DE19849336A1 - Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens und Schachtofen - Google Patents
Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens und SchachtofenInfo
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Sauerstoff-verzehrenden Schachtofens, insbesondere eines Kupolofens, zur Erzeugung von Metallen, insbesondere von Gußeisen, und Metalllegierungen, bei dem der Ofenschacht mit einem entsprechenden Einsatz kontinuierlich oder diskontinuierlich befüllt, bodenseitig die Gußeisenschmelze entnommen und dem Ofenschacht, insbesondere in seinem unteren Bereich ein Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisch, insbesondere Luft, über wenigstens eine Injektordüse zugeführt und als Fördermedium Sauerstoff oder Sauerstoff im Gemisch mit anderen Gasen verwendet wird. Hierbei erfolgt die Ansaugung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches mittels wenigstens einer Injektordüse aus der oder den Windleitungen. DOLLAR A Bei einem erfindungsgemäßen Schachtofen, insbesondere Kupolofen, zur Erzeugung von Gußeisen mit einem Ofenschacht sowie mit wenigstens einer Injektordüse für die Zuführung eines Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisches, insbesondere Luft, in den Ofenschacht, stehen die Ansaugöffnung(en) der Injektordüse(n) mit der oder den Windleitungen in Wirkverbindung. Zusätzlich können die Injektordüse(n) dreh- und/oder verschiebbar angeordnet sein.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Sauerstoff-verzehrenden
Schachtofens, insbesondere eines Kupolofens, zur Erzeugung von Metallen,
insbesondere von Gußeisen, und Metallegierungen, bei dem der Ofenschacht mit
einem entsprechenden Einsatz kontinuierlich oder diskontinuierlich befüllt, bodenseitig
die Gußeisenschmelze entnommen und dem Ofenschacht, insbesondere in seinem
unteren Bereich ein Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisch, insbesondere Luft, über
wenigstens eine Injektordüse zugeführt und als Fördermedium Sauerstoff oder
Sauerstoff im Gemisch mit anderen Gasen verwendet wird.
Ferner betrifft die Erfindung einen Schachtofen, insbesondere einen Kupolofen, zur
Erzeugung von Gußeisen mit einem Ofenschacht sowie mit wenigstens einer
Injektordüse für die Zuführung eines Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisches,
insbesondere Luft, in den Ofenschacht.
Aus der DE-OS 196 22 695 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines
Kupolofens zur Erzeugung von Gußeisen sowie ein gattungsgemäßer Schacht- bzw.
Kupolofen bekannt. Dieses Verfahren wird zwischenzeitlich unter der Bezeichnung
Linde-HIGHJET-Verfahren erfolgreich vermarktet. Bei diesem Verfahren ist es jedoch
von Nachteil, daß die über die Injektordüsen angesaugte Luftmenge aus der
Umgebung außerhalb des Ofens "entnommen" wird, woraus ein entsprechend hoher
Geräuschpegel - der die am Arbeitsplatz zulässigen Grenzwerte erreicht und
überschreitet - resultiert. Der Grund hierfür ist in den am Markt befindlichen
Injektordüsen zu sehen.
Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß sich das sog. Jet-Verhältnis - also das
Verhältnis des angesaugten Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches zu dem in den
Ofen eingeblasenen Sauerstoff - mit dem zwangsläufig schwankenden Ofengegen
druck ändert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Sauer
stoff-verzehrenden Schachtofens, insbesondere eines Kupolofens, sowie einen
Schachtofen, insbesondere einen Kupolofen, anzugeben, das bzw. der die genannten
Nachteile vermeidet.
Dies wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß die
Ansaugung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches mittels wenigstens einer
Injektordüse aus der oder den Windleitungen erfolgt.
Der erfindungsgemäße Schachtofen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaug-
Öffnung(en) der Injektordüse(n) mit der oder den Windleitungen in Wirkverbindung
steht bzw. stehen.
Durch die Verlagerung der Ansaugung des dem Ofenschachtes zuzuführenden
Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches aus der den Ofen umgebenden Atmosphäre
in die Windleitung(en), kommt es zu einer Verlagerung der Lärmquelle - sprich des
Ansauggeräusches - in die Windleitung(en) hinein; diese dienen somit als eine
zusätzliche Lärmdämmung, wodurch das erstgenannte obige Problem gelöst,
zumindest jedoch verringert wird.
Da der Druck innerhalb der Windleitung(en) in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Betriebszustand im Ofen zwischen ca. 500 und 1200 mm WS schwankt, wird bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren die mittels der Injektordüse(n) angesaugte Menge an
Sauerstoff-enthaltendem Gasgemisch parallel zu einem Anstieg des Ofendruckes
erhöht. Dies hat zum einen eine generelle Verbesserung des Jet-Verhältnisses zur
Folge und dient zum anderen der Beseitigung des negativen Einflusses des
Ofendruckes auf die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches. Es hat
sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Jet-Verhältnis um ca.
30 bis 50% erhöht werden kann. Zudem kann unabhängig von dem Betriebszustand
im Ofen das gewählte Jet-Verhältnis im wesentlichen konstant gehalten werden.
Vorteilhafterweise erfolgt die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches
bzw. des Windes im Bereich der Windzone des Ofenschachts, da in diesem Bereich
des Ofenschachts die eigentliche Verbrennung, zu deren Zweck die Zuführung des
Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches bzw. des Windes geschieht, erfolgt. Dadurch
verbessert sich auch die Metallurgie des Schmelzprozesses. Die daraus resultieren
den Einsparungen an C-, Si- und Mn-Trägermaterialien führen zu einer Senkung der
Gattierungskosten.
Das erfindungsgemäße Verfahren weiterbildend wird vorgeschlagen, daß das
Fördermedium ein Gemisch aus Sauerstoff und Luft ist.
Über diese zusätzliche Zuführung von Luft über die Injektordüse(n) kann die Verbren
nungstemperatur innerhalb des Ofenschachts geregelt, kontrolliert und, entsprechend
den aktuellen Parametern Beschickungszusammensetzung, Verhältnis Gußeisen/
Schlacke, etc., variiert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, kann das Fördermedium einen Stickstoff-Anteil von 0 bis 80 Vol.-%
aufweisen.
Durch die Variierung des Stickstoffanteils läßt sich die Verbrennungstemperatur in
einem großen Bereich und entsprechend der gewünschten Reaktion bzw. der
Parameter einstellen.
Die von dem Fördermedium angesaugte Luftmenge beträgt, gemäß einer weiteren
vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, zwischen dem
0,1- und dem 10fachen der Fördermediummenge.
Zudem ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorteilhaft, wenn dem Schachtofen über die Injektordüse(n) weitere Gase,
insbesondere Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid zugeführt werden.
Im Regelfall weisen Schacht- bzw. Kupolöfen eine Anzahl n, wobei n ≧ 2, im wesent
lichen gleichmäßig über den Ofenumfang angeordnete Injektordüsen auf, so daß in
vorteilhafter Weise maximal n-1 Injektordüsen zeitgleich mit dem Sauerstoff oder
Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens weiterbildend
wird vorgeschlagen, daß zu jeder Zeit nur jeweils eine Injektordüse mit dem Sauer
stoff oder dem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt wird.
Denkbar ist beispielsweise, daß die einzelnen Injektordüsen rundum der Reihe nach
beaufschlagt werden. Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß die pro Injektordüse
eingetragene Gasmenge - verglichen mit der Verfahrensweise einer gleichzeitigen
Beaufschlagung aller Injektordüsen - höher gewählt werden kann.
Auch können ausschließlich gegenüberliegende Injektordüsen oder zwei bis drei
nebeneinander angeordnete Injektordüsen zeitgleich mit dem Sauerstoff oder dem
Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt werden. Neben den genannten
Beispielen sind für den Fachmann selbstverständlich eine Vielzahl weiterer
Schaltungsmöglichkeiten denkbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der zuzuführende Sauerstoff oder das
Sauerstoff-haltige Gasgemisch getaktet auf die einzelnen Injektordüsen verteilt,
indem bspw. vor jede Injektordüse ein Magnetventil geschaltet wird. Vorzugsweise
überschneiden sich die öffnungs- und Schließzeiten der jeweils hintereinander
zu- und aufgeschalteten Ventile. Dies hat den Vorteil, daß der Druck in der Gas(gemisch)zu
führungsleitung und auch der Gas(gemisch)durchfluß über die gesamte Zeitdauer
konstant bleibt.
Wird die zuzuführende Gas(gemisch)menge lediglich einer Injektordüse zugeführt,
kann die Gas(gemisch)menge um den Faktor, der der Anzahl der Injektordüsen
entspricht, vervielfältigt werden. Der Impuls des eingetragenen Gas(gemisch)stromes
in Richtung der Ofenmitte ist daher um den gleichen Faktor größer.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens weiterbildend
wird vorgeschlagen, daß die Zuführung des Sauerstoffs oder Sauerstoff-haltigen
Gasgemisches in den Schachtofen gepulst erfolgt.
Erfolgt die Zuführung des Sauerstoffs oder des Sauerstoff-haltigen Gasgemisches mit
den benötigten hohen Durchflußmengen gepulst - bspw. mit einer Pulsdauer von 1 bis
10 s -, so kann die insgesamt pro Stunde oder pro Tonne Schmelzleistung einge
setzte Gasmenge über die einstellbare Pulsfrequenz geregelt werden. Gleichzeitig
können - im Falle der Verwendung von Laval-Düsen - die optimalen Parameter für die
Auslegung dieser Düsen beibehalten werden.
In den Pulspausen kühlt die über die Windleitung relativ "weich" eingetragene
Luftmenge die Düsenzone(n) wieder ab. Mittels dieser Verfahrensweise wird eine
Überhitzung wirkungsvoll vermieden und gleichzeitig der dem Ofenschacht zugeführte
Sauerstoff oder das Sauerstoff-haltige Gasgemisch in den Pulsphasen weit in das
Ofeninnere eingetragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Gaseversorgung der Injektordüse(n)
über separate Gaseversorgungsleitungen erfolgt und jeweils wenigstens ein
Absperrventil sowie eine dieses Absperrventil umgehende Bypass-Leitung in den
Gaseversorgungsleitungen vorgesehen sind, weiterbildend wird vorgeschlagen, daß
bei geschlossenem Absperrventil eine Grundbeaufschlagung der Injektordüse(n) mit
einer Menge von 0,1 bis 0,5 der Gasmenge des Sauerstoffs oder Sauerstoff-haltigen
Gasgemisches erfolgt.
Eine derartige Grundbeaufschlagung der Injektordüsen ist zum Zwecke des Schutzes
der Injektordüsen sinnvoll.
Prinzipiell kann die erwähnte Grundbeaufschlagung der Injektordüsen jedoch auch
unterbleiben, da bei entsprechend gestalteten Düsen weder die Gefahr des
Verstopfens noch des Beschädigens besteht.
Den erfindungsgemäßen Schachtofen weiterbildend wird vorgeschlagen, daß die
Injektordüse(n) dreh- und/oder verschiebbar angeordnet sind. Mittels dieser
Ausgestaltung läßt sich die Variabilität des erfindungsgemäßen Schachtofens weiter
steigern.
Claims (12)
1. Verfahren zum Betreiben eines Sauerstoff-verzehrenden Schachtofens,
insbesondere eines Kupolofens, zur Erzeugung von Metallen, insbesondere von
Gußeisen, und Metallegierungen, bei dem der Ofenschacht mit einem
entsprechenden Einsatz kontinuierlich oder diskontinuierlich befüllt, bodenseitig
die Gußeisenschmelze entnommen und dem Ofenschacht, insbesondere in
seinem unteren Bereich ein Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisch, insbesondere
Luft, über wenigstens eine Injektordüse zugeführt und als Fördermedium
Sauerstoff oder Sauerstoff im Gemisch mit anderen Gasen verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugung des Sauerstoff-enthaltenden
Gasgemisches mittels wenigstens einer Injektordüse aus der oder den
Windleitungen erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des
Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches in den Ofenschacht im Bereich der
Windzone des Ofenschachts erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Fördermedium ein Gemisch aus Sauerstoff und Luft ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Fördermedium einen Stickstoff-Anteil von 0 bis 80 Vol.-% aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
von dem Fördermedium angesaugte Luftmenge zwischen dem 0,1- und dem
10fachen der Fördermediummenge beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Schachtofen über die Injektordüse(n) weitere Gase, insbesondere Kohlen
dioxid oder Kohlenmonoxid zugeführt werden.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schachtofen n,
wobei n ≧ 2 im wesentlichen gleichmäßig über den Ofenumfang angeordnete
Injektordüsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß maximal n-1 Injektordüsen
zeitgleich mit dem Sauerstoff oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt
werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder Zeit nur
jeweils eine Injektordüsen mit dem Sauerstoff oder Sauerstoff-haltigen
Gasgemisch beaufschlagt wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuführung des Sauerstoffs oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisches gepulst
erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gaseversor
gung der Injektordüse(n) über separate Gaseversorgungsleitungen erfolgt und
jeweils wenigstens ein Absperrventil sowie eine dieses Absperrventil umgehende
Bypass-Leitung in den Gaseversorgungsleitungen vorgesehen sind, dadurch
gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Absperrventil eine Grundbeaufschla
gung der Injektordüse(n) mit einer Menge von 0,1 bis 0,5 der Gasmenge des
Sauerstoffs oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisches erfolgt.
11. Schachtofen, insbesondere Kupolofen, zur Erzeugung von Gußeisen mit einem
Ofenschacht sowie mit wenigstens einer Injektordüse für die Zuführung eines
Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisches, insbesondere Luft, in den Ofenschacht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung(en) der Injektordüse(n) mit
der oder den Windleitungen in Wirkverbindung steht/stehen.
12. Schachtofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektordüse(n)
dreh- und/oder verschiebbar angeordnet ist/sind.
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Families Citing this family (1)
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1998
- 1998-10-26 DE DE19849336A patent/DE19849336A1/de not_active Withdrawn
- 1998-12-23 DE DE19860281A patent/DE19860281A1/de not_active Withdrawn
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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