AT403292B

AT403292B - Verfahren und anlage zum vorwärmen und einschmelzen von metallischem einsatzmaterial

Info

Publication number: AT403292B
Application number: AT0012793A
Authority: AT
Inventors: Alfred Weber; Roland Ing Hansl; Johann Ing Aglas; Gerhard Ing Redl; Josef Ing Hinterhoelzl; Ulrike Dipl Ing Redl
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 1993-01-26
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1997-12-29
Also published as: ATA12793A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorwärmen und Einschmelzen von metallischem Elnsatzmater- al, insbesondere Schrott. mittels einer mindestens zwei Elektroöfen aufweisenden Vorwärm-und Schmeiz- anlage, deren Elektroöfen alternierend zum Einschmelzen herangezogen werden sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der WO 91/18120 A1 ist ein Verfahren der eingangs beschnebenen Art bekannt. bel dem als
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metallischen Elnsatzmatenalsrend In Einschmelzbetneb, so dass einmal ein Elektroofen als Vorwärm behälter und anschliessend daran als Emschmelzbehälter dient. Hieraus resultiert jedoch eine relativ lange tap-to-tap-Zelt, da die Vorwärmung mit
Hilfe von beim Einschmelzen entstehenden Abgasen nur bis zu einer relativ nledngen Temperatur durchgeführt werden kann, woraus wiederum eine lange Zeitspanne, während der der Elektroofen an die Stromversorgung zum Zweck des Einschmelzens gekoppelt ist, folgt.

Der Nachteil des bekannten Verfahrens ist insbesondere darin zu sehen, dass der baulich teure und aufwendige Elektroofen für eine einfache Vorwärmung herangezogen werden muss, während der der Elektroofen für die eigentlich ihm zukornenden Aufgaben im Hochtemperaturbereich blockiert ist
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwlengkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschnebenen Art sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche den optimalen Einsatz der Elektroöfen unter gleichzeitiger Minimierung der Energieeinbringung und damit eine besonders kurze tap-to-tap-Zeit ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass während des Einschmelzens einer Charge mittels elektnscher Energie in einem ersten der beiden Elektroöfen die aus diesem ersten Elektroofen austretenden Abgase zur Vorwärmung des metallischen Einsatzmatenals der nächsten in diesen Elektroofen einzusetzenden Charge herangezogen werden, wobei nach dem Einschmelzen des Einsatzmatenals im ersten Elektroofen dieser abgestochen und sodann vorgewärmtes metallisches Einsatzmatenal der nächsten Charge in diesen Elektroofen chargiert und vor Beginn des mittels elektnscher Energie durchzuführenden Einschmelzens ein Vorheizen durch Zuführen von Energie mittels Brenner durchgeführt wird,

wobei weiters die beim Vorheizen entstehenden Abgase zum Vorwärmen metallischen Einsatzmaterials verwendet werden und wobei jeweils zwischen Abstich und Ende des Vorheizens an dem ersten Elektroofen Im zweiten Elektroofen zwischenzeitlich vorgewärmtes und vorgeheizte metallisches Einsatzmatenal mittels elektnscher Energie eingeschmolzen wird.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die elektrische Energie tatsächlich in erster Linie nur zum Einschmelzen des bereits eine sehr hohe Temperatur aufweisenden Einsatzmatenales herangezogen wird und in den Elektroöfen eine Vorheizung, die ohne elektrische Energie durchgeführt wird, stattfindet. In dieser Zeit, in der ein Elektroofen zwar im Hochtemperaturbereich Verwendung findet, jedoch ohne elektnsche Energie auskommt, kann im zweiten Elektroofen das Einschmelzen unter Verwendung elektrischer Energie durchgeführt werden kann.

Das Vorwärmen des metallischen Einsatzes unter Ausnützung der beim Einschmelzen und beim Vorheizen entstehenden Abgase erfolgt ausserhalb der Elektroöfen, so dass die teuren und baulich aufwendigen Elektroöfen besonders effizient einsetzbar sind, wogegen die Vorwärmung In relativ billigen Behältern durchführbar ist. Das besonders effiziente Vorheizen bringt eine wesentliche Verkürzung der Einschmelzzelt mit sich.

Ein Vorteil der Erfindung ist noch dann zu sehen, dass die wesentliche Rauchgasentwicklung, die beim Vorwärmen, also in einem relativ niedrigen Temperaturbereich stattfindet, die Elektroöfen nicht belastet, was Vorteile beim Chargieren derselben bringt.

Eine besonders effektive Minimierung der Energieeinbringung ist vorzugsweise dann gegeben. wenn das Vorwärmen des metallischen Einsatzmaterials, das in einer Charge mit elektrischer Energie erschmolzen wird, 10 mindestens zwei Teilmengen erfolgt. wobei eine erste Teilmenge während des Einschmelzens einer vorangehenden Charge vorgewärmt wird und diese vorgewärmte Teilmenge nach dem Abstich der vorhergehenden Charge in den Elektroofen chargiert wird, worauf in diesem Elektroofen das Vorheizen dieser Teilmenge erfolgt und die dabei In diesem Elektroofen entstehenden Abgase zum Vorwärmen der zweiten Teilmenge herangezogen werden, die nach Beginn des Einschmelzens der ersten Teilmenge in diesen Elektroofen chargiert wird.

Hierbei erfolgt vorzugsweise das Chargieren der zweiten Teilmenge vorgewärmten metallischen Elnsatzmaterials nach dem Einschmelzen der ersten Teilmenge.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, zwischen Abstich und dem neuerlichen Chargieren Jedes Elektroofens eine Ofenpflege durchführen zu können, ohne dass sich hierdurch eine Verlängerung der tap-to-tap-Zeit ergibt.

Vorzugsweise wird das Vorheizen mittels Erdgas unter Sauerstoffzufuhr durchgeführt.

Gemäss einer bevorzugten Variante erfolgt das Einschmelzen unter Sauerstoffzufuhr.

Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist durch die Kombination folgender
Merkmale gekennzeichnet : - zwei Elektroöfen mit einer gemeinsamen und alternativ zuschaltbaren Elektro-Energieversorgung, - mindestens einen Brenner für jeden Elektroofen, - mindestens eine jedem Elektroofen zugeordnete Vorwärmstation und - eine jedem Elektroofen zugeordnete Gasableitung, die jeweils in die Vorwärmstation mündet.

Zweckmässig weist jeder Elektroofen eigene ihm zugeordnete Elektroden auf, wobei jedoch die Elektroden beider Elektroöfen an eine gemeinsame Trafostation wahlweise zuschaltbar sind. Hierdurch ergibt sich eine Einsparung an Bauaufwand, die besonders bel Glelchstrombetneb von Vorteil ist, da hier nur ein Gleichrichter erforderlich ist.

Zweckmässig ist in jedem Elektroofen eine Sauerstofflanze einbringbar.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform mündet die vom Elektroofen zur Vorwärmstation geführte Gasableitung in eine Gashaube, die zur Freigabe der Vorwärmstation von dieser wegbewegbar ist.

Hierdurch ist es möglich, bereits mit metallischem Einsatzmaterial, wie Schrott, vorgefüllte Vorwärmgefässe in einfacher Weise auszutauschen, wobei das bereits vorgewärmte Einsatzmaterial aus einem Vorwärmgefäss in den entsprechenden Elektroofen chargiert wird und anstelle dieses Vorwärmgefässes ein bereits gefülltes Vorwärmgefäss In Stellung gebracht wird, worauf die Gashaube über dieses neue Vorwärmgefäss gebracht wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei Fig. 1 einen schematisch dargestellten Grundriss einer erfindungsgemässen Anlage, Fig. 2 ein Detail dieser Anlage in vergrössertem Massstab, Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 111 der Fig. 2 und Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 1 veranschaulichen. In Fig. 5 Ist anhand von Streifendiagrammen der Verfahrensablauf dargestellt.

Gemäss der in Fig. 1 dargestellten Draufsicht dient eine zentral angeordnete Trafostation 1 zur Versorgung zweier beidseitig der Trafostation angeordneter Elektroöfen 2, 3, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Gleichstromöfen ausgebildet sind. Hier wäre auch der Einsatz von Drehstromöfen denkbar. Die von der Trafostation 1 ausgehenden Hochstromleitungen sind mit 4 bezeichnet. Die Elektroöfen sind herkömmlicher Bauart, d. h. sie sind kippbar zum Zweck des Abstiches (vgl. Fig. 4). Sie weisen jeweils ein Deckeihub-und-schwenkwerk 5 auf, wie aus der strichlierten Darstellung der Ofendeckel 6 ersichtlich ist.

Eine Besonderheit der Elektroöfen 2, 3 ist darin zu sehen, dass jeder der Elektroöfen 2,3 mit vorzugsweise von der Seite in das Ofeninnere ragenden Erdgasbrennern versehen ist, wie mit 7 angedeutet 1St. Weiters ist in jedem Elektroofen 2, 3 eine Sauerstofflanze 8 einschwenkbar, u. zw. durch das Schlackenabstichloch 9.

In unmittelbarer Nähe jedes der Elektroöfen 2, 3 ist eine Vorwärmstation 10 eingerichtet, die von einem austauschbaren Vorwärmgefäss 11 gebildet ist, durch den die Abgase jedes Elektroofens 2, 3 jeweils hindurchstreichen. Zu diesem Zweck mündet jede der jedem Elektroofen zugeordnete Gasableitung 12 In jeweils eine Gashaube 13, die das Vorwärmgefäss 11 bedeckt. Die Gashaube ist seitlich verfahrbar, so dass das Vorwärmgefäss austauschbar ist.

Jedes Vorwärmgefäss 11 selbst weist einen gasdurchlässigen Boden auf, durch den die Abgase, die aus dem zugehörigen Elektroofen 2,3 kommen, aus dem Vorwärmgefäss 11 austreten können. Der Boden jedes Vorwärmgefässes 11 schliesst an eine Gassammelleitung 14 an, von der die Abgase einer nicht näher dargestellten Gasreinigungsanlage zugeführt werden. Bereits mit Schrott gefüllte Vorwärmgefässe 11 sind an einer Seite der Anlage in Stellung gebracht. Diese werden mittels eines Kranes gegen die bereits vorgewärmten Vorwärmgefässe 11, deren Inhalt in die Elektroöfen 2, 3 chargiert wird, ausgetauscht.

Ein Stahltransportwagen ist unterhalb der Elektroöfen 2, 3 verfahrbar. Er dient zur Aufnahme der von den Elektroöfen 2,3 abgestochenen Schmelze.

Die Anlage ist vorzugsweise von einer Einhausung 15 umgeben, die mit einer Schiebetür 16 versehen ist, so dass jeweils der zu chargierende Elektroofen 2, 3 zur Gänze gegen die Stahlwerkshalle abgeschirmt ist.

Die erfindungsgemässe Verfahrensweise ist in Fig. 5 dargestellt. Das Vorwärmen erfolgt in zwei Teilmengen, wobei jeweils eine Teilmenge in einem Vorwärmbehälter 11 untergebracht ist. Das Einschmelzen einer Charge, die von zwei Tellmengen vorgewärmten Schrotts gebildet wird, erfolgt in einem der Elektroöfen 2, 3 dann, wenn in dem anderen der belden Elektroöfen 2, 3 das Vorheizen der ersten
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es,Mittels des erfindungsgemässen Verfahrens Ist es möglich, 180 kWh/t Stahl gegenüber herkömmlichen Verfahren einzusparen.

Während des Einschmelzens einer In einem der Elektroöfen 2, 3 eingesetzten kompletten Charge - es sind also bereits beide Teilmengen von vorgewärmtem Schrott eingebracht - werden die aus diesem Elektroofen 2, 3 austretenden Abgase zur Vorwärmung der ersten Teilmenge der In diesem Elektroofen 2, 3 nachfolgend einzuschmelzenden Charge herangezogen, wobei diese erste Teilmenge nach dem Abstich und nach einer eventuellen Ofenpflege in diesen Elektroofen 2. 3 chargiert und vorgeheizt wird. Die beim Vorheizen der ersten Teilmenge entstehenden Abgase werden wiederum zum Vorwärmen der zweiten Teilmenge, die nach dem Einschmelzen der ersten Teilmenge In diesem Elektroofen chargiert wird, herangezogen.

Das Einschmelzen erfolgt in jedem der Elektroöfen mit Hilfe von elektrischer Energie, die lediglich am Beginn der Einschmelzphase durch eine kurze Zeit hindurch durch von den Brennern 7 zugeführte Energie unterstützt wird.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. Beispielsweise ist es möglich, mit einem Elektrodenhubwerk für beide Elektroöfen das Auslangen zu finden, wobei die Elektrode (bzw. die Elektroden bei Drehstromeinsatz) von Elektroofen zu Elektroofen nach Bedarf hin-und herverschwenkt werden. Falls erforderlich und zweckmässig, kann Schrott auch in nur einer oder in mehr als zwei Teilmengen vorgewärmt und chargiert werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Vorwärmen und Einschmelzen von metallischem Einsatzmatenal, insbesondere Schrott, mittels einer mindestens zwei Elektroöfen (2,3) aufweisenden Vorwärm- und Schmelzanlage, deren Elektroöfen (2, 3) alternierend zum Einschmelzen herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einschmelzens einer Charge mittels elektrischer Energie in einem ersten der beiden Elektroöfen (2,3) die aus diesem ersten Elektroofen (2. 3) austretenden Abgase zur Vorwärmung des metallischen Einsatzmaterials der nächsten in diesen Elektroofen (2, 3) einzusetzenden Charge heran- gezogen werden, wobei nach dem Einschmelzen des Einsatzmaterials im ersten Elektroofen (2, 3) dieser abgestochen und sodann vorgewärmtes metallisches Einsatzmaterial der nächsten Charge in diesen Elektroofen (2, 3) chargiert und vor Beginn des mittels elektrischer Energie durchzuführenden Einschmeizens ein Vorheizen durch Zuführen von Energie mittels Brenner (7) durchgeführt wird, wobei weiters die beim Vorheizen entstehenden Abgase zum Vorwärmen metallischen Einsatzmaterials verwendet werden und wobei jeweils zwischen Abstich und Ende des Vorheizens an dem ersten Elektroofen (2, 3) im zweiten Elektroofen (2, 3) zwischenzeitlich vorgewärmtes und vorgeheiztes metallisches Einsatzmatenal mittels elektrischer Energie eingeschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwärmen des metallischen Einsatz- materials, das in einer Charge mit elektrischer Energie erschmolzen wird, in mindestens zwei Teilen- gen erfolgt, wobei eine erste Teilmenge während des Einschmelzens einer vorangehenden Charge vorgewärmt wird und diese vorgewärmte Teilmenge nach dem Abstich der vorhergehenden Charge in den Elektroofen (2,3) chargiert wird, worauf in diesem Elektroofen (2, 3) das Vorheizen dieser Teilmenge erfolgt und die dabei in diesem Elektroofen entstehenden Abgase zum Vorwärmen der zweiten Teilmenge herangezogen werden, die nach Beginn des Einschmelzens der ersten Teilmenge in diesen Elektroofen (2, 3) chargiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Chargieren der zweiten Teilmenge vorgewärmten metallischen Einsatzmatenals nach dem Einschmelzen der ersten Teilmenge erfolgt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abstich und dem neuerlichen Chargieren jedes Elektroofens (2, 3) eine Ofenpflege durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorheizen mittels Erdgas unter Sauerstoffzufuhr durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschmelzen unter Sauerstoffzufuhr durchgeführt wird. <Desc/Clms Page number 4>
7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6. gekenn- zeichnet durch die Kombination folgender Merkmale : - zwei Elektroöfen (2, 3) mit einer gemeinsamen und alternativ zuschaltbaren Elektro-Energlever- sorgung (1).

- mindestens einen Brenner (7) für jeden Elektroofen (2, 3), - mindestens eine jedem Elektroofen (2, 3) zugeordnete Vorwärmstation (10) und - eine jedem Elektroofen zugeordnete Gasableitung (12), die jeweils in die Vorwärmstation (10) mündet.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Elektroofen (2, 3) eigene ihm zugeord- nete Elektroden aufweist, wobei jedoch die Elektroden beider Elektroöfen (2,3) an eine gemeinsame Trafostation (1) wahlweise zuschaltbar sind.
9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine In jeden Elektroofen (2, 3) einbringbar Sauerstofflanze (8).
10. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Elektroofen zur Vorwärmstation (10) geführte Gasableitung in eine Gashaube (13) mündet, die zur Freigabe der Vorwärmstation (10) von dieser wegbewegbar ist.
11. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorwärmstation (10) mit Einsatzmatenal vorgefüllte Vorwärmgefässe (11) einsetzbar sind.