DE2327072C2

DE2327072C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einschmelzen von Schrott

Info

Publication number: DE2327072C2
Application number: DE2327072A
Authority: DE
Inventors: Hans Guenther Dr.-Ing. 5800 Hagen Geck; Hans Juergen Dr.-Ing. 2820 Bremen Langhammer
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1973-05-26
Filing date: 1973-05-26
Publication date: 1975-04-24
Also published as: ZA743314B; BE814312A; DE2327072B1; US3982926A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einschmelzen von Einsatzmaterial in Form von Schrott, Eisenschwamm oder Pellets in vorreduzierter Form od. dgl. in einem Einschmelzgefäß mit großer Durchsatzleistung, wobei die Säule aus Einsatzmaterial von im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt von unten durch eine Flamme beaufschlagt wird, die den größten Teil des Säulenquerschnittes überstreicht, und wobei die Flamme so weit über dem Boden des Einschmelzgefäßes geführt wird, daß das abfließende flüssige Schmelzgut einen ίο Wärmeschutz für die feuerfeste Auskleidung des Einschmelzgefäßes bildet, insbesondere nach Patent 1 800 610, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Gemäß dem Patent 1 800 610 wird Schrott kontinuierlich im Gegenstrom von Hochtemperaturbrennern in der eingangs genannte Art mit Hilfe einer zentral liegenden tellerförmigen Flamme eingeschmolzen. Diese Flamme wird mit Hilfe einer Brennerlanze erzeugt, die innerhalb der Achse des

ao Einschmelzgefäßes entweder durch die Schrottsäule oder von unten durch den Boden geführt ist.

Eine tellerförmige Flamme, die durch eine zentral angeordnete Brennerlanze erzeugt wird, besitzt jedoch den Nachteil, daß ihr Durchmesser nicht belie-

*5 big vergrößert werden kann, so daß bei großem Querschnitt des Eins.chmelzgefäßes die Säule aus Einsatzmaterial nicht auf dem größten Teil ihres Querschnittes durch die Flamme beaufschlagt werden kann. Große Querschnitte des Einschmelzgefäßes sind aber erstens für eine Erhöhung der Durchsatzleistung wichtig, zweitens ermöglichen sie aber auch die Einbringung sperriger und damit nur geringfügiger aufbereiteter Schrottsorten, da die Chargieröffnung des Einschmelzgefäßes dementsprechend vergrößert werden kann.

Auch weist das flüssige Schmelzgut eine nut geringfügig i'ber dem Liquidus-Punkt liegende Temperatur auf, was nachteilig beim Weitertransport zu einem Konverter, Siemens-Martin-Ofen od. dgl. ist und ferner dazu führen kann, daß die Ausflußöffnung des Einschmelzgefäßes durch erstarrtes Schmelzgut verstopfen kann, insbesondere, wenn der Schmelzvorgang bei einer diskontinuierlichen Weiterverarbeitung des Schmelzgutes unterbrochen werden

« muß.

Ferner ist es aus der FR-PS 1 229 852 bekannt, Schrott mittels ringförmig am Umfang eines Einschmelzgefäßes verteilter Brenner einzuschmelzen, jedoch bildet der Ofenraurn in seinem unteren Teil

einen gegenüber dem übrigen Chargierquerschnitt verbreiterten Einschmelzraum, wobei weder der größte Teil des Säulenquerschnittes von den Flammen überstrichen wird noch die Flamme so weit über dem Boden des Einschmelzgefäßes geführt wird, daß das abfließende Schmelzgut einen Wärmeschutz für die feuerfeste Auskleidung des Einschmelzgefäßes bildet. Hierbei wird vielmehr diskontinuierlich gearbeitet, wobei der größte Teil des Einsatzmaterials in das flüssige Schmelzgut eintaucht und hiermit eine starke flüssige Wärmeaufnahme durch die Einsatzmaterialsäule aus dem flüssigen Metall stattfindet, so daß einem gleichzeitigen Überhitzen des aufgeschmolzenen Materials entgegengewirkt wird.
Ferner ist aus der GB-PS 773 191 ein Einschmelzgefäß mit einem sich nach unten verengenden Einfüllschacht bekannt, wobei sich die Einsatzmaterialsäule nicht in dem Bad abstützt, sondern in dem Einfüllschachl, so daß kein Kontakt zwischen Einsatz-

materialsäule und Bad stattfindet. Der sich nach unten verengende Einfüllschacht bringt jedoch große Probleme hinsichtlich des Nachrutschens des Einsatzmaterials mit sich. Ferner ist ein abstichweises Arbeiten vorgesehen.

Außerdem ist aus der GB-PS 998 213 ein Einschmelzgefäß mit gleichbleibendem Querschnitt bekannt, bei dem jedoch die zum Aurschme'zen der Einsatzmaterialsäule dienenden Brenner oberhalb eines BeUes aus Koks oder feuerfestem Material angeordnet sind, durch die das Einsatzmaterial durchzulaufen hat und in dem sich am Boden ein Metallbad mit rc! Uv hohem Metallbadspiegel ausbildet, über dem die Schlacke schwimmt und wobei das Metall abstichweise entnommen wird. Bei einer derartigen Anordnung bestehen jedoch große Probleme hinsichtlich des Durchlaufens des flüssigen Metalls durch das Bett aus Koks oder feue^rfestem Material und der Abstützung der Einsatzmaterialsäule.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Schrotteinschmelzverfahren nach dem Patent 1 800 610 in der Weise zu verbessern, daß die Durchsatzleistung erhöht weiden kann und insbesondere ein Einfrieren des Schmelzgutes an der Sohle, im Ausfluß des Gefäßes oder nachfolgend verhindert werden kann, so daß die genannten Nachteile vermieden werden können.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren eingangs genannter Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Einsatzmaterial von unten mit einer schneidbrennerartig ausgebildeten, ringförmigen Flamme aufgeschmolzen und gleichzeitig überhitzt wird, wobei das Verhältnis des Querschnittes der Einsatzmaterialsäule zum Querschnitt der beim Einschmelzen verbleibenden Stützsäule aus Einsatzmaterial so groß gehalten wird, daß die Wärmeableitung durch die Einsatzmaterialsäule die Überhitzung des abfließenden Schmelzgutes nur unerheblich beeinflußt.

Durch die ringförmige Ausbildung der Flamme stützt sich die Schrottsäule im Einschmelzgefäß im Gegensatz zum Patent 1 800 610 nicht am Rande des Gefäßes, sondern in der Mitte auf. Durch entsprechende Anordnung der ringförmigen Flamme oberhalb des abfließenden Schmelzgutes dient sie gleichzeitig zur Überhitzung dos eingeschmolzenen Materials, was beispielsweise vorteilhaft für einen eventuellen Zwischentransport zu einem Konverter, Siemens-Martin-Ofen od. dgl. ist.

Zur Herabsetzung des Liquidus-Punktes kann das flüssige Schmelzgut bereits am Boden des Einschmelzgefäßes beispielsweise durch Einblasen von Kohle aufgekohlt werden, um eme größere Überhitzung des Schmelzgutes zu erreichen. Auch können zusätzliche Mittel zum Überhitzen des Schmelzgutes in Form einer Induktionsspule od. dgl. im Boden des Gefäßes oder in Form einer besonders auf das Schmelzgut gerichteten Flamme vorgesehen sein Diese können entweder darin bestehen, daß Hrennei vorgesehen sind, die eine schneidbrennerartige oder tellerförmige Flamme mit einem nach unten gerichteten Flammenteil erzeugen, oder daß zusätzliche Brenner angeordnet sind, deren Flammen auf das flüssige Schmelzgut gerichtet sind.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die durch Mittel zum Erzeugen einer schneidbrennerartig ausgebildeten, ringförmigen Flamme und einen erhöhten Ausfluß am Boden des Einschmelzgeiäßes gekennzeichnet ist, der eine geringe Verweilzeit für das aufgeschmolzene Material zwischen Aufschmelzen und Ausfließen ermöglicht. Auf Grund dieser Verweilzeit erfolgt eine für die nachfolgende Weiterverarbeitung des eingeschmolzenen Materials günstige Überhitzung durch die ringförmige Flamme oberhalb des aufgeschmolzenen Materials.

Die ringförmige Flamme kann durch mehrere am

ίο Umfang des Einschmelzgefäßes in der Nähe des Bodens des Einschmelzgefäßes verteilte Öl/Sauerstoffbzw. Öl/Sauerstoff-Luft-Brenner bzw. vorteilhafterweise durch einen entsprechenden Brenner erzeugt werden.

i.^r, Diese Brenner können so ausgebildet werden, daß eine unterschiedliche Beaufschlagung, d. h. eine individuelle Veranlassung des Wärmeangebotes in Segmenten, ermöglicht wird, was vorteilhaft ist, wenn infolge ungleichmäßiger Schrottverteilung oder bei ungleichmäßiger Abschmelzgeschwindigkeit bestimmte Bereiche unterschiedlich beaufschlagt werden sollen. In gleicher Weise können durch Veränderungen der Flammenrichtung und der Flammenform Bereiche erfaßt werden, in denen sich langsamer schmelzende Ansätze gebildet haben. Auch kann dies zur Wahrung der Kontinuität dienen, indem hierdurch Änderungen des Schmelzprofils hervorgerufen werden. Auch kann eine entsprechende Ausbildung der Flammenform zur Überhitzung des flüssigen Schmelzgutes ausgenutzt werden.

Bei Verwendung von mehreren einzelnen Brennern darf die Beaufschlagung jedoch nicht zur Bildung einzelner unabhängiger kavernenartiger Hohlräume führen. Die Brenner müssen so beaufschlagt werden, daß sich in jedem Fall eine im wesentlichen scheibenförmige Gesamtfläche einstellt, die bis auf den inneren Stürzbereich keilte toten, d. h. ungeschmolzenen Bereiche aufweist, die ein ungehindertes, gleichmäßiges Absinken der Schrottsäule verhindern könnten.

Die periphere Anordnung eines Brennersystems erleichtert vorteilhaft die Wartung und die unmittelbare Beobachtung von Defekten. Die Einzelbrenner können in Richtung der Gefäßachse oder auch in mehr tangentialer Richtung zur Gefäßwandung brennen. Auch ist eine Kombination beispielsweise mit einer von uruen durch den Boden des Einschmelzgefäßes geführten Brennerlanze möglich, wobei sich dann ein ringförmiger Stützbereich für die Einsatzmaterialsäule ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in den Aboildungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

F i g. i zeigt schematisch ein Einschmelzgefäß gemaß der Erfindung im Längsschnitt;

Fi 2,. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. \.

Das allgemein mit ? bezeichnete Einschmelzgefäß, das einen sich leicht nach unten vergrößernden Innendurehmesser besitzen kann und im wesentlichen zylinderfrirmig ausgebildet ist, wird über die Chargieröffiuing beispielsweise mit Hilfe eines Beschickungsbandes mit Schrott. Eisenschwamm, Pellets od. dgl. kontinuierlich beschickt. Dieses Einsatzmaterial 2 wird von unten durch eine Reihe von am Umfang des Einschmelzgefäßes angeordneten Brennern 3, die eine ringförmige schneidbrennerartige Flamme 4 erzeugen, beaufschlagt. Durch die Flamme wird ein ro-

'-, ■ ■ V..,s'K ," ■■

tationssymmetrischer, scheibenförmiger Hohlraum erzeugt. Das aufgeschmolzene Material 6 fließt zunächst auf den Boden des Gefäßes 1 und dann über einen Abfluß 7 in ein Auffanggefäß.

Um den Ausfluß 7 herum ist eine Erhöhung 12 des Gefäßbodens angebracht, die bewirkt, daß das flüssige Schmelzgut nicht sofort durch den Ausfluß 7 abfließen kann, sondern eine bestimmte Zeit auf dem Boden des Einschmelzgefäßes 1 verbleibt, urn durch die Flamme 4 überhitzt zu werden.

Durch einen Ringspalt 8 kann Luft in das Einschmelzgefäß zur Nachverbrennung der Einschmelzabgase eingeführt werden, die auf diese Weise zur Vorwärmung des einzuschmelzenden Materials dienen können. Auch kann durch Schlitze 9 um die Brenner 3 reduzierendes Gas wie Methan od. dgl. eingeführt werden. Über eine Abgasleitung 10 werden die Abgase entfernt, während in der Chargieröffnung eine Chargiereinrichtung 11 zur Beschickung ίο des Einschmelzgefäßes 1 vorgesehen sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einschmelzen von Einsatzmaterial in Form von Schrott, Eisenschwamm oder Pellets in vorreduzierter Form od. dgl. in einem Einschmelzgefäß von im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt mit großer Durchsatzleisiung, wobei die Säule aus Einsatzmaterial von unten durch eine Flamme beaufschlagt wird, die den größten Teil des Säulenquerschnittes überstreicht, und wobei die Flamme so weit über dem Boden des Einschmelzgefäßes geführt wird, daß das abfließende flüssige Schmelzgut einen Wärmeschutz für die feuerfeste Auskleidung des Einschmelzgefäßes bildet, insbesondere nach Patent 1800610, dadurch gekennzeichnet, daß das Einatzmaterial von unten mit einer schneidbrennerartig ausgebildeten, ringförmigen Flamme aufgeschmolzen und gleichzeitig überhitzt wird, wobei das Verhältnis des Querschnittes der Einsatzmaterialsäule zum Querschnitt der beim Einschmelzen verbleibenden Stützsäule aus Einsatzmaterial so groß gehalten wird, daß die Wärmeableitung durch die Einsatzmaterialsäule die Überhitzung des abfließenden Schmelzgutes nur unerheblich beeinflußt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Schmelzgut am Boden des Einschmelzgefäßes aufgekohlt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel (3) zum Erzeugen einer ringförmigen schneidbrennerartig ausgebildeten Flamme (4) und einen erhöhten Ausfluß (7) am Boden des Einschmelzgefäßes (1), der eine geringe Verweilzeit für das flüssige Schmelzgut zwischen Aufschmelzen und Ausfließen ermöglicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (3) zum Erzeugen der ringförmigen Flamme (4) aus einem ringförmigen Brenner bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (3) zum Erzeugen der ringförmigen Flamme (4) aus am Umfang des Einschmelzgefäßes (1) verteilten Brennern bestehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Achse des Einschmelzgefäßes (1) eine Brennerlanze zur Ausbildung einer tellerförmigen zentralen Flamme und einer ringförmigen Stützsäule aus Einsatzmaterial eingeführt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner unterschiedlich beaufschlagbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner eine Veränderung der Flammenform und -ausdehnung zulassen.