DE102007022684A1

DE102007022684A1 - Heizeinrichtung zum Vorwärmen eines Flüssigmetall-Transportbehälters

Info

Publication number: DE102007022684A1
Application number: DE102007022684A
Authority: DE
Inventors: Jochen SCHLÜTER; Guido Dr. Kleinschmidt; Walter Dr. Weischedel; Udo Falkenreck; Norbert Uebber
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2007-11-29
Also published as: KR101077517B1; JP2009537776A; CN101443145A; JP4959786B2; US20100314809A1; CA2652034C; WO2007131721A1; CN101443145B; RU2433886C2; RU2008149523A; US8357327B2; CA2652034A1; EP2026922A1; KR20090007361A

Abstract

Eine Heizeinrichtung zum Vorwärmen eines in Schmelzbetrieben flüssiges Metall transportierenden Behälters (3), wie eine Transportpfanne, der mit Feuerfestmaterial ausgemauert ist, wobei der Behälter in einem einen Behälter-Verschlussdeckel (2) aufweisenden Heizstand (1) aufgeheizt wird, ist durch die Verwendung von Porenbrennern (7) zum Heizen und Warmhalten des Behälters (3) gekennzeichnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung zum Vorwärmen eines in Schmelzbetrieben flüssiges Metall transportierenden Behälters, wie eine Transportpfanne, der mit Feuerfestmaterial ausgemauert ist, wobei der Behälter in einem einen Behälter-Verschlussdeckel aufweisenden Heizstand aufgeheizt wird.
In Schmelzbetrieben, z.B. Stahlwerke, wird das geschmolzene Metall in flüssigem Zustand mit Hilfe von Pfannen von einer Stufe der Erzeugung von Metallprodukten zu der nächsten Stufe weitertransportiert. Dabei darf die Pfanne vor dem Befüllen mit dem flüssigen Metall nicht kalt sein. Diese Anforderung ergibt sich im Wesentlichen daraus, dass einerseits das eingefüllte flüssige Metall nur minimal an Energie durch Wärmeverluste an die Pfanne verlieren darf. Andererseits ist die Feuerfest-Ausmauerung empfindlich gegenüber einer schlagartig auftretenden Wärmebelastung nach dem Befüllen mit Metall, was zu einem hohen Verbrauch an Feuerfestmaterial führt. Als Zielsetzung gilt deshalb, die Temperaturdifferenz zwischen der Pfannenausmauerung und dem flüssigen Metall möglichst klein zu halten.
Aus diesem Grund werden die Transportpfannen für das flüssige Metall vor dem Einsatz in Heizständen durch Brenner vorgewärmt bzw. warmgehalten, wie beispielsweise durch die EP 1 078 704 B1 bekannt geworden. Die dazu eingesetzten Luft-Erdgasbrenner besitzen eine Leistung bis 4MW und erzeugen eine Flamme, die bewirkt, dass sich das Abgas schnell bewegt, zur Strähnenbildung neigt und nur einen relativ niedrigen Anteil an Strahlungsenergie aufweist.
Abgesehen davon, dass somit die Energie des Energieträgers schlecht genutzt wird, wird auch ein unnötig hoher CO2-Ausstoß verursacht. Zudem bedingt die Strähnenbildung, dass die Transportpfannen ungleichmäßig beheizt werden, was zu thermischen Spannungen und einen entsprechend hohen Verschleiß an Ausmauerungsmaterial führt. Hinzu kommt, dass ein in der Pfanne verbleibender Rest des flüssigen Metalls reoxidiert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung der gattungsgemäßen Art ohne diese Nachteile zu schaffen, somit eine bessere Energienutzung sowie eine Reduzierung des CO2-Ausstoßes und des Verbrauchs an Feuerfestmaterial bzw. Ausmauerungsmaterial zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von Porenbrennern zum Heizen und Warmhalten des Behälters, insbesondere eine Transportpfanne, gelöst. Durch den Einsatz von beispielsweise aus der WO 2004/092646 A1 bekannten Porenbrennern zum Vorheizen bzw. Warmhalten von Flüssigmetall-Transportbehältern wird für diese Heizaufgabe somit die effizientere Verbrennung des Energieträgers im Porenbrenner genutzt. Damit wird die Menge des Abgases reduziert und gleichwohl ein Abgas mit räumlich gleichmäßiger Temperatur und Austrittsgeschwindigkeit erzeugt, womit eine Strähnenbildung vermieden werden kann. Darüber hinaus wird im Porenbrenner ein relativ hoher Anteil an eingesetzter Energie in Strahlungsenergie umgewandelt. Insgesamt lassen sich damit eine sparsame, wirkungsvolle Nutzung der Energie bei verringertem CO2-Ausstoß sowie ein schnelleres Aufheizen des Behälters mit einer gleichmäßigen Erwärmung des Feuerfestmaterials bzw. der Ausmauerung des Behälters erreichen.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Porenbrenner felderartig aufgebaut und angeordnet sind. Der Aufbau von Porenbrenner-Feldern ermöglicht einen optimierten Einsatz der Porenbrenner.
Hierzu sind nach einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung platzoptimiert verteilt an der Innenwandung des Verschlussdeckels ausgebildete Felder aus Porenbrennern vorgesehen. Eine vorteilhafte alternative Ausführung sieht vor, dass eine durch den Verschlussdeckel in den Behälter hineinragende Säule mit platzoptimiert verteilten Feldern aus Porenbrennern versehen ist.
In beiden Fällen tritt das heiße Abgas mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit in den Heizraum ein, weist eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Querschnittaustritt auf und verursacht keine Strähnenbildung. Gleichzeitig wird ein hoher Anteil an Energie im Porenbrenner in Strahlung umgesetzt, wobei die Strahlungstemperatur höher ist, als die erforderliche Temperatur (1100 bis 1200°C) des Feuertestmaterials des Flüssigmetall-Transportbehälters.
In der Ausführung der Aufheiz- und Warmhaltevorrichtung mit einer in das Innere des zu beheizenden Behälters hineinragenden Säule sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass die Porenbrenner verteilt über den gesamten Umfang der Säule angeordnet sind. Durch die seitlich und optional von unten mit Porenbrennerfeldern bestückte Säule lässt sich eine noch effektivere Wirkung der Strahlung erreichen.
Wenn die Säule vorzugsweise mehrkantig ausgebildet ist, lässt sich die an der Säule umfangsgeschlossene Ausbildung von Feldern mit Porenbrennern begünstigen, indem sich die Porenbrenner in einfacher Weise auf den ebenen Mehrkant-Flächen anbringen lassen.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist der Säule eine Hubeinrichtung zugeordnet. Das somit möglichen Anheben bzw. Absenken erlaubt eine variable, an die jeweilige Heizaufgabe anpassbare Positionierung der Aufheizsäule.
Wenn die Säule zudem vorzugsweise um ihre Längsachse drehbar ist, in vorteilhafter Weise durch die gleichzeitig rotierbar ausgebildete Hubeinrichtung, kann eine noch gleichmäßigere Wärmung bzw. Aufheizung der Ausmauerung des Flüssigmetall-Transportbehälters erreicht werden.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen:
1 als Einzelheit eines Heizstandes zum Vorwärmen und Warmhalten eines Flüssigmetall-Transportbehälters den durch einen mit Porenbrennern bestückten Deckel verschlossenen Behälter, schematisch dargestellt;
2 in sehr schematischer Weise den Verschlussdeckel nach 2 in einer Ansicht von innen her gesehen;
3 eine schematische Darstellung wie gemäß 1, demgegenüber mit an einer durch den Verschlussdeckel in den Transportbehälter hineinragenden Säule ausgebildeten Feldern aus Porenbrennern; und
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von 3.
In einem an sich üblichen, in den 1 und 3 lediglich durch die Bezugsziffer angedeuteten Heizstand 1 mit einem dort handhabbaren Verschlussdeckel 2 bzw. 20 befindet sich zum Vorheizen und/oder Warmhalten bereits ein von dem Verschlussdeckel 2 bzw. 20 verschlossener Flüssigmetall-Transportbehälter 3, ausgeführt als Transportpfanne. Dieser ist bodenseitig und an seinem Innenmantel mit Feuerfestmaterial 4 ausgemauert.
Bei der Ausführung nach 1 ist eine Heizeinrichtung 5 an der Innenwandung 6 des Verschlussdeckels 2 vorgesehen. Diese besteht, wie sich näher der 2 entnehmen lässt, aus mehreren Porenbrennern 7, die als Felder 8 aufgebaut in optimaler Platzausnutzung innen am Verschlussdeckel 2 angebracht sind. Die Porenbrenner 7, die über nicht dargestellte Versorgungsleitungen an eine Energie- und Sauerstoffträgerquelle angeschlossen sind, erzeugen ein heißes, durch Pfeile angedeutetes Abgas 9, das in das Behälterinnere mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit eintritt, eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Querschnittaustritt der Felder 8 der Porenbrenner 7 aufweist und keine Strähnenbildung verursacht. Gleichzeitig wird in den Porenbrennern 7 ein hoher Anteil an Energie in Strahlung umgesetzt, wie durch die Pfeile 10 veranschaulicht. Das Abgas 9 wird durch von Schiebern 11 zu verschließenden Öffnungen im Boden des Flüssigmetall-Transportbehälters 3 abgeführt.
Bei der Ausführung nach den 3 und 4 ist die Heizeinrichtung 50 an einer durch den Verschlussdeckel 20 in den Flüssigmetall-Transportbehälter 3 hineinragenden Säule 12 vorgesehen. Diese ist mehrkantig ausgebildet (vgl. 4), und die wiederum in platzoptimiert verteilten Feldern 8 vorhandenen Porenbrenner 7 sind auf den Mehrkantflächen in einer die Säule 12 voll umfänglich umschließenden Weise befestigt. In 4 sind auch die durch die Säule geführten Zuleitungen 13 bzw. 14 für den Energieträger bzw. den Sauerstoffträger, z.B. Luft, zur Versorgung der Porenbrenner 7 zu erkennen. Die Abgase 9 und die Strahlung 10 sind hier radial direkt auf das Feuerfestmaterial 4 gerichtet, wobei die Abgase 9 dann wiederum über die durch Schieber 11 regelbaren Bodenöffnungen ausströmen können bzw. abgeführt werden.
Wie in den 3 und 4 sehr schematisch dargestellt ist, kann die Säule 12 von einer Hubeinrichtung 15 zur optimierten Positionierung der Heizeinrichtung 50 entsprechend der jeweiligen Heizaufgabe abgesenkt oder angehoben sowie zur Vergleichmäßigung des Vorheizens oder Warmhaltens des Feuerfestmaterials 4 um ihre Längsachse gedreht werden, wie durch den Rotationspfeil 16 veranschaulicht.

1: Heizstand
2, 20: Verschlußdeckel
3: Flüssigmetall-Transportbehälter
4: Feuerfestmaterial
5, 50: Heizeinrichtung
6: Innenwandung
7: Porenbrenner
8: Feld
9: Abgas
10: Pfeil (Strahlung)
11: Schieber
12: Säule
13: Zuleitung (Energieträger)
14: Zuleitung (Sauerstoffträger)
15: Hubeinrichtung
16: Rotationspfeil

Claims

Heizeinrichtung zum Vorwärmen eines in Schmelzbetrieben flüssiges Metall transportierenden Behälters (3), wie eine Transportpfanne, der mit Feuerfest-material ausgemauert ist, wobei der Behälter in einem einen Behälter-Verschlußdeckel (2; 20) aufweisenden Heizstand (1) aufgeheizt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung von Porenbrennern (7) zum Heizen und Warmhalten des Behälters (3).
Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbrenner (7) felderartig aufgebaut und angeordnet sind.
Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch platzoptimiert verteilt an der Innenwandung (6) des Verschlussdeckels (2) ausgebildete Felder (8) aus Porenbrennern (7).
Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch den Verschlussdeckel (20) in den Behälter (3) hineinragende Säule (12) mit platzoptimiert verteilten Feldern (8) aus Porenbrennern (7) versehen ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbrenner (7) verteilt über den gesamten Umfang der Säule (12) angeordnet sind.
Heizeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule (12) mehrkantig ausgebildet ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Säule (12) eine Hubeinrichtung (15) zugeordnet ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule (12) um ihre Längsachse drehbar ist.