DE19605499A1 - Process for melting metals and for keeping such melts warm - Google Patents

Process for melting metals and for keeping such melts warm

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    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erschmelzen von Metallen, insbesondere von Stahl, Gußeisen, Kupfer, Messing, Bronze oder Aluminium, sowie zum Warmhalten ebensolcher Schmelzen.The invention relates to a method for melting metals, in particular Steel, cast iron, copper, brass, bronze or aluminum, as well as for keeping warm just like melting.

Das Erschmelzen von Stahl, Gußeisen, Kupfer, Messing, Bronze oder Aluminium erfolgt z. B. in Drehtrommel- oder Elektrolichtbogenöfen mittels Luft- und Sauerstoffbrennern. Als Brennstoff für diese Luft- und Sauerstoffbrenner wird Schweröl, Steinkohlenteeröl, Heizöl, Propan, Butan oder Erdgas verwendet.The melting of steel, cast iron, copper, brass, bronze or aluminum z. B. in rotary drum or electric arc furnaces by means of air and Oxygen burners. Heavy oil is used as fuel for these air and oxygen burners, Coal tar oil, heating oil, propane, butane or natural gas are used.

Bei den oben erwähnten Erschmelzungsprozessen sollen die entstehenden Verbren­ nungsgase möglichst wenig Wasserstoff und Wasserdampf enthalten, um die Wasser­ stoffaufnahme der Schmelze so gering wie möglich zu halten bzw. ganz zu vermeiden. Insbesondere zu Beginn der Warmhalte- oder Überhitzungsphase erreicht die Wasser­ stoffaufnahme in die Schmelze ein Maximum. Dies gilt umso mehr, wenn die schützende Schlackeschicht von der Schmelze entfernt worden ist.In the melting processes mentioned above, the resulting burns should Gases contain as little hydrogen and water vapor as possible to keep the water to keep the material absorption of the melt as low as possible or to avoid it entirely. In particular, at the beginning of the warming or overheating phase, the water reaches Maximum absorption of material in the melt. This applies all the more if the protective slag layer has been removed from the melt.

Auch die Aufnahme von Stickstoff durch die Schmelze ist in den meisten Fällen uner­ wünscht. Zum Schutz der Umwelt ist zudem danach zu trachten, daß der NOx-Gehalt in den Ofenabgasen so gering wie möglich gehalten wird, um eine ansonsten notwendige Nachreinigungsstufe vermeiden zu können.The absorption of nitrogen by the melt is also undesirable in most cases. To protect the environment, it is also important to keep the NO x content in the furnace exhaust gases as low as possible in order to avoid an otherwise necessary post-cleaning stage.

Durch den Einsatz von Plasmabrennern könnten zwar die oben genannten Nachteile hinsichtlich unerwünschter Wasserstoffaufnahme und NOx-Bildung vermieden werden, jedoch sind die Investitionskosten für einen mit einem Plasmabrenner ausgestatteten Ofen vergleichsweise hoch. Aus diesem Grunde findet diese Lösung in der Praxis kaum Verwendung.The use of plasma torches could avoid the disadvantages mentioned above with regard to undesirable hydrogen absorption and NO x formation, but the investment costs for a furnace equipped with a plasma torch are comparatively high. For this reason, this solution is rarely used in practice.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Erschmelzen von Metallen, insbesondere von Stahl, Gußeisen, Kupfer, Messing, Bronze oder Aluminium, sowie zum Warmhalten ebensolcher Schmelzen anzugeben, bei dem eine möglichst geringe Wasserdampf- bzw. Wasserstoffaufnahme sowie eine möglichst geringe NOx- Bildung die Folge ist.The object of the present invention is to provide a process for melting metals, in particular steel, cast iron, copper, brass, bronze or aluminum, and for keeping such melts warm, in which the lowest possible water vapor or hydrogen absorption and the lowest possible NO x - education is the result.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zum Erschmelzen von Metallen sowie
zum Warmhalten ebensolcher Schmelzen ein Kohlenstaub verbrennender Brenner, dem
der Kohlenstaub mittels eines gasförmigen Fördermediums zugeführt wird, verwendet wird.This is achieved according to the invention in that for melting metals and
a burner burning coal dust to keep such melts warm
the coal dust is supplied by means of a gaseous medium, is used.

Durch die Verwendung von Kohlenstaub als Brennstoff für Luft- und Sauerstoffbrenner wird die Wasserstoff- und Wasserdampfaufnahme in die Schmelze deutlich verringert. Werden als Fördermedium für den Kohlenstaub Stickstoff oder getrocknete (Preß-)Luft verwendet, werden die unerwünschte NOx-Bildung und die mit ihr verbundenen notwendigen Nachreinigungsschritte bzw. -stufen dadurch jedoch nicht vermieden.The use of coal dust as a fuel for air and oxygen burners significantly reduces the absorption of hydrogen and water vapor in the melt. However, if nitrogen or dried (compressed) air is used as the conveying medium for the coal dust, the undesired formation of NO x and the associated subsequent cleaning steps or stages are not avoided as a result.

Das erfindungsgemäße Verfahren weiterbildend wird daher vorgeschlagen, daß als Fördermedium für den Kohlenstaub Kohlendioxid, Kohlendioxid-Sauerstoff-Gemische, Kohlendioxid-Luft-Gemische, Kohlendioxid-Argon-Gemische, Argon oder Argon Sauerstoff-Gemische verwendet werden.The method according to the invention is therefore proposed that as Conveying medium for the carbon dust carbon dioxide, carbon dioxide-oxygen mixtures, Carbon dioxide-air mixtures, carbon dioxide-argon mixtures, argon or argon Oxygen mixtures can be used.

Es hat sich herausgestellt, daß sich die NOx-Bildung unter Aufrechterhaltung einer guten Brennerfunktion bei der Verwendung von Kohlendioxid, Kohlendioxid-Sauerstoff- Gemischen, Kohlendioxid-Luft-Gemischen, Kohlendioxid-Argon-Gemischen, Argon oder Argon-Sauerstoff-Gemischen als Kohlenstaub-Fördermedien deutlich verringern läßt. Diese Verringerung der NOx-Bildung geht zudem mit einer Minimierung der Wasserdampf- bzw. Wasserstoffeinbringung in die Schmelze während der Schmelz- und Warmhaltephase einher.It has been found that the NO x formation while maintaining a good burner function when using carbon dioxide, carbon dioxide-oxygen mixtures, carbon dioxide-air mixtures, carbon dioxide-argon mixtures, argon or argon-oxygen mixtures as coal dust - can significantly reduce the media. This reduction in NO x formation also goes hand in hand with minimizing the introduction of water vapor or hydrogen into the melt during the melting and holding phase.

Während der Betriebsphasen ist ferner darauf zu achten, daß das Gemisch aus För­ dermedium und Kohlenstaub so eingestellt wird, daß jegliche Explosionsgefahr ausge­ schlossen ist. Aus diesem Grund ist insbesondere der Sauerstoffanteil im Falle eines Sauerstoff-enthaltenden Fördermediums im Auge zu behalten.During the operating phases, care must also be taken to ensure that the mixture of För dermedium and coal dust is adjusted so that there is no risk of explosion is closed. For this reason, the oxygen content in the case of a Keep an eye on the medium containing oxygen.

Das erfindungsgemäße Verfahren weiterbildend wird daher vorgeschlagen, daß bei der Verwendung eines Kohlendioxid-Sauerstoff-Gemisches als gasförmiges Fördermedium ein Sauerstoffanteil X mit 0 < X 10 Vol.-% eingestellt wird. The method according to the invention is therefore proposed that at Use of a carbon dioxide-oxygen mixture as a gaseous medium an oxygen fraction X with 0 <X 10 vol .-% is set.  

Werden bei der Verwendung eines Kohlendioxid-Sauerstoff-Gemisches als gasförmi­ ges Fördermedium die genannten Sauerstoffanteile eingestellt, so läßt sich eine Ex­ plosionsgefahr ausschließen.Are when using a carbon dioxide-oxygen mixture as gaseous Ges conveyed medium set the oxygen proportions mentioned, so an Ex Exclude danger of explosion.

Das gleiche gilt, wenn bei der Verwendung eines Kohlendioxid-Luft-Gemisches als gasförmiges Fördermedium, ein Luftanteil Y mit 0 < Y 50 Vol.-%, und bei der Ver­ wendung eines Argon-Sauerstoff-Gemisches als gasförmiges Fördermedium ein Sauerstoffanteil X mit 0 < X 10 Vol.-% eingestellt wird.The same applies if when using a carbon dioxide-air mixture as gaseous medium, an air fraction Y with 0 <Y 50 vol .-%, and in the Ver using an argon-oxygen mixture as the gaseous pumping medium Oxygen content X is set with 0 <X 10 vol .-%.

Bei der Verwendung eines Kohlendioxid-Argon-Gemisches als gasförmiges Förderme­ dium kann, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ein Argonanteil Z mit 0 < Z < 100 Vol.-% eingestellt werden, da bei diesem Gemisch eine Explosionsgefahr zur Gänze ausgeschlossen werden kann.When using a carbon dioxide-argon mixture as a gaseous pump dium can, according to a further advantageous embodiment of the invention Method, an argon fraction Z with 0 <Z <100 vol .-% can be set, since this Risk of explosion can be completely ruled out.

Es ist anzumerken, daß sämtliche der vorgenannten Fördermedien ein Verbrennen des Kohlenstaubes mit Sauerstoff in einem sog. Injektor-Brenner ermöglichen.It should be noted that all of the aforementioned media are burning the Allow coal dust with oxygen in a so-called injector burner.

Die Bereitstellung der als Fördermedien verwendeten Gase Sauerstoff, Kohlendioxid und/oder Argon kann z. B. durch Anlieferung in flüssiger Form und/oder durch deren Produktion vor Ort erfolgen.The provision of the gases used as pumping media oxygen, carbon dioxide and / or argon can e.g. B. by delivery in liquid form and / or by their Production done on site.

Nachfolgend seien nochmals die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens genannt:The advantages of the method according to the invention are again mentioned below:

  • - die Förderung des Kohlenstaubes erfolgt unter inerten und sicheren Bedingungen;- The extraction of coal dust takes place under inert and safe Conditions;
  • - im Falle relativ dichter Öfen ist das Ofenabgas NOx-frei;- In the case of relatively dense furnaces, the furnace exhaust gas is NO x -free;
  • - eine Wasserstoff- bzw. Wasserdampf- und Stickstoffaufnahme durch die Schmelze wird sowohl in der Schmelz- als auch in der Warmhaltephase vermieden.- A hydrogen or water vapor and nitrogen uptake by the Melt is used both in the melting and in the holding phase avoided.

Claims (6)

1. Verfahren zum Erschmelzen von Metallen, insbesondere von Stahl, Gußeisen, Kupfer, Messing, Bronze oder Aluminium, sowie zum Warmhalten ebensolcher Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kohlenstaub verbrennender Brenner, dem der Kohlenstaub mittels eines gasförmigen Fördermediums zugeführt wird, verwendet wird.1. A process for melting metals, in particular steel, cast iron, copper, brass, bronze or aluminum, and for keeping such melts warm, characterized in that a coal dust burning burner, to which the coal dust is supplied by means of a gaseous conveying medium, is used. 2. Verfahren zum Erschmelzen von Metallen sowie zum Warmhalten ebensolcher Schmelzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Fördermedium für den Kohlenstaub Kohlendioxid, Kohlendioxid-Sauerstoff- Gemische, Kohlendioxid-Luft-Gemische, Kohlendioxid-Argon-Gemische, Argon oder Argon-Sauerstoff-Gemische verwendet werden.2. Process for melting metals and keeping them warm Melting according to claim 1, characterized in that as gaseous Conveying medium for the carbon dust carbon dioxide, carbon dioxide-oxygen Mixtures, carbon dioxide-air mixtures, carbon dioxide-argon mixtures, argon or argon-oxygen mixtures can be used. 3. Verfahren zum Erschmelzen von Metallen sowie zum Warmhalten ebensolcher Schmelzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines Kohlendioxid-Sauerstoff-Gemisches als gasförmiges Fördermedium ein Sauerstoffanteil X mit 0 < X 10 Vol.-% eingestellt wird.3. Process for melting metals and keeping them warm Melting according to claim 2, characterized in that in use a carbon dioxide-oxygen mixture as a gaseous medium Oxygen content X is set with 0 <X 10 vol .-%. 4. Verfahren zum Erschmelzen von Metallen sowie zum Warmhalten ebensolcher Schmelzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines Kohlendioxid-Luft-Gemisches als gasförmiges Fördermedium ein Luftanteil Y mit 0 < Y 50 Vol.-% eingestellt wird.4. Processes for melting metals and keeping them warm Melting according to claim 2, characterized in that in use an air fraction Y of a carbon dioxide-air mixture as the gaseous conveying medium is set with 0 <Y 50% by volume. 5. Verfahren zum Erschmelzen von Metallen sowie zum Warmhalten ebensolcher Schmelzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines Kohlendioxid-Argon-Gemisches als gasförmiges Fördermedium ein Argonanteil Z mit 0 < Z < 100 Vol.-% eingestellt wird.5. Process for melting metals and for keeping them warm Melting according to claim 2, characterized in that in use a carbon dioxide-argon mixture as a gaseous medium Argon fraction Z is set with 0 <Z <100 vol .-%. 6. Verfahren zum Erschmelzen von Metallen sowie zum Warmhalten ebensolcher Schmelzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines Argon-Sauerstoff-Gemisches als gasförmiges Fördermedium ein Sauerstoffanteil X mit 0 < X 10 Vol.-% eingestellt wird.6. Process for melting metals and keeping them warm Melting according to claim 2, characterized in that in use of an argon-oxygen mixture as a gaseous medium Oxygen content X is set with 0 <X 10 vol .-%.
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