DE4123391A1 - Brenner zum vorwaermen oder trennen von zu giessendem material, insbesondere fuer hochoefen vom elektrischen typ - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner zum Vorwärmen oder Trennen von zu gießendem Material, ins­ besondere für Hochöfen vom elektrischen Typ.

Wie bekannt ist, werden in Hochöfen zum Schmelzen von Eisenmetallen, insbesondere in Hochöfen vom elektri­ schen Typ, die eine Schrottcharge aufnehmen, Vorwärm­ brenner eingebaut, die im allgemeinen mit flüssigem oder gasförmigen Brennstoff betrieben werden.

Derartige Brenner, die an Wänden des Hochofengehäuses oder an der dieses Gehäuse abdeckenden Kappe montiert werden, erzeugen einen Flammenstrahl, welcher auf das Schrottmaterial gerichtet wird und dieses ganz einfach aufwärmt oder das Schrottmaterial in einer unteren Zone zertrennt, um ein Nachrutschen des darüber befindlichen Schrottmaterials zu bewirken und auf diese Weise eine kompaktere Anordnung des in den Hochofen gefüllten Schrottmaterials zu erreichen, wodurch der eigentliche, durch im allgemeinen auf Graphitbasis aufgebaute Elek­ troden bewirkte Schmelzprozeß verbessert wird.

Um das Material in einer ausreichend großen Zone zu er­ wärmen oder zu zerteilen, sind diese Brenner beweglich angeordnet und es muß eine geeignete Apparatur vorgese­ hen werden, mittels der eine Schwenkbewegung des Bren­ ners im allgemeinen um eine vertikale Achse oder dessen Verschiebung auf die Ofenmitte zu bzw. von dieser weg durchgeführt wird.

Derartige Brennertypen weisen jedoch einige Nachteile auf, die im wesentlichen von der Notwendigkeit herrüh­ ren, die Brenner beweglich anzuordnen.

Im Falle von verschwenkbaren Brennern ist es erforder­ lich, in den Wänden des Gehäuses Schlitzöffnungen vor­ zusehen, um die Hin- und Herbewegung der Brenner zu er­ möglichen.

Derartige Öffnungen sind nie vollständig verschlossen und können während des Schmelzvorganges einen Austritt von Schlacke aus dem Ofengehäuse zur Folge haben. Dar­ über hinaus kann auch eine Verbindungseinrichtung zwi­ schen dem Brenner und den Wänden des Gehäuses oder zwi­ schen dem Brenner und einer dazu bestimmten Tragestruk­ tur, die deren Verstellung ermöglicht, durch Kontakt mit dem Schmelzmaterial oder der Schlacke beschädigt werden und häufige Wartungseingriffe zur Wiederherstel­ lung der Beweglichkeit des Brenners erforderlich ma­ chen.

Ein weiterer, bei der Verwendung von Brennern, die be­ wegt werden müssen, anzutreffender Nachteil rührt von der Sperrigkeit der Apparatur her, die den Brenner trägt und verstellt. Das Vorhandensein einer solchen Apparatur kann ein wirkliches Problem erzeugen, wenn der Brenner an der Türe des Ofens montiert wird, da es jedesmal, wenn man die Türe öffnen muß, erforderlich ist, auch die gesamte Apparatur zu entfernen.

Darüber hinaus hat das Vorhandensein der Öffnungen in den Wänden des Gehäuses während des Betriebes des Hoch­ ofens Nachteile, da das Innere des Ofens im allgemeinen wegen der Rauchabsaugung unter einem Unterdruck gehal­ ten wird und deshalb Luft von außen ansaugt, die sich nachteilig auf das vom Rauchverarbeitungssystem verar­ beitbare und ansaugbare Luftvolumen auswirkt.

Es ist die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, einen Brenner zum Vorwärmen oder Trennen von zu gießendem, in einen Ofen eingeführtenn Material zu schaffen, welcher einen verbesserten thermischen Wir­ kungsgrad sicherstellt und dabei keine Brennerbewegung mehr erfordert.

Außerdem ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Brenner zu schaffen, der trotz Fehlens der Beweglich­ keit eine größere Fläche des Schrottmaterials bestreicht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung wird auch noch darin gesehen, einen Brenner zu schaffen, welcher an den Sei­ tenwänden des Gehäuses, an der Kappe oder auch an der Türe eines Hochofens montiert werden kann, ohne daß Probleme der Sperrigkeit in der Nähe des Befestigungs­ bereiches entstehen.

Schließlich ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Brenner zu schaffen, welcher weniger Serviceeingriffe erforderlich macht, die dazu einfach und schnell ausgeführt werden können.

Die genannte Aufgabe wird gelöst und die genannten so wie weitere Ziele der Erfindung, die besser aus der folgenden Beschreibung ersichtlich sind, werden erreicht durch einen Brenner zum Vorwärmen oder Trennen von zu gießen­ dem Material, insbesondere für Hochöfen vom elektri­ schen Typ, umfassend einen Sammler mit bestimmten Zu­ führkanälen für Sauerstoffträger und Brennstoff, wel­ cher an einen Düsen- bzw. Verteilerkopf angeschlossen ist, der im Inneren des Hochofens angeordnet wird und mit bestimmten, mit den Zuführkanälen in Verbindung stehenden Verteileröffnungen versehen ist und der da­ durch gekennzeichnet ist, daß die Verteileröffnungen die Form von in Ausströmrichtung sich verbreiternden Schlitzen zur Bildung einer Fächerflamme haben.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. In der Zeichnung sind zwei bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Brenners beispielhaft darge­ stellt. Es zeigen: Die Fig. 1 bis 8 einen erfindungsge­ maßen Brenner in einer ersten Ausfuhrungsform, die an den Seitenwänden des Gehäuses eines Hochofens montier­ bar sind; sie zeigen im einzelnen:

Fig. 1 schematisch einen in einen Hochofen eingebauten Brenner;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung und teil­ weise geschnitten einen in den Hoch­ ofen eingebauten Brenner;

Fig. 3 den Brenner in einer Ansicht von außerhalb des Hochofens gesehen;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnitt­ linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Schnitt­ linie V-V in Fig. 2;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Schnitt­ linie VI-VI in Fig. 2;

Fig. 7 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt entlang der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 in vergrößerter Darstellung eine Ein­ zelheit aus der Fig. 6, die den Ver­ teilerkopf des Brenners betrifft.

Die Fig. 9 bis 15 zeigen einen erfindungsgemäßen Brenner in einer zweiten Ausführungsform, welcher an der Kappe eines Hochofens montierbar ist, und zwar im einzelnen:

Fig. 9 schematisch einen an der Kappe des Hochofens angeordneten Brenner;

Fig. 10 schematisch die Kappe des Hochofens mit daran angeordneten erfindungsge­ mäßen Brennern;

Fig. 11 den Brenner in einer teilweise ge­ schnittenen Ansicht;

Fig. 12 einen Schnitt entlang der Schnitt­ linie XII-XII in Fig. 11;

Fig. 13 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt entlang der Schnittlinie XIII-XIII in Fig. 11;

Fig. 14 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt entlang der Schnittlinie XIV-XIV der Fig. 11;

Fig. 15 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt entlang der Schnittlinie XV-XV in Fig. 11.

Der in den genannten Figuren dargestellte erfindungsge­ mäße Brenner, welcher in seinen beiden Ausführungsfor­ men mit dem Bezugszeichen 1 bzw. 1a bezeichnet ist, um­ faßt einen Sammler 2, 2a, in welchem die Zuführkanäle für den Brennstoff und für den Sauerstoffträger ausge­ bildet sind, mit denen der Brenner betrieben wird.

Im einzelnen umfaßt der Sammler 2, 2a einen inneren Rohrkörper 3, 3a, welcher beispielsweise über eine Schweißverbindung mit einem seiner Längsenden mit einer Platte 4, 4a verbunden ist und der mit dem anderen Ende in bekannter Weise an eine Zuführleitung für Brennstoff anschließbar ist. In der Nähe der Platte 4, 4a ist der Rohrkörper 3, 3a von einem äußeren Rohrkörper 5, 5a umgeben, welcher ebenfalls mit der Platte 4, 4a bei­ spielsweise über eine Schweißverbindung verbunden ist. Dieser äußere Rohrkörper 5, 5a ist mit einer seitlichen Einmündung 30, 30a versehen, die in bekannter Weise mit einer Zuführleitung für den Sauerstoffträger, im allge­ meinen Luft und/oder Sauerstoff verbindbar ist.

Das mit der Platte 4, 4a verbundene Ende des Rohrkör­ pers 3, 3a ist abgeplattet und auf einer Plattenseite um eine Öffnung 6, 6a herum befestigt, die ebenfalls länglich ausgebildet ist und die Platte 4, 4a durch­ setzt. In dem Bereich der Platte 4, 4a, der zwischen den beiden Rohrkörpern liegt, sind weitere zwei Öff­ nungen 7, 8; 7a, 8a ausgebildet, die die Platte 4, 4a durchsetzen. Diese Öffnungen 7, 8, 7a, 8a haben eben­ falls eine längliche Form und liegen parallel zur Öff­ nung 6, 6a, die zwischen den Öffnungen 7, 8, 7a, 8a angeordnet ist.

An der den Rohrkörpern 3, 3a und 5, 5a abgewandten Seite der Platte 4, 4a ist ein Verteilerkopf 9, 9a be­ festigt, welcher von Verteilerdurchgängen 10, 11, 12, 10a, 11a, 12a für den Sauerstoffträger und den Brenn­ stoff durchsetzt ist.

Die Verteilerdurchgänge sind auf der der Platte 4, 4a zugewandten Seite im wesentlichen wie die Öffnungen 6, 7, 8, 6a, 7a, 8a geformt und entwickeln sich in der von der Platte 4, 4a abgewandten Richtung bzw. in der Durchströmrichtung in einer Weise, daß sich im Quer­ schnitt die kleinere Seite weiter verkleinert und die größere Seite stetig vergrößert, so daß sie auf der an­ deren Seite im wesentlichen in einen Schlitz ausmünden und eine Fächerflamme erzeugen.

Auf der Ausströmseite des Verteilerkopfes 9, 9a sind demnach drei zueinander parallele Schlitze ausgebildet, wobei der Schlitz, durch den der Brennstoff verteilt wird, zwischen den beiden Verteilerschlitzen des Sauer­ stoffträgers liegt.

Vorteilhafterweise sind die Verteilerdurchgänge zumin­ dest im Bereich ihrer Mündungen in Wirkebenen ausge­ richtet, die sich in einer vom Verteilerkopf beabstan­ deten Zone schneiden, so daß sich die Flamme in der Brennkammer 50 des Ofens in einer bestimmten Entfernung vom Verteilerkopf bildet. Auf diese Weise erhält man eine bessere Sicherheit gegen die Gefahr einer Verpuf­ fung im Inneren des Brenners und der Verschleiß des Verteilerkopfes vermindert sich, so daß er in einfacher Weise über Schrauben 13, 13a an der Platte 4, 4a befe­ stigt sein kann.

Im Verteilerkopf 9, 9a sind außerdem Leitungen 14, 14a ausgebildet, die mit einer Kühlflüssigkeit versorgt werden, um die Temperatur des Kopfes innerhalb zuläs­ siger Grenzen zu halten, die sicherstellen, daß seine Beschädigung aufgrund der erhöhten Temperaturen im In­ neren des Hochofens verhindert wird.

Diese Leitungen erstrecken sich im Inneren des Kopfes 9, 9a in Bereichen, die mit den Verteilerdurchgängen 10, 11, 12, 10a, 11a, 12a nicht kollidieren; sie sind mit zwei Ausnehmungen 15, 16, 15a, 16a in Verbindung, die in der Seite der Platte 4, 4a ausgebildet sind, die an dem Verteilerkopf anliegt. Die Ausnehmungen 15, 16, 15a, 16a dienen als Sammler für die Kühlflüssigkeit und sind selbst mit einem Zuführkanal 17, 17a für die Kühl­ flüssigkeit bzw. einem Abführkanal 18, 18a zum Abführen der Kühlflüssigkeit verbunden.

Vorteilhafterweise ist der erfindungsgemäße Brenner mit Befestigungsmitteln versehen, die mit den Seitenwänden des Hochofengehäuses verbindbar sind.

Wie insbesondere in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, sind diese Befestigungsmittel im wesentlichen durch ein die Form eines Rahmens aufweisendes Gegenge­ stell 19 gebildet, welches beispielsweise mittels Schrauben 20 befestigt ist und die Platte 4 umgibt. Das Gegengestell 19 ist mit einer Vertikalseite an einem Gestell 21 schwenkbar gelagert, welches an der Wand 22 des Hochofengehäuses um eine Öffnung 23 herum befestigt ist, die in geeigneter Weise für den Durchtritt des Brenners ausgebildet ist. Die andere vertikale Seite des Gegengestells 19 kann mittels eines einfach zu lö­ senden Griffes 24 verriegelt werden.

Auf diese Weise kann, falls erforderlich, das Gegenge­ stell 19 und damit auch der Brenner 1 um eine vertikale Schwenkachse 25 verschwenkt werden, um den Verteiler­ kopf nach außerhalb des Ofens zu verlagern und Service­ arbeiten daran auszuführen.

Das Gegengestell 19 kann jedoch auch auf andere Weise an einem Gestell 20 befestigt sein, welches an den Sei­ tenwänden des Gehäuses cder an der Türe des Hochofens angeordnet ist, und zwar beispielsweise mittels Bolzen und Ankern, die dennoch ein Abnehmen zum Zwecke von Servicearbeiten ermöglichen.

Der Brenner gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann in eine geeignete Öffnung 26a eingesetzt werden, die in der Kappe 27 des Hochofens ausgebildet ist; er wird von einer geeigneten Platte 28 gehalten, die an der Obersei­ te der Kappe 27 befestigt ist.

Sowohl beim ersten Ausführungsbeispiel als auch beim zweiten Ausführungsbeispiel sind die Verteilerdurchgän­ ge für den Brennstoff und den Sauerstoffträger so aus­ gerichtet, daß sie bei im Hochofen montierten Brennern gegenüber einer horizontalen theoretischen Ebene nach unten geneigt sind, so daß mit der Flamme die zum Er­ wärmen bzw. zum Trennen des Schrottmaterials am besten geeignete Zone erreicht wird.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß mit einem Bren­ ner gemäß der vorliegenden Erfindung die vorgegebene Aufgabe voll gelöst wird, da durch Spreizen zu einer Fächerflamme, die eine große Oberfläche des vorzuwär­ menden oder zu trennenden Schrottmaterials trifft, man einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad erreicht, ohne daß es nötig wäre, den Brenner während seines Ein­ satzes zu bewegen.

Außerdem kann in Zeiten außerhalb des Betriebes durch die Verteilerdurchgänge Luft eingeblasen werden, um zu verhindern, daß Stücke flüssigen Metalls oder der Schlacke diese Durchgänge zusetzen, so daß auch auf diese Weise Serviceeingriffe reduziert werden.

Für den Fall, daß der Brenner an der Türe des Hochofens angeordnet wird, kann man bei günstiger Positionierung die Türe des Hochofens von Schlackenablagerungen frei­ halten.

Ein weiterer Vorteil, der sich daraus ableitet, daß der erfindungsgemäße Brenner während seines Einsatzes fest­ steht, liegt darin, daß die Installation einer Ver­ stelleinrichtung im Bereich des Hochofens nicht erfor­ derlich ist.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Brenner kann mit ver­ schiedenen Änderungen und in unterschiedlichen Varian­ ten ausgebildet sein, die alle im Umfang der Erfindung liegen; insbesondere können alle Einzelheiten durch technisch äquivalente Elemente ersetzt werden. In der Praxis können die verwendeten Materialien sowohl die gewählten Abmessungen beliebig entsprechend den Erfor­ dernissen und dem Stand der Technik gewählt werden.

Claims (12)

1. Brenner zum Vorwärmen oder Trennen von zu gießen­ dem Material, insbesondere für Hochöfen vom elek­ trischen Typ, umfassend einen Sammler mit bestimm­ ten Zuführkanälen für Sauerstoffträger und Brenn­ stoff, welcher an einen Düsen- bzw. Verteilerkopf angeschlossen ist, der im Inneren des Hochofens angeordnet wird und mit bestimmten, mit den Zu­ führkanälen in Verbindung stehenden Verteileröff­ nungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteileröffnungen (6, 7, 8) die Form von in Ausströmrichtung sich verbreiternden Schlitzen zur Bildung einer Fächerflamme heben.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verteilerkopf (9) wenigstens ein Ver­ teilerkanal (5) für Brennstoff und ein Vertei­ lerkanal (6, 7) für einen Sauerstoffträger umge­ bildet ist, wobei diese beiden zumindest vorge­ sehenen Verteilerkanäle (5, 6, 7) in zwei Wirk­ ebenen angeordnet sind, die sich in einer vom Ver­ teilerkopf (9) beabstandeten Zone schneiden.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Verteilerkopf (9) zwei Ver­ teilerkanäle (6, 7) für einen Sauerstoffkörperaus­ gebildet sind, die einen Abstand voneinander ha­ ben, und ein Verteilerkanal (5) für Brennstoff, der zwischen den beiden Sauerstoffträgerkanälen (6, 7) liegt, wobei diese Verteilerkanäle für den Sauerstoffträger und für den Brennstoff in drei Wirkebenen liegen, die sich in einer vom Vertei­ lerkopf (9) beabstandeten Zone treffen.

4. Brenner nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ver­ teilerkopf (9) Leitungen (14) ausgebildet sind, die mit einem Zuführkanal (17) für eine Kühlflüs­ sigkeit sowie mit einem Abführkanal (18) für die Kühlflüssigkeit in Verbindung stehen.

5. Brenner nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Befesti­ gungsmittel (19, 21) vorgesehen sind, die mit den Seitenwänden (22) des Hochofengehäuses verbindbar sind.

6. Brenner nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befe­ stigungsmittel ein den Sammler (2) tragendes Ge­ gengestell (19) umfassen, welches klappbar an der Seite eines Gestells (21) angeordnet ist, das an einer Seitenwand (22) des Hochofens in Überein­ stimmung mit einer in dieser Seitenwand für den Durchtritt des Verteilerkopfes des Brenners ausge­ bildeten Öffnung (23) befestigt ist, wobei das Ge­ gengestell (19) relativ zum Gestell (21) um eine Klappachse (25) schwenkbar ist, die im wesentli­ chen vertikal steht derart, daß der Vertikalkopf (9) nach außerhalb des Ofens geschwenkt werden kann.

7. Brenner nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befe­ stigungsmittel ein Gegengestell umfassen, welches abnehmbar an einem Gestell angeordnet ist, das an einer Seitenwand des Hochofens befestigt ist und eine Öffnung (26a) für den Durchtritt des Vertei­ lerkopfes (9) umgibt.

8. Brenner nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vertei­ lerkopf (9) abnehmbar mit dem Sammler (2) verbun­ den ist.

9. Hochofen, insbesondere vom elektrischen Typ, mit Brennern (1) zum Vorwärmen oder Trennen von zu gießendem Material, umfassend ein im Inneren eine Schmelzkammer bildendes Gehäuse und eine das Ge­ häuse oben abschließende Kappe (27), sowie mit Vorheizbrennern (1), die an den Seitenwänden (22) des Gehäuses und/oder an der Kappe angeordnet sind, wobei jeder dieser Brenner (1) einen Sammler (2) mit bestimmten Zuführkanälen (3, 5) für einen Sauerstoffkörper und einen Brennstoff hat, welcher mit einem im Inneren der Schmelzkammer angeordne­ ten und mit bestimmten mit den Zuführkanälen (3, 5) in Verbindung stehenden Verteilerdurchgängen (6, 7, 8) versehenen Verteilerkopf (9) verbunden ist, dadurch gekennezeichnet, daß die Verteiler­ durchgänge (6, 7, 8) die Form von in Ausströmrich­ tung sich verbreiternden Schlitzen zur Bildung ei­ ner Fächerflamme haben.

10. Hochofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Brenner (1) an der Tür des Hoch­ ofens angeordnet ist.

11. Hochofen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verteileröffnungen der mit den Seitenwänden des Gehäuses verbundenen Brenner (1) bezüglich einer horizontalen theoretischen Ebene nach unten geneigt ausgerichtet sind.

12. Verfahren zum Verheizen oder Trennen von zu gie­ ßendem Material in Hochöfen des elektrischen Typs, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzuwärmende oder zu trennende Material von einer festen, im wesent­ lichen fächerförmigen Flamme beaufschlagt wird.