DE2504911B2

DE2504911B2 - Vorrichtung zum Einschmelzen von Schrott, Eisenschwamm o.dgl

Info

Publication number: DE2504911B2
Application number: DE2504911A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dr.-Ing. 2820 Platjgenwerbe Langhammer
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1975-02-06
Filing date: 1975-02-06
Publication date: 1978-05-03
Also published as: DE2504911C3; DE2504911A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einschmelzen von Schrott, Eisenschwamm od. dgl. in einem Schachtofen im Gegenstrom mit einer Brennstoff-Sauerstoff-Flamme von unten und einem Auslauf für das aufgeschmolzene Material im Boden des Schachtofens.

Eine derartige Vorrichtung wurde in der DT-AS 23 25 593 vorgeschlagen, wobei beim kontinuierlichen Einschmelzen von Schrott, Eisenschwamm od. dgl. Schlacke und Metall entsteht, die normalerweise kontinuierlich aus dem Einschmeizgefäß abfließen. Die beim Einschmelzen entstehende Schlacke richtet sich nach dem Anteil der nichtmetallischen Verunreinigungen im Schrott, bzw. beim Eisenschwamm nach dem Anteil an Gangart sowie in beiden Fällen nach der Verschlackung, die sich beim Einschmelzen durch die oxydierenden Flammengase ergeben. Diese Schlacke ist aufgrund ihres hohen Eisenoxydgehaltes, aber auch bei den üblichen sauren Gangartbestandteilen des Eisenschwamms sehr aggressiv gegenüber den normalerweise basischen Zustellungen der Stahlerzeugungsgefäße, die hierdurch einem großen Verschleiß unterliegen. Die Schlackenabscheidung erfolgt hierbei in einem Durchlaufüberhitzungsgefäß, das einem starken Schlackenangriff ebenso wie der Boden des Einschmelzgefäßes ausgesetzt ist.

Ferner ist aus E. Piwowarski, »Hochwertiges Gußeisen«, 2. Auflage, 1951, S. 892 und 936 ein Kupolofen mit einem Vorherd bekannt, wobei ein siphonartiger Auslauf für das flüssige Metall am Boden des Einschmelzgefäßes und oberhalb des Bodens ein Schlackenauslauf vorgesehen sind, wobei der siphonartige Auslauf in einem als Sammelgefäß dienenden Vorherd endet. Die in einem Kupolofen erzeugte Schlacke ist jedoch bei weitem nicht so reich an FeO wie bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, in der das Einsatzmaterial mittels Sauerstoff-Brennstoff-Brennern eingeschmolzen wird. Außerdem wird in ■ einem Kupolofen lediglich Roh- bzw. Gußeisen hergestellt, das die zum Vergießen erforderliche Überhitzung bereits aufgrund des hohen Kohlenstoffgehaltes aufweist, so daß auch ein Einfrieren des flüssigen Metalls nicht zu befürchten ist, wie es im Falle des

ι» Einschmelzens mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art der Fall ist, da dort das aus dem Einschmelzgefäß austretende Material sich auf einer Temperatur gerade oberhalb des Liquiduspunktes befindet.

ι ^r> Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Beanspruchung des feuerfesten Materials durch die beim Einschmelzen infolge der sehr heißen Sauerstoff-Brennstoff-Flamme erzeugten FeO-Schlacke so

-'» gering wie möglich gehalten wird, ohne jedoch ein Einfrieren des aufgeschmolzenen Materials befürchten zu müssen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß oberhalb des Bodens des Einschmelzlgefäßes ein Schlackenauslauf

-'> vorgesenen ist, während der Auslauf im Boden des Einschmelzgefäßes als indirekt beheizter Siphon für das flüssige Metall ausgebildet ist, wobei die Austrittsöffnung des Siphons in solcher Höhe angeordnet ist, daß die im Einschmelzgefäß befindliche Schlackenschicht

ι» ebenso wie der Schlackenauslauf sich im Bereich der Eisenschale befindet, auf der sich die Einsatzmaterialsäule abstützt.

Hierdurch wird erreicht, daß die aggresive, beim Einschmelzen entstehende Schlacke bereits im Ein-

i> schmelzgefäß abgetrennt wird, so daß nachfolgende Gefäße nicht mit dieser Schlacke in Berührung kommen. Ferner wird aber auch der Schlackenverschleiß im Einschmelzgefäß minimal gehalten, da der siphonartige Auslauf für das flüssige Metall derart angeordnet ist, daß

·»» die Schlackenschicht sich im Bereich der Eisenschale befindet, auf der sich die Einsatzmaterialsäule abstützt. Aufgrund dessen und aufgrund der Tatsache, daß aufgeschmolzenes Material entlang der Eisenschale zum Boden des Einschmelzgefäßes fließt, kommt somit

■*^r> die aggressive Schlacke praktisch mit der Gefäßwandung des Einschmelzgefäßes überhaupt nicht in Berührung. Andererseits wird jedoch ein Einfrieren des flüssigen Metalls im Metallauslauf durch indirekte Beheizung desselben vermieden. Außerdem ergibt sich

">(> aufgrund des über dem Boden des Einschmelzgefäßes befindlichen flüssigen Metalls ein optimaler Bodenschutz.

Die Vorrichtung läßt sich besonders günstig bei der kontinuierlichen Stahlerzeugung anwenden. Hier wird

^r>"> das Einschmelzgefäß direkt mit dem Überhitzungsgefäß verbunden, indem zwischen beiden Gefäßen das Prinzip der »kommunizierenden Röhren« angewendet und die Niveauhöhe durch den Überlauf aus dem Überhititungsgefäß eingestellt wird. Der Metallauslauf bildet das eine

hu und das Überhitzungsgefäß das andere kommunizierende Rohr des Siphons.

Dieses zur Überhitzung dienende Durchlaufgefäß kann, da die Schlacke bereits abgeschieden ist, induktiv beheizt werden, wobei entweder das Spuleninduktions-

b^r> oder Rinneninduktinonsprinzip angewandt werden kann. Die Überhitzung kann aber auch mittels Lichtbogen erfolgen, wobei dann trotz der primär erfolgten Schlackenabscheidung ein Teil dieser Schlak-

<e durch eine Gabelrinne dem Durchlaufüberhitzungs-Gefäß wieder zugeführt wird, um eine zusätzliche ächlackenarbeit unter Zuhilfenahme von Kalk leisten zu können.

Es ist aber auch möglich, das eingeschmolzene und von der Schlacke befreite Metall ohne Überhitzung ablaufen zu lassen und den Ablauf mit einer Induktionsspule zu versehen, um kontinuierlich die Überhitzung bereits im Ablauf vornehmen zu können. Dies ist beispielsweise bei besonders reinen und gleichmäßigen Einsatzmaterialien, wie beispielsweise Eisenschwamm zweckmäßig, bei denen nach der Schlackentrennung außer der notwendigen Überhitzung und Auflegierung keine metallurgische Arbeit mehr notwendig ist.

Mittels dieser Vorrichtung erreicht man eine geringst mögliche Verschlackung des Feuerfestmaterials zusammen mit einer optimalen Beeinflußung des entschlackten Metalls in den Weiterverarbeitungsgefäßen. Auf diese Weise ist es sogar möglich, normalerweise unwirtschaftliche, gangartreiche Erze oder rtark verunreinigten Schrott wirtschaftlich einzuschmelzen, da die entstehenden relativ großen Schlackenmengen bei vorheriger Abscheidung nicht wie sonst üblich den notwendigen Kaikeinsatz und damit die Gesamtschlakkenmenge und daraus folgernd das Ausbringen negativ beeinflußen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Kombination eines Einschmelzgefäßes mit einem Durchlaufüberhitzungs-Gefäß.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt von F i g. 1 längs der Linie A-A.

Fig.3 zeigt eine weitere Kombination eines Einschmelzgefäßes mit einem Durchlaufüberhitzungs-Gefaß.

F i g. 4 u. 5 zeigen zwei weitere Ausführungsformen für die Schlackenabtrennung.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zur kontinuierlichen Stahlerzeugung besteht aus einem Einschmelzgefaß in Form eines Schachtofens 1 und eines damit verbundenen Durchlaufüberhitzungs-Gefäßes 2. Der Schachtofen 1 weist einen im wesentlichen gleichbleibenden, sich nach unten etwas erweiternden Querschnitt auf, in den mittels einer Chargiereinrichtung 3 Einsatzmaterial chargiert wird, das eine Einsatzmaterialsäule 4 im Innern des Schachtofens 1 bildet. Oberhalb des Bodens 5 des Schachtofens 1 is< durch die Seitenwandungen des Schachtofens eine Anzahl von Brennern 6 geführt, die Sauerstoff und Brennstoff über entsprechende Zuführungsleitungen 7 zuführen. Durch die von diesen Brennern 6 erzeugten Flammen 8 wird ein Aufschmelzraum 9 unterhalb der Einsatzmaterialsäule 4 gebildet, wobei die Flammen 8 die Einsatzmaterialsäule 4 von unten beaufschlagen und kontinuierlich im Gegenstrom abschmelzen. Die beim Einschmelzen entstehenden Abgase werden mit einer Abgasabfüh-"' rung 9a abgeführt.

Zweckmäßigerweise werden als Brenner Doppelrohre verwendet, wobei das Innenrohr Sauerstoff und das äußere Rohr Brennstoff führt, so daß wallartige Anwachsungen 10 um die Brenner herum entstehen, auf i" denen sich die Einsatzmaterialhülse 4 abstützt. Diese wallartigen Anwachsungen schützen das feuerfeste Material vor dem Angriff der Schlacke.

Es ist aber auch möglich, zentral einen Brenner durch

den Boden bzw. durch die Einsatzmaterialsäule zu

i^r> führen, um auf diese Weise eine zentrale Flamme zu erzeugen, wobei sich die Einsatzmaterialsäule dann am Boden 5 des Schachtofens abstützt.

Im Boden des Schachtofens 1 befindet sich ein Ablauf 11 für flüssiges Metall, wobei der Boden 5 des ->" Schachtofens 1 zu diesem Ablauf 11 hin geneigt ist. In der Seitenwand des Schachtofens 1 befindet sich ein Schlackenablauf 12, durch den die beim Einschmelzen entstandene Schlacke 14 abläuft. Das durch den Metallablauf U ablaufende Metall 13 gelangt in das 2> Durchlaufüberhitzungs-Gefäß 2, das mit einem Überlauf 15 versehen ist. Der Überlauf 15 befindet sich geringfügig unterhalb der Höhe des Schlackenauslaufs 12, damit durch den Schlackenauslauf 12 kein Metall 13 abfließen kann.

κι Im dargestellten Fall wird die Überhitzung im Überhitzungsgefäß 2 mittels Elektroden 16 vorgenommen, zu welchem Zweck ein Teil der aus dem Schlackenauslauf 12 austretenden Schlacke 14 über eine Gabelrinne 17 dem Überhitzungsgefäß 2 zugeführt π wird.

Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform besteht das Durchlaufüberhitzungs-Gefäß 2 aus einem Induktionsgefäß mit einer Induktionsspule 18.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform wird ■*o kein Durchlaufgefäß 2 verwendet, sondern lediglich ein Metallauslauf 11 entsprechend kommunizierender Röhren, wobei ein Überlauf 15 etwas unterhalb der Höhe des Schlackenauslaufs 12 vorgesehen ist. Hierbei ist ein Rinneninduktionsdurchlauf-Überhitzer 19 vorgesehen, ι ■"> wobei der Metallablauf 11 als Induktionskanal dient.

Gemäß F i g. 5 wird der Metallauslauf 11 mittels einer Induktionsspule 20 beheizt, um eine Überhitzung des aufgeschmolzenen Metalls zu erzeugen.

Der Schlackenauslauf 12 wird zweckmäßigerweise in

■>» solcher Höhe angebracht, daß der Boden 5 des Schachtofens 1 normalerweise von flüssigem Metall 13 bedeckt und so vor Korrosion durch die Schlacke 14 geschützt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einschmelzen von Schrott, Eisenschwamm od. dgl. in einem Schachtofen im Gegenstrom mit einer Brennstoff-Sauerstoff-Flamme von unten und einem Auslauf für aufgeschmolzenes Material im Boden des Schachtofens, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Bodens (5) des Einschmelzgefäßes (1) ein Schlackenauslauf (12) vorgesehen ist, während der Auslauf (11) im Boden (5) des Einschmelzgefäßes (1) als indirekt beheizter Syphon für das flüssige Metall ausgebildet ist, wobei die Austrittsöffnung (15) des Syphons in solcher Höhe angeordnet ist, daß die im Einschmelzgefäß befindliche Schlackenschicht ebenso wie der Schlakkenausiauf sich im Bereich der Eisenschale (10) befindet, auf der sich die Einsatzmatenalsäule (4) abstützt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der syphonartige Auslauf für das flüssige Metall ein beheiztes Durchlaufgefäß (2) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallauslauf (11) induktiv beheizt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Elektrolichtbogen-Überhitzungsgefäßes (2), der Schlackenauslauf (11) mit einer Gabelrinne (17), die in das Gefäß (2) führt, versehen ist.