DE2610591A1

DE2610591A1 - Verfahren und anordnung zur schmelzreduktion von feinkoernigem, eisenoxydhaltigem material

Info

Publication number: DE2610591A1
Application number: DE19762610591
Authority: DE
Inventors: Per Harald Collin
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1975-04-02
Filing date: 1976-03-13
Publication date: 1976-10-14
Also published as: FR2306265B1; GB1537384A; DE2610591C2; US4079185A; JPS589353B2; SE7503782L; JPS51122605A; FR2306265A1

Description

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget Västeras/Schweden

Verfahren und Anordnung zur Schmelzreduktion von feinkörnigem, eisenoxydhaltigern Material.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schmelzreduktion von feinkörnigem, eisenoxydhaltigern Material, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus den DT-OSen 2 412 887 und 2 526 543 ist es bekannt, feinkörniges, eisenoxydhaltiges Material auf der Oberfläche eines Roheisenbades in der Nähe eines Gleichstromlichtbogens zu reduzieren, der zwischen einer als Kathode geschalteten hohlen Elektrode und dem als Anode geschalteten Roheisenbad aufrechterhalten wird, wobei dem Bad durch einen Kanal in der Elektrode feinkörniges, eisenoxydhal tiges Material, eventuell gemischt mit entsprechend feinkörnigem kohlenstoffhaltigem Material, zugeführt wird. Die Reduktion dürfte hierbei im wesentlichen auf dem Teil der Badoberfläche geschehen, der vom Idchtbogeni-igetroffen wird. Aufgrund des in gleichbleibender Richtung verlaufenden Stromes des Gleichstromlichtbogens, der einen starken Gasstrom mit sich reißt, bläst der Bogen die Schlacke zur Seite, wodurch eine schlackenfreie Roheisenfläche freigelegt wird.

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Aufgrund der hohen Temperatur dieser Fläche findet auf ihr eine schnelle Reduktion von großen Flüssen pro Flächeneinheit oxydischen Materials statt, wahrscheinlich im wesentlichen mit Hilfe des im Roheisenbad gelösten Kohlenstoffes. Wenn gleichzeitig feinkörniges, kohlenstoffhaltiges Material in der Nähe des Lichtbogens zugeführt wird, erfolgt die Aufkohlung überraschenderweise in dem erforderlichen Takt. Wenn die Schlackenschicht auf der Roheisenoberfläche zu dick wird, so kann die Aufkohlung mit der Reduktion nicht Schritt halten. Dies beruht auf der für den Lichtbogen zunehmenden Schwierigkeit, eine ausreichend große Roheisenoberfläche bei zunehmender Dicke der Schlackenschicht von Schlacke freizuhalten. Der Fußpunkt des Lichtbogens verharrt nicht in einem Punkte, sondern tänzelt im Bereich der Elektrode umher. Dies hat bei zunehmender Dicke der Schlackenschicht zur Folge·, daß die freigelegte Roheisenoberfläche immer kleiner wird, so daß das durch den Kanal in der Elektrode zugeführte Material nicht auf Roheisen, sondern auf Schlacke fällt. Hierdurch wird sowohl die Aufkohlung wie auch die Reduktion gestört.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches gegenüber Dickenunterschieden der Schlackenschicht bedeutend unempfindlicher ist als das bekannte Verfahren.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung vorgeschlagen, welche die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 2 genannten Merkmale hat.

Abgesehen von der verminderten Empfindlichkeit des Verfahrens und der Anordnung nach der Erfindung gegenüber unterschiedlich dicken Schlackenschichten, hat die Erfindung außerdem den Vorteil eines niedrigeren Gehaltes an PeO in der Schlacke, die bei der Reduktion gebildet wird und eines geringeren Verschleißes sowohl der Wand- wie der Deckelausfütterung im Ofenraum.

Bei der Erfindung wird also mit einem gemeinsamen von Schlacke befreiten Brennfleck für alle Elektroden gearbeitet und der Materialfluß aus dem feinkörnigen, eisenoxydhaltigem Material, das vorzugsweise mit feinkörnigem, kohlenstoffhaltigem Material gemischt ist, wird diesem schlackenfreien Brennfleck zugeführt· Die Katerialflüsse werden dabei so dosiert, daß sie unmittelbar reagieren und keine Ansammlung von nichtreagiertem Material stattfindet.

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Die Verwendung von Gleichstrom sowie die Anordnung der mehreren Elektroden so nahe nebeneinander, wie es mit Rücksicht auf die Elektrodenhalter und die Durchführungen durch den Ofendeckel möglich ist, haben zur Folge, daß die Lichtbögen infolge der elektromagnetischen Kräfte in das Zentrum der Elektrodenanordnung gelenkt werden. Hier bildet sich ein im wesentlichen stillstehender, sehr heißer Brennfleck, zu dem gemäß der Erfindung das genannte feinkörnige Material durch eine im Zentrum der Elektrodenkonfiguration angeordnete gekühlte Lanze geführt wird. Da der Brennfleck im wesentlichen stillsteht, ist es auf diese V/eise möglich, auch bei verhältnismäßig dicken Schlackenschichten, die eine - relativ gesehen - kleinere freigelegte Roheisenoberfläche bewirken, das meiste des zugeführten Materials auf der im Brennfleck mehr oder weniger freigelegten Roheisenoberfläche zu plazieren. Hierdurcheerhält man eine schnelle Aufkohlung und Reduktion mit einem folglich niedrigen FeO-Gehalt in der Schlacke.

Gemäß der Erfindung wird die Lage der Elektroden in vertikaler Richtung individuell in bekannter Weise so gesteuert, daß die Stromstärke in allen Elektroden möglichst gleich groß ist. Hierdurch wird, besonders bei drei oder mehr Elektroden, eine große Lagestabilität des Brennfleckes sichergestellt. Dadurch, daß die Stromstärke in den Elektroden ungefähr gleich ist, ist auch der Potentialunterschied zwischen den Elektroden klein. Dies bedeutet, daß die Elektroden sehr nahe nebeneinander angeordnet werden können, ohne daß Überschlagsgefahr besteht.

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Gemäß der Erfindung werden daher die mehreren Elektroden nahe nebeneinander angeordnet, was in Kombination mit der Ablenkung der Lichtbögen zum SymmetrieZentrum den - insbesondere bei niedriger Lichtbogenspannung - bedeutsamen Vorteil mit sich bringt, daß die Lichtbogen nur einen kleinen Teil der Wände und des Deckels des Ofenrauraes beleuchten, da diese von den Elektroden beschattet werden.

Gemäß der Erfindung werden vorzugsweise Söderberg-Elektroden verwendet, die infolge ihres relativ hohen spezifischen Widerstandes einen verhältnismäßig großen Durchmesser haben. Hierdurch gann man eine verhältnismäßig gute Beschattung der Wände und des Gewölbes erzielen und gleichzeitig die Elektrodenkosten niedrig halten·

Um den Verschleiß an den Teilen der Ausfütterung von Wänden und Deckel zu verringern, die durch die unvermeidlichen kleinen Spalte zwischen den Elektroden beleuchtet werden, hat es sich gemäß der Erfindung als zweckmäßig erwiesen, den Ofentrog um einen Winkel von 360:n Grad langsam hin- und herzudrehen, wobei η die Anzahl der Elektroden ist. Der Teil des Wandfutters, der durch den Spalt zwischen den unteren Enden der Elektroden und dem Bad beleuchtet wird, wird am besten durch Kühlen des Futters geschützt.

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Anhand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispieles einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, soll die Erfindung näher erläutert werden. Der Ofen ist in der Figur im Schnitt dargestellt.

Die Figur zeigt einen Ofen 1 mit einem dichtschließenden Deckel 2 und einer Gießanordnung 4 für die Schmelze 5 und die Schlacke 6. Der Deckel 2 ist mit einem Absaugkanal J versehen. Die Metallschmelze 5 ist durch die Bodenkontakte 7 an eine Gleichstromquelle 8 angeschlossen. Durch den Deckel verlaufen vier vertikale, symmetrisch um die vertikale Mittellinie des Ofens plazierte Elektroden 9 sowie eine wassergekühlte, zentral angeordnete Lanze 10 für die Zufuhr der Materialmischung. Die Elektroden 9 sind über individuelle Regelorgane 11 an die Gleichstromquelle 8 angeschlossen. Mit den Regelorganen 11 wird die Höhe der Elektroden 9 so eingestellt, daß sich der Strom gleichmäßig auf sämtliche Elektroden verteilt. Die Gleichstromlichtbögen zwischen den Elektroden und der Schmelze treffen sich im Zentrum der Elektrodenkonfiguration auf der Metallschmelze und erzeugen einen sehr heißen Brennfleck. Über die Lanze wird in diesen Brennfleck eine Mischung aus eisenoxydhaltigem und kohlenstoffhaltigem Material geführt und dort schnell zu einer kohlenstoffhaltigen Eisenschmelze reduziert. Mittels der Gießanordnung wird das Eiveau der Eisenschmelze und Schlacke konstant gehalten.

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Um eine zentralsymmetrische Anbringung der Kathoden im Ofenraum vornehmen zu können, sind mindestens drei Kathoden erforderlich. Eine obere theoretische Grenze für die Kathodenzahl gibt es nicht; in der Praxis wird eine solche obere Grenze durch wirtschaftliche und regelungstechnische Gründe gesetzt werden. Bei einer gegebenen Ofengröße ergibt eine hohe Anzahl von Elektroden den Vorteil eines besseren Beschaftungseffektes.

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Claims

8.3.1976 2C 14-C P PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren bei der Schmelzreduktion von feinkörnigem, eisenoxydhaltigern Material mittels feinkörnigen, kohlenstoffhaltigen Materials auf der Oberfläche eines uoheisenbades mit Hilfe von Gleichstromlichtbögen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lichtbögen aufrechterhalten werden zwischen zentralsymmetrisch angeordneten, im wesentlichen parallelen und im wesentlichen vertikalen, als kathode geschalteten Elektroden, die so nahe beieinander angeordnet sind, daß ein gemeinsamer Brennfleck im Symmetriezentrum der Elektrodenanordnung auf der Oberfläche des als Anode geschalteten Roheisenbades entsteht, und daß diesem Brennfleck dosierte Flüsse des feinkörnigen, eisenoxydhaltigen Materials und des feinkörnigen, kohlenstoffhaltigen Materials, vorzugsweise gemischt, zugeführt werden.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend einen feuerfesten, gefütterten Ofenraum sowie einen im Ofenboden angeordneten Anschluß für den positiven Pol einer Gleichstromquelle, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Ofendeckel (2) mehrere zentralsymmetrisch nahe beieinander angeordnete, im wesentlichen parallele und4m wesentlichen vertikale Elektroden geführt sind, die individuell an den negativen Pol der Gleichstromquelle angeschlossen sind und auf gleiche Belastung steuerbar sind, und daß eine Zufuhranordnung (10) für die Zufuhr von Material zu einem zentralen Bereich vor und unter den Elektroden vorhanden ist.

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