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Lichtbogenofen für mehistufige Prozesse
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fle Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen für mehrstufige @i@zesse,
mit einem beweglichen Gefäß sowie einem gegenüber aem Gefäß abgedichteten Deckel,
durch den die Elektroden hindurchgeführt sind. Bei einer Lrcihe von elektrometallurgischen
rozessen wird das Vorprodukt in einer Ofeneinheit erschmolzen, während die weiterbehandlung
des Vorproduktes zum Endprodukt in anderen Ofeneinheiten oder Gefäßen erfolgt. Bei
den bis £tzt bekannten Vorrichtungen dieser Art wird das Vorprodukt der ersten Prozeßstufe
oder auch das Zwischenprodukt einer weiteren Stufe dem Ofen entnommen, zum nächsten
Ofen bzw. efäß transportiert und in diesen bzw. dieses zur weiterbehandlung eingesetzt.
So ist zum Beispiel aus der DT-AS 1 508 112 eine Anlage bekannt, die aus einem Tiegel
besteht, der mit Schmelze aus einem Lichtbogenofen gefüllt wird. Anschließend wird
der Tiegel zu einer Beheizungsstation gefahren, wo die Schmelze durch einen Lichtbogen
erwärmt wird. Schließlich wird der Tiegel zu einer Entgasungsstation befördert,
wo z. B. h2, @2 und O2 aus der Schmelze entfernt werden.
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Die DT-AS 2 051 394 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung von legiertem
Stahl, die aus einem Lichtbogen-Schmelzofen besteht,
dessen Inhalt
in ein erstes Gefäß abgegossen und dort erwärmt wird Mit diesem transportablen Gefäß
wird die Schmelze zu einem zweiten Gefäß befördert und in dieses Gefäß umgegossen.
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während des Umgießans wird die Schmelze mit Legierungsmitteln versahen.
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Die Verfahren dieser Art sind durchweg rrlt erheblichen Nachteilen
behaftet. Vor allem muß die Anlage mit aufwendigen Transportmitteln, wie Kranen
oder ähnlichen ausgestattet werden.
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@ährend des Transportes des Vorproduktes bzw. Zwischenp@oduktes müssen
erhebliche Energieverlußte durch Wärmeabstrahlung in Kauf genommen werden. Die Öfen
sind ungleichmäßigen thermischen Belastungen ausgesetzt und die diskontinuierliche
Energieaufnahme aus dem Versorgungsnetz ist aus energiewirtschaftlicher Sicht ungünstig.
Die einzelnen installierten Betriebseinrichtungen sind nicht voll ausgenutzt.
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Die beschriebenen Lachteile zeichnen sich insbesondere als Hemmnis
für die Bntwicklung von neuen Prozessen ab. Es geht insbesondere um die Art der
Prozesse, bei denen es sich im Versuchs- und halbindustriellen Pilotstadium als
zweckmäßig erwiesen hat, ein Erz oder auch ein durch Vorbehandlung ange-@eichertes
oder stark sauerstoffentlastetes Mineral zu einem Metall- und Schlackenbad zu erschmelzen,
das Verfahren jedoch nicht zügig g fortzusetzen, sondern vor dem Erreichen einer
Grenzqualität den Prozess anzuhalten. Sollen dann höhere, über diese Grenze reichende
Anforderungen an die Qualität des produktes gestellt werden, wird das Material in
weiteren Ofeneinheiten oder Gefäßen weiterbehandelt, z. B. zwecks Entkohlung, Entschwefelung,
Restreduktion, Legierung mit anderen metallen, Uberführung unerwünschter Metalle
in die Schlacke usw. Die Unterbrechung der Kontinuität des Prozesses sowie die Notwendigkeit
der Verlagerung des Zwischenproduktes auf eine andere Behandlungsstelle stellen
häufig die Wirtschaftlichkeit solcher neu zu entwickelnden Prozesse für großtechnische
Anwendung in Frage.
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Zweck der Erfindung ist es, den Investionsaufwand für eine Anlage
zur Durchführung von mehrstufigen metallurgischen Prozessen zu vermindern und eine
wirtschaftliche Durchführung derartiger Prozesse zu ermöglichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zul Dur-chführung
von mehrstufigen metallurgischen Prozessen zu finden, die insbesondere ein kontinuierliches
Verfahren ermöglicht. Weiterhin sollen Energieverluste beim Betrieb der Vorrichtung
gegenüber dem bisherigen Stand vermindert und der zeitliche Ablauf des Verfahrens
verkürzt werden.
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Die Vorrichtung soll eine gleichmäßige Energieentnahm,e aus dem Versorgungsnetz
sowie eine gleichmäßige thermische Berastung des ofens gewährleisten. Erfindungsgemäß
wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Ofengefäß, dessen Innenraum durch im wesentliche
vertikale Trennwände in mindestens zwe; Gfenherde aufgeteilt ist, gegenüber dem
mit der wienbühne festverbundenen Ofendeckel um die Gefäßdrehachse drehbar angeordnet
ist.
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hach einem weiteren Merkmal der Erfindung liegt die Oberkante der
vom Gefäßboden ausgehenden Trennwand unter den sich in sngehobener Stellung befindenen
Elektroden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Ofengefäß
auf einem auf einer Ringlaufbahn verfshrenen Drehwerk fest angeordnet.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine Kontinuität des metallurgischen
Verfahrens erreicht, da in Jedem der zwei oder mehreren Herd räumte gleichzeitig
gearbeitet werden kann.
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So kann beispielsweise in dem einen lierdraun das Vorprodukt erschmolzen
werden, während in einem anderen Herdraum das bereits erschmolzene Vorprodukt unter
Zugabe von Zusätzen und Legierungsmetallen weiterbehandelt wird.
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Nach dem Abstich des Endproduktes wird das Ofengefäß gedicht, so daß
der entleerte Ofenherd in die Einschmelzposition gebracht, dort beschickt und der
Schmelzvorgang neu eingeleitet wird, während ir. dem anderen Ofenherd das geschmolzene
Vorprodukt weiterbehandelt wird. Durch die Integrierung der bis jetzt erforderlichen
mehreren öfen bzw. Gefäße in einen einzigen drehbaren Cfen sowie aurch das Entfallen
von Transportmi@tel wird der Investionsahfwand füx die Anlage erheblich verringert.
Der irit dt,L Tiansport verbundene Zeitaufwand sowie die während des Transportes
entstehenden Energieverluste werden vermieden. Die Energieentnahme aus dem Versorungsnetz
erfolgt ohne wesentliche Schwankungen. Die instaliierten Betriebseinrichtungen werden
gleichmäßig ausgenutzt. Durch die ortsfeste Anordnung des Deckels über dem drehbaren
Ringofen ergeben sich weitere Vorteile: vor allem bedeuten die gemeinsamen Vorrichtungen
für Stromzufuhr zu den Elektroden, die gemeinsame Gasabsaugung sowie Gasreinigung
für alle Ofenherde einewesentliche Vereinfachung der Konstruktion. Die Elektroden
werden vor einem Temperaturschock sowie der Berührung mit Luftsauerstoff weitgehend
geschont, da sie beim Verfahren des Herdes iln Ofen verbleiben. Die Einrichtungen
zu Energiezuführung werden åeteils entsprechend dem Leistungsbedarf des betreffenden
herdraumes angepaßt.
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Ein besonderes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen dingofens eröffnet
sich auf dem Gebiet der Stahlerzeugung aus Eisenschwamm.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Lichtbogenofen-Gefäßes
mit zwei Ofenherden, teils im Querschnitt,
Fig. eine Draufsicht
eines abgewandelten Lichtbogenofen-Gefäßes mit drei Ofenherden, teils im Querschnitt,
kig. 3 einen abgewickelten Schnitt auf der Kreislinie III gemäß Fig. 1 und Fig.
4 einen Teil-Axialschnitt durch eine Lichtbogenofenanlage mit einem erfindungsgemäßen
Ofengefäß, im durch die Elektrodenmitten geführten Axialschnitt.
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die ki£'. 1 zeigt, weIst da @ingförmige Ofengefäß 1 eine ausgemauerte
Außenwand 5 sowie eine ausgemauerte Innenwand 6 und den Ofenboden 22 zeigt 4) auf.
Der Ofeninnenraum ist durch eine vertikale Trennwand 8 in zwei in Draufsicht nierenförmige
Ofenherde 7a und 7b aufgeteilt. Der in Fig. 1 links befindliche Herdraum 7a dIent
zum Vorschmelzen eines Vorproduktes; rechts ist der Herdraum 7b dargestellt, in
dem das Vorprodukt weiterbehandelt wird (z. B. Schlacken, Feinen, Raffination).
Die Trennwand 8 erstreckt sich vom Gefäßboden 22 etwa über die halbe Höhe des Ofeninnenraumes
(Fig. 4). Das Ofengefäß 1 ist auf einem Drehwerk (Fig. 3 und 4j fest angeordnet,
das aus einer Trägerkonstruktion 33 sowie an dieser angeschlossenen Latifi'ollen
2 besteht. Die ollen 2 verfahren auf einer auf dem Fundament 4 angeordneten Kreislaufbahn
3.
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tber dem Ofengefäß 1 (Fig. 4j ist ein gegenüber diesem mit Hilfe einer
Sandtasse 58 abgedichteter ortsfester Gefäßdeckel 11 angebracht, der auf der Ofenbühne
12 und 13 über Pratzen 21 abgestützt ist. er Gefäßdeckel 11 ist am Bande mit einem
Deckelring 15 (Fig. 1) verstärkt; um die Deckelmitte ist ein innerer Ring 15' vorgesehen.
Die Bühne ist zweiteilig ausgeführt (Fig. 1 und 4): In der Ofenmitte ist an einer
als Säule ausgeführten Hauptstütze 9 der kreisförmige Bühnenteil 13 befestigt, während
das Ofengefäß 1 etwa in Höhe des Gefäßrsndes vom Bühuenteil 12 umgeben ist (Fig.
1 und 4).
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Durch den Deckel 11 zeigt 3) ragen Elektroden 19 in die Herdräume
7a und Vb. Die Elektroden 19 werden von einer Helte- und Nachsetzvorrichtung 50
(Fig. 4j gehalten, die auf einer Regulier- und Beschickungsbühne 51 angeordnct ist.
Der ElektI-odenhub ist so groß ausgelegt, daß sich die Elektroden in angehobener
Stellung oberhalb der Oberkante der Trennwand 8 befinden. Auf der Bühne 51 sind
weiterhin Beschickungsbunken 53 befestigt, von welchen den Gefäßdeckel 11 durchdringende
Beschickungsrohre 31 ins Gefäßinnere führen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, werden
für den Herdraum 7a, wo das Erschmelzen des Vorproduktes stattfindet, Liektroden
mit einem größeren Durchmesser verwendet als im Herdraum 7b, wo zur weiterbehandlung
des Vorproduktes eine kleinere Leistung genügt.
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In Fig. 1 sind noch Gasabzugsstutz@@ 20 für Abzugsrohr 30 (Fig. 3),
Elektrodendurchführungen 10, Öffnungen 17 für Beschickungsrchr 31 (Fig. 3), Öffnungen
18 und seitliche Öffnungen 10 für die Inspektion vorgesehen. Wie Fig. 1 und 3 zeigen,
sind jedem Herdraum 7a und 7b Abstichschnauzeh 14a, 14b, 14c zugeordnet.
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Fig. 2 zeigt ein ähnlich aufgebautes Gefäß, wie in Fig. 1 da@gestellt,
jedoch mit drei Ofenherden 7a, 7b, 7c.
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Die Durchmesser der Elektroden 19, 19 und 19'' in den einzelnen Ofenherden
sind dem Leistungsbedarf der einzelnen Ufenherde angepaßt.
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Fig. 3 zeigt die Abstichlöcher im Ofenherd 7b (für die kiterbehandlung
des Vorpioduktes), die in unterschiedlichen Höhen vorgesehen sind. Der Abstich 14b
für das Metall befindet sich unter dem Schlackenabstich 14a und der Notabstich 14c
für die Gefäßentleerung liegt unter dem Metallabstich 14b. Die im Ofenherd 7b befindliche
Schlackenschicht (nach dem Abstich) ist mit 40, die Metallschicht vor dem Abstich
mit 41 und der Metallsumpf mit 39 bezeichnet.
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Die im üfenherd Va zum Erschmelzen des Vorproduktes vorhandene Schlackenschicht
37 schwimmt auf dem Metallbad 38.
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Aus Fig. 4 ist noch die Kühlung des Ofens ersichtlich: Die Kühlwasser-Fingleitung
32, die mit der Bühne 12 und 13 verbunden ist, ist unterhalb der Bühne 12, nahe
dem Ofenmantel, vorgesehen. Das Kühlwasser berieselt die Ofenwand 5 und wird in
einer am untersten Teil des Ofengefäßes 1 angebrachten Auffangrinne 56 aufgefangen
und dem Kühlkreislauf über einen Abfluß 57 wieder zugeführt.
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Unterhalb der hbstichschnauze 14 befindet sich eine auf Schienen vorfahrba@e
Abstichpfanne 55.
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Auf der Boschickungsbühne 51 ist die Stromzuführung 52 aufgehängt.
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In Fig. 4 ist weiterhin eine alternative Lösung für die Gefäßdeckelbefestigung,
nämlich eine Aufhängung 59, strichpunktiert gezeichnet.
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lig. 5 zeigt einen Ofen ähnlicher Konstruktion, wie in Fig. 4 dargestellt,
jedoch mit einer, an der Ofenbühne 12 angeschlossen, in horizontaler Richtung veifahrbaren
Chargiereinrichtun6> mit deren Hilfe der Ofen seitlich beschickt wird Die Arbeitsweise
des in Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 dargestellten Lichtbogenofens ist wie folgt: Im Herd
7a (Fig. 1) beginnt das Erschmelzen des Vorproduktes.
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Der über diesem Herd liegende Deckelabschnitt lis besitzt die öffnungen
17 zur Zuführung der Ausgangsstoffe für das Vorprodukt. Ist eine dem Verfahren entsprechende
Menge des Vorproduktes erschmolzen, wird die Energie und die Materislzufuhr abgestellt
und das Ofengefäß 1 um die Mittelachse soweit gedreht, daß der Herdraum 7a, in dem
sich das Vorprodukt angesammelt hat, sich unter dem Deckelebschnitt lib befindet,
durch
den die entsprechende Energie, die Rohstoffe bzw. die Legierungsmetalle
zugeführt werden, die zur Weiterbehandlung des Yorproduktes erforderlich sind. Ist
das Material in diesem zweiten Herdraum Vb zum Endprodukt hin behandelt worden,
wird es unter Zurückbehaltung eines Restbades 39 (Fig. 3) abgestochen. Der Ofenherd
7b mit diesem Restbad 39 des Endproduktes wird darauf wieder durch Drehen des Ofengefäßes
1 in die Einschmelzposition gebracht; hier erleichteIt das vorhandene Restbad 39
den Beginn des neuen Prozeßablaufs.