DE10047555B4 - Abdeckung für metallurgischen Schmelzofen - Google Patents

Abstract

Abdeckung (3) für einen metallurgischen Schmelzofen (1), umfassend eine selbsttragende Struktur aus rechteckigen, hohlen Metallrohren (4), welche wenigstens einen Fließkreislauf für Kühlwasser definieren, mit einem Bauteil (A) mit einem kreisförmigen peripheren Flansch am unteren Ende, und mit einem zylindrischen Körperelement (C) von kleinerem Durchmesser als der periphere Flansch am oberen Ende, wobei
– das zylindrische Körperelement (C) oberhalb des betreffenden peripheren Flansches des Bauteiles (A) angeordnet ist und eine Endwand (15) aufweist, die mit einer Vielzahl von Öffnungen (14) ausgerüstet ist, welche ihrerseits auf gasdichte Weise eine Kohlenstoffelektrode (8) aufnehmen,
– eine Öffnung (5) zum Rauchabzug in einer gekrümmten Wand (16) des zylindrischen Körperelementes (C) vorgesehen ist,
– zwischen dem zylindrischen Körperelement (C) und dem kreisförmigen peripheren Flansch des Bauteiles (A) eine zylindrische Zwischenzone (B) angeordnet ist, welche einen größeren Durchmesser als das zylindrische Körperelement (C) und einen kleineren Durchmesser als der periphere Flansch des Bauteiles (A)...

Description

• Die Erfindung betrifft eine Abdeckung für einen metallurgischen Schmelzofen mit Rauchabzugseinrichtung.
• Eine solche Abdeckung für einen Lichtbogen-Schmelzofen weist eine selbsttragende Struktur von Metallrohren auf, die mindestens einen Fließkreislauf für Kühlwasser definieren, mit drei Öffnungen in ihrem mittleren Bereich, jeweils zur Aufnahme einer Kohlenstoffelektrode.
• Es ist wichtig, den während der Verarbeitung aus der Schmelze aufsteigenden Rauch zu sammeln und zu entsorgen, und ein Vorschlag besteht darin, etwa 2/3 des Rauchvolumens aus einem peripheren Sammelring und etwa 1/3 durch Abziehen über einen ringförmigen Spalt um jede Elektrode zu sammeln. In der Praxis und insbesondere aufgrund der Verwendung der Rohrleitungen mit kreisförmigem Querschnitt wird das periphere Sammeln bald ineffektiv, da spritzende Schlacke bald einen Schlackenaufbau verursacht, der die Einlassöffnungen zu dem Ring drosselt oder blockiert, wodurch sehr große Rauchvolumina hervorgerufen werden, die über die ringförmigen Spalte austreten. Abgesehen davon, dass die Spalte eine endliche Strömungskapazität aufweisen, kommt es zu einem starken Verschleiß durch die Rauch/Gasströmung und zu einer Beschleunigung von Teilchen an den relativ teuren Elektroden. Zusätzlich müssen solche Abdeckungen häufig entfernt werden, idealerweise bevor das kombinierte Gewicht von Abdeckung und Schlacke das Hebevermögen der beigefügten Hebeapparatur übersteigt, um den Schlackenaufbau mit Presslufthämmern und entsprechenden Meißelwerkzeugen zu entfernen, währenddessen die Rohrleitungen häufig beschädigt werden, wenn auch nur durch Verbiegen statt durch Anstechen, was zu einem verminderten Rohrquerschnitt und zu einem gedrosselten Wasserfluss führt, wohingegen Lichtbogen-Schmelzofen-Abdeckungen eine festgelegte Wasserfließgeschwindigkeit aufweisen müssen, falls sie nicht einem Zerreißen und vorzeitigem Versagen aufgrund von Überhitzen ausgesetzt sein wollen.
• Der Stand der Technik nach der EP 0 892 236 A1 beschreibt eine wassergekühlte mehrteilige Haube für metallurgische Gefäße, insbesondere Gießpfannen. Hier sind in Rohr-an-Rohr und/oder Rohr-Spalt-Rohr-Schweißung angeordnete Kühlrohre realisiert. In einer unteren äußeren Haube findet sich eine untere innere Haube mit mindestens drei Gasabzugsöffnungen und einem Gasführungsrohr. Darüber hinaus ist in der unteren Innenhaube eine obere Haube mit mindestens drei Gasabzugsöffnungen, einem Gasführungsrohr sowie einer Öffnung angeordnet. Insgesamt wird das Ziel verfolgt, eine gezielte Absaugung der Rauchgase gleichzeitig an verschiedenen Stellen der wassergekühlten Pfannenhaube durchführen zu können.
• Der Erfindung liegt die grundlegende Aufgabe zugrunde, eine im Hinblick auf den Rauchabzug verbesserte Lichtbogen-Schmelzofen-Abdeckung bereit zu stellen.
• Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist Gegenstand der Erfindung eine Abdeckung, wie sie im geltenden Anspruch 1 beschrieben wird. Vorteilhafte Ausbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.
• Im Vergleich zum bisher aus der Praxis bekannten Stand der Technik tritt erfindungsgemäß keinerlei Rauchabzug über ringförmige Spalte auf, welche die Elektroden umgeben, und zwar an den Stellen, wo die Elektroden in die Abdeckung eintreten. Daher wird auch kein Abrieb und kein resultierender Verlust von Kohlenstoff von den Elektroden als Ergebnis des Rauchabzuges beobachtet.
• Da die gekrümmte Wand des zylindrischen Körperelementes normalerweise vertikal verläuft und da ihre Öffnungen) von der Schmelze weiter beabstandet ist als bei den bisherigen Vorschlägen, besteht zudem die Möglichkeit, dass Schlacke bis zur Öffnung des zylindrischen Körperelementes spritzt und dort haftet und zu einem Schlackenaufbau und zu einer Öffnungsverengung oder gegebenenfalls zu einer Öffnungsblockade führt, kaum oder gar nicht. Das gilt auch im Hinblick auf die EP 0 892 236 A1 , welche an einer Haube zum Rauchabzug ringförmige Spalte aufweist, welche die Elektroden umgeben.
• Die Abdeckung ist vollständig oder hauptsächlich aus gewickelten, rechteckigen, hohlen Abschnitten zusammengesetzt, wobei nebeneinander liegende Abschnitte miteinander verschweißt sind. Die Verwendung solcher Abschnitte schließt die Haftung von Schlacke aus, im Gegensatz zu den bisherigen Abdeckungen mit Rohren von kreisförmigem Querschnitt, die "Ablagen" darstellen, die das Haften und die Akkumulation von Schlacke begünstigen.
• Die hohlen Abschnitte sind bis zur erforderlichen Krümmung gebogen und Wasserströmungskanäle sind für eine zick-zack-förmige Wasserströmung auf bekannte Weise hinein geschnitten.
• Die Abdeckung besitzt in Abhängigkeit von einer Reihe von Konstruktionsfaktoren einen Wasserkreislauf, zwei Wasserkreisläufe, die sich über 180°-Segmente erstrecken, drei Wasserkreisläufe, die sich über 120°-Segmente erstrecken, oder vier Wasserkreisläufe, die sich über 90°-Segmente erstrecken.
• Das zylindrische Körperelement weist mehrere Rauchaustrittsöffnungen auf, wie zwei, die 180° beabstandet sind, drei, die 120° beabstandet sind, oder vier, die 90° beabstandet sind. Die oder jede Öffnung zum Rauchabzug sind/ist mit Leitungen zur Beförderung des Rauches zu der stromabwärts gelegenen Aufarbeitungsanlage, wie Turmwäscher oder Fällungsanlagen, verbunden.
• Zwischen dem zylindrischen Körperelement und dem kreisförmigen peripheren Flansch befindet sich eine zylindrische Zwischenzone.
• Die Zwischenzone weist einen größeren Durchmesser als das zylindrische Körperelement und einen kleineren Durchmesser als der Flansch auf.
• Bei einer Ausführungsform ist eine Übergangszone zwischen dem unteren Teil des zylindrischen Körperelementes und dem oberen Teil der zylindrischen Zwischenzone vollständig offen.
• Bei einer anderen Ausführungsform ist die Übergangszone zwischen dem zylindrischen Körperelement und der zylindrischen Zwischenzone teilweise durch eine feststehende oder entfernbare Wand verschlossen, die, da sie bei Gebrauch näher an der Schmelze liegt als die Öffnung des zylindrischen Körperelementes, als Schlacken-Spritzschutz dient.
• Das Bauteil mit kreisförmigem peripherem Flansch ist, zusätzlich zum Rauchabzug über das zylindrische Körperelement, zum peripheren Rauchabzug ebenfalls geöffnet.
• Die periphere Flanschöffnung ist aus gewickelten hohlen Rohren aufgebaut, so dass nur vertikale oder horizontale Flächen vorhanden sind und keine planare oder gebogene "Ablage" vorhanden ist, die einen Schlackenaufbau begünstigen würde.
• Die beigefügten Zeichnungen sind als Beispiel vorgesehen. Es zeigen:
• 1 eine diagrammartige axiale Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtbogen-Schmelzofen-Abdeckung; und
• 2, 3 entsprechen 1, zeigen allerdings zweite und dritte Ausführungsformen.
• Bei allen Ausführungsformen sind gleichen Bauteilen gleiche Referenznummern zugewiesen.
• In den Zeichnungen weist ein Lichtbogen-Schmelzofen 1 einen oberen Rand 2 und eine erfindungsgemäße Abdeckung 3 auf, welche dazu ausgelegt ist, von einem Kran (nicht gezeigt) unmittelbar auf den Rand 2 abgesenkt zu werden.
• Die Abdeckung 3 zur Verwendung in Verbindung mit dem Schmelzofen 1 ist aus selbsttragenden, rechteckigen, hohlen Stahlrohren 4 hergestellt, die an den nebeneinander liegenden Flächen aneinander stoßen oder zusammengesteckt und auf bekannte Weise unter Aufbau einer Abdeckung von erforderlicher Konfiguration miteinander verschweißt sind.
• Im Grunde genommen weist die erfindungsgemäße Abdeckung 3 ein Bauteil A mit kreisförmigem peripherem Flansch A auf, wovon sich nach oben eine zylindrische Zwischenzone B erstreckt, von der aus sich nach oben ein zylindrisches Körperelement C erstreckt, das eine Öffnung 5 in seiner gebogenen Wand 16 zum Rauchabzug von dem Inneren 6 des Lichtbogen-Schmelzofens 1/Abdeckung 3 zu einer wassergekühlten Abführleitung 7 aufweist, die wiederum hergestellt ist aus gewickelten, rechteckigen, hohlen Leitungen zum Transport des Rauches zu einem stromabwärts gelegenen Turmwäscher etc.
• Die Bauteile A, B, C sind alle aus rechteckigen, hohlen Stahlrohren aufgebaut, die entweder die horizontalen Flächen H oder die vertikalen Flächen V oder die geneigten Flächen I aufweisen, welche alle eine Schlacken-Haftung verhindern.
• Drei Elektroden 8 (nur zwei sind gezeigt) verlaufen durch den Einsatz von hochschmelzenden Einschüben) oder Ringen 9 gasdicht durch die Öffnungen 14 in einer Endwand 15 des zylindrischen Körperelementes C.
• Bei der Ausführungsform von 1 ist eine entfernbare Wand 10 zwischen den Bauteilen B und C vorgesehen, während bei der Ausführungsform von 2 die Wand 10 fest steht. Bei beiden Ausführungsformen weist die Wand 10 die übergroßen Ringöffnungen 11 auf, durch die Elektroden 8 verlaufen, so dass keine Behinderung des Rauchstroms zur Öffnung 5 erfolgt. Die Wände 10 dienen als Schlacken-Spritzschutz, die die Öffnung vor Spritzschlacke, Schlackenaufbau und einer Öffnungsverminderung und der resultierenden Behinderung des Rauchflusses aus dem Lichtbogen-Schmelzofen 1 schützen.
• Bei der Ausführungsform von 3 ist keine Wand 10 vorhanden und die Übergangszone zwischen den Bauteilen C und B ist vollständig offen.
• Bei allen Ausführungsformen ist ein zusätzlicher Rauchabzug in Bauteil A gegenüber der zylindrischen Zwischenzone B gezeigt, welcher mit einer Reihe von gekrümmten Öffnungen 12 vorgesehen ist, die mit einem wassergekühlten peripheren Rauchabzug 13 verbunden sind.
• Obwohl die Öffnung 12 viel näher an der Schmelze in dem Lichtbogen-Schmelzofen 1 liegt als die Öffnung 5 und daher der spritzenden Schlacke ausgesetzt ist, wird festgestellt, dass die Verwendung von rechteckigen, hohlen Rohren eine vertikale Wand V oder eine horizontale Wand H, im Gegensatz zu den bisherigen Vorschlägen ohne "Ablage", auf der ein Spritzschlackenaufbau auftritt, entstehen lässt.

Claims (10)

1. Abdeckung (3) für einen metallurgischen Schmelzofen (1), umfassend eine selbsttragende Struktur aus rechteckigen, hohlen Metallrohren (4), welche wenigstens einen Fließkreislauf für Kühlwasser definieren, mit einem Bauteil (A) mit einem kreisförmigen peripheren Flansch am unteren Ende, und mit einem zylindrischen Körperelement (C) von kleinerem Durchmesser als der periphere Flansch am oberen Ende, wobei – das zylindrische Körperelement (C) oberhalb des betreffenden peripheren Flansches des Bauteiles (A) angeordnet ist und eine Endwand (15) aufweist, die mit einer Vielzahl von Öffnungen (14) ausgerüstet ist, welche ihrerseits auf gasdichte Weise eine Kohlenstoffelektrode (8) aufnehmen, – eine Öffnung (5) zum Rauchabzug in einer gekrümmten Wand (16) des zylindrischen Körperelementes (C) vorgesehen ist, – zwischen dem zylindrischen Körperelement (C) und dem kreisförmigen peripheren Flansch des Bauteiles (A) eine zylindrische Zwischenzone (B) angeordnet ist, welche einen größeren Durchmesser als das zylindrische Körperelement (C) und einen kleineren Durchmesser als der periphere Flansch des Bauteiles (A) aufweist, und wobei – ein zusätzlicher Rauchabzug in dem Bauteil (A) vorgesehen ist, welcher a) peripher zur zylindrischen Zwischenzone (B) hin geöffnet ist und b) über eine Reihe gekrümmter Öffnungen (12) mit einem Rauchabzug (13) verbunden ist.
2. Abdeckung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rechteckigen hohlen Metallrohre (4) an nebeneinander liegenden Flächen aneinander stoßen und miteinander verschweißt sind.
3. Abdeckung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallrohre (4) bis zur erforderlichen Krümmung gebogen und Wasserströmungskanäle für einen Zickzack-Wasserfluss in nebeneinander liegende Abschnitte eingeschnitten sind.
4. Abdeckung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Wasserkreisläufe besitzt, welche sich über jeweils 180°-Segmente erstrecken.
5. Abdeckung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei Wasserkreisläufe aufweist, die sich jeweils über 120°-Segmente erstrecken.
6. Abdeckung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie vier Wasserkreisläufe besitzt, die sich jeweils über 90°-Segmente erstrecken.
7. Abdeckung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Körperelement (C) mehrere Öffnungen (5) zum Rauchabzug besitzt.
8. Abdeckung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Öffnung (5) zum Rauchabzug mit Leitungen (7) zur Beförderung des Rauches zu einer stromabwärts gelegenen Aufbereitungsanlage verbunden ist.
9. Abdeckung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übergangszone zwischen einem unteren Teilbereich des zylindrischen Körperelementes (C) und einem oberen Teilbereich der Zwischenzone (B) vollständig offen ist.
10. Abdeckung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass eine Übergangszone zwischen einem unteren Teilbereich des zylindrischen Körperelementes (C) und einem oberen Teilbereich der Zwischenzone (B) durch eine feststehende oder entfernbare Wand (10) teilweise verschlossen ist.