DD206163A1

DD206163A1 - Beschickungsmaterial fuer kupoloefen

Info

Publication number: DD206163A1
Application number: DD24073682A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Ernst; Gunter Lentsch; Joachim Mallon; Michael Schaaf; Peter Schulze
Original assignee: Gerhard Ernst; Gunter Lentsch; Joachim Mallon; Michael Schaaf; Peter Schulze
Priority date: 1982-06-15
Filing date: 1982-06-15
Publication date: 1984-01-18

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN BESCHICKUNGSMATERIAL FUER KUPOLOEFEN, INSBESONDERE FORMKOERPER ALS ZUSAETZLICHER EINSATZSTOFF ZUM ERSCHMELZEN VON GUSSEISENWERKSTOFFEN UNTER VERWENDUNG VON FESTBESTANDTEILEN UND EINEM BINDEMITTEL. ES WIRD DAS ZIEL VERFOLGT, DEM SCHMELZPROZESS IN DEN GIESSEREIEN BISHER NICHT ZUGAENGLICHE ABPRODUKTE ZUZUFUEHREN, OHNE EINE VERSCHLECHTERUNG DES ENERGETISCHEN WIRKUNGSGRADES ODER EINE MINDERUNG DER QUALITATIVEN EIGENSCHAFTEN DES GUSSEISENS IN KAUF NEHMEN ZU MUESSEN. DIESER ZUSAETZLICHE EINSATZSTOFF SOLL GEEIGNET SEIN, EINE STARKE ANNAEHERUNG AN DIE OPTIMALEN BEDINGUNGEN EINER PHYSIKALISCHEN MOELLERUNG ZU GEWAEHRLEISTEN, DURCH GUENSTIGERE WAERMEUEBERGANGSBEDINGUNGEN DEN THERMISCHEN WIRKUNGSGRAD ZU ERHOEHEN UND DAMIT DIE VERFLUESSIGUNG DER GANGART ZU VERBESSERN. DIE ERFINDUNG BERUHT DARAUF, DASS DAS BESCHICKUNGSMATERIAL AUS EINEM KOMPLEXEINSATZSTOFF BESTEHT, WELCHER DURCH DIE KOMPONENTEN FESTBRENNSTOFFABRIEB, FRAKTIONIERTE EISENMETALLISCHE KLEINTEILE UND EINEM ZEMENT- UND/ODER KALKMOERTEL GEBILDET WIRD.

Description

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Titel der Erfindung Beschickungsmaterial für Kupolofen

Anwendungsgebiet der Erfindung

> Die Erfindung betrifft ein BescMckungsmaterial für Kupolofen, insbesondere Formkörper als zusätzlicher Einsatzstoff zum Erschmelzen von Gußeisenwerkstoffen unter Verwendung von Festbestandteilen und einem Bindemittel zur rationellen Nutzbarmachung von Abprodukten in den Gießereien.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bedingt durch den Mangel an ausreichenden Mengen verkokbarer Kehle zur Erzeugung einsatzfähiger metallurgischer Kokse wurden in den letzten Jahren erhebliche Anstrengungen unternommen, neue Brennstoffe für Schachtofen zu entwickeln. Eines der untersuchten Verfahren zur grundlegenden Verbesserung der Qualität von Gießereikoks besteht in der Brikettierung von Anthrazit oder Magerkohle unter Zusatz von Steinkohlenteer mit nachfolgendem Verkoken.

Im Ergebnis dessen liegt ein fester, wenig poröser und reaktionsträger Kupolofenbrennstoff mit ausgezeichneten Eigenschaften vor, der in jeder beliebigen Stückgröße herstellbar ist (vgl. DE-OS 1571698 und DE-PS 881188). Aus Wirtschaftlichkeitsgründen mußte man jedoch dazu übergehen, den Teerzusatz durch Abfallprodukte aus der Erdölverarbeitung vollständig zu substituieren und als festbrennstoff ausschließlich. Magerkohle einzusetzen. Die noch immer zu hohen Gestehungskosten dieses metallurgischen Brennstoffes gestalten seinen Einsatz allerdings wenig attraktiv. Desweiteren sind Heißbriketts bekannt, die im Verlaufe des sogenannten Bj¹L-

Verfahrens (Lurgi Expreß Information 1974) entwickelt wurden.

Letztere bestehen aus kleinkörnigen Schwel- und gut backenden Kohlen, die nach dem Schwelen und Mischen heiß verwalzt werden. Eine erforderliche Nachbehandlung dieser Briketts dient der Entleerung, der Senkung der flüchtigen Bestandteile und der Steigerung der Festigkeit. Obwohl diese Art Kupolofenbrennstoff günstigere Voraussetzungen hinsichtlich der Bereitstellung der Ausgangsstoffe aufweist, ist der Aufwand

Ο zu seiner Herstellung ebenfalls unverhältnismäßig hoch. Alle der auf diesem oder ähnlichem Wege hergestellten bekannten Briketts weisen neben· den hohen Herstellungskosten den entscheidenden weiteren Nachteil auf, daß sie infolge der noch gebundenen flüchtigen Bestandteile zu einer Senkung der V_erbrennungsVerhältnisse im Kupolofen führen. Im Bereich der Sekundärwindebene trifft der mit dem Wind zugeführte S_auerstoff auf CO, Hp und CH^. Infolge der sich einstellenden Reihenfolge der Reaktion des Sauerstoffes findet zunächst eine exotherme Umsetzung des Methans statt, so daß nicht genügend Restsauerstoff für die wärmetechnisch gunstigere Kohlenmonoxid- und Wasserstoffverbrennung bei gleichbleibender Gebläsewindzufuhr zur Verfügung steht und damit eine Verschlechterung der Verbrennungsverhältnisse eintritt. Versuche dazu, diesen Nachteil mittels parallel eingesetzten vorreduzierten Materials in Gestalt von Eisenschwamm oder Spänebriketts zu kompensieren, brachten zwar den gewünschten Erfolg, führten jedoch zu einer weiteren Erhöhung des Auf- . wändes durch die erforderliche Vorbehandlung des vorreduzierten Materials, Sowohl im Hinblick auf die notwendige 7/eitere-Substitution des bisherigen metallurgischen .Brennstoffes infolge der ständig zunehmenden RohstoffVerknappung als auch die angestrebte kostengünstigere Gestaltung des Schmelzprozesses ergibt sich verstärkt ein Bedarf nach Einsatzstoffen für Kupolofen, welche diesen Anforderungen gerecht werden.

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Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung wird das Ziel verfolgt, mit geringfügigem technologischen und apparativen Aufwand ein Beschickungsmaterial für Kupolofen als zusätzlichen Einsatzstoff bereitzustellen, wodurch ermöglicht wird, dem Schmelzprozeß in den Gießereien bisher nicht zugängliche Abprodukte zuzuführen, ohne dabei gleichzeitig eine Verschlechterung des energetischen Wirkungsgrades oder eine Minderung der qualitativen Eigenschaften des Gußeisens in Kauf nehmen zu müssen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Das Wesen der erfinderischen Aufgabe besteht darin, gegenüber dem bisherigen, üblichen Seschickungsmaterial für Kupolofen einen zusätzlichen Einsatzstoff zu schaffen,, welcher in hohem Maßegeeignet ist, infolge seiner größeren Schüttdichte und vorbestimmten Zusammensetzung eine starke Annäherung an die optimalen Bedingungen einer physikalischen Möllerung und gleichzeitig durch günstigere Wärmeübergangsbedingungen eine Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades und damit das Verbessern der Verflüssigung der Gangart zu gewährleist en.

Die Erfindung beruht darauf, daß das Beschickungsmaterial für Kupolofen aus einem Komplexeinsatzstoff in Gestalt von Formkörpem beliebiger Stückgröße besteht. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kantenlängen nicht unter 120 mm betragen. Die Formkörper des Komplexeinsatzstoffes liegen als kaltausgehärtetes, abriebfestes Gemenge vor und werden von einem hydraulischen Bindemittel, wie Zement- und/oder Kalkmörtel als Zuschlagstoff, einem Festbrennstoffabrieb und fraktionierten eisenmetallischen Kleinteilen gemeinsam gebildet.

Die Anteile der Komponenten Festbrennstoffabrieb, fraktionierte eisenmetailische Kleinteile und Zuschlagstoff betragen dabei im Komplexeinsatzstoff .je Formkörper 15 bis 80 % Festbrennstoffabrieb und 20 bis 85 % fraktionierte eisenmetallische Kleinteile, Bezogen auf den Festbrennstoffabrieb entfallen auf Zement 10 bis 20 % und Kalk 5 bis 10 % Anteil«

Weiterhin günstig ist es, wenn die Korngröße des Festbrennstoff abriebes 30 mm nicht übersteigt und die fraktionierten eisenmetallischen Kleinteile sich innerhalb der Abmessung von

< 15 mm bewegen. Der versuchsweise Einsatz von Formkörpem des erfindungsgemäßen Komplexeinsatzstoffes in Kupolöfen bestätigte die. Richtigkeit der erfinderischen Lösung. Es hat sich gezeigt, daß sich die Bedingungen, mittels höherer Schüttdichten bei separaten Einsatzstoffen eine Verbesserung des Y/ärmeüberganges herbeizuführen, entgegen bisheriger fachlicher Auffassungen, auch auf sogenannte Komplexeinsatζ-stoffe übertragen lassen. Die Packungsdichte von Zuschlagstoff, dessen Anteil bei der Gesamtgattierung des Kupolofens zu kompensieren ist, Festbrennstoffabrieb und fraktionierten eisenmetallischen Kleinteilen gewährleistet Bedingungen, die

!5 denen einer sogenannten physikalischen Möllerung nahekommen. Die Einbindung der Komponenten Festbrennstoffabrieb und fraktionierte eisenmetallische Kleinteile in einen hydraulischen Binder bewirkt, daß zunächst die üblichen Reaktionen in der Vorwärmzone verzögert werden und erst nach Passieren der

IQ Schmelz- und Überhitzungszone eine konzentrierte Verflüssigung der Gangart einsetzt. Eine gleichzeitig einhergehende Verbesserung des energetischen Wirkungsgrades resultiert aus der Verringerung des Energieverbrauches für die Reduktion der in dem Komplexeinsatζstoff enthaltenen Eisenoxide der fraktionierten eisenmetallischen Kleinteile und bewirkt außerdem eine spürbare Erhöhung der Eisentemperatur. Wesentlicher Vorteil der Erfindung-ist es, mit geringfügigem technologischen und apparativen Aufwand einen zusätzlichen Einsatzstoff für Kupolöfen bereitstellen zu können, der zu einem merkbar verbesserten Wirkungsgrad führt, obwohl er aus bisherigen Abprodukten resultiert, die infolge ihrer geringen Stückgröße dem Schmelaprozeß in den Gießereien in der Vergangenheit nicht zugänglich waren, Vergleichsweise Untersuchungen zur herkömmlichen Beschickung von Kupolöfen mit klassischem Gießereischmelzkoks,.Eisensatz und Zuschlagstoffen ergaben bei 10 bis 15 % Zusatz an Komplexeinsatzstoff bereits eine Erhöhung der Eisentemperatur im Mittel um 35 0,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstellend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:

Aus für den metallurgischen Schmelzprozeß bisher ungeeigneten Unterkomanteil wurden Formkörper mit einer Kantenlänge von 130 mm als Komplexeinsatzstoff hergestellt und folgende . Anteile und Korngrößen eingesetzt:

50 % Festbrennstoffabrieb, Korngröße < 25 mm, 50 % eisenmetallisches Granulat, Korngröße 8 bis 12 mm, · 20 % Zement und TO % Kalk, bezogen auf den Festbrennst of fabrieb.

Von diesen Fonnkörpern waren 10 % Bestandteil einer Gesamt gattierung eines Kupolofens und führten zu einer überhitzung des schmelzflüssigen Gußeisens im Mittel, um 28⁰C.

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Be schi ckungsmat erial für Kupolöfen, insbesondere Formkörper als zusätzlicher Einsatzstoff zum Erschmelzen von Gußeisenwerkstoffen unter Verwendung von .Festbestandteilen und einem Bindemittel, gekennzeichnet dadurch, daß das Beschickungsmaterial aus einem Komplexeinsatzstoff in Gestalt von Formkörpern beliebiger Stückgröße, vorzugsweise mit Kantenlängen nicht unter 120 mm, besteht und die Formkörper des Komplexeinsatzstoffes als kaltausgehärtetes, abriebfestes Gemenge durch ein hydraulisches Bindemittel, .wie Zement- und/oder Kalkmörtel als Zuschlagstoff und einem Festbrennstoffabrieb und fraktionierten eisenmetallischen Kleinteilen gemeinsam gebildet werden.
2. Beschickungsmaterial für Kupolofen nach Punkt 1, gekenn-' zeichnet dadurch, daß die Anteile der Komponenten Festbrennstoff ab rieb, fraktionierte eisenmetallische Kleinteile und Zuschlagstoff im Komplexeinsatzstoff je Formkörper 15 bis 80 % Festbrennstoffabrieb, 20 bis 85 % fraktionierte eisenmetallische Kleinteile und 10 bis 20 % Ze-

:0 ment sowie 5 bis 10 % Kalk, bezogen auf den Festbrennstoff· abrieb, betragen.
3. Beschickungsmaterial für Kupolofen nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Korngröße des Festbrennstoffabriebes < 30 mm und die der fraktionierten eisenmetalli-

! 5"· sehen Kleinteile < 15 min beträgt.