DE2226857A1

DE2226857A1 - Elektrischer aufheiz- und schmelzofen fuer stahl- und eisenschrott

Info

Publication number: DE2226857A1
Application number: DE2226857A
Authority: DE
Inventors: Ugo Brusa
Original assignee: PIETRO MARIA CERETTI SpA
Current assignee: PIETRO MARIA CERETTI SpA
Priority date: 1972-02-18
Filing date: 1972-06-02
Publication date: 1973-08-23
Also published as: GB1362167A; CH541785A; JPS4991908A; AT337229B; ATA44073A; NL7211284A; US3789126A; ES406567A1; BE787468A; IT949145B; LU65885A1; FR2172631A5; SE374812B

Description

Soc. p. Az. Pietro Maria Ceretti, Villadossola, Italien

Elektrischer Aufheiz- und Schmelzofen für Stahl- und Eisenschrott

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Aufheiz- und Schmelzofen für Stahl- und Eisenschrott.

Es ist bereits bekannt, die Schrottverhütung in elektrischen Lichtbogenöfen vorzunehmen, in dem der Schrott bei Raum- bzw. Umgebungstemperatur in den Ofen eingebracht und dann durch Zünden und Aufrechterhalten eines elektrischen Lichtbogens zwischen geeigneten Elektroden aus kohlehaltigem Material oder zwischen den Elektroden und der Ofensohle auf Schmelztemperatur aufgeheizt wird.

Ein derartiges Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es sehr aufwendig ist, da der elektrische Strom nicht nur zum Schmelzen des Schrottes, sondern auch zum Aufheizen desselben benutzt

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wird. Außerdem fallen auch erhebliche Wärmeverluste durch die Öffnungen, die zum Einbringen des Schrottes dienen und daher den Ofenraum mit der Außenluft verbinden, an. Zu dem hohen Kostenaufwand bei den herkömmlichen Verfahren trägt nicht zuletzt auch der Elektrodenabbrand bei.

Um den" Stromverbrauch herabzusetzen, ist schon vorgeschlagen worden, den Schrott auf nicht elektrischem Wege, beispielsweise mit Öl oder Gas vorzuwärmen, doch haben die bisher durchgeführten Versuche zu keinen praktisch brauchbaren Ergebnissen geführt, weil eine fühlbare Ersparnis erst durch ein Aufheizen auf einige hundert Grad Celsius erzielbar wäre, was jedoch verschiedene nicht leicht zu lösende Probleme mit sich bringt, wie z.B. die Handhabung des vorgewärmten Schrottes, die Oxydation des Metalles und auch die auftretenden Wärmeverluste beim Einbringen des Schrottes in den Schmelzofen.

Vorliegende Erfindung hat einen elektrischen Ofen zum Gegenstand, bei dem der elektrische Strom nur zum Schmelzen benutzt wird, während der Stahl- oder Eisenschrott in dosierten Mengen in den Ofen eingebracht und durch die vom Ofen selbst und ggf. von zusätzlichen Brennern erzeugten heißen Rauchgase vorgewärmt wird.

Der erfindungsgemäße Aufheiz- und Schmelzofen ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine Schmelzwanne mit einem Gewölbe, durch das die Elektroden hindurchgeführt sind und des einen für den Durchtritt des vorgewärmten Schrottes bestimmten, mit dem unteren Ende einer gegenüber der waagerechten geneigten Zylinderröhre in Verbindung stehenden Kanal aufweist, wobei die um die eigene Achse drehbare Zylinderröhre wenigstens in ihrem unteren Bereich mit einem oder mehreren Brennern zum Vorwärmen bzw. Aufheizen des Schrottes sowie mit einem Kühlsystem versehen ist, und an ihrem oberen Ende eine Haube mit Kamin zum Einfangen und Abführen der

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Rauchgase aufweist, und 'außerdem ein mit der oberen Öffnung der Zylinderröhre in Verbindung stehender Beschickungstrichter zum dosierten Einbringen des Schrottes vorgesehen ist.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist die Schmelzwanne an zwei entgegengesetzt angeordneten Seitenwänden Öffnungen zum Ablassen der Schlacke und des geschmolzenen Metalls auf und ist mit ihrem Unterteil an einer waagerechten, zu den erwähnten Seitenwänden parallel angeordneten Achse angelenkt, um welche die Schmelzwanne mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise einer hydraulischen oder pneumatischen Winde, in die eine oder andere Richtung verschwenkbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Zylinderröhre im oberen Bereich der Innenwandung eine Reihe von nach innen ragenden Vorsprüngen zum Einstellen der Fallgeschwindigkeit des Schrottes auf und ist am unteren Ende durch eine mit dem Ofengewölbe fest verbundene Sperrwand verschlossen, wobei eine in dieser Sperrwand vorgesehene außermittige Öffnung den Durchtritt des Schrottes in die Schmelzwanne gestattet. Hierzu steht diese Öffnung mit dem erwähnten Kanal des Ofengewölbes in Verbindung und ist auch zur Achse des Kanals in aussermittiger Lage angeordnet. An seinem oberen Ende ist der Kanal zweckmäßigerweise durch einen Absperrschieber verschließbar und steht außerdem mit einer Kaminöffnung im Ofengewölbe zum Abführen der Rauchgase in Verbindung, wobei durch einen weiteren Absperrschieber auch diese Verbindung unterbunden werden kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Beschickungstrichter durch gefederte Auflager abgestützt und mit einer Rüttelvorrichtung versehen, mit der die Fördermenge des in die Zylinderröhre Ginzubringenden Schrottes regelbar ist.

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iJine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Ofens, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 1, teilweise im Schnitt,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen dem Schmelzofen und der in Form einer Zylinderröhre ausgebildeten Heizvorrichtung, und

Fig. 5 und 6 Einzelheiten der erfindungsgemäßen Anordnung im Schnitt.

Wie aus den .Figuren 1 bis 3 ersichtlich ist, umfaßt die Ofenvorrichtung gemäß der Erfindung eine Schmelzwanne 1, eine Vorwärm- oder Aufheizvorrichtung 2 und einen Beschickungstrichter 3 zum dosierten Einbringen des Schrottes 29.

Die mit feuerfestem Material ausgemauerte Schmelzwanne 1 besitzt ein Gewölbe 4, durch das die Elektroden 5 hindurchgeführt sind und mittels an sich bekannter Vorrichtungen 6 gehoben und gesenkt werden können. Mit ihrem Unterteil ist die Ofenwanne um eine waagerechte Achse 7 schwenkbar gelagert. Eine Winde 8 dient zum Verschwenken der Wanne 1 um die Achse in die eine oder andere geneigte Lage, in der die Schlacke und/oder die Metallschmelze abgelassen werden können. Zu diesem Zwecke ist eine der zur Achse 7 parallelen Seitenwände der Wanne mit einer Giesschnauze 9 für die Metallschmelze und die entgegengesetzte Seitenwand mit einer Ablassöffnung 12 für die Schlacke versehen. Die Metallschmelze wird in einer Pfanne mit Hublasche 11 aufgefangen, während die Schlacke in einem

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Förderwagen 13 gesammelt wird.

Ein im Gewölbe 4 der Schmelzwanne 1 etwa senkrecht verlaufender Kanal 14 dient zum Einführen des aufgeheizten Schrottes in die Wanne und ist mit einem weiteren, am unteren Ende 2a der Heizvorrichtung 2 vorhandenen Kanal 14a verbunden. Zwischen dem Kanal 14 und dem Kanal 14a ist ein Sperrschieber 15 eingesetzt, der mittels einer hydraulischen oder pneumatischen Winde betätigt in Schließstellung den Durchgang von einem zum anderen Kanal abgedichtet unterbindet und in Öffnungsstellung den Durchzug der Rauchgase aus der Wanne in die Aufheizvorrichtung' 2 zwecks Mitwirkung zum Vorwärmen des Schrottes gestattet.

Die Aufheizvorrichtung besteht aus einer Zylinderröhre 2 aus feuerfestem Material, deren Längsachse zur waagerechten Ebene geneigt angeordnet ist. Die Zylinderröhre ist in geeigneten Haltern 21 um die eigene Achse drehbar gelagert und außerdem mittels eines durch die Zahnräder 22, 23 gebildeten Drucklagers bei unbehinderter Drehbewegung gegen jede Verschiebung nach unten gesichert. Zur Erzeugung der Drehbewegungdient vorteilhafterweise ein Motor 17_y der über ein Untersetzungsgetriebe 18 ein Zahnritzel 19 und einen mit diesem in Eingriff stehenden, den Umfang der Zylinderröhre drehfest und koaxial umfassenden Zahnkranz 20 antreibt. Zur besseren Zugänglichkeit für Wartungszwecke u.dgl. ist das Antriebsaggregat-^ d.h. Motor 17, Getriebe 18 und Ritzel 19, gegenüber der Zylinderröhre seitlich versetzt angeordnet.

Das untere Ende 2a der Vorwärmeinrichtung ist mit dem Gewölbe 4 der Schmelzwanne 1 fest verbunden und vom übrigen Teil der Zylinderröhre durch eine Sperrwand 24 getrennt. In ihrem unteren Teil weist diese Sperrwand eine zur Längsachse der Zylinderröhre 2 außermittige Öffnung 25 für den

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Austritt des vorgewärmten Schrottes auf (Fig.4). Wenigstens an diesem unteren Ende 2a der Zylinderröhre 2 ist ein Brenner 26 angeordnet. Weitere Brenner können ggf. an den Seitenwänden der Röhre 2 vorgesehen sein.

Eine Haube 27 mit einem Kamin 28 zum Einfangen und Abführen der Rauchgase schließt das obere Ende der Zylinderröhre 2 ab und weist eine Öffnung zum Einführen des Schrottes 29 auf. Um ein zu rasches Fallen des Schrottes 29 gegen das untere Ende der Röhre 2 zu verhindern, sind an der Innenwand des höher gelegenen Bereiches der Röhre nach innen ragende VorSprünge 30 vorgesehen.

Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zum dosierten Einbringen des Schrottes 29. Diese Vorrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einem Trichter 3 mit einem leicht nach vorne geneigten Bodenteil, einem pyramidenstumpfartig ausgebildeten, verkehrt angeordneten und nach oben hin offenen Einfüllteil 3a, in den der Schrott mit geeigneten Mitteln in dosierter Menge eingefüllt wird, sowie mit einem vom unteren Teil des Pyramidenstumpfes 3a nach vorne in die Zylinderröhre 2 hineinragenden Schnabel 3b. Der Beschickungstrichter 3 ist durch gefederte Lager 31 abgestützt und mittels einer Exzentervorrichtung 32 bekannter Bauart um diese gefederten Lager in Schwing-bzw. Rüttelbewegung versetzbar.

Die Figuten 5 und 6 zeigen nähere Einzelheiten der Verbindung zwischen der Vorwärmeinrichtung 2 und dem Schmelzofen 1. Die feuerfeste Wandung 33 der Zylinderröhre 2 weist einen Randbereich 34 geringerer Stärke auf und ist von einem Metallmantel 35 umhüllt, der in diesem Randbereich 34 geringerer Stärke mit: einem umgestülpten Flügel 35' versehen ist, derart, daß ein Kanal 36 für den Umlauf von Kühlwasser, das durch eine Rohrleitung 36 zugeführt und durch eine Rinne 38 abgeführt wird

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gebildet wird. Eine Abkühlung in diesem Bereich ist wegen des Vorwärmbrenners 26 erforderlich.

Nach Fig. 5 ist im oberen Teil des Kanals 14 eine Öffnung 39 vorgesehen. Über diese Öffnung steht der Kanal 14 und daher auch die Schmelzwanne 1 mit einem Kanal bzw. Kamin 40 zur Abfuhr der Schmelzgase in Verbindung. Ein zur Achse des Kanals 40 senkrecht geführter und mittels einer mit 42 angedeuteten hydraulischen oder pneumatischen Winde betätigbarer Sperrschieber 41 gestattet, die Verbindung zwischen den Kanälen 14 und 40 zu unterbrechen·*·

Die beschriebene Ofenanordnung arbeitet wie folgt:

Der Schrott wird bei Umgebungstemperatur in konstant dosierten Mengen mit geeigneten Lademitteln beliebiger Art in den Beschickungstrichter 3 eingebracht, gelangt infolge der durch die Vorrichtung 32 erzeugten Rüttelbewegung des Trichters in die in Drehung versetzte Zylinderröhre 2 und gleitet den mit VorSprüngen 30 versehenen oberen Röhrenschacht entlang, in welchem der Schrott durch die Rauchgase des Brenners 26 vorgewärmt wird, während im unteren Röhrenschacht eine intensivere Äufheizung unmittelbar durch die Flamme des Brenners erfolgt. Infolge der Drehbewegung der Zylinderröhre 2 ist ein gleichmäßiges Vorwärmen bzw. Aufheizen der gesamten Schrottmasse sichergestellt.

Der auf eine gewünschte Temperatur vorgewärmte Schrott wird durch die sich drehende Zylinderröhre 2 vorwärts befördert und tritt durch die außermittige Öffnung 25 in den Kanal I4a sowie nach Öffnen des Sperrschiebers 15 in die Schmelzwanne 1, wo der Schrott elektrisch geschmolzen wird. Nach erfolgtem Schmelzprozess wird die Schlacke abgelassen und in den Förderwagen 13 geleitet und das schmelzflüssige Metall in die Pfanne

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gegossen, die dann zu einer Verarbeitungsstation befördert wird.

Die nachfolgenden Chargen fallen jeweils bei Öffnung des Sperrschiebers 15 in die Schmelzwanne 1,. in der das bereits geschmolzene Metall dazu beiträgt, den einlaufenden orgewärmten Schrott weiter aufzuheizen. Die durch das Vorwärmen erzeugten Rauchgase entweichen durch den Kamin 28. Die durch den Schmelzvorgang erzeugten Rauchgase können durch den Kamin 40 ebenfalls entweichen oder aber, falls der Sperrschieber 15 es gestattet, in die Zylinderröhre 2 geleitet und dort zusätzlich zum Vorwärmen des Schrottes verwendet werden.

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Claims

C/p 7405 -9- 23. Mai 1972 W/Sch. Patentansprüche;

1. Elektrischer Aufheiz- und Schmelzofen für Stahl- und Eisenschrott, gekennzeichnet durch eine Schmelzwanne (1) aus feuerfestem Material mit einem Gewölbe (4), durch das die Elektroden (5) hindurchgeführt sind und das einen zum Einführen des vorgewärmten Schrottes (29) in die Schmelzwanne (1) bestimmten, mit dem unteren Ende einer zur waagerechten Ebene geneigten, um die eigene Achse drehbaren Zylinderröhre (2) aus feuerfestem Material in Verbindung stehenden Kanal (14) aufweist, wobei die Zylinderröhre (2) mit einer Heizvorrichtung zum Vorwärmen des Schrottes und mit einer Haube (27) samt Kamin (28) zum Einfangen und Abführen der Rauchgase versehen ist und außerdem ein Beschickungstrichter (3) zum Einbringen von dosierten Schrottmengen in die Zylinderröhre vorgesehen ist.

2. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzwanne (1) an zwei einander entgegengesetzt angeordneten Seitenwänden Öffnungen zum Ablassen der Schlacke und des geschmolzenen Metalles aufweist und mit ihrem Unterteil an einer waagerechten, zu diesen Seitenwänden parallel angeordneten Achse angelenkt ist, um welche die Schmelzwanne (1) beispielsweise mittels einer Winde (8) in die eine oder andere Neigungslage verschwenkt werden kann.

3. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorwärmmittel ein oder mehrere wenigstens im Bereich des unteren Endes (2a) der Zylinderröhre (2) angeordnete Brenner (26) vorgesehen sind.

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4. Elektrischer Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch an den Seitenwänden der Zylinderröhre (2) Brenner vorgesehen sind.

5. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Zylinderröhre (2) mit dem Ofengewölbe (4) fest verbunden ist und eine außermittige Öffnung (25) für den Durchtritt des Schrottes (29) aufweist, wobei diese Öffnung über einen Kanal (14) mit einem weiteren im Ofengewölbe (4) vorgesehenen Kanal (40) in Verbindung steht und die beiden Kanäle (14, 40) mittels eines durch Winden (42) betätigbaren Sperrschiebers (41) voneinander getrennt werden können.

6. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderröhre (2) an der Innenwand ihres oberen Teiles die Bewegungsgeschwindigkeit des Schrottes abbremsende Vorsprünge (30) aufweist.

7. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Wandung der Zylinderröhre (2) von einem Metallmantel (35) umhüllt ist und im Randbereich (34) ihres unteren Endes eine geringere Stärke aufweist,, wobei der Metallmantel mittels eines umgestülpten Flügels (35·) im erwähnten Randbereich einen Kanal (36) für den Umlauf von Kühlwasser bildet.

8. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der im Ofengewölbe (4) vorgesehene Kanal (14) in der Nähe des Sperrschiebers (15) eine Kaminöffnung für die Abfuhr der Rauchgase aufweist, wobei mittels eines weiteren

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Sperrschiebers (41) die Verbindung zwischen dieser Kaminöffnung und dem Kanal (14) im Ofengewölbe (4) unterbrochen werden kann.

9. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmittel zur Erzeugung der Drehbewegung der Zylinderröhre (2) ein diese Zylinderröhre drehfest und koaxial umfassender Zahnkranz (20) und ein mit diesem in Eingriff stehendes, von einem Motor (17) über ein Untersetzungsgetriebe (18) angetriebenes Zahnritzel (19) vorgesehen ist.

10. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschickungstrichter (3) zum Eingängen des Schrottes aus einem pyramidenstumpfartig ausgebildeten Behälter (3a) mit einem unten vorstehenden, durch eine Durchtrittsöffnung in der Haube in die Zylinderröhre hineinragenden Schnabel (3b) besteht.

11. Elektrischer Ofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschickungstrichter (3) einen gegen die Kylinderröhre hin leicht geneigten Boden aufweist und auf gefederten Lagern (31) abgestützt ist, wobei eine am Unterteil des Beschickungstrichters vorgesehene Exzentervorrichtung (32) denselben in Rüttelbewegung versetzt, wodurch der in den Trichter (3) eingebrachte Schrott in die Zylinderröhre (2) befördert wird.

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