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Die Erfindung betrifft ein Elektrolichtbogenofensystem mit einem in eine Abstichrichtung und in eine Abschlackrichtung kippbaren Ofengefäß, wobei das Ofengefäß einen Boden und einen in die Abstichrichtung orientierten Stirnwandbereich aufweist und wobei im Boden ein Bodenabstichsystem angeordnet ist sowie ein Verfahren zur Restentleerung eines derartigen Elektrolichtbogenofensystems bei der Herstellung rost- säure- und hitzebeständiger Stähle.
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Aus der
DE 195 45 831 C2 ist ein Doppelgefäß-Lichtbogenofen bekannt. Ein erstes Ofengefäß umfasst ein Bodenabstichsystem, um damit unlegierte und niedrig legierte Stähle zu erzeugen. Das zweite Ofengefäß umfasst einen als Siphonabstich ausgebildetes Rinnenabstichsystem. Die beiden Gefäße werden alternativ zueinander unter Einsatz derselben Versorgungsvorrichtung elektrischer Energie betrieben.
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Die
WO 2011/012595 A1 schlägt vor, zwei einzelne Ofengefäße abwechselnd in einen einzigen Tragrahmen einzusetzen.
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In der
DE 1 101 774 A1 ist ein nicht kippbarer Drehofen mit einem Rinnenabstich bekannt. Der Anschluss der Abstichschnauze an das Ofengefäß ist in der Seitenwand unmittelbar am Anschluss zum ebenen Gefäßboden angeordnet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, die Flexibilität der Stahlerzeugung mittels eines Elektrolichtbogenofensystems zu erhöhen.
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Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu ist beabstandet vom Boden im Stirnwandbereich ein Rinnenabstichsystem angeordnet. Bei der Herstellung rost- hitze- und säurebeständiger Stähle mittels eines Elektrolichtbogenofensystems wird beim Abstich mittels des Rinnenabstichsystems der flüssige Stahl mit Schlackenvorlauf bis auf einen Restsumpf in eine mittels eines Pfannenwagens verfahrbare Pfanne abgestochen. Die Masse des Restsumpfs beträgt zwischen 5 und 20% der Nennabstichmasse des Elektrolichtbogenofensystems. Bei entleerendem Abstich des Ofengefäßes nach dem Abstich mittels des Rinnenabstichsystems bis auf einen Restsumpf wird der Pfannenwagen in Richtung der Ofenmitte verfahren. Die Bodenabstichvorrichtung wird geöffnet zur Restentleerung des flüssigen Stahls aus dem Ofeninnenraum in die Pfanne.
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Danach wird der Pfannenwagen in Richtung der Ofenmitte verfahren. Daraufhin wird die Bodenabstichvorrichtung geöffnet zur Restentleerung des flüssigen Stahls aus dem Ofeninnenraum in die Pfanne.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
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1: Isometrische Ansicht eines Elektrolichtbogenofensystems;
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2: Elektrolichtbogenofen mit Pfanne von unten;
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3: Draufsicht von 1;
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4: Längsschnitt des Elektrolichtbogenofensystems;
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5: Dimetrische Ansicht des Ofengefäßes von der Erkerseite;
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6: Dimetrische Ansicht des Ofengefäßes von der Schlackenseite;
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7: Längsschnitt des Elektrolichtbogenofens beim Beginn des Bodenabstichs;
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8: Längsschnitt des Elektrolichtbogenofens beim Ende des Bodenabstichs;
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9: Längsschnitt des Elektrolichtbogenofens beim Beginn des Rinnenabstichs;
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10: Längsschnitt des Elektrolichtbogenofens beim Ende des Rinnenabstichs;
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11: Erkerbereich aus 4 mit geschwenktem Erkerbrenner;
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12: Erkerbereich mit Erkerbrenner und Rinnenbrenner.
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Die 1, 3 und 4 zeigen ein Elektrolichtbogenofensystem (10). Dieses Elektrolichtbogenofensystem (10) umfasst einen beispielsweise auf zwei Abwälzbahnen (11) stehenden Elektrolichtbogenofen (21) sowie eine in einen Pfannenwagen (111) eingesetzte Abstichpfanne (121). Hierbei ist eine Abstichrichtung (12) des Elektrolichtbogenofensystems (10) in der Längsrichtung (22) des Elektrolichtbogenofens (21) in Richtung der Abstichpfanne (121) orientiert. Die Abschlackrichtung (13) zeigt in die Gegenrichtung.
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Der Elektrolichtbogenofen (21) umfasst in der dargestellten Ausführungsform ein Ofengefäß (41) und einen Tragrahmen (31). Der Tragrahmen (31), der im Folgenden als Wiege (31) bezeichnet ist, ist beispielsweise ein geschweißter Rahmen mit einem rechteckigen Grundriss. An seiner Unterseite (32), vgl. 2, hat er zwei parallel zueinander angeordnete Abwälzbögen (33), die ein Wälzen und damit ein Kippen des Tragrahmens (31) sowohl in die Abstichrichtung (12) als auch in die Abschlackrichtung (13) ermöglichen. Die Abwälzbögen (33) haben beispielsweise einen konstanten Abwälzradius. Es ist aber auch denkbar, die Abwälzbögen (33) mit zunehmenden oder mit abnehmenden Abwälzradius auszubilden. An der Schlackenseite (24) der Wiege (31) und/oder des Ofengefäßes (41) können Stahlbrammen angeordnet sein, um den Massenschwerpunkt des Elektrolichtbogenofens (21) in Richtung der Schlackenseite (24) zu verlagern.
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An der Schlackenseite (24) sind an der Unterseite (32) der Wiege (31) zwei Befestigungslaschen (35) zur Aufnahme eines Bolzens angeordnet. Mittels dieser beiden Laschen (35) wird beispielsweise ein Schwenkauge einer hydraulisch betätigten Zylinder-Kolbeneinheit (23) gehalten. Das zweite Schwenkauge dieser Zylinder-Kolbeneinheit zum Kippen des Elektrolichtbogenofens (21) ist beispielsweise am Fundament angeordnet. Zusätzlich kann an der Unterseite (32) des Tragrahmens (31) eine Verriegelung angreifen, die beispielsweise bei einem Ausfall der Hydraulik ein Kippen des Elektrolichtbogenofens (21) verhindert.
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Es ist auch denkbar, anstatt der Abwälzbögen (33) und der Zylinder-Kolben-Einheit (23) zum Kippen vier Zylinder-Kolbeneinheiten einzusetzen. Mittels dieser Zylinder-Kolbeneinheiten ist das Ofengefäß (41) dann kippbar. Anstatt an einem Tragrahmen (31) können die Abwälzbögen (33) und/oder die Zylinder-Kolbeneinheiten direkt am Ofengefäß (41) angeordnet sein.
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Im Ausführungsbeispiel hat der Tragrahmen (31) eine zentrale Ausnehmung (36). In dieser Ausnehmung (36) sitzt das Ofengefäß (41) und stützt sich mittels Auflagepratzen (42) an der Oberseite (37) des Tragrahmens (31) ab.
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Das Ofengefäß (41) besteht aus einem Untergefäß (51) und einem Obergefäß (101). Das Untergefäß (51) hat eine Gefäßwand (52), an deren Außenseite die Auflagepratzen (42) angeordnet sind, und einen Boden (53). Die Gefäßwand (52) hat in der Draufsicht, vgl. 3, die Gestalt eines Kreises, wobei der in die Abstichrichtung (12) zeigende Stirnwandbereich (54) im dargestellten Ausführungsbeispiel erkerförmig erweitert ist. Der Erkerbereich (55), dessen Unterseite mittels des Bodens (53) und dessen Oberseite mittels eines Erkerpanels (58) gebildet ist, begrenzt im Ausführungsbeispiel einen Kreissektor mit einem Öffnungswinkel von 120 Grad.
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Der Boden (53) besteht aus einem – vom Ofeninnenraum (47) aus gesehen – konkav gewölbten Blech mit einer der Statik entsprechenden Dicke. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke des Bodens (53) beispielsweise 30 Millimeter. Der Wölbungsradius beträgt beispielsweise zwischen 6000 und 12000 Millimeter. In Richtung des Stirnwandbereichs (54) kann der Wölbungsradius zunehmen. Gegebenenfalls kann die Wölbung in eine Ebene übergehen. Der Boden (53) und die Gefäßwand (52) stützen im Innenbereich des Ofengefäßes (41) eine feuerfeste Ausmauerung (43). Diese hat nach einer Neuzustellung beispielsweise eine Dicke zwischen 400 Millimetern und 800 Millimetern. Während des Betriebs kann – je nach Betriebsweise des Elektrolichtbogenofensystems (10) – die Dicke der Ausmauerung (43) durch Verschleiß z. B. bis auf eine Dicke zwischen 100 Millimetern und 350 Millimeter reduziert werden, bis eine Neuzustellung erfolgt. An der Schlackenseite (24) ist der niedrigste Bereich der Ausmauerung (43) die Schaffplatte (44). Dies ist eine an eine Schlackentüröffnung (45) angrenzende, bei ungekipptem Ofen zumindest annähernd waagerechte Fläche. Im Ausführungsbeispiel ist die Ebene der Schaffplatte (44) parallel zur Ebene der Oberseite (37) der Wiege (31).
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Der Boden (53) und die Ausmauerung (43) weisen einen Durchbruch (46) auf, der den Ofeninnenraum (47) mit der Umgebung (1) verbindet. Dieser Durchbruch (46) bildet einen Abstichkanal (46). Im Bereich der Ausmauerung (43) und des Bodens (53) ist der Abstichkanal (46) beispielsweise mittels Ringsteinen begrenzt und mit Sand (48) verfüllt. Der Abstichkanal (46) ist Teil eines Bodenabstichsystems (61). Das Bodenabstichsystem (61) umfasst weiterhin eine an der Außenseite des Bodens (53) angeordnete Abstichverschlussvorrichtung (62). Letztere umfasst im Ausführungsbeispiel eine Verschlussplatte (63) und eine Betätigungsvorrichtung (64). Die Betätigungsvorrichtung (64), vgl. die 2 und 5 hat eine an der Außenseite (56) der Gefäßwand (52) des Untergefäßes (51) mittels eines Schwenkzapfens (65) gelagerte z. B. pneumatisch betätigbare Zylinder-Kolbeneinheit (66) und ein Getriebe (67). Der Kolbenstangenkopf (68) der in der 1 unterhalb einer Schutzabdeckung angeordneten Zylinder-Kolbeneinheit (66) ist in einer Schwenkscheibe (69) gelagert. Die Schwenkscheibe (69) sitzt auf einer am Untergefäß (51) schwenkbar gelagerten Schwenkstange (71), die bei einem waagerecht stehenden Ofengefäß (41) senkrecht steht. Am unteren Ende der Schwenkstange (71) ist ein Schwenkarm (72) angeordnet, der die Verschlussplatte (63) trägt. Bei einer Betätigung der Zylinder-Kolbeneinheit (66), z. B. beim Einfahren der Kolbenstange (73), wird die Verschlussplatte (63) beispielsweise in Richtung der Abstichseite (25) geschwenkt. Damit wird der Abstichkanal (46) geöffnet. Bei der Betätigung der Zylinder-Kolbeneinheit (66) in der Gegenrichtung ist der Abstichkanal (46) wieder verschließbar. Anstatt einer schwenkbaren Verschlussplatte (63) kann das Bodenabstichsystem (61) auch eine linear verfahrbare Verschlussplatte (63) aufweisen. Diese ist dann mitsamt ihrer Betätigungsvorrichtung (64) an der Unterseite des Untergefäßes (51) angeordnet.
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Der Abstichkanal (46) kann, wie in den 1–6 dargestellt, exzentrisch am Boden (53) angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel liegt er außerhalb der vom Obergefäß (101) in einer Draufsicht projizierten Kreisfläche. Es ist aber auch denkbar, den Abstichkanal (46) mittig am Boden (53) oder versetzt zur Mitte innerhalb der in der Draufsicht projizierten Fläche des Obergefäßes (101) anzuordnen.
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Im Stirnwandbereich (54) des Untergefäßes (51) befindet sich in der Ausmauerung (43) und in der Gefäßwand (52) ein weiterer Durchbruch (49), der den Ofeninnenraum (47) mit der Umgebung (1) verbindet. Dieser Durchbruch (49) hat beispielsweise eine rechteckige Querschnittsfläche. Die Querschnittsfläche kann jedoch auch rund, oval, elliptisch, etc. ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, den Durchbruch (49) ofenseitig mit einem anderen Querschnittsprofil auszubilden als umgebungsseitig. Die Unterkante des Durchbruchs (49) im Ofeninnenraum (47) liegt im Ausführungsbeispiel auf der Höhe der Schaffplatte (44). Dieser Durchbruch (49) ist Teil eines Rinnenabstichsystems (81).
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Das Rinnenabstichsystem (81), vgl. die 2–5 und 11, umfasst einen an der Abstichseite (25) des Untergefäßes (51) angeordneten Rinnenblock (82) und eine Rinnenverschlussvorrichtung (83). Der Rinnenblock (82) hat einen Tragkörper (84) aus hitzebeständigem Stahl und ist beispielsweise mittels einer lösbaren Bolzenverbindung (85) an einem Rinnenadapter (57) des Untergefäßes (51) befestigt. In Ofenlängsrichtung (22) überragt der Rinnenblock (82) die Wiege (31) und bildet die vorderste Kante des Untergefäßes (51).
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Im ausgemauerten Rinnenblock (82) und im Durchbruch (49) ist eine Abstichrinne (86) ausgebildet. Die Abstichrinne (86) hat beispielsweise entlang ihrer Länge eine konstante Breite. Die Abstichrinne (86) kann aber auch in Richtung der Auslaufkante (87) stufenlos oder gestuft erweitert sein. In dem in Abstichrichtung (12) orientierten Auslaufbereich (88) kann sie nach oben hin offen sein. Das Querschnittsprofil der Abstichrinne (86) kann U-förmig oder rechteckig ausgebildet sein. Bei einem Ofengefäß (41) im ungekippten Zustand kann die Abstichrinne (86) vom Ofeninnenraum (47) aus stetig oder gestuft ansteigend ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel schließt die Abstichrinne (86) in Längsrichtung (22) mit der Ebene der Schaffplatte (44) beispielsweise einen Winkel von drei Grad ein. Es ist aber auch denkbar, dass die Abstichrinne (86) bei einem waagerecht stehenden Ofengefäß (41) horizontal angeordnet ist.
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Im ungekippten Zustand des Ofengefäßes (41) liegt die Auslaufkante (87) beispielsweise auf der Höhe der Schaffplatte (44). Sie kann aber auch in einem Bereich liegen, der zwischen 500 Millimeter unterhalb der Schaffplatte (44) und 500 Millimeter oberhalb der Schaffplatte (44) liegt.
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Am Untergefäß (51) ist ein Rinnenverschluss (91) angeordnet. Dieser umfasst eine Rinnenverschlussplatte (92) und eine Betätigungsvorrichtung (93). Die Rinnenverschlussplatte (92) ist beispielsweise aus Graphit hergestellt. Gegebenenfalls kann die Rinnenverschlussplatte (92) als wassergekühlte Platte ausgebildet sein. Sie ist in den Darstellungen entlang einer Führungsschiene (94) normal zur Ebene der Schaffplatte (44) führbar. Die Führungsschiene (94) kann auch einseitig offen sein. Die Betätigungsvorrichtung (93) umfasst im Ausführungsbeispiel eine pneumatisch betätigbare Zylinder-Kolbeneinheit (95) und ein Zugmittel (96). Das Zugmittel (96) ist beispielsweise ein mittels Umlenkrollen (97) geführtes Drahtseil (96). Es ist auch denkbar, die Betätigungsvorrichtung (93) mit einem Getriebe auszubilden.
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Die Verschlussplatte (92) kann auch in Querrichtung der Abstichrinne (86) verschiebbar sein. Sie kann auch schwenkbar angeordnet sein. Hierbei kann die Betätigung mittels einer Antriebsvorrichtung oder schwerkraftgesteuert erfolgen.
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Das wassergekühlte Erkerpanel (58) kann beispielsweise in der Bauform eines Plattenpanels ausgeführt sein und für einen hohen Volumenstrom des Kühlmittels ausgelegt sein. Das Erkerpanel (58) hat beispielsweise eine zum Ofeninnenraum (47) zeigende, glatte Innenseite. Es kann aus Kupfer oder aus Stahl hergestellt sein.
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Auf dem Erkerpanel (58) ist eine Verfüllvorrichtung (74) angeordnet. Diese ist ein Teil des Bodenabstichsystems (61). Mittels eines Trichters (75) wird nach dem Abstich im zurückgekippten Zustand des Ofengefäßes (41) der Abstichkanal (46) mit Sand (48) verfüllt.
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Im Erkerpanel (58) ist weiterhin ein Erkerbrenner (59) installiert, vgl. die 4 und 11. Dies ist beispielsweise ein Sauerstoff-Erdgas-Brenner (59). In der Darstellung der 11 ist der Erkerbrenner (59) derart geschwenkt, dass ein Erkalten des flüssigen Stahls (26) im Einlaufbereich der Abstichrinne (86) verhindert wird. Der Erkerbrenner kann jedoch auch ohne Schwenkvorrichtung am Erkerpanel (58) montiert sein.
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Auch kann die Abstichrinne (84) blockierender erkalteter Stahl (89) mittels des Erkerbrenners (59) verflüssigt werden, vgl. 12. Gegebenenfalls kann ein weiterer Rinnenbrenner (98) von der Seite des Rinnenblocks (82) her zum Freiräumen der Abstichrinne (86) angeordnet sein. Dieser z. B. schwenkbar angeordnete Rinnenbrenner (98) sitzt beispielsweise auf einem wassergekühlten Trägerpanel (99). In der 12 ist die Rinnenverschlussplatte (92) angehoben. Der erkaltete Stahl (89) kann von beiden Seiten aus verflüssigt werden, um Verzögerungen beim Abstich zu minimieren.
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Gegebenenfalls kann die Abstichrinne (86) auch verfüllbar sein. Hierbei wird z. B. ein pyramiden- oder kegelförmig gepresster Sandteil von der Außenseite aus in die sich beispielsweise von innen nach außen aufweitende Abstichrinne (86) eingeschoben und kraftschlüssig in der Abstichrinne (86) gehalten. Danach wird die Rinnenverschlussvorrichtung (83) geschlossen.
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Das Obergefäß (101) hat in der Draufsicht der 3 eine kreisförmige Querschnittsfläche. Es umfasst einen aus hitzebeständigen Stahlblechen hergestellten Obergefäßmantel (102) mit einem obenliegenden Wasserverteilring (103) sowie wassergekühlten Obergefäßpanels (104). Letztere sind dem Ofeninnenraum (47) zugewandt und hydraulisch mit dem Wasserverteilring (103) verbunden. Die in einer Ebene angeordnete Oberkante des Wasserverteilrings (103) bildet einen Deckelauflagering (105). Auf dieser liegt beim Betrieb des Elektrolichtbogenofensystems (10) der Ofendeckel auf.
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An der Schlackenseite (24) des Obergefäßes (101) ist die mittels einer Schlackentür (106) verschließbare Schlackentüröffnung (45) angeordnet. Die Schlackentüröffnung (45) ist beispielsweise ein Durchbruch mit rechteckigem Querschnitt. Unterhalb der Schlackentüröffnung (45) ist am Untergefäß (51) oder am Tragrahmen (31) ein querliegendes Schlackenleitelement (27) angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist dies ein abgebrochener Teil einer Graphitelektrode. Das Schlackenleitelement (27) wird als Vorwärmer bezeichnet.
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Die Abwälzbahnen (11) sind beispielsweise auf einem armierten Betonfundament befestigt. Sie haben einen Sockelabschnitt (14) und einen Tragabschnitt (15). Auf dem Tragabschnitt (15) stehen die Abwälzbögen (33) des Tragrahmens (31). Der Tragabschnitt (15) besteht im Ausführungsbeispiel aus drei Segmenten (16–18). Das in Richtung der Schlackenseite (24) orientierte erste Segment (16) ist waagerecht angeordnet. Die Aufstandsflächen des mittleren (17) und des in Richtung der Abstichseite (25) orientierten rechten Segments (18) steigen in Richtung der Abstichseite (25) an. Beispielsweise schließen diese Aufstandsflächen der letztgenannten Segmente (17, 18) mit der Ebene der Aufstandsfläche des ersten Segments (16) einen Winkel von drei Grad ein.
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In den Darstellungen der 1 bis 4 ist unterhalb des Ofengefäßes (41) eine Stahlgießpfanne (121) angeordnet. Das Nennvolumen dieser Stahlgießpfanne (121) entspricht beispielsweise dem Abstichvolumen des Ofengefäßes (41). Die Stahlgießpfanne (121) hat in der Draufsicht einen kreisförmigen Innenquerschnitt. Sie ist mittels eines Pfannenwagens (111) zumindest annähernd in der Längsrichtung (22) des Elektrolichtbogenofens (21) verfahrbar. Der Winkel der Verfahrrichtung des auf Schienen verfahrbaren, beispielsweise mittels eines Elektromotors angetriebenen Pfannenwagens (111) zur Längsrichtung (22) des Elektrolichtbogenofens (21) ist in der Draufsicht kleiner oder gleich 15 Grad.
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Je nach Fahrweise des Elektrolichtbogenofens (21) kann auch eine Stahlgießpfanne (121) eingesetzt werden, die an einem Hallenkran hängt. Dies gilt beispielsweise bei der Herstellung rost-, säure und hitzebeständiger Stähle, wenn das Ofengefäß (41) nur teilentleert wird.
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Unterhalb der Schlackenaustrittsöffnung (45) ist eine Schlackengrube (2) oder ein Schlackenkübel angeordnet.
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Zum Betrieb des Elektrolichtbogenofensystems (10) wird z. B. bei geöffnetem Ofendeckel das Einsatzmaterial, beispielsweise Stahlschrott, in das Ofengefäß (41) chargiert. Nach dem Schließen des Ofendeckels werden die Elektroden am Schrott gezündet. In der Folge wird der Schrott geschmolzen. Bei einem Drehstromofen werden drei Elektroden eingesetzt, die durch den Ofendeckel hindurchgeführt werden. Bei einem Gleichstromofen wird im Allgemeinen als Kathode eine Elektrode durch den Ofendeckel hindurch an den Schrott geführt. Die Anode ist dann im Boden des Ofengefäßes ausgebildet.
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Beim Chargieren und nach dem Chargieren des Einsatzmaterials werden dem Ofen beispielsweise Kalke, z. B. Weichbranntkalke, Bauxit, Kohlungsmittel, etc. beigegeben. Während des Aufschmelzens des Einsatzmaterials wird weiterhin Sauerstoff zur Unterstützung der chemischen Reaktionen im Ofengefäß (41) eingeblasen. Hiermit werden z. B. Kohlenstoff, Phosphor und andere Bestandteile des Einsatzmaterials aus dem Stahlbad (26) gelöst und in einer Schlacke (28) oder im Abgas gebunden.
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Die mittels der genannten Schlackenbildner gebildete Schlacke (28) schwimmt auf dem Stahlbad (26). Die Schlacke (28) kann aufgeschäumt sein und eine Dicke von bis zu 300 Millimetern aufweisen. Sie kann den Lichtbogen einhüllen und damit die Energieübertragung der elektrischen Energie auf das Stahlbad (26) verbessern. Während des Einschmelzens können weitere Legierungselemente in den Ofen zugegeben werden.
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Während des Schmelzprozesses liegt der Pegel des Stahlbades (26) beispielsweise auf dem Niveau der Schaffplatte (44). Die darüberliegende Schlacke (28) kann z. B. durch Kippen des Ofengefäßes (41) in die Abstichrichtung (12) zeitweise im Ofengefäß (41) gehalten werden. Nach dem Öffnen der Schlackentür (106) kann die Schlacke (28) durch die Schlackentüröffnung (45) hindurch und über das Schlackenleitelement (27) in die Schlackengrube (2) abfließen. Soll ein Teil der Schlacke (28) im Ofengefäß (41) zurückgehalten werden, können der Rand der Schaffplatte (44) und/oder der Vorwärmer (27) aufgemauert, aufgeflickt, etc. werden.
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Bei der Herstellung von Baustählen oder legierten Edelbaustählen wird vor dem Abstich des Ofengefäßes (41) dieses in einem Winkel von beispielsweise drei Grad in der Abschlackrichtung (13) gekippt. Hierbei wälzen die Abwälzbögen (33) auf den Abwälzbahnen (11) ab. Die Schlacke (28) fließt in die Schlackengrube (2).
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Um das Ofengefäß (41) abzustechen, wird das Ofengefäß (41) mittels des Kippzylinders (23) beispielsweise um drei Grad in der Abstichrichtung (12) gekippt, vgl. 7. Die Abwälzbögen (33) wälzen hierbei auf den Abwälzbahnen (11) ab. Die Pfanne (121) steht auf dem Pfannenwagen (111) unter dem Ofengefäß (41). Nun wird die Bodenabstichverschlussvorrichtung (62) geöffnet. Der flüssige Stahl (26) fließt in die Pfanne (121). Das Ofengefäß (41) wird weiter in die Abstichrichtung (12) gekippt, wobei trotz des Abwälzens der Abwälzbögen (33) sich die Lage des Strahls flüssigen Stahls (26) relativ zur Pfanne (121) nur geringfügig ändert. Während des Abstichs wird das Ofengefäß beispielsweise bis auf einen Winkel von 12 bis 15 Grad in die Abstichrichtung (12) gekippt, vgl. 8. Danach wird das Ofengefäß (41) schnell in die Abschlackrichtung (13) zurückgekippt. Der Ausgießstrahl reißt ab. Hierbei verbleibt ein Restsumpf (29) flüssigen Stahls im Gefäß. Dieser Restsumpf (29) beträgt beispielsweise 5–20% der Nennabstichmasse des Ofengefäßes (41). Im zurückgekippten Zustand wird der Abstichkanal (46) mittels der Verfüllvorrichtung (74) mit Sand (48) befüllt. Sobald das Ofengefäß (41) wieder in die waagerechte Ausgangslage gekippt ist, ist es für eine neue Schmelze bereit.
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Die befüllte Pfanne (121) wird mittels des Pfannenwagens (111) beispielsweise zu einem Pfannenofen verfahren. In dieser Station der Sekundärmetallurgie können z. B. weitere Legierungselemente zugegeben werden. Die Schmelze wird damit für die weitere Verarbeitung beispielsweise im Stranggussanlage oder im Blockgießbetrieb eingestellt.
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Um das Ofengefäß (41) vollständig zu entleeren, wird das Ofengefäß (41) bei geöffneter Bodenabstichverschlussvorrichtung (62) beispielsweise in Abstichrichtung (12) auf einen Winkel von 15 Grad gekippt. Nun kann der restliche flüssige Stahl aus dem Ofengefäß (41) in eine Pfanne (121) entleert werden.
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Bei der Herstellung rost-, säure- und hitzebeständige Stähle wird als Legierungselemente u. a. Chrom bereits dem Einsatzmaterial im Elektrolichtbogenofen (21) zugegeben. Meist ist das Chrom mit Kohlenstoff gebunden. Ein Teil des Chroms kann mit dem der Schmelze zugeführten Sauerstoff reagieren und in die Schlacke (28) gelangen. Hierbei wird Kohlenstoff und Chrom verbrannt. Beispielsweise wirkt Silizium dabei als Reduktionsmittel, um das Chromoxid zu reduzieren.
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Vor dem Abstich kann ein Teil der Schlacke (28) durch Kippen des Ofengefäßes (41) in die Abschlackrichtung (13) in die Schlackengrube (2) ausfließen.
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Um den Ofen abzustechen, wird die Abstichpfanne (121) auf dem Pfannenwagen (111) unterhalb des Auslaufs der Abstichrinne (86) positioniert. Gegebenenfalls kann die Pfanne (121) auch an einem Kran hängen. Der Rinnenverschluss (91) wird geöffnet. Falls erforderlich, kann die Abstichrinne (86) mittels des Brenners (59) und/oder des Rinnenbrenners (98) freigebrannt werden. Beim Kippen und Abwälzen des Ofengefäßes (41) fließt zunächst die z. B. chromhaltige Schlacke (28) in die Pfanne (121). Hierbei erfolgt im Abstichstrahl eine weitere Reduktion des Chroms. Auf diese Schlacke (28) fließt beim Weiterkippen des Ofengefäßes (41) der flüssige Stahl (26). Die 9 zeigt das Ofengefäß (41) während des Abstichs. Das Ofengefäß (41) ist in dieser Darstellung um 10 Grad gekippt.
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Während des Abstichs wird das Ofengefäß (41) beispielsweise auf einen Winkel von 15 Grad gekippt, vgl. 10. Im Ausführungsbeispiel ist dies der maximale Kippwinkel des Ofengefäßes (41). Im Ofengefäß (41) verbleibt ein Restsumpf (29) flüssigen Stahls. Dieser Restsumpf (29) beträgt etwa 5–20% der Nennabstichmasse des Ofengefäßes (41). Beispielsweise beträgt die Masse des Sumpfes bei einem 80-Tonnen-Ofen zwischen 10 und 15 Tonnen.
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Nach Beendigung des Abstichs wird das Ofengefäß (41) in die Abschlackrichtung (13) zurückgekippt. Nun kann der Rinnenverschluss (91) verschlossen werden.
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In der Abstichpfanne (121) steigt die chromhaltige Schlacke (123) durch den flüssigen Stahl (122) hindurch an die Badoberfläche. Das Bad in der Pfanne (121) wird verwirbelt. Hierbei reagieren u. a. die Chromoxide in der Schlacke mit dem in der Schmelze vorhandenen Reduktionsmittel. Dabei wird das Chrom reduziert, das aus der Schmelze aufsteigt. Die Schlacke (123) schwimmt nach dem Abstich in der Pfanne (121) auf dem Stahlbad (122).
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Mittels des Pfannenwagens (111) oder mittels des Krans wird die Abstichpfanne (121) zur nächsten Station der Sekundärmetallurgie gefördert. Hier können weitere Legierungsmittel zugegeben werden.
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Um bei der Herstellung rost-, säure- und hitzebeständiger Stähle das Ofengefäß (41) vollständig zu entleeren, wird die bereits befüllte Pfanne (121) oder eine leere Pfanne (121) mittels des Pfannenwagens (111) unter das Ofengefäß (41) verfahren. Nun wird die Bodenabstichverschlussvorrichtung (62) geöffnet. Der restliche Stahl kann jetzt in die Pfanne (121) entleert werden, vgl. 8. Für das Entleeren des Ofengefäßes (41) – ist je nach Ausbildung des Kippmechanismus – ein Kippwinkel von maximal 25 Grad in die Abstichrichtung (12) ausreichend. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist für eine Restentleerung ein Kippwinkel von 15 Grad ausreichend.
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Aufgrund des Einsatzes der Schlacke (28) aus dem Schmelzprozess während des Abstichs kann bei der Herstellung rost-, hitze- und säurebeständiger Stähle Energie eingespart werden. Auch können zusätzliche Reduktionsmittel eingespart werden. Außerdem ermöglicht die Sumpffahrweise, den erforderlichen Energieeinsatz elektrischer Energie der nachfolgenden Schmelze zu verringern.
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Beim Einsatz des Rinnenabstichsystems (81) ist es auch denkbar, nur einen Teil der Schmelze abzustechen. Um den Abstich zu beenden, wird das Ofengefäß (41) in die Abschlackrichtung (13) zurückgekippt. Der Abstichstrahl reißt ab. Der im Ofengefäß (41) verbleibende Stahl kann in weitere Pfannen (121) abgestochen werden oder für die nächste Schmelze eingesetzt werden.
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Mit diesem Elektrolichtbogenofensystem (10) können sowohl Baustähle, legierte Stähle als auch Stähle mit einem hohen Chromanteil, wie z. B. rost-, säure- und hitzebeständige Stähle hergestellt werden. Falls es die nachfolgenden Strangguß- und Walzwerksanlagen ermöglichen, kann die Stahlqualität nach jeder Schmelze gewechselt werden. In der Regel werden jedoch meist mehrere gleichartige Schmelzen abgestochen, bevor das Einsatzmaterial umgestellt wird. Das Elektrolichtbogenofensystem (10) ist damit hochflexibel.
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Beim Wechsel der Stahlqualitäten von rost-, säure- und hitzebeständigen Stählen zu unlegierten Stählen ist es denkbar, zwischendurch einige Chargen niedrig legierter Stähle herzustellen. Damit können eventuelle Rückstände von Legierungsmitteln im Sumpf (29) oder am Feuerfestmaterial aufgebraucht werden.
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Der Rinnenabstichsystem (81) kann an ein bestehendes Ofengefäß (41), das ein Bodenabstichsystem (61) aufweist, nachgerüstet werden. Damit kann – mit geringen Investitionskosten – der Einsatzbereich des Elektrolichtbogenofensystems (10) auf rost-, säure- und hitzebeständige Stähle erweitert werden. Außerdem weist das Ofengefäß (41) mit den zwei Abstichsystemen (61, 81) eine hohe Flexibilität auf, da bei einem Wechsel der Stahlqualität weder ein Austausch noch ein Wechsel des Untergefäßes (51) erforderlich ist.
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Auch ist es denkbar, ein Ofengefäß (41) mit einem Rinnenabstichsystem (81) um ein Bodenabstichsystem (61) zu ergänzen. Der erforderliche Kippwinkel des Ofengefäßes (41) kann begrenzt werden. Beispielsweise kann ein Kippzylinder (23) mit geringerem Hub eingesetzt werden. Auch können kürzere Hochstromkabel, die die Elektrodentragarme mit der Trafohauswand verbinden, verwendet werden.
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Auch Kombinationen der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umgebung
- 2
- Schlackengrube
- 10
- Elektrolichtbogenofensystem
- 11
- Abwälzbahnen
- 12
- Abstichrichtung
- 13
- Abschlackrichtung
- 14
- Sockelabschnitt
- 15
- Tragabschnitt
- 16
- Segment von (15)
- 17
- Segment von (15)
- 18
- Segment von (15)
- 21
- Elektrolichtbogenofen
- 22
- Längsrichtung
- 23
- Zylinder-Kolbeneinheit, Kippzylinder
- 24
- Schlackenseite
- 25
- Abstichseite
- 26
- flüssiger Stahl, Stahlbad
- 27
- Schlackenleitelement, Vorwärmer
- 28
- Schlacke
- 29
- Sumpf, Restsumpf
- 31
- Tragrahmen, Wiege
- 32
- Unterseite von (31)
- 33
- Abwälzbögen
- 35
- Befestigungslaschen
- 36
- Ausnehmung
- 37
- Oberseite
- 41
- Ofengefäß
- 42
- Auflagepratzen
- 43
- Ausmauerung
- 44
- Schaffplatte
- 45
- Schlackentüröffnung, Schlackenaustrittsöffnung
- 46
- Durchbruch, Abstichkanal
- 47
- Ofeninnenraum
- 48
- Sand
- 49
- Durchbruch
- 51
- Untergefäß
- 52
- Gefäßwand
- 53
- Boden
- 54
- Stirnwandbereich
- 55
- Erkerbereich
- 56
- Außenseite
- 57
- Rinnenadapter
- 58
- Erkerpanel
- 59
- Brenner, Erkerbrenner, Sauerstoff-Erdgas-Brenner
- 61
- Bodenabstichsystem
- 62
- Abstichverschlussvorrichtung, Bodenabstichverschlussvorrichtung
- 63
- Verschlussplatte
- 64
- Betätigungsvorrichtung
- 65
- Schwenkzapfen
- 66
- Zylinder-Kolbeneinheit
- 67
- Getriebe
- 68
- Kolbenstangenkopf
- 69
- Schwenkscheibe
- 71
- Schwenkstange
- 72
- Schwenkarm
- 73
- Kolbenstange
- 74
- Verfüllvorrichtung
- 75
- Trichter
- 81
- Rinnenabstichsystem
- 82
- Rinnenblock
- 83
- Rinnenverschlussvorrichtung
- 84
- Tragkörper
- 85
- Bolzenverbindung
- 86
- Abstichrinne
- 87
- Auslaufkante
- 88
- Auslaufbereich
- 89
- erkalteter Stahl
- 91
- Rinnenverschluss
- 92
- Rinnenverschlussplatte
- 93
- Betätigungsvorrichtung
- 94
- Führungsschiene
- 95
- Zylinder-Kolbeneinheit
- 96
- Zugmittel, Drahtseil
- 97
- Umlenkrollen
- 98
- Rinnenbrenner
- 99
- Trägerpanel
- 101
- Obergefäß
- 102
- Obergefäßmantel
- 103
- Wasserverteilring
- 104
- Obergefäßpanels
- 105
- Deckelauflagering
- 106
- Schlackentür
- 111
- Pfannenwagen
- 121
- Abstichpfanne, Pfanne
- 122
- Stahlbad in (121)
- 123
- Schlacke in (121)
