DE4445783A1 - Kippbares metallurgisches Aggregat - Google Patents
Kippbares metallurgisches AggregatInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein kippbares metallurgisches Aggregat zum Einschmelzen von
metallischem Einsatzmaterial, insbesondere von eisenhaltigem Material, und zum Nach
behandeln der Metallschmelze.
Durch die EP 0 240 485 B1 ist eine Anlage zur Herstellung von Stahl aus Schrott und
gegebenenfalls Zuschlagstoffen bekannt geworden, mit einem Schachtofenteil, der einen,
einen flüssigen Sumpf aus Vorschmelze aufnehmenden Boden und seitlich in den unteren
Teil seines Innenraumes mündende Beheizungseinrichtungen aufweist und mit einem mit
dem Schachtofenteil integral zusammenhängenden Herdofenteil, in den die Vorschmelze
aus dem Schachtofenteil überführbar ist. Der Herdofenteil schließt unmittelbar an den
Unterteil des Schachtofenteiles an. Zwischen dem unteren Schachtofenteil und dem
Herdofenteil ist ein Überlaufwehr vorgesehen, über die sich in der Mulde des Schacht
ofenteils angesammelte Vorschmelze kontinuierlich in den Herdofenteil abfließt, dessen
Boden tiefer als der Boden des Schachtofenteiles angeordnet ist. Das gesamte, aus Schacht
ofenteil und Herdofenteil bestehende Aggregat ist kippbar und zwar senkrecht zu einer das
Zentrum des Schachtofenteiles mit dem Zentrum des Herdofenteiles verbindenden horizon
talen Achse. Der Herdofenteil weist einen exzentrisch angeordneten Bodenabstich für den
Stahl und in einer Seitenwand eine Arbeitstür für das Abziehen der Schlacke auf. Sowohl
der Unterteil des Schachtofenteiles als auch der des Herdofenteiles weisen einen im
Grundriß kreisförmigen Innenraum auf, wobei der Innenraum des Schachtofenteiles den
Innenraum des Herdofenteiles im Grundriß etwa tangiert und der Übergang von einem
Raum in den anderen verengt ausgebildet ist. Als Beheizungsvorrichtung des Herdofentei
les dient ein Lichtbogenaggregat während als Beheizungsvorrichtung für den Schacht
ofenteil eine Mehrzahl von Plasmabrennern dient, die im unteren Bereich des Schacht
ofenteils längs des Umfangs verteilt angeordnet sind.
Die Bodenvertiefung des Schachtofenteils ist relativ seicht ausgebildet und die Oberkante
des Überlaufwehres weist gegenüber der Bodenvertiefung eine geringe Höhe auf, so daß
zu Beginn eines Schmelzvorgangs nur eine geringfügige Menge der Vorschmelze in der
Bodenvertiefung des Schachtofenteiles zurückgehalten wird und nach der Sumpfbildung die
Vorschmelze kontinuierlich über das Überlaufwehr in den Herdofenteil abfließt. Um im
Bereich des Überlaufwehres ein Einfrieren der Schmelze zu verhindern, ist einerseits die
Neigung der Plasmabrenner so eingestellt, daß die Vorschmelze in Richtung zum Über
laufwehr hin überhitzt wird und es ist andererseits noch ein Plasmabrenner zwischen dem
Schachtofenteil und dem Herdofenteil vorgesehen, so daß die Vorschmelze im Bereich des
Überlaufwehres überhitzt werden kann und der kontinuierliche Abfluß der Vorschmelze
sichergestellt ist.
Die metallurgische Behandlung im Herdofenteil beginnt sobald hier die halbe Badtiefe
erreicht ist. Durch zusätzliche Zufuhr von elektrischer Energie wird die Schmelze bis zur
Abstichtemperatur erhitzt. Während dieses Prozesses fließt kontinuierlich Vorschmelze aus
dem Schachtofenteil zu. Wenn im Herdofenteil das Abstichgewicht erreicht ist, wird durch
Kippen des Aggregates über eine exzentrische Bodenabstichöffnung schlackefrei abgesto
chen.
Bei der bekannten Anlage ist im Bereich des Überlaufwehres zusätzliche Wärmeenergie
zuzuführen um ein Einfrieren der Vorschmelze in diesem Bereich zu verhindern. Außer
dem wird während der Behandlung der Vorschmelze im Herdofenteil kontinuierlich
Vorschmelze zugeführt, die in ihrer Zusammensetzung und in ihrer Temperatur starken
Schwankungen unterworfen ist, so daß hierdurch der Behandlungsvorgang im Herdofen
beeinträchtigt wird. Das Fertigmachen der Schmelze (Desoxidieren, weitere Entschwefe
lung und Legieren) soll deshalb außerhalb des Herdofenteils, beispielsweise während des
Abstiches in eine Pfanne erfolgen.
Durch die DE 25 04 911 A1 ist eine Vorrichtung zum Einschmelzen von Schrott, Eisen
schwamm oder dergleichen in einem Schachtofen mittels einer Brennstoff-Sauerstoff-
Flamme von unten und einem Auslauf für das aufgeschmolzene Material im Boden des
Schachtofens zur kontinuierlichen Stahlerzeugung bekannt geworden, bei der mit dem
Schachtofen ein seitlich zu diesem angebrachtes Erhitzungsgefäß integriert ist. Der
Schachtofen weist an der tiefsten Stelle seines Bodens einen Auslauf für geschmolzenes
Metall auf, der über einen Kanal mit dem Überhitzungsgefäß verbunden ist und ferner in
der Seitenwand einen Schlackenablauf. Das Überhitzungsgefäß ist mit einem Überlauf ver
sehen, der sich geringfügig unterhalb der Höhe des Schlackenauslaufs befindet. Das im
Überhitzungsgefäß überhitzte flüssige Metall fließt kontinuierlich über den Überlauf ab und
wird über den Verbindungskanal zum Schachtofen durch das in diesem erschmolzene
flüssige Metall kontinuierlich ersetzt. Das Überhitzungsgefäß wird mittels Lichtbogen
beheizt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem metallurgischen Aggregat der
einleitend beschriebenen Art ein Einfrieren der Schmelze im Überleitungsbereich zwischen
Schmelz- und Behandlungsgefäß zu vermeiden, ohne daß diesem Bereich zusätzliche
Wärmeenergie zugeführt werden muß. Außerdem soll eine durch kontinuierliches Zuflie
ßen von in der Zusammensetzung stark schwankender Vorschmelze verursachte Beein
trächtigung des Behandlungsvorgangs der Schmelze im Behandlungsgefäß unterbunden
werden können. Schmelzgefäß und Behandlungsgefäß sollen voneinander unabhängig im
Hinblick auf ihre Zielsetzung optimal ausgebildet und betrieben werden können. Schließ
lich soll der Energieverbrauch des Aggregats pro Tonne hergestellten Metalls minimiert
werden, und es sollen die heißen Abgase des Behandlungsgefäßes, wie auch des Schmelzgefäßes
zur Vorerhitzung des Einsatzmateriales ausnutzbar sein.
Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.
Bei dem erfindungsgemäßen Aggregat sind ein Schmelzgefäß, das einen Ofenherd zur
Aufnahme eines wesentlichen Teils, vorzugsweise der gesamten Menge einer Ofencharge
enthält und ein seitlich am Schmelzgefäß angebrachtes Behandlungsgefäß zur Aufnahme
der Metallschmelze aus dem Ofenherd des Schmelzgefäßes und zur metallurgischen
Behandlung der Schmelze zu einem Aggregat verbunden, das um eine Kippachse kippbar
oder längs einer Wälzbahn abwälzbar ist. Über einen Kanal zwischen dem Schmelzgefäß
und dem Behandlungsgefäß, der in einer solchen Höhe angeordnet ist, daß die gewünschte
Menge an Metallschmelze im Schmelzgefäß zurückgehalten werden kann, ist diese beim
Kippen des Aggregats in das Behandlungsgefäß überführbar. Das Überführen der Metall
schmelze geschieht also nicht kontinuierlich über ein Überlaufwehr, sondern schubweise
nur dann, wenn sich im Schmelzgefäß die gewünschte Menge an Metallschmelze angesam
melt hat. Die heiße Metallschmelze durchströmt beim Kippen des Aggregats den Kanal
zum Behandlungsgefäß in kurzer Zeit, so daß hier nicht die Gefahr eines Abkühlens
besteht. Während des Einschmelzens von festem Einsatzmaterial im Schmelzgefäß wird die
beim vorherigen Kippvorgang in das Behandlungsgefäß übergeführte Metallschmelze
metallurgisch behandelt, so daß beide Prozesse parallel zueinander ablaufen, wobei das
Schmelzgefäß in seiner Größe und Ausstattung im Hinblick auf den Schmelzprozeß
optimiert werden kann und das Behandlungsgefäß im Hinblick auf die metallurgische
Behandlung. Die Wärmezufuhr zu den beiden Gefäßen, die durch Verbrennen fossiler
Brennstoffe, Zufuhr von sauerstoffhaltigen Gasen und gegebenenfalls Kohle durch Boden
steine oder Unterbaddüsen und durch elektrische Energie erfolgen kann, sollte so abge
stimmt sein, daß die Einschmelzzeit etwa der Behandlungszeit entspricht, so daß nach dem
Abstechen des Behandlungsgefäßes die im Schmelzgefäß gebildete Metallschmelze durch
Kippen des Aggregats in das Behandlungsgefäß überführbar und unmittelbar danach die
parallele Betriebsweise der beiden Gefäße fortgesetzt werden kann. Da während des
Einschmelzprozesses die im Schmelzgefäß gebildete Schmelze nicht in das Behandlungs
gefäß überläuft, sondern der Vorgang der Überführung der Schmelze durch das Kippen des
Aggregats gesteuert wird, wird die metallurgische Behandlung im Behandlungsgefäß nicht
durch zufließende Schmelze gestört.
Um das Aggregat kompakt zu gestalten und auch die beim Kippen zu bewegenden Massen
möglichst niedrig zu halten, ist es zweckmäßig, das Behandlungsgefäß nicht fluchtend zum
Schmelzgefäß in der Kipprichtung bzw. in einer Senkrechten zur Kippachse des Aggrega
tes anzuordnen, sondern demgegenüber seitlich versetzt, so daß in der Draufsicht die
Verbindungslinie zwischen den Gefäßmittelpunkten und der Kipprichtung des Aggregates
einen spitzen Winkel einschließt. Vorzugsweise liegt dieser Winkel bei etwa 45°. Der
Kanal zwischen den beiden Gefäßen sollte allerdings so angeordnet werden, daß in der
Draufsicht vom Schmelzgefäß aus betrachtet, eine in Kipprichtung durch den Mittelpunkt
des Schmelzgefäßes gezogene Linie noch innerhalb der Eintrittsöffnung des Kanals zum
Behandlungsgefäß liegt. Diese Stelle des Gefäßumfangs liegt beim Kippen am tiefsten und
ermöglicht dadurch bei einem vorgegebenen Kippwinkel eine bessere Entleerung des
Schmelzgefäßes.
Vorzugsweise ist das Aggregat aus seiner Ausgangsposition nicht nur in die bisher be
schriebene positive Kipprichtung kippbar, in der die Schmelze vom Schmelzgefäß in das
Behandlungsgefäß überführbar ist, sondern auch in umgekehrter, negativer Kipprichtung,
um ein Abschlacken der Gefäße zu ermöglichen. An geeigneter Stelle sind hierzu Arbeits
öffnungen bzw. Schlackenöffnungen vorzusehen.
Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn die Sohle des Verbindungskanals zwischen
Schmelzgefäß und Behandlungsgefäß so hoch liegt, daß die beiden Gefäße parallel betrie
ben werden können, ohne daß Schmelze vom Schmelzgefäß in das Behandlungsgefäß
überfließt. Die Sohle des Verbindungskanals soll gegenüber dem Gefäßboden des Schmelz
gefäßes um einen Betrag höher liegen, der in der Ausgangsposition des Aggregats ein
Zurückhalten der Schmelze im Ofenherd des Schmelzgefäßes von wenigstens dem halben
Fassungsvermögen des Behandlungsgefäßes, vorzugsweise dem ganzen Fassungsvermögen
des Behandlungsgefäßes ermöglicht.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn in der Ausgangsposition des Aggregats der Gefäßboden
des Nachbehandlungsgefäßes tiefer liegt als der Gefäßboden des Schmelzgefäßes, um beim
Kippen die gesamte Schmelze vom Schmelzgefäß in das Behandlungsgefäß überführen zu
können. Im Hinblick auf die bestimmungsgemäßen Arbeitsvorgänge wird das Schmelzgefäß
einen größeren Durchmesser als das Behandlungsgefäß aufweisen.
Um einen guten Zugang von oben zu ermöglichen, sollte der Verbindungskanal zwischen
den beiden Gefäßen als nach oben hin offene Rinne in einer aus feuerfestem Material
bestehenden Trennwand zwischen den beiden Gefäßen ausgebildet sein.
Wie bereits erwähnt, können als Wärmequellen für die beiden Gefäße unterschiedliche
Energieträger eingesetzt werden. Vorzugsweise wird neben anderen Energiequellen auch
Lichtbogenenergie eingesetzt, wobei es vorteilhaft ist, wenn das Elektrodentragwerk auf
demselben Kipprahmen angeordnet ist wie die beiden Gefäße, so daß zumindest beim
Kippen in negativer Kipprichtung, das heißt beim Abschlacken, die Elektroden nicht aus
den Gefäßen entfernt werden müssen. Vorzugsweise ist neben der konstruktiven Einheit
aus Schmelzgefäß und Behandlungsgefäß eine Hub- und Schwenkvorrichtung für wenig
stens eine Elektrode angeordnet, die wahlweise in das Schmelzgefäß und das Behandlungsgefäß
einführbar ist.
Zweckmäßig werden die heißen Abgase des Behandlungsgefäßes und des Schmelzgefäßes
zur Vorwärmung des in das Schmelzgefäß zu chargierenden Einsatzmaterials ausgenutzt.
In besonders kompakter und effizienter Weise kann dies dadurch geschehen, daß der
Deckel des Schmelzgefäßes in einer Haltekonstruktion befestigt wird, die zugleich einen
als Chargiergutvorwärmer ausgebildeten Schacht trägt, dessen untere Öffnung in den
Innenraum des Schmelzgefäßes mündet. Die über den Verbindungskanal, insbesondere
wenn dieser als oben offene Rinne ausgebildet ist, aus dem Behandlungsgefäß in das
Schmelzgefäß eintretenden heißen Abgase, und die heißen Abgase des Schmelzgefäßes
werden dann durch eine Schrottsäule, die sich im Bereich unterhalb und im Schacht bildet,
durch den Schacht nach oben abgeleitet und wärmen so das Chargiergut vor. In an sich
bekannter Weise kann der Schacht auch Sperrorgane aufweisen, die aus einer Schließ
stellung zum Festhalten von Chargiergut im Innenraum des Schachtes in eine Freigabestel
lung bewegbar sind, in der sie den Durchtritt durch den Schacht freigeben. Bei einem
solchen Schacht läßt sich das Chargiergut im Schacht zurückhalten und die Wärmeaus
nutzung noch weiter verbessern.
Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von sechs Figuren, die den
Gegenstand schematisch in verschiedenen Ansichten darstellen, näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf das metallurgische Aggregat gemäß dieser Erfindung,
Fig. 2 den Schnitt II-II von Fig. 1,
Fig. 3 den Schnitt III-III von Fig. 2,
Fig. 4 den Schnitt IV-IV von Fig. 1,
Fig. 5 den Schnitt V-V von Fig. 1 und,
Fig. 6 den Schnitt VI-VI von Fig. 1.
Wie aus den Fig. 1, 2 und 4 zu entnehmen ist, enthält das metallurgische Aggregat
zum Einschmelzen von metallischem Einsatzmaterial und zum Nachbehandeln der Metall
schmelze ein Schmelzgefäß 1 und ein mit diesem zu einer konstruktiven Einheit ver
bundenes Behandlungsgefäß 2, das seitlich am Schmelzgefäß 1 angebracht ist. Die beiden
Gefäße sind in einem Rahmen 3 befestigt, der kippbar gelagert ist. Zu diesem Zweck weist
im vorliegenden Fall der Rahmen eine auf einer Wälzbahn 4 abwälzbare Ofenwiege 5 auf,
sowie ein am Rahmen angreifendes hydraulisches Stellglied 6, mit dem das Aggregat um
eine horizontale Kippachse 7 aus der in den Fig. 2 und 4 dargestellten Ausgangs
stellung sowohl in eine positive Kipprichtung 8 wie auch in eine negative Kipprichtung 9
um einen vorgegebenen Kippwinkel kippbar ist.
Wie Fig. 6 zeigt, ist das Schmelzgefäß 1 ist mit einer Chargieröffnung 10 zum Einbringen
des Einsatzmaterials versehen, die im Gefäßdeckel 11 ausgebildet ist und enthält einen
Ofenherd 12 zur Aufnahme von Metallschmelze 13. In üblicherweise ist der Ofenherd 12
aus feuerfestem Material gebildet, während das auf den Ofenherd aufgesetzte Obergefäß
14 und der Deckel 11 aus wassergekühlten Elementen bestehen.
Wie Fig. 3 am besten erkennen läßt, sind in der Seitenwand des Ofenherdes 12 eine
Abflußöffnung 15 zur Entnahme der Metallschmelze und dieser gegenüberliegend eine
Arbeitsöffnung 16 zum Entfernen von Schlacke aus dem Schmelzgefäß 1 vorgesehen. In
der Draufsicht gemäß Fig. 3 liegt die Abflußöffnung 15 bezüglich des Gefäßmittel
punktes 17 in positiver Kipprichtung 8, während die Arbeitsöffnung 16 in negativer
Kipprichtung 9 liegt, so daß beim Kippen in positiver Richtung 8 die Metallschmelze 13
aus dem Ofenherd 12 abgeführt und beim Kippen in negativer Richtung 9 Schlacke durch
die Arbeitsöffnung 16 entfernt werden kann.
Das seitlich am Schmelzgefäß 1 angebrachte Behandlungsgefäß 2 zur Aufnahme der
Metallschmelze 13 aus dem Ofenherd 12 ist mit feuerfestem Material ausgekleidet und
bildet, wie die Figuren deutlich erkennen lassen, eine konstruktive Einheit mit dem
Einschmelzgefäß 1. Das Behandlungsgefäß ist vorzugsweise in der Größe so bemessen,
daß es in der Lage ist, das maximal zulässige Volumen der Metallschmelze des Schmelzge
fäßes aufzunehmen, wobei der Querschnitt des Behandlungsgefäßes wesentlich kleiner als
der des Schmelzgefäßes ist. Das Behandlungsgefäß übernimmt die Aufgabe einer Pfanne,
besitzt im Boden eine Abstichöffnung 18 und gegebenenfalls Gasspülsteine bzw. Unter
baddüsen zum Einblasen von Behandlungsgasen und Feststoffen (nicht dargestellt) und ist
mit einem wassergekühlten Deckel 19 abgedeckt. Während in der Draufsicht gemäß Fig.
3 die Abstichöffnung 18 bezüglich des Mittelpunktes 20 des Behandlungsgefäßes 2 in
positiver Kipprichtung 8 angeordnet ist, ist in der gegenüberliegenden Hälfte des Behandlungsgefäßes
eine Arbeitsöffnung 21 vorgesehen, über die bei einem Kippen des Aggregats
in negativer Kipprichtung 9 Schlacke aus dem Behandlungsgefaß abgezogen werden kann.
Das Behandlungsgefäß 2 weist eine Eintrittsöffnung 22 für die Metallschmelze auf und ist
derart angrenzend neben dem Schmelzgefäß angebracht, daß in der Draufsicht (siehe
Fig. 3) bezüglich des Mittelpunktes 17 des Schmelzgefäßes 1 die Verbindungslinie 23
zwischen den Gefäßmittelpunkten 17 und 20 gegenüber der positiven Kipprichtung 8 einen
spitzen Winkel α einschließt, der im dargestellten Fall etwa 45° beträgt. Hierdurch ist es
möglich, bezüglich der Kipprichtung die Gefäßmittelpunkte 17 und 20 näher zusammen
zurücken und damit der zu bewegenden Massen zu konzentrieren.
Wie Fig. 4 zeigt, liegt im nicht gekippten Zustand des metallurgischen Aggregates, das
heißt in dessen Ausgangsposition, der Gefäßboden 24 des Nachbehandlungsgefäßes 2 tiefer
als der Gefäßboden 25 des Schmelzgefäßes 1, das heißt es Ofenherdes 12. Die Abflußöff
nung 15 des Schmelzgefäßes 1 ist mit der Eintrittsöffnung 22 des Behandlungsgefäßes 2
durch einen Verbindungskanal 26 verbunden, der als nach oben offene Rinne ausgebildet
ist. Konstruktiv ist die Rinne dadurch gebildet, daß die Ausmauerung für den Ofenherd
und des Behandlungsgefäßes, deren Oberkanten in der gleichen Ebene liegen, durch einen
tangentialen Abschnitt 27 zwischen den beiden Gefäßen verbunden ist und angrenzend an
diesen tangentialen Verbindungsabschnitt 27 in der Trennwand 28 zwischen den beiden
Gefäßen die nach oben offene Rinne des Verbindungskanals 26 ausgebildet wird.
Die Sohle 29 des Verbindungskanals liegt, wie insbesondere Fig. 4 zeigt, um einen
bedeutenden Betrag höher als der Gefäßboden 25 des Schmelzgefäßes 1. Sie soll minde
stens so hoch liegen, daß in der in Fig. 4 dargestellten Ausgangsposition des Aggregats
im Ofenherd 12 des Schmelzgefäßes 1 wenigstens das halbe Fassungsvermögen des
Behandlungsgefäßes 2 zurückgehalten werden kann.
Dem Schmelzgefäß 1 ist für die Zufuhr der zum Einschmelzen des metallischen Einsatz
materials erforderlichen Wärmeenergie eine erste Heizeinrichtung zugeordnet, die Licht
bogenelektroden, Induktionsspulen, Brenner, Gasspülsteine, Unterbaddüsen, Aufblas- und
Nachverbrennungsdüsen oder andere bekannte Heizeinrichtungen zum Erhitzen und
Schmelzen des Einsatzmaterials umfassen kann. In Fig. 3 sind stellvertretend für die erste
Heizeinrichtung Seitenwandbrenner 30 angedeutet und in den Fig. 4 und 6 eine
Durchtrittsöffnung 31 im Gefäßdeckel 11 für das Einführen einer Lichtbogenelektrode 40.
Dem Behandlungsgefäß ist eine zweite Heizeinrichtung zugeordnet. Die zweite Heiz
einrichtung kann die gleichen Energiequellen wie die erste Heizeinrichtung umfassen.
Bevorzugt sind die aus der Pfannenmetallurgie bekannten Heizeinrichtungen. Stellver
tretend sind in Fig. 2 Lichtbogenelektroden 40 dargestellt. Über Bodenspülsteine (nicht
dargestellt) oder Düsen 32 können Gase und auch pulverisierte Feststoffe in die Schmel
ze zu deren Behandlung eingeleitet werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist neben der konstruktiven Einheit aus
Schmelzgefäß 1 und Behandlungsgefäß 2 eine Hub- und Schwenkvorrichtung 33 für drei
Elektroden 40 derart angeordnet, daß die Elektroden wahlweise in das Schmelzgefäß 1 und
in das Behandlungsgefäß 2 einfuhrbar und dort als erste bzw. zweite Heizeinrichtung
einsetzbar sind. Die Hub- und Schwenkvorrichtung 33 ist, wie insbesondere Fig. 3
erkennen läßt, auf dem Kipprahmen 3 des Aggregats befestigt, so daß beim Kippen des
Aggregats die Elektroden nicht aus dem betreffenden Gefäß entfernt werden müssen.
Wie am besten aus den Fig. 1 und 6 ersichtlich ist, weist das Schmelzgefäß 1 einen
Chargiergutvorwärmer 34 auf. Dieser ist als Schacht ausgebildet und in der Haltekon
struktion 35 für den Deckel 11 befestigt. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen
Schmelzgefäßes mit integriertem Chargiergutvorwärmer ist in der WO 90/10 086 be
schrieben. Demgemäß ist ein Segment des Deckels durch einen Schacht ersetzt, über den
das metallische Einsatzmaterial in das Schmelzgefäß chargierbar ist. Die untere Öffnung
des Schachtes ist gleichzeitig die in Deckel 11 vorhandene Eintrittsöffnung 10 des Schmelzgefäßes.
Der Chargieigutvorwärmer 34 ist oben durch einen zur Seite verschiebbaren
Deckel 36 verschlossen. Die durch den Chargiergutvorwärmer hindurchgeleiteten heißen
Ofenabgase werden über eine obere Austrittsöffnung 38 abgezogen.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform weist der Chargiergutvorwärmer Sperr
organe 37 in Form von mit Abstand nebeneinanderliegenden Fingern auf, die von der in
der Fig. 6 mit ausgezogenen Linien dargestellten Schließstellung in eine gestrichelt
dargestellte Freigabestellung nach unten verschwenkbar sind, in der sie den Durchtritt
durch den Schacht freigeben. In der Schließstellung der Sperrorgane 37 wird das Einsatz
material im Chargiergutvorwärmer zurückgehalten und kann durch die heißen Ofengase
durchströmt werden, die von unten durch die Zwischenräume zwischen den Sperrorganen
37 in die Chargiergutsäule eintreten und nach Abgabe ihrer Wärme über die Austrittsöff
nung 38 abgezogen werden.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des beschriebenen Aggregats erläutert.
Unter der Annahme, daß im Behandlungsgefaß 2 eine Metallschmelze (Eisenschmelze)
metallurgisch behandelt worden ist, während gleichzeitig im Schmelzgefäß 1 eine Menge
an Einsatzmaterial (Stahlschrott) eingeschmolzen worden ist, die dem Inhalt des Behand
lungsgefäßes entspricht, ferner im Chargiergutvorwärmer 34 das durch die Sperrorgane 37
zurückgehaltene Einsatzmaterial erhitzt worden ist, laufen die folgenden Verfahrensschritte
ab.
- 1. Die fertig behandelte Metallschmelze wird über die Abstichöffnung 18 abgestochen und danach die Abstichöffnung wieder verschlossen.
- 2. Durch Kippen des Aggregats in positiver Kipprichtung 8 wird die Metallschmelze aus dem Ofenherd 12 über den Verbindungskanal 26 in das Behandlungsgefäß übergeleitet und beim oder nach dem Zurückkippen in die Ausgangslage das vorerhitzte Einsatzmaterial in das Schmelzgefäß durch Verschwenken der Sperrorgane 37 in die Freigabestellung char giert.
- 3. Die Sperrorgane 37 werden in ihre Schließstellung zurückgeschwenkt, und es wird kaltes Einsatzmaterial über die durch den zur Seite gefahrenen Deckel 36 freigegebene obere Öffnung chargiert und die Öffnung gleich wieder verschlossen.
- 4. Die Elektroden 40 werden in das Behandlungsgefäß 2 eingefahren und der Behandlungs prozeß eingeleitet, wobei die heißen Ofenabgase über den Verbindungskanal 26 in das Schmelzgefäß 1 strömen, hier fühlbare Wärme an das Einsatzmaterial abgeben und dann zur weiteren Wärmeausnutzung durch die Chargiergutsäule im Chargiergutvorwärmer 34 geleitet werden. Gleichzeitig mit der Wärmezufuhr durch die zweite Heizeinrichtung in das Behandlungsgefäß - ein Teil der Wärme kann mittels Einblasen von Sauerstoff durch Unterbaddüsen, Spülsteine und Lanzen zugeführt werden - erfolgt die Wärmezufuhr durch die erste Heizeinrichtung, das heißt im vorliegenden Fall durch die Brenner 30, in das Schmelzgefäß, um das Material in diesem Gefäß einzuschmelzen. Auch die hierbei entstehenden heißen Ofengase werden durch das im Chargiergutvorwärmer zurückgehalte ne Einsatzmaterial hindurchgeleitet.
- 5. Nach ausreichender Wärmezufuhr durch die Elektroden 40 in das Behandlungsgefäß 2 werden die Elektroden durch die Elektrodenhub- und -schwenkvorrichtung aus dem Behandlungsgefäß gezogen, zur Seite geschwenkt und in das Schmelzgefäß 1 eingeführt, um dort die Brennerleistung zu unterstützen und den Einschmelzprozeß zu beschleunigen.
- 6. Am Ende des Einschmelzprozesses, wenn der Badspiegel nahezu die Sohle 29 des Verbindungskanals erreicht hat und der Behandlungsprozeß im Behandlungsgefäß nahezu abgeschlossen ist, werden die Elektroden wieder zum Behandlungsgefäß zurückgeschwenkt und das Aggregat wird zum Abschlacken in die negative Kipprichtung gekippt. Danach wiederholen sich die beschriebenen Verfahrensschritte 1 bis 6.
Claims (16)
1. Metallurgisches Aggregat zum Einschmelzen von metallischem Einsatz
material und zum Nachbehandeln der Metallschmelze, das aus einer Ausgangsposition in
eine positive Kipprichtung (8) um eine Kippachse (7) kippbar oder längs einer Wälzbahn
(4) abwälzbar ist, enthaltend
- a) ein mit einer Chargieröffnung (10) zum Einbringen des Einsatzmaterials versehenes Schmelzgefäß (1), das einen Ofenherd (12) zur Aufnahme der Metallschmelze (13) enthält, in dessen Seitenwand eine Abflußöffnung (15) zur Entnahme der Metallschmelze (13) aus dem Ofenherd, beim Kippen des Aggregats angeordnet ist,
- b) eine dem Schmelzgefäß zugeordnete erste Heizeinrichtung (30, 38) zum Einschmelzen des Einsatzmaterials,
- c) ein seitlich am Schmelzgefäß angebrachtes Behandlungsgefäß (2), zur Aufnahme der Metallschmelze aus dem Ofenherd (12) des Schmelzgefäßes (1) und zur metallurgischen Behandlung, das eine Eintrittsöffnung (22) für die Metallschmelze und eine Abstichöffnung (18) enthält,
- d) eine dem Behandlungsgefäß zugeordnete zweite Heizeinrichtung (38) zur metallurgi schen Behandlung der Schmelze, und
- e) einen die Abflußöffnung (15) des Schmelzgefäßes (1) mit der Eintrittsöffnung (22) des Behandlungsgefäßes (2) verbindenden Kanal (26), über den die beim Kippen des Aggregats in positiver Kipprichtung (8) aus der Abflußöffnung (15) des Schmelzgefäßes (1) ab fließende Metallschmelze (13) in das Behandlungsgefäß (2) überführbar ist.
2. Metallurgisches Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß es zum Entfernen der Schlacke in einer zur positiven Kipprichtung (8) ent
gegengesetzten negativen Kipprichtung (9) kippbar bzw. abwälzbar ist.
3. Metallurgisches Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Draufsicht die Verbindungslinie (23) vom Gefäßmittelpunkt
(17) des Schmelzgefäßes (1) zum Gefäßmittelpunkt (20) des Behandlungsgefäßes (2)
gegenüber der positiven Kipprichtung (8) des Aggregats einen spitzen Winkel (α) ein
schließt.
4. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß in der Draufsicht eine zur positiven Kipprichtung (8) durch
den Mittelpunkt (17) des Schmelzgefäßes (1) gezogene Linie dessen Gefäßwand im Bereich
der Ausflußöffnung (15) schneidet.
5. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Gefäßwand des Schmelzgefäßes (1) auf der der Abfluß
öffnung (15) gegenüberliegenden Seite eine Arbeitsöffnung (16) aufweist.
6. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abstichöffnung (18) des Behandlungsgefäßes (2), bezogen
auf die positive Kipprichtung (8) exzentrisch im äußeren Randbereich des Bodens (24) des
Behandlungsgefäßes (2) angeordnet ist.
7. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß bezogen auf die Gefäßmitte (29) die Gefäßwand des Behandlungsgefäßes
(2) in negativer Kipprichtung (9) eine Arbeitsöffnung (21) aufweist.
8. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß im nichtgekippten Zustand (Ausgangsposition) des metallurgi
schen Aggregats die Sohle (29) des Verbindungskanals (26) höher liegt als der Gefäßboden
(25) des Schmelzgefäßes (1).
9. Metallurgisches Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Sohle (29) des Verbindungskanals (26) gegenüber dem Gefaßboden (25)
des Schmelzgefäßes (1) um einen Betrag höher liegt, der in der Ausgangsposition des
Aggregats ein Zurückhalten der Schmelze (13) im Ofenherd (12) des Schmelzgefäßes (1)
von wenigstens dem halben Fassungsvermögen des Behandlungsgefäßes (2) ermöglicht.
10. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Ausgangsposition des Aggregates der Gefäßboden
(24) des Behandlungsgefäßes (2) tiefer liegt als der Gefäßboden (25) des Schmelzgefäßes
(1).
11. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (26) als eine nach oben hin offene
Rinne in einer aus feuerfestem Material bestehenden Trennwand (28) zwischen den beiden
Gefäßen (1 und 2) ausgebildet ist.
12. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß neben der konstruktiven Einheit aus Schmelzgefäß (1) und
Behandlungsgefäß (2) eine Hub- und Schwenkvorrichtung (33) für wenigstens eine Elek
trode (40) angeordnet ist, die wahlweise in das Schmelzgefäß (1) und das Behandlungs
gefäß (2) einführbar ist.
13. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hub- und Schwenkvorrichtung (33) für die Elektrode
(40) auf einem die konstruktive Einheit aus Schmelzgefäß (1) und Behandlungsgefäß (2)
tragenden kippbaren Rahmen (3) angeordnet ist.
14. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß in das Schmelzgefäß (1) und/oder das Behandlungsgefäß
(2) Düsen (40, 32) zum Einblasen von Gasen und Feststoffen münden.
15. Metallurgisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Deckel (11) des Schmelzgefäßes (1) in einer Halte
konstruktion (35) befestigt ist, die zugleich einen als Chargiergutvorwärmer (34) ausgebil
deten Schacht trägt, dessen untere Öffnung in den Innenraum des Schmelzgefäßes (1)
mündet.
16. Metallurgisches Aggregat nach Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Chariergutvorwärmer (34) Sperrorgane (37) aufweist, die aus
einer Schließstellung zum Festhalten von Chargiergut im Innenraum des Chargiergutvor
wärmers (34) in eine Freigabestellung bewegbar sind, in der sie den Durchtritt für das
Einsatzmaterial durch den Chargiergutvorwärmer freigeben.
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