DE19860281A1 - 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 Schachtofens, insbesondere eines Kupolofens, zur Erzeugung von Metallen, insbesondere von Gußeisen, und Metalllegierungen, bei dem der Ofenschacht mit einem entsprechenden Einsatz befüllt ist bzw. andauernd oder priodisch befüllt und bodenseitig die Gußeisenschmelze entnommen wird, wobei dem Ofenschacht, insbesondere in seinem unteren Bereiche, Sauerstoff oder ein Sauerstoff-haltiges Gasgemisch über mehrere im wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Ofens angeordnete Anzahl n von Düsen und/oder Lanzen zugeführt wird. Erfindungsgemäß werden maximal n-1 Düsen und/oder Lanzen zeitgleich mit dem Sauerstoff oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt. DOLLAR A Darüber hinaus kann die Zuführung des Sauerstoffs oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisches gepulst erfolgen. DOLLAR A Der erfindungsgemäße Schachtofen zeichnet sich dadurch aus, daß die Zuführvorrichtungen als Sauerstofflanzen mit jeweils wenigstens zwei Düsenaufsätzen ausgebildet sind. Hierbei können die Sauerstofflanzen dreh- und/oder verschiebbar angeordnet werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens, insbesondere
eines Kupolofens, zur Erzeugung von Metallen, insbesondere von Gußeisen, und
Metallegierungen, bei dem der Ofenschacht mit einem entsprechenden Einsatz
befüllt ist bzw. andauernd oder periodisch befüllt und bodenseitig die
Gußeisenschmelze entnommen wird, wobei dem Ofenschacht, insbesondere in
seinem unteren Bereich, Sauerstoff oder ein Sauerstoff-haltiges Gasgemisch über
mehrere im wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Ofens angeordnete
Anzahl n von Düsen und/oder Lanzen zugeführt wird.
Ferner betrifft die Erfindung einen Schachtofen, insbesondere einen Kupolofen, zur
Erzeugung von Metallen, insbesondere von Gußeisen, und Metallegierungen, mit
einem Ofenschacht, der mit einem entsprechenden Einsatz befüllt ist bzw. andauernd
oder periodisch befüllt und aus dem bodenseitig die Gußeisenschmelze entnommen
wird, sowie mit einer Zuführeinrichtung, über die der Ofenschacht, insbesondere in
seinem unteren Bereich, mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch
versorgt wird, wobei die Zuführeinrichtung aus einer Anzahl n, im wesentlichen
gleichmäßig über den Umfang des Ofens angeordneten Zuführvorrichtungen besteht.
Aus der DE-A 196 22 695 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens
bekannt, bei dem die Zuführung eines Sauerstoff-haltigen Gasgemisches bzw. die
Zuführung des Windes in den Ofenschacht mittels wenigstens einer Injektordüse
erfolgt. Als Fördermedium wird hierbei Sauerstoff oder Sauerstoff im Gemisch mit
anderen Gasen verwendet. Mittels dieser Verfahrensweise wird der Druck, mit dem
das Fördermedium zur Verfügung steht und über die Injektordüse in den Ofen
eingeführt wird, zur Ansaugung von Luft aus der Umgebung genutzt. Diese
Verfahrensweise hat gegenüber den bis dato bekannten Verfahren - nämlich die
ausschließliche Zuführung von Wind über sog. Winddüsen - den Vorteil, daß die
gewünschten hohen Temperaturen im Bereich des Ofen inneren und damit nicht im
Bereich der Ofenwände erzeugt werden.
Ferner ist es bekannt, Sauerstoff über Sauerstofflanzen mit Venturi-Düsen, die
vorzugsweise zentral in den Winddüsen angeordnet sind, in den Ofen einzuführen.
Mittels derartiger Düsen kann jedoch als Austrittsgeschwindigkeit maximal
Schallgeschwindigkeit erreicht werden. Dies führt jedoch dazu, daß insbesondere die
Randbereiche des Ofens und damit die Ofenmauerung den hohen Temperaturen
ausgesetzt werden.
Auch der Einsatz von Sauerstofflanzen mit Laval-Düsen wurde bereits realisiert.
Hierbei ist zu beachten, daß diese Düsen nur in einem vergleichsweise engen Bereich
um einem bestimmten Auslegungspunkt, der abhängig von Druck, Temperatur,
Düsenquerschnitt, Durchfluß, etc. ist, optimal arbeiten. Wird außerhalb dieses
Bereichs "gearbeitet", so führt dies zu negativen Ergebnissen.
Der Wirkungsgrad eines Schacht- oder Kupolofens und die Ausnutzung des
eingeleiteten Sauerstoffs oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisches ist umso höher, je
weiter der Sauerstoff bzw. das Sauerstoff-haltige Gasgemisch in die Ofenmitte
eindringt und je höher die Schmelztemperatur dadurch im Ofen inneren wird. Die Zone
höchster Temperatur sollte hierbei möglichst weit entfernt von der Ofenwandung sein,
um die Düsen sowie die diese umgebende Ofenwandung möglichst wenig thermisch
zu belasten. Wird bei der Verwendung von Venturi- oder Laval-Düsen der
Gasdurchfluß und -druck so gewählt, daß das einzuführende Gas(gemisch) möglichst
weit in die Ofenmittel gelangt so führt dies bei einem kontinuierlichen Gasfluß zu
einem vergleichsweise hohen Gaseverbrauch und zu einem zu hohen Anstieg der
Schmelztemperatur.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 297 11 593 ist eine Ofenanlage zur
thermischen Behandlung eines Rohmaterials bekannt. Im Gegensatz zu den
vorbeschriebenen Verfahrensweisen wird der in die Ofenanlage einzuführende
Sauerstoff bzw. das Sauerstoff-haltige Gasgemisch über eine
Gaseinleitungseinrichtung in Form von gegenüber dem Umgebungsdruck einen
höheren Druck aufweisenden Gasimpulsen in den Behandlungsraum des Ofens
eingeleitet. Zur Realisierung dieser Verfahrensweise ist zwingend ein Pufferbehälter
für das der Ofenanlage zugeführte Gas(Gemisch) erforderlich. Desweiteren ist die
Erfassung der in den Ofen eingeführten Gas(Gemisch)menge vergleichsweise
aufwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum
Betreiben eines Schachtofens anzugeben, das die Nachteile der bekannten
Verfahren vermeidet und ein im Vergleich zum Stand der Technik ökonomischeres
und flexibleres Verfahren ermöglicht. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, einen gattungsgemäßen Schachtofen anzugeben, der für ein derartiges
Verfahren geeignet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens ist dadurch
gekennzeichnet, daß maximal n-1 Düsen und/oder Lanzen zeitgleich mit dem
Sauerstoff oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens weiterbildend
wird vorgeschlagen, daß zu jeder Zeit nur jeweils eine Düse und/oder Lanze mit dem
Sauerstoff oder dem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt wird.
Denkbar ist beispielsweise, daß die einzelnen Düsen und/oder Lanzen rundum der
Reihe nach beaufschlagt werden. Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß die pro
Düse oder Lanze eingetragene Gasmenge - verglichen mit der Verfahrensweise einer
gleichzeitigen Beaufschlagung aller Düsen und/oder Lanzen - höher gewählt werden
kann.
Auch können ausschließlich gegenüberliegende Düsen und/oder Lanzen oder zwei
bis drei nebeneinander angeordnete Düsen und/oder Lanzen 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 Düsen und/oder Lanzen
verteilt, indem bspw. vor jede Düse und/oder Lanze 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)zuführungsleitung und auch der Gas(gemisch)durchfluß über die
gesamte Zeitdauer konstant bleibt. Die angesprochenen Probleme der Erfassung der
dem Ofen zugeführten Gas(gemisch)menge, wie sie bspw. bei dem genannten
Deutschen Gebrauchsmuster 297 11 593 auftreten, stellen sich bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren deshalb nicht.
Zudem kann auf Pufferbehälter, wie er bei der in dem genannten Gebrauchsmuster
beschriebenen Ofenanlage erforderlich ist, verzichtet werden.
Wird die zuzuführende Gas(gemisch)menge lediglich einer Düse und/oder Lanze
zugeführt, kann die Gas(gemisch)menge um den Faktor, der der Anzahl der Düsen
und/oder Lanzen 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
eingesetzte 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 Düsen- oder Lanzenzonen 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.
Der erfindungsgemäße Schachtofen zur Erzeugung von Metallen, insbesondere von
Gußeisen, und Metallegierungen ist dadurch gekennzeichnet, daß seine
Zuführvorrichtungen als Sauerstofflanzen mit jeweils wenigstens zwei
Düsenaufsätzen ausgebildet sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schachtofens zeichnet sich
dadurch aus, daß die Sauerstofflanzen dreh- und/oder verschiebbar angeordnet sind.
Während herkömmliche Sauerstofflanzen nur über lediglich eine Düse verfügen, kann
durch das Vorsehen von wenigstens zwei Düsenaufsätzen pro Sauerstofflanze ein
größerer bzw. weiterer Bereich des Ofens mit dem einzuführenden Gas(gemisch)
beaufschlagt werden. Sind die Sauerstofflanzen zudem dreh- und/oder verschiebbar
angeordnet, so wird deren Flexibilität weiter erhöht.
Die über den Umfang des Ofens angeordneten Zuführvorrichtungen sind
vorzugsweise über separate Gaseversorgungsleitungen mit einer Gasquelle
verbunden oder verbindbar. Unter dem Begriff "Gasquelle" ist z. B. ein
Speicherbehälter zu verstehen. In jeder der Gaseversorgungsleitungen ist wenigstens
eine Absperrventil vorgesehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens erfolgt bei geschlossenen Absperrventilen eine Grundbeaufschlagung der
Düsen und/oder Lanzen mit einer Menge von 0,1 bis 0,5 der Puls-Gasmenge des
Sauerstoffs oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisches. Eine derartige
Grundbeaufschlagung der Düsen und/oder Lanzen ist zum Zwecke des Schutzes der
Düsen und/oder Lanzen sinnvoll.
Prinzipiell kann die erwähnte Grundbeaufschlagung der Düsen und/oder Lanzen
jedoch auch unterbleiben, da bei entsprechend gestalteten Düsen weder die Gefahr
des Verstopfens noch des Beschädigens besteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens ermöglicht ein
im Vergleich zu dem bekannten Stand der Technik ökonomischeres und flexibleres
Verfahren. Insbesondere kann die Menge an Sauerstoff oder Sauerstoff-haltigem
Gasgemisch, die für eine Aufrechterhaltung der Schmelztemperatur erforderlich ist,
verringert werden. Zudem wird die thermische Belastung der Winddüsen sowie der sie
umgebenden Ofenmauerung verringert.
Auch die Verwendung von Laval-Düsen, deren Einsatz - wie oben ausgeführt - nur
dann sinnvoll ist, wenn in einem vergleichsweise engen Bereich um einen bestimmten
Auslegungspunkt gearbeitet wird, macht nunmehr Sinn, da aufgrund des
erfindungsgemäßen Verfahrens zu jedem Zeitpunkt in dem Bereich um den
Auslegungspunkt gearbeitet werden kann, da der Parameter "Durchflußmenge" über
die Öffnungszeiten der Ventile geregelt werden kann.
Claims (8)
1. Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens, insbesondere eines Kupolofens,
zur Erzeugung von Metallen, insbesondere von Gußeisen, und Metallegierungen,
bei dem der Ofenschacht mit einem entsprechenden Einsatz befüllt ist bzw.
andauernd oder periodisch befüllt und bodenseitig die Gußeisenschmelze
entnommen wird, wobei dem Ofenschacht, insbesondere in seinem unteren
Bereich, Sauerstoff oder ein Sauerstoff-haltiges Gasgemisch über mehrere im
wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Ofens angeordnete Anzahl n
von Düsen und/oder Lanzen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
maximal n-1 Düsen und/oder Lanzen zeitgleich mit dem Sauerstoff oder
Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder Zeit nur
jeweils eine Düse und/oder Lanze mit dem Sauerstoff oder Sauerstoff-haltigen
Gasgemisch beaufschlagt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung
des Sauerstoffs oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisches gepulst erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Gaseversorgung der Düsen und/oder Lanzen 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 Grundbeaufschlagung der Düse(n) und/oder
Lanze(n) mit einer Menge von 0,1 bis 0,5 der Gasmenge des Sauerstoffs oder
Sauerstoff-haltigen Gasgemisches erfolgt.
5. Schachtofen, insbesondere Kupolofen, zur Erzeugung von Metallen,
insbesondere von Gußeisen, und Metallegierungen, mit einem Ofenschacht, der
mit einem entsprechenden Einsatz befüllt ist bzw. andauernd oder periodisch
befüllt und aus dem bodenseitig die Gußeisenschmelze entnommen wird, sowie
mit einer Zuführeinrichtung, über die der Ofenschacht, insbesondere in seinem
unteren Bereich, mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch
versorgt wird, wobei die Zuführeinrichtung aus einer Anzahl n, im wesentlichen
gleichmäßig über den Umfang des Ofens angeordneten Zuführvorrichtungen
besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtungen als
Sauerstofflanzen mit jeweils wenigstens zwei Düsenaufsätzen ausgebildet sind.
6. Schachtofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sauerstofflanzen dreh- und/oder verschiebbar angeordnet sind.
7. Schachtofen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der
Zuführvorrichtung über eine separate Gaseversorgungsleitung mit einer
Gasquelle verbunden oder verbindbar ist.
8. Schachtofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den separaten
Gaseversorgungsleitungen jeweils wenigstens ein Absperrventil sowie diese
Absperrventile umgehende Bypass-Leitungen angeordnet sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19860281A DE19860281A1 (de) | 1998-08-04 | 1998-12-23 | Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens und Schachtofen |
EP99115252A EP0992753A3 (de) | 1998-08-04 | 1999-08-02 | Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens und Schachtofen |
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
DE19835270 | 1998-08-04 | ||
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DE19860281A1 true DE19860281A1 (de) | 2000-02-10 |
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ID=7876474
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19849336A Withdrawn DE19849336A1 (de) | 1998-08-04 | 1998-10-26 | Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens und Schachtofen |
DE19860281A Withdrawn DE19860281A1 (de) | 1998-08-04 | 1998-12-23 | Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens und Schachtofen |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19849336A Withdrawn DE19849336A1 (de) | 1998-08-04 | 1998-10-26 | Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens und Schachtofen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE19849336A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10249235A1 (de) * | 2002-10-23 | 2004-05-13 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens |
-
1998
- 1998-10-26 DE DE19849336A patent/DE19849336A1/de not_active Withdrawn
- 1998-12-23 DE DE19860281A patent/DE19860281A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10249235A1 (de) * | 2002-10-23 | 2004-05-13 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens |
DE10249235B4 (de) * | 2002-10-23 | 2005-07-21 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19849336A1 (de) | 2000-02-10 |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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