DE2427360A1

DE2427360A1 - Ofenanordnung zum schmelzen von roheisen und/oder schrott

Info

Publication number: DE2427360A1
Application number: DE19742427360
Authority: DE
Inventors: Per Harald Collin
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1973-06-18
Filing date: 1974-06-06
Publication date: 1975-01-09
Also published as: JPS5036304A; SE373655B; SE7308499L; GB1465295A; US4033562A

Description

Patentanwälte

DipUng. Helmut M Is sling 63 Giessen 29* 4. 1974

Dipl.-Ing. Richard Schlee Blemarcketrasse 43

Dr.-lng. Joachim Boecker 2427360 ^™" ^" ^

Boe/Prs 12.113

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget Vasteras/Schweden

' QfenanOrdnung zum Schmelzen von Roheisen und/oder Schrott

Die vorliegende Erfindung "betrifft eine Ofenanordnung zum Schmelzen von Roheisen und/oder Schrott mit einem Ofenraum und einer zu diesem führenden Chargiervorrichtung·

Zum Schmelzen von Roheisen und Schrott werden z.Z. im wesentlichen drei Ofentypen in der Industrie verwendet, Kupolöfen, elektrische Lichtbogenofen und elektrische Induktionstiegelöfen»

Ein Nachteil der Kupolöfen besteht darin, daß diese als Brennstoff teuren metallurgischen Koks erfordern, d.h. stückförmigen Koks mit einer Stückgröße von'mehr als 40 mm und mit einem niedrigen Aschegehalt. Bei solchen Öfen sind ebenfalls Vorwärmeapparate zum Einblasen erforderlich.

Ein Nachteil der Lichtbogenöfen besteht in ihren hohen Betriebskosten, bedingt durch die erforderliche elektrische Energie und den Verbrauch an Elektrodenmaterial. Nachteilig ist ferner häufig die starke Geräuschentwicklung, insbesondere zu Beginn der Ein-

409882/0814 _ ₂ _

Schmelzperiode. Der Nachteil von Induktionstiegelöfen besteht ebenfalls in dem hohen Energieverschleiß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eben genannten Nachteile der bekannten Ofenanordnungen zu beseitigen.

Zur lösung dieser Aufgabe wird eine Ofenanordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches und ergänzend die in den Unteransprüchen genannten Merkmale aufweist.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ofenanordnung nach der Erfindung, wobei die Ofenwanne rund oder länglich ausgebildet sein kann,

Fig. 2 einen Schnitt längs der lünie A-A einer Ofenanordnung nach Pig. 1 mit länglich ausgebildeter Wanne.

Zu der Ofenanordnung gehört eine Ofenwanne 11 von runder (Pig. 1) oder länglicher (Fig. 2) Form. Bei länglicher Form der Wanne kann das Verhältnis zwischen Länge und Breite bis zu 10:1 variieren, im in Fig. 2 dargestellten Fall beträgt das Seitenverhältnis etwa 4:1.

- 3 409882/08U

_ "3 —

Unter dem Boden der Wanne 11-ist die Ofenspule 12 angeordnet, die in Anpassung an den ebenen oder sich nur leicht neigenden Boden 13 der Ofenwanne flach und im wesentlichen eben ausgebildet ist. Es können, auch mehrere Spulen verwendet werden.

Der Ofenboden 13 ist auf übliche Art eingestampft oder gemauert, und da normalerweise keine größere Ofentiefe erforderlich ist, kann auf Induktionsspulen längs den vertikalen Wänden der Ofenwanne verzichtet werden. Außerhalb der Spulen sind Joche 14 aus magnetischem Material angeordnet, um an diesen Stellen des Ofens eine Ausbreitung des magnetischen Flusses in die Umgebung zu verhindern. Die Joche dienen gleichzeitig als mechanische Stützen für die Spule (Spulen) 12.

Bei der Speisung der Spule(n) 12, was normalerweise mit einphasigem und niederfrequentem (50 Hz) Strom erfolgt, bilden sich aufgrund der Umrührkräfte 15 in bekannter Weise Hügel 16 und Täler 17 auf der flüssigen Schmelze„

Die induktiven Spulen 12, eine oder mehrere, haben also teils die Aufgabe, zum Schmelzen der Charge beizutragen und teils, den geschmolzenen Teil der Charge umzurühren, wobei man die genannte Oberflächenform erhält.

Die Charge 18, d.h. Roheisen und/oder Schrott, die geschmolzen werden soll, wird durch einen oder mehrere Schächte 19 oder Rohre eingespeist, die durch das Gewölbe oder Dach 20 des Ofens hindurchgehen und an ihrer Außenseite dicht'end mit dem Gewölbe ab-

409882/0814

schließen. Der Schacht 19 ist mit einem gewissen Neigungswinkel ausgeführt, um die Einspeisung zu erleichtern. Der Schacht soll sich so weit in den Ofenraum hinein erstrecken^ also in einer solchen Höhe über der Schmelze auslaufen, daß sich eine Gaspassage zwischen der geschmolzenen Charge und dem untersten Teil des Schachtes ausbildet. Die als Gewölbe oder Hängedach ausgebildete obere Abdeckung des Ofens kann schwenkbar und/oder hebbar sein. Im Ofengewölbe 20 (Ofendach) sind seitlich des Schachtes zwei oder mehrere Öl- oder Gasbrenner (21 - 24 usw.) angeordnet, welche gerade oder schräg auf den Ofenboden gerichtet sind. Die Flammen von diesen Brennern, welche mit Heizöl bzw. Naturgas, wie Gasol, Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen geheizt werden, werden nach unten auf den Ofenboden gerichtet. Die Gase von den Flammen dieser Brenner werden durch den Unterschuß an Luft reduziert und bekommen ein so niedriges Sauerstoffpotential, daß das Roheisen, das im Ofen mittels der Wärme von diesen Brennern 21 - 24 und von der Spule/den Spulen 12 schmilzt, nicht oxydiert. Die Gase dringen in die zur Chargierung dienende Materialsäule zwischen der Unterkante des Schachtes 19 und der Fläche des geschmolzenen Teils der Charge ein (siehe die Pfeile 25.), wenden sich nach oben und steigen durch den Schacht (Pfeile 26) und dann durch den Gasabzug (Pfeil 2?) nach oben.

Das zu schmelzende Roheisen und/oder der Schrott v/erden an der durch den Pfeil 28 angedeuteten Stelle in den Schacht eingespeist und treffen auf das in entgegengesetzter Richtung nach oben strömende reduzierende Gas, wobei ein Teil des Wärmein-

— 5 —

409882/08U

haltes des Gases auf das Chargenmaterial 18 übertragen wird.

Das Chargenmaterial 18 ruht auf dem Boden 13 des Ofens und erstreckt sich bis zu einer gewünschten Höhe in den Schacht 19 hinein. Dadurch, daß dieser in einer gewissen Höhe über dem Ofenboden endet, wird sich die Materialsäule, abhängig vom Einsturzwinkel, unterhalb des Schachtes ausbreiten.

Am Schacht 19 sind in einer gewissen Höhe eine Anzahl Einblasöffnungen (Ventilorgane) 29, 30 für die Zufuhr von Sekundärluft zu dem nach oben durch den Schacht ziehenden Gasstrom angeordnet. Dadurch erfolgt die Endverbrennung von restlichen Ofen— gasen im Gegenstrom zum Chargenmaterial, wodurch eine weitere Vorwärmung des Chargenmaterials erreicht wird.

Die Sekundärluft wird in solcher Höhe in den Schacht eingeblasen, daß die Temperatur des Materials niedrig genug ist, um einen Eisenbrand auszuschließen. Die Endverbrennung der Gase wird durchgeführt. Im Oberteil des Schachtes 19 wird-dann der Hauptteil des restlichen Wärmeinhaltes der Gase an die Charge abgegeben, und die Gase verlassen in einem gut ausgenutzten Zustand den Schacht an der Stelle 27·

Je nachdem, wie die Wärme zugeführt wird, schmilzt nach und nach ein Teil der Charge, und in der Ofenwanne 11 bildet sich ein Schmelzbad. Das Schmelzen erfolgt im wesentlichen unter dem Einfluß der von den magnetischen Feldern der- Spule in der Charge induzierten Ströme, und durch eine Entleerung auf ein

- 6 409882/0814

bestimmtes Niveau über einen Abfluß 31 kann ein Bad mit geringer Höhe leicht aufrecht erhalten werden. Die Entleerung kann kontinuierlich oder satzweise erfolgen.

Auf vorgenannte Weise erhält man durch die induzierten Ströme Umrührkräfte 15 im Bad, und auf der Badoberfläche, oberhalb der Mitte der Spulenhälften 12, entstehen "Hügelketten" 16, zwischen denen "Täler" 17 liegen. Diese'Täler werden für die Zufuhr von Aufkohlungsmittein für die Schmelze (siehe die Pfeile 32) ausgenutzt, wobei Koks 33 oder anderes kohlenstoffhaltiges Material, beispielsweise Steinkohlen- oder Anthrazit-Lösche, verwendet wird. "Bei dem Ofen kann man billige Brennstoffe und billige Aufkohlungsmittel ausnutzen. Der Schacht 19'mündet zwischen zwei solchen Hügelketten, so daß das Chargenmaterial auf der Innenseite der Hügelketten in die Schmelze gelangt, während das Aufkohlungsmittel 33 außerhalb der Hügelkette 16 (bei 32) zugeführt wird.

Mit der Ofenanordnung wird in folgender Weise gearbeitet:

Roheisen und/oder Schrott wird als Chargenmaterial bei 28 in den Schacht 19 gegeben, wo es im Gegenstrom von den nach oben entweichenden Gasen vorgewärmt wird. Die Gase, die im unteren Teil des Schachtes reduzierend sind, erhält man von den Brennern 21 24. Sie werden im oberen Teil des Schachtes verbrannt. Die Schmelze erhält man durch induktive Erwärmung, unterstützt durch die Gasverbrennungserwärmung, und die Schmelze in der Wanne des Ofens wird aufgekohlt und kontinuierlich oder satzweise über den Abfluß 31 abgelassen.

409882/0814 - 7 -

Die Zufuhr von Aufkohlungsmittel kann auf viele an sich "bekannte Arten erfolgen. Im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens kann die Erfindung in vielfacher Weise abgewandelt werden·

409882/0814

Claims

Patentansprüche ;

1. Ofenanordnung zum Schmelzen von Eoheisen und/oder Schrott mit einem Ofenraum und einer zu diesem führenden Chargiervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß am Ofenraum (11) teils induktive Erwärmungsorgane (12) und teils Öl- und/oder Gasbrenner (21, 22) angeordnet sind, wobei die letztgenannten so angeordnet sind, daß die von ihnen kommenden Verbrennungsgase die einkommende Charge (18) ganz oder teilweise im Gegenstrom passieren und diese dabei vorwärmen.

2. Ofenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenboden (13) relativ eben oder leicht geneigt ist und daß ein oder mehrere magnetische Heiz- und Bührfelder erzeugende Spulen (12) unter dem Bodenofen angeordnet sind.

3. Ofenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Chargiervorrichtung (19) über einer Stelle zwischen den Spulen oder Spulenteilen (12) in den Ofenraum mündet, wobei die Charge (18) zwischen den sich unter der Wirkung der magnetischen Felder bildenden Hügelketten (16) auf der Schmelzenoberfläche zugeführt wird.

4· Ofenanordnung nach einem der Ansprüche 1 — 3_f dadurch gekennzeichnet, daß ein Heduziermittel an der Außenseite (32) der Hügelketten (16) zugeführt wird.

409882/0814

5. Ofenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Chargiervorrichtung (19) aus einem Schacht oder einem Rohr besteht, welches auf seiner Außenseite dichtend durch das Ofengewölbe (20) hindurchtritt und in den Ofenraum (11) so weit hineinragt, daß ein definierter Zwischenraum für den Gasdurchtritt zwischen dem Ende des Schachtes oder des Rohres und der geschmolzenen Charge entsteht.

6. Ofenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Öl- und/oder Gasbrenner (21, 22) im Ofengewölbe (20) seitlich des Schachtes (19) angebracht sind.

7. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Schacht (19) über dem Gewölbe Einblasöffnungen (29, 30) oder andere Ventilorgane zum Einblasen von Luft angeordnet sind.

8. Anordnung nach" einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ofenboden (13) oder in der Nähe desselben mindestens ein Abstichloch (31) für die Schmelze angeordnet

4098 82/0814

Leerseite