DE2620073C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1) zum Betrieb eines Kupolofens ohne Unterbrechung der Windfüh­ rung.

Durch die DE-PS 12 17 027 ist bereits ein Ver­ fahren zum Betrieb eines Kupolofens ohne Unter­ brechung der Windführung bekannt, wobei der Ku­ polofen aus einem Ofenherd und einem Vorherd be­ steht, die über einen nahe dem Boden des Ofen­ herdes angeordneten, ständig offenen Schmelzen­ auslaß miteinander verbunden sind und wobei der Vorherd einen zum Abzug der Schmelze dienenden, offenen Siphonkanal und einen zum Abzug der Schlacke dienenden, offenen Siphonkanal aufweist. Schmelze und Schlacke werden bei diesem bekannten Verfahren kontinuierlich über die in unterschied­ licher Höhe angesetzten Siphonkanäle abgezogen.

Verglichen mit diesem kontinuierlichen Abstich weist eine diskontinuierliche Entnahme der Schmelze beachtliche Vorteile auf. Die Temperatur­ verluste sowie die Ungleichmäßigkeiten der Schmelze sind wesentlich verringert. Die Wirksamkeit von Zusatzstoffen ist verbessert. Bezüglich der An­ lage- und Betriebskosten ergeben sich gewisse Er­ sparnisse.

Der Hauptnachteil der diskontinuierlichen Ent­ nahme der Schmelze liegt in den betrieblichen Ge­ fahren des eigentlichen Abstichbetriebes, insbe­ sondere wenn der Abstichbetrieb unter Verwendung eines lösbaren mechanischen Verschlusses der Ab­ stichöffnung erfolgt.

Durch die DE-OS 23 07 846 ist bereits ein Ver­ fahren zum selbsttätigen Entnehmen von schmelz­ flüssigem Metall aus einem mittels Druckgas be­ aufschlagten Behälter bekannt, bei dem der Be­ hälter mit einem relativ niedrigen Fülldruck oder einem relativ hohen Entleerungsdruck beaufschlagt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des An­ spruches 1 so auszubilden, daß einerseits die mit der Verwendung eines Verschlusses der Ab­ stichöffnung verbundenen Nachteile vermieden und andererseits bei nicht unterbrochener Windführung die Vorteile eines diskontinuierlichen Schmelzen­ abstiches genutzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 17 beispielsweise erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen nach dem er­ findungsgemäßen Verfahren betriebenen Kupolofen,

Fig. 2 und 3 Schemadarstellungen einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfah­ rens zum Betrieb des Kupolofens gemäß Fig. 1,

Fig. 4 bis 9 Schemadarstellungen der einzelnen Phasen des Verfahrens,

Fig. 10 und 11 Schemadarstellungen (entsprechend den Fig. 2 und 3) einer weiteren Variante des Betriebsverfahrens,

Fig. 12 bis 15 Schemadarstellungen einer weiteren Variante des Betriebsverfahrens,

Fig. 16 einen Schnitt (entsprechend Fig. 1) durch einen weiteren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreibenden Kupolofen,

Fig. 17 bis 19 Schemadarstellungen der Betriebs­ weise des Kupolofens gemäß Fig. 16.

Der in Fig. 1 dargestellte Kupolofen besitzt einen Ofenherd 1 mit einem Boden 2 und Seiten­ wänden 3.

In einer Seitenwand 3 ist nahe dem Boden 2 ein Schmelzenauslaß 4 für die Schmelze 5 vorgesehen. Der Schmelzenauslaß 4 mündet in eine Abstichvor­ richtung 6.

In den Seitenwänden 3 sind im oberen Bereich Öffnungen 7 vorgesehen, die nach unten leicht konvergieren. Diese Öffnungen sind zur Aufnahme von Winddüsen bestimmt, die an einen Windkasten 8 angeschlossen sind.

In einer Seitenwand 3 ist ferner noch wenigstens eine Abzugsöffnung 9 zum Abzug der Schlacke 10 vorgesehen. Diese Abzugsöffnung 9 liegt über dem minimalen Niveau 33 der Schmelze 5 im Ofenherd 1 (vgl. Fig. 6). Die Abzugsöffnung 9 liegt ferner unterhalb der Öffnungen 7 sowie unterhalb des maximalen Niveaus 12 der Schlacke (vgl. Fig. 4). Die Abzugsöffnung 9 wird zwischen zwei aufein­ anderfolgenden Schlackenabzügen durch einen Pfropfen 13 verschlossen (vgl. Fig. 4, 5, 8, 9).

Die Abstichvorrichtung 6 besitzt einen Vorherd 14, der durch einen abnehmbaren Deckel 15 dicht verschlossen ist. Der Vorherd 14 steht nahe seinem Boden 16 über dem Schmelzenauslaß 4 ständig mit dem Ofenherd 1 und über eine Öffnung 17 mit einem nach oben führenden Siphonkanal 18 in Ver­ bindung, der von einer Wandung 19 umschlossen ist.

Damit das Druckgas, das in dem Vorherd 14 enthal­ ten ist, am Ende des Abzuges der Schmelze nicht durch den Siphonkanal 18 entweichen kann, liegt der obere Rand 20 der Öffnung 17 unter dem Niveau des oberen Randes 21 des Schmelzenauslasses 4.

Der obere Rand 22 des Siphonkanales 18 liegt wenigstens auf dem maximal zulässigen Niveau 11 der Schmelze im Ofenherd 1 (vgl. Fig. 9).

Die Abstichvorrichtung 6 ist ferner mit einer pneumatischen Einrichtung 23 versehen.

Bei dem in den Fig. 1 bis 9 dargestellten Aus­ führungsbeispiel besitzt die pneumatische Ein­ richtung 23 eine erste Öffnung 24, die direkt mit Atmosphäre in Verbindung steht, jedoch durch einen Deckel 25 verschlossen werden kann. Weiter­ hin ist eine zweite Öffnung 26 vorgesehen, die mittels eines Zweiwegventiles 27 mit einer Druckgasquelle 28 in Verbindung steht, die über­ atmosphärischen Druck aufweist.

Vor Entnahme der Schmelze (Fig. 2) ist der Deckel 25 geöffnet und das Ventil 27 geschlossen. Der Vorherd 14 ist daher von der Druckgasquelle 28 abgetrennt und über die Öffnung 24 dem Atmosphä­ rendruck ausgesetzt. Die im Ofenherd 1 erzeugte Schmelze 5 kann daher den Vorherd 14 und den Siphonkanal 18 bis zum Niveau des oberen Randes 22 des Siphonkanales 18 füllen, da der Druck, der auf die Schmelze 5 und die Schlacke 10 im Ofen­ herd 1 wirkt, wenigstens gleich Atmosphärendruck ist.

Für die Entnahme der Schmelze (Fig. 3) wird der Deckel 25 geschlossen und das Ventil 27 geöffnet. Durch den von der Druckgasquelle 28 ausgeübten, überatmosphärischen Druck wird die im Vorherd 14 befindliche Schmelze durch den Siphonkanal 18 nach oben und über den oberen Rand 22 gedrückt.

Das Entschlacken der Anlage geschieht in der nach­ stehend erläuterten, aus den Fig. 4 bis 9 ersicht­ lichen Weise.

Unmittelbar vor dem Abzug der Schmelze, der dem Entschlacken vorangeht, ist die Abzugsöffnung 9 durch den Pfropfen 13 verschlossen. Der Deckel 25 ist geöffnet und das Ventil 27 geschlossen, so daß der Vorherd 14 Atmosphärendruck ausgesetzt ist. Zu diesem Zeitpunkt steht das flüssige Medium im Ofenherd 1 und im Vorherd 14 im hydrostatischen Gleichgewicht (vgl. Fig. 2). Die Schlacke 10 ist in maximaler Menge vorhanden und erreicht das maximale Niveau 12. Die Schmelze 5 im Vorherd 14 und im Siphonkanal 18 hat das maximale Niveau 29 und den oberen Rand 22 erreicht. Die Schmelze 5 im Ofenherd 1 befindet sich auf einem mittleren Niveau 30.

Wenn ausgehend von dieser Situation der Abstich beginnen soll, so wird der Deckel 25 geschlossen und das Ventil 27 geöffnet (Fig. 4). Es baut sich dann in dem Vorherd 14 ein überatmosphärischer Druck auf, der die Schmelze 5 im Vorherd 14 nach unten und über den oberen Rand 22 des Siphon­ kanales 18 nach außen drückt.

Die Drucksteigerung wird auf jeden Fall beendet, wenn der Spiegel 31 der Schmelze im Vorherd 14 die Höhe des Schmelzenauslasses 4 erreicht (Fig. 5), da bei einer weiteren Absenkung des Schmelzenspiegels Druckgas in den Ofenherd ein­ dringen könnte. Von diesem Zeitpunkt an fließt die Schmelze nur noch entsprechend ihrer Erzeu­ gung im Ofenherd 1 über den oberen Rand 22 des Siphonkanales 18 nach außen.

Der Abstich kann zu einem beliebigen Zeitpunkt unterbrochen werden, indem der Deckel 25 bei ge­ schlossenem Ventil 27 geöffnet wird (Fig. 6).

Es sei hervorgehoben, daß bei geeigneter Führung des Schmelzenauslasses 4 Schlacke, die eventuell im Vorherd 14 enthalten ist, oder auch jeder andere Körper, der auf der Schmelze schwimmt und geringere Abmessungen als der Schmelzenauslaß 4 hat, vom Druckgas in den Ofenherd 1 gedrückt wird.

Wird der Abstich durch Schließen des Ventiles 27 und Öffnen des Deckel 25 beendet (Fig. 6), so baut sich unter der Wirkung des nun im Vorherd herrschenden Atmosphärendruckes wieder ein hydro­ statisches Gleichgewicht zwischen den Flüssig­ keiten im Ofenherd 1 und im Vorherd 14 auf. Die Schmelze 5 steigt im Vorherd 14 und fällt im Siphonkanal 18 bis auf das Niveau 32. Im Ofen­ herd 1 sinkt die Schmelze bis auf das minimale Niveau 33.

Die Schlacke 10 folgt dieser Bewegung der Schmel­ ze, wobei das Niveau 33 a der Schlacke die Höhe der Abzugsöffnung 9 erreicht. Durch Entfernen des Pfropfens 13 wird nun diese Abzugsöffnung 9 geöffnet.

Wenn nun die Erzeugung von Schmelze und Schlacke andauert (Fig. 7), so steigt das Niveau der Schmel­ ze im Vorherd 14, im Siphonkanal 18 und im Ofen­ herd 1, wobei die entsprechend steigende Schlacke 10 durch die Abzugsöffnung 9 abfließt.

Wenn die Schmelze den oberen Rand 22 des Siphon­ kanales 18 erreicht (Fig. 7), befindet sich ihr Niveau 34 im Ofenherd 1 dicht unterhalb des maxi­ malen Niveaus 11 und die Dicke der Schlacken­ schicht 10 entspricht dem minimalen Wert, der durch die Lage der Abzugsöffnung 9 gegeben ist.

Zu diesem Zeitpunkt wird die Abzugsöffnung 9 durch den Pfropfen 13 verschlossen (Fig. 8). Gleichzeitig wird das Ventil 27 geöffnet und der Deckel 25 geschlossen. Im Vorherd 14 baut sich nun ein überatmosphärischer Druck auf. Die im Vorherd 14 enthaltene Schmelze fließt nun (Fig. 9) über den oberen Rand 22 des Siphonkanales 18 ab, wie dies bereits anhand der Fig. 5 er­ läutert wurde. Der einzige Unterschied zu Fig. 5 liegt darin, daß zum Zeitpunkt der Fig. 9 die Schmelze 5 im Ofenherd 1 ihr maximales Niveau 11 besitzt, während die Schlackenschicht 10 eine minimale Stärke aufweist.

Nunmehr erfolgt in der beschriebenen Weise eine neue Füllung des Vorherdes 14 vom Ofenherd 1, wo­ nach erneut ein Abzug von Schmelze erfolgen kann.

Bei der in den Fig. 10 und 11 veranschaulichten Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ist das Ventil 27 an eine auf unteratmosphärischem Druck liegende Einrichtung 43 angeschlossen. Hier­ bei erfolgt die Füllung des Vorherdes 14 (Fig. 10) bei geschlossenem Deckel 25 und geöffnetem Ventil 27, wobei im Vorherd 14 unteratmosphärischer Druck herrscht. Die Entnahme der Schmelze (Fig. 11) er­ folgt dadurch, daß der Deckel 25 geöffnet und das Ventil 27 geschlossen wird, so daß Atmosphären­ druck in den Vorherd 14 gelangt. Man erkennt, daß in diesem Falle (Fig. 10, 11) der obere Rand 22 des Siphonkanales 18 a weniger hoch als im Falle der Fig. 1 bis 9 angeordnet wird.

Bei kontinuierlichem Abstich entsprechen die Ar­ beitsbedingungen denen der Fig. 11; das Ventil 27 ist somit geschlossen und die Öffnung 24 offen. Um momentan den Abzug von Schmelze über den oberen Rand 22 a des Siphonkanales 18 a zu unterbrechen, ohne die Windführung des Kupolofens zu unter­ brechen, wird der Vorherd 14 durch Schließen des Deckels 25 und Öffnen des Ventiles 27 an Unter­ druck gelegt.

Bei der in den Fig. 12 bis 14 veranschaulichten weiteren Variante der Betriebsweise sind die bei­ den Öffnungen 24, 26 des Vorherdes 14 durch eine einzige Öffnung 44 ersetzt. Diese ist wahlweise über ein Vierwegventil 45 mit Atmosphärendruck (Fig. 12, 14), mit einer Druckgasquelle 28 (Fig. 15) oder mit einer auf unteratmosphärischem Druck liegenden Einrichtung 43 (Fig. 13) verbindbar.

Bei dieser Betriebsweise erfolgt die Füllung des Vorherdes 14 in zwei Etappen, indem zunächst die Öffnung 47 mit Atmosphäre verbunden wird (Fig. 12), und indem dann, wenn die Schmelze im Siphonkanal 18 b den oberen Rand 22 b erreicht hat, die Öffnung 44 mit der auf Unterdruck liegenden Einrichtung 43 verbunden wird (Fig. 13).

Die Entnahme der Schmelze erfolgt ebenfalls in zwei Etappen, indem die Öffnung 44 zunächst mit Atmosphäre (Fig. 14) und dann mit der Druckgas­ quelle 28 (Fig. 15) verbunden wird.

Die Betriebsweise gemäß den Fig. 12 bis 15 ist vor allem dann von Vorteil, wenn im Vorherd 14 eine möglichst große Menge Schmelze gespeichert werden soll.

Fig. 16 zeigt einen Kupolofen, der mit einer Ein­ richtung zur automatischen Entschlackung versehen ist. Gleiche Bauteile sind dabei mit denselben Be­ zugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet. Die auto­ matische Schlackenabzugseinrichtung 35 ist Gegen­ stand der nachveröffentlichten DE-OS 25 26 815.

Sie enthält einen Schlackenabscheider 36, dessen Steigleitung 37 mit dem Ofenherd 1 über eine Durchtrittsöffnung 38 in Verbindung steht. Der untere Rand 39 dieser Durchtrittsöffnung 38 be­ findet sich nahe dem Boden 2 des Ofenherdes 1, während der obere Rand 40 der Durchtrittsöffnung 38 unter dem maximal zulässigen Niveau der Schmel­ ze 5 im Ofenherd 1 liegt. Die Steigleitung 37 be­ sitzt einen Austrittsrand 41, der einen periodi­ schen Schlackenabzug ermöglicht und in einer Höhe verläuft, die durch das maximale Niveau der Schmel­ ze bestimmt ist.

Die Arbeitsweise der Abstichvorrichtung 6 ist im wesentlichen die gleiche, wie oben bereits be­ schrieben. Wie die Fig. 17 bis 19 erkennen lassen, besteht ein Unterschied in den Niveaus der Schmel­ ze 5 und der Schlacke 10, wie ein Vergleich der Fig. 17 mit den Fig. 4 und 7, der Fig. 18 mit den Fig. 5 und 9 und der Fig. 19 mit Fig. 6 zeigt.

Wenn nach einer Schmelzentnahme (Fig. 18) der Vorherd 14 an Atmosphärendruck angeschlossen wird und sich dadurch die Schmelzspiegel im Vorherd 14 und im Siphonkanal 18 auf gleiches Niveau ein­ stellen (Fig. 19), so liegt zu diesem Zeitpunkt das Niveau der Schmelze 5 im Ofenherd 1 unter dem oberen Rand 40 der Durchtrittsöffnung 38. Schlacke 10 fließt daher aus dem Ofenherd 1 in die Steigleitung 37 der automatischen Schlacken­ abzugseinrichtung 35. Steigt nun die Schmelze 5 im weiteren Verlauf des Betriebes an, so wird die in der Steigleitung 37 befindliche Schlacke 10 vom Vorherd 1 abgesperrt und beim weiteren Anstieg der Schmelze über den Austrittsrand 41 herausgedrückt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Betrieb eines Kupolofens ohne Unterbrechung der Windführung,

• - wobei der Kupolofen aus einem Ofenherd (1) und einem Vorherd (14) besteht, die über eine nahe dem Boden des Ofenherdes angeordne­ ten, ständig offenen Schmelzenauslaß (4) mit­ einander verbunden sind,
• - wobei ferner der Vorherd einen zum Abzug der Schmelze dienenden, offenen Siphonkanal (18) aufweist und
• - wobei der Kupolofen mit einer Öffnung (9 bzw. 38) zum Schlackenabzug versehen ist,

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte zur diskontinuierlichen Entnahme der Schmelze aus dem Vorherd (14), wobei der Abzug von Schlacke (10) aus dem Ofenherd (1) erfolgt:

• a) Zunächst wird der über der Schmelze (5) be­ findliche Teil des Vorherdes (14) mit einem Gasdruck beaufschlagt, bei dem die Schmelze im Vorherd ihr maximales Niveau (29) er­ reicht, wobei die Schmelze im Siphonkanal (18) noch unterhalb seines oberen Auslauf­ randes (22) steht;
• b) sodann wird der Druck über der Schmelze (5) im Vorherd (14) erhöht, so daß die Schmelze im Vorherd nach unten gedrückt und dadurch über den oberen Auslaufrand (22) des Siphon­ kanales (18) entnommen wird;
• c) die Druckerhöhung über der Schmelze (5) im Vorherd (14) wird spätestens dann beendet, wenn der Spiegel (31) der Schmelze im Vor­ herd den oberen Rand (21) des Schmelzenaus­ lasses (4) erreicht;
• d) zur Beendigung der Entnahme der Schmelze (5) wird der Gasdruck über der Schmelze im Vorherd (14) wieder auf den ursprünglichen Wert (Verfahrensschritt a) erniedrigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als ursprünglicher Gasdruck (Verfah­ rensschritt a, d) der Atmosphärendruck ange­ legt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Druckerhöhung (Verfahrensschritt d, c) die Windführung des Kupolofens verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als ursprünglicher Gasdruck (Verfah­ rensschritt a, d) ein Unterdruck angelegt wird, und die Druckerhöhung (Verfahrensschritt d, c) bis zum Atmosphärendruck erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als ursprünglicher Gasdruck (Verfah­ rensschritt a, d) ein Unterdruck angelegt wird und die Druckerhöhung (Verfahrensschritt b, c) bis auf überatmosphärischen Druck erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abzug der Schlacke (10) über eine im Ofenherd (1) vorgesehene Abzugsöffnung (9) erfolgt, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlackenabzugsvorgängen durch einen Pfropfen (13) verschlossen ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzug der Schlacke (10) über eine automatische Schlacken­ abzugseinrichtung (35) erfolgt, die eine nahe dem Boden (2) des Ofenherdes (1) angeschlossene, ständig offene Steigleitung (37) enthält, wobei der obere Rand (40) einer Durchtrittsöffnung (38) zwischen Ofenherd (1) und Steigleitung (37) unter dem maximal zulässigen Niveau (11) der Schmelze (5) im Ofenherd und oberhalb des oberen Randes (21) des Schmelzenauslasses (4) liegt, so daß die Schlacke (10) durch Absinken des Schmelzenspiegels unter den oberen Rand (40) der Durchtrittsöffnung (38) in die Steig­ leitung (37) gelangt und beim Wiederansteigen des Schmelzenspiegels über den Austrittsrand (41) der Steigleitung fließt.