DE1458876B2

DE1458876B2 - Vorrichtung zum Sperren und Absaugen der im Herdraum eines Metallschmelzofens entstehenden Gase und Stäube

Info

Publication number: DE1458876B2
Application number: DE19651458876
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 4170 Geldern; Wiebe Herbert Dipl.-Ing. 4150 Krefeld Jacobs
Original assignee: Industrie-Companie Kleinewefers GmbH, 4150 Krefeld
Priority date: 1965-08-19
Filing date: 1965-08-19
Publication date: 1970-05-21
Also published as: DE1458876A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Sperren und Absaugen der im Herdraum eines Metallschmelzofens, insbesondere eines Elektroofens, entstehenden Gase und Stäube mittels einer durch eine ringförmige, den Strömungsquerschnitt des Gases oder Staubes konzentrisch umfassende Düse erzeugten Gas- oder Luftsperre.

Es ist eine Vorrichtung zum Absaugen der Ofengase eines Lichtbogenofens, insbesondere zur Stahlherstellung, und zum Regeln des Ofendruckes mit Hilfe eines Luftspaltes zwischen einem Mundstück der Absaugeleitung und einem Stutzen des Ofendeckels bekannt. Hierbei ist vorgesehen, daß das Mundstück des Absaugerohres, das axial zum Stutzen des Ofendeckels gelegen ist, während des Ofenbetriebes verschiebbar ist. Durch diese Vorrichtung werden die Nachteile weiterhin bekannter Vorrichtungen vermieden, die mit Drehklappen und Schiebern arbeiten, durch die Geschwindigkeitsverminderungen in der Abgasleitung und hierdurch Staubablagerungen, insbesondere an Krümmern und Rohrstößen, entstehen. Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung mit verschiebbarem Absaugerohr ist jedoch, daß der Saugzug aus dem Herdraum nicht vollständig unterbrochen werden kann, wodurch ein zusätzlicher Absperrschieber im Abgasstutzen erforderlich wird. Ferner ist in den Phasen der stärksten Dampfentwicklung der Ringspalt zwischen dem Absaugerohr und dem Ofenstutzen geschlossen, wodurch die Verbrennung des CO-Anteils im Abgas sehr vermindert wird und die Gefahr von Verpuffungen und Explosionen gegeben ist.

Ein weiterhin bekanntes Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung zweier verschiedener Gasräume an Industrie- und Versuchsöfen mittels einer Gassperre sieht die Anwendung zweier Düsen vor. die entgegengesetzt zueinander gerichtet sind, wobei das Regulieren eines Saugzugs von Null oder annähernd Null bis zu einem maximalen Wert nur durch das genaue Abstimmen beider Düsen aufeinander möglich ist, was umständlich und zeitraubend ist.

Letztlich ist es bekannt, mittels eines einseitig in einen Strömungskanal gerichteten Luftstroms, welcher an der der Luftstromeintrittsöffnung abgewandten Wandseite auf diese aufprallt, bestimmte strömungstechnische Verhältnisse zu bewirken, wobei die Änderung dieser Strömungsverhältnisse im wesentlichen durch eine Änderung der Luftmenge des Luftschleiers pro Zeiteinheit bewirkt wird. Ferner soll hierbei der Düsenkasten derart verstellbar sein, daß die Höhe der vom Luftschleier abzusperrenden Öffnung veränderlich ist, d. h., der Querschnitt der abzusperrenden Öffnung und damit die Größe des Luftschleiers soll ebenso wie die Dicke des Sperrluftstromes und dessen AusströmungswLnkel veränderbar sein.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung, bei der mit einfachen Mitteln eine Druckveränderung im Herdraum des Ofens zwischen Null oder annähernd Null und einem Maximalwert erreichbar ist. Hierbei soll nicht nur ein Absperren des Luftstromes erfolgen, sondern auch ein Absaugen des Abgases aus dem Herdraum mit einfachen Mitteln erreicht werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung der genannten Art vor, daß zwischen dem Abgasstutzen des Ofens und der Ofenabsaugleitung ein Zwischenraum gebildet ist und die Richtung des aus der Ringdüse austretenden Luftstromes aus der Ringdüsenebene bis in Strömungsrichtung oder annähernd bis in Strömungsrichtung der Ofengase in dem Abgasstutzen dadurch veränderbar ist, daß die Ringdüse bis unter und/oder über den oberen Rand des Ofens höhenverstellbar ist.

Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen am Abgasstutzen des Ofens angeordneten kragenartigen Flansch vor, auf dem die Ringdüse in ihrer untersten Stellung luftdicht aufliegt.

Die Ringdüse kann in mehrere Einzeldüsen aufgelöst sein, die um den Abgasstutzen angeordnet sind. Hierbei können die Einzeldüsen um einen Winkel zwischen 0 und 90° in Strömungsrichtung des Abgasstutzens schwenkbar sein, so daß die Düsenmündung der Einzeldüsen wiederum bis unter und/oder über den oberen Abgasstutzen höhenverstellbar ist. Die Schwenkachse der Einzeldüsen kann bei dieser Ausführungsform in der Nähe des Düsenspaltes angeordnet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Ringdüse sieht vor, daß diese schneckenförmig mit stetig abnehmendem Querschnitt bei konstanter Ausströmgeschwindigkeit im Düsenspalt ausgebildet ist. Hierdurch wird eine Einsparung an Druckluft erreicht.

Die Höhenverstellung bzw. die Winkelverstellung der Ringdüse bzw. der die Ringdüse bildenden Einzeldüsen kann über Drosseln in Abhängigkeit vom Innendruck des Herdraumes mittels eines druckgesteuerten Reglers selbsttätig erfolgen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt_

F i g. 1 die Vorrichtung in schematischer Darstellung teilweise im Schnitt,

F i g. 2 a, b eine in der Höhe verstellbare Ringdüse,

Fig. 3 die Draufsicht auf eine Mehrkammer-Ringdüse,

F i g. 4 eine in der Höhe verstellbare Schnecken-Ringdüse,

F i g. 5 und 6 zwei aus Einzeldüsen mit unterschiedlichen Schwenkachsen bestehende Ringdüsen und

F i g. 7 eine Draufsicht auf die Düsen nach F i g. 6 mit einem sechseckigen Absaugstutzen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt einen auf Kufen ruhenden Elektroschmelzofen 1 der üblichen Bauart mit dem die Schmelze aufnehmenden Herdraum 2 und dem Deckel 3. Dieser besitzt zentrale Durchführungsöffnungen 4 für die heb- und senkbaren Elektroden 5 sowie einen Abgasstutzen 6. In einem gewissen, einen Zwischenraum bildenden Abstand über der Öffnung des Abgasstutzens 6 ist eine Absaughaube 7 angeordnet, von der aus eine Abgasleitung zu einem Entstauber 9 und von dort über einen Lüfter 10 zu einem Abgaskamin führt.

Auf Höhe der oberen Öffnung des Abgasstutzens 6 befindet sich eine den Luftschleier bildende Ringdüse 12, die über ein Gelenk- oder Teleskoprohr 13 und eine Leitung 14 von einem Lüfter 15 frische Druckluft erhält. Ein von einem Antrieb 16 betätigtes Triebwerk 17 dient zur Höhenverstellung der Düse 12.

Der Luftschleier zur Unterdrückung der Gasabsaugung und/oder zur Erzeugung des Saugzuges kann durch die Höhenverstellung der in ihrer Blas-

leistung unveränderlichen Ringdüse oder durch eine in der Höhe verstellbare Ringdüse mit veränderlichem Luftdurchsatz erfolgen. Die Wirkungsweise der Ringdüse ist nochmals in F i g. 2 dargestellt. In der oberen Stellung gemäß Fig. 2a erfolgt das Absperren des Abgasstutzens 6 durch einen Luftschleier, während in der tiefsten Stellung der Düse 6 gemäß Fig. 2b eine starke Ejektorwirkung auf das Abgas erzeugt wird. Diese Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß sich die Düse 12 in ihrer tiefsten Stellung auf einem am Abgasstutzen 6 angeordneten kragenartigen Flansch 6 b legen kann, wodurch die gesamte Frischluftmenge zu einer beschleunigten Strömung nach oben gezwungen wird. Die Höhenverstellung erfolgt durch die dem Stelltrieb 16 angetriebene Verstelleinrichtung 17.

Zur Erzielung einer konstanten Austrittsgeschwindigkeit am Ringspalt 12a kann entweder der Rauminhalt der Ringdüse sehr groß gewählt werden oder wie in der Draufsicht in Fig. 3 dargestellt, kann die Ringdüse durch Trennwände 12b in zwei oder mehr Kammern unterteilt und über getrennte Luftleitungen 13 a beaufschlagt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung findet die in Fig. 4 dargestellte Schnecken-Ringdüse 18 Anwendung, durch die die Abmaße der Düse erheblich verkleinert und durch die Wirkung des sich bildenden Spiralwirbels der Luftverbrauch vermindert wird.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene geschlossene Ausführungsform der Ringdüse beschränkt, vielmehr kann die Ringdüse auch in Einzeldüsen aufgelöst seih. So zeigt die Fig. 5 eine Ringform mit vier oder mehr schwenkbaren Einzeldüsen 19, die um eine Achse 20 in die gestrichelte Stellung verschwenkt werden können. Noch günstiger ist eine ähnliche Ausführungsform nach Fig. 6, bei der jedoch die Schwenkachse21 in der Nähe des Düsenspaltes liegt, wodurch der austretende Luftstrom immer in der Nähe der oberen Öffnung des Absaugstutzens gehalten wird.

Die F i g. 7 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung, wobei der Abgasstutzen entsprechend der Anzahl der Einzeldüsen eine Sechseckform besitzt und wobei die sechs Einzeldüsen 19 durch Metallschläuche 22 einzeln an eine nicht dargestellte Durchluft-Ringleitung angeschlossen sind. Das Verschwenken der Einzeldlüsen 19 erfolgt in dargestelltem Beispiel über Zugstangen 23 von einem Kurbeltriebwerk 24 (F i g. 6) aus.

Zum Einhalten der gewünschten Drücke im Herdraum ist eine selbsttätige, vom Ofeninnendruck beeinflußte Regelung anwendbar. F i g. 1 zeigt in prinzipieller Darstellung einen von einem Feindruckmanometer 25 gesteuerten Regler 26, der die Drosseln 27 in der Frischluftleitung oder den Verstellantrieb 16-17 selbsttätig beeinflußt.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Sperren und Absaugen der im Herdraum eines Metallschmelzofens, insbesondere eines Elektroofens, entstehenden Gase oder Stäube mittels einer durch eine ringförmige, den Strömungsquerschnitt des Gases oder Staubes konzentrisch umfassende Düse erzeugten Gasoder Luftsperre, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abgasstutzen (6) des Ofens und der Ofenabsaugleitung (8) ein Zwischenraum gebildet ist und die Richtung des aus der Ringdüse austretenden Luftstromes aus der Ringdüsenebene bis in Strömungsrichtung oder annähernd bis in Strömungsrichtung der Ofengase in dem Abgasstutzen dadurch veränderbar ist, daß die Ringdüse (12) bis unter und/oder über den oberen Rand des Ofengasstutzens (6) höhenverstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen am Abgasstutzen (6) des Ofens angeordneten kragenartigen Flansch (6 b), auf dem die Ringdüse (12) in ihrer untersten Stellung luftdicht aufliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse aus mehreren, um den Abgasstutzen (6) angeordnete Einzeldüsen (19) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldüsen (19) um einen Winkel zwischen 0 und 90° zur Strömungsrichtung im Abgasstutzen schwenkbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (21) der Einzeldüsen (19) in der Nähe des Düsenspaltes angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse (12) schneckenförmig mit stetig abnehmendem Querschnitt bei konstanter Ausströmungsgeschwindigkeit im Düsenspalt (12 a) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen- bzw. Winkelverstellung der Düsen (12, 16, 19) oder die Frischluftmenge über Drosseln (27) in Abhängigkeit vom Innendruck des Herdraumes mittels eines druckgesteuerten Reglers (26) selbsttätig regelbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen