AT395320B

AT395320B - Verfahren und vorrichtung zum fluessigmetall-transport von einem metallurgischen ofen in ein abgiessgefaess

Info

Publication number: AT395320B
Application number: AT0083689A
Authority: AT
Original assignee: Kloeckner Stahl Gmbh
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1989-04-10
Publication date: 1992-11-25
Also published as: ZA90824B; DE3903444C1; ATA83689A; DD293973A5

Description

AT 395 320 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Flüssigmetall-Transport von einem metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen, in Abgießgefäße, wobei während des Fließens des Flüssigmetalls durch Transport- und Ablaufrinnen von einer Abstichöffnung des Ofens zumindest einer Übergabestation des Flüssigmetalls von einer Rinne in ein Abgießgefäß verhindert wird, daß oxidierende Gase einschließlich der Umgebungsluft an die Oberfläche 5 des durch die Rinnen fließenden Fiüssigmetalls gelangen.

Bei der Metallerzeugung, insbesondere der Stahl- und Eisenherstellung Men beim Transport des flüssigen Metalls erhebliche Nengen beispielsweise an sog. „Braunem Rauch“ an, der vornehmlich aus Metalloxiden besteht. Die entstehenden Staubmengen sind so hoch, daß Maßnahmen zu ihrer Begrenzung bzw. Beseitigung getroffen werden müssen. Gesetzlich vorgeschriebene Anforderungen begrenzen den zulässigen Staub-Restgehalt auf 50 mg 10 Staub/m^ (Normalbedingungen). Um diese Werte zu erreichen, wird nach dem derzeitigen Stand der Technik der bei Transportvorgängen des Eisens und des Stahls entstehende „Braune Rauch“ mittels umfangreicher Anlagen über Filter geleitet; dort wird das Eisenoxid abgeschieden und gesammelt, um anschließend einer geeigneten Weiterverwendung bzw. Entsorgung zugeführt zu werden. Um den in der Abstichhalle eines metallurgischen Ofens, insbesondere eines Hochofens auftretenden Staub überhaupt erfassen zu können, sind somit umfangreiche und 15 leistungsstarke Absaugeinrichtungen mit entsprechenden Abgasfiltem, Rohrsystemen, V entilatoren, Regelungsein richtungen usw. zu schaffen, die sowohl von der Installation als auch vom Betreiben her sehr teuer sind. Des weiteren hat sich gezeigt, daß die durch die Absaugung bedingte intensive Heranführung von Luft an das fließende Roheisen die Staubentwicklung zusätzlich drastisch erhöht.

Schließlich können nicht alle Stäube wegen ihrer Verunreinigungen rezykliert oder anderweitig wieder verwen-20 det werden, was eine z. T. umweltbelastende Deponierung erforderlich macht. Insgesamt führen alle die genannten

Maßnahmen zu einer nicht unerheblichen Verteuerung bei der Metallgewinnung.

Man hat daher in der Vergangenheit bereits vorgeschlagen, Maßnahmen zu ergreifen, welche die Entstehung des Staubes von vornherein verhindern. So ist z. B. vorgeschlagen worden, den Flüssigmetalltransport unter gleichzeitiger Verdrängung des Sauerstoffs durchzuführen, was z. B. durch Stickstoffbedüsung des fließenden Metalles 25 realisiert werden kann. Es hat sich in der Praxis jedoch als wenig wirkungsvoll erwiesen, die Flüssigmetall-Ablauffinnen ohne Zusatzmaßnahmen offen mit S tickstoff zu begasen, da allein durch den thermischen Auftrieb der Sauerstoffzutritt nur unzureichend begrenzt werden konnte. Die Reduzierung des „Braunen Rauches“ bzw. der anfallenden Stäube stand hier in keinem Verhältnis zu dem technischen Aufwand, insbesondere dem Inertgas-Verbrauch. 30 Durch die DE-OS 31 32 811 wurde bereits vorgeschlagen, die Rinnen eines Abstichsystems mit Hauben abzudecken, die auf entlang der Ränder der Rinnen angeordnete nachgiebige nicht brennbare Dichtungen aus Sand oder einem Filz aus feuerfesten Fasem abgestützt sind. Diese Hauben wiesen einen im wesentlichen halbrunden Querschnitt auf, sodaß sich ein relativ großer, nicht von Flüssigmetall durchströmter Querschnitt des von der Rinne und der Haube begrenzten Innenraumes ergab. Dadurch ergab sich der Nachteil eines sehr hohen Verbrauches an 35 Inertgas, um das Flüssigmetall gegen den Zuritt von Luftsauerstoff abzuschirmen.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Lösung bestand auch darin, daß im Bereich der Übergabestellen des Systems der Ablauf- und Transportrinnen an Abgießgefäße das Flüssigmetall ungeschützt der Luft ausgesetzt war. Dies führte in diesen Bereichen zu einer entsprechend starken Rauchgasentwicklung.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art 40 vorzuschlagen, das bei einem geringen Aufwand, insbesondere an Einrichtungen, Wartung und Inertgasaufwand, eine sehr weitgehende Rauchgasunterdrückung über den gesamten Bereich der Roheisenführung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 7 gegebenen Maßnahmen gelöst, die im folgenden näher erörtert werden. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 und 8 bis 10 beschrieben.

Der Begriff „Flüssigmetall“ schließt auch die bei metallurgischen Prozessen oft mit auftretende Schlacke ein, die 45 in Gemengen oder in getrennten Schichten zusammen mit dem flüssigen Metall auftreten kann.

Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch nicht nur die Entstehung von Metalloxiden (z. B .“Brauner Rauch“) verhindert, sondern auch die Oxidation weiterer im FlüssigmeM enthaltener Stoffe, wie z. B. Schwefel, weitestgehend unterbunden, so daß die Entstehung weiterer unerwünschter Oxide, wie z. B. von SO2, weitestgehend unterbleibt. 50

Bereich der Abstichöffnung

Als 1. Maßnahme ist vorgesehen, die unmittelbar an den Abstichöffnungen des metallurgischen Ofens, insbesondere des Hochofens befindlichen Rinnen mit z. B. Hauben abzudecken, in die ein Inertgas eingeleitet wird. Dadurch wird zunächst der Luftzutritt zum flüssigen Metall weitgehend verhindert, ferner wird durch Minimierung 55 des Innenraumes oberhalb des fließenden Flüssigmetalles der theoretisch mögliche Reaktionsraum des Metalles mit dem darüber liegenden Gas und damit der mögliche Reaktionsumfang erheblich reduziert.

Aus konstruktiven Gründen müssen die Abdeckhauben im Bereich der Abstichöffnung beweglich, d. h. von der Ablaufrinne weg schwenkbar oder klappbar angeordnet sein. Das Inertisierungsgas kann so eingeleitet werden, daß -2-

AT395 320 B es gleichzeitig zur Kühlung thermisch hoch beanspruchter Bereiche dienen kann.

Transportieren

Die Abschirmung des Flüssigmetallstromes in den Transportrinnen wird dadurch gelöst, daß die Rinnen durch 5 Hauben abgedeckt werden, wobei die Inertgaseinleitung zur gleichzeitigen Kühlung der Abdeckhauben dient. Übergabestelle

Einen weiteren Problempunkt stellt die Übergabestelle des Flüssigmetalls von der Transportrinne in die Einlauföffnung des Abgießgefäßes dar. Das von der Transportrinne kommende Metall trifft im freien Fall zunächst 10 auf eine Schwenk- oder Kipprinne, über die es über eine Verteilerrinne in eine Auslauföffnung und über diese in das

Abgießgefäß, z. B. eine Torpedopfanne, abfließt. Die Übergabestelle ist durch eine Einhausung nach außen weitgehend gasdicht abgeschirmt, der betreffende Innenraum kann somit wirkungsvoll mit Inertgas, insbesondere Stickstoff, inertisiert werden. Die Einhausung der Übergabestelle minimiert den Raum, der mit Inertgas gespült werden muß, erheblich. Die ansonsten wirtschaftlich nicht vertretbare Druck-Stickstoff- bzw. Inertgas-Eindüsung IS wird auf einen kleinen Bereich, nämlich den von dem Ende der Transportrinne bis zur Auslauföffnung in das Abgießgefäß (Pfanne oder Torpedo) beschränkt.

Als Besonderheitder Erfindung wird die Schwenk- oder Kipprinne während desFlüssigmetalldurchflusses durch dasselbe Inertgas gekühlt, mit dem auch die Inertisierung in dem durch die Abschirmung gebildeten Innenraum gewährleistet wird. Vorzugsweise wird hierbei das Inertgas unterhalb der Abschirmung gegen die Wandung der 20 Schwenk- oder Kipprinne geblasen. Um den Inertgas-Verbrauch zu senken, soll der Überdruck oberhalb des Flüssigmetallstromes in den Ablaufrinnen, in dem Übergaberaum und in dem Abgießgefäß-Innenraum möglichst klein gehalten werden.

Ablauf ins Abgießgefäß 25 Der Flüssigmetallablaufstrahl wird nach seinem Austritt aus der Auslauföffnung bis zum Eintritt in das

Abgießgefäß durch einen Inertgasmantel vom Luftzutritt abgeschirmt Dieser Inertgasmantel wird durch eine vorzugsweise ringförmige Ausdüsung von Inertgas unter Druck, vorzugsweise 1,5 bar, geschaffen, so daß sich ein den Flüssigstrahl umhüllender Inertgasschleier ergibt Prinzipiell wäre es auch möglich, statt des Inertgasschleiers technisch gleichwertige Rohreinläufe bzw. mechanische Abdichtungen zu verwenden. Dabei sind jedoch zumeist 30 Ablagerungen (sog. „Bären“) an den Pfannen- bzw. Torpedoeinläufen hinderlich, die ein gasdichtes Aufsetzen des Rohres auf eine solche Einlauföffnung unmöglich machen. Statt des umhüllenden Inertgasschleiers bieten sich somit lediglich metallische Ketten, Streifen oder ähnliches an, die jedoch nachteiligerweise gegeneinander verschiebbar sind und dort insbesondere durch die beim Abguß herrschende Thermik einen luftdichten Abschluß erschweren. Auch hier dient das Inertgas zusätzlich als Kühlmedium für die Auslauföffnung. 35

Abeieß- bzw. Transnortgefäß

Als weitere Maßnahme wird der Abgießgefäß-Innenraum durch Einleiten von Inertgas vorzugsweise durch im Gefäßmantel befindliche Eintrittsöffnungen weitgehend unter Inertgas gehalten, um auch dort eine Metalloxidation zu verhindern. Das aus der Abgießgefäß-Einfüllöffnung für das Flüssigmetall austretende Inertgas unterstützt die 40 beschriebene Abschirmwirkung des ringförmigen Inertgasschleiers für den Flüssigmetall-Strahl. Vorzugsweise sollte das Inertisieren des Transportgefäßes vor dem ersten Einlauf von Flüssigmetall beginnen.

Inertgase

Als Inertgas können nach der vorliegenden Erfindung entweder Stickstoff oder ein solches Gas verwendet 45 werden, dessen Gehalt an freiem C>2 durch Verbrennen in einer Brennkammer verbraucht ist. Das entstehende nun mehr inerte Abgas, das z. B. durch Verbrennen vonErdgas erzielt werden kann, wird vor Einleitung in die genannten Räume gekühlt

Ziel des Verfahrens bzw. der Vorrichtungen 50 Geht man davon aus, daß in der Gießhalle z. B. eines Hochofens bei den heute üblichen Entstaubungsverfahren durch Absaugung des ratstehenden Staubes etwa 1,5 kg Staub/t Flüssigmetall anfallen, so kann diese Staubmenge bei der erfindungsgemäßen Staubunterdrückung mindestens auf 0,1 kg/tFlüssigmetall abgesenkt werden. Dies liegt unter der Staubmenge, die bei konventioneller Entstaubung in der Gießhalle erreichbar wäre; zusätzlich können das Absaugen des Staubes und dessen anschließende Entsorgung eingespart werden. Durch Vermeidung der Staub-55 entstehung wird eine Luftreinhaltung ohne Absaugung und aufwendige Nachbehandlung der Stäube erreicht. Kostrasparende Nebeneffekte sind dabei die nicht mehr erforderliche Antriebsenergie für die Staubbeseitigung sowie die Lärmminderung. -3-

Claims

AT395 320 B Bin Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Abgießhalle eines Hochofens ist in den Zeichnungen Fig. 1 und 2 dargestellt Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Hochofens mit drei Abstichlöchern und einer entsprechenden Zahl von Ablaufrinnen zu einer Übergabestation und Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Übergabestation mit Abgießgefäßen. Der in Fig. 1 dargestellte Hochofen (10) besitzt drei Abstichlöcher (11,12) und (13), von denen Ablaufrinnen (14, 15) und (16) zu jeweiligen Übergabestationen (17, 18) und (19) führen, unterhalb derer jeweils verfahrbare Torpedopfannen (20) und (21) (Fig. 2) zur Flüssigmetallaufnahme angeordnet sind. Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Abstichbbereich sind die mit Inertgas beaufschlagbaren Abdeckhauben (22,23) und (24), die im Bereich des jeweiligen Stichloches (11,12) und (13) mit Hilfe der Schwenkvorrichtungen (25,26,27) schwenkbar angeordnet sind. In den jeweils abgedeckten und inertisierten Ablaufrinnen (14,15) und (16) wird das Roheisen zu den jeweiligen Übergabestationen (17,18) und (19) geführt. Innerhalb der Übergabestationen (17,18) und (19) läuft das Flüssigmetall von den Ablaufrinnen auf Schwenkrinnen (28,29) und (30), die vorzugsweise seitlich durch Anströmung mit dem Inertisierungsgas gekühlt werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird das Flüssigmetall über Verteilerrinnen (31) und (32) zu den jeweiligen Auslauföffnungen (33) und (34) geleitet. Die gesamten Übergabestationen sind mit Gehäusen (35) und (36) ummantelt; die Deckelkonstruktion (36) wird vorzugsweise verfahrbar angeordnet. DerFlüssigmetallstrahl (37) tritt unterhalb der Gießbühneaus der Auslauföffnung (33) aus, die von der ringfmmigen Düse (38) umschlossen wird. Diese umhüllt den Flüssigmetallstrahl mit dem Inertgasschleier (39) bis zum Eintritt in die obere Öffnung (40) des Abgieß- bzw. Transportgefäßes (20) bzw. (21). Der Innenraum des Abgießgefäßes wird vor und während des Befüllens durch vorzugsweise eine oder mehrere im Gefäßmantel befindliche Eintrittsöffnungen (41) bzw. (42) mit Inertgas beaufschlagt. Sämtliche Gasdüsen sind an Gaszuführungssysteme (43,44,45) angeschlossen und werden über Druckventile (46,47,48) mit Stickstoff gespeist (Fig. 1). Das erfinderische Prinzip ist ebenso bei sogenannten Kipprinnen verwendbar, bei denen es erforderlich ist, die Kipprinne entsprechend einzuhausen und den Gehäuseinnenraum unter weitgehend inerter Atmosphäre mit leichtem Überdruck zu halten. Das erfinderische Prinzip ist gleichfalls bei Schlacken-Transportrinnen anwendbar. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Flüssigmetall-Transport von einem metallurgischen Ofen, insbesondere Hochofen, in Abgießgefäße, wobei währenddesFließens desFlüssigmetallsdurch Transport- und Ablaufrinnen von einer Abstichöffhung des Ofens zu mindest einer Übergabestation des Flüssigmetalls von einer Rinne in ein Abgießgefäß verhindert wird, daß oxydierende Gase einschließlich der Umgebungsluft an die Oberfläche des durch die Rinnen fließenden Flüssigmetalls gelangen, dadurch gekennzeichnet, a) daß von der Abstichöffnung des metallurgischen Ofens die das Flüssigmetall führenden Ablaufrinnen unter Bildung eines möglichst ldeinvolumigen, nicht vom Flüssigmetall durchströmten freien Innenraumes abgedeckt werden, b) daß die Übergäbestelle, in der das Flüssigmetall von der Transport- und Ablaufrinne in ein Abgießgefäß weitergeleitet wird, weitgehend gasdicht abgeschirmt wird, c) wobei sowohl der freie Innenraum der abgedeckten Ablaufrinnen als auch der weitgehend gasdicht abgeschirmte Innenraum der Übergabestelle und der Abgießgefäßinnenraum mit Inertgas gespült werden und -4- AT 395 320 B d) daß der Flüssigmetall-Ablaufstrahl von der Auslauföffnung ab bis in das Abgießgefäß von einem den Luftaustritt verhindernden, im Querschnitt im wesentlichen ringförmigen Druck-Inertgasmantel zusätzlich abgeschirmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung der Transport- und Ablaufrinne und/oder der Schwenk- oder Kipprinne an der Übergabestelle während des Flüssigmetalldurchflusses gekühlt werden bzw. wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium das Inertgas verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß daringförmige Inertgasmantel durch ein vorzugsweise ringförmiges Ausdüsen von Inertgas unter einem Druck von vorzugsweise 1,5 bar erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Stickstoff oder ein solches Gas verwendet wird, dessen freier Sauerstoff-Gehalt durch Abbrennen in einer Brennkammer verbraucht und das anschließend gekühlt worden ist
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Inertgasdruck über der Transport-und Ablaufrinne an der Übergabestelle und in dem Abgießgefäß-Innenraum vorzugsweise zwischen 10 und 100 Pa über dem Außendruck eingestellt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die aus mindestens einer an einer Abstichöffnung des metallurgischen Ofens installierten Transport- und Ablaufrinne und einer Übergabestation mit einer Schwenk- oder Kipprinne, wo das Flüssigmetall von der Ablaufrinne über ein Verteilersystem in Austritts-Öffnungen läuft, aus denen es in ein vorzugsweise fahrbares Abgießgefäß abläuft, besteht, wobei zumindest ein Teil der Transport- und Ablaufrinne mit Mitteln versehen ist, die den Zutritt von oxydierenden Gasen einschließlich der Umgebungsluft an die Oberfläche des in diesem Teil fließenden Flüssigmetalls verhindern, dadurch gekennzeichnet, a) daß jede Transport- und Ablauf rinne (14,15,16) über ihre gesamte Länge eine oder mehrere Abdeckhaube(n) (22, 23,24) besitzt, die einen möglichst kleinen freien, d. h. nicht vom Flüssigmetall durchströmten Innenraum bildet (bilden), b) daß die Übergabestationen (17,18,19) einschließlich der Auslaßöffnungen (33,34) weitgehend gasdicht durch ein geschlossenes Gehäuse (35,36) abgeschirmt sind, c) daß oberhalb des von der Auslaßöffnung (33, 34) zur Abgieß-Einlauföffhung (40) sich bildenden Flüssigmetallstrahles (37) eineringförmige oder mehrere einen Ring bildende Druckgasdüsen (38) angeordnetistbzw. sind, deren ausströmendes Inertgas einen senkrechten ringförmigen Inertgasmantel (39) um den Flüssigmetallstrahl (37) bildet und d) daß in den Abdeckhauben (22,23,24), in dem Übergabestationsgehäuse (35,36) und in dem Abgießgefäß (20, 21) Gasdüsen vagesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspuch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen für jede einer Abstichöffnung nach-geordnete Flüssigmetalltransportanordnung mit Gaszuführungssystemen (43,44,45) verbunden sind und daß deren Inertgasabgabe durch eingebaute Druckventile (46,47,48) regelbar ist
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckhauben (22,23,24) von den Transport- und Ablauf rinnen (14,15,16) abschwenkbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabestationen (17,18,19) bewegliche, vorzugsweise verfahrbare Deckel (36) aufweisen. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-