DE2434747A1

DE2434747A1 - Electric open hearth furnace for steel mfr. - with separate addn. of iron ore and large amt. of scrap

Info

Publication number: DE2434747A1
Application number: DE2434747A
Authority: DE
Inventors: Gustav Adolf Sixel
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1974-07-19
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1976-01-29

Abstract

Metal esp. steel is mfd. by redn. and melting of scrap and fine-grained metal oxides using electrical energy in an open hearth furnace, where the heated molten layer of slag over the bath of metal is continuously fed with a charge of fine metal oxides and solid reducing agents. On one part of the slag, instead of the charge, scrap is fed continuously and the dia. of the metal bath is large enough, i.e. the heat source can be located far enough from the furnace wall so that the slag temp. at the wall drops below that where a slag-lining reaction occurs; and the metal is drawn out of the bath by a vacuum siphon. The scrap pref. forms 2/3-4/3 of the wt. of metal oxide used. A large amt. of scrap can be employed in the process.

Description

Verfahren zur Herstellung von Metall, insbesondere Stahl, durch Reduzieren und Erschmelzen aus Schrott und feinkörnigen Metalloxiden mittels elektrischer Energie und Anlage zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Metall, insbesondere Stahl, durch Reduzieren und Erschmelzen aus Schrott und feinkörnigen Metalloxiden mittels elektrischer Energie in einem offenen Herdofen, bei dem eine über einem Metallbad sich befindende, beheizte, flüssige Schlackenschicht fortlaufend mit feinkörnigem aus Metalloxiden und festen Reduktionsstoffen bestehendem Möller versehen wird, sowie auf eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. Process for the production of metal, in particular steel, by reducing and melting scrap and fine-grained metal oxides using electrical energy and installation for carrying out the method. The invention relates to a method for the production of metal, especially steel, by reducing and melting from scrap and fine-grained metal oxides using electrical energy in one open hearth furnace with a heated, liquid one over a metal bath Continuous slag layer with fine-grained metal oxides and solid reducing substances existing Möller is provided, as well as a system for carrying out the process.

Bei einem bekannten derartigen Verfahren, dem sogenannten Lubatti-Verfahren, können Stauberze, Schliche, Schwefelkiesabbrände und Rotschlamm mit Koksstaub oder anderen geeigneten Staubkohlen reduziert werden. Das Verfahren zeichnet sich ferner durch einen geringeren Verbrauch an elektrischem Strom und an Elektroden und einer weitgehenden Ausnutzung des Kohlenmonoxides zur Vorreduktion der feinkörnigen Metalloxide aus. Zudem fällt das Roheisen mit einem verhältnismäßig niedrigen Kohlenstoffgehalt im Vergleich zu anderen Verfahren an. Das Verfahren läuft so ab, daß in der auf der Schlackenschicht schwimmenden Möllerschicht eine Reduktion der Metalloxide stattfindet, danach das Eisen in der Möllerschicht zu größeren Tropfen zusammenfließt, die in der Schlackenschicht aufgeheizt werden und dann in den Eisensumpf gelangen. Das flüssige Metall und die Schlacke werden von Zeit zu Zeit abgestochen.In a known such method, the so-called Lubatti method, dust ores, tricks, gravel burns and red mud with coke dust or other suitable dust coals can be reduced. The procedure also stands out due to a lower consumption of electricity and electrodes and one extensive utilization of carbon monoxide for pre-reduction of fine-grained metal oxides the end. In addition, the pig iron falls with a relatively low carbon content compared to other procedures. The process proceeds so that in the on the slag layer floating dross layer, a reduction of the metal oxides takes place, then the iron in the layer of moss flows together to form larger drops, which in the slag layer are heated and then get into the iron sump. That liquid metal and the slag are tapped from time to time.

Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Ausmauerung des Ofens entweder von der Schlacke oder dem Metallbad zerstört wird. Ein weiterer Nachteil dieses-Verfahrens liegt darin, daß es nicht in der Lage ist, heute in großen Mengen anfallenden Schrott wieder zu Stahl zu verarbeiten. Das Lubatti-Verfahren ist beschrieben in "Stahl und Eisen" 1954, Nr. 5, Seite 291. A disadvantage of this known method is that the brick lining of the furnace is destroyed by either the slag or the metal bath. Another The disadvantage of this process is that it is not able to work in large quantities today To process quantities of scrap back into steel. The Lubatti process is described in "Stahl und Eisen" 1954, No. 5, page 291.

Zur überwindung des erstgenannten Nachteils des Lubatti-Verfahrens ist nach der deutschen Patentschrift 1 264 468 vorgeschlagen worden, bei einem Elektroofen mit Kohleelektroden und einer nicht aus Kohle bestehenden feuerfesten Auskleidung ständig eine mindestens 20 cm dicke Schicht des flüssigen zu gewinnenden Metalls zu belassen, die ständig von einer metalloxidhaltigen flüssigen Schlackenschicht von solcher Dicke bedeckt sein soll, daß die im oberen Teil der Schlackenschicht zum Schmelzen der Charge und zur Reduktion erforderliche Hitze gerade ausreicht, um die Metallschicht in flüssigem Zustand zu halten, ohne sie zu überhitzen. Dadurch sollen ein sehr kohlenstoffarmes Eisen und Eisenlegierungen gewonnen werden können und noch Energie eingespart werden. Die Dicke der flüssigen Schlackenschicht soll 25 bis 70 cm betragen. Dieses Verfahren eignet sich ebenfalls nicht für ein Verarbeiten von Schrott.To overcome the first disadvantage of the Lubatti process has been proposed according to German patent specification 1,264,468 for an electric furnace with carbon electrodes and a non-carbon refractory lining always a layer of the liquid metal to be mined at least 20 cm thick to leave that constantly from a metal oxide-containing liquid slag layer should be covered by such a thickness that that in the upper part of the slag layer the heat required to melt the batch and reduce it is just sufficient, to keep the metal layer in a liquid state without overheating it. Through this a very low-carbon iron and iron alloys should be able to be obtained and energy can still be saved. The thickness of the liquid slag layer should be 25 to 70 cm. This method is also unsuitable for processing of scrap.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art eine möglichst große Menge von Schrott verwerten zu können, ohne daß die Qualität des erzeugten Materials beeinträchtigt wird und bei dem auf einfache Weise die Haltbarkeit der Ausmauerung des Ofens wesentlich heraufgesetzt wird. Die Erfindung besteht darin, daß auf einen Teil der Schlackenschicht anstelle der feinkörnigen Metalloxide fortlaufend Schrott aufgebracht, daß der Durch- messer des Metallbades so groß bzw. die Wärmequelle von der Ofenwand so weit entfernt gehalten wird, daß an dieser die Schlackentemperatur unter die Temperatur absinkt, bei der eine Reaktion mit der Ofenausmauerung stattfindet, und daß das Metall mittels eines Vakuumhebers abgezogen wird.The invention is based on the object in a method of to be able to recycle as large a quantity of scrap as possible, without the quality of the material produced is impaired and in which on simple way the durability of the brick lining of the furnace is increased significantly will. The invention consists in that on part of the slag layer instead the fine-grained metal oxides scrap continuously applied so that the through knife of the metal bath is so large or the heat source is kept so far away from the furnace wall is that at this the slag temperature drops below the temperature at which a reaction with the furnace lining takes place, and that the metal by means of a Vacuum lifter is withdrawn.

Der Begriff Schrott soll hier so verstanden werden, daß neben den üblichen Metall-Abfällen auch ganz allgemein stückiges oder körniges Material des jeweilig herzustellenden Metalls infrage kommt. So kommt insbesondere im Falle der Stahlherstellung der Zusatz von Eisenschwamm in Betracht, und zwar allein oder vermischt oder im Wechsel mit üblichem Eisen- bzw. Stahl-Schrott.The term scrap should be understood here in such a way that in addition to the customary metal waste also very generally lumpy or granular material of the the respective metal to be produced comes into question. So especially in the case of the Steel making the addition of sponge iron into consideration, alone or mixed or alternating with the usual iron or steel scrap.

Das verhältnismäßig große Metallbad ergibt eine gute Mischung der zugeführten Stoffe, so daß insbesondere unterschiedliche Qualitäten des Schrotts ausgeglichen werden können. Ferner hat das Metallbad eine Pufferfunktion, so daß ein Gleichtakt mit nachgeschalteten Aggregaten nicht edorderlich ist und etwaige Stillstände derselben überbrückt werden können. Der Herdofen ist praktisch jederzeit abstichbereit.The relatively large metal bath results in a good mixture of the supplied substances, so that in particular different qualities of the scrap can be compensated. Furthermore, the metal bath has a buffer function, so that a common mode with downstream units is not required and any Standstills of the same can be bridged. The hearth furnace is practically at all times ready for tapping.

Der auf die Schlackenschicht aufgebrachte Schrott sinkt durch diese hindurch und schmilzt fortlaufend ohne Schwierigkeiten ein. Das durch die Reduktion des aufgebrachten Möllers erzeugte Rohmetall vermischt sich, nachdem es die Schlackenschicht passiert hat, sofort mit der Schrottschmelze, so daß Wärmeverluste und Reoxidation, wie sie z.B. bei der Vorreduktion in gesonderten Aggregaten auftreten, vermieden werden. Die Haltbarkeit der Ofenausmauerung wird- durch die Erfindung beträchtlich heraufgesetzt, sie beträgt mindestens etwa ein Jahr.The scrap applied to the slag layer sinks through it through and melts continuously without difficulty. That through the reduction The crude metal produced by the applied moss mixes after it forms the slag layer happened immediately with the scrap melt, so that heat loss and reoxidation, as they occur e.g. in the case of pre-reduction in separate units, avoided will. The durability of the furnace lining is considerable due to the invention increased, it is at least about a year.

Von besonderem Vorteil in bezug auf die Qualität des erzeugten Metalls ist es, wenn das Gewicht eines Abstichs des abgezogenen fertiggemachten Metalls etwa ein Zehntel des Metallbad-Gewichts beträgt.Of particular advantage in terms of the quality of the metal produced it is when the weight of a tap of the stripped finished metal is about one tenth the weight of the metal bath.

Es ist zweckmäßig, daß der Schrott im Zentrum des Ofens und der Möller auf die sich anschließende Ringfläche der Schlakkenoberfläche aufgebracht wird.It is useful that the scrap in the center of the furnace and the Möller is applied to the adjoining ring surface of the slag surface.

Eine besondere Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nach der Erfindung wird dadurch erzielt, daß etwa die gleiche Gewichtsmenge Schrott wie in den Metalloxiden enthaltenes Metall zugegeben wird.A particular economy of the method according to the invention is achieved in that about the same amount of weight scrap as in the metal oxides contained metal is added.

Es ist ferner möglich, daß das Metall fortlaufend abgezogen wird. Ein besonderer Vorteil, der mit der Erfindung verbunden ist, besteht jedoch darin, daß der Abstich nebeneinander sowohl in Intervallen als auch kontinuierlich erfolgen kann.It is also possible that the metal is continuously withdrawn. A particular advantage associated with the invention is, however, that the tapping take place next to each other both at intervals and continuously can.

Für die Prozeßführung ist es ferner vorteilhaft, daß die elektrische Leitfähigkeit der Schlackenschicht so eingestellt wird, daß sie bei unterschiedlicher Energiezufuhr in Anpassung an die jeweils erforderlichen Gegebenheiten des metallurgischen Prozesses nicht geändert zu werden braucht.For the process, it is also advantageous that the electrical Conductivity of the slag layer is adjusted so that it is different at Energy supply in adaptation to the respective requirements of the metallurgical Process does not need to be changed.

Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Anlage, bei der über dem runden offenen Herdofen eine Gasabzugshaube und eine Verteilvorrichtung für den Möller angeordnet ist sowie an seitlich zugeführten, nach unten hin gekrümmten Tragarmen befestigte Elektroden vorgesehen sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Herdofens gleichmäßig um den Ofenumfang verteilte, lotrecht und radial zum Ofen verstellbare sowie um ihre lotrechte Achse schwenkbare Elektrodenhalter angebracht sind und im Zentrum des Herdofens über der Schlakkenschicht ein den zugeführten Schrott begrenzender Aufgabezylinder angeordnet ist.The system required to carry out the procedure, in which A gas extractor hood and a distribution device above the round open hearth furnace is arranged for the Möller and on laterally fed, downwardly curved Electrodes attached to support arms are provided, is characterized in that evenly distributed around the circumference of the furnace outside the hearth, vertically and radially Electrode holders that can be adjusted to the furnace and pivoted about their vertical axis are attached and in the center of the hearth above the slag layer a supplied Scrap limiting feed cylinder is arranged.

Ein Ofendeckel erübrigt sich, weil die Oberflächentemperatur des Möllers nur etwa 1500 C beträgt. Damit entfallen auch die Probleme für die Abdichtung an Elektrodendurchführungen, Beschickungsöffnungen und Rauchgaskanälen.A furnace lid is not necessary because the surface temperature of the Möllers is only about 1500 C. This also eliminates the problems associated with sealing Electrode feedthroughs, charging openings and flue gas ducts.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verteilvorrichtung für den Möller aus einem um den Ofen in einem geschlossenen Kreis verfahrbaren Vorratsbunker und einem darunter angeschlossenen, radial etwa bis zum Aufgabezylinder reichenden Förderband besteht, das mit einer längsverschieblichen Abwurfeinrichtung versehen ist.In a further embodiment of the device according to the invention it is provided that the distribution device for the Möller from one to the furnace in one closed Circular movable storage bunker and one connected below, radially approximately There is a conveyor belt reaching up to the feed cylinder, with a longitudinally displaceable Drop device is provided.

Schwierigkeiten, wie sie sonst bei der Beschickung derartiger, insbesondere größerer Anlagen bestehen, indem mehrere Beschikkungskörbe, Korbtransportwagen und schwere Krane benötigt werden, treten nicht auf. Der Bedarf an Personal für Betrieb und Wartung sowie die Kosten dafür sind sehr gering.Difficulties, such as those otherwise encountered when loading such, in particular Larger systems consist of several loading baskets, basket transport trolleys and heavy cranes are required, do not occur. The need for staff for operation and maintenance and the cost thereof are very low.

Weiter ist vorgesehen, daß mindestens zwölf Elektroden verwendet sind, daß die Tragarme der Elektroden paarweise an jeweils einem Elektrodenhalter zusammengefaßt und daß an den rohrförmigen, wassergekühlten Armen die Stromleiter jeweils bifilar geführt sind.It is also provided that at least twelve electrodes are used, that the support arms of the electrodes are combined in pairs on one electrode holder each and that on the tubular, water-cooled arms, the current conductors are each bifilar are led.

Der Verbrauch an Elektroden wird auf diese Weise gering gehalten. Da eine Regulierung der Stellung der Elektroden selten erforderlich ist, wird eine Automatik dafür nicht benötigt.The consumption of electrodes is kept low in this way. Since adjustment of the position of the electrodes is seldom required, a Automatic not required for this.

Die ganz in das widerstandsbeheizte Schlackenbad eintauchenden Elektroden haben mit dem Sauerstoff der Luft keine Berührung und ein die Ausmauerung des Herdofens angreifender Lichtbogen wird nicht erzeugt.The electrodes that are completely immersed in the resistance-heated slag bath have no contact with the oxygen in the air and the brickwork of the hearth furnace attacking arc is not generated.

In weiterer Ausgestaltung der Anlage nach der Erfindung ist vorgesehen, daß der mit den Elektroden elektrisch verbundene Umformer unter dem Herdofen angeordnet ist. Neben dem damit verbundenen geringen Platzbedarf der Anlage besteht der besondere Vorteil dieser Maßnahme darin, daß der Herdofen von allen Seiten frei zugänglich ist.In a further embodiment of the system according to the invention it is provided that the converter electrically connected to the electrodes is arranged under the hearth furnace is. In addition to the associated low space requirement of the system, there is also the special The advantage of this measure is that the hearth furnace is freely accessible from all sides is.

Weil die Bildung eines Lichtbogens unterbleibt, wird auch eine Unstetigkeit des Ofenganges vermieden. Aus diesem Grunde ist auch ein sonst üblicher Spezialumformer nicht erforderlich, und die wenigen notwendigen Schaltungsstufen für die Spannung brauchen nicht unter Last schaltbar zu sein.Because the formation of an arc does not occur, there is also a discontinuity the oven course avoided. For this reason there is also an otherwise customary special converter not required, and the few necessary circuit stages for the voltage do not need to be switchable under load.

Da somit die Netzrückwirkungen entfallen, kommt ein niedriger Preis für den elektrischen Strom in Frage.Since there are no network perturbations, the price is lower for the electric current in question.

Kurze Abschaltzeiten bei an den Elektroden etwaig notwendigen Arbeiten wirken sich auf den Schmelzbetrieb nicht aus. Es ist somit möglich, die Anlage praktisch ganzjährig ohne Stillstandszeiten in Betrieb zu halten. Der Betrieb ist darüber hinaus nur mit geringer Geräuschentwicklung verbunden.Short switch-off times for any work that may be required on the electrodes do not affect the melting operation. It is thus possible to make the facility practical to keep in operation all year round without downtimes. The operation is about it in addition, only associated with low noise development.

Nachfolgend wird das Verfahren nach der Erfindung und die Anlage zur Durchführung des Verfahrens anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Anlage zur Erzeugung von Rohstahl näher erläutert.The method according to the invention and the system for Implementation of the method using an exemplary embodiment shown in the drawing the plant for the production of crude steel explained in more detail.

Es zeigt schematisch Fig. 1 einen Vertikalschnitt und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anlage, bei der die nicht mit dem Herdofen verbundenen Teile fortgelassen sind.It shows schematically FIG. 1 a vertical section and FIG. 2 a Top view of the plant with the parts not connected to the hearth furnace are omitted.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, befindet sich in dem runden, offenen Herdofen 1 eine Schlackenschicht 2 und darunter das aus flüssigem Eisen bestehende Metallbad 3. Auf der Oberfläche der Schlackenschicht 2 schwimmt auf einer äußeren Ringfläche der über ein Förderband 4 zugeführte Möller 5, der aus Eisenerz, einem festen Reduktionsstoff und den ggf.As can be seen from Fig. 1, is located in the round, open hearth furnace 1 a layer of slag 2 and underneath the metal bath consisting of liquid iron 3. On the surface of the slag layer 2 floats on an outer ring surface the Möller 5 supplied via a conveyor belt 4, made of iron ore, a solid reducing substance and if necessary

erforderlichen Zuschlagstoffen besteht. Die Möllerschicht soll etwa 10 bis 30 cm, dagegen die Schlackenschicht etwa 70 bis 120 cm stark sein. Die jeweiligen Dicken der Schlakken- und Möllerschicht richten sich insbesondere nach den Widerstands- und Wärmeleitfähigkeitswerten der Schichten sowie auch der Tragfähigkeit der Schlackenschicht.required aggregates. The Möllerschicht should be about 10 to 30 cm, on the other hand the slag layer about 70 to 120 cm thick. The respective Thicknesses of the Schlakken- and Möllerschicht depend in particular on the resistance and thermal conductivity values of the layers as well as the load-bearing capacity of the slag layer.

Im Zentrum des Herdofens 1 wird über einen an einer Laufkatze 6 hängenden Elektromagneten 7 der Schrott 8 chargiert.In the center of the hearth furnace 1 is a hanging on a trolley 6 Electromagnet 7 of the scrap 8 charged.

Zur seitlichen Begrenzung des Schrotts ist ein senkrecht stehender offener Aufgabezylinder 9 vorgesehen.To limit the side of the scrap is a vertical one open feed cylinder 9 is provided.

Die mit je einer kugelförmigen Elektrode 10 versehenen, seitlich zugeführten, nach unten hin gekrümmten Tragarme 11 sind paarweise an jeweils einem Elektrodenhalter 12 zusas engefaßt und durch diesen fixiert. Die neun Elektrodenhalter 12 sind außerhalb des Herdofens 1 gleichmäßig auf den Ofenumfang ver teilt angeordnet und lotrecht und radial zum Herdofen 1 verstellbar sowie um eine lotrechte Achse schwenkbar ausgebildet.The laterally supplied, each provided with a spherical electrode 10, downwardly curved support arms 11 are in pairs on one electrode holder each 12 summarized and fixed by this. The nine electrode holders 12 are outside of the hearth furnace 1 distributed evenly on the furnace circumference and arranged vertically and designed to be adjustable radially to the hearth furnace 1 and pivotable about a vertical axis.

Die Tragarme 11 der Elektroden 10 bestehen aus Kupfer, sind wassergekühlt und lassen sich auf einfache Weise auswechseln.The support arms 11 of the electrodes 10 are made of copper and are water-cooled and can be exchanged easily.

Die kugelförmigen Elektroden 10 bestehen vorzugsweise aus Graphit. Die an den Elektroden 10 angeschlossenen, von den Elektrodenhaltern 12 ausgehenden, nicht dargestellten Stromleiter sind an den Tragarmen 11 jeweils bifilar geführt. Der Stromanschluß zu den Elektrodenhaltern 12-erfolgt über wassergekühlte Leitungen 13, die jeweils ein flexibles Zwischen- stück 14 aufweisen, zu den Hochstromanschlüssen 15 des Umformers 16, der in einer Grube unter dem Ofen 1 angeordnet ist.The spherical electrodes 10 are preferably made of graphite. The connected to the electrodes 10, emanating from the electrode holders 12, Electric conductors (not shown) are each guided bifilarly on the support arms 11. The power connection to the electrode holders 12 takes place via water-cooled lines 13, each with a flexible intermediate piece 14 have to the High-current connections 15 of the converter 16, which is arranged in a pit under the furnace 1 is.

Diese Anordnung des Umformers hat den weiteren Vorteil, daß das durch die Elektroden 10, die Leitungen 13 und 14 gebildete Sekundärleitungssystem infolge bifilarer Führung nur geringe induktive Stromverluste aufweist. Die Decke 17 des in der Grube unter dem Ofen 1 angeordneten Gehäuses 18 des Umformers ist so stark ausgeführt und mit einer feuerfesten Rollschicht 19 versehen, daß der Herdofen 1 getragen wird und etwaige Ofendurchbrüche den Umformer 16 nicht beschädigen können.This arrangement of the converter has the further advantage that that by the electrodes 10, the lines 13 and 14 formed secondary line system as a result bifilar leadership has only low inductive current losses. The ceiling 17 of the Housing 18 of the converter arranged in the pit under the furnace 1 is so strong executed and provided with a fireproof roller layer 19 that the hearth furnace 1 is worn and any breakthroughs in the furnace cannot damage the converter 16.

Das etwa bis zum Aufgabezylinder 9 reichende Förderband 4, das mit einer längsverschieblichen Abwurfeinrichtung 20 versehen ist, wird von einem um den Ofen herum in einem geschlossenen Kreis verfahrbaren Zwischenbunker 21 gespeist.The approximately up to the feed cylinder 9 conveyor belt 4, which with a longitudinally displaceable discharge device 20 is provided by one to The furnace is fed around in a closed circuit movable intermediate bunker 21.

Der Zwischenbunker 21 wird beschickt durch ein Förderband 22.The intermediate bunker 21 is fed by a conveyor belt 22.

Der gleichzeitig eine Pufferfunktion erfüllende Zwischenbunker 21, das Förderband 4 sowie ein Fahrgestell 23 bilden zusammen die verfahrbare Verteilvorrichtung 24.The intermediate bunker 21, which simultaneously fulfills a buffer function, the conveyor belt 4 and a chassis 23 together form the movable distribution device 24.

Über dem Herdofen 1 ist zentral eine Gasabzugshaube 25 angeordnet. Die abgezogenen Gase können ggf. einer Verwertung zugeführt werden. Ein in das Metallbad 3 mit seinem einen Ende eintauchender Vakuumheber 26, der von einem schwenk- und neigungsverstellbaren Bock 27 gehalten wird, ist mit seinem anderen Ende an eine Abstichrinne 28 angeschlossen, die den flüssigen Rohstahl zur Gießpfanne bzw. zum nächsten Aggregat leitet. Ein entsprechender Vakuumheber 29 ist für den Abzug der überschüssigen Schlacke aus den unteren, kohlenstoffarmen und gangartreichen Lagen der Schlackenschicht 2 im Bereich der Elektroden 10 vorgesehen. Der Schlackenabzug kann fortlaufend erfolgen, wird jedoch vorzugsweise periodisch durchgeführt.A gas extraction hood 25 is arranged centrally above the hearth furnace 1. The withdrawn gases can be recycled if necessary. One in the metal bath 3 with its one end immersed vacuum lifter 26, which is pivoted by a and tilt-adjustable bracket 27 is held, is at its other end to a Tapping channel 28 connected, which the liquid crude steel to the ladle or to next aggregate. A corresponding vacuum lifter 29 is for the deduction of the excess slag from the lower, low-carbon and pace-rich Layers of the slag layer 2 are provided in the area of the electrodes 10. The slag discharge can be done continuously, but is preferably done periodically.

Beim Ablauf des Verfahrens nach der Erfindung wird die Schlakkenschicht 2 aufgrund ihres ohm'schen Widerstandes durch den durch die Elektroden 10 zugeführten elektrischen Strom auf etwa 16000 C erhitzt. Die Eintauchtiefe der im Kreis angeordneten Elektroden 10 und ihre Stellung zueinander richtet sich nach der Leitfähigkeit der Schlacke und der gewünschten Temperaturverteilung im Metallbad 3. Die Stellung der Elektroden 10 ist stufenlos einstellbar.When the method according to the invention is carried out, the slag layer 2 due to its ohmic resistance by the supplied by the electrodes 10 electric current heated to about 16000 C. The immersion depth of the arranged in a circle Electrodes 10 and their position to one another depends on the conductivity of the Slag and the desired temperature distribution in the metal bath 3. The position of the Electrode 10 is continuously adjustable.

Der Schrott 8 wird beim Absinken durch die Schlackenschicht 2 aufgeheizt und schmilzt nach und nach auf. Im Metallbad 3 wird der Aufschmelzvorgang beendet. Gleichzeitig läuft in der gleichmäßig aufgestreuten Möllerschicht eine Reduktion des Eisenerzes ab. Der Möller 5 weist eine Körnigkeit von 0 bis 3 mm auf und besitzt aufgrund seiner Feinkörnigkeit eine große, für die Reaktion günstige Gesamtoberfläche. In der Mitte der Möllerschicht herrscht eine für die Reaktion ausreichende Temperatur von etwa 600° C. Diese Temperatur steigt bis zur Berührungsfläche mit der Schlackenschicht 2 auf etwa 16000 C an.The scrap 8 is heated by the slag layer 2 as it sinks and gradually melts away. The melting process is ended in the metal bath 3. At the same time, there is a reduction in the evenly scattered layer of mud of iron ore. The Möller 5 has a grain size of 0 to 3 mm and has due to its fine grain, a large total surface that is favorable for the reaction. In the middle of the Möllerschicht there is a sufficient temperature for the reaction of about 600 ° C. This temperature rises to the point of contact with the slag layer 2 to about 16000 C.

Es bilden sich hier winzige Eisentröpfchen, die sich beim Absinken zu größeren Tropfen vereinigen, die Schlackenschicht 2 passieren und sich im Metallbad mit dem eingeschmolzenen Schrott vermischen.Tiny iron droplets form here, which form when they sink combine to form larger drops, pass the slag layer 2 and immerse in the metal bath mix with the melted scrap.

An der äußeren Oberfläche des Möllers 5 beträgt infolge der großen Isolierfähigkeit des staubförmigen Kohle-Erz-Gemisches' die Temperatur lediglich etwa 100 bis 1500 C, wodurch Strahlungsverluste weitestgehend vermieden werden. Der flüssige Rohstahl im Metallbad 3 weist eine Dichte von etwa 6,8 und eine Temperatur von etwa 14000 C auf. Die Schlackenschicht hat eine Dichte von etwa 2,-6 bis 2,8 und die Möllerschicht eine scheinbare oder mittlere Dichte von etwa 1,6 *3. . Die Möllerschicht wird aufgrund ihrer feinen Struktur nicht durch die flüssige Schlacke benetzt.On the outer surface of the Möllers 5 is due to the large The insulating ability of the pulverulent coal-ore mixture is merely the temperature around 100 to 1500 C, which largely avoids radiation losses. The liquid one Crude steel in the metal bath 3 has a density of approximately 6.8 and a temperature of about 14000 C. The slag layer has a density from about 2, -6 to 2.8 and the dross layer an apparent or medium density of about 1.6 * 3. . Due to its fine structure, the layer of dirt does not penetrate the liquid slag wets.

Das Verhältnis der Fläche im Zentrum des Ofens, in der die Schrottzugabe erfolgt, zu der mit dem Möller-5 bedeckten Ringfläche richtet sich nach dem jeweiligen Energiebedarf und wird begrenzt durch die zulässige Energiedichte im Metallbad.The ratio of the area in the center of the furnace in which the scrap is added takes place, to the ring surface covered with the Möller-5 depends on the respective Energy requirement and is limited by the permissible energy density in the metal bath.

Infolge des verhältnismäßig großen Durchmessers des Herdofens 1 sinkt die Temperatur der Schlackenschicht an der Ofenwand so weit ab, daß die saure Schlacke mit dem Material der Ausmauerung nicht reagieren kann. Die ausreichende Größe des Ofendurchmessers bedeutet, daß die sich im Bereich der Schlackenschicht 2 -befindenden Elektroden als Wärmequelle von der Ofenwand 30 einen entsprechenden ausreichenden Abstand haben.As a result of the relatively large diameter of the hearth furnace 1 decreases the temperature of the slag layer on the furnace wall so far that the acidic slag cannot react with the lining material. The sufficient size of the Furnace diameter means that those located in the area of the slag layer 2 are Electrodes as a heat source from the furnace wall 30 a corresponding sufficient Have a distance.

Um den Abstich des Rohstahls sowie der Schlacke nicht zu erschweren, ist auch der jeweils eintauchende Teil der Vakuumheber 26 und 29 mit ausreichendem Abstand von der Ofenwand- 30 entfernt.In order not to complicate the tapping of the crude steel and the slag, is also the respective submerged part of the vacuum lifter 26 and 29 with sufficient Distance from the furnace wall 30 away.

Mit einem Herdofen, der einen Badinhalt von etwa 250 t aufweist, lassen sich bei einem stündlichen Einsatz von 25 t Schrott und 25 t Eisen im Erz dementsprechend etwa50 t Rohstahl erzeugen.With a hearth furnace, which has a bath capacity of about 250 t, leave If 25 tons of scrap and 25 tons of iron are used in the ore every hour, this corresponds accordingly produce around 50 tons of crude steel.

Das Erz soll dabei einen Eisenanteil von 0,52-bis 0,55 enthalten. Zweckmäßige Werte sind für den Herdofen-durchmesser 700 cm und für die mittlere Badhöhe öhe 95 cm. Bei Verwendung von achtzehn kugelförmigen Elektroden beträgt deren Durchmesser etwa 40 cm. Die pro Tonne Rohstahl benötigte Energie beträgt etwa 2500 kwh. Davon werden für die Schrotteinschmelzung etwa 400 kwh verbraucht. Der elektrische Anschlußwert liegt bei ca. 70 MVA, was bei einer mittleren Spannung von 220 Volt eine Stromstärke von 40.000 Ampere ergibt.Bei einem Abstich von 25 t Roheisen fällt der Spiegel des Metallbades im Herdofen um etwa 9,5 cm, was bei normalem Arbeitsrhythmus halbstündlich durchgeführt wird. Man kann aber bei plötzlichem höheren Bedarf auch bis zur doppelten Menge an Roheisen auf einmal abziehen oder bei geringerem Bedarf die Stromzufuhr eine zeitlang (etwa bis zu einer halben Stunde) abschalten.The ore should contain an iron content of 0.52 to 0.55. Appropriate values are 700 cm for the hearth furnace diameter and for the middle one Bath height 95 cm. When using eighteen spherical electrodes is their diameter about 40 cm. The energy required per ton of crude steel is approximately 2500 kwh. Of this, around 400 kWh are used to melt down scrap. Of the electrical connection value is approx. 70 MVA, which is a medium voltage of 220 volts results in a current of 40,000 amperes. With a tap of 25 t pig iron, the level of the metal bath in the hearth furnace falls by about 9.5 cm, which is at normal work rhythm is carried out every half hour. But you can with a sudden higher demand can also be deducted up to twice the amount of pig iron at once or if there is less need, the power supply for a while (about up to half an hour) switch off.

Im Falle des Einsatzes von armen Eisenerzen ist im Regelfall eine Weiterbehandlung des Rohstahls in einem nachgeschalteten Aggregat, z. B. einem Elektroofen, vorgesehen. Bei einem Einsatz von höherwertigen Eisenerzen zusammen mit scg. definiertem Rücklaufschrott ist das neue Verfahren jedoch in der Lage, einen weichen Baustahl zu erzeugen, der ohne Nachbehandlung sofort weiterverarbeitet, z. B. vergossen werden kann. Vorteilhaft ist die kontinuierliche Weiterverarbeitung in einer nachgeschalteten Stranggußanlage, der zweckmäßig noch eine Durchlaufentgasungseinrichtung vorgeschaltet wird. Muß der Rohstahl noch gefeint oder aufgekohlt werden, so ist es besonders vorteilhaft, zwischen dem Herdofen und der Stranggußanlage zwei Lichtbogenöfen in Parallelschaltung einzusetzen.In the case of the use of poor iron ores is usually one Further treatment of the crude steel in a downstream unit, e.g. B. an electric furnace, intended. When using higher quality iron ores together with scg. defined Return scrap is the new process, however, able to produce a mild structural steel to produce, which is processed immediately without post-treatment, z. B. be shed can. Continuous further processing in a downstream is advantageous Continuous casting plant, which is expediently preceded by a continuous degassing device will. If the raw steel still has to be refined or carburized, it is special advantageous, between the hearth furnace and the continuous casting plant, two arc furnaces in To be used in parallel.

Das Verfahren nach der Erfindung ist auch in bezug auf die Menge des einzusetzenden Schrotts, die sich im Regdfall nach dem Angebot bzw. dem Preis der Rohstoffe richtet, sehr flexibel. Das Gewichtsverhältnis Schrott zum Eisengehalt des Erzes kann etwa zwischen 0,7 zu 0,3 und 0,3 zu 0,7 schwanken. Auch die Endanalyse des Rohstahls kann durch die Schrottzugabe in gewissen Grenzen gesteuert werden.The method according to the invention is also related to the amount of to be used scrap, which in the case of Regd is based on the offer or the price of the Raw materials aligned, very flexible. The weight ratio of scrap to iron content of the ore can vary roughly between 0.7 to 0.3 and 0.3 to 0.7. Also the final analysis of the crude steel can be controlled within certain limits by adding scrap.

Bei der Ermittlung oder Einhaltung eines bestimmten Gewichtsverhältnisses von Schrott zum Eisengehalt des Erzes ist auch das Verhältnis des Oberflächenteils, auf dem Schrott zugegeben wird, zur Restoberfläche des Ofens von Bedeutung. Die Größen der Flächen errechnen sich aus dem jeweiligen Energiebedarf und der jeweiligen spezifischen Energiedichte von Schrott und Möller, wobei die Zulässigkeitsgrenzen der letzteren nicht überschritten werden dürfen. andern sich die Verhältnisse, kann in einfacher Weise der Aufgabezylinder 9 gegen einen anderen mit unterschiedlichem Durchmesser ausgetauscht werden.When determining or maintaining a certain weight ratio of scrap to the iron content of the ore is also the ratio of the surface part, on which scrap is added is important to the residual surface of the furnace. the Sizes of the areas are calculated from the respective energy requirement and the respective specific energy density of scrap and Möller, the admissibility limits the latter must not be exceeded. if the circumstances change, can in a simple way the feed cylinder 9 against another with different Diameter can be exchanged.

Neben der Herstellung von Stahl und dem neuen Verfahren kommen als andere Metalle in erster Linie Ferrosilizium u.a.In addition to the production of steel and the new process come as other metals primarily ferrosilicon, etc.

Ferrolegierungen, aber auch Blei, Zinn und Kupfer infrage.Ferro alloys, but also lead, tin and copper are possible.

Die erforderlichen Anpassungen in der Betriebsweise der Anlage lassen sich verhältnismäßig leicht durchführen.Leave the necessary adjustments in the operating mode of the system can be carried out relatively easily.

Ansprüche: Expectations:

Claims

Claims: 1. Process for the production of metal, in particular Steel, by reducing and melting scrap and fine-grained metal oxides by means of electrical energy in an open hearth furnace, in which one over a Metal bath located heated liquid slag layer continuously with fine-grained Möller consisting of metal oxides and solid reducing substances is provided, characterized in that on part of the slag layer instead of the fine-grained Metal oxides continuously scrap applied that the diameter of the metal bath so big, d. H.

the heat source is kept so far away from the furnace wall, that at this the slag temperature drops below the temperature at which one Reaction with the furnace lining takes place, and that the metal by means of a vacuum lifter is deducted.

2. The method according to claim 1, characterized in that the weight a tapping of the withdrawn metal about one tenth of the weight of the metal bath amounts to.

3. The method according to claim 1, characterized in that the metal is continuously deducted.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that scrap at least two thirds and a maximum of four thirds of the weight the set metal oxides is added.

5. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that about the same weight of scrap as the metal contained in the metal oxides is admitted.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the scrap in the center of the furnace and the Möller on the adjoining ring surface the slag surface is applied.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the thickness of the slag layer is adjusted to 70 to 120 cm.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the thickness of the slag layer is adjusted to 85 to 95 cm.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the electrical conductivity of the slag layer is adjusted so that they with different energy supply in adaptation to the required in each case The conditions of the metallurgical process need not be changed.

10. Plant for performing the method according to one of the claims 1 to 9, with a gas extractor hood and a distribution device above the round open hearth furnace for the Möller is arranged as well as on laterally fed downwardly curved Support arms attached electrodes are provided, characterized in that outside of the hearth furnace (1) evenly distributed around the circumference of the furnace, perpendicular and radial to the Oven adjustable and swiveling electrode holders (12) around a vertical axis are appropriate and in the center of the Ilerdofens (1) above the slag layer (2) a feed cylinder (9) limiting the scrap that is fed in is arranged.

11. Plant according to claim 10, characterized in that the distribution device (24) for the Möller (5) from around the furnace in a closed circuit movable intermediate bunker (21) and one connected below, radially approximately up to the feed cylinder (9) reaching conveyor belt (4) is made with a longitudinally displaceable Discharge device (20) is provided.

12. Plant according to claim 10 or 11, characterized in that at least twelve electrodes (10) are used.

13. Plant according to claim 12, characterized in that the tubular, water-cooled support arms (11), the conductors are each guided bifilar.

14. Plant according to one of claims 10 to 13, characterized in that that the support arms (11) of the electrodes (10) in pairs on one electrode holder each (12) are summarized.

15. Plant according to one of claims 10 to 14, characterized in that dass'der with the electrodes (10) electrically connected converter (16) under the hearth furnace (1) is arranged.

L e r s e i t e