DE1216902B

DE1216902B - Schachtofen und Verfahren zum Schrottschmelzen

Info

Publication number: DE1216902B
Application number: DER29221A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Wilhelm Balster
Original assignee: Rheinstahl Huettenwerke AG
Current assignee: Rheinstahl Huettenwerke AG
Priority date: 1960-12-03
Filing date: 1960-12-03
Publication date: 1966-05-18
Also published as: US3232595A

Description

Schachtofen und Verfahren zum Schrottschmelzen Beim Siemens-Martin-Verfahren, welches üb- licherweise mit'hohen, im Ofen einzuschmelzenden Schrottanteilen arbeitet, ist das Chargieren des festen Schrotts ein Hemmnis für die geforderte weitere Leistungssteigerung, auch wenn bereits mit mehreren Chargierkränen oder mit Schrottmulden-Aufzügen od. dgl. gearbeitet wird.
Die weitere Verbesserung des Schrott-Chargierens ist daher eine dringende Aufgabe.
Als Hilfsmittel einer Verkürzung der Schrott-Chargierzeit bietet sich der Heißwind-Kupolofen zum Schrottschmelzen an. Das hierbei erhaltene flüssige synthetische Roheisen wird dann irt den Siemens-Martin-Ofen gefüllt. Das Verfahren bedingt jedoch einen hohen Koksverbrauch und ergibt eine Zusammensetzung des flüssigen Eisens, die bis zur Verarbeitung zu Stahl eine aufwendige metallurgische Raffinierarbeit erfordert. Man hat dieses Verfahren zum Schrottschmelzen daher an vielen Stellen bereits wieder aufgegeben.
Nach einem bekannten Vorschlag (USA.-Patentschrift 2 886 304) soll Schrott in einem Ofen geschmolzen werden, dessen Schacht sich von der oberen Gicht nach unten stark verjüngt, woran sich eine kürzere mit feststehendem Brenner versehene, im Querschnitt etwa rechteckige Schmelzzone anschließt. Die Brenner werden mit Brennstoff und Luft (gegebenenfalls sauerstoffangereicherter Luft) betrieben, Bei der angegebenen Arbeitsweise wird der Schrott vor dem Schmelzen klebrig, so daß ein Hängen der Beschickung nicht ausgeschlossen ist.
Nach einem weiteren Vorschlag (USA.-Patentschrift 1948 696) ist ein Schachtofen bekannt, dessen Schmelzraum glockenförmig gegenüber dem Schacht erweitert ist und Brenner aufweist, die mit Brennstoff und Luft betrieben werden. Der Ofen soll in erster Linie wie ein Hochofen zur Erzreduktion verwendet werden, es ist aber auch angegeben, man könne darin Schrott schmelzen. über die praktische Anwendung eines solchen Ofens für diese Zwecke ist jedoch nichts bekanntgeworden.
Während der Ofen nach der vorhergenannten Veröffentlichung eine stark erweiterte Schmelzzone aufweist, ist auch ein mit Kohlenstaub, Gas oder öl und Luft betriebener Schachtofen bekannt, in dem die Schmelzzone stark eingeengt ist. Die Flammen treten hier durch eine Vorkammer ein und werden quer durch den Ofenschacht hindurchgeführt, wobei nur ein Teil der Flammengase im Schacht aufsteigen kann.
Eine wesentliche, bisher unerreichte Leistungssteigerung wird erzielt, wenn man den Schrott in CD einem Schachtofen schmilzt, der erfindungsgemäß ausgebildet ist. Es handelt sich hierbei um einen gegen Eindringen von Luft abgeschlossenen Schachtofen mit im wesentlichen zylindrischem Querschnitt zum Schmelzen von Stahlschrott mit Hilfe von Brennern, die im unteren Drittel der Schachtwandung angeordnet sind, wobei Sauerstoff-Gas-Düsen oder Sauerstoff-öl-Düsen, die um eine Achse in Höhenrichtung schwenkbar sind, die alleinigen Wärme-und Temperaturlieferanten des Systems bilden. Der Schachtofen selbst hat wie üblich einen geschweißten Außenmantel aus Stahl-Grobblechen mit einem ff. Futter, z. B. mit einer Ausmauerung von Dolomitsteinen und einer darübergestampften ff. Verschleißmasse.
Der Schrott wird tunlichst mit Hilfe eines Förderbandes in den drehbaren Kübel gefüllt, der den Abschluß des Ofens nach oben bildet. Der Kübel wird durch Senken des Bodens geöffnet, sobald -er mit Schrott angefüllt ist. Der Schrott fällt in den Ofen und wird mit Hilfe von Sauerstoff-Gasbrennerdüsen eingeschmolzen.
Als Sauerstoff-Gas-Düsen werden bevorzugt an sich bekannte Hochleistungsdüsen, deren Düsenköpfe aus einer geschmiedeten, hochwertigen Cu-Legierung bestehen und tunlichst mit Dampf gekühlt sind. Jede Düse besitzt mehrere Austrittsstellen, durch die das Gemisch von 02 und Gas (z. B. CH,) in einem Winkel von 201 oder mehr in den Ofen hineingeführt wird. Das Gemisch wird gezündet und brennt mit sehr heißer Flamme (4000 bis 50001 C). Der Schrott wird dabei schon nach kürzester Zeit aufgeschmolzen und bleibt flüssig.
Um zu Beginn des Arbeitens mit dem Schachtofen schon sehr bald über einen flüssigen Stahlsumpf zu verfügen, sind die Sauerstoff-Gas-Düsen beweglich angeordnet. Sie können in den Ofen hineingefahren und auch in eine bestimmte Winkelstellung nach unten gebracht werden. Sobald man über den notwendigen flüssigen Stahlsumpf verfügt, werden die Sauerstoff-Gas-Düsen in ihre endgültige ArbeitssteHung gebracht.
Die von oben immer wieder neu zugestellten Schrottmengen werden im Gegenstrom erhitzt und dürften bei Erreichung der 02-Gasbrennerdüsenzone bereits auf Schmelzbitze gebracht worden sein.
Der flüssige Stahl sammelt sich im unteren Teil des Ofens. Es wird zweckmäßig sein, mit dem Schrott auch eine bestimmte Menge von Schlackenbildnern mit aufzugeben. Hierfür kommen CaCO., Ca0, CaF und andere in Frage. Die flüssige Schlacke wird sich infolge ihres geringen spezifischen Gewichtes über dem flüssigen Stahl absetzen. Der flüssige Stahl und die Schlacke können wie üblich abgestochen werden. Anstatt in einem Siemens-Martin-Ofen kann unmittelbar am Schachtofen, z. B. in einer Zwischenpfanne oder einem Vorherd durch metallurgische Behandlung, insbesondere durch Desoxydation oder Legierung fertiger Stahl hergestellt werden. Das Vergießen kann vorzugsweise in einer angeschlossenen Stranggießanlage erfolgen. Der Schachtofen kann auch'selbst als bis zur Endstafe arbeitender metallurgischer Ofen eingerichtet sein. Dann soll der flüssige Stahl auf dem Boden des Schachtofens Zeit haben, mit der Schlacke genügend zu reagieren. Es empfiehlt sich, in einem solchen Ofen die Sauerstoff-Gas-Düse in mehreren Ebenen anzubringen, wobei die Ebene oder die Ebenen für die Verflüssigung des eingebrachten Stahlschrottes dienen, während untere, vorzugsweise schräggestellte Düsen für die metallurgischen Arbeiten und das Aufheizen zur Verfügung stehen. Eine Schnellentkohlung kann durch Frischen mit Sauerstoff erfolgen. Da der Durchmesser des Schachtofens in der Regel sehr groß gewählt wird, insbesondere im Hinblick auf den gleichmäßigen Durchgang des Schrotts und die zu erreichende hohe Leistung, wird der Ofendruck verhältnismäßig klein sein. Man wird daher Zuschläge und Legierungselemente mit Hilfe einer Schleuse in den Ofen einzubringen haben. Auch zur Probenahme kann eine Schleuse vorgesehen sein, und zwar zweckmäßig nur wenig oberhalb der obersten Stellung des Schlackenspiegels.
In der Zeichnung ist ein Ofen entsprechend der Erefindung schematisch dargestellt, und zwar in F i g. 1 ein Querschnitt durch den Ofen und F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Sauerstoff-Gas-Düse.
Nach der F i g. 1 besteht der Ofen im wesentlichen aus dem Stahlpanzer 1, einem Dolomitsteinfutter 2 und einem Verschleißfutter 3. Nach oben abgeschlossen ist er durch einen Boden 4, während die Abgase durch Abgasleitungen 5 entnornmen werden. Im unteren Drittel des Ofens sind gekühlte Sauerstoff-Gas-Düsen 6 angeordnet. Die Schlacke kann über einen Schlackenauslaß 7, und der Stahl durch den Abstich 8 ausfließen.
In F i g. 2 ist eine Düse 6 gezeigt, die in der Ofenwand, bestehend aus Stahlpanzer, Dolomitstein und Verschleißfutterschicht, angeordnet ist, und zwar innerhalb einer gekühlten Kupferform 9 mit Kühlmitteleintritt 10 und Kühlmittelaustritt 11, wobei vorzugsweise Dampf verwendet wird. Die eigentliche Düse ist in der Kupferform schwenkbar gelagert. Ihre Sauerstoffkanäle sind am Austrittsende um etwa 20' nach außen abgebogen.

Claims

Patentansprüche: 1. Gegen Eindringen von Luft abgeschlossener Schachtofen mit im wesentlichen zylindrischem Querschnitt zum Schmelzen von Stahlschrott mit Hilfe von Brennern, die im unteren Drittel der Schachtwandung angeordnet sind, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h Sauerstoff-Gas-Düsen oder Sauerstoff-Öl-Düsen, die um eine Achse in Höhenrichtung schwenkbar sind und die alleinioren Wärme- und Temperaturlieferanten des Systems bilden.
2. Schachtofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere übereinander angeordnete Düsenreihen, von denen mindestens die Düsen der unteren Reihe so schwenkbar sind, daß sie den Metallspiegel oder gar die Ofensohle mit ihrer Flamme beaufschlauen können. 3. Verfahren zum Betrieb eines Schachtofens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu schmelzende Schrott ohne Brennstoff aufgegeben und lediglich durch die heißen Flammen der Sauerstoff-Gas- oder Sauerstoff-öl-Düsen geschmolzen wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn eichnet, daß der Stahl aus einer Zwischenpfanne oder einem Vorherd in einer angeschlossenen Stranggießanlage vergossen wird, vo-rzugsweise kontinuierlich. In Betracht ezogene Druckschriften: 9 t' Deutsche Patentschrift Nr. 561845; USA.-Patentschriften Nr. 1948 696, 2 886 304.