DE2951826C2 - Metallurgisches Schmelz- und Frischaggregat - Google Patents

Description

chargieren ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem metallurgischen Schmelzaggregat der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale dieses Anspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im Vergleich zu dem bekannten Schmelz- und Frischaggregat gemäß der DE-OS 27 29 982 läßt sich durch die erfindungsgemäße Lösung <Jer Gepamtwirkungsgrad wesentlich verbessern, da die Abwärme des Schmelz- und Frischprozesses zu einem wesentlichen Teil für das Vorwärmen des Einsatzmaterials ausgenutzt wird.

Im Vergleich zu dem Schinelzaggregat nach der GB-PS 3 13 856 erlaubt das Schmelz- und Frischaggregat gemäß der Erfindung nicht nur ein Einschmelzen des Einsatzmaterials, sondern auch ein Frischen der Schmelze, wobei durch die Form des Schmelzgefäßes und die mehrteilige Ausbildung des Roates sichergestellt ist, daß die beim Öffnen des Rostes herabfallenden Schrotteile die zum Frischen erforderliche Düse nicht beschädigen.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von vier Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schemalisch im Schnitt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schmelzaggregates,

Fig. 2 teilweise im gebrochenen Zustand die Schnittansicht 11-11 von Fig. 1.

Fig. 3 den Rost in der Schnittansicht HI-III von Fig. 1.

Fig. 4 im Schema eine Anordnung von vier gegeneinander verschiebbaren Rostteilen.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte metallurgische Schmelzaggregat 21 enthält ein Schmelzgefäß 22, in das unterhalb des durch eine strichpunktierte Linie 23 angedeuteten Schmelzspiegels erste Düsen 24 münden und oberhalb des Schmelzspiegels zweite Düsen 25, die wie Fig. 2 zeigt an vier Stellen des Umfangs durch die Seitenwand des Schmelzgefäßes 22 geführt sind. Während der untere Teil des Schmelzgefäßes 22 gemauert und mit Feuerfestmaterial ausgekleidet ist. ist der obere zurückversetzte Wandabschnitt 26 aus kreisringsektorförmigen Wasserkühlkästen gebildet.

Oberhalb des Schmelzgefaßes 22 ist ein Vorwärmer für das Einsatzmaterial des Schmelzaggregates, im vorliegenden Fall ein Schrottvorwärmer 27 mit einer Haube 28 angeordnet, die in einen Abgaskamin 29 mündet. Der Vorwärmer faßt eine vollständige Charge des Schmelzgefaßes.

Der Boden des Srhrottvorwärmers 27 ist durch einen Rost aus zwei Rostteilen 30 und 31 gebildet, die in jeweils gleicher Weise aufgebaut und durch Hydraulikzylinder 32 ein- und ausfahrbar sind. Durch die Rostteile läßt sich im eingefahrenen Zustand eine Schrottcharge für das Schmelzgefäß im Schrottvorwärmer 27 halten und wird durch die beim Verfahrensablauf im Schmelzgefäß entstehenden heißen Abgase, die zwischen den einzelnen Stäben des Rostes hindurchströmen, auf die gewünschte Temperatur vorgewärmt. Durch Ausfahren fco der Rostteile 30 und 31 mittels der Hydraulikzylinder 32 kann dann der Schmelzofen bereits mit einem auf 800⁰C bis 1000⁰C vorerwärmten Schrott chargiert werden, so daß die zum Vorwärmen einer kalten Schrottcharge erforderliche Energie entfällt. Da beim Ausfahren der t>^r> Rostteile 30 und 31 zunächst in der Mitte ein Spalt gebildet wird, der sich erweitert, fällt der Schrott aus dem Vorwärmer gezielt in das Schmelzgefäß. Das Maß der Öffnung ist einsi ellbar. Durch dieses gezielte Chargieren des Schrotts in das Schmelzgefäß können mechanische Beschädigungen der zweiten Düsen 25 weitgehend vermieden werden. Die ersten Düsen 24 sind zu diesem Zweck und um eine entsprechend lange Lebensdauer zu gewährleisten in einer am Bodei. des Schmelzgefäßes 22 vorgesehenen Düsenbank 33 aus Feuerfestmaterial eingebaut Diese Bank kann nahezu bis zur Mitte des im vorliegenden Fall als Rundofen ausgebildeten Schmelzgefaßes 22 reichen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, das Schmelzgefäß an der Stelle der Düse auszubuchten, um hier eine Bank bzw. eine geböschte Ausmauerung ausreichender Länge (gesehen in Axialrichtung der ersten Düsen 24) vorsehen zu können. Sollen mehr Düsen unterhalb des Schmelzspiegels angeordnet werden, dann können mehrere Ausbuchtungen vorgesehen werden. Im vorliegenden Fall ist jeweils eine Düsenbank 33 zu beiden Seiten der Abstichrinne vorgesehen (siehe F i g. 2).

Die Haube 28 ist zwecks Chargierung auf der Ofenbühne seitlich verfahrbar oder kippbar. Der Abgaskamin ist als Venturi-Kamin ausgebildet, durch den die Abgase aus dem Schmelzgefäß durch den Schrottvorwärmer hindurch gesaugt werden. In dem Abgaskamin 29 kann ein Wärmetauscher vorgesehen werden, durch den die für den Prozeß im Einschmelzgefäß erforderlichen Gase, insbesondere Verbrennungsluft, vorgewärmt werden können.

Wie die in F i g. 2 und F i g. 3 dargestellten Schnittansichten von F i g. 1 zeigen, enthält jeder der Rostteile 30 bzw. 31 mehrere parallel zueinander angeordnete Roststäbe 34, die in einem Rahmen 35 »ehalten sind. Der Rahmen 35 ist von der Ofenmitte aus gesehen aus einem vorderen oberen Querbalken 36, aus einem hinterei unteren Querbalken 37 und zwei seitlichen Trägern 3Ϊ und 39 aufgebaut. In den seitlichen Trägern sind an den Stellen 40 bis 43 (siehe F i g. 2) jeweils Radpaare 44 gelagert, die durch Schienen 45 bzw. 46 geführt sind. Durch die Hydraulikzylinder 32, die einerseits am ortsfesten Schrottvorwärmer 27 und andererseits am Rahmen 35 angelenkt sind, läßt sich der Rahmen längs der Schienen 45 und 46 bewegen, wobei durch die Ausbildung der Schienen in Form eines Η-Profils dafür gesorgt ist, daß auch die durch das Einsatzmaterial über die Roststäbe auf den Rahmen 35 ausgeübten Kräfte durch die Schienen 45 und 46 aufgenommen werden können.

Die im Rahmen 35 befestigten Roststäbe 34 haben jeweils einen trapezförmigen, sich nach unten verjüngenden Querschnitt und weisen Kanäle für das Kühlmittel auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Roststäbe hohl ausgebildet und innen jeweils durch einen senkrechten Steg 47 verstärkt, der in Längsrichtung der Roststäbe nicht ganz bis zur Spitze reicht, so daß zwei Kanäle 48 und 49 gebildet werden, die an der dem Ofeninneren zugewandten Spitze der Roststäbe miteinander in Verbindung stehen. Das Kühlmittel wird am anderen Ende dei Roststäbe dem einen Kanal zu- und aus dem anderen Kanal abgeführt. Es können auch zwei Längsstege 47a und 47i> im Hohlraum des Roststabes vorgesehen werden, wie dies bei einem Roststab in Fig. 3 angedeutet ist. In diesem Fall erfolgt die Zuleitung des Kühlmittels zweckmäßigerweise durch den zentralen Kanal und die Rückleitung durch die beiden äußeren Kanäle. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Roststäbe auf beiden Seiten gleichmäßig und in dem thermisch am meisten beanspruchten Bereich am stärksten gekühlt werden.

Um zu verhindern, daß die aus dem Schmelzgefäß aufsteigenden heißen Gase zwischen den Roststäben austreten können, sind an der Durchtrittsstelle der Rostteile 30 und 31 durch die Wandung des Schmelzaggregates Platten mil einem Profil vorgesehen, durch das die freien Zwischenräume zwischen den einzelnen Roststäben verschlossen werden. Derartige Platten können beispielsweise auf den wassergekühlten oberen Randbereich 50 des Schmelzgefäßes 22 aufgesetzt werden und trapezförmige Profile mit sich nach oben verjüngendem Querschnitt aufweisen, die in die Zwischenräume zwischen die Roststäbe eingreifen.

In Fig. 4 ist ein weiteres System von Rosten schematisch dargestellt. Hier sind vier Rostteile 51 bis 54 jeweils um 90° gegeneinander versetzt und jeweils in axiaier Richtung über Zapfen 55 bis 58 hin- und herverschiebbar.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 3 sind zweile Düsen 25, die als Brenner eingesetzt werden, durch die Seitenwand des Schmelzgefäßes 22 geführt. Anstelle dieser Düsen oder zusätzlich zu diesen Düsen können weitere Düsen im Bereich des Schrottvorwärmers 27 durch die Wand dieses Vorwärmers geführt werden. Hierdurch kann das Eirsatzmaterial zusätzlich vorgewärmt werden, wenn die betreffenden Düsen als Brenner beirieben werden.

5 Obwohl das Schmelzgefäß 22 des Schmelzaggrcgates in Form eines Konverters oder eines Elektroofens ausgebildet sein kann, hat sich als vorteilhaft herausgestellt, das Schmelzgefäß in Form eines Rundofens auszubilden, bei dem das Verhältnis von Innendurchmesser zu Höhe größer als 1, höchstens jedoch 2,5 ist. Als Einsatzmaterialien eignen sich besonders Schrott und/oder Eisenschwamm, wobei der Schrottvorwärmer 27, insbesondere aber die Rostteile 30 und 31, auf das verwendete Einsatzmaterial abgestimmt werden sollten.

Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsbcispielcn die Rositeüe jeweils längsverschiebbar ausgebildet sind, kann ein öffnen und Schließen der Roste auch durch eine Kippbewegung dieser Rostteile erreicht werden. Die Rostteile brauchen auch nicht zu fluchten.

Sie können zum Beispiel zur Mitte des Schmelzaggregates hin schwach nach unten geneigt sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Metallurgisches Schmelz- und Frischaggregat mit einem Schmelzgefäß und einem oberhalb des Schmelzgefäßes angeordneten Vorwärmer für das Einsatzmaterial, dessen Boden durch einen Rost gebildet ist, der geschlossen und geöffnet werden kann und durch den im geschlossenen Zustand die Abgase des Schmelzgefäßes in den Vorwärmer strömen können, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost aus mehreren zwangsgekühlten, im geschlossenen Zustand in der Mitte des Schmelzaggregates (21) aneinandergrenzenden Rostteilen (30, 31; 51 bis 54) gebildet ist, daß am Boden des Schmelzgefäßes (22) wenigstens eine Düsenbank

(33) mit einer unterhalb des Schmelzspiegels (23) mündenden ersten Düse (24) vorgesehen ist und daß das Schmelzgefäß im Bereich der Düsenbank in Axialrichtung der ersten Düse ausgebuchtet ist.

2. Schmelz- und Frischaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Rostteile (30,31) vorgesehen sind, die aufeinander zu- und voneinander wegbewegbar sind.

3. Schmelz- und Frischaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier jeweils um 90° versetzte Rostteile (51 bis 54) vorgesehen sind, die jeweils in axialer Richtung hin- und herschiebbar sind.

4. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgefäß (22) eine Abstichrinne aufweist und zu beiden Seiten dieser Abstichrinne jeweils eine Düsenbank (33) vorgesehen ist.

5. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe (34) jeweils Kanäle (48, 49) Tür das Kühlmittel aufweisen.

6. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe (34) einen sich nach unten verjüngenden trapezförmigen oder dreieckförmigen Querschnitt aufweisen.

7. Schmelz- und Frischaggregat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Roststäbe

(34) hohl ausgebildet und durch Stege (47) verstärkt sind.

8. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zweite Düse (25) durch einen zurückversetzten Wandabschnitt (26) des Schmelzgefäßes (22) geführt ist.

9. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Vorwärmer (27) für das Einsatzmaterial verfahrbar oder schwenkbar angeordnet und das Schmelzgefäß als Elektroofen ausgebildet ist.

10. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgefäß (22) in Form eines Rundofens ausgebildet ist, bei dem das Verhältnis von Innendurchmesser zu Höhe größer als 1, höchstens jedoch 2,5 ist.

11. Schmelz- und Frischaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Innendurchmesser zu Höhe höchstens 2 ist.

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Schmelz- und Frischaggregat gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Durch die GB-PS 3 13 856 ist ein metallurgisches Schmelzaggregat dieser Art bekannt geworden, bei dem in einer oberhalb des Schmelzgefäßes angeordneten Vorwärmkammer mittels der vom Schmelzbad abgegebenen Hitzestrahlung sowie mittels der von der Schmelze aufsteigenden heißen Dämpfe Späne des

to einzuschmelzenden Materials vorgewärmt und teilweise geschmolzen werden, bevor sie durch Entfernen des Rostes zwischen der Vorwärmkammer und dem Schmelzgefäß in letzteres chargiert werden. Das Einsatzmaterial kann aus Messingspänen oder anderen Materialien mit verdampfbaren Komponenten bestehen. Durch die verdampfbaren Komponenten soll sichergestellt sein, daß das Material beim Vorwärmen durch die heißen aufsteigenden Dämpfe vor Oxidation geschützt ist. Das Material soll sowohl während des Vorwärmens ais auch während des Einschmelzens vor jeglicher Oxidation geschützt werden.

Durch die Zeitschrift Erzmetall 1971, Seiten 105 bis 107, ist ein Umschmelzofen für Kupferschrott bekannt geworden, der einen Herdraum mit einem Brenner und einseitig mit diesem in Verbindung stehend einen Schmelzschacht aufweist. Der Schmelzschacht ist nach unten durch einen wassergekühlten Rost abgeschlossen, auf dem sich eine Zwischenschicht aus feuerfestem Material und das Schmelzgut befinden. Die durch den Rost aus dem Herdraum in den Schmelzschacht hochströmenden heißen Gase erhitzen das Schmelzgut, bis dieses flüssig wird und durch den Rost in das im Herdraum befindliche Metallbad abtropft. Das Schmelzgut gelangt somit nicht im festen Zustand sondern im flüssigen Zustand durch den ortsfesten Rost hindurch in das Schmelzgefäß.

Durch die DE-OS 27 29 982 ist ein Verfahren zur Erhöhung des Schrottanteils bei der Strahlerzeugung aus flüssigem Roheisen und Schrott in einem bodenbla-

ό senden Sauerstoff-Konverter bekanntgeworden, der Düsen zum Einleiten von Sauerstoff mit Kohlenwasserstoffummantelung unterhalb der Badoberfläche sowie in der feuerfesten Konverterausmauerung oberhalb des Stahlbadspiegels Düsen enthält, durch die Sauerstoff und/oder sauerstoffhaltige Gase sowie Kohlenwasserstoffe in den Konverter eingeführt werden.

Um Schrott und vergleichbare Eisenträger wie Eisenschwamm im Konverter relativ schnell vorzuheizen und damit den Schrotteinsatz bei der Stahlproduktion steigern zu können und die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, wird der Schrott bzw. werden die vergleichbaren Eisenträger zusammen mit Koks in den Konverter chargiert und zu der üblichen Kohlenwasserstoffrate für den Düsenschutz zusätzlich Brennstoffe durch die Sauerstoffeinleitungsdüsen in den Konverter geleitet, um den Schrott aufzuheizen. Durch die zusätzlichen Düsen in der Wand des Konverters wird dieser Aufheizprozeß unterstützt und es erfolgt gleichzeitig eine Nachverbrennung des CO-Anteils im Abgas. Nach

ω dem Vorheizen des Schrotteinsatzes wird flüssiges Roheisen chargiert und aus diesem Konvertereinsatz eine Stahlschmelze gefrischt.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein metallurgisches Schmelz- und Frischaggregat verfügbar zu machen, mit dem der Wirkungsgrad des Schrottvorheizens noch weiter verbessert werden kann und gleichzeitig zum Schutz der in das Schmelzgefäß mündenden Düsen vor mechanischer Beschädigung ein kontrolliertes Schrott-