DE1951824A1 - Arc melting furnace - Google Patents

Arc melting furnace

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DE1951824A1 DE19691951824 DE1951824A DE1951824A1 DE 1951824 A1 DE1951824 A1 DE 1951824A1 DE 19691951824 DE19691951824 DE 19691951824 DE 1951824 A DE1951824 A DE 1951824A DE 1951824 A1 DE1951824 A1 DE 1951824A1
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Abstract

Electric arc melting furnace for the melting of scrap and sponge iron comprising three carbon electrodes which are introduced into the furnace chamber through openings in the floor whee they are fitted centrally in channels connected to combustion chambers for reducing gas mixtures which are passed into the melt round the electrodes, the arcs being formed in the region created by these gases round the electrodes. Instead of fuel mixtures, neutral or reducing gases can be employed. The electrodes are not raised above the melt level in the furnace, the casting lip of which is raised above the floor, a pool of melt always remaining after tapping.

Description

Einrichtung zum Schmelzen von metallischen Schmelzgut, insbesondere von Schrott und Eisenschwamm Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schmelzen von Schmelzgut, insbesondere von Schrott und Eisenschwamm, bei der die notwendige Schmelzwärme im wesentlichen durch elektrische Gasentladungen eingebracht widi die unterhalb des Schmelzbades zwischen Elektroden und Schmelbad stattfinden. Device for melting metallic melt material, in particular of scrap and sponge iron The invention relates to a device for melting of melted material, especially scrap and sponge iron, for which the necessary The heat of fusion is essentially introduced by electrical gas discharges take place below the weld pool between the electrodes and the melt pool.

Es ist aus der Patentanmeldung P 1908.366.4 eine Schmelze richtung bekannt, bei der der mit Schmelze bedeckte Boden eines senkrecht stehenden, mit Schmelzgut ständig,aufgefu"llten Schachtes eine Brenneröffnung mit darunter liegendem Brenner aufweist, dessen Achse im wesentlichen identisch mit der Schachtachse ist und dessen Brenngasstrahlen ohne wesentliche Richtungsänderung auf das schmelzende Schmelzgut treffen und anschließend an dem zu erwärmenden Schmelzgut vorbeistreichen.It is from the patent application P 1908.366.4 a melt direction known, in which the melt-covered bottom of a vertical standing, with Melting material constantly, a filled shaft with a burner opening underneath Has burner, the axis of which is essentially identical to the shaft axis and its fuel gas jets onto the melting point without any significant change in direction Hit the material to be melted and then brush past the material to be heated.

Brenngas und Schmelzgut bewegen sich dabei im Gegenstrom durch den Schacht.Fuel gas and melt material move in countercurrent through the Manhole.

Bei dieser anlage müssen, um Schmelztemperaturen über 20000 C zu erreichen, die Brenngase mit Luftüberschuß verbrannt werden. Dadurch entstehen neben Schmelze größere Mengen Schmelzoxyd, die die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beeinträchtigen. Wird statt Luft Sauerstoff verwendet, kann bei genügend hohen Brenngastemperaturen ein Brenngas erzeugt werden, das unter Luftmangel verbrennt, also reduzierend wirkt und das Entstehen größerer Mengen Schmelzoxyd verhindert. Durch den Einsatz von Sauerstoff steigen jedoch die Schmelzkosten stark an.With this system, in order to achieve melting temperatures of over 20,000 C, the combustion gases are burned with excess air. This creates not only melt larger amounts of fused oxide, which adversely affect the economic viability of the process. If oxygen is used instead of air, fuel gas temperatures can be high enough a fuel gas can be generated that burns in the absence of air, i.e. has a reducing effect and prevents the formation of large amounts of enamel oxide. Through the use of However, oxygen increases the melting cost sharply.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zul Schmelzen erforderliche hohe Temperatur durch elektrische Gasentladungen unterhalb des Schmelzbades zu erzeugen, wobei unter praktisch vollständiger Energieausnutzung eine gleichmäßige Stromabnahme gewährleistet ist.The invention is based on the object of the allowable melting required generate high temperature through electrical gas discharges below the weld pool, with a steady current decrease with practically complete energy utilization is guaranteed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Boden des Schmelzgefäßes Brenneröffnungen vorgesehen sind, durch die Elektroden, insbesondere Kohleelektroden geschoben werden können, wobei zwischen den Elektrodenspitzen und dem Schmelzbad ein Lichtbogen brennt, der sich im Bereich der Elektrodenspitzen vorwiegend im Strömungsschatten der durch den Trennspalt von Brenneröffnung und Kohleelektrode strömenden Brenn-oder Reduktionsgase ausbildet, wobei die Gase, die die Elektrode am Umfang umspülen ii Trennspalt die ßchallgeschwindickeit überschreiten können. Die hohen Gasgeschwindigkeiten im Trennspalt verhindern die Aufrechterhaltung eines Lichtbogens zwischen Elektrode und Brennöffnung und ein Eindringen von Schmelze in den Spalt.The object is achieved in that in the bottom of the Melting vessel burner openings are provided through the electrodes, in particular Carbon electrodes can be pushed, with between the electrode tips and an arc burns in the weld pool, which is located in the area of the electrode tips mainly in the flow shadow through the separation gap between the burner opening and Carbon electrode forms flowing fuel or reducing gases, the gases that Rinse the electrode around the circumference ii Exceed the separation gap the sound velocity can. The high gas velocities in the separation gap prevent maintenance an arc between the electrode and the combustion opening and the penetration of melt in the gap.

Der obere, der Elektrodenspitze abgewandte teil des Lichtbogens brennt in den schnell strömenden, hoch erwärmten Brenn-bzw. Reduktionsgasen, die aufgrund ihrer hohen Strömungsgeschwindigkeit den Raum oberhalb der Elektrodenspitze von Schmelze bzw. Schmelzgut freihalten.The upper part of the arc, facing away from the electrode tip, burns in the fast-flowing, highly heated combustion or. Reducing gases due to due to its high flow velocity the space above the electrode tip of Keep melt or melt material free.

Unterhalb der Brenneröffnung sind Druckkamemrn angeordnet, in denen Brenngase brennen oder in die Reduktionsgase eingeleitet werden. Die Gase treten durch den Trennspalt in den Schmelzraum.Pressure chambers are arranged below the burner opening, in which Combustion gases burn or are introduced into the reducing gases. The gases kick through the separating gap into the melting chamber.

Die Schmelzabstichöffnung kann in einem gewissen Abstand über dem Schmelzgefäßboden angeordnet werden, so daß nach dem Abstich immer Schmelze im Schmelzgefäß verbleiben kann.The enamel tap opening can be at a certain distance above the Melting vessel bottom are arranged so that there is always melt in the melting vessel after tapping can remain.

Bevorzugt ist eine Dreibrenneranordnung, wobei an die Elektroden eine Dreiphasenspannung angelegt wird. Grundsätzlich kann auch mit Gleichstrom gearbeitet werden.A three-burner arrangement is preferred, with one on the electrodes Three-phase voltage is applied. In principle, you can also work with direct current will.

Die Verbrennungsmedien Gas, Öl, Luft oder Sauerstoff verbrennen innerhalb des Brenners unter Luft- bzw. Sauerstoffmangel, so daß die durch das Schmelzbad strömenden Gase den Sauerstoff, der an dem Schmelzgut gebunden ist, aus der Verbindung lösen bzw. auf jeden Ball verhindern, daß freier Sauerstoff aus den Brenngasen Eisen oxydiert.The combustion media gas, oil, air or oxygen burn within of the burner with a lack of air or oxygen, so that the through the weld pool flowing gases remove the oxygen that is bound to the melt material from the connection loosen or prevent free oxygen from the combustion gases iron on each ball oxidized.

In besonderen Fällen können statt der Verbrennungsmedien Schutzgas, wie z.b. Stickstoff oder auf das Schmelzgut stark reduzierend wirkende Gase in den Brenner geschickt werden.In special cases, inert gas, such as. Nitrogen or gases that have a strongly reducing effect on the melting material in the Brenner will be sent.

In die Brenneröffnung munden Rohrleitungen, durch die zur metallurgischen Behandlung der Schmelze Kalk, Öl, Erdgas usw. eingeblasen werden können.Pipelines lead into the burner opening through which to the metallurgical Treatment of the melt lime, oil, natural gas, etc. can be blown.

Die Zündung eines Lichtbogens kann durch Trennen des Kurzschlusses zwischen Elektrode und Schmelze bzw. Schmelzgut, durch Hochspannungszündverfahren usw. erfolgen.The ignition of an arc can be achieved by disconnecting the short circuit between electrode and melt or melt material, by high-voltage ignition process etc. take place.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben: Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Schmelzeinrichtung, in deren Druckkammer Gase verbrannt werden.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below: Fig. 1 shows a section through a Melting device in whose pressure chamber gases are burned.

Fig. 2 und 3 zeigen eine Schmelzeinrichtung, in dessen Druckklammer Reduktionsgase eingeleitet werden.FIGS. 2 and 3 show a melting device in its pressure clamp Reducing gases are introduced.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Brenner 30 einer Schmelzeinrichtung. Der Mantel 22 der Brenneröffnung 21, die Brennerdüse 31 und der Brennermantel 32 sind wassergekühlt.Fig. 1 shows a section through a burner 30 of a melting device. The jacket 22 of the burner opening 21, the burner nozzle 31 and the burner jacket 32 are water-cooled.

In den Brenner wird durch den Brennermantel hindurch über eine Luft-Ringleitung 33 vorgewärmte Luft tangential in den Brenner eingeblasen. Gas wird über eine, Gasleitung in die Druckkammer 34, die die gesamte Brennereinrichtung umgibt, eingedüst. Das kalte Gas strömt an der Kohleelektrode 35 vorbei und kühlt sie. Der Elektrodenkopf 36 kann durch eine Elektroden-Hubvorrichtung 37 in den Schmelzraum 38 geschoben werden. Liegt an der Elektrode und dem Schmelzgut 39 eine Zündspannung an, wird bei ausgefahrenem Elektrodenkopf der Lichtbogen gezündet Der Lichtbogen wird durch eine Gleichspannung, die von einem Gleichetromgenerator 40 erzeugt wird, aufrecht erhalten.An air ring line is used to enter the burner through the burner jacket 33 preheated air is blown tangentially into the burner. Gas is supplied via a gas line injected into the pressure chamber 34, which surrounds the entire burner device. That cold gas flows past the carbon electrode 35 and cools them. The electrode head 36 can be moved into the melting chamber by means of an electrode lifting device 37 38 can be pushed. If there is an ignition voltage at the electrode and the melting material 39 on, the arc is ignited when the electrode head is extended. The arc is generated by a DC voltage generated by a DC generator 40, maintained.

Fig. 2 zeigt einen wagerechten Schnitt und Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine Brennereinrichtung mit rechteckigen Brenneröffnungen 50, durch die schmale, rechteckige Kohleelektroden 51 geschoben werden.FIG. 2 shows a horizontal section and FIG. 3 shows a vertical section Section through a burner device with rectangular burner openings 50, through the narrow, rectangular carbon electrodes 51 are pushed.

Die Brennerdüse 31, die Kontaktplatten 52 für die Stromzuführung und die Elektrodenhubeinrichtung 53 sind wassergekühlt. Die gesamte Brennereinrichtung ist von einer Druckkammer 34 umgeben, in der die Brenngase erzeugt bzw. in die die Reduktionsgase eingeleitet werden. Die Gase strömen mit Geschwindigkeiten nahe der Schallgeschwindigkeit durch den Spalt 54 zwischen Elektrode und Brennerdüse, der Kohleelektrode und Düse trennt, in den Schmelzraum. Wegen der hohen-Geschwindigkeiten im Spalt wird die Zündung bzw. die Aufrechterhaltung eines Lichtbogens im Bereich des Spaltes verhindert.The burner nozzle 31, the contact plates 52 for the power supply and the electrode lifting device 53 are water-cooled. The entire burner equipment is surrounded by a pressure chamber 34 in which the fuel gases are generated or in which the Reducing gases are introduced. The gases flow at speeds close to Speed of sound through the gap 54 between the electrode and the torch nozzle, the The carbon electrode and the nozzle are separated into the melting chamber. Because of the high speeds in the gap is the ignition or the maintenance of an arc in the area of the gap prevented.

Günstig werden innerhalb einer Schmelzeinrichtung mindestens 3 Elektroden vorgesehen, diesen ein Drehstromnetz über einen Drehstromtransformator angeschlossen werden.At least 3 electrodes within a melting device are advantageous provided, this is connected to a three-phase network via a three-phase transformer will.

Zur Zündung des Lichtbogens wird die Kohleelektrode 51 soweit durch die Brenneröffnung 50 geschoben, daß die Elektrodenspitze das flüssige Sehmelzbad berührt. Es entsteht ein Kurzschluß zwischen Elektrode und Schmelzbad. Danach wird die Elektrode zurückgezogen, wodurch unter Einwirkung der durch den Spalt 54 zwischen Elektrode und Brenneröffnung strömenden Brenn- bzw. Reduktienagase Schmelzbad und Elektrodenspitze getrennt werden. Bei der Trennung entsteht ein Lichtbogen.To ignite the arc, the carbon electrode 51 is so far through the burner opening 50 pushed that the electrode tip the liquid clay bath touched. A short circuit arises between the electrode and the weld pool. After that, will the electrode is withdrawn, whereby under the action of the gap 54 between Electrode and burner opening flowing fuel or reducing agent melt pool and Electrode tip are separated. An arc is created when they are separated.

Der Lichtbogen brennt vorwiegend im Strömunsschatten der Kohleelektrode. Die Lichtbogenlänge ist in erster Linie von der Elektrodenbreite abhängig, weil mit der Breite die Größe des Strömungsschattens wächst.The arc burns mainly in the shadow of the flow of the carbon electrode. The arc length is primarily dependent on the electrode width because the size of the flow shadow increases with the width.

Für die Aufrechterhaltung des Lichtbogens, insbesondere bei Anliegen einer verketteten Dreiphasenspannung an den Elektroden, ist es günstig, die Elektrodenspitze möglichst dicht am Schmelzbad zu halten, so daß vereinzelt flüssige Eisentropfen die Elektrodenspitze erreichen können.For maintaining the arc, especially when there is a concern a linked three-phase voltage at the electrodes, it is beneficial to use the electrode tip To be kept as close as possible to the weld pool, so that occasional liquid iron drops can reach the tip of the electrode.

Die wassergekühlte Kupferdüse kann durch eine feuerfeste, keramische, elektrisch schlecht leitende Düse ersetzt werden.The water-cooled copper nozzle can be replaced by a refractory, ceramic, Electrically poorly conductive nozzle must be replaced.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin daß weitgehend eine Oxydation des Schmelzgutes vermieden wird, daß unter Zuhilfenahme von Elektroenergie große Schmelzieistung möglich sind und daß die Energiekosten und Unterhaltungskosten gegenüber vergleichbaren Anlagen niedrig sind.The advantages that can be achieved with the invention are in particular that largely an oxidation of the melting material is avoided that with the help of electrical energy large Schmelzieistung are possible and that the energy costs and maintenance costs are low compared to comparable systems.

Claims (1)

Patentans prüche 1. Einrichtung zum Schmelzen von metallischen Schmelzgut, insbesondere von Schrott und Eisenschwamm, bei der die notwendige Schmelzwärme im wesentlichen durch elektrische Gasentladungen eingebracht wird, die unterhalb des Schmelzbades zwischen Elektroden und Schmelzbad stattfinden, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Schmelzgefäßes Brenneröffnungen vorgesehen sind, durch die Elektroden 35, 51, -insbesondere Kohleelektroden geschoben werden können, wobei zwischen den Elettrodenspitzen 36 und dem Schmelzbad ein Lichtbogen brennt, der sich im Bereich der Elektrodenspitzen vorwiegend im Strömungsschatten der durch den Trennspalt 54von BrennerUffnung und Kohleelektrode strömenden Brenn- oder Reduktionagase ausbildet, wobei die Gase, die die Elektrode am Umfang umspAlen im Trennapalt die Schallgeschwindigkeit überschreiten können.Claims 1. Device for melting metallic melt material, especially of scrap and sponge iron, where the necessary heat of fusion in the is essentially introduced by electrical gas discharges below the Weld pool take place between electrodes and weld pool, characterized that burner openings are provided in the bottom of the melting vessel through the electrodes 35, 51, -in particular carbon electrodes can be pushed, with between the Elettrodenspitzen 36 and the weld pool an arc burns, which is in the area of the electrode tips predominantly in the flow shadow of the through the separating gap 54 from Burner opening and carbon electrode forms flowing fuel or reducing gases, The gases that surround the electrode at the periphery in the separation gap are the speed of sound can exceed. 2. Einrichtung zum Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß2. Melting device, characterized in that unterhalb der Brenneröffnungen Druckkammern 34 angeordnet sind, in denen Brenngase brennen oder Reduktionsgase eingeleitet werden. are arranged below the burner openings pressure chambers 34, in which burn fuel gases or reducing gases are introduced. 30 Einrichtung zum Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß die chmelzeabstichöffnung in einer gewissen Höhe über dem Schmelzgefäßboden angeordnet werden kann.30 device for melting, characterized in that the melt tap opening can be arranged at a certain height above the bottom of the melting vessel. 4. Einrichtung zum Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dreibrenneranordnung bevorzugt wird, wobei an die Elektroden eine Dreiphasenspannung angelegt wird.4. Device for melting, characterized in that a three-burner arrangement is preferred, a three-phase voltage being applied to the electrodes. 5 e Einrichtung zum Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsmedien Gas, Öl, Luft oder Sauerstoff innerhalb des Brenners unter Luft bzw. Sauerstoffmangel verbrennen.5 e device for melting, characterized in that the combustion media Gas, oil, air or oxygen inside the burner under air or oxygen deficiency burn. 6. Einrichtung zum Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Verbrennungsmedien Schutzgase oder auf das Schmelzgut stark reduzierend wirkende Gase in den Brenner geschickt werden.6. Device for melting, characterized in that instead of the Combustion media protective gases or gases that have a strongly reducing effect on the melting material Gases are sent into the burner. 7. Einrichtung zum Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brenneröffnung Rohrleitungen münden, durch die zur metallurgischen Behandlung der Schmelze Kalk, Öl, Erdgas usw. eingeblasen werden kann.7. Device for melting, characterized in that in the burner opening Pipelines open through which for the metallurgical treatment of the melt lime, Oil, natural gas, etc. can be injected. 8. Einrichtung zum Schmelsen,ldadurch gekennzeichnet, daß die Zündung des Lichtbogen durch Trennen des Kurzschlusses zwischen Elektrode und Schmelze bzw Schmelzgut, durch Hoohspannungszündverfahren usw. erfolgt.8. Device for smelting, characterized in that the ignition of the arc by separating the short circuit between electrode and melt or Melting material, by high voltage ignition process, etc. takes place. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2396252A1 (en) * 1977-06-29 1979-01-26 Mansfeld Kombinat W Pieck Veb PLASMA FUSION OVEN

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