用于生产粗钢的方法及用于其生产的成套设备

技术领域

在钢铁生产中，目前基本上使用两种不同的路线：一种是高炉转炉路线，另一种是电炉钢路线。在高炉转炉路线中，铁矿石在高炉中在添加焦炭的情况下被还原和熔化。随后，产生的金属熔体在吹氧转炉中被氧气氧化(“精炼”)。在此将氧化金属熔体中具有亲氧性的伴随元素(例如碳、硅、锰、磷)，并且以气体或炉渣的形式排出。在电炉钢路线中，使用的起始材料是直接还原的铁(“海绵铁”)，其部分是块状的，和/或废品。这种起始材料在电弧熔炉(“electricarc furnace”)中熔化，并且同样可以通过吹入氧气来清除具有亲氧性的成分，例如参考WO 2004/108971 A1。

背景技术

高炉转炉路线的缺点是在高炉中用焦炭还原时会释放出非常大量的CO

具有低伴随元素含量的粗钢，例如作为ULC钢种的起始材料，如IF钢和非晶粒取向的电工钢，几乎完全通过高炉转炉路线生产。因此，在全球范围内的钢铁厂中也有适当的成套设备，以生产所需数量的合适的粗钢并进一步加工。

ULC(超低碳)钢是指碳含量C不超过150ppm(0.015重量％)的钢种，尤其是不超过100ppm，优选不超过50ppm，尤其是不超过30ppm。

IF钢是指此外氮含量N最大50ppm(0.005重量％)，优选不超过30ppm的ULC钢种。

非晶粒取向电工钢种是指硅含量Si为1.0-5.0％，优选为2.0-4.0％的IF钢。

所提到的钢种的元素含量是以例如在连铸设备中的铸造后凝固的钢为基础的。

这里，特别的重点在于所生产的粗钢的氮含量，因为其只能通过二次冶金方法艰难地降低，尤其是当氧气含量同时超过一定含量时，这一点将在后面详细说明。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于生产低氮粗钢的方法，

在这种方法中，二氧化碳排放量减少，并且可以继续使用尽可能多的现有成套设备，以便在技术转换中使投资成本较低。

在此，这种用于生产低氮粗钢的方法至少包括以下方法步骤：

-将直接还原的铁和/或废钢在带电阻电弧加热的熔炼炉中熔化，尤其是用还原气氛熔化成金属熔体和熔渣，

-将金属熔体从熔炼炉中取出，并填充至转炉中，

-在转炉中将金属熔体精炼为液态粗钢，并将氮含量N最大70ppm，尤其最大50ppm的液态粗钢出料。

可选的是，在将金属熔体从熔炼炉中取出后，并且在填充到转炉中前，进行中间处理，尤其是对金属熔体进行脱硫处理。

替换地或额外地，中间处理可以包括除渣和/或脱硅。

这种方法有许多技术和经济上的优势，下文将详细说明。

本发明还涉及一种用于执行这种方法的成套设备。该成套设备包括用于生产金属熔体的具有电阻电弧加热的熔炼炉和设置在熔炼炉下游用于将金属熔体精炼成液态粗钢的转炉。在一个具体的实施方案中，脱硫装置布置在熔炼炉的直接下游，而转炉布置在脱硫装置的直接下游。

在本申请的意义中，“直接下游”和“直接上游”的意思是，各个相应设备都是直接彼此相继的。在这些直接相继的设备之间仅进行材料的运输和/或材料的中间储存。在两个这样的设备之间尤其不对材料进行清洁、与其他物质混合或以任何其他方式精制。

在阐释元素含量时，使用了以下惯例：方括号内的元素符号(如“[N]”)表示该元素(此处为氮)在金属熔体中以重量百分比计的含量。圆括号内的元素符号(如“(P)”)表示该元素(此处为磷)在熔渣中以重量百分比计的含量。没有括号的元素符号(如“C”)表示该元素(此处为碳)在铸钢中以重量百分比计的含量。

在本申请中，除非另有明确说明，否则百分比数值(或ppm数值)原则上应视为重量百分比，即重量％。

用于熔化金属或加热液体金属的电加热设备区分为以下类型：

1.具有直接电弧作用的熔炼炉(英文Electric Arc Furnace EAF)，其在电极和金属之间形成电弧。这包括交流电弧炉(EAFac)、直流电弧炉(EAFdc)和钢包炉(英文LadleFurnace LF)。

2.采用电阻电弧加热的熔炼炉，其在电极和炉料或炉渣之间形成电弧，或通过焦耳效应加热炉料或炉渣。这一方面包括电弧还原炉(浸没式电弧炉，英文Submergedelectric Arc Furnace SAF)，其中电极浸没在炉料或炉渣中，例如交流浸没式电弧炉(SAFac)和直流浸没式电弧炉(SAFdc)。另一方面，这也包括电极可以恰好在炉渣上方结束的炉子。在这种炉类型中，至少在电极的区域，炉渣没有被炉料遮挡。因此，炉渣向上是开放的，并且从上面可以看到朝向炉渣形成的刷弧(英文：brush arc)。这种的炉类型也被称为开放式渣浴炉(OBSF)。

具有直接电弧作用的熔炼炉是在氧化性气氛中运行的，以便烧掉不需要的伴随元素。与此相对，采用电阻电弧加热的熔炼炉是在还原气氛中运行的。

在该方法的第一步中，直接还原的铁和/或废料在电弧电阻加热的熔炼炉中被熔化成金属熔体，并同时形成炉渣。

根据本发明，在以电弧电阻加热的熔炼炉中处理后，向转炉装料，并在转炉中将金属熔体精炼成液态粗钢。尤其在精炼时使用可伸缩的喷管，从上面向金属熔体吹送技术级纯度的氧气，其中尤其是每吨金属熔体使用30至80Nm

众所周知，转炉用于氧化去除伴随元素。这尤其涉及碳，使得在转炉中，金属熔体被转化为粗钢，其碳含量[C]为最大600ppm，优选最大500ppm。粗钢的碳含量[C]尤其至少为200ppm，优选至少300ppm。在此，转炉尤其形成为吹氧转炉的形式。

在随后对所生产的粗钢进行的、将在后面详细说明的二次冶金处理中，粗钢的碳含量[C]进一步降低到最大150ppm，尤其最大100ppm，优选最大50ppm，尤其最大30ppm的ULC钢级的碳含量C。

吹氧转炉，在专业术语中也被称为林茨-多瑙维茨转炉(Linz-Donauwitz转炉，LD转炉)，包括可倾斜的转炉容器，其以耐火材料内衬。

从熔炼炉中取出的金属熔体被填料到转炉中。选择性地也可以在转炉中额外加入作为冷却剂的废料。选择性地也可以加入来自高炉工艺的生铁。例如，在对现有成套设备进行改造时，就是这种情况。

金属熔体在转炉中被精炼。在此，通过可伸缩的水冷喷管向金属熔体吹氧。随后出现的铁和伴随元素的剧烈氧化使得经过10至40分钟的吹气，伴随元素已经减少到所需的程度，并且可能使用的废料都已熔化。燃烧的铁伴随元素以气体形式逸出，或被加入的石灰束缚在液态炉渣中。

除了减少不需要的伴随元素外，其与吹入的氧气发生的放热反应确保了熔体的充分涡旋，从而改善了精炼过程的结果并缩短了处理时间。为了进一步加强这种混合，可以通过插入转炉底座的喷嘴吹入惰性气体，通常是氩气和氮气。正如下文所阐释的，根据本发明，在精炼时也要降低氮含量。因此，优选将氩气用作用于混合的惰性气体。替代性地，在精炼过程中减少惰性气体中的氮含量，使得在精炼结束时，惰性气体中没有或只有少量的氮含量。

除了其他过程外，后面还将阐明，通过作为伴随元素的碳的氧化在金属熔体中形成CO气泡。由于CO气泡中的氮分压很低，溶解在金属熔体中的氮[N]将扩散到CO气泡中，并与CO一起离开熔体。只要CO气泡形成，即只要金属熔体中有足够的碳可以被氧化成CO，这种脱氮过程就会持续进行。因此，对于脱氮过程来说，当金属熔体直接在精炼之前，其碳含量与氮含量之比[C]/[N]至少为20，优选至少为100，尤其至少为200，特别优选至少为500，尤其至少为1000时，这是有利的。

在一个优选的实施变体方案中，直接在精炼前的金属熔体的碳含量[C]至少为1.0％，优选至少为1.5％，特别优选至少为2.0％。在另一个优选的实施变体方案中，直接在精炼前的金属熔体的碳含量[C]最大为5.0％，优选最大为4.5％，特别优选最大为4.0％。

通过这些碳含量[C]和所述的碳含量与氮含量[C]/[N]的高比率，即使在直接精炼前金属熔体的氮含量[N]最高450ppm的情况下，也可以实现有效的脱氮，使得在精炼后出料的液态粗钢的氮含量[N]为最大50ppm，优选最大40ppm，尤其最大30ppm，特别优选最大25ppm，尤其最大20ppm。

转炉尤其形成为尽可能封闭的，以减少从周围气氛中重新引入氮气，尤其是完全将其防止。此外，这也通过CO的形成得到了促进。CO的量非常大，以至于环境空气在熔体表面被排挤，由此抑制了从环境空气中摄入氮气。

由于在二次冶金处理和/或粗钢铸造中会有一定程度的氮气容纳，所以当在转炉中精炼时氮气含量降低到比实际需要达到的钢种更高的程度时是有利的。例如，在生产氮含量N不超过30ppm的IF钢种时，精炼后的液态粗钢的氮含量[N]被降低到最大25ppm，优选最大20ppm。

所述的根据本发明的方法一方面能够在金属熔体的氮含量高于50ppm时成功地降低氮含量，另一方面，在氮含量低于50ppm的情况下，可以保持低氮含量甚至进一步降低氮含量。因此，精炼后的液态粗钢的氮含量[N]在任何情况下都是50ppm或更少。

在一个优选的实施变体方案中，金属熔体的碳含量[C]在熔炼炉和/或转炉中被提高。因此，在转炉中精炼之前，碳含量会增加。这有助于确保在精炼过程中形成足够的CO气泡，以实现有效的脱氮过程。金属熔体的碳含量[C]尤其增加到这样的程度，即直接在精炼之前，碳含量与氮含量的比率[C]/[N]至少为20，优选至少100，尤其是至少200，特别优选至少500，尤其是至少1000。

金属熔体的碳含量[C]尤其通过在熔炼炉或转炉中吹入焦炭或工艺气体/煤粉来实现。

在一个优选的实施变体方案中，熔炼炉中熔渣的铁含量(Fe)低于30重量％，优选低于20重量％。这使得该方法特别高效，因为通过炉渣的铁损失特别低。如此低的铁含量尤其可以通过使用电弧电阻加热的熔炼炉来实现。在氧化条件下运行的具有直接电弧作用的熔炼炉中，由于氧化气氛导致炉渣中以FeO形式出现的产量损失更高，这意味着使用这种类型的熔炼炉的效率较低。因此，带电弧电阻加热的熔炼炉与下游的转炉的结合比将熔化和氧化结合在一个步骤中的具有直接电弧作用的熔炼炉在物质上更高效。另外，带电弧电阻加热的熔炼炉在能源上也更高效，因为在具有直接电弧作用的熔炼炉中，如果电弧没有被发泡渣很好地屏蔽，那么能量损失就会很高。

在另一个优选的实施变体方案中，带电弧电阻加热的熔炼炉实施为封闭的。这一方面可以防止热量的损失，另外还可以减少氧气的引入，使得可以保持还原性的炉气氛，从而降低氧化损失。

另一种降低氮含量的方法是在二次冶金中进行真空处理(如Ruhrstahl-Heraeus方法，RH方法)。然而，这在ULC钢种的生产中只能在有限的程度上实现。通过转炉精炼和下游的二次冶金处理(这里是真空处理)，达到了ULC钢种中150ppm，尤其是50ppm，优选是30ppm的极低的碳含量。然而，这同时在精炼过程中导致了粗钢中溶解氧的富集。转炉之后粗钢中的氧含量[O]在300和2300ppm之间。氧含量尤其至少为400ppm，优选至少为600ppm，特别优选至少为800ppm。氧含量尤其最大为2100ppm，优选最大2000ppm，特别优选最大1800ppm。然而，这种氧含量导致通过真空处理达到规定的50ppm或更少的氮含量[N]的脱氮不能有效进行。研究表明，只有在100ppm或更少的超低氧含量[O]的情况下，这种真空脱氮才可以在经济上可行的时间内进行。

二次冶金中的真空脱氮还将引起更多的问题。首先，将需要对相应的成套设备进行额外的投资。其次，在生产钢种的过程中，二次冶金方法的任何改变都会导致需要为最终客户重新制定生产流程。与此相比，本发明生产粗钢的方法的优势在于，二次冶金中的进一步精制保持不变，并因此不需要重新认证。

因此，利用根据本发明的方法可以生产出低氮的粗钢，同时其碳含量特别低，并且因此可以作为生产ULC钢种的起始产品。粗钢的碳含量尤其低于600ppm，优选低于500ppm，并且氮含量低于50ppm，优选低于30ppm。

尽管在使用具有直接电弧作用的熔炼炉的传统电炉钢路线中，也同样吹入氧气，以达到除碳等目的，但由于炉的结构形式使得氧气的输入是受限的，因此碳含量不能降低得太多。由于精炼时较少的氧气输入，在传统的电炉钢路线中，也没有通过所述的CO气泡进行有效的脱氮。其次，这种熔炼炉是在氧化性气氛下运行的(即在环境空气下)，因此会从周围的气氛中引入氮气。此外，这种熔炉与转炉相比具有扁平的结构形式，这进一步促进了氮气的引入。

根据本发明方法的另一个优点是在转炉中出钢后液态粗钢的硅含量低。在转炉中精炼时，硅被非常有效地氧化，随后被炉渣带出，因此转炉之前的Si含量[Si]是不重要的。出炉的液态粗钢的Si含量最大为300ppm，优选最大为200ppm。

在典型的起始材料的情况下，金属熔体在填料至转炉时的Si含量[Si]最高为1.5％。

与使用具有直接电弧作用的熔炼炉的传统电炉钢路线相比，根据本发明的使用转炉的方法的另一个优势在于炉渣含量。在转炉中可以达到100-120kg/t的炉渣含量，但在具有直接电弧作用的熔炼炉的情况下，炉渣含量仅约为50kg/t。此外，在转炉精炼中，更大的标准体积流导致炉渣和熔体的强烈混合。在炉渣中形成熔体液滴的乳液。这导致熔体和炉渣之间有更大的反应表面积，这对脱磷有积极影响。此外，磷作为P

如前所述，在将金属熔体从熔炼炉中取出后，并且在装入转炉之前，可以选择性进行脱硫处理。为此，尤其在金属熔体中加入氧化钙和/或碳化钙和/或镁。在这种情况下，含有的硫化铁FeS基本上会发生反应为亚硫酸钙CaS或亚硫酸镁MgS。形成的CaS或MgS然后被束缚在碱性炉渣中。

直接在精炼之前(因此在选择性的脱硫之后)，金属熔体的硫含量[S]最高为1500ppm。出炉的液态粗钢的硫含量[S]也同样最高为1500ppm。

金属熔体和出钢的液态粗钢可选择性含有锰。在这种情况下，直接在精炼前的金属熔体的锰含量[Mn]最高为0.5％。相比之下，出钢的液态粗钢的锰含量[Mn]最大为0.4％。

金属熔体和/或出炉的液态粗钢可选择性含有其它不可避免的杂质，这些杂质的含量总和可最高为2.0％。

直接在精炼前的金属熔体的铁含量[Fe]至少为90.0％。出炉的液态粗钢的铁含量[Fe]至少为97.0％。

在一个优选的变体中，直接在精炼前的金属熔体具有至少一种，优选多种，尤其是所有的伴随元素的元素含量，其来自于以下组合：

碳[C]：至少1.0％，尤其至少1.5％，最大5.0％，尤其最大4.5％，

氮[N]：最大450ppm，尤其多于50ppm，

选择性的氧[O]：0-50ppm，

选择性的磷[P]：100-1500ppm，

选择性的硫[S]：0-1500ppm，

选择性的硅[Si]：0-1.5％，

选择性的锰[Mn]：0-0.5％。

直接在精炼之前，金属熔体尤其含有：

碳[C]：至少1.0％，尤其至少1.5％，最大5.0％，尤其最大4.5％，

氮[N]：最大450ppm，尤其多于50ppm，

选择性的氧气[O]：0-50ppm，

选择性的磷[P]：100-1500ppm，

选择性的硫[S]：0-1500ppm，

选择性的硅[Si]：0-1.5％，

选择性的锰[Mn]：0-0.5％，

余量为铁和不可避免的杂质，其中杂质的总和最大为2.0重量％。

在一个优选的变体中，出炉的液态粗钢具有至少一种，优选多种，尤其是所有的伴随元素的元素含量，其来自于以下组合：

碳[C]：最大600ppm，尤其最大500ppm，

氮[N]：最大50ppm，尤其最大30ppm，

氧[O]：至少300ppm，最大2300ppm，

选择性的磷[P]：0-400ppm，

选择性的硫[S]：0-1500ppm，

选择性的硅[Si]：0-300ppm，

选择性的锰[Mn]：0-0.4％。

出炉的液态粗钢尤其含有：

碳[C]：最大600ppm，尤其最大500ppm，

氮[N]：最大50ppm，尤其最大30ppm，

氧[O]：至少300ppm，不超过2300ppm，

选择性的磷[P]：0-400ppm，

选择性的硫[S]：0-1500ppm，

选择性的硅[Si]：0-300ppm，

选择性的锰[Mn]：0-0.4％，

余量为铁和不可避免的杂质，其中杂质的总和不超过2.0重量％。

带转炉的根据本发明的方法的优点还在于，熔炼炉渣的成分可以自由调整，而具有直接电弧作用的熔炼炉中的炉渣通常是针对起泡优化的，因此不能任意变化。

因此，成分可以例如类似于高炉矿渣的成分进行调整。因此，熔炼炉渣能够与高炉矿渣类似，例如在水泥工业中进一步应用。

在一个优选的实施变体方案中，带电弧电阻加热的熔炼炉包括至少一个实施为索德堡

索德堡

在一个优选的实施变体方案中，带电弧电阻加热的熔炼炉正好包括三个电极，并且用三相交流电进行运行。

在一个优选的实施变体方案中，该方法包括用于生产直接还原的铁的上游直接还原工艺。在这种情况下，成套设备在带电阻电弧加热的熔炼炉的上游，优选直接上游包括直接还原设备。在该直接还原工艺中，发生了固态反应，其中氧气从铁矿石中被除去。为此，传统上使用煤或天然气作为还原剂。最近也经常有提议用氢气作为还原剂。该反应在铁矿石的熔点以下进行，使得矿石的外在形式保持不变。由于去除氧气会导致重量减少约27-30％，产生了反应产物的蜂窝状微观结构(有许多充满空气的间隙的固体多孔铁)。因此，直接还原的铁也经常被称为海绵铁。

在一个优选的实施变体方案中，直接还原设备包括具有还原区的竖炉，铁矿石逆着还原气体通过该还原区。

在该方法的一个特别的变体中，还原区被布置在竖炉的冷却区上方。然后，铁矿石以垂直方向从顶部向下通过竖炉。由于所基于的烟囱效应，这种竖炉能够使冷却气体和还原气体很好地流过铁矿石。还原气体尤其逆着铁矿石的运动方向流经还原区。相应地，冷却气体也逆着生产的海绵铁的运动方向流经冷却区。在冷却区和还原区，因此使用了逆流方法，以实现气体和固体之间的高效反应。

尤其将CO或H

3Fe

Fe

FeO(s)+{CO}＝Fe(s)+{CO

3Fe

Fe

FeO(s)+{H

还原气体通常由化石碳氢化合物(如天然气或炼焦炉气)产生。下文示例性地对甲烷作为起始原料的反应进行了阐述。其他碳氢化合物也同样可以作为起始材料。

在第一种实施变体方案中，还原气体由甲烷、CO

CH

CH

由此得到了气体循环，其中新鲜甲烷与竖炉的经清洁的废气在气体重整器之前混合。来自竖炉的废气含有作为还原反应产物的二氧化碳和水蒸汽。在气体重整器中的催化反应的帮助下，由甲烷、CO

在替代性的实施变体方案(

CH

产生还原气体，方法是将甲烷与水蒸汽混合，加热并使其通过催化剂。例如，催化剂可以是存在于铁镍管中的镍，该铁镍管将气体输送到竖炉中。在该方法的一个特别设计方案中，热的海绵铁本身在还原区的下部充当催化剂。同时，海绵铁上有碳的沉积，这增加了海绵铁的碳含量。

替代性地，使用氢气作为还原气体，尤其是通过电解的方式以碳中和的方式生产。在这种情况下，该方法还包括以下步骤：

-在竖炉中用电解产生的氢气由铁矿石生产直接还原的铁。

使用电解产生的氢气减少了二氧化碳的排放和化石能源载体的消耗，从而改善该方法的碳平衡。

这种氢气既可以完全取代天然气作为起始材料，也可以部分添加到上述方法中，以减少天然气消耗。随着氢气比例的增加，还原作用进一步转移到给出的利用H

在该方法的优选扩展方案中，直接还原方法包括渗碳步骤，在该步骤中，为所生产的直接还原的铁施加含碳气体，从而使碳沉积在所生产的铁上。尤其可以将天然气或CO

本发明进一步涉及一种生产ULC钢，尤其是IF钢，优选是非晶粒取向的电工钢带的方法，包括以下步骤：

-通过上述方法生产低氮粗钢，

-对生产的粗钢进行二次冶金处理，

-在连续铸造设备中铸造粗钢。

该方法与上述阐明的生产低氮粗钢的方法具有相同的优点。

所产粗钢的二次冶金处理尤其包括真空处理。

在真空处理中，所生产的粗钢中最大600ppm的碳含量[C]被降低到ULC钢级所期望的不超过150ppm的最大含量，优选最大100ppm，优选最大50ppm，尤其最大30ppm。真空处理尤其借助于Ruhrstahl-Heraeus方法进行。替代性地，真空处理也可以借助于钢包罐脱气(Pfannenstandsentgasung)来实现。

本发明还涉及一种用于执行上述方法的成套设备。该成套设备包括用于生产金属熔体的带电弧电阻加热的熔炼炉，其具有布置在其下游，优选直接下游的、用于将金属熔体精炼成液态粗钢的转炉。

在此，该成套设备具有上述与方法有关的优点。

在一个优选的实施变体方案中，该成套设备包括带电弧电阻加热的熔炼炉的上游、优选直接在其上游的直接还原设备和/或转炉的下游、优选直接在其下游的二次冶金设备。直接还原设备与熔炼炉直接连接的好处是，所生产的直接还原铁可以在还热的时候填充到熔炼炉中。这减少了熔化操作中的能量输入。二次冶金设备与转炉的直接连接同样是有利的，因为液态粗钢可以直接被送入进一步加工。

本发明还涉及到一种用于生产ULC钢的上述工艺的成套设备。该成套设备包括用于产生金属熔体的带电弧电阻加热的熔炼炉，其具有用于将金属熔体精炼为液态粗钢的下游转炉，还包括转炉下游的二次冶金设备，以及二次冶金设备下游的连铸设备。该二次冶金设备尤其实施为真空脱气设备，优选是RH设备。

本发明还涉及对现有的用于生产低氮粗钢的、具有高炉和高炉下游的现有转炉的成套设备的改造，方式是通过在现有转炉的上游，优选直接上游增加带电弧电阻加热的熔炼炉，并停用现有高炉。令人惊讶地发现，替代现有的高炉，使用现有的转炉上游的带电弧电阻加热的熔炼炉，可以生产出低氮粗钢，并明显减少二氧化碳排放。迄今为止，这种熔炼炉还没有与单独的转炉相耦联来生产特定的钢种。迄今为止，仅已知单独的转炉与高炉结合。根据本发明已经认识到，高炉可以由所述带有电弧电阻加热的简单熔炼炉取代。经这种结合实现了结合方法阐明的协同效应。效应尤其是生产的粗钢的氮含量特别低。此外，由于仍可使用现有的转炉，这种改造可以相对便宜地实施。同样，由于氮含量低，也可以继续以相同的方式使用下游的二次冶金设备。这样做的好处是不需要为最终客户进行钢种生产工艺的重新认证。由于生产工艺的认证只和连接到转炉的方法步骤有关，如果这些步骤保持不变，就可以避免重新认证。本发明的改造恰恰允许将这些步骤不变地从高炉工艺承接过来。

本发明还涉及用于生产ULC钢种的、具有高炉、布置在高炉下游的现有转炉和转炉下游的二次冶金设备的现有成套设备的改造。该方法包括在现有转炉的上游，优选直接上游添加带电弧电阻加热的熔炼炉，并停用现有高炉。在此，这种用于生产ULC钢种的现有成套设备的改造方法与上述说明的用于生产低氮粗钢的现有成套设备的改造方法具有相同的优点，因为低氮粗钢被用作生产ULC钢种的起始材料。

在一个优选的变体方案中，上述两个改造方法均包括在带电弧电阻加热的熔炼炉的上游，优选直接上游添加直接还原设备。直接还原设备与熔炼炉直接连接的好处是，所生产的直接还原的铁可以在尚热的状态下填充到熔炼炉中。这减少了熔炼操作中的能源使用。

附图说明

借助于附图更详细地阐明本发明。图中：

图1示出了根据本发明用于生产粗钢的方法的流程图，

图2示出了带电弧电阻加热的熔炼炉的示意图，

图3示出了转炉的示意图，

图4示出了直接还原设备的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于生产低氮粗钢的方法的流程图。在第一个选择性的步骤中，直接还原的铁由铁矿石在竖炉中生产。替代性地，直接还原的铁也可以买进。在随后的步骤中，直接还原的铁被引入带电弧电阻加热的熔炼炉中。此外，还可以选择将废料也引入熔炼炉中。在熔炼炉中，铁和/或废料被熔化成金属熔体和熔渣。随后，金属熔体被从熔炼炉中移出，并填充到转炉中。在转炉中，金属熔体被精炼成液态粗钢。液态粗钢随后在转炉中出料。

图2示出了电弧还原炉(浸没式电弧炉，英文Submerged electric Arc FurnaceSAF)形式的带电弧电阻加热的熔炼炉13。熔炼炉13包括一个在内部衬有耐火材料17的炉膛15。三个以交流电运行的电极21伸入内部空间19。金属熔体23已经在内部空间19内。金属熔体23上沉积有一层熔渣25。三个电极21伸入熔渣25中。因此，在电极21之间形成了电流，其延伸经过熔渣层25，并通过电阻加热来加热熔渣层25。这种加热从熔渣层25传递到金属熔体23。内部空间19向上由盖子29封闭，三个电极21通过该盖子伸出。电极21被设计成索德堡

图3示出了转炉31。转炉31包括具有耐火衬里35的转炉膛33。在转炉膛33中有金属熔体37。从顶部伸入转炉膛33的喷管39可以用来将氧气吹到金属熔体37的表面上。转炉31向上由盖子38封闭，喷管39引导通过该盖子。转炉底部41具有喷嘴43，可以通过它将惰性气体吹入转炉31。转炉31的侧面具有出料孔45，精炼后可通过倾斜转炉膛33将液态粗钢取出。

图4示出了直接还原设备51的示意图。直接还原设备51包括竖炉53。在竖炉53中布置有还原区55和冷却区57。在此还原区55布置在冷却区57的上方。从顶部为竖炉53装入铁矿石。在竖炉53的下端，生产的直接还原的铁可以被取出。同时，还原气体通过进气口59进入竖炉53。然后，还原气体在还原区55流过铁矿石。未被消耗的还原气体与可能存在的气态反应产物一起在出口61处再次排出。因此，还原气体逆着铁矿石的运动方向流经还原区55。离开还原区55后，直接还原的铁进入冷却区57。在冷却区57中，冷却气体逆着铁的运动方向流过海绵铁。为此，冷却气体通过进气口63进入竖炉53。未消耗的冷却气体与可能存在的气态反应产物一起在出口65处再次排出。当然，也可以有一定比例的冷却气体进入还原区55。同样，也可以有一定比例的还原气体进入冷却区57。冷却气体优选是含碳的，以便使产生的直接还原的铁发生渗碳。