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Verwendung einer Chargiermaschine für nur auf kontinuierliches Einschmelzen
betriebene Siemens-Martin-Öfen als Vorschmelzöfen für ihnen nachgeschaltete Siemens-Martin-
oder Flektro-Öfen Gegenstand eines älteren Vorschlages ist ein Verfahren zum Herstellen
von Stahl insbesondere in Siemens-Martin- und/oder Elektro-Öfen aus Vormetall, das
in einem diesen Öfen vorgeschalteten Schmelzaggregat vornehmlich aus Stahlschrott
hergestellt worden ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Vormetall
in einem auf bloßes Einschmelzen eines überwiegend festen Einsatzes kontinuierlich
betriebenen Siemens-Martin-Ofen üblicher Bauart erzeugt wird, wobei der Ofen während
des Einschmelzens und beim Zusammenspiel mit den ihm nachgeschalteten Fertigöfen
stets einen als Wärme-und Lösungsspeicher dienenden überschuß an Vormetall behält
und die Beschickung der Fertigöfen mit Vormetall absatzweise erfolgt.
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Diese Art der Herstellung von Stahl geht von der Tatsache aus, daß
die bisher übliche Betriebsweise der Siemens-Martin-Öfen, die in aufeinanderfolgenden
Abschnitten aus dem Einschmelzen des Einsatzes und dem Kochen, Fertigmachen und
Feinen des niedergeschmolzenen Metalls besteht, deshalb unwirtschaftlich und leistungshemmend
ist, weil die für das Einschmelzen der Charge erforderliche Wärmemenge erheblich
größer ist als die Wärmemenge, die während der Kochperiode und des Fertigmachens
aufgebracht werden muß, und der Ofen nur während des Chargierens und des Einschmelzens,
das etwa ein Drittel der Chargendauer ausmacht, voll belastet ist, während sein
wärmetechnischer Ausnutzungsgrad über zwei Drittel der Chargendauer nur etwa 25
bis 30% beträgt. Diese Verhältnisse ändern sich grundlegend, wenn nach dem älteren
Vorschlag eine räumliche Unterteilung der Aufgaben des Siemens-Martin-Ofens vorgenommen
wird dergestalt, daß man die Einschmelzarbeit einem Siemens-Martin-Vorschmelz-Ofen
und die Arbeit des Kochens und Fertigmachens mehreren nachgeschalteten Siemens-Martin-Öfen
oder auch Lichtbogenfertigöfen zuweist. Beide, sowohl der Siemens-Martin-Vorschmelz-Ofen
als auch die ihm nachgeschalteten Fertigöfen, können dann mit praktisch gleichbleibendem
Wärmeaufwand gefahren werden, der Vorschmelzofen kontinuierlich, die Fertigöfen
chargenweise.
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Bei diesem Schmelzverfahren kommt es entscheidend auf die Leistungsfähigkeit
des als üblicher Siemens-Martin-Ofen ausgebildeten Vorschmelzofens an. Sie ist zunächst
durch die Wärmemenge bestimmt, die man dem Ofen je Zeiteinheit zuführen kann und
auf die die Querschnitte und Arbeitsflächen des Ofens ausgerichtet sein müssen.
Aber selbst ein in dieser Weise auf große Einschmelzleistung ausgelegter Siemens-Martin-Ofen
kann seine Aufgabe, als Vorschmelzofen in kontinuierlicher Arbeitsweise Vormetall
für nachgeschaltete Fertigöfen zu liefern, nicht erfüllen, wenn das Chargieren des
Einsatzes der Einschmelzleistung des Ofens je Zeiteinheit nicht ständig angepaßt
ist. Das Chargieren eines kontinuierlich nur auf Einschmelzen betriebenen Siemens-Martin-Ofens
muß deshalb mit anderen Mitteln und in anderer Art erfolgen als bei den üblichen
Martinöfen, in die ein der Leistung des Ofens entsprechender Einsatz in kurzem Zeitraum,
d. h. praktisch geschlossen chargiert wird. Hinzu kommt aber noch, daß die Einschmelzleistung
eines kontinuierlich arbeitenden Vorschmelzofens je Zeiteinheit, anders als die
eines in üblicher Weise betriebenen Siemens-Martin-Ofens, so bemessen sein muß,
daß der Ofen nicht nur den Bedarf der nachgeschalteten Fertigöfen befriedigen, sondern
in seinem Herd auch eine Metallmenge speichern kann, die ausreicht, den laufend
chargierten Einsatz zu lösen. Nur über einen solchen Lösungs-und Wärmespeicher ist
nämlich eine gleichmäßige Temperaturführung des Vorschmelzofens auch während des
Chargierens sicherzustellen.
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Aus vorstehendem ergibt sich, daß mit dem Vorschlag, die Stahlerzeugung
im Siemens-Martin-Ofen durch eine räumliche Aufteilung der Ofenarbeit in ein kontinuierliches
Einschmelzen von Vormetall und chargenweises Fertigmachen des Vormetalls wesentlich
wirtschaftlicher zu gestalten, ein Chargierproblem für den als Einschmelzofen dienenden,
wie ein üblicher Siemens-Martin-Ofen ausgebildeten Vorschmelzofen verbunden ist.
Die Lösung dieses Problems ist Gegenstand der Erfindung.
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Aus der britischen Patentschrift 719 364 sowie der deutschen Patentschrift
880 594 ist es bekannt, Herdöfen,
insbesondere Siemens-Martin-Öfen
mit kastenförmigen Mulden zu chargieren, die auf dem Schrottplatz oder vor den Öfen
stehenden Muldenbänken mit Schrott beladen, von dem Rüssel eines Chargierkrans erfaßt
und in den Ofen gebracht werden. Da das Chargiergut durch einen mit Preßluft od.
dgl. betriebenen Kolben über eine stirnseitig an der Mulde befindlichen Klappe ausgestoßen
wird, bildet es auf dem Ofenherd einzelne Haufen, so daß zur gleichmäßigen Verteilung
des Chargiergutes auf dem Herd eine Vielzahl von einzelnen Chargiervorrichtungen
erforderlich ist.
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Es sind auch Chargiervorrichtungen bekannt, bei denen die Mulde von
einem drehbaren Rüssel eines Chargierkrans erfaßt, in den Ofen gebracht und dort
durch Drehen des Rüssels, d. h. Kippen, entleert werden. Schließlich ist auch aus
der britischen Patentschrift 671245 eine nach dem Ausstoßprinzip arbeitende Chargiermaschine
bekannt, die dieselben Nachteile besitzt wie die zuvor erwähnten bekannten Vorrichtungen.
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Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Vorrichtungen ergibt sich
daraus, daß die Abmessungen der Mulden durch die Ausgestaltung der Türöffnungen
an den Öfen und die Art des Transportes der Mulden vom Schrottplatz oder der Ofenbühne
zum Ofen hin bestimmt sind. Ihr Fassungsvermögen schwankt demzufolge zwischen 0,8
und 1,8 m3. Bei einem zwischen 700 und 800 kg/m3 schwankenden Schüttgewicht des
losen Schrottes liegt das Gewicht eines Muldeninhalts somit zwischen 500 und 1200
kg. Aus diesen Zahlen ergibt sich, daß man bei dem üblichen Chargieren eines Siemens-Martin-Ofens
mit einem Fassungsvermögen von etwa 150 t dessen Türen etwa 200mal öffnen
und schließen muß. Mit diesen Mitteln läßt sich die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe nicht lösen.
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Deshalb schlägt die Erfindung vor, beim Chargieren eines als Vorschmelzofen
für nachgeschaltete Fertigöfen betriebenen Siemens-Martin-Ofens von den bisher üblichen
Chargiermulden abzugehen und sogenannte Chargierplatten zu verwenden, deren Länge
etwa der vollen Breite des Ofens entspricht und deren Breite die. Breite der heute
gebräuchlichen Mulden um etwa das Doppelte übersteigt. Eine Chargierplatte von 4
m Länge und 2 m Breite kann bei einer mittleren Schütthöhe von 0,5 m und dem bekannten
Schüttgewicht des Schrotts eine Charge von etwa 3 bis 4 t aufnehmen. Das ist ein
Fassungsvermögen, das etwa 3mal so groß ist wie das der bekannten, bisher zum Chargieren
von Siemens-Martin-Öfen verwendeten Chargiermulden. Die nach der Erfindung verwendeten
Chargierplatten können ihre Ladung durch ein einfaches seitliches Schrägstellen
und Abrutschenlassen an den Ofen abgeben. Um den Ofen gleichmäßig zu beschicken,
erfolgt die Schrägstellung der Chargenplatte abwechselnd nach der einen und der
anderen Seite. Zwei derartige Chargierplatten reichen zum Beschicken größter Öfen
aus, die dann auch nur mit zwei Türen ausgestattet zu sein brauchen. Bei den üblichen
Siemens-Martin-Öfen sind, um eine gleichmäßige Belegung der Herdfläche sicherzustellen,
fünf solcher Türen vorgesehen. Mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Chargierplatten,
die etwa das Dreifache der heute üblichen Mulden in den Ofen eintragen, ergibt sich
deshalb als weiterer entscheidender Vorteil, daß die Häufigkeit, mit der die Türen
des Ofens zum Chargieren geöffnet und geschlossen werden müssen, auf etwa ein Drittel
zurückgeht. Das führt zu einer entsprechenden Verringerung der Wärmeverluste und
Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Ofenbetriebes.
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Die zum Chargieren verwendeten Ofenplatten sind mit den drehbaren
Rüsseln vom Chargierwagen verbunden, die vor jeder Ofentür auf senkrecht zur Ofenachse
verlaufenden Geleisen verfahrbar sind. Auf diesen Geleisen gelangen sie nach der
Entleerung auf den Schrottplatz oder zu einer anderen geeigneten Beladestelle. Das
Beladen der Platten kann dadurch erleichtert werden, daß man sie unter mit Führungs-
und Leitblechen ausgestattete bunkerartige Gefäße fährt, von denen der Schrott in
gleichmäßiger Verteilung auf die Platten gebracht wird. Das Verfahren der Chargiermaschinen
und das Beladen und Entladen ihrer Chargierplatten sind vollautomatisch zu steuern.
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Das Fassungsvermögen der erfindungsgemäß zu verwendenden Chargierplatten
läßt sich noch dadurch erheblich vergrößern, daß man die Platten mit Seitenwänden
ausstattet, die selbsttätig ausschwenken, sobald sich die Platten im Ofen schräg
stellen. Das Abklappen der Seitenwände kann aber auch mechanisch, elektrisch oder
durch andere Mittel zwangläufig gestaltet werden.
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In der Zeichnung ist eine Chargiereinrichtung, wie sie zum Zweck der
Erfindung Verwendung findet, an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es stellt
dar F i g. 1 im Querschnitt und in Seitenansicht einen zumEinschmelzen von Vormetall
dienenden Siemens-Martin-Ofen mit der ihn beschickenden Chargiereinrichtung, F i
g. 2 eine Aufsicht auf die Anlage nach F i g. 1, F i g. 3 die Seitenansicht eines
schienengebundenen Chargierwagens, F i g. 4 eine Aufsicht auf den Chargierwagen
nach F i g. 3 und F i g. 5 einen schematischen Schnitt nach der Linie V-V der F
i g. 4.
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Der als üblicher Siemens-Martin-Ofen ausgebildete Vorschmelzofen 1
stellt in kontinuierlicher Arbeitsweise aus einem vornehmlich aus Schrott bestehenden
Einsatz ein Vormetall mit höchstens 1,5 % C her, das chargenweise an nicht dargestellte
Fertigöfen, die Siemens-Martin-, aber auch Elektro-Öfen sein können, abgegeben wird.
Durch diese Unterteilung der Aufgaben sowohl des Vorschmelz- als auch der Fertigöfen
ergibt sich eine größtmögliche Wirtschaftlichkeit der Stahlherstellung in Herdöfen.
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Der veränderten, aus bloßem und kontinuierlichem Einschmelzen bestehenden
Betriebsweise des Vorschmelz-Siemens-Martin-Ofens ist die Chargierarbeit für diesen
Ofen anzupassen. Sie wird im gezeichneten Fall durch zwei Chargiermaschinen 2, 2'
geleistet, die senkrecht zur Achse des Vorschmelzofens 1 auf Schienen 4 verfahrbar
sind.
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An Stelle der bisher üblichen Chargiermulde ist an den drehbaren Rüssel
s der Chargiermaschine auswechselbar nun eine Chargierplatte 6 angeschlossen, deren
Länge etwa der Ofenbreite entspricht und deren Breite sich in der Größenordnung
von etwa 2 m bewegt. Das Ladegewicht derartiger Chargierplatten beträgt ein Mehrfaches
der bisher gebräuchlichen Chargiermulden.
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Um das Fassungsvermögen der Chargierplatten noch weiter zu erhöhen,
können an die Platten
Seitenwände angelenkt werden. Eine solche
Ausführungsform der Chargierplatte ist in den F i g. 4 und 5 der Zeichnung veranschaulicht.
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An die Chargierplatte 6 sind über Gelenke 7 abklappbare Seitenwände
8, 9 angeschlossen, deren Bewegung beim Schrägstellen der Platte durch Lenker 10,
11 gesteuert wird. Das eine Ende der Lenker ist gelenkig an das freie Ende der Seitenwände
8, 9 und das andere in gleicher Weise an die feststehende Abschirmschale 12 für
den drehbaren Rüssel 5 der Chargiermaschine angeschlossen. Wenn die Chargierplatte
6 durch Drehen des Rüssels 5 in die in F i g. 5 gestrichelt gezeichnete Schrägstellung
gelangt, sorgt der Lenker 11 für ein entsprechendes Abklappen der Seitenwand 9 und
der Lenker 10 für ein Einziehen der Seitenwänd B. Bei entgegengesetzter Schrägstellung
der Platte 6 klappt die Seitenwand 8 der Platte ab, während die Wand 9 eingezogen
wird.
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Aus F i g. 2 ist erkennbar, daß der Vorschmelzofen 1 bei Verwendung
der Chargiereinrichtung nach der Erfindung nur mit zwei Türen 3 ausgestattet zu
werden braucht, ein Umstand, der zu einer entscheidenden Verbesserung des Wärmehaushalts
des Ofens führt.
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Die vorstehend zur Verwendung bei einem als Vorschmelzofen arbeitenden
Siemens-Martin-Ofen beschriebene Chargiervonichtung äußert ihre Vorzüge nicht nur
hier, sondern auch bei einem in üblicher Weise betriebenen Siemens-Martin-Ofen,
dessen in sich geschlossenen Chargierabschnitt sie erheblich verkürzt. Man hat das
gleiche bisher mit anderen Mitteln zu erreichen versucht, beispielsweise durch eine
Vergrößerung des Schüttgewichtes des Schrotts durch Kleinschneiden und Sortieren.
Auch sind Paketierpressen gebaut worden, die ganze Automobile zu kleinen Paketen
verarbeiten und den Schrott so in eine sehr kompakte Form bringen. Die Erfahrung
hat aber gezeigt, daß Schrottpakete dieser Art in einem Siemens-Martin-Ofen nur
langsam einschmelzen, weil sie der Flamme nur auf ihrer Oberfläche zugänglich sind.
Deshalb ging man dazu über, einen aus Transportgründen paketierten Schrott vor dem
Einsatz in den Martinofen kleinzuschneiden oder sogar wieder auseinanderzureißen.
In jedem Fall ist die Vorbereitung des Schrotts für den Einsatz in einen Herdofen,
gleichgültig, ob sie durch Paketieren, Wiederaufschneiden der Pakete oder auch durch
bloßes Zerkleinern erfolgt, in hohem Maße aufwendig. Bei der Verwendung der Chargiervorrichtung
nach der Erfindung kann sie ohne weiteres entfallen, weil auf den großräumigen Chargierplatten
jede Sorte von Schrott transportiert und durch einfaches Schrägstellen in den Ofen
eingesetzt werden kann.