DE3609923C1 - Apparatus for melting down scrap to crude steel - Google Patents
Apparatus for melting down scrap to crude steelInfo
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Abstract
Description
Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzen von Schrott zu Rohstahl gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.This invention relates to a melting device from scrap to crude steel according to the preamble of the claim.
Heute wird rund ein Viertel des Stahls aus Schrott allein hergestellt. Dabei wird der Schrott fast ausschließlich im Lichtbogenofen eingeschmolzen, um vieles weniger im Heißwindkupolofen.Today around a quarter of steel is made from scrap alone produced. The scrap is almost exclusively melted down in the arc furnace, much less in the Hot wind cupola.
Die Schmelzleistungen der Lichtbogenöfen nahmen während der letzten drei Jahrzehnte gewaltig zu, mit Trafoleistungen von rund 800 kVA/t Schrott sind sie nahe an der Grenze.The melting performance of the arc furnaces increased during tremendously over the past three decades, with transformer performance of around 800 kVA / t scrap they are close to the border.
Solche Lichtbogenöfen vermögen im satzweisen Betrieb zwei bis drei Körbe Schrott in 50 bis 70 Minuten einzuschmelzen. Der flüssige Rohstahl wird anschließend in Pfannen gefeint.Such arc furnaces are capable of two in batch operation melt down three baskets of scrap in 50 to 70 minutes. The liquid raw steel is then put into pans refined.
Der Stromverbrauch belastet die Kosten stark. Mit Zusatzheizung wird er etwas zurückgedrängt, doch eine weitere Verminderung zeichnet sich kaum ab, nachdem es gelungen ist, fast ein Drittel der erforderlichen Energie mit Brennstoffen einzufeuern.Electricity consumption puts a heavy burden on costs. With additional heating he is pushed back a bit, but another Decrease is barely apparent after it succeeds is using almost a third of the energy required Fueling.
Beim Einschmelzen im Lichtbogenofen entstehen Ofengase, die rund 20% der Energie abführen. Diese Wärme zu nutzen, strebt die Fachwelt an.When melting in the arc furnace, furnace gases are generated, that dissipate around 20% of the energy. To use this warmth the professional community strives.
Dazu werden auf gesonderten Heizständen die heißen Ofengase durch den Schrott in Körben gesaugt, womit es gelingt, rund ein Drittel der Ofengaswärme zu nutzen. Der Schrott wird derart auf etwa 350°C erwärmt, und der Energieverbrauch um rund 7% verringert.For this purpose, the hot furnace gases are on separate heating stands sucked through the scrap in baskets, which succeeds use around a third of the furnace gas heat. The scrap is heated to about 350 ° C, and the energy consumption reduced by around 7%.
Das Vorwärmen des Schrotts in Körben ist umständlich. Für gewöhnlich verfügt ein Lichtbogenofen dazu über zwei Stände, die abwechselnd heizen. Die Arbeit der Heizstände ist mit dem Schmelzen schlecht abgestimmt. Das Erwärmen eines Korbes dauert etwa doppelt so lange wie den warmen Schrott zu schmelzen. Um beides in den Takt zu bekommen, sind umständliche Arbeitsschritte notwendig.Preheating the scrap in baskets is cumbersome. For an arc furnace usually has two stands, which alternately heat. The heating stations work with poorly matched to melting. Heating a basket takes about twice as long as melting the warm scrap. To get both in time are cumbersome Steps necessary.
Vom satzweisen Betrieb mit Körben kommt man los, indem man kleinstückig aufbereiteten Schrott mit dem heißen Ofengas eines herkömmlichen Lichtbogenofens in Drehrohren oder Vibrator-Tunneln erwärmt. Diese Vorwärmer nutzen die Ofengase schlecht, ebensowenig eingefeuerte Brennstoffe. Sie eignen sich aber zum Anbau an bestehende Lichtbogenöfen, weil sie den erhitzten Schrott durch eine Öffnung im Deckel in den Herd einbringen, ohne die herkömmliche, mittige Anordnung der Elektroden im Dreieck zu ändern. Vorteilhafter wäre es, den heißen Schrott inmitten der drei Elektroden fortlaufend einzubringen, so wie es beim Aufgeben von kaltem Schwammeisen in Lichtbogenöfen bekannt ist.You can get rid of batch operation with baskets by: shredded scrap with the hot furnace gas of a conventional arc furnace in rotary tubes or vibrator tunnels warmed up. These preheaters use the furnace gases bad, nor fuel fired. they but are suitable for mounting on existing arc furnaces, because they put the heated scrap through an opening in the lid place in the cooker without the conventional central one Change the arrangement of the electrodes in a triangle. More advantageous it would be the hot junk in the middle of the three Introduce electrodes continuously, just like when giving up known from cold sponge iron in arc furnaces is.
In dieser Lage hat die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die Schrott fortlaufend zu Rohstahl schmilzt, die Wärme des Ofengases besser nutzt, und dadurch den Stromverbrauch senkt.In this situation, the object of the invention is a device to create the scrap continuously on crude steel melts, uses the heat of the furnace gas better, and thereby reduces electricity consumption.
Diese Aufgabe wird mit der eingangs genannten Vorrichtung durch die Maßnahmen und gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.This task is accomplished with the device mentioned at the beginning by the measures and according to the characterizing features of the claim solved.
Der Schmelzofen der Erfindung, Bild 1, besteht aus dem Herdofen 2, dem zentrisch ein Schacht 1 aufgesetzt ist, den die Elektroden 4 umgeben. Schrott 3 wird gegichtet, er sinkt durch den Schacht 1 in den Herdofen 2 hinab. Beim Absinken durch den Schacht 1 wird der Schrott 3 vom Ofengas 7 durchströmt. Es gibt seine Wärme an den Schrott 3 ab, und verläßt den Schacht 1 als Abgas 8 soweit gekühlt, daß es unmittelbar der Entstaubung zugeleitet werden kann. Rohstahl 5 verläßt fortlaufend oder satzweise den Herdofen 2. Die Schlacke 6 fließt aus dem Herdofen 2 durch Formen ab, die in einem Abstand oberhalb des Abstichs für den Rohstahl angeordnet sind.The melting furnace of the invention, Figure 1, consists of the hearth furnace 2 with a shaft 1 placed centrally around it, which surrounds the electrodes 4 . Scrap 3 is weighted, it sinks through the shaft 1 into the stove 2 . When drop through the shaft 1 of the scrap 3 is traversed by the furnace gas. 7 It gives off its heat to the scrap 3 , and leaves the shaft 1 as exhaust gas 8 cooled to such an extent that it can be fed directly to the dedusting. Crude steel 5 leaves the hearth furnace 2 continuously or in batches. The slag 6 flows out of the hearth furnace 2 through shapes which are arranged at a distance above the rack for the crude steel.
Der Schacht 1 hat einige technische Merkmale mit dem Kupolofen gemein. Die Geschwindigkeit des Ofengases 7 in ihm ist vergleichbar, doch sie schwankt, weil die im Herdofen freigesetzte Ofengasmenge 7 mit der Beschaffenheit des Schrotts 3 wechselt.The shaft 1 has some technical features in common with the cupola furnace. The speed of the furnace gas 7 in it is comparable, but it fluctuates because the quantity of furnace gas 7 released in the furnace changes with the nature of the scrap 3 .
Der Herdofen 2 hat viele technische Merkmale mit dem Lichtbogenofen gemein. Seine Elektroden 4 jedoch sind etwa mittig zwischen der Wand des Schachtes 1 und der Wand des Herdofens 2 angeordnet. Beaufschlagt sind sie mit Drehstrom mit drei Phasen, dabei liegt die spezifische Trafoleistung vorzugsweise zwischen 400 und 800 kVA/t Rohstahl, die der Herdofen 2 erschmilzt.The hearth furnace 2 has many technical features in common with the arc furnace. However, its electrodes 4 are arranged approximately centrally between the wall of the shaft 1 and the wall of the hearth furnace 2 . They are charged with three-phase current with three phases, the specific transformer output preferably being between 400 and 800 kVA / t of crude steel, which the hearth furnace 2 melts.
Der Schacht 1 ist mittig auf dem Herdofen 2 aufgesetzt, um den erhitzten Schrott 3 mittig zwischen den Elektroden 4 einzubringen. Um ein Absinken des sperrigen Schrotts 3 zu gewährleisten, ist der Schacht 1 an seinem unteren Ende erweitert, dadurch rücken die Elektroden auseinander. Bei vorteilhaftem Verhältnis vom Schacht 1 zu Herdofen 2 wurde gefunden, daß sechs Elektroden 4 im Kreis um den Schacht 1 elektrotechnisch am günstigsten, heiztechnisch am ergiebigsten und mechanisch am vorteilhaftesten sind.The shaft 1 is placed in the middle of the stove 2 in order to introduce the heated scrap 3 in the middle between the electrodes 4 . In order to ensure that the bulky scrap 3 sinks, the shaft 1 is widened at its lower end, as a result of which the electrodes move apart. With an advantageous ratio of shaft 1 to hearth furnace 2 , it was found that six electrodes 4 in a circle around shaft 1 are the cheapest in terms of electrical engineering, the most economical in terms of heating technology and the most advantageous in terms of mechanics.
Sowohl der Schacht 1 als auch der Herdofen 2 sind wassergekühlt mittels bekannter Elemente. Ihre feuerfeste Zustellung entspricht dem Stand der Technik. Wie mancher Lichtbogenofen ist auch der Herdofen 2 mit Brennern und/oder Düsen, 9 und 10, versehen, durch die Brennstoff und/oder Sauerstoff eingebracht werden, um den Stromverbrauch zu senken. Auch am Schacht 1 sind solche Elemente, 11 und 12, vorgesehen, um die Erwärmung des Schrotts 3 zu steigern, und um Ofengas 7 vollständig zu verbrennen.Both the shaft 1 and the hearth furnace 2 are water-cooled by means of known elements. Your refractory delivery is state of the art. Like many arc furnaces, the hearth furnace 2 is also provided with burners and / or nozzles 9 and 10 , through which fuel and / or oxygen are introduced in order to reduce the power consumption. Such elements, 11 and 12 , are also provided on the shaft 1 in order to increase the heating of the scrap 3 and to completely burn furnace gas 7 .
Das heiße Ofengas 7 durchströmt im Schacht 1 den Schrott 3 im Gegenstrom. Beim Absinken durch den Schacht 1 ändert der Schrott 3 seinen Lückenraum kaum, daher wird er im heißen Bereich des Schachtes 1 vom Ofengas 7 stets glatt durchströmt. Der Schrott 3 wird nämlich nicht so hoch erhitzt, daß er erweicht und zusammensackt. In der Mitte des Herdofens 2 bildet der heiße Schrott 3, nachdem er den Schacht 1 verlassen hat, eine Säule, die auf dem Boden des Herdes steht. Sie wird vom Bad umspült und im wesentlichen von ihm eingeschmolzen. The hot furnace gas 7 flows through the scrap 3 in the counterflow in the shaft 1 . When sinking through the shaft 1 , the scrap 3 hardly changes its gap space, so the furnace gas 7 always flows smoothly through it in the hot region of the shaft 1 . The scrap 3 is not heated to such an extent that it softens and collapses. In the middle of the stove 2 , the hot scrap 3 , after it has left the shaft 1 , forms a column which stands on the bottom of the stove. It is bathed in the bath and essentially melted down by it.
Der Stand der Technik kennt Verknüpfungen von Herd- und Schachtofen, bei denen der Herdofen auch mit Strom beheizt wird, doch alle Fälle haben zur Aufgabe, metallurgische Arbeit zu leisten, zu reduzieren oder zu frischen.The prior art knows links between hearth and shaft furnace, in which the hearth furnace also with electricity is heated, but all cases have the task of metallurgical To do work, reduce or freshen up.
Der Elektro-Hochofen wollte den Heizkoks des Blas-Hochofens durch Strom ersetzen. Für diese Aufgabe erwies sich der Schacht als überflüssig. Der Elektro-Hochofen wurde vom Elektro-Niederschachtofen verdrängt.The electric blast furnace wanted the coke from the blast furnace replace with electricity. Proved for this task the shaft as superfluous. The electric blast furnace was replaced by the electric downhole furnace.
Die DE-OS 27 37 441 sieht eine Verknüpfung eines Schmelzschachtes mit einem Herdofen vor, verwendet aber keinen Strom fürs Schmelzen und Überhitzen.DE-OS 27 37 441 provides a link between a smelting shaft with a stove, but does not use one Electricity for melting and overheating.
Die europäische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 801 080 70.6, hat zur Aufgabe, flüssiges Roheisen und feste, metallisierte Eisenträger in beliebigem Mischungsverhältnis zu Stahl zu verarbeiten. Im wesentlichen frischt es ein Vormetall, die Frischgase werden oberhalb des Bades verbrannt, wärmen den festen Einsatz in einem Vorwärmer vor, der aufs Frischgefäß (in der Beschreibung "Ofengefäß") aufgesetzt ist; feuerungstechnisch ist dieser Vorwärmer kein Schacht, sondern ein Korb, weil sein statischer Inhalt durch einen klappbaren Bodenrost vom Frischgefäß getrennt ist und weil er satzweise betrieben wird wie das Frischgefäß, dem Wärme auch über Elektroden zugeführt werden kann.The European patent application, publication number 801 080 70.6, has the task of liquid pig iron and solid, metallized iron supports in any mixing ratio to be processed into steel. Essentially, it freshens up a primary metal, the fresh gases are above the bath burned, warm the fixed insert in a preheater in front of the fresh vessel (in the description "oven vessel") is put on; this preheater is firing technology not a manhole, but a basket because of its static content separated from the fresh container by a foldable bottom shelf and because it is operated in batches like the fresh container, the heat can also be supplied via electrodes can.
Die französische "Demande de Brevet d'Invention", n° de publication 2 064 179, hat zur Aufgabe, mit heißem Spaltgas Eisenerz im Schacht zu Schwammeisen zu reduzieren, im Herd mit Strom den heißen Schwamm zu Stahl zu schmelzen.The French "Demande de Brevet d'Invention", n ° de publication 2 064 179, with hot cracking gas To reduce iron ore in the shaft to sponge iron, to melt the hot sponge into steel in the stove with electricity.
Von diesem Stand der Technik hebt sich die Erfindung deutlich ab. Ihre Arbeit beschränkt sich nur aufs fortlaufende Erschmelzen von Rohstahl und sieht dazu kein Reduzieren oder Frischen vor. Vorwärmen und Schmelzen von Schrott geschehen fortlaufend mit einer Vorrichtung, die für diese beiden Arbeiten die günstigsten Geräte zu einer Einheit zusammenfaßt, nämlich den Schacht zum Vorwärmen und den Herdofen zum elektrischen Einschmelzen mit sechs Elektroden im Kreis um den Schacht herum.The invention stands out clearly from this prior art from. Your work is limited to continuous Melting crude steel and sees no reduction or fresh before. Preheat and melt scrap happen continuously with a device designed for this Both work the cheapest devices into one unit summarizes, namely the preheating shaft and the Electric melting furnace with six electrodes in a circle around the shaft.
Den Vorteil der Erfindung zeigt folgendes Beispiel: Ein herkömmlicher Lichtbogenofen verbraucht im ganzen 720 kWh/t Rohstahl, von denen 65% gleich 468 kWh/t als elektrischer Strom eingebracht werden. Seine Abgasverluste betragen 21%, was 150 kWh/t entspricht.The following example shows the advantage of the invention: A conventional arc furnace consumes the whole 720 kWh / t crude steel, of which 65% equals 468 kWh / t as electrical current can be introduced. His exhaust losses amount to 21%, which corresponds to 150 kWh / t.
Nutzt diese Erfindung die Abgaswärme zu 85%, indem sie die Temperatur des Abgases auf 200°C senkt, dann erniedrigt sie den Stromverbrauch um 128 kWh/t. Der Stromverbrauch sinkt auf 340 kWh/t, womit auch weniger Elektroden verzehrt werden. Doch vermag diese Erfindung mittels Brennstoff, der in den Herdofen 2 und/oder Schacht 1 eingefeuert wird, die Erwärmung des Schrotts 3 noch mehr zu steigern. Der Stromverbrauch wird dadurch um 323 kWh/t geringer, er sinkt damit auf 245 kWh/t.If this invention uses 85% of the exhaust gas heat by lowering the exhaust gas temperature to 200 ° C, it reduces the power consumption by 128 kWh / t. Electricity consumption drops to 340 kWh / t, which means that fewer electrodes are consumed. However, this invention can further increase the heating of the scrap 3 by means of fuel which is fired into the hearth furnace 2 and / or shaft 1 . As a result, electricity consumption is reduced by 323 kWh / t, which drops to 245 kWh / t.
Neben dieser Ersparnis an Strom bietet die Erfindung eine Reihe von zusätzlichen Vorteilen.In addition to this saving in electricity, the invention offers one A number of additional advantages.
Die Anordnung des Schachtes verlangt viel weniger Kapital als die zwei Heizstände zum Erwärmen des Schrotts in Körben neben den herkömmlichen Lichtbogenöfen. Das Schmelzen verläuft ruhig, ohne Stromstöße, die das Netz belasten. Die Wärmeverluste sind stetig und deutlich geringer als beim satzweisen Betrieb. Die feuerfeste Zustellung hält länger, der Aufwand fürs Personal ist geringer und die Belastung der Umwelt läßt sich leichter vermeiden. The arrangement of the shaft requires much less capital than the two heating stands for heating the scrap in baskets in addition to the conventional arc furnaces. The melting runs smoothly, without power surges that strain the network. The heat losses are steady and significantly less than in batch operation. The refractory delivery lasts longer, the effort for the staff is less and the It is easier to avoid polluting the environment.
Diese Vorteile heben die Erfindung von der Arbeit herkömmlicher Lichtbogenöfen stark ab. Zugleich umreißen sie den großen Fortschritt, den sie bietet.These advantages make the invention more conventional than conventional work Arc furnaces strongly. Outline at the same time the great progress it offers.
Claims (1)
Priority Applications (1)
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| DE19863609923 DE3609923C1 (en) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | Apparatus for melting down scrap to crude steel |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family
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Country Status (1)
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Legal Events
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| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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