DE60019861T2

DE60019861T2 - Pfannenheizsystem und Verfahren zum Heizen von Pfannen

Info

Publication number: DE60019861T2
Application number: DE60019861T
Authority: DE
Inventors: Kazuaki Mizushima Hara; Kazunari Mizushima Andachi; Hiroshi Mizushima Nomura; Mamoru Mizushima Suda; Daisuke Mizushima Takahashi; Nobutaka Mizushima Goto; Kiyoshi Mizushima Takahashi; Ryoji Mizushima Nagai
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2020-08-26
Also published as: BR0004572B1; AU5362100A; CN1981958A; CN100513013C; CA2316599C; CN1286149A; US6540957B1; DE60019861D1; CN1250364C; CA2316599A1; TW450850B; BR0004572A; CN1981960A; KR20010021430A; AU777510B2; KR100751650B1; CN100513014C; CN1305613C; EP1078704B1; EP1078704A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pfannen- bzw. Gießtiegel-Heizvorrichtung, die in einem Konverterprozess verwendet wird, um einen Konverter aufgenommene Stahlschmelze zu transportieren, und insbesondere auf ein Verfahren zum Erwärmen eines Gießtiegels.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im folgenden wird zunächst eine Beschreibung einer herkömmlichen Vorrichtung gegeben.
1) Gemäß 3 wird ein in einem Konverterprozess verwendeter Gießtiegel dazu genutzt, Stahlschmelze einem kontinuierlichen Gießverfahren bzw. Stranggießverfahren zuzuführen, und diese wird anschließend zu einer Schlackenaustragungsstation B1 mittels eines Krans 2 oder dergleichen bewegt. An der Schlackenaustragungsstation B1 wird der Gießtiegel 1 gekippt, so dass in dem Gießtiegel verbleibende Schlacke ausgetragen wird. Der Gießtiegel wird dann zu einer Inspektions-/Wartungsstation (nicht dargestellt) bewegt, an der eine Gleitdüse abgeschruppt oder gegen eine neue Gleitdüse ausgetauscht wird. Der Gießtiegel wird dann zu einer Vorwärmstation C1 bewegt, an der der Gießtiegel beispielsweise mittels eines Brenners (nicht dargestellt) vorgewärmt wird, um den Gießtiegel 1 zu dehydrieren und irgendeine Abnahme der Temperatur der Stahlschmelze auszugleichen, die von einem Konverter 3 aufzunehmen ist.
Der Gießtiegel 1 wird dann beispielsweise durch den Kran 2 bewegt, der an einem Stahlträger-Gießtiegelwagen 5 angebracht ist, welcher den Gießtiegel 1 zu einer Abstichstation D1 transportiert. Der Gießtiegel 1, der zu der Abstichstation D1 bewegt worden ist, wird eine vorbestimmte Zeitspanne lang stationiert und empfängt danach die Stahlschmelze direkt von dem Konverter 3. Nach der Aufnahme der Stahlschmelze wird der Gießtiegel 1 wieder durch den Gießtiegelwagen 5 zu einer Sekundärfrischestation (nicht dargestellt) bewegt, an der die Stahlschmelze im Gießtiegel 1 einer beispielsweise mittels eines RF-Verfahrens durchgeführten Sekundärfrischebehandlung unterzogen wird.
Im Anschluss wird der Gießtiegel auf dem Gießtiegelwagen 5 beispielsweise durch den Kran 2 zu einer Stranggießstation A1 gefördert. Der zu dieser Station A1 transportierte Gießtiegel 1 wird auf einer kontinuierlichen Gießmaschine bzw. Stranggießmaschine angebracht, und eine am Boden des Gießtiegels 1 vorgesehene Gleitdüse wird geöffnet und geschlossen, wodurch die Stahlschmelze kontinuierlich mit angemessener Geschwindigkeit in eine Gießwanne bzw. Zwischenwanne (tundish) eingebracht wird, um kontinuierlich gegossen zu werden. Der Gießtiegel 1 wird dann wieder dem beschriebenen Prozess unterzogen.
Die Abstichtemperatur, bei der die Stahlschmelze aus dem Konverter 3 ausgetragen wird, wird so festgelegt und gesteuert, dass die Stahlschmelze hoch genug gehalten wird, um den Gießvorgang bis zum Ende des Stranggießens zu ermöglichen. Infolgedessen wird die Abstichtemperatur weitgehend durch die Temperatursenkung bestimmt, welche die Stahlschmelze 1 erhält, während die Stahlschmelze in dem Gießtiegel 1 gehalten wird.
Bei dem herkömmlichen Konverterprozess jedoch dauert es eine ziemlich lange Zeit vom Vorheizen des Gießtiegels 1 in der Vorwärmstation C1 bis zur Aufnahme der Stahlschmelze im Gießtiegel an der Abstichstation D1. Insbesondere wird die Temperatur des feuerfesten Materials des Gießtiegels infolge natürlicher Wärmestreuung gesenkt, während der Gießtiegel 1 zur Aufnahme der Stahlschmelze an der Abstichstation angehalten wird bzw. ist. Dies bewirkt einen starken Temperaturabfall der in den Gießtiegel 1 aufgenommenen Stahlschmelze. Dies erfordert, dass die Abstichtemperatur, mit der die Stahlschmelze aus dem Konverter ausgetragen wird, auf ein hohes Niveau einzustellen, so dass die Stahlschmelzetemperatur auch am Ende des Stranggießvorgangs hoch genug zum Gießen ist. Infolgedessen wird eine größere Menge an Kohlematerial, wie z.B. Koks, der der Stahlschmelze zugeführt wird, um als temperatursteigerndes Material während des Einblasens im Konverterprozess zu wirken, verbraucht.
Außerdem ist die feuerfeste Gießtiegelauskleidung in stärkerem Maß einer thermischen Attacke ausgesetzt, und zwar infolge des großen Unterschieds zwischen der Temperatur der feuerfesten Gießtiegelauskleidung und der Abstichtemperatur, bei der die Stahlschmelze aus dem Konverter ausgetragen wird, mit dem Ergebnis, dass die feuerfeste Auskleidung nicht für eine längere Nutzung erhalten werden kann. Ferner zeigt die Stahlschmelze im Gießtiegel 1 starke lokale Temperaturabweichungen.
Außerdem erfordert das Vorwärmen des Gießtiegels an der Vorwärmstation viel Zeit und verbraucht somit eine große Menge an Verbrennungsgas (C-Gas) zum Vorwärmen.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Probleme des Standes der Technik zu überwinden. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Beheizen eines Gießtiegels bereitzustellen, das es gestattet, die Abstichtemperatur, mit der die Stahlschmelze aus einem Konverter ausgetragen wird, auf einen niedrigen Pegel einzustellen, um eine Reduzierung des Verbrauchs von Kohlematerial zu ermöglichen, während eine thermische Attacke auf das feuerfeste Gießtiegelmaterial unterdrückt wird, um das Einheitsverhältnis unit ratio) der feuerfesten Materialien zu verbessern, und wobei der Verbrauch der zum Erwärmen des Gießtiegels durch Brenner verwendeten Verbrennungsgase reduziert wird, womit zur Energieeinsparung beigetragen wird.
2) Es ist ein Heizverfahren zum Beheizen eines Gießtiegels mittels Brennern vom regenerativen Typ, während die obere Öffnung des Gießtiegels durch eine Gießtiegelabdeckung verschlossen ist, auf der die Brenner angebracht sind, bekannt gewesen. Diese Art von Heizverfahren ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentan meldung, Veröffentlichungsnummer 7-112269 offenbart. Dieses Heizverfahren wendet ein Paar Brennereinheiten an, welche alternierend Frischluft zuführen und Verbrennungsabgas austragen, während Wärme durch einen dazwischen angeordneten Wärmeregenerator zurückgewonnen wird. Diese Brennereinheiten sind an der Gießtiegelabdeckung angebracht, welche die obere Öffnung des Gießtiegels verschließt. Das Paar Brennereinheiten führt eine Verbrennung alternierend durch. Während eine der Brennereinheiten betätigt wird, um den Gießtiegel zu erwärmen, wird das Verbrennungsgas nach dem Heizvorgang ausgestoßen und durch ein Abgasrohr zurückgewonnen, welches einen Wärmeregenerator durchläuft, der mit der anderen Brennereinheit zugeordnet ist.
Im Dauerbetrieb dieser Art von regenerativer Brennereinrichtung ist die Rückgewinnungsrate des Abgases so eingestellt, dass sie annähernd gleich der Zuführrate der Verbrennungsluft ist, und zwar aus dem nachstehend genannten Grund. Eine Rückgewinnung des Abgases mit einer Rate über der Rate der Zuführung der Verbrennungsluft verursacht einen Anstieg der Abgastemperatur an dem Wärmeakkumulator-Auslass auf einen außerordentlich hohen Pegel über Temperaturen hinaus, die durch die strukturellen Elemente ausgehalten werden können, welche den Wärmegenerator und Vorrichtungen haltern, die in dem Abgasrohr angeordnet sind, wie z.B. ein Umschaltventil und ein Abgasgebläse. Dies macht das gesamte Heizsystem funktionsunfähig und unpraktisch. Aus diesem Grund wird die Rückgewinnungsrate des Verbrennungsabgases so gesteuert, dass sie annähernd gleich der Zuführrate der Verbrennungsluft ist, und zwar vom Beginn bis zum Ende der Verbrennung.
Dieses Steuerverfahren leidet jedoch unter dem folgenden Nachteil: zu Beginn der Verbrennung wird nämlich der Großteil der durch das Abgasrohr zurückgeführten Abgases zum Beheizen des Wärmeregenerators genutzt. In diesem Zustand ist die Temperatur der Verbrennungsluft nach dem Wärmeaustausch über dem Wärmeregenerator erheblich geringer als die Temperatur des von dem Gießtiegel gesammelten Abgases, so dass das Wärmerückgewinnungsverhältnis unerwünscht niedrig ist. Bei diesem Steuerverfahren ist es unmöglich, den Gießtiegel in kurzer Zeit rasch zu erwärmen, da die Verbrennungstemperatur und somit die Verbrennungsgastemperatur nicht in der Anfangsperiode der Verbrennung angehoben werden kann.
Angesichts dieses Problems ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein schnelles Heizverfahren zum raschen Erwärmen eines Gießtiegels mittels eines regenerativen Brennersystems bereitzustellen, bei dem die hohe Temperatur der Atmosphäre in dem Gießtiegel beibehalten wird, ohne dem Verbrennungsgas am Wärmeakkumulator-Auslass ein Überschreiten der tolerierbaren Temperatur durch die Wärmeregenerator-Halterungsstruktur und die Vorrichtungen in dem Abgasrohr, beispielsweise ein Umschaltventil, zu gestatten, wodurch ein hoher thermischer Wirkungsgrad zum Beheizen des Gießtiegels erzielt wird.
3) Im Stand der Technik wird zum Erhitzen des Gießtiegels der Gießtiegel zu einer vorbestimmten Station mit Hilfe eines Wagens transportiert, wobei die obere Öffnung des Gießtiegels durch die Gießtiegelabdeckung geschlossen ist, auf der Brenner angebracht sind. Ein Beheizen des Gießtiegels wird durch Verbrennung eines Brennstoffs mittels des Brennersystems auf der die obere Öffnung des Gießtiegels verschließenden Gießtiegelabdeckung durchgeführt, während das Verbrennungsgas von dort ausgestoßen wird. Eine Bewegung der das Brennersystem tragenden Gießtiegelabdeckung wird mittels eines Krans oder dergleichen ausgeführt.
Die Arbeit zum Bewegen der Gießtiegelabdeckung mit dem Brennersystem auf den und von dem Gießtiegel ist äußerst mühsam und zeitraubend. Außerdem besteht ein Risiko, dass der Rand der oberen Öffnung des Gießtiegels durch einen Schlag beschädigt wird, der erfolgt, wenn die das Brennersystem tragende Gießtiegelabdeckung auf den Gießtiegel aufgebracht wird.
Die Erfindung soll auch dieses Problem überwinden. Somit ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gießtiegelsabdeckungs-Anhebevorrichtung zum Anheben und Absenken einer ein Brennersystem tragenden Gießtiegelabdeckung bereitzustellen, welche die Arbeit zum Öffnen und Schließen der oberen Abdeckung eines Gießtiegels mit der Gießtiegelabdeckung erleichtert, während sie eine Beschädigung des Randes der oberen Abdeckung des Gießtiegels vermeidet.
Abriss der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Erhitzen eines Gießtiegels mit einem regenerativen Brennersystem bereit, wie es in Anspruch 1 oder in Anspruch 2 definiert ist. Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Vorrichtung zum Erhitzen eines Gießtiegels gemäß diesem Verfahren sowie eine Gießtiegelabdeckung-Anhebevorrichtung zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung bereit.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen klarer hervor.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 einer Darstellung einer Ausführungsform ausgewählter Schritte bei einer Gießtiegelheizmethode gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform ausgewählter Schritte der Gießtiegelheizmethode gemäß der vorliegenden Erfindung,
3 eine Darstellung von Schritten bei einem herkömmlichen Gießtiegelheizverfahren,
4 eine schematische Vorderansicht, anhand eines Brennersystems, eines Gießtiegels, der von einem Wagen getragen wird, welcher an einer Abstichstation stationiert wurde,
5 eine Draufsicht auf die in 4 gezeigte Anordnung,
6 eine schematische Vorderansicht eines wärmeakkumulierenden Brennersystems im Betrieb,
7 eine schematische Vorderansicht einer zweiten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung zum Öffnen und Schließen einer oberen Öffnung eines Gießtiegels,
8 eine graphische Darstellung der Verbrennungsgasrate in Beziehung zur Zeit,
9 eine graphische Darstellung der Abgasrate in Beziehung zur Zeit,
10 eine graphische Darstellung der Abgastemperatur an der Auslassseite eines Wärmeregenerators in Beziehung zur Zeit,
11 eine graphische Darstellung der Rückgewinnungsrate von Gas in Beziehung zur Zeit,
12 eine graphische Darstellung der Verbrennungsgastemperatur in einem Gießtiegel in Beziehung zur Zeit, und
13 eine graphische Darstellung der Wärmeeingaberate in Beziehung zur Zeit.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1. Erste und fünfte Aspekte der Erfindung
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(1) Schnellheizverfahren
Gemäß 1 wird ein Gießtiegel 1 in einem Konverterprozess verwendet. Nach dem Fördern von Stahlschmelze zu einem Stranggießprozess bei A2 wird der Gießtiegel 1 beispielsweise von einem Kran 2 zu einer Schlackenaustragungsstation B2 bewegt, an der der Gießtiegel gekippt wird, um im Gießtiegel 1 verbleibende Schlacke auszutragen. Der Gießtiegel 1 wird dann zu einer Inspektions-/Wartungsstation (nicht dargestellt) bewegt, an der eine Gleitdüse des Gießtiegels 1 abgeschruppt oder ausgetauscht wird. Der Gießtiegel 1 wird dann zu einer Wärmeerhaltungsstation C2 bewegt, an der er im Gegensatz zu dem herkömmlichen Prozess, bei dem der Gießtiegel durch Brenner erhitzt wird, die obere Öffnung des Gießtiegels 1 bedeckt und mit einer Gießtiegelabdeckung 1a verschlossen wird, um die Wärme des Gießtiegels 1 zu erhalten.
Anschließend wird der Gießtiegel 1 auf einen Gießtiegelwagen 5, beispielsweise mittels eines Krans 2 aufgebracht, und der Gießtiegelwagen 5 bringt den Gießtiegel 1 zu einer Abstichstation D2, bei der der Gießtiegel 1 zur Aufnahme von aus einem Konverter 3 abgestochener Stahlschmelze stationiert wird. Genauer gesagt wird der Gießtiegel 1 auf den Gießtiegelwagen 5 bei Erreichen der Abstichstation über eine vorbestimmte Stand-by-Zeit hinweg stationiert. Während dieser Stand-by-Zeit wird ein regeneratives Brennersystem 10 zum schnellen Erhitzen des Gießtiegels 1 betrieben, um den Gießtiegel 1 zu dehydrieren und ein Sinken der Temperatur der aus dem Konverter 3 abgestochenen Stahlschmelze auszugleichen.
Anschließend an die schnelle Erhitzung nimmt der Gießtiegel 1 die vom Konverter 3 abgestochene Stahlschmelze auf. Der Gießtiegelwagen 5 verbringt dann den Gießtiegel 1 zu einer Sekundär-Frischestation (nicht dargestellt), an der die Stahlschmelze im Gießtiegel 1 einer Sekundär-Frischebehandlung, beispielsweise durch ein RH-Verfahren, unterzogen wird.
Dann wird der Gießtiegel 1 durch einen Kran 2 oder dergleichen von dem Gießtiegelwagen 5 zu der Stranggießstation A2 transportiert, an der sich der gti Gießtiegel auf einer Stranggießvorrichtung eines bekannten Typs befindet. In diesem Stadium wird die am Boden des Gießtiegels 1 vorgesehene Gleitdüse geöffnet, so dass die Stahlschmelze mit geeigneter Geschwindigkeit einer Gießwanne bzw. einem Zwischenbehälter zugeführt wird, wodurch der Stanggießprozess ausgeführt wird. Die beschriebenen Abfolgen von Arbeitsgängen werden vorzugsweise zyklisch ausgeführt.
(2) Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung
Im folgenden wird eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens zum schneller Erhitzen durch das Brennersystem 10 vom Wärmeakkumulationstyp, des Gießtiegels 1 auf dem an der Abstichstation D2 stationierten Gießtiegelwagen 5 mit besonderem Bezug auf 4 bis 6 gegeben. Es wird zunächst auf 4 und 5 eingegangen, in denen ein Portalrahmen so angeordnet ist, dass er eine Bahn eines Gießtiegelwagens 5, der an der Abstichstation D2 stationiert ist (aus 2), überspannt. Der Portalrahmen 11 hat eine Anhebevorrichtung 100, an der eine kreisförmige Gießtiegelabdeckung 12 aufgehängt ist, so dass die Gießtiegelabdeckung 12 angehoben und abgesenkt werden kann, um eine obere Öffnung des Gießtiegels 1 auf dem Gießtiegelwagen 5 zu öffnen und zu schließen. Die Gießtiegelabdeckung 12 trägt ein regeneratives Brennersystem 10.
Die Konfiguration der Anhebevorrichtung 100 ist wie folgt. Die Anhebevorrichtung hat ein Paar Ketten 101 und 102, welche die Gießtiegelabdeckung 12 anhebbar an zwei Abschnitten der Oberfläche der Gießtiegelabdeckung 12, die voneinander in der Richtung der Breite des Gießtiegelwagens 5 beabstandet sind, hält. Genauer gesagt, verlaufen die Ketten 101 und 102 von den an der Oberfläche der Gießtiegelabdeckung 12 festgehaltenen Enden nach oben, und nachdem sie um Kettenräder 103 und 104, die jeweils am Portalrahmen 11 angebracht sind, herumgeführt worden sind, erstrecken sie sich im wesentlichen horizontal. Die Enden dieser Ketten 101 und 102 sind mit verzweigten Enden eines gemeinsamen Verbinderelements 105 verbunden.
Eine einzelne Kette 106 ist an ihrem einen Ende mit dem anderen Ende des Verbinderelements 105 verbunden und erstreckt sich horizontal von den Ketten 101 und 102 weg, nachdem sie um ein am Portalrahmen 11 angebrachtes Kettenrad 107 herumgeführt wurden, und verläuft nach unten, wobei an ihrem anderen Ende ein Gegengewicht 108 aufgehängt ist. Das Gegengewicht 108 hat ein Gewicht, welches im wesentlichen das Gewicht der Gießtiegelabdeckung 12 einschließlich des regenerativen Brennersystems 10 ausgleicht.
Das Kettenrad 107 wird durch einen Antriebsmotor 109, der reversibel ist, angetrieben, um die Gießtiegelabdeckung 12 zusammen mit dem Brennersystem 10 anzuheben und abzusenken. Um eine reibungslose Auf- und Abbewegung der Gießtiegelabdeckung 12 zu gewährleisten, werden vier auf der oberen Oberfläche der Gießtiegelabdeckung 12 vorgesehene Gleitstangen 110 durch entsprechende Gleithülsen 111 geführt, die am Portalrahmen 11 vorgesehen sind.
(3) Regenerativer Brenner
Im folgenden wird eine Beschreibung des regenerativen Brenners 10 mit besonderem Bezug auf 6 gegeben. Der regenerative Brenners 10 hat ein Paar Brennereinheiten 112a und 112b, die an der oberen Oberfläche der Gießtiegelabdeckung 12 an einander beabstandeten Positionen in der Bewegungsrichtung des Gießtiegelwagens 5 angebracht sind. Wärmeregeneratoren 113a und 113b, die aus Keramikmaterial gefertigt sind, sind integral an den Brennereinheiten 112a bzw. 112b vorgesehen. Ein Verbrennungsluft-Zuführrohr 114a und ein Abgasrohr 121a sind mit dem Wärmeregenerator 113a verbunden. Desgleichen sind ein Verbrennungsluft-Zuführrohr 114b und ein Abgasrohr 121b mit dem Wärmeregenerator 113b verbunden.
Die Verbrennungsluft-Zuführrohre 114a und 114b sind jeweils mit Umschaltventilen 115a bzw. 115b versehen. Die Verbrennungsluft-Zuführrohre 114a und 114b haben stromaufwärtige Enden, die sich von einem einzigen Verbrennungsluft-Zuführrohr 116 aus verzweigen. Das Verbrennungsluft-Zuführrohr 116 hat ein Strömungsraten-Steuerventil 117 und einen Strömungsmesser (eine Öffnung) 118 stromauf des Strömungsraten-Steuerventils 117, und ist an seinem stromaufwärtigen Ende mit einem am Portalrahmen 11 angebrachten Gebläse 119 gekoppelt. Wie aus 4 hervorgeht, hat das Verbrennungsluft-Zuführrohr 116 einen Abschnitt, der sich im wesentlichen vertikal erstreckt und der einen Balg 120 aufweist, welcher einen Vertikalhub der Gießtiegelabdeckung 12 aufnimmt bzw. ausgleicht.
Die Abgasrohre 121a und 121b haben Umschaltventile 122a bzw. 122b. Die Abgasrohre 121a bzw. 121b haben auch Thermometer Ta und Tb stromauf der Umschaltventile 122a und 122b, die zur Messung von Temperaturen des Abgases an den Auslässen der Wärmeregeneratoren 113a bzw. 113b angeordnet sind. Die Abgasrohre 121a und 121b vereinigen sich an ihrem stromabwärtigen Ende zu einem einzigen Abgasrohr 123, das mit einem Strömungsmesser (einer Öffnung) 124 und einem Strömungsraten-Steuerventil 125 stromab des Strömungsraten-Steuerventils 124 versehen ist. Das stromabwärtige Ende des Abgasrohrs 123 reicht bis zu einem Abgasgebläse 126, das am Portalrahmen 11 angebracht ist. Wie aus 4 hervorgeht, hat das Abgasrohr 123 einen Abschnitt, der sich im wesentlichen vertikal erstreckt, und weist einen Balg 127 auf, der einen Vertikalhub der Gießtiegelabdeckung 12 ausgleicht.
Mit den Brennereinheiten 112a und 112b sind Brennstoffgas-Zuführleitungen 128a bzw. 128b verbunden. Diese Brennstoffgas-Zuführleitungen 128a und 128b sind jeweils mit Schaltventilen 129a bzw. 129b versehen. Die Brennstoff-Zuführrohre 128a und 128b haben stromaufwärtige Enden, die sich von einer einzigen gemeinsamen Brennstoff-Zuführleitung 130 verzweigen. Die Brennstoff-Zuführleitung 130 hat ein Strömungsraten-Steuerventil 131 und einen Strömungsmesser (eine Öffnung) 132 stromauf des Strömungsraten-Steuerventils 117. Wie aus 4 hervorgeht, hat die Brennstoff-Zuführleitung 130 einen Abschnitt, der sich vertikal erstreckt und der einen Balg 133 aufweist, welcher einen Vertikalhub der Gießtiegelabdeckung 12 aufnimmt bzw. ausgleicht. Ein in 6 erscheinendes Symbol Dc bezeichnet ein Thermometer, welches die Temperatur im Gießtiegel 12 misst.
Im folgenden wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Beheizen des Gießtiegels 1 mittels des regenerativen Brennersystems 10 gegeben.
Der den Gießtiegel 1 tragende Gießtiegelwagen 5 wird bewegt, um den Gießtiegel 1 zu der Abstichstation D2 unterhalb des Konverters 3 zu verbringen, und wird an einer vorbestimmten Position in Bezug auf den Portalrahmen 11 angehalten. Die Ankunft des Gießtiegelwagens 5 an dieser Position wird durch einen Positionssensor (nicht dargestellt) erfasst, der am Portalrahmen 11 vorgesehen ist. Gemäß einem Signal von dem Positionssensor wird der am Portalrahmen 11 angebrachte Antriebsmotor 109 aktiviert, um das Kettenrad 107 in der Richtung zur Anhebung des Gegengewichts 108 anzutreiben. Infolgedessen wird die das regenerative Brennerssystem 10 tragende Gießtiegelabdeckung 12 auf den Gießtiegel 1 abgesenkt und aufgesetzt, um die obere Öffnung des Gießtiegels 1 zu bedecken. Es ist anzumerken, dass das Aufsetzen des Gießtiegels 12 durchgeführt wird, ohne dem Rand der oberen Öffnung des Gießtiegels 1 einen merklichen Stoß zu geben, da das Gewicht der Gießtiegelabdeckung 12 einschließlich des Gewichts des Brennersystems 10 durch das Gewicht des Gegengewichts 108 ausgeglichen wird, womit das Risiko der Beschädigung des Randes der oberen Öffnung des Gießtiegels ausgeschaltet wird.
In diesem Stadium wird die Verbrennung durch alternierendes Aktivieren der Brennereinheiten 112a und 112b durchgeführt, wodurch der Gießtiegel 1 während des Zeitraums, in dem der Gießtiegelwagen 5 im Stand-by-Zustand stationiert ist, schnell erhitzt wird.
Wenn beispielsweise die Brennereinheit 112a aktiviert ist, werden (1) das Schaltventil 115a des Verbrennungsluft-Zuführrohrs 114a, (2) das Schaltventil 129a der Brennstoffgas-Zuführleitung 128a und (3) das Schaltventil 112b des Abgasrohrs 121b geöffnet, während (1) das Schaltventil 115 des Verbrennungsluft-Zuführrohrs 114b, (2) das Schaltventil 129b des Brennstoffgas-Zudführrohrs 128b und (3) das Schaltventil 122a des Abgasrohrs 121a geschlossen sind bzw. werden. Somit wird das durch die Brennereinheit 112a zugeführte Brennstoffgas verbrannt, um eine Flamme sowie Verbrennungsgas zu bilden, welches Wärme zum Beheizen des Gießtiegels 1 abstrahlt. Das Abgas wird durch den Wärmeregenerator 113b und die Abgasrohre 121b sowie 123 ausgetragen.
Demgegenüber werden, wenn die Brennereinheit 112b aktiviert ist, (1) das Schaltventil 115b des Verbrennungsluft-Zuführrohrs 114b, (2) das Schaltventil 129b des Brennstoffgas-Zuführrohrs 128b und (3) das Schaltventil 112a des Abgasrohrs 121a geöffnet, während (1) das Schaltventil 115a des Verbrennungsluft-Zuführrohrs 114a, (2) das Schaltventil 129a des Brennstoffgas-Zuführrohrs 128a und (3) das Schaltventil 122b des Abgasrohrs 121b geschlossen sind bzw. werden. Damit wird das durch die Brennereinheit 112b zugeführte Brennstoffgas verbrannt, um eine Flamme und Verbrennungsgas zu bilden, welches zum Beheizen des Gießtiegels 1 Wärme abstrahlt. Das Abgas wird durch den Wärmeregenerator 113a und die Abgasrohre 121a bzw. 123 ausgetragen.
Das Schalten der Schaltventile 115a, 115b, 122a, 122b, 129a und 129b sowie die Steuerung der Strömungsraten-Steuerventile 117, 125 und 131 auf der Basis der Strömungsraten, wie sie durch die Strömungsmesser 118, 124 und 132 gemessen werden, wird der Reihe nach durch eine nicht dargestellte Heiz-Steuervorrichtung durchgeführt.
Durch den alternierenden Betrieb der Brennereinheiten 112a und 112b wird die den Brennereinheiten 112a und 112b zuzuführende Verbrennungsluft auf eine hohe Temperatur vorgewärmt, die sich derjenigen des Abgases annähert, und zwar durch direkten Kontakt mit den Wärmeregeneratoren 113a und 113b, um eine stabile Verbrennung mit einem mageren Gemisch mit geringerem Brennstoffgasgehalt zu ermöglichen, wodurch der Gießtiegel 1 rasch erhitzt wird. Ein rasches Erhitzen erfolgt in einem Zeitbereich von etwa 5 min bis 60 min bei der Temperatur von 400–900°C bis 700–1200°C. Nach dem raschen Erhitzen des Gießtiegels 1 wird der am Portalrahmen 11 angebrachte Antriebsmotor 109 umgekehrt, um das Kettenrad 107 in der Richtung zum Absenken des Gegengewichts 108 anzutreiben, wodurch die das regenerative Brennersystem 10 tragende Gießtiegelabdeckung 12 angehoben wird, um das obere Ende des Gießtiegels 1 zu öffnen.
Unmittelbar nach dem Anheben der Gießtiegelabdeckung 12 wird der Gießtiegel 1 zu der Abstichposition bewegt, um Stahlschmelze aus dem Konverter 3 aufzunehmen. Der den mit Stahlschmelze gefüllten Gießtiegel 1 tragende Gießtiegelwagen 5 wird dann bewegt, um den Gießtiegel 1 zu einer Sekundär-Frischestation (nicht dargestellt) zu verbringen, an der die Stahlschmelze im Gießtiegel 1 einem Sekundär-Frischeprozess unterzogen wird. Nach der Sekundär-Frischebehandlung wird der Gießtiegel 1 vom Kran 2 beispielsweise zu der Stranggießstation A2 transportiert, an der der Stranggießvorgang durchgeführt wird.
Bei dieser Ausführungsform ist die Wärmemenge, welche das feuerfeste Gießtiegelmaterial besitzt, im Vergleich zu bekannten Verfahren aufgrund der Tatsache wesentlich höher, dass das Beheizen des Gießtiegels 1 bis zu einem Moment unmittelbar vor dem Abstich fortgesetzt wird. Dies ermöglicht es, dass die Abstichtemperatur, mit der die Stahlschmelze aus dem Konverter 3 zugeführt wird, auf einen erheblich niedrigeren Pegel eingestellt werden kann als bei dem bekannten Verfahren, ohne zu gestatten, dass die Stahlschmelze-Temperatur unter eine Gießtemperatur am Ende des Stranggießvorgangs abfällt. Dies trägt dazu bei, die Menge an Kohlematerial, wie z.B. Koks zu reduzieren, die als Temperatursteigerungsmaterialien während des Blasvorgangs der Stahlschmelze im Konverter zugeführt wird. Ferner kann der Unterschied zwischen der Temperatur des Gießtiegels 1 und der Abstichtemperatur, mit der die Stahlschmelze aus dem Konverter ausgetragen wird, reduziert werden, um eine thermische Attacke auf das feuerfeste Gießtiegelmaterial auszuschalten, wodurch eine längere Nutzung solcher feuerfester Materialien ermöglicht wird. Gleichzeitig werden lokale Abweichungen der Stahlschmelze-Temperatur innerhalb des Gießtiegels 1 verringert.
Ferner kann die Heizzeit, während der der Gießtiegel 1 durch das Brennersystem erwärmt wird, im Vergleich zum Stand der Technik verkürzt werden, bei dem die Beheizung des Gießtiegels durch den Brenner durchgeführt wird, während der Gießtiegel 1 in der Vorwärmstation C1 stationiert ist. Dies trägt dazu bei, die Menge an Brennstoffgas (C-Gas) zu reduzieren, die beim Heizvorgang verwendet wird, wodurch zur Energieeinsparung beigetragen wird.
2. Zweiter Aspekt der Erfindung
(1) Verhinderung eines Temperaturabfalls am Gießtiegel Es wird nun eine Beschreibung zu einer weiteren Ausführungsform des Gießtiegel-Heizverfahrens gegeben, das eine erste Gießtiegelabdeckung und eine zweite Gießtiegelabdeckung anwendet. 2 ist eine Darstellung ausgewählter Schritte des Gießtiegel-Heizverfahrens, während 7 eine Darstellung einer Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung zum Anheben und Absenken der zweiten Gießtiegelabdeckung zum Öffnen und Schließen einer oberen Öffnung des Gießtiegels ist, betrachtet von der Rückseite in der Bewegungsrichtung eines Wagens.
Gemäß 2 wird ein Gießtiegel 1 in einem Konverterprozess verwendet. Nach dem Transport von Stahlschmelze zu einem Stranggießprozess wird der Gießtiegel 1 beispielsweise durch einen Kran 2 zu einer Schlackenaustragungsstation B2 bewegt, an der der Gießtiegel 1 gekippt wird, um im Gießtiegel 1 verbleibende Schlacke auszutragen. Der Gießtiegel 1 wird dann zu einer Inspektions-Wartungsstation (nicht dargestellt) bewegt, an der eine Gleitdüse des Gießtiegels 1 abgeschruppt oder ausgetauscht wird. Der Gießtiegel 1 wird dann zu einer Wärmeerhaltungsstation C2 bewegt. In dieser Ausführungsform wird die obere Öffnung des Gießtiegels 1 durch eine allgemein kreisförmige zweite Gießtiegelabdeckung 1a geschlossen gehalten, wenn er von der Stranggießstation A2 zu der Schlackenaustragungsstation B2 bewegt wird, bis der Gießtiegel 1 gekippt wird, um restliche Schlacke auszutragen. Die zweite Gießtiegelabdeckung 1a ist trennbar an ihrem Umfangsabschnitt gelenkig verbunden, so dass sie nach oben und unten geschwenkt werden kann. Die Anordnung ist derart, dass, wenn der Gießtiegel 1 an der Schlackenaustragungsstation gekippt wird, die gelenkige zweite Gießtiegelabdeckung 1a geschwenkt wird, um automatisch einen Teil der oberen Öffnung des Gießtiegels 1 zu öffnen, wodurch die im Gießtiegel 1 verbleibende Schlacke ausgetragen wird. Dann wird, wenn der Gießtiegel 1 seine aufrechte Stellung wieder einnimmt, die zweite Gießtiegelabdeckung 1a wieder auf die Oberseite des Gießtiegels 1 gesetzt, um die obere Öffnung zu schließen. Der Gießtiegel 1 wird in diesem Stadium zu der Wartungs-Inspektionsstation bewegt, und dann zu der Wärmeerhaltungsstation C2, wo er im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren, bei dem der Gießtiegel 1 durch die Brenner vorgeheizt wird, während der Gießtiegel 1 in dieser Station gehalten wird, keine positive Erhitzung durchgeführt wird, sondern Wärme in den Gießtiegel 1 durch die zweite Gießtiegelabdeckung 1a erhalten bzw. bewahrt wird, welche die obere Öffnung des Gießtiegels 1 verschließt.
Dann wird der Gießtiegel 1 beispielsweise durch einen Kran 2 auf den Gießtiegelwagen 5 aufgebracht, und der Gießtiegelwagen 5 fährt zu der Abstichstation D2 unter dem Konverter 3, um ihn zu einer vorbestimmten Position unter einer zweiten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50a zu verbringen, die in der Abstichstation D2 vorgesehen ist. Dann wird die zweite Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50a aktiviert, um die zweite Gießtiegelabdeckung 1a vom Gießtiegel 1 auf den Gießtiegelwagen 5 abzuheben, wodurch ein Öffnen der Oberseite des Gießtiegels 1 ermöglicht wird. Dann wird der Gießtiegelwagen 5 weiterbewegt, um den Gießtiegel 1 zu einer vorbestimmten Position neben einer ersten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 100, die angrenzend an die zweite Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50a angeordnet ist, zu verbringen und dort zu halten.
Der Gießtiegelwagen 5, welcher den Gießtiegel 1 zu der vorbestimmten Position nahe der ersten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 100 gebracht hat, wird an dieser Position für eine vorbestimmte Stand-by-Zeitspanne gehalten. Während der Stand-by-Zeit wird die erste Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 100 aktiviert, um eine erste Gießtiegelabdeckung 12 zu einer Position zu verbringen, an der sie die obere Öffnung des Gießtiegels 1 verschließt. In diesem Stadium wird der Gießtiegel 1 rasch mittels eines regenerativen Brennersystems 10, das an der ersten Gießtiegelabdeckung 12 angebracht ist, zu erhitzen, um den Gießtiegel 1 zu dehydrieren und einen etwaigen Temperaturabfall zu kompensieren, der nach Aufnahme der Metallschmelze durch den Gießtiegel 1 auftreten kann.
Ohne Verzögerung nach dem raschen Erhitzen des Gießtiegels bewegt sich der Gießtiegelwagen 5, um den Gießtiegel 1 zu einer Position unterhalb des Konverters 3 zu verbringen, und die Metallschmelze wird von dem Konverter 3 in den Gießtiegel 1 abgestochen. Der Gießtiegel 1, der mit der vom Konverter 3 zugeführten Stahlschmelze beladen ist, wird dann zu einer vorbestimmten Position nahe einer zweiten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50b verbracht, die sich angrenzend an den Konverter 3 befindet. Dann wird die zweite Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50b aktiviert, um die zweite Gießtiegelabdeckung 1a wieder auf den Gießtiegel 1 aufzubringen, wodurch die obere Öffnung des Gießtiegels 1 geschlossen wird. In der dargestellten Ausführungsform werden zwar separate Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtungen 50a bzw. 50b benutzt, Fachleute werden aber erkennen, dass auch eine einzige bzw. einzelne Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung verwendet werden kann, um die Rollen dieser beiden separaten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtungen 50a und 50b zu übernehmen.
Der Gießtiegelwagen 5 wird dann bewegt, um den Gießtiegel 1 zu der Sekundär-Frischestation E2 zu verbringen, und den Gießtiegel 1 an einer vorbestimmten Position nahe einer zweiten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50c zu halten, die in der Sekundär-Frischestation E2 vorgesehen ist. Anschließend wird die zweite Gießtiegelabdeckung 1a vom Gießtiegel 1 auf dem Gießtiegelwagen 5 durch das Betätigen der zweiten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50c abgehoben, wodurch die Oberseite des Gießtiegels 1 geöffnet wird. Dann wird ein Sekundär-Frischeprozess, beispielsweise durch einen RH-Prozess, mittels einer in die Stahlschmelze im Gießtiegel 1 eingeführten Lanze durchgeführt. Nach dem Frischen wird der Gießtiegelwagen 5 weiterbewegt, um den Gießtiegel 1 zu einer vorbestimmten Position nahe einem zweiten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50d zu verbringen und dort zu halten. Die zweite Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50d wird dann aktiviert, um die zweite Gießtiegelabdeckung 1a wieder auf den Gießtiegel 1 aufzubringen, wodurch das obere Ende des Gießtiegels 1 mit der zweiten Gießtiegelabdeckung 1a verschlossen wird. In der dargestellten Ausführungsform werden zwar separate Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtungen 50c und 50d verwendet, Fachleuten ist es jedoch ersichtlich, dass auch eine einzige Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung benutzt werden kann, um die Rollen dieser beiden separaten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtungen 50c und 50d zu übernehmen.
Dann wird der von dem Gießtiegelwagen 5 getragene Gießtiegel 1 beispielsweise durch den Kran 2 zu der Stranggießstation A2 bewegt. In dieser Stranggießstation A2 befindet sich der Gießtiegel 1 mit seiner von der zweiten Gießtiegelabdeckung 1a bedeckten oberen Öffnung an der Stranggießmaschine eines bekannten Typs. Dann wird eine an der Unterseite des Gießtiegels 1 vorgesehene Gleitdüse geöffnet, so dass Stahlschmelze mit angemessener Geschwindigkeit der Stranggießmaschine zugeführt wird, wodurch ein Stranggießvorgang erfolgt. Nach dem Stranggießen kann der beschriebene Prozess wiederholt werden.
Für den Zweck der Klarstellung wird zunächst eine Beschreibung hinsichtlich der zweiten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50a bis 50d mit speziellem Bezug auf 7 gegeben. Da diese zweiten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtungen 50a bis 50d einen im wesentlichen identischen Aufbau haben, wird nur die Vorrichtung 50a speziell als Beispiel beschrieben.
Die zweite Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50a hat einen Portalrahmen 51, der so angeordnet ist, dass er die Bewegungsbahn des Gießtiegelwagens 5 überspannt. Eine Hebeeinheit 54 hängt vom Portalrahmen 51 mittels eines Drahtseils 55 herab, das an seinem einen Ende an einem Träger 51b des Portalrahmens 51 befestigt ist. Das Drahtseil 55 dreht sich um eine Riemenscheibe 63 an der Hebeeinheit 54 und eine am Träger 51b des Portalrahmens 51 angebrachte Riemenscheibe 62, und ist auf einer Hebetrommel 53 aufgewickelt. Die Hebetrommel 53 ist reversibel, um die Hebeeinheit 54 anzuheben und abzusenken. Mehrere, von der oberen Fläche der Hebeeinheit 54 vorstehende Gleitzapfen werden durch Führungen geführt, die am Träger 51b des Portalrahmens 51 befestigt sind, um eine reibungslose Auf- und Abbewegung der Hebeeinheit 54 zu gewährleisten.
Eine Führungsschiene 65 ist an der unteren Fläche der Hebeeinheit 654 angebracht, um sich in der Bewegungsrichtung des Gießtiegelwagens 5 zu erstrecken. Die Führungsschiene 65 führt ein Gleitelement 66 derart, dass das Gleitelement 66 auf der Führungsschiene 65 gleitet. Eine Kolbenstange einer an der Hebeeinheit 54 angebrachten Zylindervorrichtung (nicht dargestellt) ist mit dem Gleitelement 66 verbunden. Die Anordnung ist derart, dass das Gleitelement 66 entlang der Führungsschiene 65 gleitet, wenn die Zylindervorrichtung aktiviert ist bzw. wird.
Schienen 68 sind auf beiden Seiten des Gleitelements 66, in der Breitenrichtung des Gießtiegelwagens 5 betrachtet, angeordnet. Jede dieser Schienen 68 erstreckt sich in der Breitenrichtung des Gießtiegelwagens 5 und trägt einen Wagen 69, der entlang jeder Schiene 68 läuft. Jeder Wagen 69 hat einen von diesem nach unten vorstehenden Klemmteil 70. Mit jedem Wagen 69 ist eine Kolbenstange 71a einer Zylindervorrichtung 70 verbunden, die ihrerseits über einen Bügel 66a mit dem Gleitelement 66 verbunden ist. Die Anordnung ist derart, dass ein Ausfahren und Einziehen der Kolbenstange 71a der Zylindervorrichtung 70 bewirkt, dass sich der zugeordnete Wagen 69 in der Breitenrichtung des Gießtiegelwagens 5 zusammen mit dem Klemmteil 70 bewegt. Eine Antriebseinheit zum Antreiben der Hebetrommel 53 der mit der Hebeeinheit 54 verbundenen Zylindervorrichtung und der mit dem Gleitelement 66 verbundenen Zylindervorrichtung 71 werden mittels eines Controllers, der nicht dargestellt ist, gesteuert.
In dieser Ausführungsform wirken die zweiten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtungen 50a und 50c so, dass sie die zweite Gießtiegelabdeckung 1a von dem vom Gießtiegelwagen 5 getragenen Gießtiegel 1 abheben, während die zweiten Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtungen 50b und 50d dazu dienen, die zweite Gießtiegelabdeckung 1a auf dem von dem Gießtiegelwagen 5 getragenen Gießtiegel 1 anzubringen.
Arretierungen 73, die mit den Klemmteilen 70 in Eingriff bringbar sind, sind an der oberen Oberfläche der zweiten Gießtiegelabdeckung 1a an Positionen vorgesehen, die diesen Klemmteilen 70 entsprechen. Jede Arretierung 73 hat ein oberes Ende gebogen, so dass es sich im wesentlichen horizontal zu dem zugeordneten Klemmteil 70 erstreckt, um mit diesem in Eingriff bringbar zu sein. Die trennbare Scharnier- bzw. Gelenkstruktur zwischen dem peripheren Teil der zweiten Gießtiegelabdeckung 1a und dem Rand der oberen Öffnung des Gießtiegels 1 ist derart, dass die zweite Gießtiegelabdeckung 1a vom Gießtiegel 1 abgehoben wird, wenn die Abdeckung 1a in der Bewegungsrichtung des Gießtiegelwagens 5 vom Gießtiegel 1 weg bewegt wird, und der periphere Teil der zweiten Gießtiegelabdeckung 1a wird mit dem Rand der oberen Öffnung des Gießtiegels 1 für eine vertikale Schwenkbewegung wieder in Eingriff gebracht, wenn die zweite Gießtiegelabdeckung 1a näher an den Gießtiegel 1 bewegt wird.
Das Abheben der zweiten Gießtiegelabdeckung 1a vom Gießtiegel 1 auf den Gießtiegelwagen 5 erfolgt durch die zweite Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50a (50c) auf eine nachstehend beschriebene Weise. Der Gießtiegelwagen 5, der den Gießtiegel 1 mit der von der zweiten Gießtiegelabdeckung 1a verschlossenen oberen Öffnung trägt, wird bewegt, um den Gießtiegel 1 zu einer vorbestimmten Position in Bezug auf die Position des Portalrahmens 51 zu verbringen und zu stationieren, an der die zweite Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50a (50c) mit dem Gießtiegel 1 in Eingriff kommen kann. Dieser Zustand wird durch einen Positionssensor 81a (oder 81b) erfasst, der beispielsweise an einer Säule des Portalrahmens 51 befestigt ist. In Reaktion auf ein Positionssignal vom Positionssensor wird der Antrieb der Hebetrommel 51 aktiviert, um das Drahtseil 55 zu lockern bzw. freizugeben, wodurch die Hebeeinheit 54 zusammen mit dem Klemmteil 70 abgesenkt wird. Demzufolge werden die Klemmteile 70 so positioniert, dass sie in der Breitenrichtung des Gießtiegelwagens 5 den zugeordneten Arretierungen 73 an der die obere Öffnung des Gießtiegels 1 verschließenden zweiten Gießtiegelabdeckung 1a zugewandt sind. Dann werden die mit dem Gleitelement 66 verbundenen Zylindereinrichtungen 71 aktiviert, um die Klemmteile 70 in Eingriff mit den zugeordneten Arretierungen 73 zu bringen, und die an der Hebevorrichtung 54 befestigte Zylindervorrichtung wird aktiviert, um die zweite Gießtiegelabdeckung 1a außer Eingriff mit dem Gießtiegel 1 zu bringen. In diesem Stadium wird der Antrieb der Hebetrommel 53 aktiviert, um das Drahtseil 55 aufzunehmen bzw. aufzurollen, wodurch die von den Klemmteilen 70 festgeklemmte zweite Gießtiegelabdeckung 1a angehoben wird, um die Oberseite des Gießtiegels 1 zu öffnen.
Umgekehrt wird die Anbringung der zweiten Gießtiegelabdeckung 1a am Gießtiegel 1 auf dem Gießtiegelwagen 5 durch die zweite Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50b (oder 50d) auf die nachstehend beschriebene Weise durchgeführt. Der Gießtiegelwagen 5 bewegt sich, um den Gießtiegel 1 zu einer vorbestimmten Position in Bezug auf den Portalrahmen 51 zu verbringen, an der sich die zweite Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung 50b (50d) befindet. Dieser Zustand wird von einem Positionssensor 81a (oder 81b) erfasst, der beispielsweise an einer Säule eines Portalrahmens 51 befestigt ist. In Reaktion auf ein Positionssignal von dem Positionssensor wird der Antrieb der Hebetrommel 53 aktiviert, um das Drahtseil 55 zu lockern bzw. freizugeben, wodurch die Hebeeinheit 54 zusammen mit den Klemmteilen 70 zu einer Position abgesenkt wird, an der die zweite Gießtiegelabdeckung 1a über der oberen Öffnung des Gießtiegels 1, aber von dieser in der Bewegungsrichtung des Gießtiegelwagens 5 geringfügig beabstandet gehalten wird.
Anschließend wird die mit der Hebeeinheit 54 verbundene Zylindervorrichtung aktiviert, um die zweite Gießtiegelabdeckung 1a näher zum Gießtiegel 1 zu bewegen, wodurch der periphere Teil der zweiten Gießtiegelabdeckung 1a in Gelenkeingriff mit dem Rand der oberen Öffnung des Gießtiegels 1 gebracht wird. In diesem Zustand wird der Antrieb der Hebetrommel 53 betätigt, um das Drahtseil 55 weiter freizugeben, wodurch die zweite Gießtiegelabdeckung 1a auf den Gießtiegel 1 aufgesetzt wird, um dessen obere Öffnung zu verschließen. Nach diesem Schließvorgang werden die mit dem Gleitelement 66 verbundenen Zylindervorrichtungen 71 aktiviert, um ihre Klemmelemente 70 mit den zugeordneten Arretierungen 73 auf der zweiten Gießtiegelabdeckung 1a außer Einriff zu bringen, und der Antrieb der Hebetrommel 53 wird aktiviert, um das Drahtseil 55 aufzurollen, wodurch die Klemmteile zusammen mit der Hebeeinheit 54 aufwärts bewegt werden.
Die rasche Erhitzung des Gießtiegels 1 mittels des regenerativen Brennersystems 10 kann auf die gleiche Weise wie sie vorher beschrieben wurde, durchgeführt werden.
3. Dritter Aspekt der Erfindung
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 8 bis 13 beschrieben. 8 ist eine graphische Darstellung der Verbrennungsgasrate in Beziehung zur Zeit. 9 ist eine graphische Darstellung der Abgasrate in Beziehung zur Zeit. 10 ist eine graphische Darstellung der Abgastemperatur an der Auslassseite eines Wärmeregenerators in Beziehung zur Zeit, 11 ist eine graphische Darstellung der Rückgewinnungsrate von Gas in Beziehung zur Zeit, 12 ist eine graphische Darstellung der Verbrennungsgastemperatur in einem Gießtiegel in Beziehung zur Zeit, und 13 ist eine Darstellung der Wärmeeingaberate in Beziehung zur Zeit.
Um einen hohen Wirkungsgrad beim Beheizen des Gießtiegels 1 in dem schnellen Heizvorgang zu erreichen, ist der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung wie folgt ausgelegt. Wenn die Brennereinheit 112a (112b) zunächst bei Beginn des Heizvorgangs verwendet wird, wird das Strömungsraten-Steuerventil 125, das im Abgasrohr 123 vorgesehen ist, betätigt, um die Rückgewinnungsrate des Abgases gemäß der durch das Thermometer Tb (Ta) zum Messen der Abgastemperatur am Auslass des Wärmeregenerators 113b (113a) zu steuern, der der nicht betätigten Brennereinheit 112b (112a) zugeordnet ist. Somit wird der gleiche Steuervorgang ungeachtet dessen durchgeführt, ob die Brennereinheit 112a oder die Brennereinheit 112b zur Verbrennung eingesetzt wird. Die Erklärung wird daher unter der Annahme gemacht, dass die Brennereinheit 112a beispielsweise zuerst aktiviert wird.
Gemäß den 8 und 9 wird zu Beginn des Heizvorgangs das Brennstoffgas der Brennereinheit 112a durch die Brennstoffgas-Zuführleitung 128a mit konstanter Rate V_G zugeordnet. Infolgedessen wird Verbrennungsgas, das aus dem Gießtiegel 1 auszustoßen ist, ebenfalls mit konstanter Rate V_E erzeugt, was durch V_E = V_G × (G₀ + A₀ (m – 1)) ausgedrückt ist, wobei G₀ eine stöchiometrische Verbrennungsgasrate darstellt, A₀ ein stöchiometrisches Luftverhältnis und m das Luftverhältnis darstellt.
Die Rate des durch den Wärmeregenerator 113b am Brenner 112b zurückgewonnenen Verbrennungsabgases wird gleich der Rate V_E der Erzeugung des Verbrennungsabgases in dem Gießtiegel 1 eingestellt. Infolgedessen steigt die Temperatur des Wärmeregenerators 113b rasch an, so dass die Temperatur der über diesen Wärmeregenerator 113b zugeführten Verbrennungsluft rasch ansteigt. Demzufolge kann die Temperatur des Verbrennungsgases vom Beginn des Heizvorgangs an auf einen hohen Pegel angehoben werden, wodurch der Wirkungsgrad des Beheizens des Gießtiegels 1 verbessert wird.

Wenn jedoch die Rückgewinnungsrate des Verbrennungsabgases konstant auf dem gleichen Pegel ist wie die Rate V_E der Erzeugung des Verbrennungsabgases, wird die Temperatur des Abgases am Auslass des Wärmeregenerators 113b auf einen außerordentlich hohen Pegel angehoben, und zwar jenseits von Temperaturen, die für die den Wärmeregenerator 113 halternden strukturellen Elemente und für die Vorrichtungen wie das im Abgasrohr 121b und dem Abgasgebläse 126 angeordnete Schaltventil 122b zulässig sind. Herkömmlicherweise wird daher die Rate V_R der Rückgewinnung des Verbrennungsabgases durch den Wärmeregenerator 113b und die Abgasrohre 121b und 123 von Beginn bis Ende der Verbrennung so gesteuert, dass die Rate V_R des Verbrennungsabgases, dargestellt durch eine unterbrochene Kurvenlinie in 11, und die Verbrennungsluftrate der Bedingung der folgenden Formel (1) genügen, um zu verhindern, dass die Verbrennungsabgas-Temperatur am Auslass des Wärmeregenerators 113b eine von den strukturellen Elementen und Vorrichtungen tolerierbare Maximaltemperatur T_MAX überschreitet. Dies bewirkt, dass die oben beschriebene Verbesserung im Wirkungsgrad der Beheizung des Gießtiegels 1 verhindert wird. mVGA0(TA2 – TA1) CpLuft ≥ VR (TG1 – TG2) CpGas ...(1)wobei

T_A2:	Verbrennungslufttemperatur am Wärmeregeneratorauslass (gemessen durch T_a' und T_b')
T_A1:	Verbrennungslufttemperatur am Wärmeregeneratoreinlass (gemessen durch T_a und T_b)
T_G1:	Verbrennungsabgastemperatur am Wärmeregeneratoreinlass (gemessen durch T_a' und T_b' )
T_G2:	Verbrennungsabgastemperatur am Wärmeregeneratorauslass (gemessen durch T_a und T_b)
C_{p Luft}:	spezifische Wärme von Verbrennungsluft
C_{p Gas}:	spezifische Wärme von Verbrennungsabgas
A₀:	stöchiometrisches Luftverhältnis
m:	Luftverhältnis

Durch intensive Untersuchungen und Forschungen haben die Erfinder herausgefunden, dass die oben beschriebene Verbesserung in dem Wärmewirkungsgrad des Gießtiegels erzielbar ist, ohne einen Anstieg der Gastemperatur am Auslass des Wärmeregenerators 113b über die von dem Schaltventil 122b im Abgasrohr 121b und anderen Vorrichtungen tolerierbare Temperatur hinaus zu gestatten, indem die Rückgewinnungsrate des Verbrennungsabgases in der Anfangszeit des Beheizens so stark erhöht wird, dass ein Überschreiten der Abgastemperatur am Auslass des Wärmeregenerators 113b der oben beschriebenen maximal tolerierbaren Temperatur T_MAX nicht verursacht wird. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis dieser Erkenntnis getätigt.
Genauer gesagt, wird gemäß den 10 und 11 die Rate V_R der Rückgewinnung des Verbrennungsabgases, welches durch den Wärmeregenerator 113b an der Brennereinheit 112b zu Beginn des Heizvorgangs zurückgewonnen wird, auf einen Wert eingestellt, welcher die Temperatur der Atmosphäre, d.h. des Verbrennungsgases, im Gießtiegel 1 maximiert, und der in den durch die folgende Formel ausgedrückten Bereich fällt: mVG A0 (TA2 – TA1) CpLuft/(TG1 – TG2) CpGas ≤ VR ≤ VE
Danach wird das in dem Abgasrohr 123 vorgesehene Strömungsraten-Steuerventil 125 so gesteuert, dass es in den nachstehend dargestellten Bereich fällt, basierend auf der Temperatur des Abgases am Auslass des Wärmeregenerators 113b, gemessen vom Thermometer Tb, so dass die gemessene Temperatur nicht die maximal tolerierbare Temperatur T_MAX überschreitet. VE ~ mVG A0 (TA2 – TA1) CpLuft/(TG1 – TG2) CpGas
Infolgedessen erreicht die Abgastemperatur am Auslass des Wärmeregenerators 113b die maximal tolerierbare Temperatur T_MAX in kürzerer Zeit als bei dem bekannten Verfahren, wie aus 10 hervorgeht.
Dieses Heizverfahren ermöglicht es, die Verbrennungsgas-Temperatur in dem Gießtiegel 1 und folglich die Wärmeeingabe in den Gießtiegel 1 im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren bemerkenswert zu erhöhen, ohne dabei eine Überhitzung der halternden strukturellen Elemente des Wärmeregenerators 113b und des Schaltventils 122b im Abgasrohr 121b über die maximal tolerierbare Temperatur T_MAX zu verursachen, wie aus den 12 und 13 hervorgeht. Infolgedessen kann die Temperatur der Atmosphäre innerhalb des Gießtiegels 1 während des schnellen Heizvorgangs des Gießtiegels 1 in kürzerer Zeit angehoben werden als bei den bekannten Verfahren, womit der Wirkungsgrad des Beheizens des Gießtiegels 1 verbessert wird.
Nach der schnellen Erhitzung treibt der Antriebsmotor 109 am Portalrahmen 11 das Kettenrad 107 in einer Richtung an, in der das Gegengewicht 108 abgesenkt wird, wodurch die das regenerative Brennersystem 10 tragende Gießtiegelabdeckung 12 angehoben wird, um die Oberseite des Gießtiegels 1 zu öffnen. Unmittelbar nach dem Anheben der Gießtiegelabdeckung 12 wird der Gießtiegel 1 zur Abstichposition bewegt, um die aus dem Konverter 3 abgestochene Stahlschmelze aufzunehmen. Der mit der Stahlschmelze gefüllte Gießtiegel 1 wird dann von dem Gießtiegelwagen 5 zu der Sekundär-Frischestation (nicht dargestellt) transportiert, an der die Stahlschmelze im Gießtiegel 1 einem Sekundär-Frischeprozess unterzogen wird. Nach dem Sekundärfrischen wird der Gießtiegel 1 auf dem Gießtiegelwagen 1 bzw. 5 beispielsweise von dem Kran 2 zu der Stranggießstation A2 gefördert, an der ein Stranggießvorgang ausgeführt wird.
In der beschriebenen Ausführungsform wird die Rückgewinnungsrate des Verbrennungsabgases durch das Strömungsraten-Steuerventil 125 im Abgasrohr 123 basierend auf der Temperatur des Abgases am Auslass des Wärmeregenerators 113b (113a), wie es vom Thermometer T_B (T_A) gemessen wurde, gesteuert. Dies ist jedoch nicht ausschließend, und es können auch andere Steuerverfahren für die Steuerung der Rückgewinnungsrate des Verbrennungsabgases angewandt werden. Beispielsweise wird vorab ein Rückgewinnungsgas-Strömungsratenmuster, wie es in 11 gezeigt ist, basierend auf der Beziehung zwischen der Temperatur des Verbrennungsabgases am Auslass des Wärmeregenerators 113b (113a) und der Rückgewinnungsrate des Verbrennungsabgases aufgestellt. Dieses Strömungsratenmuster wird in einem Speicherbereich des Heizcontrollers gespeichert. Zu Beginn des Heizvorgangs wird das Strömungsraten-Steuerventil 125 im Abgasrohr 123 gemäß dem oben beschriebenen Strömungsratenmuster gesteuert, wodurch die Steuerung vereinfacht und erleichtert wird.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, können Pilotbrenner an den Brennereinheiten 112a und 112b des regenerativen Brennersystems 10 vorgesehen sein. Solche Pilotbrenner können aktiviert werden, um die Wärmeregeneratoren 113b, 113a vorzuheizen, bevor die Brennereinheit 112a oder 112b aktiviert wird, um den Heizvorgang des Gießtiegels zu starten, d.h. bevor die den regenerativen Brenner 10 tragende Gießtiegelabdeckung 12 abgesenkt wird, um den Gießtiegel 1 zu verschließen. Das Vorheizen der Wärmeregeneratoren 113b und 113a kann durch Aktivieren des Abgasgebläses 126 wirksam durchgeführt werden, während die Schaltventile 122a und 122b in den Abgasrohren 121a und 121b offen gehalten werden, da das von dem Pilotbrenner gebildete Verbrennungsgas durch das Abgasgebläse 126 über die Wärmeregeneratoren 113b und 113a abgezogen werden kann.
Das beschriebene Vorheizen der Wärmeregeneratoren 113b und 113a vor dem Start des Heizvorgangs mit der Brennereinheit 112a oder 112b ermöglicht, dass die Abgastemperatur am Auslass des Wärmeregenerators 113b (oder 113a) die maximal tolerierbare Temperatur T_MAX in einer weiter verkürzten Zeitspanne erreicht, wie durch eine Kettenkurvenlinie in 10 gezeigt ist, womit eine weitere Verbesserung im Wirkungsgrad beim Beheizen des Gießtiegels 1 erzielt wird.
4. Vierter Aspekt der Erfindung
Im folgenden wird eine Beschreibung zu einer Ausführungsform gegeben, bei der die Abstichtemperatur, mit der die Stahlschmelze von dem Konverter 3 zugeordnet wird, gemäß der dem Gießtiegel 1 durch das oben beschriebene Verfahren zum schnellen Aufheizen des Gießtiegels 1 gegebenen Temperatur gesteuert wird.
Bei dieser Ausführungsform wird die Wärmemenge, welche die feuerfesten Materialien des Gießtiegels besitzen, basierend auf der Wäremeingabe und der fühlbaren Wärme des Abgases bestimmt, und die durch den Schnellheizvorgang dem Gießtiegel 1 vermittelte Temperatur wird durch die oben erwähnte Wärmemenge, die Abstichrate f der Stahlschmelze vom Konverter und die spezifische Wärme des Stahls bestimmt. Dann wird die Abstichtemperatur, mit der die Stahlschmelze aus dem Konverter 3 ausgetragen wird, basierend auf der dem Gießtiegel 1 vermittelten Temperatur bestimmt.

Dieses Steuerverfahren wird im folgenden detailliert beschrieben. Die Menge der Wärmeeingabe während des Schnellheizvorgangs ist durch die folgende Formel (2) gegeben, während die fühlbare Wärme des Abgases durch die folgende Formel (3) bestimmt ist.

wobei

m:	Luftverhältnis
V_G:	Strömungsrate von Brennstoffgas pro Zeiteinheit
A₀:	stöchiometrische Luftströmungsrate
V_E:	Gasrückgewinnungsrate pro Zeiteinheit
V_{E total}:	Abgasrate pro Zeiteinheit
G₀:	stöchiometrische Abgasrate
Q_G:	Heizwert von Brennstoff

T_E:	Abgastemperatur am Wärmeregeneratorauslass
S₁:	Fläche von feuerfesten Gießtiegelmaterialien
t₁:	Heizzeit
C_p:	spezifische Wärme von Abgas am Wärmeregeneratorauslass
V_η':	Rate nicht-zurückgewonnenen Gases pro Zeiteinheit
T_η':	Temperatur von nicht-zurückgewonnenem Gas
C_p':	spezifische Wärme von nicht-zurückgewonnenem Gas
Q_G:	Wärme, welche die feuerfesten Gießtiegelmaterialen besitzen
M:	Abstichrate der Stahlschmelze aus dem Konverter
C_{p O}:	spezifische Wärme von Stahl
T:	Größe der Verringerung der Abstichtemperatur, die aufgrund des Beheizens des Gießtiegels möglich ist
S₂:	Fläche der Gießtiegelabdeckung des Schnellheizsystems

Der Heizwert Q_G des Brennstoffgases ist gegeben. Die Strömungsrate V_G des Brennstoffgases und die Rate V_ε' der Rückgewinnung des Abgases können vom Strömungsmessern gemessene Werte sein, oder wenn die Abweichungen der Messwerte von eingestellten Werten innerhalb von etwa 5% liegen, können die eingestellten Werte als Strömungsraten V_G und V_ε verwendet werden. Die Rate V_ε' von nicht-zurückgewonnenem Gas kann durch Subtrahieren der Verbrennungsrate ε von zurückgewonnenem Gas aus der gesamten Abgasrate V_{E total} bestimmt werden, die gegeben ist durch: VE total = VG × {G0 + A0 (m – 1)}
Die Abgastemperatur T_E am Auslass des Wärmeregenerators wird durch das Thermometer T_a oder Tb gemessen. Die Temperatur T_E' des nicht zurückgewonnenen Gases wird durch das Thermometer T_c. Die spezifische Wärme C_p wird basierend auf der Abgastemperatur T_E und der Gaszusammensetzung bestimmt.
Die spezifische Wärme C_p' wird basierend auf der Gastemperatur T_E' und der Gaszusammensetzung bestimmt. Die Wärmemenge Q, welche die feuerfesten Materialien des Gießtiegels besitzen, kann durch Subtrahieren der von dem Abgas transportierten fühlbaren Wärme von dem Betrag der Wärmeeingabe gemäß der folgenden Formel (4) bestimmt werden.
Diese Berechnungen werden von dem oben beschriebenen Heizcontroller durchgeführt. Die Wärmemenge Q, welche die feuerfesten Gießtiegelmaterialien besitzen, und die von dem Heizcontroller bestimmt wurde, wird in einen Prozesscomputer (nicht dargestellt) eingegeben, welcher die Zuführrate von Kohlematerialien in den Konverter und die Rate des Einblasens von Sauerstoff in den Konverter steuert.
Der Prozesscomputer bestimmt die dem Gießtiegel 1 vermittelte Temperatur T basierend auf der Wärmemenge Q, welche die feuerfesten Gießtiegelmaterialien besitzen, der Abstichrate M der Stahlschmelze und der spezifischen Wärme C_pO des Stahls gemäß der Beziehung T = Q/M_CPO. Der Prozesscomputer bestimmt dann die Abstichtemperatur hinsichtlich des Ergebnisses (T₀ – T) der Substraktion der oben erwähnten Temperatur T von einer Temperatur T₀, die für jeden der Stahltypen vorab als Index bestimmt wurde, der erforderlich ist, um die Stahlschmelze-Temperatur hoch genug für den Vorgang bis zum Ende des Stranggießens zu halten. Der Prozesscomputer steuert dann die Zuführrate des Kohlematerials und die Rate des Einblasens von Sauerstoff in die Stahlschmelze in dem Konverter, um so die gemäß dem beschriebenen Prozess bestimmte Abstichtemperatur beizubehalten.
Auch bei dieser Ausführungsform wird das Beheizen des Gießtiegels 1 bis zu einem Augenblick unmittelbar bevor der Gießtiegel 1 die Stahlschmelze von dem Konverter 3 aufnimmt, fortgesetzt, so dass die Wärmemenge, welche die feuerfesten Gießtiegelmaterialien besitzen, gegenüber derjenigen bei den bekannten Verfahren bemerkenswert gesteigert werden kann. Dies gestattet eine Einstellung der Abstichtemperatur, mit der die Stahlschmelze s aus dem Konverter 3 ausgetragen wird, auf einen niedrigeren Pegel, während es ermöglicht, dass die Stahlschmelze-Temperatur für den Gießvorgang bis zum Ende des Stranggießens hoch genug bleibt. Dies trägt dazu bei, die Menge an Kohlematerialien zu reduzieren, die als das temperatursteigernde Material während des Einblasens der Stahlschmelze in den Konverter zugeführt wird.
Im einzelnen wird gemäß dem vierten Aspekt die Wärmemenge, welche die feuerfesten Gießtiegelmaterialien besitzen, basierend auf der Wärmeeingabemenge während des schnellen Heizvorgangs und der von dem Abgas transportierten fühlbaren Wärme bestimmt, und die dem Gießtiegel 1 vermittelte Temperatur wird basierend auf der oben genannten Menge, den die feuerfesten Gießtiegelmaterialien besitzen, der Abstichrate der Stahlschmelze aus dem Konverter und der spezifischen Wärme des Stahls bestimmt. Die Abstichtemperatur, mit der die Stahlschmelze aus dem Konverter ausgetragen wird, wird basierend auf dieser dem Gießtiegel 1 vermittelten Temperatur gesteuert. Infolgedessen kann die Steuerung der Abstichtemperatur auf geeignetere Weise als in dem Fall durchgeführt werden, in dem die Abstichtemperatur lediglich auf der Basis der Temperatur des Oberflächenbereichs des Gießtiegels 1 gesteuert wird, die als Ergebnis des Schnellheizvorgangs ermittelt wird.
Außerdem wird der Unterschied zwischen der Temperatur des Gießtiegels 1 und der Abstichtemperatur, mit der die Stahlschmelze aus dem Konverter ausgetragen wird, verringert, um entsprechend die thermische Attacke auf die feuerfesten Gießtiegelmaterialien auszuschalten, wodurch eine längere Nutzung des feuerfesten Materials geboten wird. Gleichzeitig können lokale Abweichungen der Stahlschmelze-Temperatur im Gießtiegel 1 minimiert werden.
Ferner kann die zum Beheizen des Gießtiegels 1 im Vergleich zu der bekannten Methode, bei der der Gießtiegel durch Brenner beheizt wird, während der Gießtiegel an einer Vorwärmstation stationiert ist, bemerkenswert verkürzt werden. Infolgedessen kann die Menge an Brennstoffgas (C-Gas), die beim Beheizen des Gießtiegels verbraucht wird, verringert werden, womit zu einer Energieeinsparung beigetragen wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die Abstichtemperatur auf einen niedrigen Pegel einzustellen, womit der Verbrauch an Kohlematerialien bemerkenswert reduziert wird, während die thermische Attacke auf die feuerfesten Gießtiegelmaterialien unterdrückt wird, womit das Einheitsverhältnis der feuerfesten Materialien verbessert wird. Zusätzlich reduziert die vorliegende Erfindung den Verbrauch des Brennstoffgases, das beim Beheizen des Gießtiegels seitens der Brenner eingesetzt wird, womit zur Energieeinsparung beigetragen wird.

Claims

Verfahren zum Erhitzen eines Gießtiegels (1) mit einem regenerativen Brennersystem, wobei das regenerative Brennersystem mindestens ein Paar Brennereinheiten (112a, b) mit jeweils einem Wärmeregenerator (113a, b) aufweist, und die Brennereinheiten (112a, b) alternierend betätigbar sind, so dass, wenn eine der Brennereinheiten (112a, b) aktiviert wird, um eine Verbrennung durchzuführen, die Zufuhr von Verbrennungsluft und die Austragung des Verbrennungsabgases durch den Wärmeregenerator (113a, b) der anderen Brennereinheit (112a, b) ausgeführt werden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Verschließen einer oberen Öffnung des Gießtiegels (1) mit einer das regenerative Brennersystem tragenden Gießtiegelabdeckung (12), alternierendes Aktivieren der Brennereinheiten (112a, b), um die Verbrennung durchzuführen, während die obere Öffnung des Gießtiegels (1) durch die Gießtiegelabdeckung (12) geschlossen gehalten wird, Zurückgewinnen des Verbrennungsabgases durch ein Abgasrohr (123) über den Wärmeregenerator (113a, b) der Brennereinheit (112a, b), die nicht arbeitet, und Steuern der Rückgewinnungsrate des Verbrennungsabgases durch Steuern einer Strömungsrate in dem Abgasrohr (123) basierend auf der am Auslaß des Wärmeregenerators (113a, b) gemessenen Temperatur (Ta, b) des Verbrennungsabgases.
Verfahren zum Erhitzen eines Gießtiegels (1) mit einem regenerativen Brennersystem, wobei das regenerative Brennersystem mindestens ein Paar Brennereinheiten (112a, b) mit jeweils einem Wärmeregenerator (113a, b) aufweist, und die Brennereinheiten (112a, b) alternierend betätigbar sind, so dass, wenn eine der Brennereinheiten (112a, b) aktiviert wird, um eine Verbrennung durchzuführen, die Zufuhr von Verbrennungsluft und die Austragung des Verbrennungsabgases durch den Wärmeregenerator (113a, b) der anderen Brennereinheit (112a, b) ausgeführt werden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Verschließen einer oberen Öffnung des Gießtiegels (1) mit einer das regenerative Brennersystem tragenden Gießtiegelabdeckung (12), alternierendes Aktivieren der Brennereinheiten (112a, b), um die Verbrennung durchzuführen, während die obere Öffnung des Gießtiegels (1) durch die Gießtiegelabdeckung (12) geschlossen gehalten wird, Zurückgewinnen des Verbrennungsabgases durch ein Abgasrohr (123) über den Wärmeregenerator (113a, b) der Brennereinheit (112a, b), die nicht arbeitet, und Steuern einer Strömungsrate in dem Abgasrohr (123) gemäß einem Strömungsratenmuster des durch das Abgasrohr (123) strömenden Verbrennungsabgases, wobei das Strömungsratenmuster vorab basierend auf der Beziehung zwischen der Temperatur (Ta, b) des Verbrennungsabgases am Auslaß des Wärmeregenerators (113a, b) und auf der Rückgewinnungsrate des Verbrennungsabgases eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit den folgenden Schritten: Anordnen des Gießtiegels (1) auf einer Gießtiegelbewegungseinrichtung (5) und Bewirken, dass die Gießtiegelbewegungseinrichtung (5) den Gießtiegel (1) zu einer Abstichstation (D2) verbringt, an der Stahlschmelze von einem Konverter (3) auszutragen ist, Verweilenlassen des Gießtiegels (1) in der Abstrichstation (D2) für eine vorbestimmte Zeitspanne, schnelles Erhitzen des Gießtiegels (1) durch die Schritte gemäß Anspruch 1 oder 2, während der Gießtiegel (1) in der Abstichstation (D2) verweilt, Bewirken, dass die Gießtiegelbewegungseinrichtung (5) den Gießtiegel (1) zu einer Abstichposition verbringt, und Bewirken, dass der Gießtiegel (1) die Stahlschmelze aus dem Konverter (3) aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das schnelle Erhitzen einen inneren Stahlschmelze-Aufnahmeraum in dem Gießtiegel (1) dehydriert und eine von der von dem Konverter (3) abgestochenen Stahlschmelze bewirkte Temperaturabsenkung ausgleicht.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Gießtiegeln-Bewegungseinrichtung ein Gießtiegellaufgestell bzw. ein Gießtiegelförderwagen (5) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ferner mit den folgenden Schritten: Bestimmen einer Wärmemenge, welche das feuerbeständige Material in dem Gießtiegel (1) besitzt, basierend auf einer Wärmemengenzufuhr und auf von dem Abgas aus dem Brennersystem mitgeführter fühlbarer Wärme, Bestimmen, basierend auf der Wärmemenge, welche das feuerbeständige Material besitzt, einer Abstichrate, mit der die Stahlschmelze aus dem Konverter (3) auszutragen ist sowie der spezifischen Wärme der Stahlschmelze, wobei eine Stahlschmelze-Abkühlungsverhinderungstemperatur des Gießtiegels (1) durch das schnelle Erhitzen des Gießtiegels (1) vermittelt wird, und Steuern der Abstichtemperatur, mit bzw. bei der die Stahlschmelze aus dem Konverter (3) ausgetragen wird, in Beziehung zu der Stahlschmelze-Abkühlungsverhinderungstemperatur.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Wärmemenge Q, die das feuerbeständige Gießtiegelmaterial besitzt, basierend auf der folgenden Formel (I) bestimmt wird, und die Stahlschmelze-Abkühlungsverhinderungstemperatur T basierend auf einer Beziehung bestimmt wird, die ausgedrückt wird durch: T = Q/MCp0 wobei die Abstichtemperatur anhand einer Subtraktion der Stahlschmelze-Abkühlungsverhinderungstemperatur von einer Temperatur T₀ bestimmt wird, die für jeden Stahltyp als notwendig bestimmt wurde, um die Stahlschmelzetemperatur für einen Gießvorgang bis zum Ende des kontinuierlichen Gießvorgangs hoch genug zu halten, und wobei die Zuführrate von kohlenstoffhaltigen Materialien als das Temperatursteuermittel und die Zuführrate von Sauerstoff übereinstimmend mit der Abstichtemperatur gesteuert werden:
wobei Q: Wärme, welche das feuerbeständige Gießtiegelmaterial besitzt, M : Abstichrate der Stahlschmelze von dem Konverter, C_p0: spezifische Wärme von Stahl, V_G: Strömungsrate von Brennstoffgas pro Zeiteinheit, Q_G: Brennwert von Brennstoff, V_E: Gasrückgewinnungsrate pro Zeiteinheit, T_E: Abgastemperatur am Wärmeregeneratorauslaß, C_P: spezifische Wärme des Abgases am Wärmeregeneratorauslaß, V_E': Rate von nicht zurückgewonnenem Gas pro Zeiteinheit, T_E': Temperatur von nicht zurückgewonnenem Gas, C_P': spezifische Wärme des nicht zurückgewonnenen Gases, t₁: Heizzeit, s₁: Fläche des feuerbeständigen Gießtiegelmaterials, und s₂: Fläche der Gießtiegelabdeckung des Heizsystems.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, mit den folgenden Schritten: Verwenden von zurückgewonnenem Verbrennungsabgas als Wärmequelle zum Vorheizen von Verbrennungsluft, Bereitstellen eines Hilfsbrenners in einer Brennkammer jeder Brennereinheit, und gleichzeitiges Aktivieren der Hilfsbrenner in den Brennkammern, um die Verbrennungsabgase in die Wärmeregeneratoren einzuleiten, um die Wärmeregeneratoren auf einer Temperatur von nicht unter etwa 500°C während einer Zeitspanne zu halten, in der die Brennereinheiten nicht aktiviert sind bzw. werden, so dass die Erwärmung des Stahlschmelzegefäßes ausgesetzt bzw. zeitweilig unterbrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei während des Aussetzens der Erwärmung des Stahlschmelzegefäßes Verbrennungsgas, das infolge von Verbrennung an den Hilfsbrennern erzeugt wird, von einem stromab der Wärmeregeneratoren vorgesehenen Abgasgebläse im wesentlichen mit der gleichen Rate wie der Erzeugung des Verbrennungsgases angesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei Pilotbrenner an den Brennereinheiten vorgesehen sind und die Pilotbrenner im wesentlichen gleichzeitig anstelle der Hilfsbrenner aktiviert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10 mit dem Schritt des Bedeckthaltens einer oberen Öffnung des Gießtiegels (1) durch eine zweite Gießtiegelabdeckung (1a) in einer anderen Betriebsphase als der der Schlackenaustragung, des schnellen Erwärmens, des Abstechens und des sekundären Frischens.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei das schnelle Erwärmen mit einer Rate erfolgt, bei der ein Temperaturbereich von 400 – 900°C auf 700 – 1200°C in einem Zeitbereich von etwa 5 min bis 60 min erhöht wird.
Vorrichtung zum Erhitzen eines Gießtiegels (1) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend: eine Gießtiegelbewegungseinrichtung (5), auf der der Gießtiegel (1) angeordnet werden kann, um den Gießtiegel (1) zu einer ersten Position in einer Abstichstation (D2) und weiter zu einer zweiten Position in der Abstichstation (D2) zu verbringen, an der Stahlschmelze aus einem Konverter (3) in den auf der Gießtiegelbewegungseinrichtung (5) angeordneten Gießtiegel (1) auszutragen ist, eine Gießtiegelabdeckung (12) mit einem regenerativen Brennersystem, wobei das regenerative Brennersystem mindestens ein Paar Brennereinheiten (112a, b) mit jeweils einem Wärmeregenerator (113a, b) aufweist, wobei die Brennereinheiten (112a, b) alternierend so betätigbar sind, dass wenn eine der Brennereinheiten (112a, b) aktiviert wird, um eine Verbrennung durchzuführen, die Zufuhr von Verbrennungsluft und die Austragung des Verbrennungsabgases durch den Wärmeregenerator (113a, b) der anderen Brennereinheit (112a, b) ausgeführt werden, ein Strömungsraten-Steuerventil (125) zum Steuern der Strömungsrate des Verbrennungsabgases, eine Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung (100), die an der ersten Position zum Anheben und Absenken des Gießtiegelabdeckung (12) angeordnet ist, um eine obere Öffnung eines auf der Gießtiegelbewegungseinrichtung (5) angeordneten Gießtiegels (1) zu öffnen und zu schließen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das regenerative Brennersystem ferner ein Thermometer zum Messen der Temperatur (Ta, Tb) des Verbrennungsabgases am Auslaß des Wärmeregenerators (113a, b) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei das regenerative Brennersystem ferner ein Mittel zum Steuern des Strömungsraten-Steuerventils (125) umfasst, so dass die Strömungsrate gemäß einem Strömungsratenmuster gesteuert wird, das vorab basierend auf der Beziehung zwischen der Temperatur (Ta, Tb) des Verbrennungsabgases am Auslaß des Wärmeregenerators (113a, b) und der Rückgewinnungsrate des Verbrennungsabgases erstellt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Gießtiegelabdeckungs-Anhebevorrichtung (100) umfasst: einen Halterungsrahmen (11), der so angeordnet ist, dass er eine Bahn der an einer vorbestimmten Position befindlichen, den Gießtiegel (1) tragenden Gießtiegelbewegungseinrichtung (5) übergreift, Mittel zum Verbinden des Halterungsrahmens (11) und der mit dem regenerativen Brennersystem versehenen Gießtiegelabdeckung (12) miteinander, eine erste Aufhängevorrichtung (101,102), die sich von der Gießtiegelabdeckung (12) nach oben und dann im wesentlichen horizontal erstreckt, nachdem sie um ein erstes, von dem Halterungsrahmen (11) getragenes Kettenrad (103,104) herumgeführt ist, wobei ein Endabschnitt der ersten Aufhängevorrichtung (101,102) mit einem Verbindungselement (105) verbunden ist, eine zweite Aufhängevorrichtung (106), die mit dem Verbindungselement (105) verbunden ist und sich im wesentlichen horizontal von der ersten Aufhängevorrichtung (101, 102) weg und dann, nachdem sie um ein von dem Halterungsrahmen (11) getragenes zweites Kettenrad (107) herumgeführt ist, nach unten erstreckt, wobei ein Endabschnitt der zweiten Aufhängevorrichtung (106) mit einem Gegengewicht (108) verbunden ist, das ein Gewicht bzw. eine Masse hat, welches) im wesentlichen das Gewicht bzw. die Masse der Gießtiegelabdeckung (12) einschließlich des regenerativen Brennersystems ausgleicht, Antriebsmittel (109) zum Antreiben des zweiten Kettenrads (107), Führungsmittel zum Führen der Gießtiegelabdeckung (12) mit dem regenerativen Brennersystem, wenn sich die Gießtiegelabdeckung (12) aufwärts und abwärts bewegt, und ein Verbrennungsluft-Zuführrohr (116), ein Abgasrohr (123) und ein Brennstoffgas-Zuführrohr (130), die mit dem Brennersystem (10) verbunden sind, wobei das Verbrennungsluft-Zuführrohr (116), das Abgasrohr (123) und das Brennstoffgas-Zuführrohr (130) Erstreckungsabschnitte aufweisen, die expandierbare Abschnitte (120, 127, 133) besitzen, welche eine Aufwärts-/Abwärtsbewegung der Gießtiegelabdeckung (12) aufnehmen.