DE2753758A1

DE2753758A1 - Melting iron sponge in shaft furnace - using oxidising flame obtd. from natural gas and air, after impregnating with heavy oil

Info

Publication number: DE2753758A1
Application number: DE19772753758
Authority: DE
Inventors: Seidtaghi Naimi
Original assignee: NAIMI
Current assignee: NAIMI
Priority date: 1977-12-02
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1979-06-07

Abstract

The flames are pref. obtd. by burning natural gas with air or air enriched with O2, melting being undertaken esp. in a shaft furnace using a counter current of hot gases. Prior to feeding the sponge iron into the furnace, it is impregnated with oil prods. with high m.pt., obtd. by the distn., cracking, or hydrogenation of petroleum. The sponge iron is pref. preheated using exhaust gas from the shaft furnace prior to impregnation with heavy oil. The shaft furnace pref. tapers slightly upwards towards a funnel-shaped dosing weigher feeding the sponge iron into the furnace, which has four top exit pipes, spaced at 90 degrees w.r.T. each other, for removing the exhaust gas. The furnace pref. has an axial pipe for feeding heavy oil onto sponge flowing down an adjustable charging chute. Used in the mfr. of iron and steel in countries which have plenty of oil but only a limited amt. of electric power. Lower prodn. costs are obtd. by using heavy oil, which also protects the sponge from oxidn.

Description

Bei dem bisher üblichen Verfahren des Einschmelzens von Eisen-In the previously common method of melting down iron

schwamm wird- wie größtenteils in Industrieländern - Eisenschwamm als Ersatz für Schrott genutzt; der weitaus größte Teil des heute produzierten Eisenschwammes von etwa 11 Mill ja/t wird im Elektrolichtbogenofen eingerehmolzen. Je nach Vorhandersein von Schrott und dessen Preis, wird Eisenschwamm in verschiedenen Verhältnissen Schrott zugesetzt. Wenn die Prozentualanteile von Fisenschwamm a)s EisentLäger über 70% liegen sollen, ist sowohl bei konventionell arbeitenden Elektrolichtbögenöfen als auch den durch DEMAG und KRUPP vorgeschlagene Elektrolichtbogenöfen mit Widerstandsbeheizung durch die Schlacke (P 2529391) der Strolrverbraucll höher als beim Schrotteinschmelzen. Das Minimum von Sclumelzzeiten nach diesem Verfahren kann je nach Ofengröße bei ca. 50-70% Eisenschwammzusatz als Eisenträger liegen.As in most industrialized countries, sponge becomes sponge iron used as a substitute for scrap; by far the largest part of the sponge iron produced today of around 11 Mill ja / t is melted down in the electric arc furnace. Depending on the presence From scrap and its price, sponge iron becomes scrap in various proportions added. If the percentage of fish sponge a) s EisentLager is over 70% should lie, is both in conventionally operating electric arc furnaces as also the electric arc furnaces with resistance heating proposed by DEMAG and KRUPP through the slag (P 2529391) the Strolrverbraucll higher than with scrap melting. The minimum of slumble times after this process can vary depending on the size of the furnace approx. 50-70% sponge iron added as iron supports.

Als wirtschaftlicher Grund wird in Zukunft eine große Menge Eisenschwamm in Ölfördernden Ländern erzeugt. Alle diese Länder haben vor, ihre wachsenden Stalllbedarfe zur Teil durch Erzeugung von Eisenschwarnm und Verarbeitung dieser zu Stahl zu decken. Die Stromkapazität dieser Länder ist jedoch sehr gering und die Bedarfssteigarung trotzdem groß. Wenn man die Investitionskosten der Stromerzeugung und des Transportes zu den notwendigen Investitionskosten für Eisenschwammerzeugung und Einschmelzanlagen addiert, kann bei den Erzeugungsmengen, die über ca. 1,5 Mill. ja to lieyen, das konventionell arbeitende HO-LD-Verfahren kostenmäßig günstiger werden. Außerdem erscheint, wenn man als Eisenträger über 80% Eisenschwamm wählen will, das Einschmelzen mit elektrischer Energie zwar technisch möglich, aber unwirtschaftlich.As an economic reason, a large amount of sponge iron will be used in the future produced in oil-producing countries. All of these countries are planning to meet their growing housing needs to cover partly by producing iron swarms and processing them into steel. However, the electricity capacity of these countries is very low and the demand is increasing still great. If you consider the investment costs of power generation and transportation the necessary investment costs for sponge iron production and smelting plants added, with the generation quantities that are over approx. 1.5 million yes to lieyen, that conventionally working HO-LD processes become cheaper in terms of cost. aside from that If you want to choose over 80% sponge iron as the iron carrier, melting appears with electrical energy technically possible, but uneconomical.

In Industrieländern kann wegen des Vorhandensein von Schrott der Eisenschwammprozentssatz als Eisenträger fast immer niedriger als 808 sein. In Entwicklung- und ölfördernden Ländern in Nahost ist wegen des niedrigeren Stahlverbrauchs bis jetzt mit nennenswerten Mengen an gutem Schrott und auch in 15 Jahren nicht zu rechnen.In industrialized countries, due to the presence of scrap, the sponge iron percentage as iron girders almost always be lower than 808. In development and oil-producing Countries in the Middle East is up to now with noticeable because of the lower steel consumption Amounts of good scrap and not to be expected in 15 years.

Aus diesen Gründen wird ein neuer Weg vorgestellt: Beim Einschmelzen von Eisenschwamm durch heiße Rauchgase, unter Verwendung vcn Erdgas, lassen sich lostengünstigere Verhältnisst für ölf£rdernde Länder einstellen als beim Einschmelzen mit elektrischer Energie. Sogar gegenüber lIO-LD-Kombinationsverfahren können sich auch bei größeren Erzeugungsmengen Kostenvorteile ergeben, wenn der Gaspreis sehr niedrig liegt und gut verkokbare Kohle zur Verwendung im Hochofen fehlt, wie es in den ölfördernden Nahostländern der Fall ist. Trotz wachsendem eigenen Stahlbedarf und Importmengen von Stabil in diesen Ländern (z.B. Iran: Die Einfuhr von Walzstahlerzeugnissen vom Iran aus dem Ausland wurde von 1972 bis jetzt fast verdreifacht) hat man die Vorhaben von Stahlerzeugung auf der Basis von Eisenschwamm unter anderem wegen der obengenannten Schwierigkeiten verzögert.For these reasons, a new way is presented: With melting from sponge iron through hot flue gases, using natural gas Set cheaper ratios for oil producing countries than for meltdown with electrical energy. Even with respect to IO-LD combination processes, even with larger generation quantities result in cost advantages if the gas price is very high is low and lacks coal that can be coked well for use in the blast furnace, like it is the case in the oil-producing Middle East countries. Despite growing own steel demand and import quantities of Stabil in these countries (e.g. Iran: The import of rolled steel products from Iran from abroad has almost tripled from 1972 to now) one has the Project of steel production on the basis of sponge iron, among other things because of the difficulties mentioned above.

Die Verwendung von Eisenschvamm als Rohmaterial für die Stahlherstellung ist mit der Schwierigkeit verbunden, da Eisenschwamm, wenn er mit Luft oder oxidierender Atmosphäre in Berührung kommt, rückoxidiert. Besonders bei hohen Temperaturen ist die Rückoxidationsgefahr problematisch.The use of iron sponge as a raw material for making steel is associated with the difficulty of being sponge iron when exposed to air or oxidizing Atmosphere comes into contact, reoxidized. Especially at high temperatures it is the risk of reoxidation problematic.

In dem in diesem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird öl dem Eisenschwamm zugesetzt.In the method proposed according to the invention, oil is used added to the sponge iron.

Die bisher bekannten Verfahrensvorschläge, Eisenschwamm mit Hilfe von Erdgas in einen Schachtofen einzuschmelzen, können in zwei Gruppen eingeteilt werden: 1) Verfahren, die vor Rückoxidation geschützten Eisenschwamm einsetzen: Als Schutzmittel werden Erdalkalimetalle wie USA-Patent 2640419 oder glasfaserartige Materialien (hochschmelzende Schlacke) wie das Deutsche Patent 2306647 vorgeschlagen.The previously known proposed procedures, sponge iron with the help Melting natural gas in a shaft furnace can be divided into two groups are: 1) Processes that use sponge iron protected from reoxidation: Alkaline earth metals such as USA patent 2640419 or glass fiber-like are used as protective agents Materials (high-melting slag) such as the German patent 2306647 suggested.

Nachteil dieser Verfahren gegenüber dem vom Erfinder vorgeschlagenen Verfahren: a) Unvollkommener Schutz vor der Rückoxidation b) Kostenintensivere Verfahren, weil mehrere Verfahrensschritte notwendig sind c) Verwendetes Schutzmittel stellen einen Ballast dar öl als Schutzmittel ist dagegen ein besseres Schutzmittel, das außerdem als Wärmeträger und zur Aufkohlung und Absinken der Schmelztemperatur dienen kann und den Prozeß nicht belastet.Disadvantage of this method compared to that proposed by the inventor Process: a) Inadequate protection against reoxidation b) More expensive processes, because several process steps are necessary c) Provide protective equipment used A ballast oil as a protective agent, on the other hand, is a better protective agent also serve as a heat transfer medium and for carburization and lowering of the melting temperature can and does not burden the process.

2) Verfahren, die entweder in reduzierender Atmosphäre oder - wie im Deutschen Patent 2504945 vorgeschlagen - mit stufenweiser, unter stöchiometrischer Zugabe von Luft oder Sauerstoff in verschiedenen Höhen arbeiten, besitzen den Nachteil gegenüber dem vom Erfinder vorgeschlagenen Verfahren: a) Die reduzierende Ofenatmosphäre verlangt einen sehr hohen Ofenraum.2) Processes that are either in a reducing atmosphere or - such as proposed in German patent 2504945 - with stepwise, below stoichiometric Adding air or oxygen to work at different heights has the disadvantage compared to the method proposed by the inventor: a) The reducing furnace atmosphere requires a very high furnace space.

b) der Ausnutzungsgrad des Gases ist unwirtschaftlich c) In der Verbrennungszone entsteht trotz unter stöchiometrischer Arbeitsweise aufgrund Dissoziation der Gase eine oxidierende Komponente. Das bedeutet, daß einige Prozent von Fe oxidiert werden. Aufgrund geringeren Kohlenstoffgehaltes kann der oxidierte Fe-Anteil nicht mehr reduziert werden und das FeO geht in die Schlacke. b) the utilization rate of the gas is uneconomical c) in the combustion zone arises in spite of a stoichiometric working method due to dissociation of the gases an oxidizing component. This means that a few percent of Fe will be oxidized. Due to the lower carbon content, the oxidized Fe content can no longer be used are reduced and the FeO goes into the slag.

Bei dem zur Patentanmeldung vorgeschlagenen Verfahren würde ein oxidierter Fe-Anteil erstens sehr gering sein und zweitens durch das höhere C-Angebot ein größerer Anteil von rückoxidiertem Fe wieder reduziert werden. Also der Fe-Verlust an die Schlacke wäre unbedeutend. In the process proposed for patent application, an oxidized Fe content firstly be very low and secondly a larger one due to the higher C supply The proportion of reoxidized Fe can be reduced again. So the Fe loss to them Slag would be insignificant.

Erfindungsbeschreibung des vorgeschlagenen Verfahrens: 1) Als Schmelzaggregat wird ein nach oben hin leicht konisch zulaufender Schachtofen eingesetzt; 2) chargiert wird mittels einer trichterförmigen Dosierwaage, die mit zwei zusätzlichen Schiebern oder Ventilen im Trichterauslaß bestückt ist; 3) die Gichtgase verlassen den Schachtofen durch um jeweils 900 versetzt angeordnete Austrittsrohre, die durch eingebaute Schieber regulierbar sind; 4) die fein regulierbaren Hochdruckbrenner sind ringförmig oberhalb der Abstichlochebene angebracht. Sie werden mit einem vorgewärmten Gemisch aus Sauerstoff angereichertem Luft und Erdgas versorgt. So soll eine Flammentemperatur von ca. 21000C erreicht werden. Diese Temperatur ist so eingestellt, daß der Eisenschwamm durch die aufsteigenden Rauchgase vorgewärmt in der Flammzone schmilzt.Description of the invention of the proposed method: 1) As a melting unit a shaft furnace that tapers slightly towards the top is used; 2) charged is made using a funnel-shaped weigh feeder with two additional slides or valves in the funnel outlet is fitted; 3) the furnace gases leave the shaft furnace through outlet pipes offset by 900 each, which through built-in slides are adjustable; 4) the finely adjustable high pressure burners are ring-shaped above attached to the tap hole level. You will be using a preheated mixture of oxygen enriched air and natural gas. A flame temperature of approx. 21000C can be reached. This temperature is set so that the sponge iron preheated by the rising flue gases melts in the flame zone.

Die Brenner sind derart eingestellt, daß die Flammen horizontal oder leicht steigend den Schachtofenraum beaufschlagen. The burners are set so that the flames are horizontal or Charge the shaft furnace room with a slight rise.

5) Das schräg nach unten ausweisende Abstichloch liegt geringfügig br der Bodensteinebene. Dies bewirkt, daß sich immer ein überhitzter Schmelz satz auf dem Ofenboden befindet und somit ein kontinuierlicher leicht überhitzter Schmelzaustrag gewährleistet ist.5) The tapping hole pointing downwards is slightly located br the floor stone level. This means that there is always an overheated melt located on the furnace floor and thus a continuous, slightly overheated melt discharge is guaranteed.

6) Ein Teil des Gichtgases wird zur Vorwärmung des Brennergasgemisches verwendet.6) Part of the furnace gas is used to preheat the burner gas mixture used.

7) Ein anderer Teil des Gichtgases wird zur Trocknung und Vorwärmung des mit öl behafteten Eisenschwammes in ein leicht schrägstehendes Drehrohr geleitet.7) Another part of the furnace gas is used for drying and preheating of the oil-laden sponge iron fed into a slightly inclined rotating tube.

8) Ein weiterer Gichtgasanteil wird zur eventuell notwendigen Vorwärmung des Eisenschwammes und/oder des öles mit dem der Eisenschwamm benetzt werden soll, abgezweigt.8) Another furnace gas component is used for any necessary preheating the sponge iron and / or the oil with which the sponge iron is to be wetted, branched off.

9) Die Benetzung des Eisenschwammes mit öl erfolgt ebenfalls in einem schrägstehenden Drehrohr, dessen Anstellwinkel und Drehzahl regulierbar ist, um je nach Eisenschwammsorte und -art eine gleichmäßige und definierbare ölschicht auf den Eisenschwamm aufbringen zu können.9) The wetting of the sponge iron with oil also takes place in one inclined rotary tube, the angle of attack and speed of which can be regulated Depending on the type and type of sponge iron, an even and definable layer of oil to be able to apply to the sponge iron.

100 Das öl wird durch ein im Drehrohr axialzentrisch anaeordnetes. feststehendes Rohr, das mit feinen Düsen oder Löchern versehen ist, auf den Eisenschwamm gesprüht.100 The oil is arranged axially centrically in the rotating tube through a. Fixed pipe, which is provided with fine nozzles or holes, sprayed onto the sponge iron.

11) Dieses Verfahren ermöglicht den gleichzeitigen Einsatz von Eisenschwamm und Legierungselementen, die beider im Ofen herrschenden Atmosphäre in die Schmelzphase überführt werden können.11) This procedure enables the simultaneous use of sponge iron and alloying elements, both of the atmosphere in the furnace in the melting phase can be transferred.

12) Je nach weiterer Verwendung kann der Kohlenstoff- und der Olgehalt des chargierten Eisenschwammes schon bei der Direktreduktion und der anschließenden Olbeschlchtung variiert erden.12) Depending on the further use, the carbon and oil content can of the charged sponge iron already during the direct reduction and the subsequent Oil coating varies.

13) Die abgestochene Schmelze wird je nach gewünschten Entschwefelungsgehalt entschwefelt.13) The tapped melt is depending on the desired desulfurization content desulfurized.

14) Die entschwefelte Schmelze ist schon als Fertigprodukt verwendbar.14) The desulphurized melt can already be used as a finished product.

15) Die entschwefelte Schmelze soll z.B. im E-Ofen legiert und gefeint werden. Für diesen Fall muß der Eisenschwamm geringere C-Gehalte aufweisen.15) The desulphurized melt should be alloyed and refined in an electric furnace, for example will. In this case, the sponge iron must have a lower carbon content.

Diese werden erreicht durch entsprechende Direktreduktionsbedingungen und durch einen minimalen blüberzug, der gerade noch ausreichend ist, um eine Rückoxidation des Eisenschwammes im Schachtofen möglichst zu vermeiden oder in wirtschaftlich tragbarem Rahmen zu halten. These are achieved through appropriate direct reduction conditions and by a minimal blooming that is just enough to prevent reoxidation to avoid the sponge iron in the shaft furnace as much as possible or economically portable frame.

16) Die entschwefelte Schmelze soll z.B. im Sauerstoffaufblaskonverter legiert un gefeint werden: Dafür ist es günstiger, den C-Gehalt der Schwelze so hoch wie möglich in tragbaren Grenzen zu halten, weil ein hoher C~Gehalt sich günstig auf die wirtschuftlichen Parameter des Sauersteflaufblasverfahrens auswirkt.16) The desulphurized melt should e.g. in the oxygen converter be alloyed and refined: For this it is cheaper to use the C content keep the smoldering as high as possible within acceptable limits because a high one C content has a favorable effect on the economic parameters of the oxygen blowing process affects.

So lößt sich z.B. eine höh @@ Menge Fi@@nschwumm als Kühlungsmittel ei@@etzen. Der höb@le C-Gehalt kann durch die Direktreduktionsbedingung @ und eine dickere Ölschicht auf den Eisenschwamme eingestellt werden. For example, a large amount of floating water can be used as a coolant ei @@ etzen. The higher C content can be determined by the direct reduction condition @ and a thicker oil layer can be set on the sponge iron.

17) Diese Verfahren eingen sich nicht nur für den Einsatz von Erdgas, sondarn genanso gut auch für andere fossile Brennstoffe.17) These processes are not only suitable for the use of natural gas, It is just as good for other fossil fuels.

Für Länder mit großem Erdgasvorkemmen wie dem Iran, ist dieses Verfahren aufgrund des billigen Brennstoffangebotes besonders geeignet. Die Kombination von Direktreduktion in eine mit Erdgas arbeitenden Schachtofen und, wie vorgeschlagen, mit Erdgas arbeitende Schachtöfen zum Schwelzen von Eisenschwamm und als Legoerungs- und Verfeinerungsaggregat Sauerstoffaufblaskonvertor ist für Länder wie des Iran aus wirtschaftlichen Überlegungen günstiger. For countries with large natural gas reserves like Iran, this procedure is particularly suitable due to the cheap fuel available. The combination of Direct reduction in a shaft furnace working with natural gas and, as suggested, shaft furnaces working with natural gas for smelting sponge iron and as and refining unit oxygen converter is for countries like Iran cheaper for economic reasons.

Claims

Claims "Method and device for melting sponge iron with oxidizing flame using heavy oil as a protective medium "1) Process for melting sponge iron with an oxidizing flame, primarily such flames made by burning natural gas with air or oxygen enriched Air can be generated, the melting process mainly according to the countercurrent principle takes place in a shaft furnace, characterized in that the sponge iron to be melted are soaked with high-boiling liquids before being introduced into the shaft furnace, primarily with high-boiling oil products that are produced during distillation, cracking or llydration can be obtained from petroleum.

2) Method according to claim 1), characterized in that the it Schw @ röl or the like. Iron to be wetted or soaked before application of the impregnating agent is preheated, in particular by using the in the exhaust gas of the Heat contained in the shaft furnace.

3) device for performing the method according to the claims 1) and 2), characterized by a slightly tapered towards the top Shaft furnace, through the use of a funnel-shaped dosing scale for the feed of the iron torch to the shaft furnace, with two additional slides or valves in the funnel outlet, further characterized by four, each offset by 90 ° Outlet pipes for the discharge of the furnace gases from the upper part of the shaft furnace with built-in regulating slides, further characterized by ring-shaped Finely adjustable high pressure torches attached above the tap hole level, which either lilt preheated air or air enriched with preheated oxygen and, if necessary, preheated natural gas can be operated. Further characterized by that the aforementioned burner either horizontally or slightly rising in the shaft furnace space burn into it, further characterized in that the tap hole is so high above the Sodenstein means that there is always an overheated melt on the furnace floor, finally characterized in that between the loading bunker of the shaft furnace and the upper opening of the shaft furnace is an oblique one that runs through the sponge iron Rotary barrel is located, with adjustable inclination and adjustable speed and with a stationary tube running in the furnace axis through which means fine nozzles or holes, the heavy oil or the like on the surface of the iron @it is sprayed.