DE3215119C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschickung von elektrischen Schmelz- oder Reduktionsöfen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Beschickung von elektrischen Schmelz- oder Reduktionsöfen mittels Beschickungsrohren, die durch die Rauchhaube bzw. den Ofendeckel in den Ofenraum geführt sind. Hierbei sind die Beschickungsrohre der extremen Ofenhitze ausgesetzt. Es ist Aufgabe der Erfindung die Kühlprobleme zu vermindern und ein Beschickungsrohr von längerer Lebensdauer und größerer Betriebssicherheit zu schaffen. Ferner soll dem Eindringen von Luft in den Ofen und dem Entweichen von Rauchgasen entgegengewirkt werden. Erfindungsgemäß wird ein Beschickungsrohr verwendet, das vertikal in den Ofenraum absenkbar und hochziehbar ist und vorzugsweise aus zwei teleskopartigen Rohrteilen besteht. Das Einfüllen der Charge in das Beschickungsrohr erfolgt in hochgezogener Stellung, bei der auch die untere Auslauföffnung verschlossen wird. Abgesenkt wird nur zur Beschickung selbst. Die Absenkung erfolgt vorzugsweise sehr schnell, um dem Beschickungsgut eine erhöhte Fallbeschleunigung zu erteilen. Auf diese Weise befindet sich das Beschickungsrohr die längste Zeit in einer geschützten Stellung, in der es nicht der direkten Ofenhitze ausgesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschickung von elektrischen Schmelz- ^M oder Reduktionsofen. Sie bezieht sich insbesondere auf solche Öfen, bei denen sich ein Beschickungsrohr abwärts durch die Rauchhaube eines offenen Ofens oder durch das Gewölbe bzw. den Deckel eines geschlossenen Ofens erstreckt.

Üblicherweise werden die Chargen des Beschikkungsmaterials durch feststehende oder drehbare Rohre aufgegeben, die sich abwärts in den Ofenraum erstrecken und über dem Füllstand des bereits eingebrachten Beschickungsguis enden. Die Beschikkungsrohre sind deshalb ständig extremer Hitze ausgesetzt und infolgedessen ist ihre Lebensdauer verhältnismäßig kurz.

Es ist bekannt, die Lebensdauer dadurch zu erhöhen, daß die thermische Beanspruchung durch Kühlung des unteren Teils des Beschickungsrohrs vermindert wird. Die Wärmeeinwirkung auf den unteren TUl des Beschickungsrohrs ist jedoch so groß, daß es schwierig ist, ausreichende Mengen an Kühlmittel in Umlauf zu bringen, um die Auswirkungen der starken Hitze abzuschwächen. Außerdem besteht die Gefahr von Schaden an den Kühlleitungen und von Leckagen, bei dWien Kühlmittel in den Ofenraum gelangt.

Bei bekannten Beschickungseinrichtungen, bei denen die Beschickungsrohre zur Atmosphäre hin offen sind, dringt Luft in den Ofen ein und Ofendampf und -rauch kann durch die Beschickungsrohre in die Umgebung entweichen. Die Anordnung der Beschickungsrohre und das Eindringen von Luft in den Ofen vermindern die Leistungsfähigkeit eines offenen Ofens und kann den Verbrauch des als Reduktionsmittel verwendeten Kohlenstoffs erhöhen, da dieser mit der Luft in Berührung kommt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile der bekan·r^en Beschickungseinrichtungen zu beheben. Erfindungsgemäß wird das Beschickungsgut durch ein Beschickungsrohr zugeführt, das in eine erste Stellung hochgezogen wird, in der es die neue Charge aufnimmt und gleichzeitig gegenüber der Rauchhaube bzw. dem Ofendeckel abgedichtet ist und dann in eine zweite Stellung abgesenkt wird, in der die Charge in den Ofen entleert wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Beschickungsrohr teleskopartig an der Rauchhaube eines offenen Ofens angeordnet. Am unteren Ende des Beschickungsrohrs befindet sich eine Platte, die sich seitlich zur Länpiachse des Rohrs erstreckt und dessen unteren Abschluß oildet. Unmittelbar über dieser Abschlußplatte befinden sich eine oder mehrere Öffnungen in der Rohrwandung, die zur Einführung des Beschickungsguts in den Ofenraum dienen. Vorzugsweise ist jede von diesen Öffnungen verschließbar, so daß die Charge im Rohr zurückgehalten werden kann, bis der Entleerungsvorgang beginnen soll.

Bei der bevorzugten Ausführungsform wird das Beschickungsrohr zuerst in eine obere Stellung gebracht, bei der die öffnungen sich innerhalb der Rauchhaube befinden und somit die Rauchhaube die Öffnungen verschließt.

Das Beschickungsrohr ist teleskopartig in einem in der Rauchhaube angeordneten Führungsrohr verschiebbar. Mit Vorteil hat dieses Führungsrohr an seinem unteren Ende einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Beschickungsrohrs, so daß ein größerer Querschnitt entsteht. Sobald das Beschickungsrohr abgesenkt wird, begünstigt dann die vergrößerte Querschnittsfläche den Beginn der Vertikalbewegung der Charge.

Die Bodenplatte des Beschickungsrohrs hat vorzugsweise eine runde Querschnittsfläche und bildet den unteren Verschluß mit dem Führungsrohr, sobald sich der untere Rohrteil in seiner oberen Stellung befindet.

Das Beschickungsrohr hat an seinem unteren Ende innen eine geneigte Fläche, durch die das Beschickungsgut zu einer horizontalen Bewegung durch die Öffnung

in der Rohrwandung abgelenkt wird. Wenn das Beschickungsrohr drehbar in der Rauchhaube angeordnet ist. kann das Beschickungsgut in jeder gewünschten Richtung in den Ofenraum eingegeben werden, so daß man regelbar eine gleichmäßige Verteilung im Ofenraum einhalten kann.

Während des Betriebs wird eine Charge des Beschickungsguts in das Beschickungsrohr eingebracht, während sich dieses in seiner oberen und verschlossenen Stellung befindet. Nach der Beladung wird das Beschickungsrohr schnell in den Ofenraum in seine untere Stellung abgesenkt, wo die Charge frei in den Ofen Hießt, worauf das Beschickungsrohr wieder zur neuen Beladung in seine obere Stellung gebracht wird. Das Beschickungsrohr kann auch abgesenkt werden, ohne daß sich eine Charge in ihm befindet. Es dient dann als Kanal zur direkten Beschickung des Ofens.

Mit Vorteil wird das Beschickungsrohr mit hoher Geschwindigkeit abgesenkt, so daß es der in ihm befindlichen Charge eine abwärts gerichtete Bewegung gibt. Vorzugsweise wird das Beschickungsrohr unmittelbar nach seiner Entleerung in den Ofen wieder in seine obere geschlossene Stellung zurückgebracht.

Es ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung daß die Notwendigkeit der Kühlung der unteren Hälfte des Beschickungsrohrs ganz bedeutend vermindert ist. Da ein Beschickungsrohr gemäß der Erfindung den größten Teil der Zeit in geschützter Stellung ist, braucht man nur die Bodenplatte zu kühlen.

Da ferner die Rauchhaube bzw. der Ofendeckel durch das Beschickungsrohr abgedichtet ist — mit Ausnahme der Zeit, in der abgesenkt ist — kann nur eine begrenzte Luftmenge durch das Rohr in den Ofen eindringen und dies passiert nur während der Beschickungsperiode, so daß Luftführung und Saugung kaum beeinträchtigt werden. Bei geschlossenen Öfen wird bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Beschickungseinrichtung verhindert, daß Rauchgase in die Umgebung entweichen.

F i g. 1 zeigt ein Beschickungsrohr, das in einem typischen offenen Ofen angeordnet ist.

F i g. 2 ist t.n Vertikalschnitt durch den mittleren Teil eines erfindungsgemäßen Beschickungsrohrs.

Gemäß Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Beschikkungsrohr 1 in einem elektrischen Schmelzofen angeordnet. Der gesamte Ofen ist nicht dargestellt. Üblicherweise umfaßt ein solcher Ofen einen Ofenraum, darüber eine Rauchhaube 2 und eine Mehrzahl von in Elektrcdenfassungen gehaltenen Elektroden.

In der Zeichnung ist nur eine Elektrode 3 mit ihrer Elektrodenfassung 4 dargestellt. Die weiteren nicht zur Erfindung gehörenden Teile des Ofens sind nicht dargestellt und beschrieben. Bei einem geschlossenen Ofen wird der Ofenraum ansteile der Rauchhaube mit dem Ofendeckel abgeschlossen. Da die Erfindung in beiden Fällen in gleicher Weise anwendbar ist. wird sie im folgenden nur in bezug auf einen offenen Ofen beschrieben.

Das Beschickungsrohr 1 hat einen unteren Rohrteil 5 und einen oberen Rohrteil 6. Der untere Rohrteil 5 ist konzentrisch zum oberen Rohrteil 6 und nach außen gleitbar bzw. verschiebbar.

Mit Vorteil ist ein umgebender Schutzschild 7 vorgesehen, der mit dem unteren Rohrteil 5 fest verbunden ist. Der Schutzschild 7 verhindert eine übermäßige Erwärmung des Beschickungsrohrs 1 durch Induktionsströmp. die durch die Stromführung zur Elektrode 3 entstehen.

Der untere Rohrtcii 5 ist verschiebbar in einem Führungsrohr 8 angeordnet, das vorzugsweise als integrierter Teil der Rauchhaube 2 ausgebildet ist. Am oberen Ende des Führungsrohrs 8 ist die Dichtung 9 als gleitfähige Abdichtung des unteren Rohrteils 5 vorgesehen. Gegebenenfalls können zusätzliche Dichtungen am unteren Teil des Führungsrohrs 8 angeordnet sein. Im dargestellten Fall ist das Führungsrohr 8 durch Rippen 10 verstärkt. Am oberen Ende des unteren Rohrteils 5 sorgt die Dichtung 13 für eine Abdichtung zwischen dem unteren Rohrteil 5 und dem oberen Rohrteil 6.

Die starre Verbindung zwischen dem Schutzschild 7 und dem unteren Rohrteil 5 wird durch beliebige bekannte Mittel hergestellt. Vorzugsweise werden diese Verbindungsmittel zusätzlich als Befestigungspunkte für die Kolben 15 einer Mehrzahl von Hydraulikzylindern 14 genutzt bzw. ausgebildet. Die Hydraulikzylinder 14 sind zwischen dem Schutzschild 7 und dem oberen Rohrteil 6 angeordnet und dienen ium Anheben und Absenken des Rohrteils 5. Eine Ende des Hydraulikzylinders 14. der von üblicher Bauart sein kann, ist starr mit dem oberen Rohrteil 6 verbundm, während der zugehörige Kolben 15 an seinem unter?n Ende mit dem Verbindungsmittel zwischen Schutzschild 7 und Rohrteil 5 verbunden ist. Am unteren Ende des Rohrteils 6 ist zwischen den Rohrteilen 5 und 6 ein Führungsring 16 angeordnet. Die Dichtung 9 dient zusammen mit der Dichtung 13 und dem Führungsring 16 zur Führung des unteren Rohrteils 5 während seiner Vertikalbewegung. Vorzugsweise sind der untere Rohrteil 5, der obere Rohrteil 6 und der Schutzschild 7 zusammen als eine Einheit drehbar. Die Verbindungsmittel zwischen den Rohrteilen 5 und 6. die eine solche Rotationsbewegung ermöglichen, sind nicht dargestellt. Nur die führende Dichtung 9 ist dazu bestimmt, einer relativen Rotationsbewegung ausgesetzt zu werden. Die Rotation kann durch bekannte Mittel in Gang gesetzt werden, z. B. mittels eines von dem Motor 17 angetriebenen Ritzels 18 und eines Zahnrads 19 am oberen Ende des Rohrteils 6.

Zur Zuführung des Beschickungsguts zum Beschikkungsrohr 1 kann eine Schwingrinne und/oder ein KIa- penventil 20 am oberen Ende des Rohrteils 6 vorgesehen sein.

Im unteren Rohrteil 5 ist eine Öffnung 23 gegenüber einer geneigten Fläche 25 vorgesehen. Letztere wird zweckmäßig aus Rippengliedern 24 gebildet, es kann ebenfalls eine von Rippengliedern gehaltene Platte sein.

Erfindungsgemäß braucht nur der untere Teil 12 des Rohrteils 5 gekühlt zu werden. Zweckmäßig hierfür sind nicht dargestellte Kühlleitungen in der Wandung 11 des Rohrteils 5. Es können übliche Kühlmittel, wie öl oder Wasser, durchgeleitet werden.

Fig. 2 zeigt im Vertikalschnitt weitere Einzelheiten des oberen Rohrteils 6 und des Schutzschilds 7. Die Leitungen 21 und 22 sind die Zufluß- und Rückflußleitungen für die hydraulische Flüssigkeit der Hydraulikzylinder 14 zum Anheben und Absenken des Rohrteils 5. Die Leitungen 21 und 22 sind in üblicher Weise mit einer nicht gezeigten hydraulischen Druckpumpe verbunden.

Während des Pjtriebs wird das Beschickungsgut chargenwei$e in den Ofenraum eingebracht. Zu Beginn ist das Beschickungsrohr in seine obere, geschlossene Stellung angehoben, wie dies die gestrichelten Linien in Fig.1 andeuten. Da in dieser Stellung der Rohrteil 5 in die Rauchhaube 2 hineingezogen ist. bildet das Führungsrohr 8 ei..en äußeren Verschluß für die Öffnung 23. Das Beschickungsgut ist in das Beschikkungsrohr I eingefüllt und verbleibt darin bis eine

neuerliche Beschickung des Ofenraums siiilliiiiden soll. Hierzu wird dann das Beschickungsrohr I mittels des Motors 12 in die Stellung gedreht, aus der das Beschickungsgut aus der Öffnung 23 in der gewünschten Richtung in den Ofenraum austritt. Durch entsprechende Druekbcaiifsehlagung in den Zylindern wird der untere Rohrteil 5 in seine untere Stellung abgesenkt, in der das Beschickungsgut in den Ofenraum austritt.

Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn das Beschickungsrohr plötzlich nach unten stößt. Dus Beschickungsgut hat dann eine Bewegungsenergie, daß es sich über eine größere Flache ausbreitet.

Nach der Entleerung wird der untere Rohrteil 5 mittels der Hydraulik unmittelbar wieder emporgehoben und es wird eine neue Charge eingefüllt. Erfindungsgemaß befindet sich also das Beschickungsrohr den größten Teil der Betriehszeit in einer geschützten Stellung. Man kann jedoch auch die Beschickung zuführen, nachdem das Beschicktingsrohr iti den Ofen abgesenkt ist. Für diese direkte Beschickung wird das Rohr für die Beschickiings/eit abgesenkt und sofort danach wieder hochgezogen.

F.in weiteres Merkmal des erfindungsgemaßen Systems ist. daß es als Fühler arbeiten kann, um den Füllspiegel im Ofenraum festzustellen. Wenn der Rohrteil 5 so weit abgesenkt ist. daß er auf die im Ofen befindliche Beschickung stößt, kann der Füllspiegel direkt mittels eines Anzeigeinstruments 26 abgelesen werden oder es kann ein Signal an einen Computer zur Überwachung der Beschickungsgeschwindigkeit gegeben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zu Beschickung von elektrischen Schmelz· oder Reduktionsofen mittels Beschikkungsrohren, die durch die Rauchhaube bzw. den Ofendeckel in den Ofenraum geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein vertikal verschiebbares Beschickungsrohr so weit hochgezogen wird, daß seine untere seitliche Öffnung durch ein in der Rauchhaube vorgesehenes Führungsrohr verschlossen ist, daß in dieser Stellung eine Charge des Beschickungsguts in das Beschickungsrohr eingefüllt wird, daß dann das Beschickungsrohr in den Ofenraum abgesenkt wird, so daß die untere Öffnung frei wird und die Charge in den Ofenraum 'S ausfließt, worauf das Beschickungsrohr wieder in seine Ausgangsstellung hochgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschickungsrohr mit solcher Geschwindigkeit abgesenkt wird, daß die in ihm enthaltene Charge eine erhöhte abwärts gerichtete Bewegungsenergie erhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei den aufeinanderfolgenden Chargen das Beschickungsrohr jeweils um seine Längsachse gedreht wird, so daß die ausfließende Charge an verschiedene Stellen des Ofens gelangt

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Rauchhaube (2) bzw. im Ofendeckel vertikal verschiebbares und gegebenenfalls um seine Längsachse drehbares Beschickungsrohr (1) einen oberen Rohneil (6) und einer, unteren Rohrteil (5) aufweist, wobei zumindest rfer untere Rohrteil (5) in den Ofen absenkbar und hoch-.ehbar ist und in abgesenktem Zustand eine Öffnung (23) zum Austritt der im Beschickungsrohr (1) befindlichen Charge freigibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Beschickungsrohrs (1) im Bereich der seitlich gelegenen öffnung (23) eine von innen nach außen geneigte Fläche (25) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den unteren Rohrteil (5) ein in der Rauchhaube (2) bzw. im Ofendeckel angeordnetes Führungsrohr (8) vorgesehen ist, daß an seinem oberen Ende eine Dichtung (9) aufweist und dessen Höhe mindestens der Höhe der öffnung (23) entspricht. ^5C

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Beschickungsrohrs (1) bzw. des oberen Rohrteils (6) ein Klappenventil (20) vorgesehen ist.

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