DE2359356A1 - Verfahren und vorrichtung zum schmelzen von schrottmetall - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum schmelzen von schrottmetall

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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von Schrottmetall.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen von Schrottmetall sowie eine dafür verwendete Vorrichtung in Form eines elektrischen Lichtbogenofens.
Bisher wurde ein elektrischer Lichtbogenofen mit Schrott— metall gefüllt, woraufhin die drei Elektroden durch Elektrodenbohrungen in den Ofen hinein abgesenkt wurden, mit dem Schrottmetall in Berührung traten und ein einzelnes oder drei Locher in das Schrottmetall einbohrten. Daraufhin wurde der Deckel durch Verschwenken geöffnet, um heißes Metall durch die Deckelöffnung hindurch sowie durch das oder die in dem Schrottmetall vorhandenen Löcher zu gießen und auf diese Weise den Schmelzraum teilweise zu füllen. Der
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Deckel wurde dann in die Schließstellung gebracht, und die Elektroden wurden wieder in den Ofen eingesetzt. Sobald die Elektroden mit dem geschmolzenen Metall in der Schmelzzone in Berührung traten, entstand ein Lichtbogen, wodurch der Schmelzprozess des Schrottmetalls fortgesetzt wurde.
Die Lichtbogenbildung oder das Schmelzen mußte bei diesen Lichtbogen solange fortgesetzt werden, bis der seitliche Öffnungskanal schrottmetallfrei war. Dann und nur dann konnten die herkömmlichen Seitenlanzen durch die in dem Ofen vorhandenen Löcher oder Bohrungen eingeführt werden, um den Sauerstoff direkt auf die Oberfläche des heißen Metalls zu richten.
Es dauert eine gewisse Zeitspanne, und zwar etwa eine Stunde, bis der Schrott von den Seitenwänden des Ofens weggeschmolzen ist, bevor die Seitenlanzen betätigt werden können. Dazu kommt, daß das Aufblasen von Sauerstoff auf die heiße Oberfläche der Metallschmelze nicht wirksam genug ist und ein Schäumen der Schlacke auf dem heißen Metall bewirkt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen sich die obigen Nachteile, die bisher beim Schmelzen von Schrottmetall und beim Frischen des geschmolzenen Metalls auftraten, beseitigen lassen. Insbesondere soll dabei die . zwischen den Anstichen liegende Zeit um etwa eine Stunde verkürzt werden, wodurch eine erhebliche Produktionssteigerung erzielt wird, ferner soll das Schmelzen des Schrottes beschleunigt werden, mit der Prischungsphase im Schmelzzyklus früher begonnen werden können, die Schaumbildung der Schlacke auf ein Mindestmaß beschränkt werden, eine wirksamere Ausnutzung des in dem Verfahren zu Verwendung gelangenden Sauerstoffs dadurch erfolgen, daß der
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Sauerstoff in das Metallschmelzenbad hinein und durch dieses Bad hindurchgelenkt wird, und es soll auch eine bessere Ausnutzung des Kohlenmonoxyds ermöglicht werden, das über dem geschmolzenen Teil entsteht, indem dieses Gas entlang den Ofenwänden auf das Schrottmetall gelenkt wird. Desweiteren soll das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung benutzte Vorrichtung in der Metallschmelze die Erzeugung einer Wirbelbewegung ermöglichen, um dadurch den thermischen Kontakt mit dem Schrottmetall zu verbessern; auch soll die Windform als Vorwärmung für das Schrottmetall vor der Zugabe des heißen Metalls dienen, indem die Mantel- oder Gehäusegase mit dem Sauerstoff in dem Sauerstoff tragenden Gas verbrannt werden. Darüberhinaus soll eine untergetauchte Seitenwindform oder Seitenwinddüse zur Erzeugung von Sauerstoff Verwendung finden, der mit dem Kohlenmonoxyd reagiert, das aus dem geschmolzenen Metall entweicht, um auf diese Weise das Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd zu verbrennen und dadurch zusätzliche Wärme zum Schmelzen des Schrottmetalls zu erzeugen,, Auch soll die Windform dazu benutzt werden^ in das geschmolzene Metall ein Verflüssigungsmittel einzuführen, um die Viskosität der auf der Metallschmelze befindliche Schlacke zu verringern; und die Windform soll dazu dienen9 in das geschmolzene Metall ein Desoxydierungsmittel einzuführen, um den Oxydationsprozess in der Metallschmelze zu stoppena In diesem Zusammenhang soll auch ein Flussmittel in das geschmolzene Metall mit Hilfe der Windform eingeführt werden können, um Schwefel und Phosphor aus der Schmelze zu entfernen Dazu kommt, daß die Windform zum Durchblasen eines inerten Gases durch den Ringraum in eine rostfreie Stahlschmelze benutzt werden soll, um den Partialdruck des Kohlenmonoxyds in dem geschmolzenen Metall zu senken, so daß der Sauerstoff in dem Sauerstoffträgergas sich mit dem
Kohlenstoff
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in dem geschmolzenen Stahl eher verfeindet als das Chrom in dem geschmolzenen Metall zur Erzeugung eines gewünschten rostfreien Stahls, um dadurch die Menge an Denötigten Legierungselementen auf ein Mindestmaß zu beschränken und das Chrom zu veranlassen, sich mit dem Nickel in dem geschmolzenen Metall zu verbinden.
Nicht zuletzt soll die Windform auch dazu dienen, den gefrischten Stahl auf die erforderliehe Anstieütemperatur gleichmäßig in dein ganzen Schmelzenbad zu erhitzen und das geschmolzene Metall auf dieselbe Temperatur zu Dringen, die der höher erhitzte Stahl aufweist, der sich unmittelbar unter oder neben der Elektrode befindet. Darüberhinaus ist daran gedacht, auf Grund der Wirbelbewegung der Metallbadschmelze für den Ofen große Schrottstücke zu verwenden, wie beispielsweise Brammen, Formen, Gießgespanne und dergleichen.
Desweiteren soll die bisher übliche Art der Beseitigung von Gießhäuten entlang der Boden- und Seitenwände des Schmelzraumes oder Herdes durch Aufheizen der Badtemperatur auf etwa 50° über die Anstichtemperatur und darauffolgendes Beschicken der großen Metallstücke, um ein Sieden zu erzeugen, beseitigt werden, indem das Metall— schmelzenbad gerührt wird, um auf diese Weise den Schmelzenraum frei von Häuten zu halten.
Schließlich soll die Windform auch noch dazu dienen, in das Metallsehmelzenbad Kalk einzuführen, um den Schwefel und Phophor aus der Schmelze durch eine bessere Ausnutzung des Kalkes zu entfernen, wobei eine nur minimale Gasströmung durch die Winform unter einem Druck erfolgen soDl, der erforderlich ist, um die statische JDruelthöhe des Metall—
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schmelzenbad.es zu überwinden.
Diese Ziele werden erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung erreicht, die einen elektrischen Lichtbogenofen bildet, der einen mit einer Öffnung versehenen Gehäusemantel aufweist, auf dem sich eine hitzebeständige Auskleidung befindet. Die Gehäuseöffnung wird durch einen entfernbaren Deckel dicht verschlossen. Eine Schmelzelektrode ist durch den Deckel hindurch hin- und herbeweglich, um. mit dem Schrottmetall in oder außer Berührung zu kommen» Eine Schmelztiegelauskleidung begrenzt mit dem Ofen einen oberen Metallschmelzenspiegel. Eine Windform erstreckt sich durch den Gehäusemantel und die hitzebeständige Auskleidung und schließt mit der hitzebeständigen Auskleidung bündig ab und weist ein Innenrohr und ein konzentrisches Außenrohr auf, das mit dem Innenrohr einen Eingraum begrenzt. Eine Beschickungsvorrichtung dient zur Beschickung des Ofens mit Schrottmetall. Eine Schmelzvorrichtung schmilzt in das Schrottmetall ein Loch; um geschmolzenes Metall zu erzeugen. Eine Blasvorrichtung bläst ein Sauerstoffträgergas aus dem Innenrohr durch das geschmolzene Metall, um dieses zu entkohlen, während gleichzeitig der Schmelzvorgang des Schrottmetalls fortschreitet, so daß dann, wenn das Schrottmetall vollständig aufgeschmolzen worden ist, der restliche Kohlenstoff in der Metallschmelze weniger als eine bestimmte gewünschte Kohlenstoffmenge beträgt, wodurch der Schmelz- und Prischungszyklus verkürzt und durch die chemische Umsetzung des Kohlenstoffs in der Metallschmelze mit dem Sauerstoff in dem Sauerstoffträgergas exotherme Wärme erzeugt, die das Aufschmelzen des Schrottmetalls fördert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmelzen von Schrottmetall und Frischen der geschmolzenen Metallschmelze in
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dem elektrischen Lichtbogenofen der beschriebenen Art sieht die folgenden Schritte vor: Beschickung des Ofens mit dem Schrottmetall, Schmelzen eines Loches in das Schrottmetall, um Metallschmelze zu erzeugen, Einblasen eines Sauerstoffträgergases aus dem Innenrohr durch die Metallschmelze, um diese zu entkohlen, während gleichzeitig das Aufschmelzen des Schrottmetalls weitergeht, so daß dann, wenn das Schrottmetall in geschmolzenes Metall aufgeschmolzen worden ist, die restliche Kohlenstoffmenge in dem geschmolzenen Metall kleiner ist als eine bestimmte gewünschte Kohlenstoffmenge, wodurch, wie oben bereits ausgeführt, der Schmelz- und Frischungszyklus erheblich verkürzt wird und durch die chemische Umsetzung des Kohlenstoffs in dem geschmolzenen Metall mit dem Sauerstoff des Sauerstoffträgergases exotherme Wärme entstehen lässt, die das Aufschmelzen des Schrottmetalls unterstützt. Schließlich wird das geschmolzene Metall gefrischt oder raffiniert, um die gewünschte metallurgische Zusammensetzung und Gießtemperatur zu erhalten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht eines elektrischen Lichtofenbogens, aus der der Gehäusemantel, die hitzebeständige Auskleidung, der dicht auf die Gell aus emant el öffnung des Ofens aufgesetzte Deckel, ein Paar eingetauchte Seitenwindformen in dem Gehäusemantel und der hitzebeständigen Auskleidung des Ofens sowie eine Seitenwindform ersichtlich sind, die gegen die Kohlenmonoxydzone des Ofens gerichtet ist,
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Fig. 2 eine Teildraufsicht der Anordnung der Elektroden und der Evakuierungsvorrichtung sowie des Ofen— deckeis,
Fig. 3A ein Zeitdiagramm, das einen vollständigen Betriebszyklus eines herkömmlichen elektrischen Lichtbogenofens darstellt,
Fig. 3B eine der Fig. 3A ähnliche Diagrammansicht, die einen vollständigen Betriebszyklus des erfindungsgemäßen elektrischen Lichtbogenofens oder Elektroschmelzofens darstellt,
Fig. 3G und 3D Ansichten anderer vollständiger Betriebszyklen des hier beschriebenen Ofens bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. k eine waagerechte Draufsicht, aus der die radiale Anordnung der untergetauchten oder eingetauchten ¥indformen oder Winddüsen im Ofen ersichtlich ist,
Fig. 5 eine senkrechte Teilschnittansicht der geneigten, eingetauchten Winddüsen,, die in bezug auf die Schmelzraum- oder Herdlinie des Ofens schräg verläuft, wobei außerdem eine Haube zur Aufnahme geschmolzenen Metalls für den Fall eines Ausbrennes einer eingetauchten Winddüse sowie eine Vorrichtung ersichtlich sind, die zum Austragen des geschmolzenen Metalls aus der Schutzhaube in das Schmelzenbad dient, und
Fig. 6 eine schematische Draufsicht einer seitlichen Winddüse, die in der Seitenwand des Ofens angeordnet und tangential zum Boden eines solchen Ofens gerichtet ist.
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Obgleich das im folgenden näher erläuterte erfindungsgemäße Verfahren und seine Vorrichtung ganz allgemein für Konverter zum Schmelzen von Schrottmetall und zum Frischen des geschmolzenen Metalls verwendbar sind, eignen sie sich insbesondere in Verbindung mit einem elektrischen Lichtbogenofen und werden daher auch in diesem Zusammenhang näher dargestellt.
In Fig. 1 ist ein Elektroschmelzofen dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Dieser Ofen weist, wie aus den Fig. 4, 5 und 6 entnommen werden kann, einen Gehäusemantel 12 auf, der mit einer Öffnung 14 versehen ist. Auf dem Gehäusemantel 12 befindet sich eine hitzebeständige Auskleidung 16, und auf der Öffnung 14 sitzt ein entfernbarer, hilzebeständig ausgekleideter Deckel 18 (Fig. 2), der die Öffnung 14 abdichtet. Mehrere Schmelzelektroden 20 sind durch herkömmliche, nicht dargestellte Mittel durch eine Bohrung 21 im Deckel 18 hindurch hin- und herbeweglich und können dadurch mit dem Schrottmetall 22 (Fig. l) in und außer Berührung gebracht werden. In dem Deckel 18 ist eine Evakuierungsvorrichtung 23 angeordnet, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, die sich neben den Schmelzelektroden 20 befindet und dazu dient, das Innere des Ofens 10 während des Aufschmelzens des Schrottmetalls 22 und des Frischens des geschmolzenen Metalls 24 (Fig. i.) zu evakuieren.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, begrenzt eine Schmelzraumlinie H-H mit dem Ofen 10 einen oberen Spiegel der Metallschmelze 24. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Teilen weist der Ofen 10 eine Schwellenlinie S-S auf, die über der Schmelzraumlinie H-H liegt und von einer Seitentür 26 (Fig. l) begrenzt wird. Darüberhinaus ist der Ofen 10 mit einem Anstichloch 28 versehen? das das geschmolzene Metall 24 aus dem Inneren des Ofens 10 zu einem Anstichausguß 30 fördert.
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In Fig. 4 ist auf der kippbaren Plattform 51 neben dem Ausguß 30 ein Arbeitsgang 31 vorgesehen.
Wie aus den Bg. 1 und 5 ersichtlich ist, ist der Ofen 10 mit einer oder mehreren untergetauchten Winddüsen 32 ausgerüstet, die sich durch die Gehäuswand 12 und die hitzebeständige Auskleidung l6 hindurcherstrecken und mit dieser Auskleidung bündig abschließen. Jede Winddüse 32 hat ein Innenrohr 34 und ein konzentrisches Außenrohr 36, das zusammen mit dem Innenrohr 34 einen Ringraum 38 begrenzt. Eine in Fig. 1 dargestellte Blasvorrichtung 40 ist an jede der Winddüsen 32 angeschlossen und dient zum Einblasen eines Sauerstoffträgergases, beispielsweise Sauerstoff selbst, Luft oder dergleichen, das dann durch das Innenrohr 34 in die Metallschmelze 24 einströmt, um die Metallschmelze zu entkohlen, während gleichzeitig das Schmelzen des Schrottmetalls 22 weitergeht, so daß dann, wenn das Schrottmetall 22 vollständig in geschmolzenes Metall 24 aufgeschmolzen ist, die in dem geschmolzenen Metall 24 vorhandene restliche Kohlenstoffmenge kleiner ist als die bestimmte, gewünschte Kohlenstoffmenge. Dadurch wird der Schmelz- und der herkömmliche Frischungszyklus, wie in Fig. 3A dargestellt, erheblich verkürzt, und es wird durch die chemische Umsetzung des Kohlenstoffs in dem geschmolzenen Metall 24 mit Sauerstoff im Sauerstoffträgergas exotherme Wärme erzeugt, die das Schmelzen des Schrottmetalls 22 fördert.
Die Schmelzvorrichtung, also die Schmelzelektroden 20, stehen mit dem Schrottmetall 2 in Berührung und schmelzen mehrere Löcher in das Schrottmetall ein, wodurch Metallschmelze 24 für das Schmelzenbad erzeugt wird. Eine Beschickungsvorrichtung, beispielsweise eine nicht dargestellte Schurre oder dergleichen, dient zur Beschickung des Ofens 10 mit
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Schrottmetall bis zu einer Deckelteillinie R-R (Fig. l).
In Vorbereitung auf den Schmelz- und Frischvorgang werden, wie insbesondere Fig. JB entnommen werden kann, die Elektroden 20 durch herkömmliche, nicht dargestellte Mittel durch den Deckel 18 bis zu der obersten angehobenen Stellung hochgehoben, wobei der Deckel 18 mit der Öffnung 14 außer Dichtungsberührung steht und von dem Deckelringzapfen 42 entfernt ist. Der Deckel 18 wird dann waagerecht auf dem Zentrierzapfen 49 (Fig. 4) der Kipplattform 51 von der Öffnung 14 des Ofens 10 weggeschwenkt. Die nicht dargestellte Beschickungsvorrichtung füllt daraufhin das Innere des Ofens 10 bis zur Deckellinie R-R mit Schrottmetall 22 an. Eine Beschickungsvorrichtung für Metallschmelze, beispielsweise eine nicht dargestellte Gießpfanne oder dergleichen, füllt dann heißes Metall 24 in das Schrottmetall 22, so daß ein heißes Metallbad 24 geschaffen wird, das bis zu einer Höhe von etwa der halben Schmelzraumzone 44 reicht, die von der Schmelzraumlinie H-H am Boden des Ofens 10 begrenzt wird. Dieser Zusatz von geschmolzenen Metall 24, das durch das Schrottmetall hindurchfließt, bringt die berührenden Teile des Schrottmetali 22 zum Schmelzen, so daß von diesem Schrottmetall 22 zusätzliche Metallschmelze in die Schmelzraumzone 44 des Ofens 10 gelangto
Danach wird der Deckel 18 auf dem Zentrierzapfen 49 wieder zurückgeschwenkt und mit der Öffnung 14 in Dichtungsberührung gebracht, wobei er an dem Deckeldichtungszapfen 42, wie aus Fig. 1 ersichtlich, anliegt. Die Schmelzelektroden 20 werden durch die Elektrodenlöcher 21 im Deckel 18 abgesenkt und mit dem Schrottmetall 22 in Kontakt gebracht. Daraufhin wird den Elektroden 20 elektrischer Strom zugeführt, so daß zwischen den Elektroden 20 und dem Schrott-
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metall 22 ein Lichtbogen entsteht, der das Schrottmetall 22 in das in der Schmelzraumzone 44 befindliche geschmolzene Metall 24 aufschmilzt.
Es versteht sich, daß die Blasvorrichtung 40 vor dem Einfüllen des geschmolzenen Metalls 24 in den Ofen iO in Betrieb gesetzt werden kann, indem das Mantelgas, beispielsweise Propan, Methan, leichtes Heizöl oder dergleichen, in dem Ringraum 38 veranlasst wird, sich mit dem in der Leitung 34 vorhandenen Sauerstoff umzusetzen, um dadurch das Schrottmetall. 22 vorzuwärmen, Gleichzeitig mit der Einleitung des geschmolzenen Metalte 24 in die Schmelzraumzone 44 werden jedoch die Winddüsen 32 in dem geschmolzenen Teil 24 untergetaucht und beginnen, das geschmolzene Metall 24 zu entkohlen«
Wie aus Fig«, 3B ersichtlich ist, wird die Innenseite des Ofens 10 während der Ausbesserungsperiode, die von der Zeit t_—t. etwa 10 Minuten dauert 9 mit einem nicht dargestellten, hitzebeständigen Material besprüht, um die Auskleidung l6 abzudichten« Ein Damm 46 wird vor der Tür 26 aufgebaut, um die Schlacke 48 daran zu hindern, über die „ Türschwelle 50 überzuschäumend Außerdem werden alle zusätzlichen Wartungsarbeiten verrichtet, wie beispielsweise Auswechseln der Elektroden 20, Putzen der Elektroden 20 oder Reparieren des Anstichloches 28 oder des Anstichausgusses 30o
Danach wird in der Zeitspanne t^-^o' d»n°j etwa über 8 Minuten, das Schrottmetall 22 mit Hilfe der Beschickungsvorrichtung in den Ofen 10 bis zur Deckellinie R-R eingefüllt „ Während der Zeitspanne t2-t„, die etwa 27 Minuten •lauert, wird in der Schmelzraumzone 44 geschmolzenes Metall
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24 erzeugt, und zwar entweder durch Eingießen von Metallschmelze aus einer Beschickungseinrichtung, beispielsweise einer Gießpfanne oder dergleichen, in das Schrottmetall 22, um in diesem ein Loch auszubrennen, oder durch Benutzung der Schmelzelektroden 20, die durch das Schrottmetall hindurch Lichtbogenlöcher brennen.
Danach schmelzen während der Zeitspanne t_-t., d.h., über etwa 37 Minuten, die Schmelzelektroden 20 zusammen mit dem von den untergetauchten Winddüsen 32 gelieferten Sauerstoff entweder gleichzeitig oder aufeinanderfolgend das Schrottmetall 22 weiter auf, um geschmolzenes Metall 24 zu erzeugen. Während dieser Zeitspanne t<*-t. entkohlt der von den untergetauchten Winddüsen 32 gelieferte Sauerstoff das geschmolzene Metall 2h, so daß die in dem geschmolzenen Metall 24 vorhandene Restkohlenstoffmenge kleiner ist als die vorbestimmte, gewünschte Kohlenstoffmenge. Das durch die Elektroden 20 geschmolzene Schrottmetall befindet sich dann auf einer höheren Temperatur als das restliche geschmolzene Metall in der Schmelzraumzone hh. Die Umsetzung des Sauerstoffs mit dem in dem geschmolzenen Metall 24 vorhandenen Kohlenstoff läßt exotherme Wärme entstehen, die das Aufschmelzen des Schrottmetalls 22 unterstützt. Während der Zeitspanne ^-r-^u oder danach während der Zeitspanne t.-t-, die etwa 3 Minuten dauert, wird das Metallschmelzenbad entweder durch die Schmelzelektroden 20 oder durch den Sauerstoff aus den eingetauchten Winddüsen 32 noch weiter erwärmt, um dadurch die Temperatur des Metallschmelzenbades auf diejenige des geschmolzenen Schrottmetalls im Bereich der Elektroden 20 zu erhöhen.
Danach wird das geschmolzene Metall 24 während der Zeitspanne tp-t^, deho, etwa 5 Minuten lang, durch eine nicht
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dargestellte Probenanordnung auf seine gewünschten Eigenschaften überprüft. Daraufhin wird während der Zeitspanne tg-t„, d.h., etwa 10 Minuten lang, das geschmolzene Metall 24 mit Hilfe der Seitenwinddüsen 32 erneut beblasen oder mit Hilfe der Schmelzelektroden 20 erhitzt, um die metallurgischen Eigenschaften des geschmolzenen Metalls 24 zu verbessern. Eine weitere Überprüfung schließt sich während der Zeitspanne t7-tft, die etwa 5 Minuten dauert, an, um die augenblicklichen metallurgischen Eigenschaften der Metallschmelze 24 zu bestimmen. Während der Prischungsperiode tg-tq, die etwa 20 Minuten dauert, wird die endgültige chemische Zusammensetzung des geschmolzenen Metalls sowie die Anstichtemperatur dieses Metalls erhalten.
Eine letzte Überprüfung erfolgt während der Zeitspanne tq-t 0, die etwa 5 Minuten dauert, und, falls dann die metallurgischen Eigenschaften und die Anstichtemperatur des geschmolzenen Metalls 24 zufriedenstellend sind, wird die Metallschmelze während der Zeitspanne *-in~*ll' d«n· * etwa 13 Minuten lang, abgeschirmt, so daß sie abbinden kann, wobei der Oxydationsprozess in der Metallschmelze 24 gestoppt ist.
Das Anstechen erfolgt dann während der Zeitspanne t ^-t „ und dauert etwa 7 Minuten, so daß ein einzelner Gesamtzyklus etwa 2 Stunden und 45 Minuten in Anspruch nimmt, während der herkömmliche Zyklus 3 Stunden und 45 Minuten dauert, wie aus Fig. 3A ersichtlich ist.
Es versteht sich, daß sich das anfängliche geschmolzene Metall 24 (Fig. l) alternativ in der Schmelzraumzone 44 des Ofens 10 entweder durch Verwendung des Lichtbogens zwischen den Elektroden 20 und dem Schrottmetall 22 zur
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Erschmelzung des Schrottmetalls 22 erhalten lässt oder durch Eingießen von geschmolzenem Metall 24 au3 einer eine solche Metallschmelze enthaltenden Gießvorrichtung, beispielsweise einer nicht dargestellten Gießpfanne, das dadurch mit dem Schrottmetall 22 in Berührung gebracht wird, um aus diesem geschmolzenes Metall 24 zu erzeugen.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, bläst die Blasvorrichtung 40 ein Mantelströmungsmittel, beispielsweise Propan, Erdgas oder dergleichen oder eine Flüssigkeit, beispielsweise leichtes Heizöl oder dergleichen, durch den Ringraum 38, um das Innenrohr 34 zu kühlen und ein Brennen des Endes des Innenrohres 3^ unterhalb der Oberfläche der hitzebeständigen Auskleidung 16 zu verhindern. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, können die Winddüsen 32 radial in einem Winkel von etwa 30° zu einer den Mittelpunkt 0 des Ofens 10 schneidenden Geraden in bezug auf die Schmelzraumzone 44 des Ofens angeordnet werden,,
Aus den Fig. 5 und 1 ergibt sich, daß jede Winddüse 32 in der Seitenwand des Ofens 10 unter einem Winkel B von etwa 11° oder dergleichen in bezug auf die Schmelzraumlinie H-H abwärts gerichtet ist, um dadurch den längsmöglichen Weg für den Sauerstoff in Richtung auf eine gegenüberliegende Wand der hitzebeständigen Auskleidung 16 zu schaffen.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist die Seitenwinddüse in der Seitenwand des Ofens 10 angeordnet, und in bezug auf den Ofenboden 52 tangential ausgerichtet, um dadurch einen Metallschmelzenwirbel zu erzeugen, aufgrund dessen das geschmolzene Metall 24 sich langsam bewegt und dadurch mit dem Schrottmetall 22 in enge Wärmeübertragungsberührung tritt.
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Wie aus Fig, 1 hervorgeht, kann die senkrechte, unterge-
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tauchte Winddüse 32 im Boden 52 des .Ofens 10 angeordnet
werden. Die geneigte, untergetauchte Winddüse 32 lässt sich im Boden 52 des Ofens 10 unter einem Winkel C in bezug auf die .senkrechte Achse V-V des Ofens schrägstellen.
Es versteht sich im Hinblick auf die Fig. 1 und 2, daß die Evakuxerungsvorrichtung 23 während ihres Betriebs Umgebungsluft ins Innere des Ofens 10 einsaugt, und zwar durch die Öffnungen im Ofen, beispielsweise die an der Seitentür 26 vorhandenen Öffnungen, so daß das über dem Metallschmelzenbad erzeugteKohlenmonoxyd, das von der Kohlenmonoxydzone (CO-Zone) in Fig. 1 begrenzt wird, sich mit der eingesaugten Umgebungsluft zu Kohlendioxyd umsetzt, wodurch dem Schmelzprozess des Schrottmetalls 22 zusätzlich Wärme zugeführt wird.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist in der Seitenwand des Ofens
10 eine Seitenwinddüse 32 angeordnet, durch die hindurch Sauerstoffträgergas in die CO-Zone über dem Metallschmelzenspiegel eingeleitet wird, so daß sich das Kohlenmonoxyd mit dem Sauerstoff zu Kohlendioxyd umsetzt, wodurch wjßäerum dem Schmelzprozess des Schrottmetalls zusätzlich Wärme zugeführt wird.«,
Desweiteren ergibt sich aus Fig. 4, daß an das Innenrohr 34 eine Flussmitteleinrichtung 54 angeschlossen werden kann, um dem Metallschmelzenbad ein Flussmittel zuzusetzen, beispielsweise gebrannter Kalk CaO, Kalkstein bzw. Kalziumkarbonat GaO~ oder dergleichen, um auf diese Weise aus dem geschmolzenen Metall 24 Schwefel und Phophor zu entfernen. Diese Flussmittelvorrichtung 5^ weist ein Eintrittsrohr auf, in dem sich ein Ventil 5^b befindet.
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Desweiteren ergibt sich aus Fig. 1, daß zu der Blasvorrichtung 40 eine Oxydierungseinrichtung 38 gehört, mit der ein Desoxydierungsmitte] oder Reduziermittel, beispielsweise Ferromangan, Ferrosilicium oder dei-gleichen, in zerkleinerter Form, beispielsweise mit einem Korndurchmesser von etwa 0,1 mm, dem geschmolzenen Metall 24 zugesetzt werden kann, um den Oxydationsprozess in dem geschmolzenen Metall während, der Abschirmzeitspanne *1ο11 (Fig. 3B) zum Stillstand zu bringen.
Der Blasvorrichtung 40 kann außerdem eine Schutzgaseinrichtung 60 zugeordnet sein, die ein Einlassrohr 60a und ein Ventil 60b aufweist und dazu dient, ein Inertgas, beispielsweise Argon oder dergleichen, durch den Ringraum 38 hindurch in ein Schmelzenbad aus rostreiem Stahl einzu— blasen, um dadurch den Partialdruck des Kohlenmonoxyds in dem geschmolzenen Metall 24 zu senken, so daß der Sauerstoff in dem Sauerstoffträgergas, das aus dem Innenrohr austritt, sich mit dem Kohlenstoff des geschmolzenen Metalls 24 verbindet, und zwar eher als mit dem in dem geschmolzenen Metall vorhandenen Chrom, um dadurch einen gewünschten rostfreien Stahl zu erzeugen und die Menge an benötigtem Legierungsmittel, beispielsweise Karbonferrochrom oder dergleichen, auf ein Mindestmaß zu beschränken, das. in die Legierungszuiuhreinrichtung (>2 eingeführt wird und bewirkt, daß siel} das Chrom mit dem in der rostfreien Stahlschmelze vorhandenen Nickel umsetzt. Die Lepierunsszufuhreinrichtung 62 weist ein Eintrittsrohr (>2a sowie ein Ventil 62b auf.
Fine rreniischzufuhreinriohtung 64, die ein Eintrittsrohr 64a und ein Ventil 64b besitzt, Jässt sich zur Zuführun/r von
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Gemischen der oben beschriebenen Vorrichtungen 54, 56, 58 und 6o benutzen, falls dies verlangt wird.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist für den Fall, daß eine Winddüse ")2 ausbrennt, eine Schutzkammer 64 vorhanden, die auf dem Gehäuseinantel 12 des Ofens iü um den Einlass der Winddüse 32 angeordnet ist und dazu dient, das geschmolzene Metall 24 aus dem Ofen IO aufzunehmen«, Eine Austragsvorrichtung, beispielsweise ein Austragsrohr 66 oder dergleichen, lässt sich an die Schutzkammer 64 anschließen, um das geschmolzene Metall 24 aus dieser Kammer in eine Abfallvorrichtung, beispielsweise eine nicht dargestellte Grube, auszutragen.
In den Fig. 3C-3D sind andere Betriebszyklen des hier beschriebenen Verfahrens dargestellt.
Aus der obigen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sowie der diesbezüglichen alternativen Ausführungsformen ergeben sich bereits Hinweise auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmelzen von Schrottmetall des geschmolzenen Metalls 24» Dieses Verfahren weist die folgenden Schritte auf; Beladen des Ofens 10 mit Schrottmetall 22. Einschmelzen eines Loches oder einer Höhlung in das Schrottmetall 22 zur Erzeugung geschmolzenen Metalls Einblasen eines Sauerstoffträgergases aus dem Innenrohr 32^ der Winddüse 32 in das geschmolzene Metall 24, um dieses Metall zu entkohlen, während gleichzeitig das Aufschmelzen des Schrottmetalls 22 fortgesetzt wird, so daß dann, wenn das Schrottmetall 22 in geschmolzenes Metall 24 übergeführt ist, die Restkohlenstoffmenge in dem geschmolzenen Metall 24 geringer ist als eine bestimmte gewünschte Kohlenstoffmenge, wodurch die Schmelz- und Frischzykluszeit, wie aus
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den Fig. 3A und 3B ersichtlich, erheblich reduziert wird und durch die chemische Umsetzung des Kohlenstoffs in dem geschmolzenen Metall mit dem Sauerstoff im Sauerstoffgasträger exotherm eWärme erzeugt wird, die das Aufschmelzen des Schrottmetalls unterstützt. Als weiterer Verfahrens— schritt schließt sich daran das Frischen des geschmolzenen Metalls 24 an, um die gewünschte metallurgische Zusammensetzung und Gießtemperatur zu erhalten.
Dazu kommt, daß die obigen Verfahrensschritte im einzelnen folgende Merkmale tragen: Beschickung des Ofens 10 mit Schrottmetall 22 bis zu einer Deckelteilungslinie R-R des Ofens 10. Einschmelzen eines Loches oder einer Höhlung in das Schrottmetall 22 zur Erzeugung geschmolzenen Metalls 24 durch Zuführung von heißem Metall 24 in den Ofen 10, das mit dem Schrottmetall 22 in Berührung tritt. Schmelzen eines Loches in das Schrottmetall 22 zur Erzeugung geschmolzenen Metalls 24 mit Hilfe von Schmelzelektroden 20. Einblasen eines Mantelströmungsmittels, beispielsweise Propan, Erdgas, leichtes Heizöl oder dergleichen, durch den Ringraum 38, während Sauerstoffträgergas durch das Innenrohr 34 eingeblasen wird, um das Innenrohr 34 zu kühlen und ein Ausbrennen des Endes des Innenrohres 34 unterhalb der Oberfläche der hitzebeständigen Auskleidung l6 zu verhindern. Einblasen des Sauerstoffträgergases von der Seite des Ofens 10 durch die untergetauchte Seitenwinddüse 32 (Fig. 4) in das geschmolzene Metall 24, und zwar in bezug auf die Schmelzraumzone 44 des Ofens 10 radial, wobei diese Zone durch die Linie H-H und den Boden 52 des Ofens 10 begrenzt wird. Einblasen des Sauerstoffträgergases in das geschmolzene Metall von der Seite des Ofens 10 aus der untergetauchten Seitenwinddüse 32 (Fig. 5) in Richtung abwärts, und zwar unter einem Winkel B in bezug auf die
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Schmelzrauinlinie H-H, um dadurch den länirsmögl ionen Weg für das Sauerstoffträgergas zu einer gegenüberliegenden Wandung der hitzebeständigen Auskleidung 16 zu erhalten. Einblasen des Sauerstoffträgergases von der Seite des Ofens 10 aus der Seitenwinddüse 32^ (Fig. 6) in das geschmolzene Metall 24, und zwar tangential in bezug auf den Ofenboden 52, um dadurch eine Wirbelbewegung des geschmolzenen Metalls 24 zu erzeugen«, so daß dieses Metall mit dem Schrottmetall 22 in innigere Wärmeübertragungsberührung kommt. Einblasen des Sauersttoffträgergases aus den unter-
7 8 getauchten Bodenwinddüsen 32 und 32 vom Boden 52 des Ofens 10 aus in das geschmolzene Metall 24 hinein«, Einblasen des Sauerstoffträgergases vom Boden 52 des Ofens 10 aus aus der untergetauchten, geneigten Bodenwinddüse
32 in das geschmolzene Metall 24 hinein, jedoch unter einem Winkel C in bezug auf die senkrechte Achse V-V des Ofens 10 geneigt. Umsetzen in den Ofen 10 durch die Öffnungen, beispielsweise die Seitentür 26 oder dergleichen, eingesaugten Luft mit dem in der Kohlenmonoxydzone (CO-Zone) über dem geschmolzenen Metall 24 erzeugten Koblenmonoxyd zur Bildung von Kohlendioxyd, um dadurch zusätzliche Wärme für das Aufschmelzen des Schrottmetalls 22 zu erzeugen. Zusetzen eines Flussmittels, beispielsweise gebrannter Kalk CaO, Kalkstein, oder Kalziumkarbonat CaCO- oder dergleichen, mit Hilfe der Flussmittelvorrichtung durch das Innenrohr 34 in das geschmolzene Metall 24, um dadurch Schwefel und Phosphor aus dem geschmolzenen Metall zu entfernen. Zusetzen eines Verf lüssigungsmittels, beispielsweise Kalziuinfluorid CaF„, Aluminiumerz oder dergleichen, mit Hilfe der Verflüssigungmittelvorrichtung 56 durch das Innenrohr 34 zur Metallschmelze 24, um dadurch die Viskosität der Schlacke 48, die ich auf dem ge-
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sohniol zeilen Metall 2;i bildet, zu senken. Zusetzen eines Reduktionsmittels, beispielsweise Ferromangan, Ferros.il icium oder dergleichen, mit Hilfe der Reduktionsmittel vorrichtung 38 durch das Innenrohr 34 zu dem geschmolzenen Metal] 2h, um dadurch den Oxydationsprozess in dem geschmolzenen Teil während der Abschirmzeitspanne t^n—^n (Fig. 3B) zum Stillstand zu bringen. Einblasen eines Inertgases, beispielsweise Argon oder dergleichen, mit HiIIe der Schutzgasvorrichtung 6o durch den Ringraum 38 in eine rostfreie Stahlschmelze, um dadurch den Partialdruck des Kolilenmonoxyds in dem geschmolzenen Metall zu senken, so daß der Sauerstoff in dem Sauerstoffträgergas mit dem in dem geschmolzenen Metall vorhandenen Kohlenstoff eher reagiert als mit dem in dem geschmolzenen Metall vorhandenen Chrom, so daß der gewünschte rostfreie Stahl entsteht, wodurch die Menge ein Legierungsmittel, beispielsweise Karbonierrochrom oder dergleichen, die mit Hilfe der Legierungsmittelvorrichtung 62 zugesetzt werden muß, um das Chrom zu veranlassen, mit dem in der rostfreien Stahlschmelze vorhandenen Nickel zu reagieren, auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Für den Fall, daß die Winddüse 32 ausbrennt, muß das geschmolzene Metall in einer Schutzkammer 6h untergebracht werden, die sich neben der Winddüse 32 und auf der Gehäusewand 12 befindet.Als weiterei· Verfahrensschritt erfolgt dann das Austragen des geschmolzenen Metalls 2h mit HiIfe des Rohres 66 aus der Schutzkamme r 6h sowie das Einblasen eines Sauerstoffträgergases aus der Seitenwinddüse 32 in den Ofen, so daß der Sauerstoff dieses Trägergasstroms sich mit dem Kohlenmonoxyd in einer Kohlenmonoxydzone (00—Zone) oberhalb des geschmolzenen Metalls 2h umsetzt, um Kohlendioxyd zu bilden und dabei zusätzliche Wärme für das Aufschmelzen des Schrottmetalls 22 zu erzeugen.
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Die oben beschriebene Vorrichtung sowie das mit ihr durchgeführte Verfahren zum Aufschmelzen von Schrottmeball und Frischen der Metallschmelze bringen die folgenden angeführten Vorteile. Die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anstichen wird um etwa eine Stunde verkürzt, wodurch sicli eine Produktionssteigerung ergibt (Fig. 3A, IB). Das Aufschmelzen des Schrottmetalls wird beschleunigt. Der Beginn der Frischungsphase im Schmelzzyklus (Fig. 3B) erfolgt eher als bei dem herkömmlichen Zyklus (Fig. 3A). Ein Schäumen der Schlacke 48 wird vermieden. Die Verwendung des Sauerstoffes im Prozess geschieht mit größerem Wirkungsgrad, weil der Sauerstoff in das Metallschmelzenbad hineingelenkt wird. Desweiteren wird eine bessere Verwendung des über der Metallschmelze erzeugten Kohlenmonoxyds erreicht, indem das Sauerstoffträgergas entlang der Ofenwandung auf das Schrottmetall gerichtet wird. In dem geschmolzenen Metall 24 wird eine Wirbelbewegung erzeugt, wodurch die Wärmeübertragung zwischen der Metallschmelze und dem Schrottmetall 22 verbessert wird. Die Winddüse 32" (Fig. 9) wird als Vorwärmvorrichtung für das Schrottmetall 22 vor der Zugabe eines heißen Metalls eingesetzt, indem Mantelgase mit dem Sauerstoff des Sauerstoffträgergases verbrannt werden. Es wird eine nicht eingetauchte Seitenwinddüse 32" benutzt, um Saiierstoff zuzuführen, der mit dem aus dem geschmolzenen Metall 24 aufsteigenden Kohlenstoffmonoxyd reagiert, um das Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd zu verbrennen und dadurch dem Schmelzprozess des Schrottmetalls 22 zusätzlich Wärme zuzuführen. Die
7 8
Winddüse 32, 32 , 32 dient dazu, in das geschmolzene Metall 24 ein Verflüssigungsmittel einzuführen, um die Viskosität der auf der Metallschmelze schwimmenden Schlacke
7 8 48 zu verringern. Die Winddüse 32, '32 , 32 dient zur Zu-
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führung eines Reduktionsmittels in das geschmolzene Metall 2Ί, um den Oxydationsprozess zu stoppen, sowie zur Zuführung eines Flussmittels zu dem geschmolzenen Metall 24, um Schwefel und Phosphor aus der Metallschmelze zu ent—
-J Q
fernen. Die Winddüse 12, 32 , 32 dient deswe.tteren dazu, ein Enertgas durch den Ringraum 38 in eine rostfreie Stahlschmelze 24 einzublasen, um den Partialdruek des Kohlenmonoxyds in der Schmelze zu senken, so daß der Sauerstoff des Sauerstoffträgergases mit dem Kohlenstoff der Stahlschmelze eher reagiert als mit dem Chrom der Stahlschmelze, um dadurch einen gewünschten rostfreien Stahl zu erzeugen und die zur Umsetzung des Chroms mit dem in der Schmelze vorhandenen Nickel erforderliche Legierungsmittelmenge auf
7 R Q ein Mindestmaß zu beschränken. Die Winddüse 32, 32 , 32 , 32 dient schließlich auch noch dazu, den gefrischten Stahl 24 gleichmäßig im ganzen Schmelzenbad 24 auf die gewünschte An— Stiegtemperatur zu erhitzen und die Temperatur der Schmelze auf denselben Wert zu bringen, den der höher erhitzte Stahl aufweist, der sich unmittelbar unter oder neben den Elektroden 20 befindet. Ferner werden große Stücke Metallschrott 22 verwendet, beispielsweise Brammen, Gießformen, Gießgeschirre und dergleichen, und zwar aufgrund der Wirbelbewegung des Metallschmelzenbades. Darüberhinaus wird das bisher üblich gewesene Entfernen von nicht dargestellten Häuten auf dem Boden und den Seitenwänden der Schmelzraumzone 44 durch Erwärmen des Schmelzenbades auf eine Temperatur, die etwa 50° über der Anstichtemperatur liegt, und darauffolgendes Beschicken des Ofens, mit großen Schrottmetallstücken zur Erzeugung eines Rohfrischzustandes, wobei das Metallschmelzenbad gerührt wird, um die Schmelzraumzone 44 von Häuten frei zu halten. Schließlich wird die
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Winddüse 32, 32 , 32 dazu benutzt, Kalk in das Metallschmelzenbad einzuführen, um Schwefel und Phosphor aus der
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Schmelze zu entfernen, und zwar durch eine wirkungsvollere Verwendung von KaIIi und unter Benutzung eines nur minimalen Gasstroms in der Winddüse und einem Druck, der erforderlich ist, um die statische Druckhohe des Metallschmelzenhades zu überwinden.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    1. Verfahren zum Schmelzen von Schrot-tmetalJ und Frischen der Metallschmelze in einem elektrischen Lichtbogenofen, der eine Gehäusewand mit einer Öffnung, eine auf der Gehäuswand befindliche hitzebeständige Auskleidung, einen entfernbaren Deckel zur Abdichtung der Öffnung, eine Schmelzelektrode, die durch den Deckel hin- und herbeweglich und dabei mit dem Schrot (,metall in und außer Berührung bringbar ist, aufweist, ferner eine Schmelzraumlinie, die mit dem Ofen einen oberen Me La]1 Schmelzenspiegel begrenzt, und eine Winddüse, die sich durch die Gehäusewand und die hitzebeständige Auskleidung hindurcherstreckt und mit der hitzebeständigen Auskleidung bündig abschließt und mit einem Innenrohr sowie einem konzentrischen Außenrohr versehen ist, das mit dem Innenrohr einen Ringraum bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen mit Schrottmetall beschickt wird, daß in dem Schrottmetall zur Erzeugung geschmolzenen Metalls ein Loch aufgeschmolzen wird, daß ein Sauerstoffträgergas aus dem Innenrohr durch das geschmolzene Metali hindurchgeblasen wird, um die Metallschmelze zu entkohlen, während gleichzeitig das Aufschmelzen des Schrottmetalls fortgesetzt wird, so daß dann, wenn das Schrottmetall in Metallschmelze übergeführt ist, die in der Metallschmelze vorhandene Restkohlenstoffmenge geringer ist als eine bestimmte gewünschte Kohlenstoffmenge, wodurch der Schmelz- und Frischungszyklus erheblieh verkürzt und durch die chemische Umsetzung des Kohlenstoffs in der Metallschmelze mit dem Sauerstoff des Sauerstoffträgergases exotherme Wärme erzeugt wird, die das Aufschmelzen des Schrottmetalls unterstützt, und daß die Metallschmelze zu Erreichung der gewünschten metallurgischen Zusammensetzung und Gießtemperatür gefrischt wird.
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    - ar-
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschicken des Ofens mit Schro t tine ta 11 bis zu einer
    Deckelteilungsliiüe des Ofens erfolgt,
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschmelzen eines Loches in das SchrottmetalL zur Erzeugung geschmolzenen Metalls durch Einführung von heißem
    Metall in den Ofen erfolgt.
    h. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschmelzen eines Loches in das Schrottmetall zur Erzeugung geschmolzenen Metalls mit Hilfe der Schmelzelektrode erfolgt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Ringraum ein Mantelgas eingeblasen wird, während das Sauerstoffträgergas durch das Innenrohr eingeblasen
    wird, um das Innenrohr zu kühlen und ein Ausbrennen des
    Endes des Innenrohres unterhalb der inneren Oberläche der
    hitzebeständigen Auskleidung zu verhindern.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffträgergas von der Seite des Ofens her durch
    die Metallschmelze in radialer Richtung in bezug auf die
    Schmelzratimzone des Ofens hindurchgeblasen wird, die von
    der Schmelzraumlinie und dem Boden der hitzebeständigen
    Auskleidung begrenzt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindurch!) las en des Sauerstoff trägergases durch die
    Metallschmelze von der Ofenseite her in Richtung nach
    unten erfolgt, und zwar in einem Winkel in Bezug auf die
    Schmelzraumlinie, um den längstmöglichen Weg des Sauerstoffträgergases in Richtung auf die gegenüberliegende Wandung
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    - ** - /359356
    der hitzebestündigen Auskleidung zu erhaJ. Leu.
    8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ilindurchb lasen des Sauers to ff trägergases von der Ofenseite her durch die Metallschmelze tangential in bezug auf eine Bodenfläche des Ofens erfolgt, um einen Metallschmelz— enwirbel zu erzeugen, der mit dem Schrottmetall in eine innigere Wärmeübertragungsberührung tritt.
    (). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß das Hindurch!) lasen des Sauers to ff trägergases durch die Metallschmelze vom Boden des Ofens aus erfolgt.
    10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindurchblasen des Sauerstoffträgergases durch die Metallschmelze vom Boden des Ofens aus unter einem Winkel zur senkrechten Achse des Ofens erfolgt.
    11« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen während des Schmelzens, Entkohlens und Frischens evakuiert wird«
    12O Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die in dem Ofen befindlichen Öffnungen in den Ofen eingesaugte Luft mit dem über der Metallschmelze vorhandenen Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd chemisch reagiert, wodurch dem Schmelzprozess des Schrottmetalls zusätzlich Wärme zugeführt wird.
    13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Innenrohr der Metallschmelze ein Flussmittel zugesetzt wird, um dadurch Schwefel und Phosphor aus der Metallschmelze zu entfernen.
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    ■ - J» - - 7359356
    l-'i„ Verfahren nach Anspruch I, daduixh gekennzeichnet, daß durch das Innenrohr der Metallschmelze ein Verflüssigungsmittel zugesetzt wird, um dadurch die Viskosität einer
    siel] auf der Metallschmelze ausbildenden Schlacke zu verringern.
    11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß duix-h das Innenrohr der Metallschmelze ein Reduktionsmittel zugesetzt wird, um dadurch den OxydationsVorgang
    in der Metallschmelze zum Stillstand zu bringen.
    16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inertgas durch den Ringraum in eine rostfreie Stahlschmelze eingeblasen wird, um den Partial druck des Kohlenmonoxyds in der Schmelze zu senken, so daß der Sauerstoff
    im Sauerstoffträgergas sich mit dem Kohlenstoff in der
    Schmelze eher umsetzen kann als mit dem in der Schmelze
    vorhandenen Chrom, um einen gewünschten rostfreien Stahl
    zu erzeugen und dadurch die Legierungsmitte!menge, die
    erforderlich ist, um das Chrom zu veranlassen, sich mit
    dem in der rostfreien Stahlschmelze vorhandenen Nickel umzusetzen, auf ein Mindestmaß zu beschränken.
    17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze für den Fall eines Ausbrennes der Winddüse in einer Schutzkammer aufgefangen wird, die sich
    nehen der Winddüse auf dem Gehäusemantel befindet.
    18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze aus der Schutzkammer ausgetragen wird.
    19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze so stark überhitzt wird, daß ihre Temperatur sich der Temperatur des geschmolzenen Schrottmetalls nähert,
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    9 3 593 56
    20. Elektrischer Lichtbogenofen zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-19, mit einer eine Öffnung aufweisenden Gehäusewand, einer hitzebeständigen Auskleidung auf der Gehäusewand, einem entfernbaren Deckel zur Abdichtung dieser Öffnung, einer Schmelzelektrode, die durch den Decke] hin- und herbeweglich und dabei mit dem Schrottmetal 1 in und außer Heriihrung bringbar ist, und mit einer Schmelzraumlinie, die zusammen mit dem Ofen einen oberen Metallschmelzenspiegel begrenzt, gekennzeichnet durch eine Winddüse (32, 32 , 32 , 32^), die sich durch die Gehäusewand (12) und die hitzebeständige Auskleidung (l6) hindurcherstreckt und mit letzterer bündig abschließt und die ein Innenrohr (^h) sowie ein konzentrisches Außenrohr (36) aufweist, das zusammen mit dem Innenrohr einen Ringraum (38) begrenzt, ferner durch eine Beschickungsvorrichtung zur Beschickung des Ofens (lo) mit Schrottmettal (22), eine Schmelzvorrichtung (20) zum Einschmelzen einer Mulde in das Sclirottmetall zur Erzeugung geschmolzenen Metalls (2;i), und durch eine Blasvorrichtung (^0), mit der ein Sauerstoffträgergas aus dem Innenrohr (32O durch die Metallschmelze (2k) hindurchblasbar ist, um die Metallschmelze zu Entkohlen, während gleichzeitig das Schmelzen des Schrottmetalls (22) sich fortsetzt, so daß dann, wenn das Schrottmetall zu Metallschmelze aufgeschmolzen worden ist, die in der Metallschmelze vorhandene Kestkohlenstoffmenge geringer ist als eine bestimmte gewünschte Kohlenstoffmenge, wodurch der Schmelz- und Frischungszyklus erheblich verkürzbar und durch die chemische Umsetzung des Kohlenstoffs in der Metallschmelze mit dem Sauerstoff in dem Sauerstoffträgergas exotherme Wärme erzeugbar ist, die das Aufschmelzen des Schrottmetalls (22) fördert.
    9-823/Oi-M
    21. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsvorrichtung den 0 fen (in) mit Schrottmet-aLl (22) bis zu einer Deckelteilungs1inie (R-Ii) des Ofens beschickt.
    22. -Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (20) das Sclirottrae ta 11 (22) berührt, und es zum Schmelzen bringt, um indem Ofen (.K)) geschmolzenes Metall (24) zu erzeugen.
    23. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzvorrichtung heißes Metall eingießt, das mit dem Schrottmetall (22) in Berührung tritt, um aus diesem im Ofen (io) geschmolzenes Metall (2-Ί) zu erzeiigen.
    2li. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Blasvorrichtung (7JtO) ein Mantelgas durch den Ringraum (38) einblasbar ist, um das Innenrohr (3;0 zu kühlen und ein Ausbrennen des Endes des Innenrohres unterhalb der inneren Oberfläche der hitzebeständigen Auskleidung (l6) zu verhindern.
    23. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Winddüse (32) im Ofen (io) in bezug auf eine Schmelzraumzone {lih) des Ofens radial angeordnet ist, die durch die Schmelzraumlinie (H-H) und den Boden (52) der hitzebeständigen Auskleidung (l2) begrenzt ist.
    26. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Winddüse (32) in der Seitenwand des Ofens (lO) angeordnet und unter einem Winkel (B) zu der Schmelzraumlinie (il-ll) abwärts gerichtet ist, um den längsmöglichen Weg für das Sauerstoffträgergas zu der gegenüberligenden Wandung der hitzebeständigen Auskleidung (12) zu erhalten.
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    - ■/ 3 5 9 3 b 6
    So-
    27. Lieh tbogeiiofen nach Anspruch 20, dadurch gekennze ie line t, daß die Winddüse (12 }) in der Se ί tenvvand des Ofens (K)) angeordnet und Langenl.ial zu einer liodenf I ache (l2) des Ofens gerielifet ist, um einen Me LaI lsohme 1 zenwirbe 1 zu erzeugen, der eine innigere Wärmeiifoertragungsneriihrung zwischen der Meta I ] so lime 1 ze (2'i) und dem S oh ro t t meta 1 1 (22) bewirk t.
    28. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch irekennzeielmet, daß die Winddüse ("}27, Ύ1 ) im Hoden (32) des Ofens (iO) angeordnet ist.
    29. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Winddüse ("32 ) im Hoden (12) des Ofens (io) unter einem Winkel ((') zur senkrechten Achse (V-V) des Ofens geneigt angeordnet ist.
    />(). Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (io) mit einer Evakuierungsvorrichtung (2j) versehen ist, die das Ofeninnere während des Schmelzens, Entkohl ens und FrLsohens evakuiert.
    31.Lichtbogenofen nach Anspruch 30 ,dadurch gekeimzeicnet, daß die Evakuierungsvorrichtung (23) durch in dem Ofen (io) vorhandene Öffnungen (26) Umgebungsluft einsaugt, die sich mit dem Kohienmonoxyd, das über der Metallschmelze (24) entsteht, zu Kohlendioxyd umsetzt, um dadurch dem Schmelzprozess des Schrottmetalls (22) weitere Wärme zuzuführen.
    32. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Blasvorrichtung (20) eine Flussmittel vorrichtung (~)h) gehört, die durch das Tnnenrohr (3^) der Metallschmelze
    (2'-i) ein Flussmittel zusetzt, um dadurch Schwefel und Phosphor aus der Metallschmelze zu entfernen.
    33. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Blasvorrichtung (;i0) eine' Verflüssigungsvorrichtung (36) gehört, die durch das Innenrohr (3'i) der Metallschmelze (2V) ein Verllüssigungsmittel zusetzt, um dadurch die Viskosität einer sich auf der Metallschmelze foil denen Schlacke (2t8) zu verringern.
    ~)h. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Blavorrichtung '4O) eine Reduktionsvorrichtung (38) gehört, die durch das Innenrohr (3^) der Metallschmelze (2;i) ein Reduktionsmittel zuführt, um dadurch den Oxydationsprozess in der Metallschmelze zum Stillstand zu bringen.
    33. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasvorrichtung [hO) durch den Ringraum (38) ein Inertgas in eine rostfreie Stahlschmelze einbläst, um den Parfialdruck des Kohlenmonoxyds in der Schmelze zu senken, so daß der Sauerstoff im Sauerstoffträgergas sich eher mit dem Kohlenstoff in der Stahlschmelze umsetzt als mit dem in der Stahlschmelze vorhandene Chrom, um dadurch einen gewünschten rostfreien Stahl zu erzeugen und dabei die Menge an Legierungsmittel, die erforderlich ist, um das Chrom zu veranlassen, sich mit dem in der Stahlschmelze vorhandenen Nickel umzusetzen, auf ein Mindestmaß zu beschränken.
    36. Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsöffnung der Winddüse (32) und aufder Gehäusewand (l2) eine Schutzkammer (6h) zur Aufnahme von geschmolzenem Metall (2Ί) axis, dem Ofen (lO) für den Fall vorgesehen ist, daß die Winddüse verbrennt.
    AO982 3 /0861
    Sl
    37. Lichtbogenofen nach Anspruch 36, gekennzeichnet durch eine Austragsvorrichtung zum Austragen des geschmolzenen Metalls (2h) aus der Schutzkammer (64) in eine Abfalleinrichtung.
    "58. ■ Lichtbogenofen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläsevorrichtung (hO) und die Schmelzvorrichtung (20) das geschmolzene Metall (2h) so aufheizen, daß sich die Temperatur des geschmolzenen Metalls der Temperatur des geschmolzenen Schrottmetalls (22, 2k) annähert.
    Leerseite
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