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WO1996006193A1 - Konverter und verfahren zum frischen von metallschmelzen im gegenstrom, insbesondere von roheisen zu stahl - Google Patents

Konverter und verfahren zum frischen von metallschmelzen im gegenstrom, insbesondere von roheisen zu stahl Download PDF

Info

Publication number
WO1996006193A1
WO1996006193A1 PCT/DE1995/001088 DE9501088W WO9606193A1 WO 1996006193 A1 WO1996006193 A1 WO 1996006193A1 DE 9501088 W DE9501088 W DE 9501088W WO 9606193 A1 WO9606193 A1 WO 9606193A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
slag
converter
segment
converter according
iron
Prior art date
Application number
PCT/DE1995/001088
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anton More
Original Assignee
Anton More
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anton More filed Critical Anton More
Priority to AU32197/95A priority Critical patent/AU3219795A/en
Publication of WO1996006193A1 publication Critical patent/WO1996006193A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/36—Processes yielding slags of special composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
    • C21C5/567—Manufacture of steel by other methods operating in a continuous way

Definitions

  • the invention relates to converters and a method for refreshing the metal, in particular iron melts, in countercurrent
  • Phosphorus contents can be processed to melts with particularly low P contents.
  • Such pig iron can be used in one
  • the iron is then poured into the second converter, where the fine dephosphorization and the main decarburization take place.
  • the pig iron which has a temperature of usually 1300-1400 ° C before being refreshed, reaches in the course of
  • metal melts such as high-carbon manganese or chromium-containing iron melts can be treated by this method in the devices according to the invention.
  • the peculiarity of the converter is that the slag level seen in the flow direction of the iron in the subsequent one
  • Reaction space or segment is higher. As a result, the slag flow flows in the opposite direction to the flow of iron.
  • the iron itself flows through openings (foxes) on the floor
  • Segments are integral components of the converter, which can have their own cover and / or have a different level of slag and metal than neighboring segments, for example.
  • both the slag and the iron run downwards but in the opposite direction.
  • reaction spaces are separated off with at least one barrier wall which, in the case of a converter with more than two segments, has overflows for the slag, which have an increasing height when viewed in the direction of flow of the iron, and that the finished treated iron smelting the converter
  • the iron melts can also be conveyed out of the converters with another discharge aid, for example by suction with a vacuum or with a mammoth pump.
  • the overflows for the slag expediently have at least partially water cooling to the level of
  • At least part of the slag is on the side of the
  • Converter abandoned where the outlet for the freshly melted iron is located. After melting, the slag flows over the overflows from segment to segment of the converter against the direction of flow of the iron melts.
  • the iron melts come from the side of a pan or a continuously working one
  • Desulfurization furnace in the converter and flow through various passages at the bottom of the converter according to the invention from one segment or from one chamber to another, in order to finally leave the converter via a sipnon or via a spout pipe reaching to the bottom of the last chamber of the converter.
  • Converters according to the invention are preferably designed to be tiltable. If they are not built to be tiltable, they must be cut off. Just by tipping, there is a gradient for the iron between the inlet and outlet of the converter.
  • the iron inlet In the case of non-tilting constructions, the iron inlet must be higher than the outlet.
  • the individual segments can have the pear shape customary for converters.
  • a construction of tubular components is expedient, which can have lids.
  • the cover and / or side walls of the lockers can be above the level of the slag or, if appropriate, above the
  • the converters according to the invention can be of various types
  • FIG. 1 and 2 shows a converter which consists of 3 segments.
  • the converter of FIG. 3a has 4 of that of FIG. 3b only 2 segments.
  • FIG. 4 shows a further variant of a converter with 4 segments according to the invention.
  • the converter of FIG. 3b is the simplest construction of a converter according to the invention. It can be built from two coupled conventional converters, in that the first converter 26 has a lateral inlet for the pig iron and an outlet for the used slag, and the second conventional converter 27 with a siphon for the finished steel melt
  • the two converters are connected to a water-cooled slag overflow 28 and an iron passage 29 at the bottom of the reaction spaces of the converters.
  • the converter shown in Fig. 4 consists of 4 segments with a circular cross-section.
  • the first segment in the direction of flow of the metal is the forehearth, where the pig iron flowing in is brought to reaction with the hot slag from the second segment 31 while at the same time blowing in oxygen and possibly other fluid substances through one or more floor nozzles.
  • the fourth segment 34 can be designed as a vacuum chamber, where the C content of the iron melt is on the
  • the circular design facilitates a vacuum-proof construction of the 4th segment. It can also be useful to build the work spaces of the segments in an elliptical shape or in the form of 2 semicircles with a straight central section (quasi elliptical)
  • the cross section of the work spaces of the segments can also consist of semicircles or of
  • the first and the last segment of the converter are each divided into two chambers.
  • the pig iron which flows into the first chamber 1 of the first segment reacts with the slag which flows out of the main reactor 3 via the overflow 2 i.e. the second segment of the converter comes.
  • a nozzle 4 for blowing oxygen and / or air or an annular nozzle for blowing oxygen and a cooling gas such as natural gas, propane gas, argon, CO, CO or mixtures thereof.
  • the slag flows via the overflow 5 into the second chamber 6, from where it is reacted again with the oxygen from the Floor nozzle 4 whirled iron melt over a
  • Snout 7 runs out of the converter.
  • the iron melt heated by the blowing in of oxygen runs through a fox 8 likewise into the second chamber and through a further passage 9 into the main reactor 3.
  • the volume of the main reactor is larger than that of the pre- and post-reactor.
  • injection nozzles 10 for the fluid substances oxygen, argon, air and / or their mixtures or ring nozzles for oxygen and cooling gases such as natural gas, propane gas, oil, CO, CO 2 or their mixtures.
  • an oxygen blowing lance 11 can be used alone or together with the floor nozzles.
  • Oxygen can decrease its Si content to values less than 0.03% by weight, and its phosphorus content to values less than 0.02, possibly even less than 0.015% by weight, depending on the initial content of the pig iron.
  • the carbon content can be set to between 0.5 and 0.015% by weight depending on the flow rate and flow rate of the molten iron per unit time and the oxygen supply per unit time.
  • cooling scrap which can be preheated if necessary, is continuously added to cool the molten iron and protect the converter and to increase the economy of the process.
  • Lime or slag mixtures can also be charged in this segment to bind the iron, manganese and phosphorus oxides that are formed during the fresh process.
  • the molten iron reacts with the fresh slag, which consists of components such as mill scale, converter dust, iron ore, manganese ore, bauxite. Lime and / or limestone, used Dolomite and / or raw dolomite, used. Magnesite and / or
  • Raw magnesite, and possibly fluorspar has been melted.
  • Pelletized mixtures from the abovementioned act particularly favorably.
  • Slag raw materials that have been pre-sintered or preheated but also finely ground raw material mixtures from the above Slag components that have been preheated, for example, in cyclone heat exchangers can be used. After heating to 900 ° C, the used ones
  • the slag or raw material mixtures preferably have the following former analytical values:
  • slags or slag components are preferably fed into chamber 5 in the third segment 14.
  • the slag flows from this chamber into the fourth chamber 13.
  • oxygen is blown in from below with one or more nozzles 15, possibly in combination with argon or the other cooling gases already mentioned.
  • gas or oil burners can be used to melt the slags quickly.
  • the desired final C content is set in the fourth chamber and the P content is lowered to the lowest value.
  • the slag After the reaction with the molten iron, the slag then runs through the overflow 16 into the main reactor.
  • the iron melt flows through the passage 17 into the fifth chamber 14.
  • the decarburized, dephosphorous and oxysaturated iron is collected.
  • the partition wall 19 between the fourth chamber and the fifth chamber can also be pulled up to the converter edge and closed with its own gas-tight cover.
  • a vacuum can then be applied to the fifth chamber 14 to reduce the oxygen and carbon content of the molten iron.
  • the slag is fed into the fourth chamber.
  • the molten iron leaves the converter through a pouring pipe 20 reaching to the bottom of the fifth chamber.
  • FIG. 2 shows in particular the level of the slag 21 and the iron melt 22 in the various chambers.
  • Deoxidizing agents and / or alloying materials can already be spooled into the pouring tube by means of Al wire or cored wire.
  • the molten steel coming from the converter can be collected in a pan or in a pan furnace. However, it can also flow immediately into the distributor of a continuous caster
  • pans of almost any size can be poured, whereas this is not possible in normal converter operation. If a converter has a capacity of
  • one pan can be filled in sequence with 20 t, the next with 400 t of molten steel.
  • the process according to the invention can be combined very advantageously with the process according to DP 42 06 091 for desulfurizing pig iron melts. This means that the entire process from pig iron to the finished molten steel can be automated and operated with a minimum of transport work.
  • the pig iron melt which comes from the blast furnace in the pipe ladle, is allowed to flow through the desulfurization furnace.
  • the iron melt is desulphurized to an S content of less than 0.005% and at the same time, for example, from 1300
  • the desulfurized pig iron now flows into the converter according to the invention. There it is dephosphorized, decarburized and mixed with scrap, which is simultaneously dephosphorized and desulfurized when it is melted down. At the outlet from the converter, the molten steel is already deoxidized and runs directly into the tundish of a continuous casting plant.
  • An essential advantage of the converter according to the invention is that the steel melt is separated from the converter slag by the siphon. This is the case with conventional converters despite the variety of very sophisticated devices for retaining the converter slag
  • Tapping is never 100 percent possible. Due to the exact separation of the converter slag, considerable amounts of
  • the polluted P-containing slag in turn leaves the converter free of iron granules.
  • the converter slag still contains a considerable percentage of iron granules, which reduces the iron yield.
  • Road construction can be used for filling measures.
  • the slag can be processed into fertilizers.
  • Slags with hydraulic properties which are obtained in the process according to the invention preferably have the following
  • the process according to the invention is therefore also environmentally friendly since there is no slag which has to be deposited.
  • the discontinuous mode of operation is also more conventional
  • Converter causes energy losses because the heat radiates from the converter opening during charging, tapping and slag removal.
  • all the sub-steps are carried out within a converter which is relatively small in relation to its output and therefore has little heat-emitting surface.
  • the conventional converters are open at the top, which leads to high radiation losses.
  • the converters according to the invention can have covers. Through openings in the lid, scrap and aggregate such as slag components or fuels such as coke can be fed in and the exhaust gases from the converter can be extracted.
  • the used slag flows out of the converter evenly.
  • the heat content of the used slag can be used to heat air. This heated air can be used in the afterburning of the converter exhaust gases.
  • the heat from the post-combustion can be used to preheat scrap that is more or less evenly charged into the converter.
  • the preheating of the scrap can be carried out in a shaft furnace.
  • the flue gases from the shaft furnace for preheating the scrap can occasionally contain small amounts of pollutants such as dioxins and furans from the incomplete combustion of impurities in the scrap used.
  • exhaust gases can be passed into cyclone heat exchangers, for example, which can have an additional heater in which the finely ground slag raw materials are preheated or calcined or burned before charging into the converter.
  • the pollutants mentioned are largely absorbed by the finely ground slag raw materials and then burn in the
  • converter smoke the main contamination of converter exhaust gases is converter smoke. It mixes in the cyclone heat exchangers with the finely milled slag raw materials, is largely removed from the converter smoke and returned to the converter together with the slag raw materials.
  • the used slag from the converter can flow, for example, onto a water-cooled swinging chute, where it solidifies and can then be cooled by air in a satellite or moving grate cooler.
  • the used converter slag can also be dusted with compressed air, solidified on a water-cooled vibrating conveyor trough and then cooled with air.
  • the converters according to the invention are superior to the conventional ones, since the time-consuming manipulations such as charging, parting off and slagging are eliminated by the predominantly continuous mode of operation.
  • the converters according to the invention can also be used for melting and freshening scrap without the addition of pig iron
  • a converter as shown in FIG. 3b is used for this.
  • converters do not have to have a circular cross section as in the converter from FIG. 3b, but the cross section of the segments can also be elliptical or quasi elliptical, i.e. consist of 2 semicircles with a straight center piece.
  • the scrap which can be preheated in a shaft furnace, is charged into the first segment of the converter.
  • Coke or coal can also be charged in the first segment.
  • Oxygen possibly together with other fluid substances, is blown in by means of floor jets and / or an inflation lance.
  • the scrap melts and is premixed.
  • the slag which is given in the 2nd segment, comes over the overflow into the 1st segment.
  • the dosing of oxygen and reducing agents such as coke, coal, natural gas, etc., is carried out so that the slag from the 2nd segment the majority of their
  • the iron melt now flows through a fox into the 2nd segment.
  • the 2nd segment can be divided into 2 chambers.
  • Oxygen is also blown into the first chamber of the 2nd segment.
  • the molten iron reaches its lowest phosphorus and sulfur content as well as the final content of carbon.
  • the iron melt now flows into the second chamber of the 2nd segment.
  • argon or CO possibly together with lime dust, is injected from below using a nozzle
  • This pig iron melt has a temperature of 1450 ° C. when it enters the converter according to the invention.
  • the converter used according to the invention consists of 4 segments or 6 chambers (Fig.3a).
  • the 1st segment 35 is a forehearth in which the pig iron is largely desilicated.
  • the main reaction takes place in the second segment 36.
  • Most of the phosphorus and carbon are removed here.
  • the preheated scrap can also be melted here.
  • Fei nentphosphorung and fine decarburization takes place in the 3rd segment 37.
  • 70 kg of preheated slag raw materials per ton of pig iron are liquefied.
  • a scrap additive was not taken into account when calculating the slag analyzes.
  • the steel melt is vacuum-treated to break down both oxygen and carbon in order to achieve the lowest carbon contents. Water is also removed during vacuum treatment.
  • the pig iron that comes from the desulfurization furnace and enters the forehearth of the converter (1st chamber in segment 1) has the following analysis:
  • An annular nozzle is used to enter the first chamber from below
  • This slag comes from the overflow from the third chamber in segment 2 into the first chamber.
  • This slag has the following former analytical values:
  • the slag By reacting the slag with the pig iron, it absorbs SiO 2 and loses iron oxide. This reaction is completed in the second chamber. From this chamber the used slag leaves the converter via a snout.
  • the polluted slag has the following former analysis:
  • the Si content decreases to 0.1% and the C content to about 3.5%.
  • the P content and Mn content of the pig iron remains unchanged.
  • the temperature of the molten iron rises to 1600 ° C during oxygen freshening.
  • the desilicated iron melt flows through a fox into the second chamber and through another fox into the third chamber in segment 2.
  • the molten iron is refreshed with an inflation lance and oxygen and / or gases such as argon, natural gas or other hydrocarbons are blown in with floor jets.
  • preheated scrap is charged and melted down, and petroleum coke or coke may be added.
  • Segment 37 which has ring nozzles for blowing in oxygen and argon.
  • the slag raw materials are melted down in this chamber.
  • the following finely ground components are used as slag raw materials:
  • the slag raw materials are preheated to about 900 ° C in a cyclone heat exchanger with an additional burner.
  • the heated slag mixture has the following former analysis:
  • the P content of the molten iron in this segment is reduced to 50 ppm and the C content to about 200 ppm.
  • the melt now flows through a fox into the fourth segment 38 of the converter.
  • the melt is by means of
  • Oxygen and hydrogen content in the molten steel Oxygen and hydrogen content in the molten steel.
  • the molten steel flows from the fourth segment through a pouring pipe reaching to the bottom of the converter into a pan.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft Konverter und ein Verfahren zum Frischen von Metall- insbesondere von Roheisenschmelzen zu Stahl im Gegenstrom. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß Konverter verwendet werden, die aus mindestens zwei Segmenten bestehen und eine Schlacke oder ein Schlackegemisch, welches nach dem Erhitzen auf 900 °C die chem. Analysenwerte: SiO2 + Al2O3 + TiO2 + FeO + MnO 1 bis 70 Gew.-%, SiO2 0 bis 15 Gew.-%, Al2O3 0 bis 35 Gew.-%, Cr2O3 0 bis 10 Gew.-%, TiO2 0 bis 7 Gew.-%, FeO 0 bis 70 Gew.-% MnO 0 bis 20 Gew.-%, CaO + MgO + CaF2 30 bis 95 Gew.-%, MgO 0 bis 15 Gew.-%, CaF2 0 bis 10 Gew.-%, sowie Verunreinigungen aufweist, im letzten oder zumindestens vorletzten Segment der Sauerstoffkonverter aufgegeben wird und daß die Schlacke nach dem Aufschmelzen und Reaktion mit der Eisenschmelze und dem beim Sauerstofffrischen entstehenden Oxiden entgegen der Fließrichtung des Eisens fließt, wobei zwischen den Segmenten der Konverter jeweils eine Trennwand besteht, die einen oder mehrere Überläufe für die Schlacke sowie einen oder mehrere Durchlässe für die Eisenschmelze in der Nähe des Konverterbodens besitzt, wobei bei mehreren Trennwänden, d.h. bei Konvertern mit mehr als zwei Segmenten, ein Gefälle bei den Überläufen für den Schlackenfluß entgegen der Fließrichtung des Eisens besteht und daß die fertig behandelte Eisenschmelze vorzugsweise über einen Siphon das letzte Segment der Konverter verläßt.

Description

Konverter und Verfahren zum Frischen von Metallschmelzen im Gegenstrom, insbesondere von Roheisen zu Stahl
Die Erfindung betrifft Konverter und ein Verfahren zum Frischen vom Metall- insbesondere von Eisenschmelzen im Gegenstrom
bei welchem ohne Schlackenwechsel Schmelzen mit höheren
Phosphorgehalten zu Schmelzen mit besonders niedrigen P-Gehalten verarbeitet werden können.
Die Anforderungen an unlegierte Stähle in Hinblick auf niedrige P-Gehalte haben in den letzten Jahren ständig zugenommen, während der Vorrat an P-armen Eisenerzen im Abnehmen begriffen ist. Aus P-armen Erzen bekommt man ein Roheisen mit etwa
0.08-0.1% P. Aus einem solchen Roheisen kann man in einem
Sauerstoffkonverter üblicher Bauart Ei senschmelzen mit etwa
0.015-0.010% P erblasen. Will man P-Gehalte von max. 0.005% erreichen, muß man einen Schlackenwechsel durchführen oder man muß sehr aufwendige Verfahren mit Entsilizierung und
gegebenenfalls teilweiser Entphosphorung außerhalb des Konverters einsetzen. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren besteht
darin, daß zusätzliche Abfallschlacken entstehen, deeen
Deponierung auf immer größere Schwierigkeiten stößt.
Immer jedoch muß die Absenkung des P-Gehaltes vor dem eigentlichen Frischen des Eisens mit einer Verminderung des
Schrottsatzes erkauft werden, wodurch die Rohstahl kosten steigen.
Es gibt auch ein Verfahren bei welchem zuerst das Roheisen entsiliziert und anschließend in zwei hintereinander geschalteten Konvertern entphosphort und entkohlt wird. Im ersten Konverter wird vorentphosphort und vorentkohlt.
Daraufhin wird das Eisen in den zweiten Konverter gegossen, wo die Feinentphosphorung und die Hauptentkohlung stattfindet.
Dieses bis jetzt fortschrittlichste Verfahren ist ebenfalls umständlich und wegen der vielen dazu erforderlichen Aggregate mit hohen Energieverlusten verbunden.
Ein weiterer Nachteil aller gebräuchlichen Verfahren ist der Chargenbetrieb und der damit verbundene Temperaturwechsel.
Das Roheisen, welches vor dem Frischen eine Temperatur von üblicherweise 1300-1400°C aufweist, erreicht im Laufe des
Frischprozesses trotz Zusatz von Kύhlschrott Temperaturen, die bis über 1800°C gehen können. Dieser Temperaturzyklus des Eisens beansprucht die feuerfeste Auskleidung der Konverter sehr stark, wodurch es zu Abplatzungen von Feuerfestmaterial zusätzlich zum korrosiven Angriff der sehr aggressiven Schlacken auf die feuerfeste Auskleidung kommt.
Es wurde nun ein Verfanren mit einer dafür geeigneten Vorrichtung gefunden, das die beschriebenen Nachteile nicht aufweist.
Es nandelt sich um ein Verfahren zum Fnscnen von Eisenschmelzen bei welchem die Schlacke im Gegenstrom zum flüssigen Eisen fließt.
Auch andere Metallschmelzen, wie z.B. hochgekohlte mangan- oder chromhaltige Eisenschmelzen, können nach diesem Verfahren in den erfindungsgemaßen Vorrichtungen behandelt werden.
Immer wieder wurde in αer Vergangenheit versucht die Entphosphorung αes Eisens mit flussiger bas. Schlacκe im Gegenstromverfahren zu realisieren. Alle diese Verfahren waren jedoch apparativ zu aufwendig und haben sich daher in der Praxis nicht durcheetzen können. Überraschenderweise konnte dieses klassische Problem der Eisenmetallurgie mit einer speziellen Art von Konvertern gelöst werden, die mindestens zwei Reaktionsräume bzw. Segmente besitzen und einen Siphon oder ein bis zum Boden der Konverter reichendes Ausgußrohr haben über das die fertig behandelte Schmelze die Konverter verläßt.
Die Besonderheit der Konverter liegt darin, daß in Fließrichtung des Eisens gesehen der Schlackenspiegel beim nachfolgenden
Reaktionsraum bzw. Segment jeweils höher ist. Dadurch fließt der Schlackenstrom in Gegenrichtung zum Strom des Eisens.
Das Eisen selbst fließt durch Durchlässe(Füchse) am Boden
der Trennwand oder Trennwände von einem Segment zum anderen.
Es kann auch zweckmäßig sein die einzelnen Segmente noch in
Kammern zu unterteilen, um diverse metallurgische Schritte gezielter durchführen zu können. Segmente sind eigengestaltige Bestandteile der Konverter, die beispielsweise einen eigenen Deckel haben können und/oder ein anderes Niveau von Schlacke und Metall aufweisen als benachbarte Segmente.
Während das bekannteste Gegenstromverfahren das Eisen mittels einer elektromagnetischen Rinne gegen die abwärts fließende
Schlacke hochfördert, benötigt das erfindungsgemäße Verfahren keinerlei Antriebe.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren läuft sowohl die Schlacke wie auch das Eisen abwärts aber in entgegengesetzer Richtung.
Erreicht wird diese auch für den Fachmann überraschende Tatsache dadurch, daß die Reaktionsräume mit zumindestens einer Sperrwand abgetrennt werden, die bei einem Konverter mit mehr als zwei Segmenten Überläufe für die Schlacke aufweisen, die in Fließrichtung des Eisens gesehen eine zunehmende Höhe haben und daß die fertig behandelten Eisenschmelzen die Konverter
beispielsweise über einen Siphon oder über ein bis zum Boden der Konverter reichendes Rohr verlassen. Die Eisenschmelzen können auch mit einer anderen Austragshilfe, beispielsweise durch Absaugen mittels Vakuum oder mit einer Mammutpumpe aus den Konvertern gefördert werden.
Die Überläufe für die Schlacke haben zweckmäßigerweise zumindestens teilweise eine Wasserkühlung, um das Niveau der
Schlackenspiegel auch bei fortschreitendem Verschleiß des
Feuerfestmaterials konstant halten zu können.
Zumindestens ein Teil der Schlacke wird auf der Seite der
Konverter aufgegeben, wo sich der Auslauf für die fertig gefrischten Eisenschmelzen befindet. Die Schlacke fließt nach dem Aufschmelzen über die Überläufe von Segment zu Segment der Konverter gegen die Fließrichtung der Eisenschmelzen.
Die Eisenschmelzen hingegen kommen einlaufseitig beispielsweise aus einer Pfanne oder einem kontinuierlich arbeitenden
Entschwefelungsofen in die Konverter und fließen durch diverse Durchlässe am Boden der erfindungsgemäßen Konverter von einem Segment bzw. von einer Kammer zur anderen, um schließlich die Konverter über einen Sipnon oder über ein bis zum Boden der letzten Kammer der Konverter reichendes Ausgußrohr zu verlassen.
Die Schlacke oder ihre Komponenten kann ganz oder teilweise im letzten Segment der Konverter zugegeben werden. Die
erfindungsgemäßen Konverter sind bevorzugt kippbar ausgeführt. Wenn sie nicht kippbar gebaut werden, müssen sie abgestochen werden. Bereits durch das Ankippen ergibt sich ein Gefälle für das Eisen zwischen Einlauf und Auslauf der Konverter.
Bei nicht kippoaren Konstruktionen muß der Eisenzulauf höher liegen als der Auslauf.
Die einzelnen Segmente können die für Konverter übliche Birnenform besitzen. Bei Konvertern, die aus mehr als zwei Segmenten bestehen, ist eine Bauweise aus röhrenförmigen Bauteilen zweckmäßig, die Deckel besitzen können. Die Deckel und/oder Seitenwänd der Konerter können oberhalb des Niveaus der Schlacke oder gegebenenfalls oberhalb des
Niveaus der Metallschmelzen aus wassergekühlten Paneelen
bestehen.
Die erfindungsgemäßen Konverter können in verschiedenen
Varianten gebaut werden.
Fig. 1 und 2 zeigt einen Konverter, der aus 3 Segmenten besteht. Der Konverter von Fig 3a hat 4 der von Fig 3b nur 2 Segmente. Fig. 4 stellt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Konverters mit 4 Segmenten dar. Der Konverter von Fig. 3b ist die einfachste Bauweise eines erfindungsgemäßen Konverters. Er kann aus 2 zusammengekoppelten konventionellen Konvertern gebaut werden, indem der erste Konverter 26 einen seitlichen Zulauf für das Roheisen und einen Ablauf für die verbrauchte Schlacke erhält und der zweite konventionelle Konverter 27 mit einem Siphon für die fertig behandelte Stahlschmelze
versehen wird. Verbunden werden die beiden Konverter mit einem wasserge kühlten Schlackenüberlauf 28 und einem Eisendurchlaß 29 am Boden der Reaktionsräume der Konverter.
Der in Fig. 4 gezeigte Konverter besteht aus 4 Segmenten mit kreisrundem Querschnitt. Das in Strömungsrichtung des Metalls erste Segment ist der Vorherd, wo das zufließende Roheisen mit der heißen Schlacke aus dem 2. Segment 31 bei gleichzeitigem Einblasen von Sauerstoff und eventuell anderer fluider Stoffe durch eine oder mehrere Bodendüsen zur Umsetzung gebracht wird. Im 2. Segment 31 erfolgt die Hauptreaktion und das
Chargieren des Eisenschrotts. Im 3. Segment 33 wird die Hauptmenge der Schlacke zugegeben und die Feinentphosphorung
durchgeführt. Das 4. Segment 34 kann als Vakuumkammer ausgebildet sein, wo der C-Gehalt der Eisenschmelze auf den
Tiefstwert abgesenkt wird. Die kreisrunde Bauform erleichtert eine vakuumfeste Bauweise des 4. Segments. Es kann auch zweckmäßig sein die Arbeitsräume der Segmente in elliptischer Form oder in Form von 2 Halbkreisen mit geradem Mittelstück (quasi elliptisch) zu bauen oder
Mischbauweisen zu benützen. Der Querschnitt der Arbeitsräume der Segmente kann auch aus Halbkreisen bestehen oder aus
Teilkreisen mit geraden Mittelstücken zusammengesetzt sein.
Nachfolgend wird beispielhaft die Bau- und Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Konverters beschrieben, der in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.
Das erste und das letzte Segment des Konverters ist in jeweils zwei Kammern unterteilt.
Das Roheisen, welches in die erste Kammer 1 des ersten Segments fließt, reagiert mit der Schlacke, die über den Überlauf 2 aus dem Hauptreaktor 3 d.h. dem 2. Segment des Konverters kommt.
Am Boden der ersten und zweiten Kammer befindet sich jeweils eine Düse 4 zum Einblasen von Sauerstoff und/oder Luft oder eine Ringdüse zum Einblasen von Sauerstoff und ein Kühlgas wie Erdgas, Propangas, Argon, CO, CO- oder deren Gemische.
Durch die Reaktion der Schlacke aus dem Hauptreaktor und des eingeblasenen Sauerstoffs mit der zufließenden Eisenschmelze verliert sie einen Großteil ihres Si-Gehaltes. Gleichzeitig steigt ihre Temperatur. Zweckmäßigerweise wird die Temperaturerhöhung der Eisenschmelze so bemessen, daß die Schlacke stets gut flüssig bleibt. Es können an dieser Stelle jedoch auch die Flußmittel Flußspat, Soda, Pottasche oder deren Gemische zur Verflüssigung der Schlacke chargiert werden.
Nach der Reaktion mit dem Roheisen fließt die Schlacke über den Überlauf 5 in die zweite Kammer 6 von wo sie nach nochmaliger Umsetzung mit der durch den Sauerstoff aus der Bodendüse 4 aufgewirbelten Eisenschmelze über eine
Schnauze 7 aus dem Konverter herausläuft.
Die durch das Einblasen von Sauerstoff erhitzte Eisenschmelze läuft durch einen Fuchs 8 ebenfalls in die zweite Kammer und durch einen weiteren Durchlaß 9 in den Hauptreaktor 3.
Das Volumen des Hauptreaktors ist größer als das des Vorund Nachreaktors.
Am Boden des Hauptreaktors befinden sich Einblasdüsen 10 für die fluiden Stoffe: Sauerstoff, Argon, Luft und/oder deren Gemische bzw. Ringdüsen für Sauerstoff und Kühlgase wie Erdgas, Propangas, Öl, CO, CO2 oder deren Gemische.
In diesem Konverterraum kann eine Sauerstoffblaslanze 11 allein oder zusammen mit den Bodendüsen verwendet werden.
Im Hauptreaktor des Konverters steigt die Temperatur der
Eisenschmelze auf den höchsten Wert. Es können Temperaturen bis über 1750°C eingestellt werden.
Durch Reaktion der Eisenschmelze mit der Schlacke und dem
Sauerstoff kann ihr Si-Gehalt auf Werte kleiner 0.03 Gew.%, ihr Gehalt an Phosphor je nach Ausgangsgehalt des Roheisens auf Werte kleiner 0.02 eventuell sogar kleiner 0.015 Gew.% abnehmen.
Der Kohlenstoffgehalt kann je nach Durchflußgeschwindigkeit und Durchflußmenge der Eisenschmelze je Zeiteinheit sowie dem Sauerstoffangebot je Zeiteinheit auf Werte zwischen 0.5 und 0.015 Gew.% eingestellt werden.
Während des Frischens wird laufend zur Kühlung der Eisenschmelze und Schonung des Konverters sowie zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens Kühlschrott zugesetzt, der gegebenenfalls vorgewärmt sein kann. Auch Kalk oder Schlackengemische können in diesem Segment zur Bindung der beim Frischen entstehenden Eisen-, Mangan- und Phosphoroxide chargiert werden.
Wegen des weitgehend kontinuierlichen Prozeßablaufes bietet es sich an die Abwärme des Konverters zur Vorwärmung des überwiegend kontinuierlich zugesetzten Schrottes auszunützen.
Dadurch kann der Schrottsatz erhöht werden, was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beträchtlich verbessern kann.
Nach der Oxidation des restlichen Siliziums, von einem Teil des Mangans und der Hauptmenge des Phosphors, sowie der
weitgehenden Entkohlung der Eisenschmelze, fließt sie durch einen Fuchs 12 in die vierte Kammer 13 im 3. Segment des
Konverters. Hier reagiert die Eisenschmelze mit der frischen Schlacke, die aus Komponenten wie Walzenzunder, Konverterstaub, Eisenerz, Manganerz, Bauxit, gebr. Kalk und/oder Kalkstein, gebr. Dolomit und/oder Rohdolomit, gebr. Magnesit und/oder
Rohmagnesit, sowie gegebenenfalls Flußspat erschmolzen worden ist. Besonders günstig verhalten sich pelletierte Mischungen aus den o.a. Schlackenrohstoffen, welche vorgesintert oder vorerhitzt worden sind. Aber auch feingemahlene Rohstoffmischungen aus o.a. Schlackenkomponenten, welche beispiel seise in Zyklonwärmetauschern vorerhitzt worden sind, können eingesetzt werden. Nach dem Erhitzen auf 900°C haben die verwendeten
Schlacke oder Rohstoffmischungen folgende ehem. Analysenwerte:
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000011_0001
sowie rohstoff- und verfahrensbedingte Verunreinigungen .
Bevorzugt haben die Schlacken- oder Rohstoffmischungen nach dem Erhitzen auf 900 °C folgende ehem. Analysenwerte:
Figure imgf000011_0002
sowie rohstsoff- und verfahrensbedingte Verunreinigungen.
Diese Schlacken oder Schlackenkomponenten werden bevorzugt in Kammer 5 im 3. Segment 14 aufgegeben.
Von dieser Kammer gelangt die Schlacke nach dem Aufschmelzen oder als Gemenge auf der bereits aufgeschmolzenen Schlacke schwimmend in die vierte Kammer 13. In dieser Kammer wird mit einer oder mehreren Düsen 15 von unten Sauerstoff eventuell in Kombination mit Argon oder den anderen bereits erwähnten Kühlgasen eingeblasen. Zusätzlich können zum raschenAuf- schmelzen der Schlacken Gas- oder Olbrenner eingesetzt werden.
In der vierten Kammer wird der gewünschte endgültige C-Gehalt eingestellt und der P-Gehalt auf den Tiefstwert abgesenkt.
Nach der Reaktion mit der Eisenschmelze läuft die Schlacke dann durch den Überlauf 16 in den Hauptreaktor. Die Eisenschmelze fließt hingegen durch den Durchlaß 17 in die fünfte Kammer 14. In dieser letzten Kammer sammelt sich das entkohlte, entphosphorte und mit Oxiden übersättigte Eisen. In dieser Kammer kann durch eine Düse 18 von unten Argon oder Argon zusammen mit sauerstoffarmen, bas. Stoffen wie feingemahlenem, gebranntem Kalk eingeblasen werden, um die Eisenschmelze vom überschüssigen Sauerstoffgehalt zu befreien.
Die Trennwand 19 zwischen der vierten Kammer und der fünften Kammer kann auch bis zum Konverterrand hochgezogen und mit einem eigenen, gasdichten Deckel verschlossen werden. Sodann kann an die fünfte Kammer 14 ein Vakuum zur Verminderung des Sauerstoff- und Kohlenstoffgehaltes der Eisenschmelze angelegt werden. In diesem Fall wird die Schlacke in der vierten Kammer aufgegeben. Zuletzt verläßt die Eisenschmelze den Konverter durch ein bis zum Boden der fünften Kammer reichendes Ausgußrohr 20.
Fig. 2 zeigt insbesondere das Niveau der Schlacke 21 und der Eisenschmelze 22 in den verschiedenen Kammern. Bereits in das Ausgußrohr können Desoxidationsmittel und/oder Legierungsstoffe mittels AI-Draht oder Fülldraht eingespult werden.
Dadurch können sich die Desoxidationsprodukte rasch abscheiden.
Die aus dem Konverter kommende Stahlschmelze kann in einer Pfanne oder in einem Pfannenofen aufgefangen werden. Sie kann aber auch sofort in den Verteiler einer Stranggießanlage fließen
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß in Pfannen mit fast beliebiger Größe vergossen werden kann, während das im normalen Konverterbetrieb nicht möglich ist. Wenn ein Konverter ein Fassungsvermögen von
400 t hat, kann man seinen Inhalt nicht auf zwei Pfannen mit jeweils 200 t aufteilen, da der Gießvorgang aus einem
konventionellen Konverter nicht unterbrochen werden darf. Bei den erfindungsgemäßen Konvertern braucht man nur den
Konverter etwas zurückkippen und schon kann man die Pfanne wechseln, ohne daß der Prozeß gestört wird. So kann man in Sequenz beispielsweise eine Pfanne mit 20 t, die nächste mit 400 t Stahlschmelze befüllen.
Sehr vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Verfahren nach DP 42 06 091 zum Entschwefeln von Roheisenschmelzen kombiniert werden. Dadurch kann der ganze Verfahrensablauf vom Roheisen bis zur fertigen Stahlschmelze automatisiert und mit einem Minimum an Tranportarbeit betrieben werden.
Die Roheisenschmelze, welche in der Rohrpfanne vom Hochofen kommt, wird durch den Entschwefelungsofen fließen gelassen.
Hier wird die Eisenschmelze auf S-Gehalte kleiner 0.005 % entschwefelt und gleichzeitig beispielsweise von 1300 auf
1400°C aufgeheizt.
Das entschwefelte Roheisen fließt nun in den erfindungsgemäßen Konverter. Dort wird es entphosphort, entkohlt und mit Schrott versetzt, der beim Einschmelzen gleichzeitig entphosphort und entschwefelt wird. Beim Auslauf aus dem Konverter wird die Stahlschmelze bereits desoxidiert und läuft direkt in den Tundish einer Stranggußanlage.
Diese extrem kostengünstige Arbeitsweise ist deshalb möglich, da die Stahlschmelze nach der Kombination der beiden genannten Verfahren den Konverter so arm an Schwefel verläßt, daß eine Schlackenarbeit zur weiteren Entschwefelung nicht mehr nötig ist. Trotzdem wird man im Normalfall nach dem Konverter zuerst in eine Pfanne gehen, bevor die Schmelze vergossen wird. In einem Pfannenofen kann bei der Kombination des erwähnten
Entschwefelungsverfahrens mit dem erfindungsgemäßen Frisch- verfahren ein und diesselbe Schlacke für viele Abst iche
verwendet werden, da sie weder durch mitlaufende Konverterschlacke noch durch einen zu hohen S-Gehalt der Eisenschmelze verunreinigt wird.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Konverter besteht nämlich auch darin, daß die Stahlschmelze durch den Siphon exakt von der Konverterschlacke abgetrennt wird. Das ist bei konventionellen Konvertern trotz der Vielfalt an sehr ausgereiften Vorrichtungen zum Zurückhalten der Konverterschlacke beim
Abstich nie zu 100 Prozent möglich. Durch die exakte Abtrennung der Konverterschlacke können zudem beträchtliche Mengen an
Desoxidationsmittel eingespart werden.
Da keine Konverterschlacke in die Pfanne mitläuft, kann es auch zu keiner Wiederaufnahme von Phosphor aus der Pfannenschlacke kommen.
Die verorauchte P-haltige Schlacke wiederum verläßt den Konverter frei von Eisengranalien. Üblicherweise enthält die Konverterschlacke noch einen beträchtlichen Prozentsatz an Eisengranalien, wodurch die Eisenausbeute sinkt.
Konverterschlacke nach dem Stand der Technik kann nur im
Straßenbau für Aufschüttmaßnahmen verwendet werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren fällt jedoch entweder eine
Schlacke an, die hydraulische Eigenschaften hat und deshalb als Zementzusatz verwendet werden kann oder Dei sehr hohen
P-Gehalten der Schlacke d.h. beim Frischen von hoch P-haltigem Roheisen läßt sich die Schlacke zu Düngemitteln verarbeiten.
Schlacken mit hydraulischen Eigenschaften, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallen, haben bevorzugt folgende
ehem. Analysenwerte:
Figure imgf000015_0001
sowie rohstoff- und verfahrensbedingte Verunreinigungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit auch umweltschonend, da keine Schlacke anfällt, die deponiert werden muß.
Die Energiebilanz des erfindungsgemäßen Verfahrens hebt sich vorteilhaft von den Verfahren nach dem Stand der Technik ab, mit deren Hilfe es möglich ist aus P-reichem Roheisen einen
Stahl mit max. 50 ppm Phosphor zu erschmelzen.
Alle bekannten Verfahren, die sich in der Praxis durchsetzen konnten, arbeiten entweder mit 2 Schlacken oder mehreren
hintereinander geschalteten Einzelaggregaten und 2 Schlacken. In jedem dieser Aggregate wird Energie verbraucht.
Durcn die meist umständliche und zeitaufwendige Manipulation beim Transport des Eisens von einem Aggregat zum anderen,
kühlt sich die Eisenschmelze ab, wobei Energie verloren geht. Auch die diskontinuierliche Arbeitsweise konventioneller
Konverter verursacht Energieverluste, da während des Chargierens, beim Abstich und beim Abschlacken die Wärme aus der Konverteröffnung abstrahlt. Beim erfindungsgemäßem Verfahren hingegen werden alle Teilschritte innerhalb eines Konverters durchgeführt, der bezogen auf seine Leistung verhältnismäßig klein ist und daher wenig wärmeabgebende Oberfläche besitzt.
Die konventionellen Konverter sind oben offen, was zu hohen Strahlungsverlusten führt. Die erfindungsgemäßen Konverter hingegen können Deckel besitzen. Durch Öffnungen im Deckel können Schrott und Zuschlage wie Schlackenkomponenten oder Brennstoffe wie Koks zugeführt und die Abgase des Konverters abgesaugt werden.
Die verbrauchte Schlacke fließt gleichmäßig aus dem Konverter heraus. Der Wärmeinhalt der verbrauchten Schlacke kann zum Aufheizen von Luft ausgenutzt werden. Diese erwärmte Luft kann bei einer Nachverbrennung der Konverterabgase Verwendung finden.
Mit der Warme aus der Nachverbrennung kann man Schrott vorwarmen, der mehr oder wenig gleichmäßig in den Konverter chargiert wird.
Die Vorwarmung des Schrottes kann in einem Schachtofen erfolgen Die Abgase des Schachtofens zum Vorwarmen des Schrottes können fallweise Schadstoffe wie Dioxine und Furane aus der unvollständigen Verbrennung von Verunreinigungen des eingesetzten Schrottes in geringen Mengen enthalten.
Diese Abgase können bei spiel se ise in Zyklonwärmetauscher geleitet werden, die eine Zusatzheizung haben können, in welchen die feingemahlenen Schlackenrohstoffe vor dem Chargieren in den Konverter vorerhitzt bzw. kalziniert oder gebrannt werden. Von den feingemahlenen Schlackenrohstoffen werden die erwähnten Schadstoffe großteils absorbiert und verbrennen sodann im
Konverter. Auch andere Schadstoffe aus den Konverterabgasen wie HCl oder SO2 können von dem in den Schlackenrohstoffen enthaltenen Kalk gebunden werden
Die Hauptverunreinigung der Konverterabgase ist jedoch der Konverterrauch. Er vermischt sich in den Zyklonwärmetauschern mit den feingemanlenen Schlackenrohstoffen, wird dabei größtenteils aus dem Konverterrauch entfernt und zusammen mit den Schlackenronstoffen wieder in den Konverter zurückgeführt.
Die verbrauchte Schlacke aus dem Konverter hingegen kann beispielsweise auf eine wassergekühlte Scnwingforderrinne fließen, wo sie erstarren und sodann in einem Satelliten- oder Schubrostkuhler mittels Luft abgekühlt werden kann.
Man kann die verbrauchte Konverterschlacke aucn mit Preßluft zerstauben, auf einer wassergekühlten Schwingförderrinne zur Erstarrung bringen und sodann mit Luft abkühlen.
Durch diese geschlossenen Kreisläufe wird praktisch alle bei dem Prozeß verwertbare Energie zurückgewonnen, wodurch die Energiebilanz des erf indungsgemaßen Verfahrens wesentlich gunstiger ist als bei den Verfanren nach dem Stand der Technik,
Auch leistungsmaßig sind die erfindungsgemaßen Konverter den herkömmlichen überlegen, da αie zeitaufwendigen Manipulationen wie das Chargieren, Abstechen und Abschlacken durch αie überwiegend kontinuierliche Arbeitsweise wegfallen.
Bei gleichem Fassungsraum kann daher mit einer mindestens
50 % höheren Leistung αer erf indungsgemaßen im Vergleich zu konventionellen Konvertern gerechnet werden.
Die erfindungsgemaßen Konverter können auch zum Schmelzen und Frischen von Schrott ohne Roheisenzusatz verwendet werden Im einfachsten Fall wird ein Konverter, wie er in Fig. 3b dargestellt ist dafür eingesetzt. Die beiden Segmente des
Konverters müssen allerdings keinen kreisrunden Querschnitt haben wie bei dem Konverter von Fig. 3b, sondern der Querschnitt der Segmente kann auch elliptisch oder quasi elliptisch sein d.h. aus 2 Halbkreisen mit geradem Mittelstück bestehen.
Der Schrott, welcher in einem Schachtofen vorgewärmt werden kann, wird in das erste Segment des Konverters chargiert.
Auch Koks oder Kohle kann im ersten Segment chargiert werden. Mittels Bodendüsen und/oder einer Aufblaslanze wird Sauerstoff, eventuell gemeinsam mit anderen fluiden Stoffen, eingeblasen. Dabei schmilzt der Schrott und wird vorgefrischt. Die Schlacke, welche im 2. Segment aufgegeben wird, kommt über den Überlauf in das 1. Segment. Die Dosierung von Sauerstoff und Reduktionsmitteln wie Koks, Kohle, Erdgas u.s.w., wird so vorgenommen, daß die Schlacke aus dem 2. Segment den Großteil ihres
Eisenoxidgehaltes verliert, wodurch sie als Zementzusatz
verwendet werden kann. Die Eisenschmelze fließt nun durch einen Fuchs in das 2. Segment. Das 2. Segment kann in 2 Kammern unterteilt sein. Im 2. Segment erfolgt die Aufgabe der
vorzugsweise vorerhitzten Schlackenrohstoffe. In der ersten Kammer des 2. Segments wird ebenfalls Sauerstoff eingeblasen. Hier erreicht die Eisenschmelze ihren niedrigsten Phospor- und Schwefelgehalt sowie den Endgehalt von Kohlenstoff. Die Eisenschmelze fließt nun in αie zweite Kammer des 2. Segments. In dieser Kammer wird mittels einer Düse von unten Argon oder CO, eventuell gemeinsam mit Kalkstaub eingeblasen, um die
Eisenschmelze von überschüssigen Oxiden zu befreien. Die fertig behandelte Stahlschmelze verläßt sodann den Konverter über einen Siphon. Ausführungsbeispiel:
Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein berechnetes Ausführungsbeispiel vorgestellt.
Es wird angenommen, daß die Roheisenschmelze, welche dem erfindungsgemäßen Frischprozeß unterworfen wird, vorher in einem Entschwefelungsofen nach DP 42 06 091 entschwefelt und vorerhitzt wurde.
Diese Roheisenschmelze hat beim Einlaufen in den erfindungsgemäßen Konverter eine Temperatur von 1450 °C.
Der verwendete erfindungsgemäße Konverter besteht aus 4 Segmenten bzw. 6 Kammern (Fig.3a).
Das 1. Segment 35 ist ein Vorherd in dem das Roheisen weitgehend entsiliziert wird. Im 2. Segment 36 erfolgt die Hauptreaktion. Hier wird die Hauptmenge des Phosphors und Kohlenstoffs entfernt Auch der vorgewärmte Schrott kann hier eingeschmolzen werden. Im 3. Segment 37 erfolgt die Fei nentphosphorung und Feinentkohlung. In diesem Segment werden 70 kg vorgewärmte Schlackenrohstoffe je t Roheisen verflüssigt. Bei der Berechnung der Schlackenanalysen wurde ein Schrottzusatz nicht berücksichtigt. Im vierten und letzten Segment 38 erfolgt eine Vakuumbehandlung der Stahlschmelze zum Abbau sowohl von Sauerstoff wie auch von Kohlenstoff zur Erzielung niedrigster Kohlenstoffgehalte. Auch Wa s s er s to f f wird bei der Vakuumbehandlung entfernt.
Die Stahlschmelze, welche den Konverter durch ein bis zum
Boden des Konverters reichendes Ausgußrohr verläßt, wird gleich beim Austreten aus diesem Rohr durch Einspulen von AI-Draht desoxidiert.
Zur Erzeugung vorgesehen ist bei diesem Beispiel ein Stahl d e r Sondertiefziehgüte mit folgender Richtanalyse:
0.02% C, 0.02% Si, 0.35% Mn , 0.03% AI, max. 0,005% P. Das Roheisen, welches aus dem Entschwefelungsofen kommt und in den Vorherd des Konverters (1. Kammer in Segment 1) einläuft hat folgende Analyse:
4 .5% C , 0 .6% S i , 0 .8% Mn , 0 . 1 5% P , 0 .005% S.
In die erste Kammer wird von unten mittels einer Ringdüse
Sauerstoff zusammen mit Erdgas oder Argon eingeblasen.
Gleichzeitig kommt eine Schlacke vom Überlauf aus der dritten Kammer in Segment 2 in die 1. Kammer. Diese Schlacke hat folgende ehem. Analysenwerte:
4,0% SiO2, 4,3% P2O5, 40,3% FeO, 4,1% MnO, 0,7% TiO2, 9% Al2O3, 32,3% CaO, 4,0% MgO.
Durch Reaktion der Schlacke mit dem Roheisen nimmt sie SiO2 auf und verliert dabei Eisenoxid. Diese Reaktion kommt in der zweiten Kammer zum Abschluß. Von dieser Kammer aus verläßt die verbrauchte Schlacke den Konverter über eine Schnauze.
Die verorauchte Schlacke hat folgende ehem. Analyse:
22,6% SiO2, 5,5% P2O5, 0,9% TiO2, 11,5% Al2O3, 5,7% FeO,
5,3% MnO, 42,3% CaO, 5,2% MgO.
Sie fließt auf eine Schwingfoderrinne, wird dort rasch zur Erstarrung gebracht und in einem Schubrostkühler mit Luft abgekühlt.
Beim Roheisen nimmt der Si-Gehalt auf 0.1% und der C-Gehalt auf etwa 3.5% ab. Der P-Gehalt und Mn-Gehalt des Roheisens bleibt unverändert.
Die Temperatur der Eisenschmelze steigt duren das Frischen mit Sauerstoff auf 1600° CC an. Die entsilizierte Eisenschmelze fließt durch einen Fuchs in die zweite Kammer und durch einen weiteren Fuchs in die dritte Kammer in Segment 2.
In dieser Kammer wird die Eisenschmelze mit einer Aufblaslanze gefrischt und mit Bodendüsen Sauerstoff und/oder Gase wie Argon, Erdgas oder andere Kohlenwasserstoffe eingeblasen.
Gleichzeitig wird vorgewärmter Schrott chargiert und eingeschmolzen, eventuell wird Petrolkoks oder Koks zugesetzt.
Bei Verlassen dieser Kammer hat die Eisenschmelze folgende ehem. Analyse:
0 . 05 % C , 0 . 02% S i , 0 . 35 % Mn , 0 . 02 % P .
Sie fließt nun durch einen Fuchs in die vierte Kammer im
3. Segment 37, welche Ringdüsen zum Einblasen von Sauerstoff und Argon besitzt. In dieser Kammer werden die Schlackenrohstoffe eingeschmolzen. Als Schlackenrohstoffe werden folgende feingemahlenen Komponenten verwendet:
Kalkstein, Rohdolomit, Eisenerz, Walzenzunder und Bauxit.
Die Schlackenrohstoffe werden in einem Zyklonwärmetauscher mit Zusatzbrenner auf etwa 900°C vorgewärmt.
Die erhitzte Schlackenmischung hat folgende ehem. Analyse:
2% SiO2, 10% Al2O3, 0,8% TiO2, 45% FeO, 36% CaO, 4% MgO.
Der P-Gehalt der Eisenschmelze wird in diesem Segment auf 50 ppm und der C-Gehalt auf etwa 200 ppm gesenkt.
Die Schmelze fließt nun durch einen Fuchs in das 4. Segment 38 des Konverters. Hier wird die Schmelze mittels
Bodendüsen mit Argon gespült. Dieses Segment ist gasdicht gebaut. Es ist ein Vakuum angelegt, wodurch der C-Gehalt auf ca. 100 ppm gesenkt wird bei gleichzeitiger Absenkung des
Sauerstoff- und Wasserstoffgehaltes in der Stahlschmelze.
Aus dem 4. Segment fließt die Stahlschmelze über ein bis zum Boden des Konverters reichendes Ausgußrohr in eine Pfanne.
Beim Verlassen des Ausgußrohres wird in die Stahlschmelze eine solche Menge AI-Draht eingespult, daß in der Pfanne keine AI-Zugabe mehr erfoderlich ist.
Lediglich eine kleine Menge Kohle wird der Schmelze zur genauen Einstellung des C-Gehaltes zugesetzt.

Claims

Patentansprüche:
1. Konverter zum Frischen von Metallschmelzen insbesondere von Roheisen zu Stahl mit
- jeweils mindestens zwei Segmenten (1,6; 3; 13,14)
- jeweils mindestens einem Metall- bzw. Eisendurchlaß (8,9,12,17) und einem höher liegenden Schlackendurchlaß (2,5,16) in den Trennwänden zwischen den Segmenten,
- einem Metallzulauf (23) und einem Schlackenablauf (7) auf der Einlaufseite des Metalls,
- einer Schlackenzugabe (24) und einem Metallablauf (20) im letzten Segment des Konverters in der Fließrichtung des Metalls gesehen.
2. Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittleres Segment (3) ein größeres Volumen besitzt als die benachbarten Segmente (1,6; 13,14).
3. Konverter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Segment durch eine Trennwand (19) mit einem Metalldurchlaß (8; 17) und einem Schlackendurchlaß (5; 25) unterteilt ist.
4. Konverter nacn einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Höhenlage der Schlackendurchlässe (16,2) zwischen Schlackenzugabe (24) und Schlackenablauf (7) von Segment (13,14) zu Segment (3; 1,6) abnimmt.
5. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Schlackendurchlaß (2,5,16,25) als Überlauf ausgebildet ist.
6. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mit Deckeln versehene Segmente (1,6; 3; 13,14).
7. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Segmente (1,6; 3; 13,14) mindestens teilweise mit Düsen (4,10,15,18) oder einer Lanze (11) zum Einbringen fluider Stoffe ausgestattet sind.
8. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die in Fließrichtung des Metalls
gesehen letzte Kammer (14) oder das letzte Segment (13,14) mit dem Metallablauf (20) an eine Vakuumanlage angeschlossen ist.
9. Konverter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das benachbarte Segment oder die benachbarte Kammer (13) mit der Schlackenzugabe versehen ist.
10. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Metallablauf aus einem Siphon
(20) besteht.
11. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein mittleres Segment (3) und zwei benachbarte, jeweils in Kammern (1,6; 13,14) unterteilte Segmente.
12. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß je zwei Segmente (13,14, 3; 1,6) einander gegenüberlligen.
13. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konverter kippbar ausgeführt sind.
14. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Überläufe für die Schlacke
zumindestens teilweise wassergekühlt sind.
15. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichent, daß diese aus röhrenförmigen Teilelementen (Segmenten) bestehen, die Deckel besitzen können.
16. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Deckel und/oder Seitenwände der Konverter oberhalb des Niveaus der Metallschmelzen ganz oder teilweise aus wassergekühlten Paneelen bestehen.
17. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Arbeitsräume der Segmente
Querschnitte besitzen, die kreisförmig oder halbkreisförmig oder elliptisch oder quasi elliptisch sind, d.h. aus 2 Halbkreisen mit geraden Mittelstücken bestehen bzw. sich aus Teilkreisen mit geraden Mittelstücken
zusammensetzen oder daß Mischbauweisen zum Einsatz gelangen
18. Verfahren zum Frischen von Metallschmelzen insbesondere von Roheisen zu Stahl unter Verwendung eines Konverters nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Metall und Schlacke im Gegenstrom zueinander geführt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhenlage des Schlackenspiegels in Fließrichtung der Schlacke von Segment zu Segment abnimmt.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Schlacke mit einer Anfangszusammensetzung, die nach dem Erhitzen der Schlacke auf 900°C bestimmt wurde und folgende ehem. Analysenwerte aufweist
Figure imgf000026_0001
einschließlich Verunreinigungen
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Schlacke mit einer Anfangszusammensetzung die nach dem Erhitzen der Schlacke auf 900°C bestimmt wurde und folgende ehem. Analysenwerte aufweist:
Figure imgf000026_0002
einschließlich Verunreinigungen
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, gekennzeichnet durch eine Endschlacke mit folgenden ehem. Analysenwerten:
Figure imgf000027_0001
einschließlich Verunreinigungen.
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