DE29825067U1

DE29825067U1 - Schachtofen mit Injektordüse

Info

Publication number: DE29825067U1
Application number: DE29825067U
Authority: DE
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2008-10-27
Also published as: EP0992596A3; PL334677A1; EP0992596A2

Abstract

Schachtofen, insbesondere Kupolofen, zur Erzeugung von Gußeisen mit einem Ofenschacht sowie mit wenigstens einer Injektordüse für die Zuführung eines Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisches, insbesondere Luft, in den Ofenschacht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnungen) der Injektordüse(n) mit der oder den Windleitungen in Wirkverbindung steht/stehen, so daß die Ansaugung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches aus der oder den Windleitungen erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schachtofen, insbesondere einen Kupolofen, zur Erzeugung von Gußeisen mit einem Ofenschacht sowie mit wenigstens einer Injektordüse für die Zuführung eines Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisches, insbesondere Luft, in den Ofenschacht.
Aus der DE-OS 196 22 695 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kupolofens zur Erzeugung von Gußeisen sowie ein gattungsgemäßer Schacht- bzw. Kupolofen bekannt. Dieses Verfahren wird zwischenzeitlich unter der Bezeichnung Linde-HIGHJET-Verfahren erfolgreich vermarktet. Bei diesem Verfahren ist es jedoch von Nachteil, daß die über die Injektordüsen angesaugte Luftmenge aus der Umgebung außerhalb des Ofens "entnommen" wird, woraus ein entsprechend hoher Geräuschpegel – der die am Arbeitsplatz zulässigen Grenzwerte erreicht und überschreitet – resultiert. Der Grund hierfür ist in den am Markt befindlichen Injektordüsen zu sehen.
Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß sich das sog. Jet-Verhältnis – also das Verhältnis des angesaugten Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches zu dem in den Ofen eingeblasenen Sauerstoff – mit dem zwangsläufig schwankenden Ofengegendruck ändert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schachtofen, insbesondere einen Kupolofen, anzugeben, der die genannten Nachteile vermeidet.
Der erfindungsgemäße Schachtofen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnungen) der Injektordüse(n) mit der oder den Windleitungen in Wirkverbindung steht bzw. stehen, so daß die Ansaugung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches aus der oder den Windleitungen erfolgt.
Durch die Verlagerung der Ansaugung des dem Ofenschachtes zuzuführenden Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches aus der den Ofen umgebenden Atmosphäre in die Windleitung(en), kommt es zu einer Verlagerung der Lärmquelle – sprich des Ansauggeräusches – in die Windleitungen) hinein; diese dienen somit als eine zusätzliche Lärmdämmung, wodurch das erstgenannte obige Problem gelöst, zumindest jedoch verringert wird.
Da der Druck innerhalb der Windleitungen) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand im Ofen zwischen ca. 500 und 1200 mm WS schwankt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die mittels der Injektordüse(n) angesaugte Menge an Sauerstoff-enthaltendem Gasgemisch parallel zu einem Anstieg des Ofendruckes erhöht. Dies hat zum einen eine generelle Verbesserung des Jet-Verhältnisses zur Folge und dient zum anderen der Beseitigung des negativen Einflusses des Ofendruckes auf die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches. Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Schachtofen das Jet-Verhältnis um ca. 30 bis 50 % erhöht werden kann. Zudem kann unabhängig von dem Betriebszustand im Ofen das gewählte Jet-Verhältnis im wesentlichen konstant gehalten werden.
Vorteilhafterweise erfolgt die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches bzw. des Windes im Bereich der Windzone des Ofenschachts, da in diesem Bereich des Ofenschachts die eigentliche Verbrennung, zu deren Zweck die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches bzw. des Windes geschieht, erfolgt. Dadurch verbessert sich auch die Metallurgie des Schmelzprozesses. Die daraus resultierenden Einsparungen an C-, Si- und Mn-Trägermaterialien führen zu einer Senkung der Gattierungskosten.
Als Fördermedium wird vorzugsweise ein Gemisch aus Sauerstoff und Luft verwendet.
Über diese zusätzliche Zuführung von Luft über die Injektordüse(n) kann die Verbrennungstemperatur innerhalb des Ofenschachts geregelt, kontrolliert und, entsprechend den aktuellen Parametern Beschickungszusammensetzung, Verhältnis Gußeisen/ Schlacke, etc., variiert werden.
Hierbei weist das Fördermedium vorzugsweise einen Stickstoff-Anteil von 0 bis 80 Vol.-% auf.
Durch die Variierung des Stickstoffanteils läßt sich die Verbrennungstemperatur in einem großen Bereich und entsprechend der gewünschten Reaktion bzw. der Parameter einstellen.
Die von dem Fördermedium angesaugte Luftmenge beträgt in vorteilhafter Weise zwischen dem 0,1- und dem 10-fachen der Fördermediummenge.
Zudem ist es von Vorteil, wenn dem Schachtofen über die Injektordüse(n) weitere Gase, insbesondere Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid zugeführt werden.
Im Regelfall weisen Schacht- bzw. Kupolöfen eine Anzahl n, wobei n ≥ 2, im wesentlichen gleichmäßig über den Ofenumfang angeordnete Injektordüsen auf, so daß in vorteilhafter Weise maximal n – 1 Injektordüsen zeitgleich mit dem Sauerstoff oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt werden können.
Darüber hinaus kann zu jeder Zeit auch nur jeweils eine Injektordüse mit dem Sauerstoff oder dem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt werden.
Denkbar ist beispielsweise, daß die einzelnen Injektordüsen rundum der Reihe nach beaufschlagt werden. Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß die pro Injektordüse eingetragene Gasmenge – verglichen mit der Verfahrensweise einer gleichzeitigen Beaufschlagung aller Injektordüsen – höher gewählt werden kann.
Auch können ausschließlich gegenüberliegende Injektordüsen oder zwei bis drei nebeneinander angeordnete Injektordüsen zeitgleich mit dem Sauerstoff oder dem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch beaufschlagt werden. Neben den genannten Beispielen sind für den Fachmann selbstverständlich eine Vielzahl weiterer Schaltungsmöglichkeiten denkbar.
Der zuzuführende Sauerstoff oder das Sauerstoff-haltige Gasgemisch werden hierbei getaktet auf die einzelnen Injektordüsen verteilt, indem bspw. vor jede Injektordüse ein Magnetventil geschaltet wird. Vorzugsweise überschneiden sich die Öffnungs- und Schließzeiten derjeweils hintereinander zu- und aufgeschalteten Ventile. Dies hat den Vorteil, daß der Druck in der Gas(gemisch)-zuführungsleitung und auch der Gas(gemisch)durchfluß über die gesamte Zeitdauer konstant bleibt.
Wird die zuzuführende Gas(gemisch)menge lediglich einer Injektordüse zugeführt, kann die Gas(gemisch)menge um den Faktor, der der Anzahl der Injektordüsen entspricht, vervielfältigt werden. Der Impuls des eingetragenen Gas(gemisch)stromes in Richtung der Ofenmitte ist daher um den gleichen Faktor größer.
Ferner kann die Zuführung des Sauerstoffs oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisches in den Schachtofen gepulst erfolgen.
Erfolgt die Zuführung des Sauerstoffs oder des Sauerstoff-haltigen Gasgemisches mit den benötigten hohen Durchflußmengen gepulst – bspw. mit einer Pulsdauer von 1 bis 10 s -, so kann die insgesamt pro Stunde oder pro Tonne Schmelzleistung eingesetzte Gasmenge über die einstellbare Pulsfrequenz geregelt werden. Gleichzeitig können – im Falle der Verwendung von Laval-Düsen – die optimalen Parameter für die Auslegung dieser Düsen beibehalten werden.
In den Pulspausen kühlt die über die Windleitung relativ "weich" eingetragene Luftmenge die Düsenzone(n) wieder ab. Mittels dieser Verfahrensweise wird eine Überhitzung wirkungsvoll vermieden und gleichzeitig der dem Ofenschacht zugeführte Sauerstoff oder das Sauerstoff-haltige Gasgemisch in den Pulsphasen weit in das Ofeninnere eingetragen.
Erfolgt die Gaseversorgung der Injektordüse(n) über separate Gaseversorgungsleitungen und sind jeweils wenigstens ein Absperrventil sowie eine dieses Absperrventil umgehende Bypass-Leitung in den Gaseversorgungsleitungen vorgesehen, so kann bei geschlossenem Absperrventil eine Grundbeaufschlagung der Injektordüse(n) mit einer Menge von 0,1 bis 0,5 der Gasmenge des Sauerstoffs oder Sauerstoff-haltigen Gasgemisches erfolgen.
Eine derartige Grundbeaufschlagung der Injektordüsen ist zum Zwecke des Schutzes der Injektordüsen sinnvoll.
Prinzipiell kann die erwähnte Grundbeaufschlagung der Injektordüsen jedoch auch unterbleiben, da bei entsprechend gestalteten Düsen weder die Gefahr des Verstopfens noch des Beschädigens besteht.
Den erfindungsgemäßen Schachtofen weiterbildend wird vorgeschlagen, daß die Injektordüse(n) dreh- und/oder verschiebbar angeordnet sind. Mittels dieser Ausgestaltung läßt sich die Variabilität des erfindungsgemäßen Schachtofens weiter steigern.

Claims

Schachtofen, insbesondere Kupolofen, zur Erzeugung von Gußeisen mit einem Ofenschacht sowie mit wenigstens einer Injektordüse für die Zuführung eines Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisches, insbesondere Luft, in den Ofenschacht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnungen) der Injektordüse(n) mit der oder den Windleitungen in Wirkverbindung steht/stehen, so daß die Ansaugung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches aus der oder den Windleitungen erfolgt.
Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektordüse(n) dreh- und/oder verschiebbar angeordnet ist/sind.