DE3619092A1

DE3619092A1 - Pfanne fuer metallschmelze mit abdeckung

Info

Publication number: DE3619092A1
Application number: DE19863619092
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: AGA AB
Current assignee: AGA AB
Priority date: 1985-06-10
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1986-12-11
Also published as: SE8502863L; ATA155686A; SE453124B; SE8502863D0; FR2582972B1; AT396760B; FR2582972A1; NL8601503A; US4718646A; DE3619092C2

Description

Keil&Schaafhausen

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Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pfanne für Metallschmelze mit einer Abdeckung, deren Innenseite mit einem feuerfesten Material ausgekleidet und in welcher wenigstens ein Brenner für festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und Sauerstoff gas für die Erhitzung der Schmelze angeordnet ist.

\{J Auf dem Gebiet der Stahlmetallurgie haben die hohen Anforderungen, die an die Produktivität und Qualität gestellt werden, zur Aufteilung in eine sogenannte primäre Metallurgie (Schmelzen im Lichtbogenofen, Konverter) und eine sekundäre Metallurgie (Feinern des Stahls) geführt. Ein Faktor, der bei allen sekundären metallurgischen Prozessen eine Rolle spielt, ist der Temperaturverlust. Deswegen ist die Möglichkeit einer rationellen Erhitzung erwünscht, so daß diese sekundären metallurgischen Prozesse wirksamer ablaufen können. Mit der Entwicklung soll außerdem angestrebt werden, den Primärofen von dem Erfordernis einer Überhitzung zu befreien oder überhitzungen zu verringern und schließlich Energie einzusparen.

Eine derartige Verbesserung der Erhitzungstechnologie würde eine unmittelbare Anwendung bei Anlagen für den kontinuierlichen Guß finden. Diese Technologie schafft außerdem die Möglichkeit der Diversifizierung sekundärer metallurgischer Behandlungsverfahren, welche die Anwendungshäufigkeit derartiger Prozesse beeinflußt, bspw. die Injektion bei derartigen metallurgischen Prozessen.

/j Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pfanne für Metallschmelze mit Abdeckung zu schaffen, welche eine Verbesserung der genannten Hitzetechnologie'-'mit sich bringt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Erhitzung der Schmelze

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in einer Pfanne, die mit einer Abdeckung ausgerüstet ist, welche eine feuerfeste Auskleidung aufweist und auf der Pfanne anzuordnen ist. In der Abdeckung sind ein oder mehrere Brenner für festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und Sauerstoff gas angeordnet.

Die genannte Aufgabe wird bei einer solchen Pfanne mit Abdeckung erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Abdeckung Halteglieder für den jeweiligen Brenner aufweist, mit welcher der Brenner axial verschiebbar in Beziehung zur Oberfläche des Schmelzbades ist, sowie schwenkbar relativ zur Vertikallinie des Brenners, wenn dieser senkrecht zur Schmelzbadoberfläche steht. Der Brenner ist in Abhängigkeit von der Brennerwirkung so angeordnet, daß er für den bestmöglichen Wärmeübergang von der Flamme auf das Schmelzbad sorgt und gleichzeitig die geringsmögliche chemische Einwirkung auf das Schmelzbad ausübt. Nach der Erfindung kann der Abstand zwischen der Brennerdüse und der Schmelzbadoberfläche bspw. im Bereich zwischen 10 und 100 cm verändert werden. Außerdem ist der Brenner vorzugsweise relativ zur Vertikallinie bezüglich der Schmelzbadoberfläche innerhalb seines Winkelbereiches von 0 bis 60° schwenkbar. Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch niedergelegten Erfindungsgedankens gerichtet.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination der Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

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s- -χ-

Es zeigen

Fig. 1 schematisch im Vertikalschnitt eine die Erfindung aufweisende Pfanne mit Abdeckung, sowie

Fig. 2 ein Kurvendiagramm, welches den Temperaturanstieg pro Zeiteinheit in der Schmelze als Funktion der spezifischen Brennerausgangsleistung verdeutlicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Abdeckung überbrückt die Pfannenwandungen 1. In dem oberen leicht gekrümmten bzw. abgeknickten Teil 2 der Abdeckung sind sogenannte Sauerstoff-Brennstoff-Brenner 4, 5 angeordnet. In der Zeichnung sind zwei derartige Brenner 4, 5 veranschaulicht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind jedoch drei Brenner vorgesehen, die symmetrisch zur vertikalen Mittelachse der Abdeckung angeordnet sind. Die Brenner 4, 5 werden mit festem (Staub), flüssigem oder gasförmigem Brennstoff über Leitungen 7 bzw. 9 und mit Sauerstoff gas über Leitungen 6 bzw. 8 versorgt. Die Brenner 4, 5 sind in Haltemitteln aufgenommen, so daß sie vermittels Vorrichtungen 12 bzw. 10 in Richtung der Schmelzbadoberfläche in der Pfanne und umgekehrt höhenverschiebbar sind. Mittels Vorrichtungen 13 bzw. 11 sind die Brenner 4, 5 ferner schwenkbar angeordnet, so daß sie relativ zur Vertikallinie der Brenner 4, 5 bezüglich der Schmelzbadoberfläche verschwenkt werden können. In dem vertikalen Teil 14 der Abdeckung ist der Innendurchmesser derselben wesentlich kleiner als der Innendurchmesser der Pfannenwandung 1 . Im dargestellten Fall ist der Innendurchmesser der Abdeckung soviel kleiner als der Innendurchmesser der Pfanne, daß die Pfannenwandung 1 gegen die Brennerflamme abgeschirmt ist. Um die Pfannenwandung 1 darüberhinaus zu schützen, ist zwischen Abdeckung und Schmelzbadoberfläche ein zylindrischer Teil 15

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an dem inneren Umfang der Abdeckung vorgesehen. Diese kann aus Feuerfestmaterial, z.B. keramischem Material bestehen und/oder wassergekühlt sein. Im Ergebnis wird der Teil der Pfannenwandung 1, welcher oberhalb der Schmelzbadoberfläche liegt, gegen die Brennerflammen durch diesen zylindrischen Teil 15 geschützt.

Durchlässe 16, bspw. drei an der Zahl, sind symmetrisch über den Umfang verteilt in dem vertikalen Teil 14 der Abdeckung angeordnet. Sogenannte Lanzen 17 sind in diesen Durchlässen angeordnet, mit Hilfe welcher Sauerstoffgas dem Raum zwischen Abdeckung und Schmelzbadoberfläche zugeführt wird. Das sekundäre Sauerstoffgas ersetzt zu einem gewissen Maß das Sauerstoff gas, welches durch die Brenner 4, 5 zugeführt wird. Im Ergebnis wird durch die Sauerstoffgaszufuhr der Lanzen 17 dem Gasvolumen unter der Abdeckung eine Drehbewegung erteilt. Die Durchlässe 16, 17 sind so angeordnet, daß die Lanzen eine im wesentlichen horizontale Lage einnehmen, d.h. im wesentlichen parallel zur Schmelzbadoberfläche liegen oder nur gering dazu nach innen unten geneigt sind. In der horizontalen Ebene sind die Lanzen relativ zu dem Radius der Abdeckung in dem jeweiligen Anlenkpunkt schwenkbar, und zwar vorzugsweise in einem Winkelbereich von etwa 10 bis 80°. Im Bodenteil der Pfanne ist fernerhin ein nicht dargestellter Düsenapparat für das Einblasen eines Gases, bspw. Argon, in die Schmelze vorgesehen, um die Schmelze in Bewegung zu setzen.

Mit einer Pfannen-Abdeckungs-Vorrichtung der zuvor erläuterten Art wurde in einer Reihe von Experimenten Stahlschmelze von einem Lichtbogenofen in einer 10 t fassenden Pfanne erhitzt. Die Abkühlungsrate der Pfanne einschließlich Erhitzungsausrüstung, jedoch ohne Betrieb der Brenner, wurde zu Vergleichszwecken erfaßt und aufgetragen. Bei unterschiedlichen Brenner-

OWGlNAL INSPECTED

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leistungen wurden Abstand und Ausrichtung relativ zur Schmelzbadoberfläche verändert. Die Temperaturzunahme von 2 bis 3°C/min., welche in der Schmelze erhalten wurde, ist abhängig von der zugeführten Ausgangsleistung und von dem Abstand und der Ausrichtung des Brenners relativ zur Schmelzbadoberfläche. Es ist wichtig in diesem Zusammenhang, daß die Heizanordnung schon beim Anheizen auf die höchstmögliche Temperatur eingestellt ist, um eine wirksame thermische Untergrundstrahlung zu erhalten.

Das Kurvendiagramm zeigt den Temperaturanstieg pro Minute in der Schmelze als Funktion der Brennerausgangsleistung. Die obere Kurve bezieht sich auf einen Brennerabstand von 50 cm und die untere auf einen solchen von 60 cm. Man sieht daraus, daß bspw. bei einer spezifischen Ausgangsleistung von 90 kW/t bei einem Brennerabstand von 50 cm in der Schmelze ein Temperaturanstieg von +0,3°C/min. erreicht wird, während bei einem Brennerabstand von 60 cm ein Temperaturabf all von etwa . stattfindet.

In Verbindung mit der Erhitzung der Schmelze in der Pfanne ist es von Wichtigkeit, daß die chemische Einwirkung der Brennerflamme auf die Schmelze so gering wie möglich ist. Es zeigt sich, daß bei diesem Abstand die Elemente in der Schmelze in natürlicher Weise oxidiert werden. Dabei werden die Elemente mit der größten Sauerstoffäffinität zuerst oxidiert; wenn eine vollständige Reduktion erreicht worden ist, erfolgt die Oxidation der nächsten Elemente usw. Die Meßergebnisse bezüglich des Wasserstoffgehaltes zeigen, daß der Brennerbetrieb keine Veränderung der geprüften Flammenzusammensetzung hervorruft .

Claims

Pfanne für Metallschmelze mit Abdeckung Ansprüche:

1. Pfanne für Metallschmelze mit einer oberen Abdeckung, deren Innenseite mit einem feuerfesten Material ausgekleidet und in welcher wenigstens ein Brenner (4, 5) für festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und Sauerstoffgas für die Erhitzung der Schmelze in der Pfanne angeordnet ist, wobei die Abdeckung mit Haltemitteln (10, 11; 12, 13) für den jeweiligen Brenner (4, 5) ausgestattet ist, mit Hilfe welcher der Brenner (4, 5) axial verschieblich in Beziehung zur Oberfläche des Schmelzbades und schwenkbar in bezug zur Vertikallinie des Brenners (4, 5) in Beziehung zur Oberfläche des Schmelzjbades angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung mit Durchlaßmitteln (16, 17) versehen ist, durch welche Sauerstoff vermittels sogenannter Lanzen in den Raum zwischen Abdeckung und Schmelzbadoberfläche einführbar ist, daß ein Teil des der Abdeckung zugeführten Sauerstoffgases dem Brenner (4, 5) und der restliche Teil den Lanzen so zuführbar ist, daß das durch die Lanzen zugeführte Sauerstoffgas eine Rotationsbewegung der Gasmenge unter der Abdeckung erzeugt, und daß der innere Durchmesser der Abdeckung in solchem Maße kleiner ist als der Durchmesser der Pfanne, daß die Pfannenwandung (1) zwischen Abdeckung und Schmelzbadoberfläche gegen die Flamme des Brenners (4, 5) abgeschirmt ist.

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-I-

2. Pfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung mit einem zylindrischen Teil aus feuerfestem, gegebenenfalls wassergekühlten und z.B. keramischen Material an ihrem inneren Umfang ausgestattet ist, dessen axiale Erstreckung so bemessen ist, daß die Pfannenwandung (1) zwischen Abdeckung und Schmelzbadoberfläche abgedeckt ist.

3. Pfanne nach Anspruch 1 oder 2, dadruch gekennzeichnet, daß die Durchlaßmittel (16, 17) im wesentlichen horizontal, d.h. im wesentlichen parallel zur Schmelzbadoberfläche angeordnet sind und in der Horizontalebene relativ zu dem Radius der Abdeckung in dem Anlenkpunkt innerhalb eines Winkelbereiches von 10 bis 80° schwenkbar angeordnet sind.