the upper end of the reactor 1 will.

ίο Die überschüssige Schlacke fließt automatisch über die Abschlackrinne 8 in ein dazu vorgesehenes Gefäß ab. Die bei den Umsetzungen entstehenden und aus der schaumigen Schlacke austretenden Gase strömen zu einer am oberen Reaktorende gelagerten Haube 9, werden dort gekühlt und in üblicher Weise gereinigt sowie anschließend in die Atmosphäre entlassen oder als Brenngas verwendet.ίο The excess slag automatically overflows the deslagging channel 8 into a vessel provided for this purpose. The resulting from the conversions and from gases exiting the foamy slag flow to a hood 9 mounted at the upper end of the reactor, are cooled there and cleaned in the usual way and then released into the atmosphere or used as fuel gas.

Im mittleren Teil des Reaktors finden folgende Umsetzungen statt:The following reactions take place in the middle part of the reactor:

a) zwischen dem gasförmigen Sauerstoff und den im Schaum enthaltenen Gasen:a) between the gaseous oxygen and the gases contained in the foam:

= CO.,= CO.,

b) zwischen dem gasförmigen Sauerstoff und den die Schlacke durchdringenden Tröpfchen des flüssigen Roheisens:b) between the gaseous oxygen and the slag penetrating droplets of the liquid pig iron:

V₂O₂+ 2FeO = Fe₂O₃ (2)V ₂ O ₂ + 2FeO = Fe ₂ O ₃ (2)

c) zwischen dem gasförmigen Sauerstoff und der flüssigen Schlacke:c) between the gaseous oxygen and the liquid slag:

O., + Si = SiO₂ (3)O., + Si = SiO ₂ (3)

V₂"O₂ + C = CO (4)V ₂ "O ₂ + C = CO (4)

V₂O₂+ Mn = MnO (5)V ₂ O ₂ + Mn = MnO (5)

'/2 0, + 2P = P₂O₅ (6)'/ 2 0, + 2P = P ₂ O ₅ (6)

d) zwischen Roheisentröpfchen und der Schlacke:d) between pig iron droplets and the slag:

(7)
(8)
(9)
(10)(7)
(8th)
(9)
(10)

(H)(H)

Si + 2Fe₀O₃ = SiO₀ + 4FeO
C + Fe₀O₃ = CO + 2FeO
Mn + Fe₀O₃ = MnO + 2FeO
2 P + 5Fe₀O₃ = P,O₅ + 10Fe
S + Fe + CaO = CaS + FeOSi + 2Fe ₀ O ₃ = SiO ₀ + 4FeO
C + Fe ₀ O ₃ = CO + 2 FeO
Mn + Fe ₀ O ₃ = MnO + 2FeO
2 P + 5Fe ₀ O ₃ = P, O ₅ + 10Fe
S + Fe + CaO = CaS + FeO

Da sowohl die Umsetzung zwischen dem Sauerstoff und dem Gas (Kohlendioxyd) als auch die Umsetzung zwischen dem Sauerstoff und der Schlacke exotherm ist, erwärmt sich die Schlacke stark, wodurch die Reaktionskinetik begünstigt wird. Die Roheisentröpfchen erwärmen sich mittelbar durch Berührung mit der Schlacke und unmittelbar bei der Umsetzung mit den Gasen und der Schlacke. Sowohl der Reaktor 1, als auch der Kübel 5 für das flüssige Roheisen liegen auf Waagen. Hierdurch wird einerseits die richtige Höhe des Stahlspiegels 2 am Boden des Reaktors 1 und andererseits der Durchsatz des eingesetzten Roheisens ermittelt. Auf diese Weise erhält man die Möglichkeit einer Steuerung der Vorrichtung.As both the conversion between the oxygen and the gas (carbon dioxide) and the conversion is exothermic between the oxygen and the slag, the slag heats up strongly, causing the Reaction kinetics is favored. The pig iron droplets heat up indirectly through contact with the slag and immediately with the reaction with the gases and the slag. Both the reactor 1 and the bucket 5 for the liquid pig iron are on scales. This is on the one hand the correct height of the steel level 2 at the bottom of the reactor 1 and on the other hand the throughput of the used Pig iron determined. In this way one obtains the possibility of controlling the device.

Das Gewicht P des Reaktors 1 ergibt sich aus der Gleichung:The weight P of reactor 1 results from the equation:

J'Stahl'J'steel '

+ ^Sc+ ^ Sc

hlackehackle

Schlackeslag

Da die Dichte rschiacko und die Dichte y_stal,, bekannt und voneinander sehr verschieden sind, besteht zwischen der Höhe des flüssigen Stahls h_slaM und der Höhe der Schlacke ßschiacko folgende Beziehung:Since the density rschiacko and the density y _stal ,, are known and very different from each other, the following relationship exists between the height of the liquid steel h _slaM and the height of the slag ßschiacko:

^Stahl + ^Schlacke ~ ^gesamt^ Steel + ^ slag ~ ^ total

Das Gewicht P₀ des leeren'Reaktors kann leicht ermittelt werden.The weight P _{0 of} the empty reactor can easily be determined.

Zu Beginn des Verfahrens ist zu ermitteln:At the beginning of the procedure, the following must be determined:

Stahlstole

. "θ /Schlacke ' " * "gesamt. "θ / slag '" * "total

S (/Stahl "~ /Schlacke) S (/ steel "~ / slag)

S ist der lichte Querschnitt des Reaktors. S is the clear cross section of the reactor.

Der Durchsatz des eingeführten Roheisens ergibt sich aus dem Gewicht des Kübels 5 im Verhältnis zur Zeit.The throughput of the imported pig iron results from the weight of the bucket 5 in relation for now.

Das Verfahren wird wie folgt eingeleitet: Nach dem Vorwärmen des Reaktors auf eine Temperatur von 900 bis 1000° C mit Hilfe von in der Abbildung nicht dargestellten, bei der Stahlherstellung jedoch üblichen Hilfsbrennern, wird der Reaktorboden mit einer geeigneten Menge niedrigschmelzender Schlacke, vorzugsweise Kalziumferrit mit einem 3 bis 4%igen Fluorgehalt beschickt. Das Abstichloch wird mit einem brennbaren Pfropfen oder mit einer feuerfesten Masse, welche auf mechanischem Wege oder mittels Sauerstoff leicht entfernbar sind, abgedichtet, worauf mit dem Zugießen des flüssigen Roheisens, welches in dieser Stufe vorzugsweise eine ziemlich hohe Temperatur aufweisen soll, begonnen wird. Bei der Berührung mit dem flüssigen Roheisen schmilzt die Schlacke und beginnt infolge der Oxydation des Kohlenstoffes (Reaktion 8) zu quellen. Sobald der Schlackenspiegel die Sauerstoffeinblasdüsen erreicht, wird unter laufendem Zugießen von flüssigem Roheisen mit dem Einblasen von Sauerstoff begonnen. Wenn das flüssige Metall im unteren Teil des Reaktors bis zu der bereits erhöhten Höhe, d. h. (aus Sicherheitsgründen) bis etwas unterhalb der ersten Düsenreihe angestiegen ist, wird das Abstichloch geöffnet und das Metall ausfließen gelassen. Ein automatischer oder von Hand betätigter Regler sorgt dafür, daß der Metallspiegel im Reaktor immer gleichbleibt und steuert, je nach Bedarf, die Zuflußmenge des Roheisens.The process is initiated as follows: After preheating the reactor to a temperature from 900 to 1000 ° C with the help of not shown in the figure, but in steel production usual auxiliary burners, the bottom of the reactor is filled with a suitable amount of low-melting slag, preferably calcium ferrite with a 3 to 4% fluorine content. The tap hole is with a flammable plug or with a refractory mass, which by mechanical means or by means of Oxygen can be easily removed, sealed, followed by pouring in the liquid pig iron, which should preferably be at a fairly high temperature at this stage. At the touch with the liquid pig iron the slag melts and begins as a result of the oxidation of the To swell carbon (reaction 8). As soon as the slag level reaches the oxygen injection nozzles, Oxygen is started to be blown in while liquid pig iron is continuously poured in. When the liquid metal is in the lower part of the reactor up to the already elevated height, i.e. H. (the end Safety reasons) until it has risen slightly below the first row of nozzles, the tap hole will be opened and let the metal flow out. An automatic or manually operated regulator ensures ensures that the metal level in the reactor always remains the same and controls the flow rate as required of pig iron.

Von Zeit zu Zeit, jedoch nicht in zu großen Abständen, werden an der Austrittsöffnung des Kanals 3 Proben gezogen und die Temperatur des (flüssigen) Metalls gemessen. Die Temperaturmessung kann jedoch auch kontinuierlich erfolgen. Wenn der Stahl nicht den gewünschten Kohlenstoffgehalt aufweist, so wird das Verhältnis von eingeblasenem Sauerstoff zu eingesetztem Roheisen so lange verändert, bis ein Fertigstahl der gewünschten Zusammensetzung erhalten wird. In den unter dem Reaktor angeordneten Sammelbehälter für den Stahl, in welchem der Stahl gegebenenfalls auch desoxydiert wird, werden die erforderlichen Korrekturzusatzstoffe zugesetzt. Die Temperatur wird durch Zufuhr unterschiedlicher Schrott- oder Erzmengen von oben her durch die Windformen, oder aber auch durch Änderung der Brennstoffzufuhr zu den Windformen gesteuert. From time to time, but not at too great intervals, the outlet opening of the Channel 3 samples were taken and the temperature of the (liquid) metal was measured. The temperature measurement however, it can also be carried out continuously. If the steel does not have the desired carbon content, the ratio of injected oxygen to pig iron used is changed for as long as until a finished steel of the desired composition is obtained. In the under the reactor arranged collecting container for the steel, in which the steel is optionally also deoxidized, the necessary correction additives are added. The temperature becomes more different with the supply Scrap or ore quantities from above through the wind forms, or also through change the fuel supply to the tuyeres is controlled.

Die Entfernung der Schlacken erfolgt spontan am oberen Ende des Reaktors durch die Abschlackrinne 8. Sie kann aber auch durch Einblasen von Kalkpulver durch die Windformen oder mittels von oben eingeführter oberflächenaktiver Zusatzstoffe beschleunigt werden.The slag is removed spontaneously at the top of the reactor through the deslagging chute 8. But it can also be done by blowing in lime powder through the tuyeres or by means of surface-active additives introduced above are accelerated.

Nachdem die Sammelpfanne mit flüssigem Stahl gefüllt ist, wird dieser in Form eines Strahles durch einen Y-förmigen Kanal oder andere bekannte Leitungen zu einer zweiten, leeren Pfanne abgeleitet. In entsprechender Weise wird nach erfolgter Entleerung der Sammelpfanne die zum Beschicken des Reaktors mit flüssigem Roheisen dienende Vorrichtung ausgetauscht.After the collecting pan is filled with liquid steel, this is carried through in the form of a jet drained a Y-shaped channel or other known conduit to a second, empty pan. In a corresponding manner, after the collecting pan has been emptied, the for loading the Replaced the reactor with liquid pig iron serving device.

Auf diese Weise kann das Verfahren, abgesehen von periodischen Stillegungen zum Neuausmauern des Reaktors ohne Unterbrechung, d. h. kontinuierlich durchgeführt werden.In this way, apart from periodic shutdowns, the process can be re-bricked the reactor without interruption, d. H. be carried out continuously.

ίο Sollte der Verschleiß der feuerfesten Ausmauerung der Schlackenzone zu rasch erfolgen, so kann die Ausmauerung gegebenenfalls durch Kühlen der äußeren Stahlblechverkleidung mit einem Wasserfilm vollständig entfernt werden. Hierbei bildet sich rasch, von selbst auf der Innenwand der Blechverkleidung eine Schicht aus verfestigter Schlacke, die wegen ihrer Porosität hohe Isolationseigenschaften aufweist. In der unteren Zone des Reaktors, in welcher sich der flüssige Stahl befindet, muß natürlich die feuerfeste Ausmauerung erhalten bleiben.ίο Should the wear and tear of the refractory lining the slag zone take place too quickly, the brick lining can optionally be done by cooling the outer sheet steel cladding with a film of water can be completely removed. This quickly forms by itself on the inner wall of the sheet metal cladding a layer of solidified slag, which because of her Porosity has high insulation properties. In the lower zone of the reactor, in which the If there is liquid steel, the refractory lining must of course be preserved.

Das beschriebene Verfahren weist gegenüber nicht kontinuierlichen Verfahren sämtliche Vorteile kontinuierlicher Verfahren auf. Solche Vorteile sind insbesondere: geringere Dimensionierung der Vorrichtung bei gleichbleibender Leistung, einfacher gebaute Einrichtungen zur Behandlung des Rauchs (Abgase) regelmäßigere Rauchbildung, leichtere Steuerung der einzelnen Verfahrensstufen u. dgl.The process described has all the advantages of continuous processes over non-continuous processes Procedure on. Such advantages are in particular: smaller dimensions of the device with the same performance, more simply built facilities for treating the smoke (Exhaust gases) more regular smoke formation, easier control of the individual process stages and the like.

Gegenüber den bekannten und eingangs beschriebenen kontinuierlichen Verfahren bietet das Verfahren nach der Erfindung folgende Vorteile:Compared to the known continuous process described at the outset, the process offers according to the invention the following advantages:

a) Zur Durchführung des Verfahrens ist nur ein einziger, einfach gebauter Reaktor mit niedrigerem Verbrauch an feuerfesten Stoffen erforderlich; a) To carry out the process is only a single, simply built reactor with a lower Consumption of refractories required;

b) die Schlacke und das Roheisen kommen miteinander im Gegenstrom in Berührung, wodurch die Entschwefelungs- und Entphosphorierungskapazität der Schlacke besser ausgenutzt wird und die austretende Schlacke einen geringeren Eisengehalt aufweist;b) the slag and the pig iron come into contact with one another in countercurrent, whereby the desulphurization and dephosphorization capacity of the slag is better utilized and the emerging slag has a lower iron content;

c) die zur Umsetzung zwischen Roheisen und Schlacke zur Verfügung stehende Kontaktflächec) the contact surface available for conversion between pig iron and slag

ist sehr groß und die Kontaktzeit zwischen dem Roheisen und der Schlacke, verglichen mit dem als »Sprühaufbereitung« bekannten Verfahren viel länger, da das tröpfchenförmige Roheisen in einem hochviskosen Medium, wie dies bei deris very large and the contact time between the pig iron and the slag, compared with that The process known as "spray preparation" takes much longer since the droplet-shaped pig iron in a highly viscous medium, as in the

Schlacke der Fall ist, wesentlich langsamer absinkt; Slag is the case, sinks much more slowly;

d) die Entkohlungsreaktionen erfolgen in verteilter Phase und mit höherer Vergasungsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs (d. h. mit höherer Verdampfungskapazität) als in einem Metallbad, wodurch sich die Berieselungseinrichtungen und Vorsprünge verringern lassen. Darüber hinaus bilden sich infolge der kurzzeitigen, direkten Berührung des Sauerstoffs mit dem Metall weniger Rauch (Abgase) und/oder Eisenoxyd;d) the decarburization reactions take place in a distributed phase and at a higher gasification rate of carbon (i.e. with higher evaporation capacity) than in a metal bath, whereby the sprinklers and protrusions can be reduced. Furthermore are less formed as a result of brief, direct contact between the oxygen and the metal Smoke (exhaust gases) and / or iron oxide;

e) das sich am Boden des Reaktors ansammelnde flüssige Metall steht mit der darüber liegenden Schlacke in chemischem Gleichgewicht, wobei keine weiteren Umsetzungen zwischen dem Metall und der Schlacke eintreten und das Dekantieren der Schlacke erleichtert wird.e) the liquid metal that collects at the bottom of the reactor stands with the one above it Slag in chemical equilibrium, with no further conversions between the Metal and the slag enter and the decanting of the slag is facilitated.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Continuous process for the production of steel from pig iron, characterized in that that the chemical reaction between the in the form of a dense, at the top end of the reactor exiting and upstream foam flowing foam, the liquid, droplet-shaped flowing through the upward flowing slag downward Pig iron and the gas takes place in countercurrent between the slag and the gas that the out of the slag and the liquid pig iron consisting of practically horizontal oriented oxygen jets which penetrate into the emulsion itself and react with the same is swirled and that the fresh pig iron is deposited under the emulsion.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the pig iron and Slag formed emulsion together with the oxygen lime powder and / or iron ores and / or solid, liquid or gaseous fuels are injected.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that together with the Melted pig iron above the slag scrap iron, lumpy lime and iron ores can be used.

4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that a shaft (1) lined with refractory material is provided, at its lower end a tapping hole (3) for the fresh steel, at its upper end one Feed channel (4) for the pig iron to be refined, an overflow pipe (8) for the slag, outlets (9) for the gases or vapors developing during freshening and at least a loading door (7) for lumpy additives and distributed over the middle section in the Manhole (1) opening nozzles (6) with an essentially horizontal axis for blowing in Oxygen are arranged on the emulsion consisting of the slag and the pig iron.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that control devices are provided are which, depending on the weight of the loaded shaft (1), the feed of liquid Pig iron, oxygen and the remaining reactants regulate the amount of fresh steel (2) to keep the interior of the shaft (1) essentially constant.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the refractory lining at least at the bottom of the shaft and in the lower part of the shaft (1) up to one over the height of the fresh steel mirror (2) is provided and that the rest of the inner shaft wall has a sheet metal cladding, which by a water film or with the help of a water flowed through cooling jacket is cooled.