DE2611458C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gußeisen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von GußeisenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gußeisen unter
Einsatz vcn Schrott, Eisenschwamm od. dgl. und entsprechenden Eisenmetallen, wobei das Einsatzmaterial
insbesondere mit oxydierender Flamme kontinuierlich aufgeschmolzen und anschließend aufgekohlt,
gegebenenfalls auflegiert und überhitzt wird.
Zur Herstellung von Gußeisen werden in Gießereien Kupolofen eingesetzt, die entweder mit Gießereikoks
oder mit Erdgas betrieben werden, wobei als Einsatzmaterial Schrott, Roheisen, Gießabfälle, Eisenschwamm
od. dgl. verwendet wird. Bei einem koksbetriebenen Kupolofen werden relativ große Koksmengen gebraucht
und es ist eine relativ große Anfahrzeit notwendig, wobei zudem sehr viel Übergangseisen, das
qualitativ minderwertig ist, erzeugt wird. Außerdem erfolgt eine starke Aufschwefelung und keine gesteuerte
Aufkohlung, so daß das flüssige Metall von der Schlacke getrennt und anschließend weiterbehandelt
werden muß. Auch bei einem gasgefeuerten Kupolofen ist ein nachfolgendes Behandlungsgefäß in Form eines
Induktions- bzw. Elektroofens notwendig, in dem aufgekohlt und überhitzt sowie auflegiert wird. Da
hierbei elktrische Energie verwendet wird und ein aufwendiges Nachbehandlungsgefäß notwendig ist, ist
auch dieses Verfahren teuer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglichen, Gußeisen
einfach und energiesparend herzustellen, wobei eine gesteuerte Aufkohlung und Auflegierung möglich ist.
Aufeabe wird dadurch gelöst, daß das Diese i7fne Metall zusammen mit der Schlacke
holz* lühd Riläl
aufschmolz«= ^ glühende RieSelsäule aus
kontinTohlenStoffträgern geführt wird, wobei ein
festen ^0" Metan und Schlacke am Boden der s
Sumpf .^aufrechterhalten wird.
Rie?e Säule ermöglicht dabei ein gesteuertes D'.e · rlirhes Aufkohlen und bildet ein reduzierendes jcontmuierncn oxydationsempfindliche Zugaben ohne S*St,. einbringbar sind. Die Verwendung von m Verluste «no t, vermieden und außerdem der
Rie?e Säule ermöglicht dabei ein gesteuertes D'.e · rlirhes Aufkohlen und bildet ein reduzierendes jcontmuierncn oxydationsempfindliche Zugaben ohne S*St,. einbringbar sind. Die Verwendung von m Verluste «no t, vermieden und außerdem der
elektnSh an Kohlenstoffträgern, die Rieselsäule
^vorzugsweise aus Koks, niedrig gehalten.
·*? ndi dS am Boden der Rieselsaule aufrechterhal-Aufg
^imofes aus Metall und Schlacke ist im Bereich .5
tenenowlsäule eine Schlackenarbeit, etwa eine
der Rl«el,sa n Ug möglich. Durch die Wahl der Reakt,
der Stückgröße und der Schütthöhe des ten Materials der Rieselsaule sowie einer
en Temperaturführung wird die Höhe der 2c
«andere kann im unteren Teil der Rieselsaule n^nuierliche Trennung von Metall und Schlacke
rfole η wob durch die Einstellung des Metall- und
ÄkenTpiegels das Ausmaß der metaUurg.schen 2
SeU verändert und beeinflußt werden kann. Das
Α da durch die Rieselsaule geführt wurde kann
Snuierlich in eine Pfanne gefüllt werden .η der es
lcontinuienu. _ _ ^ pfanne können notfalls noch
nkorrekturen erfolgen. Die Pfanne kann zu 3
Zweck insbesondere mit einem Spülste.n
kann durch Teilverbrennung der jr durch Zufuhr von Luft und/oder
Sauerstott una gegebenenfalls Brennstoff aus eine 35 vorgegebene Temperatur erhitzt werden, während die
Temperatur des ausfließenden Metalls kontinuierlich gemessen und dementsprechend die Temperatur der
Rieselsäule gesteuert werden kann. Ferner ist es zweckmäßig, die Höhe der Rieselsäule zu messen und
die verbrauchte Menge an Kohlenstoffträgern entsprechend nachzufüllen. Der Rieselsäule können Schlackenbildner
wie auch Legierungselemente und gegebenenfalls kleinteiliger Schrott und/oder Eisenschwamm
zugesetzt werden.
Die in der Rieselsäule entstehenden CO- und th-haltigen Gase können als Brennstoff beim Einschmelzen
des Einsatzmaterials bzw. zum Erhitzen der Rieselsaule verwendet werden, wodurch die Energieausnutzung
weiter verbessert wird.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung von Gußeisen unter Einsatz von
Schrott, Eisenschwamm od. dgl. und entsprechenden Eisenmetallen, wobei das Einsatzmatericjl in einem
Eisenschmelzgefäß aufschmelzbar ist, das mit einem nachfolgenden Gefäß zum Aufkohlen des aufgeschmolzenen
Materials gekoppelt ist, zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem
nachfolgenden Gefäß eine Rieselsaule aus festen Kohlenstoffträgern angeordnet ist, wobei im Bereich f«
der Rieselsäule Zuführungen für Luft, Sauerstoff bzw. Brennstoff, oberhalb der Rieselsäule eine Aufgabeeinrichtung
für ein Chargieren ohne Lufteinbruch und ein erhöhter Auslauf am Boden des Gefäßes vorgesehen
sind. (l
Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der Durchmesser des nachfolgenden Gefäßes wesentlich kleiner als der
des Einschmelzgefäßes ist und das nachfolgende Gefäß mit einer feuerfesten beispielsweise basischen Auskleidung
versehen ist. Das nachfolgende Gefäß kann im Bereich der Rieselsaule Zusatzbrenner besitzen, mit
denen die Rieselsäule auf eine solche Temperatur gebracht wird, daß sie glühend ist. A'.s Brennstoff für die
Zusatzbrenner können dabei die CO- und Hrhaltigen Abgase, die in dem nachfolgenden Gefäß entstehen,
verwendet werden, aber auch öl, Erdgas, usw. Die Rieselsaule kann aber auch lediglich durch Zufuhr von
Luft und/oder Sauerstoff auf die geeignete Temperatur gebracht werden.
Vorzugsweise ist das nachfolgende Gefäß gasdicht und abkuppelbar mit dem Einschmelzgefäß gekoppelt.
Beim Aufschmelzen des Einsatzmaterials im Einschmelzgefäß mittels Sauerstoff-Brennstoff-Brennern
können dann die im nachfolgenden Gefäß entstehenden Abgase im Einschmelzgefäß zum Aufschmelzen des
Einsatzmaterials nachverbrannt werden.
Das nachfolgende Gefäß kann in seinem unteren Teil mit einer Schlackenabscheideeinrichtung versehen sein.
Um ein reduzierendes abgeschlossenes System in dem nachfolgenden Gefäß aufrechtzuerhalten, ist dieses
vorzugsweise gas- und luftdicht verschließbar ausgebildet.
Zur besseren Steuerung der Aufkohlung und Auflegierung kann das nachfolgende Gefäß mit einer
Einrichtung zur automatischen Messung der Schütthöhe der Rieselsaule versehen sein, die mit einer Regeleinrichtung
zum automatischen Steuern der Aufgabeeinrichtung gekoppelt ist, während am Auslauf des
nachfolgenden Gefäßes eine Meßeinrichtung für die Temperatur des ausfließenden Metalls vorgesehen sein
kann, die mit einer Regeleinrichtung zum Einstellen der Luft-, Sauerstoff- bzw. Brennstoffzufuhr über die
entsprechenden Zuführungen im Bereich der Rieselsaule gekoppelt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich außerordentlich vorteilhaft und energiesparend anwenden,
wenn das Einschmelzen im Gegenstrom durch Beaufschlagung der Einsatzmaterialsäule mit Sauerstoff-Brennstoff-Brennern
von unten erfolgt, wie es beispielsweise in der DT-PS 18 OO 610 oder der DT-AS 25 04
beschrieben ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der beigefügten Abbildung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
Das in der Abbildung dargestellte Einschmelzgefäß
besitzt einen im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt und ist in seinem unteren Bereich mit einer
Anzahl von ringförmig angeordneten Brennern la ausgerüstet, über die Sauerstoff und Brennstoff, etwa in
Form von Erdgas zugeführt wird. Das Einschmelzgefäß 1 wird mit Schrott, Eisenschwamm od. dgl. von oben
chargiert, wobei die aus diesem Einsatzmaterial gebildete Einsatzmaterialsäule 19 an ihrem unteren
Ende von den durch die Brenner la erzeugte Flamme Ic
beaufschlagt und abgeschmolzen wird. Hierbei bildet sich über der Flamme Ic ein Gewölbe aus, das sich
beispielsweise entsprechend der DT-AS 25 04 946 am Rand des Einschmelzgefäßes oberhalb der Brenner auf
wallartigen Anwachsungen abstützt. Das aufgeschmolzene Material läuft unter anderem an den Wänden des
Einschmelzgefäßes 1 nach unten zum Boden hiervon und über diesen hinweg zu einem Auslauf id und bildet
dabei gleichzeitig einen Schutz, für das feuerfeste Material in diesem Bereich gegen die Wärmebeaufschlagung
durch die Flamme Ic Die beim Einschmelzen entstehenden Abgase können mit Sekundärluft nach-
verbrannt werden, um das Einsatzmaterial vorzuwärmen. Die Sekundärluft kann über Zuführungen 16
oberhalb des Einschmelzbereiches zugeführt werden.
Obwohl ein derartiges Einschmelzen erfindungsgemäß besonders bevorzugt und ferner kostengünstig ist, s
können auch andere Einschmelzverfahren verwendet werden.
In dem dargestellten Einschmelzgefäß 1 wird das Einsatzmaterial unter oxydierenden Bedingungen geschmolzen
und verläßt zusammen mit der gebildeten Eisenoxydschlacke das Einschmelzgefäß, wobei sich das
flüssige Metall nur geringfügig oberhalb der Liquidustemperatur befindet.
Der Auslauf id des Einschmelzgefäßes 1 mündet im
oberen Teil eines nachfolgenden Gefäßes 2, das mit dem Einschmelzgefäß 1 normalerweise gasdicht und abkuppelbar
gekoppelt ist. Das Gefäß 2 besitzt eine Aufgabeeinrichtung 7, die aus einem Aufgaberohr mit
Gasschleuse besteht und im Deckel des Gefäßes 2 angeordnet ist. Hiermit ist ein Chargieren ohne
Lufteinbruch möglich. Mittels dieser Aufgabeeinrichtung 7 werden feste Kohlenstoffträger, insbesondere
Koks zur Erzeugung einer Rieselsäule 20 im Gefäß 2 chargiert, ebenso wie Schlackenbildner, Legierungselemente,
oxydationsempfindlicher Eisenschwamm.
Am Boden des Gefäßes 2 ist ein erhöhter Metallauslauf 4 und ferner ein Schlackenauslauf 5
angeordnet, die syphonartig wirken und zu einer Trennung von Metall und Schlacke führen. Zum
vollständigen Entleeren des Gefäßes 2 ist ein Zusatzstichloch 6 am Boden dieses Gefäßes angeordnet.
Im Bereich der Rieselsäule 20 sind Zuführungen 3 für Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder Sauerstoff
angeordnet, wobei der hierdurch eingeführte Sauerstoff dazu dient, um die Rieselsäute aus Koks zum Glühen zu
bringen. Die Zuführungen 3 können auch als Brenner ausgebildet sein, um die Rieselsäule 20 zu erhitzen.
Die Mischung aus eingeschmolzenem Metall und Schlacke fließt vom Auslauf ld des Einschmelzgefäßes 1
in das nachfolgende Gefäß 2 durch die Rieselsäule 20, wobei sich am Boden des Gefäßes 2 ein Metallsumpf 21
mit einer darüber befindlichen Schlackenschicht 22 bildet. Das Metall tritt kontinuierlich aus dem
Metallauslauf 4 aus, während die Schlacke kontinuierlich über den Schlackenauslauf 5 abgeführt werden
kann.
Durch Teilverbrennung der Kohlenstoffträger in der Rieselsäulc 20 wird diese auf eine Temperatur
aufgeheizt, die für die erforderliche Überhitzung des eingeschmolzenen Materials und die ablaufenden
Reaktionen notwendig ist. Beim Durchfließen der Rieselsäule findet eine Reduktion der beim Einschmelzen
gebildeten Eisenoxyde, eine Aufkohlung des eingeschmolzenen Materials und eine entsprechende
Überhitzung statt. Durch die Wahl der Reaktionsfähigkeit und Stückgröße der chargierten Kohlenstoffträger
sowie durch die Höhe der Rieselsäule kann die Reaktionszeit und die Reaktionsfläche so eingestellt
werden, daß jeder Kohlenstoffgehalt bis zur Kohlenstoffsättigung möglich ist. Die Temperatur der Rieselsäule
20 und damit die Temperatur des ausfließenden Metalls ist über die Teilverbrennungsrate der Kohlenstoffträger
der Rieselsäule 20 bzw. die Einstellung der als Brenner ausgebildeten Zuführungen 3 regelbar. Die
Temperatur des ausfließenden Metalls kann beispiels- (,5
weise thermoelektrisch oder optisch gemessen werden und über eine Regeleinrichtung die Zufuhr von Luft
oder Sauerstoff bzw. die Zusatzbeheizung der Rieselsäule 20 steuern.
Die Schütthöhe der Rieselsäule kann durch eine Einrichtung 8 zur Schütthöhenmessung beispielsweise
eine automatische Sonde oder eine Durchstrahlungseinrichtung gemessen werden, wobei die Meßwerte des
Nachchargieren des verbrauchten Materials regeln, so daß beispielsweise automatisch eine vorgegebene
Füllstandhöhe eingestellt werden kann.
Während das Gefäß 2 am oberen Ende durch die Aufgabeeinrichtung 7 gasdicht verschlossen ist, ist das
untere Ende des Gefäßes 2 durch die syphonartige Ausbildung der Metall- bzw. Schlackenausläufe 4, 5
ebenfalls gasdicht verschlossen, so daß die im nachgeschalteten Gefäß 2 entstehenden Reaktions- und
Verbrennungsgase das Gefäß über den Stutzen id verlassen müssen. Ist nun das nachgeschaltete Gefäß 2
gasdicht an das Einschmelzgefäß 1 gekoppelt, so ist auch den Flammengasen des Einschmelzgefäßes 1 der
Austritt über den Auslauf id verwehrt. Hierdurch wird erreicht, daß alle gasförmigen Reaktions- und Verbrennungsprodukte
mit ihrer physikalisch und chemisch gebundenen Wärme zur Vorwärmung der Einsatzsäule
im Einschmelzgefäß genutzt werden können, so daß eine optimale Energieausnutzung stattfindet.
Durch Zugabe von Schlackenbildnern wie Kalk, Flußmittel oder auch feste Schlacke, Dolomit, Quarz
od. dgl. und von Legierungselementen in die reduzierende Rieselsäule 20 über die Aufgabeeinrichtung 7 ist eine
Schlackenarbeit, etwa eine Entschwefelung, ebenso wie ein Auflegieren des durchfließenden Metalls möglich.
Auch können oxydationsempfindliche Einsatzmaterialien wie nicht konditionierter Eisenschwamm der
Rieselsäule zugegeben und aufgeschmolzen werden. Sowohl das Einschmelzgefäß 1 als auch das nachfolgende
Gefäß 2 können problemlos unabhängig voneinander stillgelegt und wieder angefahren werden. Bei längerem
Stillstand sollte das Gesamtsystem so weit wie möglich luft- und gasdicht verschlossen werden. Um das
Eindringen von Sauerstoff noch weiter zu erschweren kann ein Einleiten geringer Mengen von inertem Gas
diese Maßnahmen unterstützen. Nach dem Zünden liegt schon nach wenigen Minuten vergießfähiges Material
vor, das beispielsweise in einer Pfanne oder einem Vorherd gesammelt werden kann.
Insbesondere kann ohne Rücksicht auf die Oxydation des Einsatzmaterials eingeschmolzen werden, da die
gebildete FeO-Schlacke in der Rieselsäule reduziert wird. Dadurch, daß Metall und Schlacke möglichst
feinverteilt durch die Rieselsäule 20 und die Schlackenschicht 22 geführt werden, ist eine wirksame und
intensive Reduktionsarbeit, Überhitzung, Aufkohlung und Schlackenarbeit möglich. Die Überhitzung erfolgl
mittels fossiler Brennstoffe ohne den Einsatz vor elektrischer Energie. Die im Gefäß 2 entstehender
Abgase können dadurch, daß sie im Gegenstrom zu derr aus dem Einschmelzgefäß 1 kommenden flüssiger
Metall und Schlacke strömen, neben der Abgabe vor fühlbarer Wärme noch zusätzlich reduzierend aul
diesen Schmelzfluß einwirken.
Das nachfolgende Gefäß 2 besitzt im Verhältnis zurr Einschmelzgefäß 1 einen relativ kleinen Durchmesser
erfordert konstruktionsmäßig keinen großen Aufwanc und ist günstig herzustellen. Der Anteil an qualitativ
minderwertigem Übergangseisen beim Anfahren unc Stillsetzen der Vorrichtung ist sehr gering. Die Zugaber
in Form von Legierungselementen, Eisenschwamrr od. dgl. sind ohne Verluste einbringbar, da di(
Rieselsäule einen reduzierenden Bereich darstellt.
Hierzu 1 Rkill Zeichnungen
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen unter Einsatz von Schrott, Eisenschwamm od. dgl. und
entsprechenden Eisenmetallen, wobei das Einsatz- λ material insbesondere mit oxydierender Flamme
kontinuierlich aufgeschmolzen und anschließend aufgekohlt, gegebenenfalls auflegiert und überhitzt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgeschmolzene Metall zusammen mit der Schlak- ι ο
ke kontinuierlich durch eine glühende Rieselsäule aus festen Kohlenstoffträgern geführt wird, wobei
ein Sumpf aus Metall und Schlacke am Boden der Rieselsäule aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem unteren Teil der Rieselsäule
eine kontinuierliche Trennung von Metall und Schlacke erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Teilverbrennung der
Kohlenstoffträger durch Zufuhr von Luft und/oder Sauerstoff und gegebenenfalls Brennstoff die Rieselsäule
auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des
ausfließenden Metalls kontinuierlich gemessen und die Temperatur der Rieselsäule entsprechend
gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Rieselsäule
gemessen und die verbrauchte Menge an Kohlenstoffträgern nachgefüllt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rieselsäule Schlakkenbildner
zugesetzt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rieselsäule Legierungselemente
zugegeben werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rieselsäule kleinteiliger
Schrott und/oder Eisenschwamm zugesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Rieselsäule
entstehenden CO- und H2-haltigen Gase als Brennstoff beim Einschmelzen des Einsatzmaterials
bzw. zum Erhitzen der Rieselsäule verwendet werden.
10. Vorrichtung zur Herstellung von Gußeisen unter Einsatz von Schrott, Eisenschwamm od. dgl.
und entsprechenden Eisenmetallen, wobei das Einsatzmaterial in einem Einschmelzgefäß aufschmelzbar
ist, das mit einem nachfolgenden Gefäß zum Aufkohlen des aufgeschmolzenen Materials
gekoppelt ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem nachfolgenden Gefäß (2) eine Rieselsäule (20) aus festen Kohlenstoffträgern
angeordnet ist, wobei im Bereich der Rieselsäule (20) Zuführungen (3) für Luft, Sauerstoff
bzw. Brennstoff, oberhalb der Rieselsäule (20) eine Aufgabeeinrichtung (7) für ein Chargieren ohne
Lufteinbruch und ein erhöhter Auslauf (4) am Boden des Gefäßes (2) vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch iö, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des nachfolgenden
Gefäßes (2) wesentlich kleiner als der des Einschmelzgefäßes (1) ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das nachfolgende
Gefäß (2) mit einer feuerfesten, meist basischen Auskleidung versehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß das nachfo'gende Gefäß (2) Zusatzbrenner (2) im Bereich der
Rieselsäule (20) besitzt. «
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß das nachfolgende Gefäß (2) gasdicht und abkuppelbar mit dem
Einschmelzgefäß (1) gekoppelt ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß das nachfolgende Gefäß (2) in seinem unteren Teil mit einer
Schlackenabscheideeinrichtung versehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
15, dadurch gekennzeichnet, daß das nachfolgende Gefäß (2) gas- und luftdicht verschließbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß das nachfolgende Gefäß (2) mit einer Einrichtung zur automatischen
Messung der Schütthöhe der Rieselsäule (20) versehen ist, die mit einer Regeleinrichtung zum
automatischen Steuern der Aufgabeeinrichtung (7) gekoppel* ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß am Metallauslauf (4) des nachfolgenden Gefäßes (2) eine Meßeinrichtung
für die Temperatur des ausfließenden Metalls vorgesehen ist, die mit einer Regeleinrichtung zum
Einstellen der Luft-, Sauerstoff- bzw. Brennstoffzufuhr über die Zuführungen (3) gekoppelt ist.
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ID=5972807
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|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EGA | New person/name/address of the applicant | ||
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