DE3215880A1

DE3215880A1 - Vorrichtung zur verringerung des temperaturverlusts beim transport heisser fluessiger metalle

Info

Publication number: DE3215880A1
Application number: DE19823215880
Authority: DE
Inventors: John 15120 Munhall Pa. Ryan
Original assignee: IND MACHINE WORKS
Current assignee: IND MACHINE WORKS
Priority date: 1981-05-06
Filing date: 1982-04-29
Publication date: 1982-12-02
Also published as: JPS589909A; CA1168040A; US4381855A; FR2505219B3; FR2505219A1; US4381855B1

Description

Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturverlusts beim Transport heisser flüssiger Metalle

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturverlusts bei Arbeitsverfahren mit heissem, geschmolzenem Metall, bei denen flüssiges Metall in einer ersten Station in einen mit einer öffnung versehenen Vorrats- und Transportkessel oder einem entsprechenden Behältnis gegossen und in einer zweiten Station aus dem Kessel oder Behältnis entleert wird.

Bei Roheisen-Schmelzverfahren ist es wichtig, die Temperatur des heissen flüssigen Metalls aufrecht zu erhalten, um zu erreichen, dass insbesondere beim basischen Sauerstoffverfahren in der Stahlerzeugung ein grösserer Prozentanteil billigeren Schrottmaterials anstelle des kostspieliegen heissen Metalls, geschmolzenes Eisen, verwendet werden kann.

Bei einem herkömmlichen typischen Stahlerzeugungsverfahren wird das heisse Metall zwischen dem Flamm- oder Hochofen und der Schmelzanlage durch einen Transport- oder Mischkessel transportiert, der mit einer eingetauchten, drehbaren Giesspfanne ausgerüstet ist. Diese Giesspfanne besteht aus einem feuerfest ausgekleideten Metallbehälter mit einer Giessöffnung. Bei dem basischen Sauerstoffverfahren wird das heisse Metall, d.h. das geschmolzene Eisen, aus einem Hoch- oder Flammofen durch eine Giessöffnung in die Giesspfanne gegossen. Danach wird der Kessel mit der Giesspfanne zu der Stahlschmelzanlage transportiert, wo die Giesspfanne gedreht wird, um das geschmolzene Metall aus dem Kessel zu entleeren.

Der leere Kessel wird dann zum Hoch- oder Flammofen zurückgeführt und der Arbeitskreis wird wiederholt. Ein herkömmlicher Förderkessel für heisses Metall ist in der US-PS 4 260 141 beschrieben.

Es wurde experimentell festgestellt, dass die Feuerbeständigkeitstemperatur der Giesspfanne eine wesentliche Wirkung auf die Temperatur des heissen flüssigen Metalls hat, wenn es zur Stahlschmelzanlage befördert wird. Erhebliche Temperaturverluste treten während der Zeit auf, die zwischen dem Entleeren der Giesspfanne bei der Schmelzeinrichtung und der anschliessenden Wiederverwendung beim Flamm- oder Hochofen liegt. Die Grosse dieses Verlustes ist eine Funktion der benötigten Zeit, der Temperatur des heissen Metalls vor dem Entleeren, der umgebenden Temperaturbedingungen und der Grosse der Giesspfannenöffnung. Der Temperaturverlust der feuerfesten Auskleidung wird durch den natürlichen Schornsteineffekt der Giesspfannenöffnung beschleunigt. Es wurde ferner festgestellt, dass die Geschwindigkeit des Temperaturverlustes am grössten unmittelbar nach dem Entleeren der Giesspfanne an der Stahlschmelzanlage ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe der Temperaturverlust des heissen, flüssigen Metalls bei Heissmetallverfahren weitgehend verringert und durch Aufrechterhaltung der Temperatur des heissen Metalls eine wesentliche Energieeinsparung erreicht wird und ferner bei der Stahlerzeugung ein grösserer minderwertiger Schrottanteil verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass über die öffnung des

Förderkessels ein wärmeisolierender Deckel angebracht wird.

Zweckmässige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der Stahlerzeugung werden durch Verringerung der Temperaturverluste des feuerfesten Giesspfannenmaterials mehrere wesentliche Vorteile erzielt. Es wurden bei Verwendung des erfindungsgemässen Deckels folgende Vorteile festgestellt:

a) Es wird weniger des kostspieligen heissen Metalls (geschmolzenes Eisen) benötigt, um die Temperatur des flüssigen Metalls aufrechtzuerhalten. Dadurch ist es möglich, mehr billigeren Schrott bei der Stahlerzeugung zu verwenden.

b) Der von der Schlacke und von Garschaum herrührende Rückstand in der Giesspfanne und in der Giesspfannenöffnung wird durch Aufrechterhalten der höheren Temperatur verringert. Die höhere Temperatur verhindert aber auch eine grössere Anhäufung und Verfestigung der Schlacke und des Garschaumes. Dadurch muss der Transportkessel seltener gereinigt werden und er muss ausserdem nicht ein so grosses Gewicht fördern, wenn wenig oder keine Rückstände verbleiben.

Die Erfindung wird anhand von einigen in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1A eine schematische Darstellung eines bekannten Transportkessels für heisses, flüssiges Metall;

Fig. 1B eine Schnittansicht in Richtung der Pfeile IB in Fig. 1A gesehen;

Fig. 2A und 2B zeigen die Anwendung eines neuen, wärraeisolierenden Deckels in Kombination mit der Giesspfanne eines Transportkessels für heisses, flüssiges Metall gemäss Fig. 1A;
Fig. 3A und 3B Einzelansichten einer Ausführungsform eines

Deckels gemäss Fig. 2A und 2B; Fig. 4A, 4B, 4C und 4D die Verwendung des Deckels bei der

Stahlerzeugung; und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Deckels.

Die bekannte Anordnung eines Förderkessels V für heisses Metall (Fig. 1A und 1B) weist eine drehbare Giesspfanne L mit einer Giessöffnung M auf. Der Förderkessel V ist auf einer Transporteinrichtung TR montiert.

Beim Hochofen eines herkömmlichen Stahlerzeugungsverfahrens wird das heisse Metall (geschmolzenes Eisen) durch ein Stichloch, oder durch Stichlöcher, gegossen, das bzw. die im Schmelzherd angeordnet ist bzw. sind. Das heisse Metall wird dem Förderkessel V durch feuerfest ausgekleidete Roheisenrinnen oder Eisentröge, zugeführt. Das heisse Metall wird in die Giesspfanne L durch die Giesspfannenöffnung M gegossen. Die Temperatur des heissen Metalls bei dem Flamm- oder Hochofen beträgt üblicherweise etwa 1482° C (2700° F), während die entsprechende Temperatur des heissen Metalls, wenn der Förderkessel V die Schmelzanlage erreicht, bei etwa 1326° C (2420⁰F) liegt. Wenn der geleerte Förderkessel V zum Hochofen zurückgebracht wird, beträgt die entsprechende Temperatur der Giesspfanne L etwa 899° C (1650⁰F). Das bedeutet einen Temperaturverlust von etwa 156° C zwischen dem Flamm- oder Hochofen und-der Schmelzanlage und ein weiterer Temperaturverlust von etwa 427° C zwischen der Schmelzanlage und dem Flamm- oder Hochofen. Der Haupt-

faktor beim Temperaturverlust ist die typische Schornsteinwirkung der Giessöffnung M.

Erfindungsgemäss wird nun ein isolierender Deckel CM über diese Giessöffnung M des Förderkessels V angeordnet (Fig. 2A und 2B). Es wurde durch Versuche festgestellt, dass die Verwendung eines solchen isolierenden Deckels CM sowohl den Temperaturverlust des heissen flüssigen Metalls während des Transports des Förderkessels V zwischen dem Flamm- oder Hochofen und der Schmelzeinrichtung als auch den Verlust der Temperatur des feuerfesten Materials der Giesspfanne L zwischen der Schmelzeinrichtung und dem Flamm- oder Hochofen verringert. Der Deckel CM wird durch irgendwelche mechanische Befestigungsmittel MA, beispielsweise Schrauben oder Schiebestifte, mechanisch am Förderkessel V festgelegt. Der Deckel CM wird über der Giessöffnung M durch ein Gewicht WM in Lage gehalten, das an der Verankerung B hängt, die an dem der Befestigungsseite gegenüberliegenden Ende des Deckels CM angeordnet ist.

Der Deckel CM ist nicht nur bei der Stahlherstellung von Vorteil, sondern kann in praktisch allen Techniken eingesetzt werden, die mit heissem, flüssigem Metall arbeiten, so beispielsweise in Giessereien, Hüttenwerken, Schmelzanlagen, bei der Aluminiummetallbearbeitung und dergleichen.

Die Ausführung des Deckels CM kann variieren und richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck. Er kann beispielsweise aus einem steifen, undurchlässigen Material bestehen. Ein solcher Deckel wird über die öffnung M der Giesspfanne L gelegt, nachdem die Giesspfanne L mit dem flüssigen Metall beschickt worden ist. Er wird entfernt,

wenn die Giesspfanne L entleert und das heisse Metall ausgegossen ist aber danach wieder aufgebracht und über der Öffnung befestigt, wenn der leere Förderkessel V zum Flammoder Hochofen zurückgeführt wird. Da erfahrungsgemäss der grösste Temperaturverlust bei der Stahlerzeugung nach dem Entleeren der Giesspfanne L bei der Schmelzeinrichtung auftritt, kann die Verwendung des Deckels CM auf die Zeit beschränkt werden, während der Förderkessel V von der Schmelzeinrichtung zum Flamm- oder Hochofen zurückgeführt wird.

Das Entfernen des Deckels CM beim Flamm- oder Hochofen bei der Stahlherstellung kann aber Probleme aufwerfen, und zwar wegen Platzmangels und der Umgebung. Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Deckels CM ist daher so ausgelegt, dass dieser während des Giessens des heissen Metalls in die Giesspfanne L über der Giessöffnung M verbleibt. Ein solcher wärmeisolierender Deckel CM ist in den Fig. 3A und 3B als biegsamer Deckel CM dargestellt. Eine Verankerung B dient dazu den flexiblen Deckel an der mechanischen Befestigung MA, wie sie in Fig. 2A gezeigt ist, zu halten und das Gewicht WM zu tragen.

Ein wärmeisolierendes Material T, beispielsweise handelsübliche Kaowool, das heisst eine Tonerdesilikatfaser, ist mechanisch mit einem biegsamen metallischen oder nichtmetallischen Gitter S verbunden, um eine flexible Mehrschichten-Decke S-T-S zu bilden. Das Gitter S bietet nicht nur die gewünschte mechanische Unterlage und Stütze und ein Mittel zum Befestigen des Deckels CM an der Giesspfanne, sondern gibt dem Deckel CM auch die gewünschte Flexibilität und Biegsamkeit, durch die dieser Deckel sich der Kontur der öffnung M

anpassen kann. Durch einen so erzielten besonders dichten Verschluss wird der Temperaturverlust besonders wirksam verringert. Das Gitter und das wärmeisolierende Material und dessen Stärke werden durch die Art der Verwendung des Deckels bestimmt. Brauchbare Metalle für das Gitter sind Stahl, rostfreier Stahl, Moneleisen usw.

Ein wegwerfbarer oder reparierbarer Deckel CM, durch den das heisse Metall gegossen werden kann, ist in den Fig. 3A und 3B dargestellt. Er ist ebenfalls biegsam und hat sich als wirksam und auch wirtschaftlich erwiesen. Ein leichtes Gitiermaterial, beispielsweise wie es für herkömmliche Gitter für Sturmfenster verwendet wird, dient als Gitterelement S für den Deckel CM. Der Kontakt des heissen Metalls mit einem solchen flexiblen Deckel CM durchbricht ein Loch H im Deckel, durch den das Metall in die Giesspfanne L fliesst. Nach mehrmaligem Gebrauch wird der Deckel CM entweder verworfen oder es wird ein wärmeisolierender Dichtungslappen P (Fig. 5) über das Loch H aufgelegt, während der Förderkessel V zwischen den BehandlungsStationen des Verfahrens transportiert wird.

Fig. 3A und 3B zeigen einen wegwerfbaren biegbaren Deckel CM, der zur Aufrechterhaltung der Temperatur der feuerfesten Giesspfanne L während des Transports des Kessels V zwischen dem Flamm- oder Hochofen BF und der Schmelzanlage MF dient.

Der Deckel CM gemäss Fig. 4A wird auf der Giessöffnung M belassen und das heisse Metall wird aus dem Flamm- oder Hochofen BF durch den Deckel CM in die Giesspfanne L gegossen. Wenn der Kessel V zu der Schmelzanlage MF transportiert wird, wie es in Fig. 4B dargestellt ist, wird ein Haken H einer Hebevorrichtung (nicht dargestellt) in eine

Öse oder Schlinge eines am Deckel CM angeordneten Bandes B eingehakt. Das Anheben des Deckels CM durch den Haken H in Verbindung mit der Drehung der Giesspfanne L (Fig. 4C) löst den Deckel CM von der Giessöffnung M und das heisse Metall wird aus der.Giesspfanne L in die Schmelzanlage MF gegossen. Danach wird die Giesspfanne L in ihre aufrechte Lage zurückbewegt und der Haken H senkt den Deckel CM über die Giessöffnung M (Fig. 4D). Anschliessend wird der Kessel V zum Flamm- oder Hochofen BF zurückgeführt und der Arbeitszyklus wird wiederholt.

In einer abgeänderten Ausführungsform kann der wärmeisolierende Deckel CM mit einer Ausnehmung oder einem Loch A versehen sein (Fig. 5). Diese Deckelausführung gestattet das Ausgiessen des heissen Metalls durch das Loch A, ohne dass der Deckel beschädigt wird. Ein Flecken oder Lappen P wird über das Loch A des Deckels gelegt und befestigt, um den Temperaturverlust während des Transports des Kessels V zu verringern.

Die Wirksamkeit des wärmeisolierenden Deckels CM als Wärmeschutz zum Aufrechterhalten der Temperatur des feuerfesten Materials wurde experimentell festgestellt. Ohne Verwendung eines erfindungsgemässen Deckels wurde während des Transports des Kessels V vom Flamm- oder Hochofen B und wieder hierher zurück ein Absinken der Temperatur von etwa 1482° C bis auf etwa 899° C ermittelt. Bei einem ähnlichen Arbeitszyklus , der mit einem aufgesetzten Deckel CM durchgeführt wurde, blieb der Temperaturverlust wesentlich unter den genannten Zahlen, die bei etwa 1482° C zu Beginn und etwa 1065° C (1950° F) am Ende des Transportweges lagen.

Da der grösste Temperaturverlust während des Transports des Kessels V von der Schmelzanlage MF zurück zum Flammoder Hochofen BF auftritt, kann die Verwendung des Deckels CM auf diesen Abschnitt des Arbeitszyklus beschränkt werden, der in den Fig. 4A bis 4D dargestellt ist. Auf diese Weise kann die Beschädigung des Deckels CM während des Ausgiessens des heissen Metalls beim Flammofen vermieden werden.

Durch den mit dem Deckel CM erzielten Wärmeschutz und die dabei aufrechterhaltene Temperatur des feuerfesten Materials wird das Verhältnis von heissem Metall zu Schrott in der Charge bei der Stahlerzeugung verbessert. Das bedeutet, dass mehr billiger Schrott verwendet werden kann, wodurch die Kosten zur Herstellung einer Tonne Stahl verringert werden.

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Claims

Anmelder: Industrial Machine Works P.O. Box 185 Monroeville, Pennsylvania 15146, V.St.A. ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturverlusts bei Arbeitsverfahren mit heissem, geschmolzenem Metall, bei denen flüssiges Metall in einer ersten Station in einen mit einer Öffnung versehenen Vorrats- und Transportkessel oder einem entsprechenden Behältnis gegossen und in einer zweiten Station aus dem Kessel oder Behältnis entleert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein wärmeisolierender Deckel (CM) vorgesehen ist, der über die Öffnung (M) des Kessels oder des Behältnisses gelegt und befestigt ist.

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter Prof. Representatives before the European Patent Office Handataires agrees pres I Office european des brevets

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeisolierende Deckel (CM) aus einem starren Material besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeisolierende Deckel (CM) aus einem biegsamen Material besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das biegsame Material des Deckels (CM) aus einer Mehrschichtplatte (S-T-S) besteht, die aus einem biegsamen wärmeisolierenden Element (T) und mindestens einem biegsamen Gitter (S) zusammengesetzt ist, wobei das wärmeisolierende Element (T) und das oder die Gitter (S) flächig aneinandergelegt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das biegsame Material des Deckels (CM) bei Berührung mit dem heissen, flüssigen Metall zerstörbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeisolierende Deckel (CM) durch mechanische Befestigungselemente über der Öffnung (M) des Kessels oder Behältnisses festgelegt ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeisolierende Deckel (CM) aus einem biegsamen Material besteht, das mit einer Ausnehmung oder einem Loch (A) für den Durchtritt des heissen flüssigen Metalls versehen ist und diese Ausnehmung oder das Loch (A) mit einem lösbaren Flecken oder Lappen (P) verschlossen ist.