DE19500404A1 - Verfahren zum Chargieren von Einsatzgut in ein metallurgisches Gefäß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Chargieren von körnigem Einsatzgut, insbesondere heißem Eisenschwamm, in einen Schmelzofen, insbesondere einen Elektro-Lichtbogenofen, durch Fördern des Einsatzgutes über mindestens einen von oben in den Schmelzofen mündenden Förderkanal, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt (DE-C 29 00 864), pulverförmiges Material in eine metallurgische Schmelze durch in Lichtbogenelektroden angeordnete Förderkanäle, die oberhalb der Schmelzenoberfläche enden, zuzuführen, wobei das pulverförmige Material kontinuierlich mit Hilfe eines Trägergases gefördert wird. Diese Art der Förderung erfordert einen hohen anlagentechnischen Aufwand, insbesondere deswegen, weil die dem pulverförmigen Material durch das Fördergas vermittelte Geschwindigkeit alleine durch das Fördergas und nicht durch eine Formgestaltung der Förderkanäle eingestellt werden kann, da die Lichtbogenelektrode selbstverzehrend ist. Da die Gaseinspeisung in den Förderkanal von der Austrittsstelle des pulverförmigen Materials aus der Elektrode zudem weit entfernt angeordnet sein muß, kommt es zu Druckverlusten. Verlegungen der Förderkanäle sind daher nicht auszuschließen.

Für aus stark unterschiedlich großen Teilchen bestehendes Fördergut stellt sich aufgrund des langen, mit dem Fördergas beaufschlagten Förderkanales eine stark ungleiche Förderung für die groben und feinen Teilchen und damit eine Entmischung des Fördergutes ein.

Aus der EP-A 0 462 713 ist es bekannt, teilchenförmiges Einsatzgut über Förderrohre mittels Förderschnecken in ein metallurgisches Gefäß einzubringen. Auch diese Art der Einbringung erfordert einen hohen apparativen Aufwand. Zudem sind bis in das Innere des metallurgischen Gefäßes ragende Förderschnecken einer großen Hitzebelastung ausgesetzt und daher störanfällig; es kann zu Anbackungen des Fördergutes kommen. Für diese Art der Einbringung ist es nicht möglich, das Einsatzgut an die Stelle der größten Hitze im metallurgischen Gefäß einzubringen, und das Einsatzgut kann auch nur mit geringer Geschwindigkeit in das metallurgische Gefäß gelangen, so daß es bestenfalls auf die Schlackenoberfläche einer ein Metallbad bedeckenden Schlacke aufbringbar ist.

Aus der DE-A 22 17 593 ist es bekannt, Einsatzgut über Fallrohre in ein metallurgisches Gefäß einzubringen, u.zw. durch Schwerkraftwirkung, wobei die Beschickungsrohre auch zur Gasableitung dienen. Dies hat den Nachteil, daß es zu Staubablagerungen in den Beschickungsrohren durch das Abgas kommen kann, welche Ablagerungen durch besondere Einrichtungen entfernt werden müssen. Ein Fördern von zumindest teilweise feinstelligem Einsatzgut wäre mit diesem bekannten Verfahren nicht möglich.

Es ist weiters bekannt, zum Chargieren von heißem Eisenschwamm (der einen Anteil von feinteiligem Gut enthält) geschlossene Container zu verwenden und diese mit Hilfe der Schwerkraft einzubringen. Um jedoch Ablagerungen von feinteiligem Einsatzgut in dem Absaugsystem des metallurgischen Gefäßes gering zu halten, ist vor Einbringung des heißen Eisenschwammes eine Heißabsiebung notwendig; andernfalls würde der gesamte Feinanteil mit den abgesaugten Ofenabgasen mitgerissen.

Um auch den feinen Teil von heißem Eisenschwamm verwerten zu können, wäre eine aufwendige Brikettierung erforderlich, wobei jedoch die Wärmeenthalpie des Einsatzgutes weitgehend verloren geht. Außerdem erfordert eine Brikettierung ebenso wie eine Heißabsiebung einen hohen anlagentechnischen Aufwand und bedingt weiters hohe Wartungskosten.

Aus der EP-A 0 418 656 ist es bekannt, mittels eines ersten Fördergases einen Förderstrom für die Feststoffe zu bilden, der nach Austreten aus einer ersten Lanze mittels eines aus einer weiteren Lanze austretenden zweiten Fördergases umgelenkt und der Metallschmelze mitsamt den Feinanteilen zugeführt wird. Das Zusammentreffen des Förderstromes der Feststoffe mit dem die Umlenkung bewirkenden Gas erfolgt außerhalb der beiden Lanzen im freien Ofeninnenraum.

Dieses Verfahren bedingt einen hohen technischen Aufwand und erfordert hohe Investitionskosten, da nicht nur zwei Fördergasströme und zwei Förderlanzen erforderlich sind, sondern die beiden Lanzen zudem in eine genau zueinander passende Ausrichtung gebracht werden müssen, was von außerhalb des Ofens nicht leicht zu kontrollieren ist.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das sich in einfacher Weise, und ohne einen hohen anlagentechnischen Aufwand zu erfordern, durchführen läßt, wobei insbesondere die gesamte Wärmeenthalpie eines Einsatzgutes voll genutzt werden kann.

Weiters soll es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich sein, das Einsatzgut gezielt dorthin aufzugeben, wo es vom Bad optimal aufgenommen wird, wobei jedoch eine Staubbelastung im Absaugsystem durch das Einsatzgut zuverlässig vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

• - daß das Einsatzgut gemeinsam mit seinem Feinanteil durch Einblasen eines Fördergases in den Endbereich des Förderkanales nach Injektorart einer sehr starken Beschleunigung unterworfen wird, und
• - daß eine auf einer im Schmelzofen enthaltenen Metallschmelze befindliche Schlackendecke vom Förderstrahl, gebildet durch das Einsatzgut gemeinsam mit seinem Feinanteil, durchstoßen wird, wodurch das Einsatzgut gemeinsam mit seinem Feinanteil direkt von der Metallschmelze aufgenommen wird.

Auf diese Weise gelingt es, das Einsatzgut derart zu beschleunigen, daß es gezielt dort eingebracht wird, wo es mit großer Effizienz im metallurgischen Gefäß weiterverarbeitet werden kann. Eine eventuell auf dem Bad vorhandene Schaumschlackendecke kann somit durchstoßen werden, so daß der Feinanteil des Einsatzgutes direkt von der unterhalb der Schlackendecke befindlichen Metallschmelze aufgenommen werden kann. Durch geeignete Wahl der Injektionsparameter (Druck, Menge etc.) gelingt es, eine Absaugung der Feinanteile zu unterdrücken, wodurch Verluste an Einsatzgut und Störungen bei der Gasabsaugung vermieden werden.

Aus der CH-A-674567 ist es bekannt, zur Förderung von in einen Ofen einzubringendem Gut, insbesondere von Energieträgern, im Endbereich einer Förderleitung eine Verbrennungsluft zuführende Injektordüse vorzusehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet mit besonderem Vorteil das Fördern von heißem Eisenschwamm. Hierdurch erspart man sich eine Heißabsiebung und eine Brikettierung, woraus sich niedrige Investitions- und Betriebskosten gegenüber Anlagen mit Heißbrikettierung ergeben. Da dann auch die gesamte fühlbare Wärme aus dem Einsatzgut genutzt werden kann, kommt es zu einer wesentlichen Einsparung von Schmelzenenergie.

Erfindungsgemäß kann auch auf Zwischenlager und Zwischenbunker, wie sie bei der Einbringung von Heißbriketts und bei Verwendung einer Heißsiebanlage notwendig wären, verzichtet werden.

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei zumindest ein einen Förderkanal bildendes Förderrohr von oben in ein metallurgisches Gefäß, insbesondere in einen Elektro-Lichtbogenofen, mündet, ist dadurch gekennzeichnet, daß im Endbereich des Förderrohres eine ein Fördergas zubringende Gasleitung nach der Art eines Injektors einmündet, wobei zweckmäßig an der Einmündung der Gasleitung in den Förderkanal die Hauptströmungsrichtung des Gases gleich gerichtet ist zur Längsrichtung des Förderkanales im Endbereich des Förderrohres.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schließt an die Mündung des Förderrohres eine Austragsschurre an, die vorzugsweise schwenkbar gelagert ist.

Vorteilhaft ist die in das Innere des metallurgischen Gefäßes ragende Schurre mit einer Kühleinrichtung versehen. Eine solche Kühleinrichtung kann auch für den Endbereich des Förderrohres vorteilhaft sein, wobei die Kühleinrichtung von einem wassergekühlten Schild gebildet ist.

Zur besseren Einbringung des Einsatzgutes rund um einen Lichtbogen eines Elektro- Lichtbogenofens weist vorteilhaft der Endbereich des Förderrohres einen ovalen Querschnitt auf.

Ist das metallurgische Gefäß mit nur einer einzigen zentral angeordneten Elektrode ausgerüstet, sind erfindungsgemäß zweckmäßig mehrere, gegebenenfalls mit Austragsschurren verlängerte, Förderrohre mit gegen den zentralen Lichtbogen gerichteten Förderrichtungen vorgesehen.

Bei einer Mehrzahl von Elektroden ist vorteilhaft mindestens ein, gegebenenfalls mit einer Austragsschurre verlängertes, Förderrohr mit gegen das Zentrum des von den Elektroden umgrenzten Raumes gerichteter Förderrichtung vorgesehen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 ein Detail einer Draufsicht auf ein metallurgisches Gefäß nach einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Ansicht einer Schnittdarstellung eines gemäß der Linie II-II der Fig. 1 geführten Schnittes und Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 1 zeigen. Fig. 4 veranschaulicht eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines metallurgischen Gefäßes nach einer zweiten Ausführungsform, Fig. 5 eine Ansicht gemäß dem Pfeil V der Fig. 4.

Mit 1 ist ein aus wasserdurchströmten Rohren 2 gebildeter Ofendeckel eines Elektro- Lichtbogenofens 3 bezeichnet. Zentral in den Elektro-Lichtbogenofen 3 ragt durch den Ofendeckel 1 eine Graphitelektrode 4. Zur Chargierung von zumindest teilweise feinteiligem (staubbeladenem) Eisenschwamm 5 dient eine Zubringeinrichtung 6, die von einem sich gabelförmig in zwei Förderrohre 7 teilenden Zubringrohr 8 gebildet ist, in deren Förderkanäle 9 der Eisenschwamm 5 infolge von Schwerkraftwirkung bis zu den Endbereichen 10 der Förderkanäle 9 der Förderrohre 7 fließt. Die Endbereiche 10 der Förderkanäle 9 liegen seitlich im Abstand 11 von der und diametral zur Elektrode 4 und weisen einen vertikal nach unten gerichteten Abschnitt 12 auf. Die Förderrohre 7 und das Zubringrohr 8 selbst sind unter etwa 45° gegen die Horizontale geneigt.

Am knieförmigen Übergang des geneigten Teiles jedes Förderrohres 7 in den vertikal gerichteten Abschnitt 12 des Endbereiches 10 mündet in jeden der Förderkanäle 9 eine Gasleitung 13, durch die ein Fördergas, wie z. B. Preßluft, Stickstoff etc., gleichgerichtet mit dem Förderstrahl 14 des Eisenschwammes 5 eingeblasen wird. Hierdurch ist ein Injektor gebildet, und es gelingt, das zu fördernde Einsatzgut 5, u.zw. dessen Feinanteil, derart zu beschleunigen, daß es beim Auftreffen auf eine auf einer Metallschmelze 16 befindliche Schlackendecke 17 diese durchstößt und direkt von der unterhalb der Schlackendecke 17 befindlichen Metallschmelze 16 aufgenommen wird.

Die Endbereiche 10 jedes Förderkanales 9 sind mit einem ovalen Querschnitt 15 versehen, wobei die längere Achse parallel zu einer an den Lichtbogen gelegten Tangentialrichtung ausgerichtet ist (vgl. Fig. 1). Hierdurch wird ein um den Lichtbogen herum etwas aufgefächerter Materialeintrag erzielt, bei dem der Wärmeeintrag günstiger ist.

Unterhalb der Mündung 18 jedes Förderkanales 9 bzw. jedes Förderrohres 7 ist jeweils eine Austragsschurre 19 befestigt, durch die der Förderkanal 9 verlängert wird. Jede der Austragsschurren 19 ist mit seitlichen Aufhängungen 20 am Ofendeckel 1 schwenkbar abgestützt, wobei eine Schwenkbewegung der Austragsschurren 19 mit Hilfe von an diesen befestigten Betätigungsstangen 21 durchführbar ist. Die Austragsschurren 19 ragen durch den Ofendeckel 2 in den Innenraum des Elektro-Lichtbogenofens 3. Sie sind an dem nach innen ragenden Teil mit einer Kühlvorrichtung 22 versehen, die von kühlmitteldurchströmten Rohren 23 gebildet ist. Die Kühlvorrichtung 22 umgibt die Austragsschurren 19 zumindest an dem in den Innenraum des Elektro-Lichtbogenofens 3 ragenden Teil zur Gänze, an dem äußeren Teil bilden sie lediglich ein Schutzschild zur Elektrode 4. Die Endbereiche 10 der Förderrohre 7 sind gegen die Elektrode 4 hin durch ein Kühlschild 24, das ebenfalls von wasserdurchströmten Rohren 25 gebildet ist, gegen von der Elektrode 4 abstrahlende Hitze geschützt.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, gelingt es durch entsprechendes Ausrichten der Austragsschurren 19, den Förderstrahl 14 des Eisenschwammes 5 direkt zur heißesten Stelle 26, also möglichst nahe an den Lichtbogen 27 der Elektrode 4, heranzuführen.

Eine Zusatzkühlung der thermisch stark beanspruchten Endbereiche 10 der Förderkanäle 9 bzw. Förderrohre 7 und der Austragsschurren 19 wird durch das Fördergas bewirkt.

Gemäß der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist der Elektro-Lichtbogenofen 3 mit drei Graphitelektroden 4 ausgestattet, die radialsymmetrisch zur Ofenmittelachse angeordnet sind. Das Förderrohr 7 ist mit seinem Endbereich 10 im Zentrum 28 des von den Graphitelektroden 4 umgrenzten Raumes 29 angeordnet. In diesem Fall wird das feinteilige Einsatzgut 5 zentral in den Elektro-Lichtbogenofen 3 eingebracht.

Der Feinanteil beträgt bei Eisenschwamm etwa 8%, wobei der Transportabrieb bereits berücksichtigt ist. Dies ergibt pro Tonne Eisenschwamm etwa 80 kg Feinanteil. Zur Förderung dieser 80 kg Feinanteil je Tonne Eisenschwamm werden erfindungsgemäß etwa 2 Nm³ Luft oder Stickstoff verwendet. Die größeren Stücke des Eisenschwammes fallen in erster Linie im freien Fall auf die Badoberfläche und tragen zur Beschleunigung des Feinanteiles bei. Der Druck der zugeleiteten Luft bzw. des zugeleiteten Stickstoffes beträgt 0,5 MPa.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. Die Einmündungen der Förderrohre 7 befinden sich vorzugsweise am Ofendeckel 1, die Förderrohre 7 könnten jedoch auch seitlich im oberen Bereich des metallurgischen Gefäßes 3 einmünden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Chargieren von körnigem Einsatzgut, insbesondere heißem Eisenschwamm (5), in einen Schmelzofen (3), insbesondere einen Elektro-Lichtbogenofen (3), durch Fördern des Einsatzgutes (5) über mindestens einen von oben in den Schmelzofen (3) mündenden Förderkanal (9), gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• - daß das Einsatzgut (5) gemeinsam mit seinem Feinanteil durch Einblasen eines Fördergases in den Endbereich (10) des Förderkanales (9) nach Injektorart einer sehr starken Beschleunigung unterworfen wird, und
• - daß eine auf einer im Schmelzofen enthaltenen Metallschmelze (16) befindliche Schlackendecke (17) vom Förderstrahl (14), gebildet durch das Einsatzgut (5) gemeinsam mit seinem Feinanteil, durchstoßen wird, wodurch das Einsatzgut (5) gemeinsam mit seinem Feinanteil direkt von der Metallschmelze (16) aufgenommen wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei zumindest ein einen Förderkanal (9) bildendes Förderrohr (7) von oben in ein metallurgisches Gefäß (3), insbesondere in einen Elektro-Lichtbogenofen (3), mündet, dadurch gekennzeichnet, daß im Endbereich (10) des Förderrohres (7) eine ein Fördergas zubringende Gasleitung (13) nach der Art eines Injektors einmündet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einmündung der Gasleitung (13) in den Förderkanal (9) die Hauptströmungsrichtung des Gases gleich gerichtet ist zur Längsrichtung des Förderkanales (9) im Endbereich (10, 12) des Förderrohres (7).

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Mündung (18) des Förderrohres (7) eine Austragsschurre (19) anschließt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsschurre (19) schwenkbar gelagert ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsschurre (19) mit einer Kühleinrichtung (22) versehen ist.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich (10) des Förderrohres (7) mit einer Kühleinrichtung (24) versehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (24) von einem wassergekühlten Schild (25) gebildet ist.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich (10) des Förderrohres (7) einen ovalen Querschnitt (15) aufweist.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zentral im metallurgischen Gefäß angeordneten Elektrode (4) mehrere gegebenenfalls mit Austragsschurren (19) verlängerte Förderrohre (7) mit gegen den zentralen Lichtbogen (27) gerichteten Förderrichtungen (14) vorgesehen sind (Fig. 1 bis 3).

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mehrzahl von Elektroden (4) mindestens ein gegebenenfalls mit einer Austragsschurre verlängertes Förderrohr (7) mit gegen das Zentrum (28) des von den Elektroden (4) umgrenzten Raumes (29) gerichteter Förderrichtung vorgesehen ist (Fig. 4, 5).