DE1914635A1

DE1914635A1 - Molten steel from iron ore

Info

Publication number: DE1914635A1
Application number: DE19691914635
Authority: DE
Inventors: Luenig Dipl-Ing Hermann
Original assignee: Demag Elektrometallurgie GmbH
Current assignee: Demag Elektrometallurgie GmbH
Priority date: 1969-03-22
Filing date: 1969-03-22
Publication date: 1970-10-01
Also published as: DE1914635B2; DE1914635C3

Abstract

The iron ore is reduced to sponge iron which, without being cooled, is placed in a smelting furnace heated in a direct current flow. The sponge iron is smelted and removed as liquid steel. Specifically a bath of molten steel in a trough-like smelting furnace converts electric energy into heat. Sponge iron is deposited in the bath from above and molten steel and fluid slag discharged through outlet taps in the bath. Apparatus is also described.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung flüssigen Stahls aus Eisenerz Die traditionelle Stahlindustrie verfügt gegenwärtig über zwei großtechnische Verfahren, Stahl zu erzeugen. Das eine Verfahren basiert auf dem Ausgangsprodukt Eisenerz, das im Hochofenprozeß zu Roheisen und saschließend im Konverter zu Stahl aufbereitet wird. Das andere Verfahren basiert auf dem Ausgangsprodukt Schrott, der in eigens für diesen Zweck gebauten Öfen in Stahl gewünschter Spezifikation verarbeitet wird. Aber auch der Schrott entstammt ursprünglich dem Hochofenprozeß, so daß man letztlich bei der Stahlerzeugung vom Hochofenprozeß abhängig bleibt.Method and apparatus for producing liquid steel from iron ore The traditional steel industry currently has two large-scale processes, To produce steel. One process is based on the raw material iron ore, which is processed into pig iron in the blast furnace process and then converted into steel in the converter will. The other process is based on the starting product scrap, which is in specially Furnaces built for this purpose are processed in steel of the desired specification. But also the scrap originally comes from the blast furnace process, so that one ultimately remains dependent on the blast furnace process in steel production.

Es ist jedoch schon bekannt, Eisenerz zu Eisenschwamm zu reduzieren, beispielsweise in Drehöfen, Schachtöfen oder dergleichen, wobei Ö1, Gas oder feste Brennstoffe als Kohlenstoffträger zur Reduktion des Sauerstoffanteils im Eisenerz dienen. Der Eisenschwamm, vorzugsweise in Form von Pellets, wird nach seiner Herstellung beimTemperaturen von 900 -10000 C heruntergekühlt und im Lichtbogenofen eventuell mit Zusatz von Schrott zu Stahl weiterverarbeitet. Bei diesem Verfahren ist zwar ein Hochofen nicht mehr erforderlich, aber die in dem Eisenschwamm durch seinen Herstellungsprozeß enthaltene Wärmeenergie geht durch die Zwischenkühlung verloren und muß bei der Weiterverarbeitung im Lichtbogenofen durch teure, elektrische Energie wieder aufgewendet werden, wobei außer der elektrischen Energie auch der Abbrand der aufwendigen Graphit elektroden und der Verschleiß des Ofens einen nicht zu vernachlässigenden Kostenfaktor darstellen. Ferner läßt sich nach diesem Verfahren nur ein Eisenschwamm verarbeiten, der aus Eisenerzen mit besonders guten Eigenschaften hergestellt ist. Diese Eisenerze müssen mindestens einen Gehalt von 60 % Fe haben und dürfen nur wenig Gangart enthalten. Sorche hochwertigen Eisenerze kommen aber nur in wenigen Ländern vor, so daß sich hieraus eine unerwünschte Abhängigkeit des Erzeugers und des Verwenders von Eisenschwamm ergibt. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß dieses Verfahren zur Stahlherstellung gegenüber dem Verfahren über Hochofen und nachgeschaltetem Konverter nicht wettbewerbsfähig ist.However, it is already known to reduce iron ore to sponge iron, for example in rotary kilns, shaft kilns or the like, with oil, gas or solid Fuels as carbon carriers to reduce the oxygen content in iron ore to serve. The sponge iron, preferably in the form of pellets, is made after its manufacture cooled down at temperatures of 900-10000 C and possibly in an electric arc furnace further processed to steel with the addition of scrap. This procedure is true a blast furnace is no longer required, but the one in the sponge iron through his Thermal energy contained in the manufacturing process is lost through the intermediate cooling and must be processed in the electric arc furnace by expensive, electrical energy can be used again, whereby in addition to the electrical energy also the burn-up the complex graphite electrodes and the wear and tear on the furnace are not negligible Represent a cost factor. Furthermore, only a sponge iron can be used with this method process, which is made from iron ores with particularly good properties. These iron ores must have a content of at least 60% Fe and may only little gait included. Such high-quality iron ores only come in a few Countries, so that this results in an undesirable dependency of the producer and of the user of sponge iron. In summary it can be said that compared to this method of steel production the procedure over Blast furnace and downstream converter is not competitive.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung flüssigen Stahls aus Eisenerz anzugeben, so daß sich Stahl in wirtschaftlicherer Weise als bisher gewinnen läßt. Hierbei soll die für die erste Prozeßphase aufgewendete Wärmeenergie, abzüglich der unvermeidlichen Verluste, auch in den nachfolgenden Prozeßphasen genutzt werden. Ferner soll die Rohstoffbasis sich auf L-btliebige Erze aus beliebigen Herkunftsländern erstrecken und nicht-auf einige Länder mit hochwertigen Erzvorkommen begrenzt bleiben. Darüber hinaus sollen auch energiewirtschaftlich günstige Bedingungen erzielt werden.The object of the invention is to provide a method and a device for Manufacture of liquid steel from iron ore indicate that steel is more economical Wise than before lets win. Here, the expended for the first process phase Thermal energy, minus the inevitable losses, also in the following Process phases are used. Furthermore, the raw material base should be based on those who want to Ores from any country of origin extend and not-to some countries with high-quality ore deposits remain limited. In addition, they should also be energy-efficient favorable conditions can be achieved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Eisenerz in an sich bekannter Weise zu Eisenschwamm reduziert und der Eisenschwamm ohne Zwischenkühlung einem in direktem Stromdurchfluß beheizten Schmelzofen zugeführt, in ihm erschmolzen und als flüssiger Stahl abgezogen wird.According to the invention the object is achieved in that iron ore in an is reduced in a known manner to sponge iron and the sponge iron without intermediate cooling fed to a melting furnace heated in direct current flow, melted in it and withdrawn as liquid steel.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in einem trogförmigen Schmelzofen durch einen definierten Badquerschnitt des geschmolzenen Stahl ein elektrischer Strom geleitet wird und das Bad als Widerstandsheizung die elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt, auf dem Bad flüssigen Stahls der noch feste Eisenschwamm schwimmt und fortlaufend schmidt, während von oben her Eisenschwamm von der Eisenschwammherstellanlage Uber Transport- und Verteilvorrichtungen nachchargiert und durch entsprechend angeordnete Abstiche im unteren Teil des Ofens flüssiger Stahl unter Beibehaltung eines Mindestbadquerschnittes im Schmelzofen und flüssige Schlacke abgezogen wird.An advantageous embodiment of the invention is that in a trough-shaped melting furnace through a defined bath cross-section of the molten Steel an electric current is conducted and the bath as resistance heating the converts electrical energy into thermal energy on the bath of liquid steel still solid sponge iron swims and Schmidt continuously, while sponge iron from above Reloaded from the sponge iron production plant via transport and distribution devices and smoother thanks to appropriately arranged taps in the lower part of the furnace Steel while maintaining a minimum bath cross-section in the melting furnace and liquid Slag is withdrawn.

Soll nach dem erfindungsgemäßen Verfahren legierter oder hochlegierter Stahl hergestellt werden, so sieht ein weiteres Merkmal der Erfindung vor, daß der gewonnene flüssige Stahl anschließend in einen Induktionsofen bzw. in-eine Entgasungsanlage gegeben und in an sich bekannter Weise zu legiertem oder hochlegiertem Stahl aufbereitet wird.Should be alloyed or high-alloyed according to the method according to the invention Steel are produced, a further feature of the invention provides that the The liquid steel obtained is then placed in an induction furnace or in a degassing system given and processed in a manner known per se to alloy or high-alloy steel will.

In vorteilhafter Weise läßt sich das Verfahren zur Herstellung flüssigen Stahls aus Eisenschwamm in einem besonders ausgestalteten Schmelzofen, dem eigenständige erfinderische Bedeutung zukommt, durchführen, wobei der Schmelzofen trogförmig ausgebildet und in seiner Länge durch Stirnwände begrenzt ist und die Stirnwände mit Stromzufülirungen für die elektrische Verbindung zwi5eheWdem Bad geschmolzenen Stahls und der Stromquelle versehen sind.In an advantageous manner, the process for the production can be liquid Steel from sponge iron in a specially designed melting furnace, the independent one Inventive importance is assigned to carry out, the melting furnace being designed in the form of a trough and is limited in its length by end walls and the end walls with Stromzufülirungen for electrical connection between the molten steel bath and the power source are provided.

Eine weitere, vortellhafte Ausgstaltung der Vorrichtung besteht darin, daß die Stronzu£Ghrungen aus Stahl mit V0jT Bad des geschmolzenen Stahls zu den Stirnwändn hin sich vergrößernden Querschnitten bestehen und im Bereich der Stirnwände fest sind. Eine bevorzugte Ausführungsform ist schließlich dadurch gegeben, daß die Stromzuführungen durch die jeweiligen Stirnwände hindurchgeführt sind.Another, advantageous embodiment of the device consists in that the Stronzu £ miter made of steel with a V0jT bath of molten steel to the End walls consist of increasing cross-sections and in the area of the end walls are firm. Finally, a preferred embodiment is given in that the power supply lines are passed through the respective end walls.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß das gesamte Herstellungsverfahren vom Eisenerz ausgehend bis zum flüssigen Stahl in einer Hitze, d.h. unter Ausnutzung der einmal aufgewendeten Energie, abgesehen von den unvermeidbaren Verlusten, durchgeführt wird, so daß ein Energieverlust durch die bisher übliche, zwischenzeitliche Kühlung des Eisenschwamms auf Umgebungstemperatur vermieden wird. Ferner läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Eisenschwamm verwenden, der aus beliebigen Eisenerzen hergestellt ist. Es ist nicht mehr erforderlich, nur hochwertige Eisenerze zu verwenden. Der Fe-Gehalt kann niedriger und der Gehalt an Gangart höher sein, ohne daß das Verfahren nach der Erfindung nennenswert beeintrachtigt wird. Der erfindungsgemäße Schmelzofen arbeitet im Prinzip mit einer Widerstandsheizung und ist dadurch ein stetiger Verbraucher elektrischer Energie mit einer ohmschen Last. Solche Verbraucher ergeben eine bestimmte Grundbelastung des elektrischen Energieversorgungsnetzes und gewahrleisten eine gute und gleichmaßige Ausnutzung - ohne Belastungsspitzen - der im Kraftwerk installierten Leistung, so daß mit dem Energieversorger günstigere Tarife ausgehandelt werden können, als beim Betrieb von Lichtbogenöfen. Der Abzug flüssigen Stahls aus dem erfindungsgemaßen Schmelzofen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Der Schmelzofen nach der Erfindung laßt sich bezüglich seiner Große in einfacher Weise auf die gewünschte Nennleistung abstimmen und ist in seiner effektiven Leistung im Nennleistungsbereich leicht regelbar. Der nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellte flüssige Stahl ist in aller Regel phosphor-/und schwefelarm, so daß er in einem nachgeschalteten Induktionsofen oder in einer nachgeschalteten Entgasungsanlage ohne Schwierigkeit zu legiertem und hochlegiertem Stahl aufbereitet werden kann.The advantages achieved by the invention are essentially therein to see that the entire manufacturing process starting from iron ore to liquid Apart from steel in one heat, i.e. using the energy once it has been used of the inevitable losses, is carried out, so that a loss of energy through the hitherto common, intermittent cooling of the sponge iron to ambient temperature is avoided. Furthermore, sponge iron can be obtained by the process according to the invention made from any iron ore. It is no longer necessary to use only high quality iron ores. The Fe content can be lower and the gangue content can be higher without the process according to the invention being significant is affected. The melting furnace according to the invention works in principle with a Resistance heating and is therefore a constant consumer of electrical energy with an ohmic load. Such consumers result in a certain base load of the electrical power supply network and ensure a good and uniform Utilization - without load peaks - of the power installed in the power plant, see above that cheaper tariffs can be negotiated with the energy supplier than with Operation of electric arc furnaces. The withdrawal of liquid steel from the inventive Melting furnace can be carried out continuously or discontinuously. The melting furnace according to the invention can be with respect to its size in a simple manner to the desired Match nominal power and its effective power is in the nominal power range easily adjustable. The liquid produced by the process according to the invention Steel is usually low in phosphorus and sulfur, so that it is used in a downstream Induction furnace or in a downstream degassing system without difficulty can be processed into alloyed and high-alloyed steel.

An Hand er lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen wird die Erfindung naher erlautert. Es zeigen: Fig. .1 die Gesamtanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 den erfindungsgemäßen Schmelzofen in perspektivischer Darstellung, Fig. 3 den Gegenstand der Fig. 2 im Querschnitt gemaß Linie III-III in Fig. 4 und Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 2 im Längsschnitt gemaß der Linie IV-IV in Fig. 3.On the basis of drawings showing only one exemplary embodiment the invention is explained in more detail. They show: Fig. 1 the overall system for implementation of the method according to the invention, FIG. 2 the melting furnace according to the invention in perspective Representation, Fig. 3 shows the object of Fig. 2 in cross section along line III-III in Fig. 4 and Fig. 4 the object of Fig. 2 in longitudinal section along the line IV-IV in Fig. 3.

Vom Lagerplatz bzw. Bunker 1 wird das Eisenerz in einen Drehofen 2 gegeben und bei Temperaturen von 900 - 10000 C in an sich bekannter Weise zu Eisenschwamm reduziert. Der Eisenschwamm verläßt den Drehofen 2 in Granulat- oder Pelletform mit einer Temperatur, die der Reaktionstemperatur im Drehofen 2 entspricht, uad^iSq jiiitelsTransporteinrichtungen 3, z.B. einem Plattenbandförderer, einer Vibrationsrinne oder dergleichen einem der Schmelzöfen 4 zugeführt und über seinen oben offenen Querschnitt verteilt. Hierzu ist das Austragsende der Transporteinrichtung 3 über den Schzelzöfen 4 verfahrbar bzw. schwenkbar angeordnet. Einer der Schmelzöfen 4 ist in den Fig. 2 bis 4 besonders dargestellt.<Er ist im Querschnitt trogförmig ausgeführt und besteht aus den Seitenwänden 5 und 6 und den Stirnwänden 7 und 8 sowie dem Boden 9. Sämtliche Wände und der Boden weisen auf ihrer Außenseite einen Ofenpanzer 10 aus Blechplatten oder dergleichen und auf ihrer Innenseite eine hitzebeständige Ausmauerung 11 auf, die weitgehend auch der Reaktion mit der Gangart und der glüssigen Schlacke widersteht. An den Seitenwänden 5 bzw. 6 ist je ein, bei längeren Schmelzöfen 4 mehrere Abstiche 12 und 13 für den flüssigen Stahl und die flüssige Schlacke vorgesehen. Im Innern des trogförmigen Schmelzofens 4 ist im Boden eine Rinne 14 mit einem definierten Querschnitt angeordnet, die während des Betriebes ständig mit einem Bad flüssigen Stahls gefüllt ist. Der Abstich 12 für den flüssigen Stahl ist oberhalb der Rinne 14 angeordnet, so daß die Rinne 14 nicht leerlaufen kann und die vorgegebene Badhöhe erhalten bleibt. Zu den Stirnwänden 7 und 8 hin vergrößert sich der Rinnenquerschnitt jeweils in der Weise, daß im Bereich der Stirnwände 7 und 8 der im übrigen Schmelzofen 4 durch direkten Stromdurchfluß aufgeheizte und flüssig gehaltene bzw. erschmolzene Stahl fest ist und so Stromzuführungen 16 und 17 für das mit Abstand von den Stirnwänden in der Rinne befindliche Bad 15 flüssigen Stahls bildet. Die Stromzuführungen 16 und 17 sind an den Stirnwänd nach augen geführt und außerhalb des Schmelzofens 4 mit Stromsehienen 19 und 20 der nicht dargestellten Stromquelle verbunden.The iron ore is transferred from the storage area or bunker 1 to a rotary kiln 2 given and at temperatures of 900 - 10000 C in a known manner to sponge iron reduced. The sponge iron leaves the rotary kiln 2 in granulate or pellet form with a temperature which corresponds to the reaction temperature in the rotary kiln 2, uad ^ iSq jiiitelsTransport facilities 3, e.g. a apron conveyor, a vibrating chute or the like fed to one of the melting furnaces 4 and over its open top cross-section distributed. The discharge end of the transport device is for this purpose 3 arranged to be movable or pivotable over the Schzelzöfen 4. One of the melting furnaces 4 is shown in particular in FIGS. 2 to 4. It is trough-shaped in cross section and consists of the side walls 5 and 6 and the end walls 7 and 8 as well as the floor 9. All walls and the floor have a on their outside Oven armor 10 made of sheet metal or the like and a heat-resistant one on its inside Lining 11 on, which largely also reacts with the gait and the glüssigen Slag resists. On the side walls 5 and 6 there is one, for longer melting furnaces 4 several taps 12 and 13 are provided for the liquid steel and the liquid slag. In the interior of the trough-shaped melting furnace 4 is a channel 14 with a defined in the bottom Cross-section arranged, which is constantly liquid with a bath during operation Steel is filled. The tap 12 for the liquid steel is above the channel 14 arranged so that the channel 14 can not run empty and the predetermined bath height preserved. The channel cross-section increases towards the end walls 7 and 8 each in such a way that in the area of the end walls 7 and 8 of the remainder of the melting furnace 4 heated by direct current flow and kept liquid or melted Steel is solid and so power leads 16 and 17 for the distance from the end walls In the channel located bath 15 forms liquid steel. The power supply lines 16 and 17 are led to the eyes on the end wall and outside of the melting furnace 4 connected to power rails 19 and 20 of the power source, not shown.

Im trogartigen Schmelzofen 4 schwimmt auf dem Bad 15 des flüssigen Stahls eine Schüttung 21 ungeschmolzenen Eisenschwamms. Hierdurch dient die von dem Bad 15 des flüssigen Stahl aufsteigende und abgestrahlte Warme zur weiteren Aufheizung des Eisenschwaxms, so daß der Warmewirkungsgrad dci erfindungsgemäßen Schmelzofens 4 gut ist.In the trough-like melting furnace 4 floats on the bath 15 of the liquid Stole a bulk of 21 unmelted sponge iron. This serves the purpose of the bath 15 of the liquid steel rising and radiated heat to further Heating of the iron swam, so that the thermal efficiency dci according to the invention Melting furnace 4 is good.

Der Schmelzofen 4 wird stGndig mit Eisensehwamm über die Transporteinrichtung 3 beschickt, so riß die Höhe der SchUttung 21 nur in kleinen Bereichen shhwankt. Der flüssige Stahl wird entsprechend der Schmelzleistung des Schmelzofens 4 kontinuierlich abgezogen, oder auch wahlweise diskontinuierlich, wenn entsprechende Schwankungen der Badhöhe und damit des stromleitenden Querschnittes in Kauf genommen werden.The melting furnace 4 is constantly over the transport device with iron sponge 3 charged, the height of the fill 21 only fluctuated in small areas. The liquid steel becomes continuous in accordance with the melting performance of the melting furnace 4 deducted, or alternatively discontinuously if there are corresponding fluctuations the bath height and thus the conductive cross-section must be accepted.

- Patentansprüche - - patent claims -

Claims

Claims 1. Process for the production of liquid steel from Iron ore, characterized in that the iron ore is added in a manner known per se Reduced sponge iron and the sponge iron without intermediate cooling one in direct Current flow fed to the heated furnace, melted in it and as a liquid Steel is peeled off.

2. The method according to claim 1, characterized in that in one Trough-shaped melting furnace through a defined bath section of the melted Stahls conducts an electric current and the bathroom as resistance heating Electric energy is converted into heat, while on the bath of liquid steel it is still solid Sponge iron swims and melts continuously, while sponge iron floats from above from the Isen sponge production plant to transport and distribution devices recharged and through appropriately arranged taps in the lower part of the melting furnace liquid steel while maintaining a minimum bath height in the melting furnace and liquid Slag is withdrawn.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the gekepnzeicbnet The liquid steel obtained is then placed in an induction furnace or in a degassing system given and processed in a manner known per se to alloy or high-alloy steel will.

4. Device for carrying out the method after the response 1 to 3, characterized in that the melting furnace (4) is trough-shaped and its length is limited by end walls (T; 8) and the end walls with power supply lines (16; 17) for the electrical connection between the bath (15) of molten steel and the Power source (19,20) are provided.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the power supply lines (19; 20) made of steel with from the bath (15) of the molten steel to the respective end walls (7; 8) consist of increasing cross-sections and in the area of the end walls are firm.

6. Device according to claims 4 and 5, characterized in that that the power supply lines (19; 20) lead out to the respective end walls (7; 8) are.

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