DE102012014142B3

DE102012014142B3 - Schrottvorwärm- und Zuführsystem

Info

Publication number: DE102012014142B3
Application number: DE102012014142A
Authority: DE
Inventors: Knut Rummler
Original assignee: INTECO SPECIAL MELTING TECHNOLOGIES GmbH
Current assignee: INTECO SPECIAL MELTING TECHNOLOGIES GmbH
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-07-19
Also published as: CN104428617A; WO2014012655A2; WO2014012655A3; KR20150031461A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schrottvorwärm- und Zuführsystem eines Ofens zur Stahlerzeugung, mit mindestens einem öffenbaren Verschluss und mit einem eine Ausgabeöffnung und mindestens eine Absaugöffnung umfassenden schachtförmigen Behälter sowie ein Ofensystem mit einem Ofen und einem derartigen Schrottvorwärm- und Zuführsystem. Die in Richtung des schachtförmigen Behälters orientierte Vorderwand des Schubrahmens umfasst eine diese nach unten begrenzende Stoßleiste. Die Länge der Stoßleiste quer zu den Verfahrrichtungen des Schubrahmens beträgt mindestens 90% der Länge der Vorderwand in dieser Querrichtung. Außerdem beträgt der Abstand der Stoßleiste vom Boden in vertikaler Richtung zwischen 5% und 25% der Gesamthöhe des Schubrahmens. Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Schrottvorwärm- und Zuführsystem sowie ein Ofensystem entwickelt, bei dem der Schmelzprozeß eine geringe Energie erfordert und ein kurzes Zeitintervall zwischen den Abstichen erreicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schrottvorwärm- und Zuführsystem eines Ofens zur Stahlerzeugung, mit mindestens einem öffenbaren Verschluss und mit einem eine Ausgabeöffnung und mindestens eine Absaugöffnung umfassenden schachtförmigen Behälter, wobei der Verschluss ein einen Boden aufweisendes Vorchargierfach verschließt und wobei ein in vertikaler Richtung durchströmbarer Schubrahmen aus dem Vorchargierfach in den schachtförmigen Behälter und zurück verfahrbar ist sowie ein Ofensystem mit einem Ofen und einem derartigen Schrottvorwärm- und Zuführsystem.
Aus der DE 10 2010 045 825 A1 ist ein derartiges Schrottvorwärm- und Zuführsystem bekannt.
Die DE 31 20 717 A1 offenbart ein Schrottvorwärm- und Zuführsystem mit drei Verschlussschiebern und zwei Schubstößeln. Ein Schubstößel schiebt chargierten Schrott in einem mittels zweier Verschlussschieber verschlossenen Vorwärmraum in eine Vorwärmposition. Hier wird von oben zugeführte warme Luft durch seitliche Schlitze abgeführt, so dass der Schrott nur von oben her angewärmt werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, die für den Schmelzprozess erforderliche Energie weiter zu vermindern und das Zeitintervall zwischen den Abstichen weiter zu verkürzen.
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu umfasst die in Richtung des schachtförmigen Behälters orientierte Vorderwand des Schubrahmens eine diese nach unten begrenzende Stoßleiste. Die Länge der Stoßleiste quer zu den Verfahrrichtungen des Schubrahmens beträgt mindestens 90% der Länge der Vorderwand in dieser Querrichtung. Außerdem beträgt der Abstand der Stoßleiste vom Boden in vertikaler Richtung zwischen 5% und 25% der Gesamthöhe des Schubrahmens.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
1: Ofensystem mit Schrottvorwärm- und Zuführsystem;
2: Seitenansicht von 1;
3: Draufsicht auf 1;
4: Ansicht des Schubrahmens im Vorchargierfach;
5: Isometrische Ansicht des Schubrahmens;
6: Längsschnitt des Schubrahmens;
7: Draufsicht auf einen Schubrahmen mit keilförmig nach innen ausgebildeter Vorderwand;
8: Querschnitt von 7;
9: Draufsicht auf einen Schubrahmen mit beidseits keilförmig ausgebildeter Vorderwand;
10: Doppel-Schubrahmen;
11: Schnitt eines Ofensystems aus den 1–3 während des Schmelzprozesses;
12: Ofen mit Schrottvorwärm- und Zuführsystem und anhebbarem Vorchargierfach;
13: Detail des Führungssystems aus 12;
14: Detail des Führungssystems aus 4.
Die 1 bis 3 zeigen ein Ofensystem (6) mit einem Ofen (10) zur Erzeugung von Flüssigstahl und mit einem Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20). Das Einsatzmaterial ist Stahlschrott (4), der von einem hier nicht dargestellten Schrottplatz beispielsweise mittels eines Hallenkrans (2) in einem Schrottkorb (3) in ein Vorchargierfach (31) des Schrottvorwärm- und Zuführsystems (20) gefördert wird. Das Einsatzmaterial (4) kann auch mittels einer kontinuerlichen Fördervorrichtung, beispielsweise mittels eines Förderbandes, unterbrochen oder ununterbrochen in das Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) gefördert werden.
Im Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) wird der Schrott (4) auf den Einsatz vorbereitet. Der Schrott (4) wird hierzu zunächst aus dem Vorchargierfach (31) in einen schachtförmigen Behälter (101) gefördert. Im schachtförmigen Behälter (101) werden Abgase aus dem Verbrennungsprozess des Ofens (10) durch den Schrott (4) hindurchgeleitet. Die vom Abgas unter Abkühlung an den Schrott (4) übertragene thermische Energie erhöht den Energieinhalt des Schrotts (4) und wärmt diesen vor.
Vom Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) wird der vorgewärmte Schrott (4) in einem Hub vollständig oder portionsweise in das Ofengefäß (10) gefördert. Im Ofengefäß (10) wird das Einsatzmaterial (4) dann beispielsweise mittels elektrischer Energie verflüssigt. Beim Verflüssigen nimmt die Dichte des eingebrachten Materials zu, während sein Volumen abnimmt.
Der Ofen (10) kann je nach Art der Energiezuführung ein Induktionsofen, ein Elektrolichtbogenofen, etc. sein. Nach dem Einschmelzen des Schrotts (4) wird der homogene, flüssige Stahl (5), vgl. 11 im Allgemeinen unter Kippen des Ofengefäßes (11) in eine Pfanne (8) entleert. Der Ofen (10) kann nach dem Abstich für die nächste Schmelze vorbereitet werden.
Der flüssige Stahl (5) wird entweder direkt oder beispielsweise nach der Zugabe weiterer Legierungselemente zur Weiterverarbeitung, z. B. in einer Stranggußanlage, gefördert.
Das in den 1 bis 3 dargestellte Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) umfasst den schachtförmigen Behälter (101) und zwei Vorchargierfächer (31, 231). Das gesamte Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) ist beispielsweise auf Rollen (161) gelagert. Beispielsweise zu Wartungszwecken kann es vom Ofen (10) weg verfahren werden. Auch eine starre oder eine heb- und/oder schwenkbare Anordnung des Schrottvorwärm- und Zuführsystems (20) ist denkbar.
Der weitgehend in vertikaler Richtung orientierte schachtförmige Behälter (101) hat einer zur Ofenbühne (7) parallelen Ebene einen rechteckigen Außen- und Innenquerschnitt. Hierbei liegen die Längswände (103, 104) parallel zu einer gedachten ersten vertikalen Ofenmittelebene (13). Die quer hierzu angeordneten Stirnwände (102, 105) durchdringen diese erste vertikale Ofenmittelebene (13). Alle Wandflächen (102–105) können wassergekühlt ausgeführt sein. Der schachtförmige Behälter (101) hat eine untenliegende Ausgabeöffnung (106) und eine obenliegende Absaugöffnung (131). Im Ausführungsbeispiel ist die z. B. rechteckige Ausgabeöffnung (106) im unteren Bereich der dem Ofen (10) zugewandten Stirnwand (105) angeordnet. An diese Ausgabeöffnung (106) ist ein Fördertunnel (171) angeschlossen, der beim Betrieb des Ofens (10) trennbar den schachtförmigen Behälter (101) mit dem Ofeninnenraum (15) verbindet. Das Ofensystem (6) kann aber auch ohne den Fördertunnel (171) ausgebildet sein.
In der dem Ofen (10) abgewandten Stirnwand (102) ist eine Stoßvorrichtung (151) angeordnet. Diese umfasst beispielsweise einen hydraulisch betätigbaren Stößel (152). Im Ausführungsbeispiel fluchtet dieser mit dem Fördertunnel (171). Mittels dieser z. B. ein- oder zweistufigen Stoßvorrichtung (151) wird der vorgewärmte Schrott (4) aus dem schachtförmigen Behälter (101) durch den Fördertunnel (171) in das Ofengefäß (11) gefördert.
Die Ausgabeöffnung (106) kann auch in einer Seitenwand (103, 104) oder am Boden (107) des schachtförmigen Behälters (101) angeordnet sein. Bei einer Anordnung der Ausgabeöffnung (106) im Boden (107) ist zumindest der schachtförmige Behälter (101) anhebbar ausgebildet. Gegebenenfalls kann er, mit oder ohne den Vorchargierfächern (31, 231), schwenkbar oder verfahrbar sein. Bei einer bodenseitigen Ausgabeöffnung (106) umfasst der schachtförmige Behälter (101) beispielsweise ein öffenbares und durchströmbares Rückhaltesystem. Von diesem aus kann der vorgewärmte Schrott in das Gefäß (11) zugegeben werden.
Die Absaugöffnung (131) ist im Ausführungsbeispiel in der Decke (108) angeordnet. Sie hat beispielsweise einen runden, elliptischen oder ovalen Querschnitt. Die an die Absaugöffnung (131) angeschlossene ungekühlte oder gekühlte Absaugleitung (130) hat den gleichen Querschnitt. Im Ausführungsbeispiel ist oberhalb des schachtförmigen Behälters (101) ein Krümmer (132) angeordnet, von dem aus die Absaugleitung (130) beispielsweise waagerecht in Richtung der Schnittgeraden der ersten (13) und der hierzu normalen zweiten vertikalen Ofenmittenebene (14) geführt ist. Bei einem verfahrbaren, schwenkbaren oder anhebbaren Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) umfasst die Absaugleitung (130) eine öffenbare Trennfuge. Die Absaugöffnung (131) kann auch in einer Seiten- (103, 104) oder einer Stirnwand (102, 105) des schachtförmigen Behälters (101) angeordnet sein. Beispielsweise liegt sie dort in einem Niveau, das oberhalb oder im oberen Bereich der Vorchargierfächer (31, 231) ist.
Die beiden z. B. punkt- oder achsensymmetrisch zueinander angeordnneten Vorchargierfächer (31, 231) sind im Ausführungsbeispiel im oberen Bereich (109) an den schachtförmigen Behälter (101) angeschlossen. Beispielsweise liegen die Anschlussflächen parallel zur ersten vertikalen Mittenlängsebene (13) des Ofens (10). Jedes der Vorchargierfächer (31, 231) hat einen obenliegenden öffenbaren Verschluss (51, 251). Der einzelne Verschluss (51, 251) umfasst einen Verschlussschieber (52), der beispielsweise mittels zweier seitlich angeordneter hydraulisch betätigter Zylinder-Kolbeneinheiten (53) öffenbar und schließbar ist. Oberhalb eines jeden Verschlussschiebers (52) ist ein Einfülltrichter (41) angeordnet. Das einzelne Vorchargierfach (31, 231) umfasst ein Traggerüst (33) und einen Boden (32). Das jeweilige Traggerüst (33) hat z. B. weitgehend geschlossene Wände (36) und kann beispielsweise wassergekühlt ausgeführt sein. Zum schachtförmigen Behälter (101) hin ist das Traggerüst (33) offen.
Im jedem Traggerüst (33) ist ein Schubrahmen (61; 261) angeordnet. Der relativ zum Traggerüst (33) und zum schachtförmigen Behälter (101) verfahrbare Schubrahmen (61; 261) ist in einer Draufsicht beispielsweise rechteckig ausgebildet. Er kann jedoch auch eine quadratische Fläche begrenzen. Seine Oberseite (62) und die z. B. hierzu kongruente Unterseite (63) sind offen. Der Schubrahmen (61; 261) kann jedoch auch derart ausgebildet sein, dass z. B. die Unterseite (63) größer ist als die Oberseite (62) und/oder weiter in Richtung des schachtförmigen Behälters (101) orientiert ist.
Der einzelne Schubrahmen (61; 261) ist im Traggerüst (33) und im schachtförmigen Behälter (101) z. B. in zwei querliegenden Gleitführungssystemen (21) geführt, vgl. die 4 und 14.
Dieses umfasst beispielsweise beidseitig im Traggerüst (33) und im schachtförmigen Behälter (101) angeordnete horizontal angeodenete Prismenleisten (22). Diese sind z. B. wassergekühlt ausgebildet. Beispielsweise sind diese Führungsleisten (22) in der Höhenrichtung (74) um ein Viertel der Höhe des Schubrahmens (61; 261) oberhalb des Bodens (32) angeordnet. Die beiden Führungsflächen (23, 24) einer jeden Prismenleiste (22) schließen jeweils mit einer horizontalen Ebene einen Winkel von 30 Grad ein. Schubrahmenseitig umfasst das Führungssystem (21) ein oberes (64) und ein unteres Führungsblech (65), die parallel zu den Prismenflächen (23, 24) angeordnet sind. Der nominale Abstand der Führungsbleche (64, 65) und der Gegenführung (23, 24) beträgt beispielsweise jeweils 10 Millimeter. In den Darstellungen der 4, 5 und 14 hat der Schubrahmen (61; 261) Einfuhrschrägen (66). Hiermit kann der Schubrahmen (61; 261) bei der Montage und bei Wartungsarbeiten weitgehend problemlos in die Prismenleisten (22) des Traggerüsts (33) eingesetzt und aus diesen entnommen werden. Die Einführschrägen (66) können alternativ oder zusätzlich an den Prismenleisten (22) angeordnet sein.
An jeder Längsseite des Traggerüsts (33) ist eine Antriebsseinheit (92) für den Schubrahmen (61; 261) angeordnet. Hiermit wird der einzelne Schubrahmen (61; 261) in den linearen Schubrahmen-Verfahrrichtungen (75) vom Vorchargierfach (31) in den schachtförmigen Behälter (101) hineingefahren und wieder hinausgefahren. Die beiden eine Antriebsvorrichtung (91) bildenden Antriebseinheiten (92) sind beispielsweise mittels einer hydraulischen Gleichlaufregelung miteinander gekoppelt. Die einzelne Antriebseinheit (92) umfasst im Ausführungsbeispiel eine wassergekühlte hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit (93).
Die Wandflächen (67, 68, 71, 81) des Schubrahmens (61; 261) sind z. B. wassergekühlt. Beispielsweise umfasst die Wasserkühlung zwei Kreisläufe. Die Anschlüsse (69) befinden sich an der dem schachtförmigen Behälter (101) abgewandten Rückwand (71) des Schubrahmens (61; 261). Hier sind sie beispielsweise mittels Rohren und Schläuchen an die Außenseite der Schrottvorwärm- und Zuführvorrichtung (20) geführt. Alle Wände (67, 68, 71, 81) des Schubrahmens (61), die mit Schrott (4) in Kontakt kommen, sind mit Stahlplatten belegt. Die Rückwand (71) des Schubrahmens (61) ist ein Schubschild (71). Das Schubschild (71) kann beispielsweise ein gegenüber den übrigen Schubrahmenwänden (67, 68, 81) erhöhtes Widerstandsmoment gegen Biegung aufweisen. Dieses Widerstandsmoment verhindert im Wesentlichen ein Ausbeulen des Schubschilds (71) zwischen den Schubrahmenstützen (72, 73). Das Schubschild (71) kann eben, gebogen oder ein- oder zweiachsig gewölbt ausgebildet sein. Hierbei liegt die gedachte Kant-, Biege- oder Wölbungsmittelachse in Richtung der Vorderwand (81) versetzt zum Schubschild (71). Zumindest eine der genannten Mittelachsen ist zumindest annähernd vertikal ausgerichtet. Zumindest annähernd vertikal bedeutet hier, dass die Mittelachse mit einer Vertikalen einen Winkel bis zu 15 Grad einschileßen kann.
Die dem schachtförmigen Behälter (101) zugewandte Vorderwand (81) des Schubrahmens (61) überragt die Ebene der Oberkante des Schubschilds (71) beispielsweise um 10% der Höhe des Schubrahmens (61). Die Unterkante (82) der Vorderwand (81) ist z. B. weitgehend parallel zum Boden (32) angeordnet. Zumindest im mittleren Bereich der Vorderwand (81) wird die Unterkante (82) durch eine Stoßleiste (83) gebildet. Die Länge der Stoßleiste (83) beträgt mindestens 90% der Länge der Unterkante (81) in der Querrichtung (76). Diese Länge ist normal zu den Verfahrrichtungen (75) des Schubrahmens (61; 261) orientiert. In den Darstellungen der 4 und 5 entspricht die Gesamtlänge der Unterkante (82) der Länge der Vorderwand (81) in der Querrichtung (76) des Schubrahmens (61). Die Stoßleiste (83) hat im Bereich zwischen den Seitenwänden (67, 68) zum Boden (32) beispielsweise einen Abstand in der Höhenrichtung (74), der zwischen 5% und 25% der Höhe des Schubrahmens (61) beträgt. In den Außenbereichen, also in der Verlängerung der Seitenwände (67, 68), kann die Vorderwand (81) am Boden (32) anliegen. Es ist aber auch denkbar, dass die Stoßleiste (83) entlang der gesamten Länge der Vorderwand (81) vom Boden (32) beabstandet ist.
Die Stoßleiste (83) kann bogenförmig ausgebildet sein. Beispielsweise ist der größte Abstand der Stoßleiste (83) zum Boden (32) im mittleren Bereich der Vorderwand (81) ausgebildet. Hierbei ist der Radius des Bogens oder eines Bereichs des Bogens größer als die Breite des Schubrahmens (61; 261).
Die Stoßleiste (83) umfasst ein zum Schrott (4) orientiertes Verschleißblech (84), das z. B. eine Stärke von 30 Millimetern hat. Die Stoßleiste (83) kann beispielsweise an der Innenseite (85) und/oder an der Außenseite (86) der Vorderwand (81) angefast sein, vgl. 6. Die Stoßleiste (83) ist als wassergekühltes Hohlprofil ausgebildet.
Der untere Bereich (87) der Vorderwand (81) oder die gesamte Vorderwand (81) kann geneigt ausgebildet sein. Hierbei ist die Unterkante (82) der Vorderwand (81) beispielsweise in Richtung des schachtförmigen Behälters (101) orientiert. Die Vorderwand (81) oder der untere Bereich (87) der Vorderwand (81) kann auch ein- oder zweiachsig gekantet, gebogen oder gewölbt ausgebildet sein. In den 7 und 8 ist eine derartige V-förmig ausgebildete Vorderwand (81) in einer Draufsicht und in einem Längsschnitt des Schubrahmens (61; 261) dargestellt. Die Spitze (88) des V ragt in Richtung des Schubschilds (71). Die gedachte vertikale Kant- oder Biegemittellinie der Innenseite (85) der Vorderwand (81) ist in Richtung des schachtförmigen Behälters (101) versetzt. Das Toleranzfeld der zumindest annähernd vertikalen Biege- oder Kantmittellinie entspricht dem oben genannten Toleranzfeld bei der Ausbildung des Schubschilds (71). Die in den 7 und 8 dargestellte Stoßleiste (83) ist beispielsweise plankonvex ausgebildet, wobei die konvexe Seite zum Schubschild (71) zeigt. Bei einer gebogenen Ausbildung der Stoßleiste (83) kann ihr Radius – einschließlich des Vorzeichens – identisch dem Radius des unteren Bereichs des Schubschilds (71) sein.
Die 9 zeigt die Draufsicht eines Schubrahmens (61; 261), dessen Vorderwand (81) eine in Richtung des Schubschilds (71) nasenartig hervorstehende Innenseite (85) und eine in Richtung des schachtförmigen Behälters (101) nasenartig hervorstehende Außenseite (86) hat. Die Stoßleiste (83) ist damit in ihrem mittleren Bereich breiter als in den an die Seitenwände (67, 68) angrenzenden Endbereichen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Stoßleiste (83) in einer Draufsicht bikonvex ausgebildet.
Die beiden Schubrahmen (61, 261) sind in dem in den 1–3 und 11 dargestellten Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) entlang demselben Führungssystem (21) geführt. Jedem Schubrahmen (61, 261) können jedoch traggerüstseitig und im schachtförmigen Behälter (101) eigene Führungsschienen (22) zugeordnet sein. Die beiden Schubrahmen (61, 261) sind im Ausführungsbeispiel alternativ antreibbar. Beispielsweise sind die Antriebsvorrichtungen (91) der beiden Schubrahmen (61, 261) gegenseitig verriegelt, so dass nur jeweils ein Schubrahmen (61; 261) relativ zum schachtförmigen Behälter (101) verfahrbar ist. Ist die Breite des schachtförmigen Behälters (101) in der Hubrichtung der Schubrahmen (61, 261) größer als die doppelte Länge des längeren Schubrahmens (61; 261) in dieser Richtung, können auch beide Schubrahmen (61; 261) unabhängig voneinander verfahrbar sein.
Es ist auch denkbar, zwei Schubrahmen (61, 261) miteinander zu koppeln. Die 10 zeigt eine Draufsicht eines derartigen Schubrahmenverbunds (262). Die beiden Schubrahmen (61, 261) können hierbei eine gemeinsame, innenliegende Vorderwand (81) aufweisen. Dieser Schubrahmenverbund (262) ist beispielsweise mittels einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung (91) antreibbar. Hierbei wird der erste Schubrahmen (61) vom ersten Vorchargierfach (31) in den schachtförmigen Behälter (101) verfahren. Gleichzeitig wird der mit diesem verbundene zweite Schubrahmen (261) aus dem schachtförmigen Behälter (101) heraus in das zweite Vorchargierfach (231) verfahren. Während der Schrott (4) aus dem ersten Schubrahmen (61) in den schachtförmigen Behälter (101) entleert wird, kann nach dem Öffnen des Verschlusses (251) des zweiten Vorchargierfachs (231) der zweite Schubrahmen (261) befüllt werden. Hiernach wird der Verschluss (251) wieder verschlossen. Sobald der erste Schubrahmen (61) wieder in das erste Vorchargierfach (31) zurück verfahren wird, wird der zweite Schubrahmen (261) aus dem Vorchargierfach (231) in den schachtförmigen Behälter (101) verfahren. Während des Beladens des ersten Schubrahmens (61) wird der zweite Schubrahmen (261) in den schachtförmigen Behälter (101) entleert.
Nach der Inbetriebnahme steht das Ofensystem (6) in einer Ausgangsposition. Das Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) ist leer und das Ofengefäß steht waagerecht mit verschlossenem Deckel (16). In jedem der Vorchargierfächer (31, 231) ist ein leerer Schubrahmen (61, 261) angeordnet. Beispielsweise liegt die Vorderwand (81) des jeweiligen Schubrahmens (61, 261) mit ihrem oberen Bereich und mit ihrem seitlichen Bereich an der Innenseite des schachtförmigen Behälters (101) an. Die Verschlüsse (51, 251) sind verschlossen. Beispielsweise sind die Absauganlage und die Wasserkühlung eingeschaltet.
Nach dem Öffnen des Verschlusses (51) wird Schrott (4) aus dem Schrottkorb (3) in den Schubrahmen (61) des ersten Vorchargierfachs (31) geladen, vgl. 11. Beim Wegfahren des Schrottkorbs (3) wird der Verschlussschieber (52) geschlossen. Der Schrott (4) im Schubrahmen (61) ist beispielsweise ineinander verhakt. Die Vorderwand (81) verhindert ein Herunterfallen des Schrotts (4) in den schachtförmigen Behälter (101). Da die von der Stoßleiste (83) und dem Boden (32) begrenzte Öffnung (89) der Vorderwand (81) durch den Schrott (4) verstopft ist, dringen keine oder nur eine geringe Menge Abgase in das Vorchargierfach (31).
Nun kann der Schubrahmen (61) aus dem ersten Vorchargierfach (31) in den schachtförmigen Behälter (101) verfahren werden. Hierzu wird die Antriebsvorrichtung (91) betätigt. Diese schiebt den ersten Schubrahmen (61) entlang der Führungsleisten (22) in den schachtförmigen Behälter (101). Das Schubschild (71) schiebt hierbei den Schrott (4) entlang dem Boden (32) in den schachtförmigen Behälter (101).
Inzwischen ist beispielsweise der zweite Schubrahmen (261) befällt. Sobald der erste Schubrahmen (61) wieder in das Vorchargierfach (31) zurück verfahren ist, wird beispielsweise mittels Sensoren das Verfahren des zweiten Schubrahmens (261) freigegeben. Auch aus diesem Schubrahmen (261) wird der Schrott (4) in den schachtförmigen Behälter (101) entleert. Die Sensoren können hierbei beispielsweise Wägezellen (162) sein, die das gesamte Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) abstützen. Nach dem Chargieren neuen Schrotts (4) und nach dem Fördern vorgewärmten Schrotts (4) in das Ofengefäß (11) wird jeweils neu tariert. Sobald Schrott (4) aus dem Vorchargierfach (31) in den schachtförmigen Behälter (101) verschoben wird, wird die Masse des Schrotts (4) im schachtförmigen Behälter (101) rechnerisch um die Masse des vorher in das Vorchargierfach (31) chargierten Schrotts (4) erhöht. Abhängig von der Masse des Schrotts (4) im schachtförmigen Behälter (101) wird das Verfahren des jeweiligen Schubrahmens (61, 261) blockiert oder freigegeben.
Sobald der einzelne Schubrahmen (61, 261) wieder in das Vorchargierfach (31, 231) zurückgefahren ist, kann er neu beladen werden.
Aus dem schachtförmigen Behälter (101) wird der Schrott (4) mittels der Stoßvorrichtung (151) in das Ofengefäß (11) gefördert. Sobald der Schrott (4) im schachtförmigen Behälter (101) unter ein voreingestelltes Niveau, beispielsweise unterhalb des Niveaus des Bodens (32), abgesunken ist, kann der Schrott (4) aus dem nächsten Schubrahmen (261; 61) in den schachtförmigen Behälter (101) gefördert werden.
Das Schmelzen des Schrotts (4) erfolgt bei dem in der 1 dargestellten Induktionsofen (10) mittels einer Induktiosspule, deren Wechselfeld eine Erhitzung des im Ofengefäß befindlichen, elektrisch leitfähigen Schrotts (4) bewirkt. Bei einem Elektrolichtbogenofen werden mittels Gleich- oder Wechselspannung angesteuerte Elektroden in ein Ofengefäß eingetaucht. Gegebenenfalls dient hierbei das Ofengefäß als Gegenelektrode.
Während des Einschmelzens werden die Abgase aus dem Ofengefäß (11) durch den schachtförmigen Behälter (101) und die Absaugleitung (130) hindurch abgesaugt. Die Abgase, die beim Austritt aus dem Ofen Temperaturen bis zu etwa 800 Grad Celsius erreichen können, durchströmen den im schachtförmigen Behälter (101) gelagerten Schrott (4) und erwärmen diesen unter Abkühlung auf. Ist einer der Schubrahmen (61, 261) noch im schachtförmigen Behälter (101), wird dieser ebenfalls durchströmt.
Nach dem Einschmelzen und Homogenisieren des geschmolzenen Stahls kann die Schmelze abgestochen werden. Gegebenenfalls wird vor dem Abstich die auf der Schmelze schwimmende Schlacke abgekippt. Zum Abstich wird das Ofengefäß (11) gekippt und der flüssige Stahl (5) in eine Pfanne (8) gekippt.
Nun kann der bereits vorgewärmte Schrott (4) für die nächste Schmelze vom schachtförmigen Behälter (101) in das Ofengefäß (11) gefördert werden.
Nach dem Verfahren des Schubrahmens (61, 261) in den schachtförmigen Behälter (101) kann ein Teil des Schrotts (4) im Bereich des Schubrahmens (61, 261) liegen bleiben. Der Schubrahmen (61, 261) bleibt so lange im schachtförmigen Behälter (101), bis das Niveau des Schrotts (4) auf ein z. B. massenabhängiges Schubrahmenausfahrniveau abgesunken ist. Dieses Niveau ist beispielsweise höher als das Schrottniveau, das das Einfahren des Schubrahmens (61; 261) freigibt. Der Schrott (4) steht z. B. noch bereichsweise im Schubrahmen (61, 261). Beim Zurückfahren des Schubrahmens (61; 261) verdrängt die Innenseite (85) der Vorderwand (81) mittels der Stoßleiste (83) den Schrott (4), der höher liegt als die Unterkante (82) der Vorderwand (81). Beispielsweise wird der Schrott (4) im schachtförmigen Behälter (101) planiert. Ist die Stoßleiste (83) beispielsweise ausgeführt wie in den 7 und 8 dargestellt, kann der überstehende Schrott (4) zusätzlich in die Randbereiche des schachtförmigen Behälters (101) verdrängt werden.
Sobald der erste Schubrahmen (61) in das Vorchargierfach (31) zurückgefahren ist, kann er mit dem neuen Schrott (4) beladen werden. Gleichzeitig wird die erste der zwei Freigabebedingungen für das Verfahren des zweiten Schubrahmens (261) ausgelöst. Sobald das Niveau des vorgewärmten Schrotts (4) im schachtförmigen Behälter z. B. unter das Niveau des Bodens (32) gefallen ist, ist auch die zweite Freigabebedingung erfüllt. Der zweite Schubrahmen (261) kann eingefahren werden. Die zweite Freigabe kann auch bereits erfolgen, wenn das z. B. mittels der Wägezellen (162) ermittelte Schrottniveau im schachtförmigen Behälter (101) noch etwa 15% der Höhe des Schubrahmens (61, 261) oberhalb des Bodens (32) steht. Beim Hereinschieben des Schubrahmens (261) schiebt sich dieser über die Schrottsäule im schachtförmigen Behälter (101). Hierbei kann die Außenseite (86) der Vorderwand (81) mit der Stoßleiste (83) den Schrott (4) im schachförmigen Behälter (101) planieren. Beispielsweise beim Einsatz der in der 9 dargestellten Vorderwand (81) wird der Schrott (4) zusätzlich in die Randbereiche des schachtförmigen Behälters (101) verdrängt.
Dieser Schubrahmen (261) verbleibt so lange im schachtförmigen Behälter (101), bis das Schrottniveau im schachtförmigen Behälter (101) das Herausfahren freigibt.
Beim Betrieb des Ofens (10) wird etwa alle fünf Minuten mittels der Stoßvorrichtung (151) Schrott (4) aus dem schachtförmigen Behälter (101) in das Ofengefäß (11) gefördert. Nach dem Zurückfahren der Stoßvorrichtung (151) rutscht Schrott (4) im schachtförmigen Behälter (101) nach, so dass das Schrottniveau sinkt.
Das beschriebene Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) erlaubt ein frühzeitiges Zurückfahren des einzelnen Schubrahmens (61; 261) in das jeweilige Vorchargierfach (31; 231). Das Chargieren des Schubrahmens (61; 261) mit dem neuen Schrott (4) kann somit in dem Zeitintervall erfolgen, in dem ein Einfahren des Schubrahmens (61; 261) in den schachtförmigen Behälter (101) aufgrund des Schrottniveaus im schachtförmigen Behälter (101), verhindert ist. Da andererseits der beladene Schubrahmen (261; 61) im Vorchargierfach (231; 31) bereitsteht, sobald das Schrottniveau im schachtförmigen Behälter (101) ein Einfahren freigibt, kann das Schrottniveau im schachtförmigen Behälter (101) sehr frühzeitig erhöht werden. Der Schrott (4) im schachtförmigen Behälter (101) kann damit während eines sehr langen Zeitintervalls vorgewärmt werden. Da hierdurch ein hohes thermisches Energieniveau des in den Ofen (10) zugeführten Schrotts (4) erreicht wird, benötigt der Schmelzprozess nur eine – beispielsweise im Vergleich zu dem im Stand der Technik beschriebenen Anlage – geringere Menge elektrischer Energie. Aufgrund der eingesparten Primärenergie wird der Schmelzprozess beschleunigt. Hiermit wird ein kurzes Zeitintervall zwischen zwei Abstichen erreicht.
In der 12 ist ein weiteres Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) dargestellt. In dieser Vorrichtung (20) ist das Vorchargierfach (31) gegenüber dem schachtförmigen Behälter (101) in vertikaler Richtung verfahrbar. Hierfür ist das Vorchargierfach (31) beispielsweise mittels einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit (37) in einer Führung (38) des Traggerüsts (33) verfahrbar. Die Zylinder-Kolben-Einheit (37) kann einfachwirkend oder doppeltwirkend ausgebildet sein.
Um den Schubrahmen (61) zu beladen, wird das Vorchargierfach (31) abgesenkt. Der schachtförmige Behälter (101) ist verschlossen. Der Ofenprozess läuft ununterbrochen weiter. Das Beladen des Schubrahmens (61) erfolgt, wie oben beschrieben. Sobald der Schrottkorb (3) den Ofenbereich verlassen hat und der Verschluss (51) verschlossen ist, wird das Vorchargierfach (31) mittels der Zylinder-Kolben-Einheit (37) angehoben. Gleichzeitig wird eine den schachtförmigen Behälter (101) verschließende Blende (39) beispielsweise angehoben oder seitlich verfahren. Nach dem Öffnen der Blende (39) fluchtet das Vorchargierfach (31) mit der Öffnung (111) des schachtförmigen Behälters (101), vgl. 13. Die im Vorchargierfach (31) und im schachtförmigen Behälter (101) angeordneten Prismenleisten (22, 112) sind beispielsweise um 100 Millimeter voneinander beabstandet. Im Ausführungsbeispiel fluchten sie miteinander. Die Führungselemente (64, 65, 66) am Schubrahmen (61) sind beispielsweise so aufgebaut wie oben beschrieben. Das Führungssystem (21) kann waagerecht oder in Richtung des schachtförmigen Behälters (101) fallend ausgebildet sein.
Beim Einfahren des Schubrahmens (61) in den schachtförmigen Behälter (101) schiebt die z. B. an der Außenseite des Vorchargierfachs (31) angeordnete Antriebsvorrichtung (91) den Schubrahmen (61). Der Schubrahmen (61) gleitet zunächst entlang der Führungsleiste (22) im Vorchargierfach (31). An der Übergangsstelle stößt beispielsweise die untere oder die obere schubrahmenseitige Einführschräge (66) auf die Prismenleiste (112) des schachtförmigen Behälters (101). Der Schubrahmen (61), der ja noch im Vorchargierfach (31) steht, wird im schachtförmigen Behälter (101) zentriert. Mit zunehmendem Hub übernehmen die Führungsleisten (112) des schachtförmigen Behälters (101) zunehmend die Führungsaufgabe des Schubrahmens (61). Sobald der Schubrahmen (61) den schachtförmigen Behälter (101) erreicht, wird der Schrott (4) in den schachtförmigen Behälter (101) entleert. Der Schubrahmen (61) wird so weit in den schachtförmigen Behälter (101) verschoben, bis das Schubschild (71) die Innenkante des schachtförmigen Behälters (101) erreicht hat oder diese überschritten hat.
Sobald der Rückhub erfolgt ist, sobald der Schubrahmen (61) also wieder im Vorchargierfach (31) sitzt, wird die Blende (39) verschlossen und das Vorchargierfach (31) abgesenkt. Der Schubrahmen (61) im Vorchargierfach (31) kann nun neu beladen werden.
Die Freigabe für das Verfahren des Schubrahmens (61) kann auch in diesem Fall aufgrund der Masse des Schrottes (4) im schachtförmigen Behälter (101) erfolgen. Beispielsweise wird in diesem Ausführungsbeispiel nur die Masse des schachtförmigen Behälters (101) ohne das Vorchargierfach (31) ermittelt.
Die in der 12 dargestellte Anordnung erlaubt eine wirkungsvolle Vorwärmung auch bei Öfen, die in Hallen geringer Bauhöhe stehen. Da der Hallenkran den Schrottkorb (3) nicht oberhalb des schachtförmigen Behälters (101) platzieren muss, können beispielsweise fünf Meter Bauhöhe der Ofenhalle eingespart werden. Trotzdem erlaubt das Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20), ein großes Schrottvolumen vorzuwärmen und damit Primärenergie einzusparen sowie ein kurzes Zeitintervall zwischen den Abstichen zu erreichen.
Auch Kombinationen der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind denkbar.
Bezugszeichenliste

2: Fördervorrichtung, Hallenkran
3: Schrottkorb
4: Einsatzmaterial, Schrott
5: flüssiger Stahl
6: Ofensystem
7: Ofenbühne
8: Pfanne
10: Ofen, Induktionsofen, Elektrolichtbogenofen
11: Ofengefäß
13: erste vertikale Ofenmittenebene
14: zweite vertikale Ofenmittenebene
15: Ofeninnenraum
16: Deckel
20: Schrottvorwärm- und Zuführsystem
21: Prismenführung, Führungssystem, Gleitführungssysteme
22: Prismenleisten, Führungsleisten
23: Führungsflächen, Prismenflächen, Gegenführung
24: Führungsflächen, Prismenflächen, Gegenführung
31: Vorchargierfach
32: Boden
33: Traggerüst
36: Wände von (33)
37: Zylinder-Kolben-Einheit, Hubvorrichtung
38: Führung
39: Blende
41: Trichter, Einfülltrichter
51: Verschluss
52: Verschlussschieber
53: Zylinder-Kolbeneinheit, hydraulisch
61: Schubrahmen
62: Oberseite
63: Unterseite
64: Führungsblech, Führungselemente
65: Führungsblech, Führungselemente
66: Einführschrägen
67: Wandfläche von (61)
68: Wandfläche von (61)
69: Wasseranschlüsse
71: Wandfläche von (61), Rückwand, Schubschild
72: Schubrahmenstützen
73: Schubrahmenstützen
74: Höhenrichtung
75: Verfahrrichtungen von (61)
76: Querrichtung
81: Wandfläche von (61), Vorderwand, Rahmenwand
82: Unterkante von (81)
83: Stoßleiste
84: Verschleißblech
85: Innenseite
86: Außenseite
87: unterer Bereich von (81)
88: Spitze
89: Öffnung
91: Antriebsvorrichtung
92: Antriebseinheit
93: Zylinder-Kolbeneinheit
101: schachtförmiger Behälter
102: Rückwand, Stirnwand
103: Seitenwand
104: Seitenwand
105: Vorderwand, Stirnwand
106: Ausgabeöffnung
107: Boden
108: Decke
109: oberer Bereich von (101)
111: Öffnung
112: Prismenleiste
130: Absaugleitung
131: Absaugöffnung
132: Krümmer
151: Stoßvorrichtung
152: Stößel
161: Rollen
162: Wägezellen
171: Fördertunnel
231: Vorchargierfach
251: Verschluss
261: Schubrahmen
262: Schubrahmenverbund

Claims

Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) eines Ofensystems (6) zur Stahlerzeugung, mit mindestens einem öffenbaren Verschluss (51; 251) und mit einem eine Ausgabeöffnung (106) und mindestens eine Absaugöffnung (131) umfassenden schachtförmigen Behälter (101), wobei der Verschluss (51; 251) ein einen Boden (32) aufweisendes Vorchargierfach (31; 231) verschließt und wobei ein in vertikaler Richtung durchströmbarer Schubrahmen (61; 261) aus dem Vorchargierfach (31; 231) in den schachtförmigen Behälter (101) und zurück verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die in Richtung des schachtförmigen Behälters (101) orientierte Vorderwand (81) des Schubrahmens (61; 261) eine diese nach unten begrenzende Stoßleiste (83) umfasst, – dass die Länge der Stoßleiste (83) quer zu den Verfahrrichtungen (75) des Schubrahmens (61; 261) mindestens 90% der Länge der Vorderwand (81) in dieser Querrichtung (76) beträgt und – dass der Abstand der Stoßleiste (83) vom Boden (32) in vertikaler Richtung zwischen 5% und 25% der Gesamthöhe des Schubrahmens (61; 261) beträgt.
Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubrahmen (61; 261) wassergekühlt ist.
Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßleiste (83) in einer Draufsicht plan- oder bikonvex ausgebildet ist.
Schrottvorwärm- und Zuführsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubrahmen (61; 261) zwei seitliche Gleitführungssysteme (21) aufweist.
Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei öffnenbare Verschlüsse (51, 251) umfasst, die jeweils ein Vorchargierfach (31, 231) verschließen.
Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Schubrahmen (61, 261) zwischen einem Vorchargierfach (31, 231) und dem schachtförmigen Behälter (101) verfahrbar ist.
Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schubrahmen (61, 261) miteinander gekoppelt sind und einen Schubrahmenverbund (262) bilden.
Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorchargierfach (31; 231) mittels einer Hubvorrichtung (37) absenkbar und anhebbar ist.
Ofensystem (6) mit einem Ofen (10) und mit einem Schrottvorwärm- und Zuführsystem (20) nach Anspruch 1.