DE1273550B - A container arranged in the exhaust gas flow of a chamberless steel melting furnace for preheating the furnace charge - Google Patents
A container arranged in the exhaust gas flow of a chamberless steel melting furnace for preheating the furnace chargeInfo
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Description
Im Abgasstrom eines kammerlosen Stahl-Schmelzofens angeordneter Behälter zur Vorwärmung der Ofenbeschickung Die Erfindung betrifft einen kammerlosen Stahl-Schmelzofen mit Chargenvorwärmung, der mit Brennstoff und technisch reinem Sauerstoff beheizt ist und in dessen Abgasstrom ein rohrartiger Behälter angeordnet ist zur Aufnahme und Vorwärmung der je nachfolgende Charge einzusetzenden, den Behälterquerschnitt ausfüllenden festen Ofenbeschickung.Container arranged in the exhaust gas flow of a chamberless steel melting furnace for preheating the furnace charge The invention relates to a chamberless steel melting furnace with batch preheating that heats with fuel and technically pure oxygen is and in the exhaust gas flow, a tubular container is arranged for receiving and preheating of each subsequent batch to be used, the container cross-section filling solid furnace loading.
Ein wiederholt gemachter Vorschlag (Stahl und Eisen, 77 [1957], S. 651 und 652), bei Stahl-Schmelzöfen von der regenerativen Gasfeuerung abzugehen und statt dessen die Brennstoffe in einem kammerlosen Ofen mit technisch reinem Sauerstoff zu verbrennen, sind bisher über das Versuchsstadium nicht hinausgekommen. Den Vorteilen, einfachere Ofenkonstruktion, raschere dargierung und Neuzustellung, geringerer Platzbedarf der Anlage, die zusammen genommen eine erhöhte Schmelzenfolge und bessere Produktivität erwarten lassen, steht der als durchgreifend erachtete Nachteil erheblicher Mehrkosten für den Bedarf an Wärmeenergie je Tonne Stahl gegenüber (Berg- u. Hüttenm. Monatshefte, Mai 1963, S. 119 bis 127).A repeated suggestion (Stahl und Eisen, 77 [1957], p. 651 and 652) to move away from regenerative gas firing in steel melting furnaces and instead the fuels in a chamberless furnace with technically pure Burning oxygen has so far not progressed beyond the experimental stage. The advantages of a simpler furnace construction, faster presentation and relining, less space required by the system, which, taken together, results in an increased melt sequence and let us expect better productivity, is what is considered to be sweeping Disadvantage of considerable additional costs for the need for thermal energy per ton of steel compared (Berg- u. Hüttenm. Monthly booklet, May 1963, pp. 119 to 127).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem mit Brennstoff und technisch reinem Sauerstoff betriebenen Stahl-Schmelzofen die Wärmeausnutzung derart zu steigern, daß der genannte Kostennachteil weitgehend ausgeglichen und gegenüber den bereits erörterten Vorteilen völlig zurücktritt.The invention is now based on the object in a fuel and technically pure oxygen-operated steel melting furnace the heat utilization to increase so that the cost disadvantage mentioned largely compensated and completely withdraws from the advantages already discussed.
Aus der britischen Patentschrift 895 534 ist ein mit Brennstoff und Luft beheizter, kammerloser Stahl-Schmelzofen bekannt, an den sich oben ein die nächstfolgende Charge aufnehmender, senkrechter Schacht anschließt. Die vorzuwärmende feste Ofenbeschickung ruht in dem Schacht auf einem zurückziehbaren, wassergekühlten Tragrost. Dieser führt zu unerwünschten Wärmeverlusten des Abgases und birgt die große Gefahr in sich, der wirksam nicht begegnet werden kann, daß der örtlich abtropfende Einsatz mit dem Rost verschweißt und diesen unbeweglich macht. Der kurze, nur geringfügig konische Schacht ergibt eine schlechte Wärmeausnutzung der Abgase und/oder eine beachtliche Temperaturdifferenz zwischen dem unteren Teil und dem oberen Teil des Einsatzgutes. Ein Zusammenbacken des Gutes im unteren Abschnitt des Schachtes ist daher kaum zu vermeiden. Die Entleerung in den Ofen ist mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.From British patent specification 895 534 is a with fuel and Air-heated, chamberless steel melting furnace known to which a die Vertical shaft receiving the next batch is connected. The one to be preheated Fixed furnace load rests in the shaft on a retractable, water-cooled one Support grid. This leads to undesirable heat losses in the exhaust gas and harbors the great danger in itself, which cannot be effectively countered, that the locally dripping The insert is welded to the grate and makes it immobile. The short one, only slightly conical shaft results in a poor heat utilization of the exhaust gases and / or a considerable temperature difference between the lower part and the upper part of the Input. There is a caking of the goods in the lower section of the shaft therefore hard to avoid. The emptying into the furnace is with considerable difficulty tied together.
Aus der deutschen Patentschrift 460 525 ist ein im Abgasstrom eines bodenblasenden Konverters angeordneter Drehrohrofen bekannt, in dem nur ein Teil der Konverterbeschickung (Erz und Kalk) vorgewärmt und der jeweils in Behandlung befindlichen Charge zugeführt wird.From the German patent specification 460 525 one is in the exhaust gas stream Bottom blowing converter arranged rotary kiln known in which only a part the converter feed (ore and lime) is preheated and the one under treatment current batch is supplied.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, einen kammerlosen Schmelzofen mit Chargenvorwärmung der eingangs genannten Gattung derart auszugestalten, daß der einlaßseitig an einem Krümmer auswechselbar angesetzte, auslaßseitig mit dem Abgaskanal lösbar und flexibel verbundene Behälter horizontal oder höchstens geringfügig geneigt angeordnet und mit einer Kippvorrichtung für dessen direkte Entleerung in den Schmelzofen verbindbar ist und daß das Verhältnis des einlaßseitigen Behälterquerschnittes zum auslaßseitigen Querschnitt im Bereich von 5: 1 bis 2 : 1 liegt.The invention proposes to achieve the above-mentioned object before, a chamberless melting furnace with batch preheating of the aforementioned To be designed in such a way that the inlet side can be exchanged on a manifold attached container, detachably and flexibly connected to the exhaust gas duct on the outlet side arranged horizontally or at most slightly inclined and with a tilting device can be connected for its direct emptying into the melting furnace and that the ratio of the inlet-side container cross-section to the outlet-side cross-section in the area from 5: 1 to 2: 1.
Bei den bekannten Einrichtungen zur Chargenvorwärmung wird nur ein sehr geringer Teil der Abgaswärme zurückgewonnen, der in der Regel deutlich unter 10% derjenigen Wärmemenge liegt, die dem Ofen insgesamt für die Schmelzbehandlung zugeführt werden muß. Mittels des Behälters nach der Erfindung ist die Wärmerückgewinnung aus den heißen Abgasen erheblich höher; dementsprechend ist der Brennstoff- und Sauerstoffbedarf wesentlich geringer.In the known devices for batch preheating, only one very small part of the exhaust gas heat recovered, which is usually well below 10% of the amount of heat required by the furnace for melting treatment must be supplied. The heat recovery is achieved by means of the container according to the invention considerably higher from the hot exhaust gases; accordingly is the fuel and Significantly lower oxygen demand.
Im einzelnen kann die Einrichtung nach der Erfindung in verschiedener Weise vorteilhaft weiter ausgestaltet sein. Die Absaugung der Abgase aus dem Ofen über den Behälter kann mittels eines dem Behälter nachgeschalteten Saugzuges, vornehmlich mittels eines Dampfstrahlgebläses, vorgenommen werden, wobei es sich empfiehlt, im Herdraum und dem Krümmer Normaldruck mit einer Schwankungsbreite von etwa ±3 mm Wassersäule einzuhalten. Der Krümmer kann als Hosenstück ausgebildet sein, an welches zwei Behälter anschließbar sind, die zusammen etwa den Einsatz für eine Charge aufnehmen. Der Krümmer muß vom Ofen entfernt werden können, indem er beispielsweise an einem ausschwenkbaren Deckel des Schmelzofens befestigt ist. Der Krümmer ist feuerfest ausgekleidet und weist zweckmäßig Deckel für den Verschluß seiner oberen Öffnungen auf. Zwecks weiter gesteigerter Ausnutzung der Abgaswärme kann zwischen den Behältern und dem Saugzug ein Wärmeaustauscher, z. B. ein Dampfkessel und/oder ein Rekuperator eingeschaltet sein, wobei der Rekuperator zur Vorwärmung des Sauerstoffes und/oder des Brennstoffes dient. Das verjüngte Ende des bzw. der Behälter und die zugehörigen Gegenflächen können derart abgeschrägt ausgebildet sein, daß die Behälter unter Spannung an den Stoßflächen dicht aufsitzen.In detail, the device according to the invention can be in various Way advantageously be further developed. The suction of the exhaust gases from the furnace over the container by means of an induced draft downstream of the container, primarily by means of a steam jet blower, whereby it is advisable to Normal pressure in the hearth and the manifold with a fluctuation range of approximately ± 3 mm water column to be observed. The elbow can be designed as a trouser piece which two containers are connectable that together about the Record use for a batch. It must be possible to remove the elbow from the stove, by attaching it to a swing-out lid of the melting furnace, for example is. The manifold is lined fire-proof and has an appropriate cover for the Closure of its upper openings. For the purpose of further increased utilization of the Exhaust heat can be a heat exchanger between the containers and the induced draft, e.g. B. a steam boiler and / or a recuperator can be switched on, the recuperator serves to preheat the oxygen and / or the fuel. The tapered end the or the container and the associated mating surfaces can be beveled in this way be designed so that the container sit tightly under tension on the abutment surfaces.
In den Zeichnungen sind zur Erläuterung von weiteren Einzelheiten der Erfindung einige Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 den Aufriß einer Schmelzofenanlage, F i g. 2 den Grundriß, F i g. 3 die zu F i g. 1 gehörende Kippstellung, F i g. 4 eine weitere Ausführungsform.In the drawings are for explanation of further details Some embodiments of the invention are shown, namely FIG. 1 den Elevation of a furnace installation, FIG. 2 the floor plan, F i g. 3 the to F i g. 1 corresponding tilt position, F i g. 4 shows another embodiment.
Der Schmelzofen ist mit 1 und der als Gasabzugshaube dienende Krümmer mit 3 bezeichnet. Der Brenner 2 ist im dargestellten Fall mit Öl und Sauerstoff betrieben. Statt seiner kann auch eine Sauerstofflanze oder eine sonstige übliche Energiequelle, beispielsweise eine Kohleelektrode, verwendet werden. 4 stellt Behälter dar, in denen das Einsatzgut (Schrott und Zuschläge) vorgewärmt wird. 5 ist ein Dampfkessel, 6 ein dazugehöriger Dampfspeicher, 7 eine Entstaubungsanlage (z. B. ein Sackfilter), 8 ein Saugzug, insbesondere ein Dampfstrahlsaugersystem.The melting furnace is at 1 and the elbow serving as a gas extractor hood labeled 3. The burner 2 is in the illustrated case with oil and oxygen operated. Instead of it, an oxygen lance or another conventional one can also be used Energy source, for example a carbon electrode, can be used. 4 places container in which the input material (scrap and aggregates) is preheated. 5 is a Steam boiler, 6 an associated steam accumulator, 7 a dedusting system (e.g. a bag filter), 8 an induced draft, in particular a steam ejector system.
Die gute Ausnutzung des Wärmeinhalts der Ofenabgase beruht darauf, daß die Gase auf dem kürzesten Weg zum Einsatzgut strömen, daß beide Medien wegen der vollständigen Querschnittsfüllung der Behälter über eine große Austauschfläche innig und genügend lange miteinander in Berührung stehen (konvektiver Wärmeübergang) und daß das Einsatzgut auf dem kürzesten Weg und in kürzester Zeit in den Ofen gelangt. In dem Behälter 4 bzw. den Behältern 4 durchstreichen die durch die Abkühlung sich komprimierenden Gase alle Hohlstellen des Einsatzes völlig gleichmäßig und ziehen nicht etwa bevorzugt durch einige größere Kanäle ab. Hierzu trägt wesentlich bei, daß das Verhältnis des Querschnittes an der Abzugsöffnung zum Querschnitt an der Eintrittsöffnung der Behälter 4 etwa 5: 1 bis 2:1 beträgt.The good utilization of the heat content of the furnace exhaust gases is based on that the gases flow on the shortest route to the charge, that both media because of the complete cross-sectional filling of the container over a large exchange area to be in close contact with each other for a long enough time (convective heat transfer) and that the input material gets into the furnace by the shortest route and in the shortest possible time. In the container 4 or the containers 4, the lines cross each other as a result of the cooling Compressing gases completely evenly and pull all hollow areas of the insert not preferentially through some larger channels. This makes a significant contribution that the ratio of the cross section at the vent to the cross section at the The inlet opening of the container 4 is approximately 5: 1 to 2: 1.
Bei dem in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Teilung des Abgasstromes mittels eines als Hosenstück ausgebildeten Krümmers 3 und die Verwendung von jeweils zwei Behältern 4 vorgesehen, die zusammen das Einsatzgut für die nächste Charge enthalten. Die Verwendung von zwei Behältern 4 empfiehlt sich vornehmlich bei Schmelzöfen mit kleiner Herdfläche und dementsprechend kleiner Abgasöffnung und insbesondere, wenn aufbereiteter Schrott mit dementsprechend hoher Pakkungsdichte des Einsatzgutes verwendet wird. Bei hoher Packungsdichte ist die Wärmeaufnahme schon im Behälter-Stirnbereich recht groß; zwei Behälter vermindern naturgemäß wegen ihres größeren stirnseitigen Gesamtquerschnittes die Gefahr des Flüssigwerdens des Einsatzes und sind wegen ihres geringen Füllgewichts auch leichter zu handhaben. Wird nicht aufbereiteter Schrott eingesetzt, kann in der Regel wegen der geringeren Packungsdichte des Einsatzgutes mit einem einzigen Behälter 4 gearbeitet werden, der den gesamten Einsatz für die nächste Charge aufnimmt. Dabei empfiehlt es sich zwecks leichteren Umfüllens entweder einen mit seinem festen Deckel schwenkbaren Ofen zu verwenden (F i g. 3) oder einen horizontal verfahrbaren Ofen 21, von dem der Deckel 19 mit Krümmer 20 abzuschwenken ist (F i g. 4).In the case of the FIG. 1 to 3 illustrated embodiment a division of the exhaust gas flow by means of an elbow designed as a Y-piece 3 and the use of two containers 4 are provided, which together the input material included for the next batch. The use of two containers 4 recommends mainly in melting furnaces with a small hearth area and correspondingly smaller Exhaust opening and especially when processed scrap with a correspondingly higher Packing density of the load is used. If the packing density is high, the Heat absorption already quite large in the front area of the container; decrease two containers naturally, because of their larger frontal overall cross-section, the risk of The insert becomes fluid and is also lighter due to its low filling weight to handle. If scrap that has not been processed is used, this can usually be due to the lower packing density of the input material worked with a single container 4 that takes up all the input for the next batch. Here recommends Either a swiveling lid with its fixed lid can be used for easier decanting Oven to use (F i g. 3) or a horizontally movable oven 21, of which the cover 19 with the bend 20 is to be swiveled away (FIG. 4).
Die Behälter 4 werden über die Halterungen 9 und 10 von den angrenzenden Bauteilen getragen. Ein dichter Anschluß an den Stoßstellen wird erreicht durch die schräge Ausbildung der Gegenflächen 17, die mit dem einen Gegendruck erzeugenden und Wärmelängsdehnungen ausgleichenden Faltenbalg 18 verbunden sind. An den Behältern 4 sind Laschen 14 und 15 angebracht, in die die Kranzüge 12 und 13 einzuhängen sind. In den Zeichnungen sind die Behälter 4 einmantelig ausgebildet. Zur besseren Wärmeisolation kann auch ganz oder teilweise ein Doppelmantel oder eine feuerfeste Auskleidung angewendet werden.The containers 4 are on the brackets 9 and 10 from the adjacent Components worn. A tight connection at the joints is achieved by the inclined formation of the mating surfaces 17, which generate a counter pressure with the and bellows 18 which compensate for longitudinal thermal expansion are connected. On the containers 4 tabs 14 and 15 are attached, in which the crane hoists 12 and 13 are to be hung. In the drawings, the containers 4 are single-walled. For better thermal insulation can also be wholly or partially a double jacket or a refractory lining be applied.
Der Krümmer 3 ist mit hochfeuerfesten Steinen ausgekleidet, die bekanntlich gegen Temperaturwechsel empfindlich sind. Aus diesem Grunde sind seine oberen Öffnungen mit Deckeln 11 verschließbar, so daß eine zu starke Abkühlung während der Abstelizeit vermieden wird.The manifold 3 is lined with highly refractory stones, which are known are sensitive to temperature changes. Because of this, its upper openings are closable with lids 11 so that excessive cooling during the abstinence is avoided.
Die Handhabung der erfindungsgemäßen Einrichtung geschieht folgendermaßen: Nach dem Abstich wird der Schmelzofen 1 zum Einfüllen der vorgewärmten Einsatzstoffe in einen Winkel von etwa 45° (Neigung der Ofenachse zur Horizontalen) zur Abzugseite hin gekippt und die Behälter 4 mittels der beiden Kranzüge 12 und 13 in eine solche Neigung hochgezogen, daß ihr Inhalt in den Ofen rutscht (F i g. 3 und 4). Nach dem Chargieren werden die leeren Behälter 4 auf die Bänke 16 abgesetzt, der Schmelzofen 1 wird wieder horizontal gestellt bzw. eingefahren, der Krümmer 3 bzw. der Ofendeckel zusammen mit dem Krümmer wird auf den Ofen aufgesetzt und alsdann der gefüllte Behälter 4 eingefahren (F i g. 1).The device according to the invention is handled as follows: After tapping, the melting furnace 1 is tilted towards the extraction side at an angle of about 45 ° (inclination of the furnace axis to the horizontal) to fill in the preheated feedstocks and the container 4 is tilted towards the extraction side by means of the two crane hoists 12 and 13 pulled up such a slope that its contents slide into the oven (Figs. 3 and 4). After charging, the empty containers 4 are placed on the benches 16, the melting furnace 1 is placed or retracted horizontally again, the elbow 3 or the furnace cover together with the elbow is placed on the furnace and then the filled container 4 is retracted (F i g. 1).
Im Bereich der Durchführung des Brenners 2 durch den Krümmer 3 kann ein nicht dargestelltes Druckmeßgerät eingebaut sein, dessen Meßwert als Stellimpuls für eine Regelanlage dient, die die Leistung des Saugzuges derart regelt, daß im Herdraum normaler Atmosphärendruck herrscht, der auf etwa ± 3 mm Wassersäule genau eingehalten wird.In the area of implementation of the burner 2 through the manifold 3 can a pressure measuring device, not shown, can be installed, the measured value of which is used as an actuating pulse is used for a control system that regulates the performance of the induced draft in such a way that im Normal atmospheric pressure prevails, which is accurate to about ± 3 mm water column is adhered to.
Claims (7)
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