DE3132811A1

DE3132811A1 - "verfahren zur unterdrueckung der schmutzbildung in einem hochofen-abstichsystem"

Info

Publication number: DE3132811A1
Application number: DE19813132811
Authority: DE
Inventors: Stephen 15215 Pittsburgh Pa. Vajda
Original assignee: Jones and Laughlin Steel Corp
Current assignee: Jones and Laughlin Steel Corp
Priority date: 1980-09-24
Filing date: 1981-08-19
Publication date: 1982-04-15
Also published as: IT8123539A0; CA1157263A; BE889880A; FR2490678A1; GB2084705A; ZA815326B; GB2084705B; AU540446B2; AU7440381A; US4357003A; LU83538A1; BR8105076A; IT1231165B; NL8104026A; JPS5776112A

Description

PATENTANWALT

OR: RICHARD KNEISSL Widanmayerstr. 46

D-8000 MÜNCHEN 22 n^?^"' ^{den 1} ^g AUG. !381

Tel. 089/295125 '

Jones & Laughlin Steel Corporation in Pittsburgh, Pa./V.St.A.

Verfahren zur Unterdrückung der Schmutzbildung in einem Hochofen-Abstichsystem

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochofen-Abstichsystem und auf ein Verfahren zur Unterdrückung der Schmutzbildung in einem solchen Hochofen-Abstichsystem.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Unterdrückung der Rauchbildung in einem Hochofen-Abstichhaus und auf die Unterdrückung der Rauchbildung aus den Eisenfurchen, den Eisenrinnen und den Schlackerinnen des Hochofen-Abstichsystems.

Eine der größten Schwierigkeiten der Stahlindustrie ist die Unterdrückung von Emissionen aus dem Hochofen-Abstichhaus. Es ist offensichtlich, daß die Industrie neue Techniken zur Unterdrückung der Schmutzbildung entwickeln muß, wenn sie die beträchtlichen Kapital- und Betriebskosten vermeiden will, die mit der gegenwärtig verfügbaren Technologie zur Unterdrückung der Emissionen aus Hochofengießhäusern auf solche Vierte verknüpft sind, welche durch die Gesetzgebung vorgeschrieben werden. Es gibt eine Technologie zur Verringerung von Emissionen durch Gasreinigung. Sie kann durch eine Anzahl von Vorrichtungen zur Verringerung der Luftverschmutzung erreicht werden, bei denen eine Abfuhr- und Filtervorrichtung verwendet werden, welche die entweichende Luft reinigen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß beispielsweise in den Vereinigten Staaten der Hauptteil der gegenwärtig in Betrieb befindlichen Hochöfen und der dazugehörigen Abstichhäuser vor dem Jahre 1960 gebaut wurde und daß es in diesen Abstichhäusern räumliche Beschränkungen gibt, die eine Nachrüstung mit zusätzlichen Vorrichtungen, wie z.B. Sammelvorrichtungen, unmöglich machen.

Die bekannten Rauchunterdrückungssysterne, die im Zusammenhang mit Hochöfen verwendet werden können, arbeiten durch Entfernung des Rauchs, nachdem dieser bereits gebildet ist.

In der US-PS 3 994 210 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen Strahlen in Form von beweglichen Luftvorhängen verwendet werden, um den Rauch von einer raucherzeugenden Vorrichtung zu einer öffnung einer Abzugshaube zu richten.

Gemäß der FR-PS 71 13332 wird der Rauch, der beim Abstich von Gußeisen aus einem Hochofen emittiert wird, durch die Verwendung von Ge-bläsedüsen kanalisiert, welche Luftvorhänge von der Seite ' her erzeugen, um die tatsächliche Bewegung des Rauchs zu beschränken und ihn in einen Ventilationskopf zu richten.

In der DE-ps 2 157 418 ist eine Luftreinigungsvorrichtung für die Gießplattform eines Hochofens beschrieben, welche Saugdüsen aufweist, die an einen Gasreiniger beiden Austritten der Fülltrichter und/oder über den Abstichlöchern angeschlossen sind.

In einem Artikel mit dem Titel "Blast Furnace Cast House Emission Control" von A.G. Nicola im August-Heft des Jahres 1979 der Zeitschrift "Iron and Steel Engineer", S.· 33 - 39, ist die verfügbare Technologie zur Abscheidung von Emissionen, die in einem Hochofen-Abstichhaus erzeugt werden, näher beschrieben.

Es ist offensichtlich, daß die bekannten Rauchunterdrückungssysteme den Rauch nach dessen Bildung entfernen, d.h. heißt, daß sie nicht an der eigentlichen Ursache angreifen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterdrückung der Bildung von unangenehmem Rauch während des Abstichs bei einem Hochofen und des Ablaufs des Eisens vom Hochofen zu schaffen.

In einem Hochofen-Abstichhaus wird viel Rauch während des Abstichs des Ofens erzeugt. Es wird angenommen, daß der größte Teil des Rauchs durch das den Ofen verlassende Eisen entsteht., wenn es mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft in Berührung kommt, wo-

durch Eisenoxid gebildet wird. Ein Teil der Rauchs wird auch auf Grund des Schwefels im geschmolzenen Eisen und/oder der geschmolzenen Schlacke erzeugt, der mit Sauerstoff in Berührung kommt und dabei Schwefeldioxid bildet.

Gemäß der Erfindung wird nun die Bildung von unangenehmem Rauch dadurch unterdrückt, daß man den größten Teil der Luft von den Strömen aus geschmolzenem Metall und geschmolzener Schlacke fernhält, während sie vom Hochofen abgestochen werden und/oder während sie zu den Aufnahmebehältern fließen.

In dem oben erwähnten Artikel von Nicola wird· darauf hingewiesen, daß der in einem Abstichhaus erzeugte Rauch aus annähernd 75 % Eisenoxid besteht. Außerdem werden darin die Gründe aufgezeigt, warum die Übertragung der japanischen Technologie zur Unterdrückung der Emission in einem Abstichhaus auf bestehende Hochöfen in den Vereinigten Staaten nicht einfach ist. Schließlich wird dort auch ausgeführt, daß die hauptsächliche Emissionsunterdrückung bei dem japanischen Verfahren darin besteht, den in einem Abstichhaus gebildeten Rauch an seiner Quelle mit dichtsitzenden Hauben abzufangen. Es ist offensichtlich, daß bei dem japanischen Verfahren zwar Hauben und andere Verschlüsse verwendet werden, daß diese aber lediglieh als Kanäle dienen, um die Luft mit den darin befindlichen Verunreinigungen zu Sammeleinrichtungen, wie z.B. Filterhäuser, zu richten.

So wird in dem Artikel von Nicola auf die Tatsache hingewiesen, daß die bisherige Emissionsunterdrückung hauptsächlich auf der Abführung von Rauch und anderen Emissionen nach deren Bildung beruht. Die vorliegende Erfindung geht einen anderen Weg, da gemäß der Erfindung die Bildung von Eisenoxidrauch überhaupt unterdrückt wird. Durch die vorliegende Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche oxidierende Gase, die Umgebung^?luft eingeschlossen, während des Abstichs des Hochofens aus der Gegend des Abstichlochs, der Eisenfurche,

der Eisenrinne und der Schlackerinne fernhalten. Es ist darauf hinzuweisen, daß es unter Umständen gar nicht möglich ist, ein absolut luftdichtes System vorzusehen, aber die Bildung von Eisenoxid und anderen Verunreinigungen, welche durch Reaktion mit Sauerstoff gebildet werden, wird unterdrückt, und zwar in erster .Linie dadurch, daß keine absichtliche Luft als Absaugmedium zugeführt wird, weil nämlich ein Ventilationssystem nicht vorhanden ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß ein Inertgas über die aus dem Hochofen kommenden geschmolzenen Ströme zirkuliert werden kann, um oxidierende Gase fernzuhalten und um insbesondere den Zugang von Umgebungsluft zu den geschmolzenen Strömen zu verhindern.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer typischen Hochofen-Abstichsystems;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils eines Hochofens und einer Eisenfurche zusammen mit einer erfindungsgemäßen Fernhalteeinrichtung; ■

Fig. 3 einen Querschnitt an der Linie 3-3 von Fig. 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Fernhalteeinrichtung für die Eisen- und Schlackerinnen; und

Fig. 5 einen bruchstückhaften Längsschnitt von zwei benachbarten Fernhalteeinrichtungen der in Fig. 4 gezeigten Type im Zusammenhang mit einem Rinnenschieber und einer Einrichtung zur Erzeugung von Abschlußvorhängen.

Eine typische erfindungsgemäße Ausführungsform ist in Fig. 2 zusammen mit einem Hochofen-Abstichsystem gezeigt, wie es schematisch in Fig. 1 erläutert ist. Es ist ersichtlich> daß die Erfindung auf die verschiedensten Abwandlungen von Eisenfurchen, Eisenrinnen und Schläckerinnen, die im Zusammenhang mit Hochöfen verwendet werden, anwendbar ist.

Der Hochöfen und das Abstichloch sind mit BF bzw. N bezeichnet. Das geschmolzene Material aus Eisen und Schlacke wird vom Hochofen BF durch das Abstichloch N abgestochen, welches sich von der Außenseite des Hochofens durch den wassergekühlten Gestellmantel zum Gestell in abwärtiger Richtung erstreckt. Das Abstichloch N wird nach jedem Abstich mit einem Tongemisch verschlossen, welches mit einer (nicht dargestellten) Stichlochstopfmaschine, die an einem Halter LS angeordnet ist, unter Druck in das Abstichloch befördert wird. Da das Abstichloch N während des Abstichs offen ist, fließt das geschmolzene Material in eine Furche IT, die üblicherweise als Eisenfurche bezeichnet wird. Am Ende der Eisenfurche befindet sich eine Abstreiclplatte S, welche die Schlacke vom geschmolzenen Material in der Eisenfurche abstreicht. Die Abstreichplatte kann bei einigen Systemen mit einem (nicht dargestellten) Damm zusammenarbeiten, der dazu dient, den Pegel des geschmolzenen Materials höher als den unteren Rand der Abstreiclplatte zu halten. Auf die Abstreiclplatte folgt eine Anordnung von Schiebern G und Rinnen SR, um die Schlacke zu einer Schlackesammeieinrichtung SG zu führen, wie z.B. einem Schlackenkopf oder einer großen Grube. Das unter der Abstreiclplatte hindurchfließende Eisen läuft Rinnen IR hinab, die üblicherweise als Eisenrinnen bezeichnet werden und die ebenfalls mit Schiebern G ausgerüstet sind, um nach Wunsch das Eisen zu einer von mehreren Eisenpfannen IL laufen zu lassen. Am Ende des Abstichvorgangs wird die Stichlochstopfmaschine in Stellung gebracht, um das Abstichloch mit Ton zu verstopfen. Zu diesem Zeitpunkt müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um den Teil der Fernhalteeinrichtung, welcher das Abstichloch umgibt, wegnehmen zu können, damit man die Stichlochstopfmaschine in Stellung bringen kann.

Wie bereits erörtert, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fernhalten der Umgebungsluft von der Oberfläche des geschmolzenen Stroms, während dieser vom Hochofen zur Eisenpfanne und zur Schlackesammeleinrichtung fließt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Fern-

halteeinrichtung die Form von Hauben H, um die Menge an Umgebungsluft gering zu halten, welche die geschmolzenen Ströme berührt, wobei den Hauben keine Luft zugeführt wird, während dies bei Abzugshauben ständige Praxis ist- Die verschiedenen Hauben sind durch. Indices bezeichnet.

In unmittelbarer Nachbarschaft zum Hochofen BF befindet sich eine Haube H-I, welche die Eisenfurche abdeckt. Es wird bevorzugt, einen eigenen Hebe- und Transportmechanismus vorzusehen, der mit HTM bezeichnet ist, um die Haube H-I vom Abstichloch wegzuheben und wegzubewegen, damit die Abstich- und Stopfvorgänge durchgeführt werden können. Die Querschnittsform der Haube H-I ist vorzugsweise diejenige eines auf dem Kopf stehenden U. Die Haube H-I besteht aus mehreren Abschnitten P, die miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Zusammenschweißen der umgebogenen Ränder der äußeren Schichten, so daß Versteifungsrippen entstehen. Der Abschnitt P-I besitzt eine geneigte Oberseite, die sich zum Hochöfen hin verjüngt und in einer Nase endet, um einen Verschluß zu bilden, der unter den Halter LS der Stichlochstopfmaschine paßt. Der gegenüberliegende Endabschnitt P-2 besitzt einen vertikalen Wandungsteil W-I, um einen Endabschluß zu bilden. Jeder der Abschnitte P ist mit einer Isolation versehen, um die Metallabdeckung zu schützen. Vorzugsweise sind zwei Isolationsschichten vorhanden, die durch Metallhalter mit der'Abdeckung verankert sind, wobei die innere Schicht L-I über dem Trog aus feuerfestem Material besteht und die äußere Schicht L-2 ein höheres Isolationsvermögen als die Schicht L-I aufweist. Jede der Schichten L-I und L-2 kann beispielsweise an Ort und Stelle aufgespritzt werden.

Einige der Abschnitte, wie z.B. der Abschnitt P-3, sind mit aufrechtstehenden Flanschen F versehen, die Löcher zum Einführen einer Halteeinrichtung besitzen, wie z.B. zum Einführen von Haken des Hebe- und Transportmechanismus HTM.

Die Hauben H-2 umschließen die Eisenrinnen IR und die Schlackerinnen SR. Die Hauben H-2 besitzen einen ähnlichen Aufbau wie die Haube H-I, außer daß sie einen kleineren Querschnitt aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Form besitzen die Hauben H-2 vertikale Endverschlüsse W-2. Ein solcher Endverschluß W-2 kann durch eine flexible Decke aus einem Isolations;material B ergänzt werden, das über einem Haltestab R hängt. Es kann aber auch ein Vorhang¹, aus Inertgas durch eine Leitung, wie z.B. ein Rohr C-I, eingeführt werden. Vorzugsweise ist das Rohr C-I so geformt, daß es dem Endquerschnitt der Haube H-2 entspricht, d.h., daß es im wesentlichen eine Halbkreisform aufweist und daß es eine Vielzahl von Düsen für die Abgabe des Inertgases und zur Erzeugung des vertikalen Vorhangs oder der vertikalen Decke zum Ausschluß, der Umgebungsluft aufweist. Das Rohr ist irr geeigneter Weise durch eine lösbare Kupplung mit einer Zuführleitung verbunden. Der Grund für die Bevorzugung einer Endabdichtung in Form eines Inertgasvorhangs liegt darin, daß die Höhe des geschmolzenen Materials in den Rinnen veränderlich ist und daß es in einem solchen Fall unmöglich sein kann, eine mechanische Dichtung vorzusehen, die sich selbst nachstellt, um Pegeländerungen des fließenden Materials auszukompen-' sieren. . .

Alternativ und/oder zusätzlich kann eine Inertgaszuführung innerhalb der Hauben H in Form von Leitungen C-2 vorgesehen werden, die sich in Längsrichtung an einer oder an beiden Seiten und innerhalb der Hauben H erstrecken. Die Hauben H dienen somit für die Aufnahme des Inertgases und erzeugen eine Decke über den Oberflächen des geschmolzenen Materials. Bei einer weniger bevorzugten Ausführungsform wird das Inertgas dazu verwendet, eine Decke in Abwesenheit der Hauben H zu erzeugen, wobei ein Rohr verwendet wird, das sich in Längsrichtung an jeder Seite der Furchen und Rinnen erstreckt.

Alternativ und/oder zusätzlich kann ein inertes nicht-brennbares Material, z.B. Vermiculit, auf die Oberseite des Eisens oder der

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Schlacke aufgebracht werden, um eine schwimmende Decke FB über der Oberfläche des geschmolzenen Materials MM zu bilden. Diese schwimmende Decke kann durch die Verwendung von geeigneten Mitteln festgehalten werden, wie z.B. durch eine eintauchende Abstreifplatte aus Kohlenstoff , die sich bis kurz unter die Oberfläche des geschmolzenen Materials erstreckt.

Auch können zwischen den Hauben H und den Oberseiten der Furchen und Rinnen nachgiebige nicht-brennbare Dichtungen SM vorgesehen werden, wie z.B. solche aus Sand oder einem Filz aus feuerfesten Fasern.

Anders als bei den bekannten Systemen, welche auf einer Abführung der Luft mitsamt den Emissionen aus dem Abstichhaus beruhen, wird gemäß der Erfindung die Bildung von unangenehmen Verunreinigungen überhaupt verhindert. Durch die Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung der Erfindung wird die Umgebungsluft des Abstichhauses von der Oberfläche des geschmolzenen Eisens und der geschmolzenen Schlacke ferngehalten und damit die Bildung von Eisenoxid unterdrückt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der natürliche Garschaum, der sich auf der Oberfläche des geschmolzenen Eisens bildet, beschränkt wird. Ein weiterer und wichtiger Vorteil ist darin zu sehen, daß das heiße geschmolzene Eisen den Eisenpfannen mit einer verhältnismäßig hohen Temperatur zugeführt wird, da es keine starken Luftströme gibt, die sich über die Oberfläche des geschmolzenen:..Eisens in den Furchen und Rinnen bewegen, da kein Luftabzugssystem vorhanden ist. Das heißere geschmolzene Metall und die heißeren Eisenrinnen ergeben weniger Eisenzunderbildung in den Rinnen und damit eine Zunahme der Eisenausbeute. Durch die Erfindung werden außerdem ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, die leicht in bestehenden Hochofen-Abstichhäusern und mit verhältnismäßig wenig Kosten verwendet werden können, wenn man die Kosten mit bekannten Schmutzabscheidüngssysteniesi. vergleicht, welche eine zusätzliche Vorrichtung und zusätzlichen Raum für die Leitungen und Filterhäuser benötigen.

Diese Abscheidungssysteme bringen auch Gesundheits- und Sicherheitsgefahren mit sich, weil bei der Beseitigung des eingesammelten Staubs Probleme auftreten. Ein weiterer Nachteil von solchen bekannten Abscheidungssystemen ist darin zu sehen, daß sie im Vergleich zum erfindungsgemäßen System beträchtliche Energiemengen benötigen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Unterdrückung der Schmutzbildung in einem Hochofen-Abstichsystem, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zutritt von oxidierenden Gasen, einschließlich der Umgebungsluft, zur Oberfläche der geschmolzenen Ströme verhindert, die vom Hochofen abgestochen werden und die in mindestens einer der Eisenfurchen, der Eisenrinnen und der Schlackerinnen des Abstichsystems fließen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zutritt der Umgebungsluft dadurch verhindert, daß man mindestens eine der Eisenfurchen, der Eisenrinnen und der·Schlackerinnen mit einer Haube abdeckt und daß man in Abwesenheit von absichtlich zugeführten oxidierenden Gasen in der Haube arbeitet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine offenendige Haube verwendet und daß man eine vertikale Decke aus Inertgas erzeugt, um den Eintritt von Umgebungsluft in die offenendige Haube zu verhindern.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den. Zutritt dadurch verhindert, daß man eine Decke aus Inertgas über mindestens einem der Ströme erseugt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gase der Decke einschließt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine flexible Isolationsdecke verwendet, um den Eintritt der Umgebungsluft in die Haube zu verhindern.

7. Verfahren zur Unterdrückung der Schmutzbildung in einem Hochofen-Abstichsystem, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Decke aus einem Gas, welches gegenüber der aus dem Hochofen abgestochenen

Schmelze nicht oxidierend ist, über der Schmelze erzeugt, während sie in mindestens einer der Eisenfurchen, der Eisenrinnen und der Schlackerinnen fließt, und daß man ohne absichtliche Zuführung eines·oxidierenden Gases, einschließlich Luft, zur Schmelze und zur Decke aus Inertgas arbeitet.

8. Hochofen-Abstichsystem mit einer Abführeinrichtung für einen geschmolzenen Strom, welche eine Eisenfurche, eine Eisenrinne und eine Schlackerinne umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine FernhaIteeinrichtung für mindestens,einen Teil der Abführeinrichtung aufweist, welche den Zutritt von oxidierenden Gasen, einschließlich der Umgebungsluft, zur Oberfläche des geschmolzenen Stroms in diesen Teil der Abführeinrichtung verhindert.

9.· Hochofen-Abstichsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernhalteeinrichtung eine Decke aus Inertgas umfaßt.

10. Hochofen-Abstichsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernhalteeinrichtung aus einer Haube besteht, welche den Ausschluß von Umgebungsluft ermöglicht, und daß kein Strom zur Ventilierung der Haube vorhanden ist.

11. Hochofen-Abstichsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernhalteeinrichtung aus einer offenendigen Haube und weiterhin aus einer Einrichtung zur Erzeugung einer vertikalen Decke aus Inertgas an einem offenen Ende der Haube, welche den Eintritt der Umgebungsluft in die Haube verhindert, besteht.

12. Hochofen-Abstichsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Decke aus natürlichem Garschaum umfaßt, welche auf mindestens einem Teil des geschmolzenen Stroms schwimmt.

13. Hochofen-Abstichsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine nachgiebige Dichtung zwischen der Fernhalteeinrichtung und dem genannten Teil der Abführeinrichtung aufweist.

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14. Hochofen-Abstichsystem mit einer Abführeinrichtung für einen geschmolzenen Strom, welche eine Eisenfurche, eine Eisenrinne und eine Schlackerinne umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Decke aus einem isolierenden Material aufweist, welches auf mindestens einem Teil des geschmolzenen Stroms innerhalb der Abführeinrichtung schwimmt.