EP0480944A1 - Verfahren und vorrichtung zum beheizen eines metallurgischen ofens - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum beheizen eines metallurgischen ofens

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Publication number
EP0480944A1
EP0480944A1 EP90909333A EP90909333A EP0480944A1 EP 0480944 A1 EP0480944 A1 EP 0480944A1 EP 90909333 A EP90909333 A EP 90909333A EP 90909333 A EP90909333 A EP 90909333A EP 0480944 A1 EP0480944 A1 EP 0480944A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
oxygen
fuel
coal
bores
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP90909333A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Hoster
Heinz Humberg
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Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann AG filed Critical Mannesmann AG
Publication of EP0480944A1 publication Critical patent/EP0480944A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5211—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
    • C21C5/5217—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00006—Liquid fuel burners using pure oxygen or O2-enriched air as oxidant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to a method for
  • burners and electrodes which can be introduced via the burner oxygen and dusty ge fuels.
  • further details about the burner heating are not given in the document. In many cases, only gas or oil burners - such as in the procedure according to
  • the invention is based on the object of improving the state of the art by means of a new method in such a way that heating and melting down can be carried out safely and economically, and of specifying a device which is particularly suitable.
  • this object is achieved in that 4 to 15 kg / t of liquid metal produced as fuel
  • At least one bar of oxygen emerging from the burner is burned with diffuse flame formation.
  • Non-ferrous metals are treated. Even with medium additions, an increase in output of around 10% and a reduction in the supply of electrical energy by around 55 kWh / t can be achieved.
  • the process parameters were preferably set so that the pressure of the emerging
  • Oxygen is at least 0.1 bar above the internal pressure in the furnace that the
  • Dusty coal is supplied in quantities of 5 to 10 kg / t of liquid metal produced, that the speed of the carrier gas is at least 50 m / s and the pressure in the oxygen line (pre-pressure) to 12 to 16 bar, preferably 13 to 15 bar , is set.
  • pre-pressure the pressure in the oxygen line
  • Fuel is preferably a dusty coal with 8 to 15% share
  • Carbon to the carrier gas is 10 to 20.
  • Operating phase (s) are the burners with a
  • Purge gas preferably air, at least in the
  • Fuel channel feeds to the channels keep clear.
  • the amount supplied is - depending on the burner size - preferably 170 to 200 Nm 3 / h.
  • a burner is provided, one of two
  • the annular channel opens into an enlarged annular space of a distributor, wherein the annular space from the opposite side, the feed side, open and arranged coaxially to the shaft bores, which at their
  • Oxygen channel connected oxygen supply line is listed in the following device claims.
  • Fig. 1 is a diagram of a plant for the
  • FIG. 2 shows the arc furnace according to FIG. 1
  • Fig. 3 is a performance diagram of a burner
  • Pressure conveyor 5 from a storage silo 6 with dusty coal, which is classified in an intermediate screening device 7, if necessary.
  • the coal withdrawn from the pressure conveyors 5 is supplied via a nitrogen source, not shown
  • the supply of oxygen to the burners 3 and 4 takes place via two lines 9.
  • the furnace 1 is also known
  • Provide device 10 for determining the exhaust gas analysis which is used to regulate the mass flows supplied to the burners, also taking into account the efficiency related to different types and compositions of coal
  • the amount of exhaust gas is eaten according to the known tracer method using a heater to be introduced into the furnace.
  • FIG. 4 shows the structure of the burner: on a shaft 13 consisting of two concentric tubes 11 and 12 and projecting longitudinally displaceably into the furnace, the actual core of the burner is one of several
  • annular channel 15 formed between the two tubes 11 and 12 opens into an enlarged annular space 16 of the distributor 14. From the opposite side, that is to say the one annular channel 15 facing away from the feed side, open in the annular space 16 six annular and coaxial to the shaft 13 bores 17 which on the feed side to a cylindrical
  • Collection room 18 are connected.
  • a fuel line 8 for supplying the coal is flanged to the collecting space 18 at the end and coaxially with the distributor 14.
  • Oxygenation is ring-shaped
  • Collection space 19 connected, which surrounds a cup-shaped support body 20, in which the bores 17 are arranged.
  • the collecting space 19 stands over six radial and between each
  • the annular space 16 is so through the use of a correspondingly shaped insert body 23
  • Design of the distributor 14 also has the advantage of low wear of the parts carrying the dusty coal.
  • Fuel line 8 is a flow divider with a baffle plate 27 provided with three openings 28th switched, the one loaded with coal dust
  • the method according to the invention was applied to a 140 t UHP electric arc furnace, the system shown in FIG. 1 being used.
  • the two burners 3 and 4 were arranged such that one burner 3, inserted through the slag door 25, protruded into the furnace 1 and the other burner 4 was offset by 90 to the burner 3 through a corresponding opening through the
  • spot area 26 is directed between two electrodes, while the burner 3 is not positioned symmetrically between two electrodes.
  • An anthracite dust coal was used as coal with the following elementary analysis of the raw coal:
  • Oxygen demand of O min 1.73 m 3 O 2 / kg
  • the average batch sequence was as follows: after a first batch of scrap of about 76 t in the arc furnace 1, in which a
  • Oxygen inside the burner as a result of a malfunction is guaranteed to burn back
  • the dusty coal had one
  • the Burner removed from the furnace and the melt finished and tapped using electrode heating.
  • the tapping temperature was on average about 1580 ° C.
  • the tapping weight was around 140 t and was distributed over two pans.
  • the tubes of the burner shaft 13 were made of stainless steel and due to the different local conditions
  • the outer diameter of the shaft was approximately 70 mm.
  • the wear on the burner mouth was limited even after numerous batch sequences. Both ferritic and teniti stainless steels were melted. For the melted austeni ti see steels, the specific

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Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen eines
metallurgischen Ofens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Beheizen eines metallurgischen Ofens, insbesondere eines mit Schrott o.dgl. festen Einsatzstoffen
beschickten elektrischen Lichtbogenofens, bei dem Sauerstoff und/oder Brennstoff durch mindestens einen Brenner oberhalb der Schmelze durch die
Ofenwand eingeführt wird, wobei der Brennstoff
durch einen den inneren Sauers toff-Kanal ringförmig umgebenden Trägergasstrom zugeführt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Verfahren dieser Art sind zahlreich und seit längerem vorbekannt und werden immer wieder neu vorgeschlagen. So wird z.B. in der DE 14 33 424 ein Schmelzofen zur Stahlerzeugung aus Schrott und Kohlungsmitteln
beschrieben, der wahlweise mit Brennern und Elektroden beheizt werden kann, wobei über die Brenner Sauerstoff und staubförmi ge Brennstoffe eingeführt werden können. Nähere Einzelheiten über die Brenner-Beheizung werden in der Schrift jedoch nicht angegeben. Vielfach werden bei derartigen Verfahren ausschließlich Gas- oderÖ1-Brenner - wie z.B. beim Verfahren nach der
DE 25 41 086 - eingesetzt. Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist
Gegenstand der EP 0 200 405. Bei diesem Verfahren wird den Brennern Kohle mit relativ hohen Anteilen an flüchtigen Bestandteilen mit Luft als Trägergas zugeführt. Hierdurch sind Explosionen, insbesondere im Zufördersystem und infolge der erforderlichen U n te r b re c h u n g e n der Zufuhr, nicht auszuschließen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik durch ein neues Verfahren dahingehend zu verbessern, daß das Beheizen und Einschmelzen sicher und wirtschaftlich durchführbar ist, und eine für besonders geeignete Vorrichtung anzugeben. Bei einem Verfahren der gattungsbildenden Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Brennstoff 4 bis 15 kg/t erzeugten flüssigen Metalls
staubförmige Kohle mit Korngrößen < 200 m in einem inerten bis leicht reduzierenden Trägergas mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 45 m/s mindestens während des Einschmelzens des Einsatzes zugeführt und stöchi ometri seh bis leicht
überstöchi ometri seh durch den etwa mit
Schallgeschwindigkeit und einem Druck von
mindestens einem bar aus dem Brenner austretenden Sauerstoff unter diffuser Flammenbildung verbrannt wird.
Mit dem neuen Verfahren können alle Stahlsorten, Ferrolegierungen, aber auch die geeigneten
Nichteisenmetalle behandelt werden. Es ist bereits bei mittleren Zugabemengen eine Leistungssteigerung von etwa 10 % sowie eine Reduzierung der Zufuhr elektrischer Energie um etwa 55 kWh/t erreichbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Verfahrensansprüchen angegeben. Es hat sich überraschend gezeigt, daß gegenüber den vorbekannten Verf anrenswe i sen durch die Anwendung des Verfahrens nacr, der vorliegenden Erfindung noch erhebliche Verbesserungen des
Betriebsergebnisses erzielt werden konnten. Dabei wurden die Verfahrens-Parameter bevorzugt so eingestellt, daß der Druck des austretenden
Sauerstoffs mindestens 0,1 bar über dem im Ofen herrschenden Innendruck liegt, daß die
staubförmige Kohle in Mengen von 5 bis 10 kg/t erzeugten flüssigen Metalls zugeführt wird, daß die Geschwindigkeit des Trägergases mindestens 50 m/s beträgt und der Druck in der Sauerstoff1 ei tung (Vordruck) auf 12 bis 16 bar, vorzugsweise 13 bis 15 bar, eingestellt wird. Beim einzusetzenden
B rennstoff handelt es sich bevorzugt um eine staubförmige Kohle mit 8 bis 15 % Anteil an
flüchtigen Bestandteilen.
Wenn vorgesehen ist, den Schrott schubweise, z.B. in üblicher Weise im Chargierkorb zuzugeben, ist es vorteilhaft, die Einführung von Kohle und
Sauerstoff innerhalb von 2 Min. nach der Zugabe zu starten. Vorteilhaft ist es, diese Einführung über einen Zeitraum von 9 bis 17 Min. während einer Chargenfolge aufrechtzuerhalten. Besonders günstige Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn das Verhältnis der Massenströme des
Kohlenstoffs zum Trägergas 10 bis 20 beträgt.
Während der Beschickung des Ofens mit Schrott o.dgl. z.B. mittels eines Chargierkorbs werden die Brenner zweckmäßig aus dem Ofen entfernt. Im eingeführten Zustand, aber außerhalb ihrer
Betriebsphase(n) werden die Brenner mit einem
Spülgas, vorzugsweise Luft, zumindest im
Brennstoff-Kanal beschickt, um die Kanäle freizuhalten. Die zugeführte Menge beträgt dabei - abhängig von der Brennergröße - vorzugsweise 170 bis 200 Nm3/h.
Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ein Brenner vorgesehen, der einen aus zwei
konzentrischen Rohren gebildeten Schaft aufweist, dessen ringförmiger Kanal in einen erweiterten Ringraum eines Verteilers mündet, wobei in den Ringraum von der entgegengesetzten Seite, der Zuführseite, ringförmig und koaxial zum Schaft angeordnete Bohrungen münden, die an ihrer
Zuführseite an eine Brennstoff-Leitung
angeschlossen sind, und durch eine mit dem durch das innere Rohr des Schafts gebildeten
Sauerstoff-Kanal verbundene Sauerstoff-Zuleitung. Vorteilhafte Ausgestaltungen des neuen Brenners sind in den nachfolgenden Vorrichtungsansprüchen aufgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zur
Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung werden anhand der Zeichnungen, die jeweils ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der
Vorrichtung wiedergeben, näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schema einer Anlage für die
Stoffzufuhr zu einem Lichtbogenofen,
Fig. 2 den Lichtbogenofen nach Fig. 1
schematisch in horizontalem Schnitt, Fig. 3 ein Leistungsdiagramm eines Brenners und
Fig. 4 das Kernstück eines Brenners jeweils zur
Hälfte in Ansicht und im Längsschnitt. Wie es das Schema nach Fig. 1 zeigt, sind an einem mit drei Elektroden 2 versehenen elektrischen Lichtbogenofen 1 zwei Brenner an der Seite über der Schmelze durch die wassergekühlte Ofenwand eingeführt. Jedem der beiden Brenner 3 und 4 ist ein jeweils mit einer Wiegeeinrichtung versehener Druckförderer 5 zugeordnet, wobei die
Druckförderer 5 von einem Vorratssilo 6 aus mit staubförmiger Kohle, die gegebenfalls in einer zwischengeschalteten Siebeinrichtung 7 klassiert wird, versorgt werden. Die aus den Druckförderern 5 abgezogene Kohle wird über mit einer nicht dargestellten Stickstoff-Quelle zugeführten
Stickstoff über Leitungen 8 den Brennern 3 und 4 zugeführt. Die Zuführung von Sauerstoff zu den Brennern 3 und 4 erfolgt über zwei Leitungen 9. Der Ofen 1 ist ferner mit einer bekannten
Einrichtung 10 zur Bestimmung der Abgasanalyse versehen, die zur Regelung der den Brennern zugeführten Massenströme, wobei auch der auf verschiedene Kohlenarten und -zusammensetzungen bezogene Wirkungsgrad berücksichtigt wird,
herangezogen wird. Die Abgasmenge wird dabei nach der bekannten He-tracer-Methode unter Verwendung eines in den Ofen einzuführenden H e l i um s t r om s gernessen.
Deu Aufbau der Brenner zeigt Fig. 4: An einen aus zwei konzentrischen Rohren 11 und 12 bestehendem und längsverschieblich in den Ofen hineinragenden Schaft 13 schließt sich als eigentliches Kernstück des Brenners ein aus mehreren
rotationssymmetrischen Teilen zusammengesetzter Verteiler 14 an. Der zwischen den beiden Rohren 11 und 12 ausgebildete ringförmige Kanal 15 mündet in einen erweitereten Ringraum 16 des Verteilers 14. Von der entgegengesetzten Seite, also der dem ringförmigen Kanal 15 abgewandten Zuführseite, münden in den Ringraum 16 sechs ringförmig und koaxial zum Schaft 13 verlaufende Bohrungen 17, die an der Zuführseite an einen zylindrischen
Sammelraum 18 angeschlossen sind. An den Sammelraum 18 ist stirnseitig und koaxial zum Verteiler 14 eine Brennstoff-Leitung 8 für die Zufuhr der Kohle angeflanscht. Die Leitung 9 für die
Sauerstoffzufuhr ist an einen ringförmigen
Sammelraum 19 angeschlossen, der einen topfförmigen Trägerkörper 20, in welchem die Bohrungen 17 angeordnet sind, umgibt. Der Sammelraum 19 steht über sechs radiale und jeweils zwischen den
Bohrungen 17 verlaufenden Kanälen 21 mit dem durch das innere Rohr 12 gebildeten Sauerstoffkanal 22 in Verbindung.
Der Ringraum 16 ist durch den Einsatz eines entsprechend geformten Einsatzkörpers 23 so
gestaltet, daß sich der größte Teil seiner
Innenwand zu den Bohrungen 17 hin so erweitert, daß der größte Durchmesser der Innenwand mit dem kleinsten, also dem Kern-Durchmesser des
Lochkreises der Bohrungen 17 übereinstimmt. An der gegenüberliegenden Seite bildet der Ringraum 16 eine Stirnfläche 24 aus. Alle Teile des Verteilers 14 sind aufeinander aufgeschoben und durch
Flanschverbindungen miteinander befestigt, so daß ein einfaches Zusammensetzen und Zerlegen des
Brenners möglich wird. Die erfindungsgemäße
Gestaltung des Verteilers 14 bringt darüber hinaus den Vorteil eines geringen Verschleißes der die staubförmige Kohle führenden Teile.
Zwischen den Sammelraum 18 und die
Brennstoff-Leitung 8 ist als Stromauf teiler eine mit drei Öffnungen 28 versehene Prallplatte 27 geschaltet, die den mit Kohlenstaub beladenen
Trägergasstrom abbremst und in drei Teilströme aufteilt. Die Öffnungen 28 sind so angeordnet, daβ jeder der drei Teilströme sich auf zwei der sechs Bohrungen 17 aufteilt, in denen er weiter
verlangsamt wird. Eine Beschleunigung erfolgt erst wieder am Übergang in den ringförmigen Kanal 15. Durch einen solchen Aufbau der Düse wird der
Verschleiß durch Abrasion im Verteiler 14 noch weiter vermindert.
Ausführungsbeispiel
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde an einem 140-t-UHP-Elektrolichtbogenofen angewandt, wobei die in Fig. 1 dargestellte Anlage zum Einsatz kam. Die beiden Brenner 3 und 4 waren so angeordnet, daß der eine Brenner 3 durch die Schlackentür 25 hindurchgesteckt in den Ofen 1 ragte und der andere Brenner 4 um 90 versetzt zum Brenner 3 durch eine entsprechende Öffnung durch die
Ofenwand gesteckt war, wie es aus Fig. 2
entnehmbar ist. In Fig. 2 ist ferner zu erkennen, daß der Brenner 4 im sogenannten cold
spot-Bereich 26 zwischen zwei Elektroden gerichtet ist, während der Brenner 3 nicht symmetrisch zwischen zwei Elektroden angestellt ist.
Als Kohle wurde eine Anthrazit-Staubkohle mit folgender Elementaranalyse der Rohkohle verwendet:
Kohlenstoff C 0,83
Wasserstoff H 0,034
Sauerstoff O 0,018
Schwefel S 0,008 bis 0,01
Stickstoff N 0,015
Asche A 0,093 Der Heizwert betrug hu = 31 800 kJ/kg = 8,83 kWh/kg und der Brennwert h0 = 32 550 kJ/kg = 9,04 kWh/kg Daraus ergab sich ein stöchiometri scher
Sauerstoffbedarf von Omin = 1,73 m3 O2/kg
Brennstoff
und nach der stöchi ometri sehen Verbrennung mit O2 eine Abgaszusammensetzung von XCO2 = 79,62 %
XH2O = 19,43 %
XSO2 = 0,32 %
XN2 = 0,62 %
Die durchschnittliche Chargenfolge lief wie folgt ab: Nachdem eine erste Schrottcharge von etwa 76 t in den Lichtbogenofen 1, in dem sich ein
Schmelzenrest aus der vorhergehenden Charge
befand, chargiert worden war, wurden etwa 1 Min. danach die Brenner 3 und 4 mit dem
Feinkohle/Sauerstoff-Gemisch beschickt. Die
Zündung des Gemisches beim Austritt aus dem
Brenner erfolgte auch bei noch kaltem Schrott stets unmittelbar. Durch den Aufbau des Brenners ergab sich vor seiner Mündung ein verzögerter
Mischeffekt, der eine diffuse, breit gestreute Flamme zur Folge hatte, die eine sehr gute
Übertragung der Verbrennungswärme auf den Schrott bzw. auf die Badoberfläche bewirkte. Es konnte beobachtet werden, daß sich nach dem Zünden der Flamme nach dem Schrottchargieren in kurzer Zeit ein größerer Hohlraum in den Schrott einschmolz, in dem sich die Flamme stabil ausbildete. Die Kohle wurde dosiert aus den Druckförderern 5 mit Stickstoff über die Leitungen 8 den Brennern 3 und 4 mit einer solchen Fördergeschwindigkeit zugeführt, daß sich innerhalb der Düse eine
Fördergeschwindigkeit von etwa 50 m/s einstellte.
Da diese Geschwindigkeit deutlich oberhalb der etwa bei 35 m/s liegenden
Flammenfortsetzungsgeschwindigkeit liegt, wird auch bei einer etwaigen Vermischung von Kohle und
Sauerstoff innerhalb des Brenners infolge einer auftretenden Störung ein Zurückbrennen sicher
unterbunden. Bei dem über die Leitungen 9 den
Brennern zugeführten Sauerstoff wird
Schallgeschwindigkeit eingestellt, so daß sich beim
Austritt aus dem jeweiligen Brenner ein Druck von etwa 1 bar einstellt. Im Lichtbogenofen 1 herrschte
Atmosphärendruck. Der Massenstrom der Kohle
schwankte zwischen 23 und 25 kg Kohle/min für jeden
Brenner und wurde - ebenso wie die entsprechende
Sauerstoffmenge - entsprechend den durch die
Abgasanalyse ermittelten Werten geregelt. Bei der
Regelung der Sauers toffmenge wurde stöchi ometri sehe bis leicht überstöchi ometri sehe Verbrennung
zugrundegelegt. Die staubförmige Kohle hatte ein
3 mittleres spezifische: Gewicht von 1.400 kg/m und eine mittlere Korngröße von etwa 40 μ m. Der
Mengenstrom des als Trägergas eingesetzten
Stickstoffs wurde so gering wie möglich
eingestellt, wobei sich eine Beladungskennzahlμ = Mk/Mg von etwa 18 bis 20 ergab.
Nach etwa 15 Minuten war die Schrottcharge
eingeschmolzen, die Brenner wurden abgestellt und mit Luft beaufschlagt. Danach wurde dem Lichtbogenofen eine zweite Schrottcharge von ebenfalls etwa 76 t zugeführt, der Luftstrom abgestellt und die
Brenner erneut gezündet. Für das Einschmelzen der zweiten Schrottcharge, das in gleicher Weise
durchgeführt wurde, wurden lediglich etwa 7
Minuten benötigt (Fig. 3). Anschließend wurden die Brenner aus den Ofen entfernt und die Schmelze mittels Elektrodenbeheizung fertiggemacht und abgestochen. Die Abstichtemperatur betrug im Mittel etwa 1580°C. Das Absti chgewi cht lag bei etwa 140 t und wurde auf zwei Pfannen verteilt. Der
spezifische Kohleinsatz betrug etwa 10 kg Kohle/t flüssiger Stahl, was einer Energiezufuhr von etwa 90 kWh/t Stahl und einem Substitutionsgrad von elektrischer Energie durch Kohle von über 70 % entspricht. Die durchschnittliche Werkstoffanalyse eines erzeugten ferritischen Edelstahls hatte f o l ge n de We rte ( i n Gew i c h ts - % ) :
C < 0,08
ST < 1,0
Mn < 1,0
P < 0,045
S < 0,03
Cr = 15,5 - 17,5
Die Rohre des Brenner-Schaftes 13 waren aus rostfreiem Stahl hergestellt und infolge der unterschiedlichen Verhältnisse der örtlichen
Anordnung unterschiedlich lang. Der
Außendurchmesser des Schaftes betrug etwa 70 mm. Der Verschleiß an der Brennermündung hielt sich auch nach zahlreichen Chargenfolgen in Grenzen. Es wurden sowohl ferritische als auch aus teniti sehe rostfreie Stähle erschmolzen. Bei den erschmolzenen austeni ti sehen Stählen wurde der spezifische
Kohleeinsatz im Durchschnitt geringer eingestellt. Das Verfahren und die Vorrichtung nach der
Erfindung eignen sich nicht nur für neu erstellte Anlagen, sondern in besonderer Weise auch für die Umrüstung bereits in Betrieb befindlicher
Elektrolichtbogen-Anlagen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Beheizen eines metallurgischen
Ofens, insbesondere eines mit Schrott o.dgl. festen Einsatzstoffen beschickten elektrischen Lichtbogenofens, bei dem Sauerstoff und
Brennstoff durch mindestens einen Brenner oberhalb der Schmelze durch die Ofenwaπd
eingeführt wird, wobei der Brennstoff durch einen den inneren Sauerstoff-Kanal ringförmig umgebenden Trägergasstrom zugeführt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Brennstoff 4 bis 15 kg/t erzeugten flüssigen Metalls staubförmige Kohle mit
Korngrößen < 200 m in einem inerten bis leicht reduzierenden Trägergas mit einer
Geschwindigkeit von wenigstens 45 m/s mindestens während des Einschmelzens des Einsatzes
zugeführt und stöchiometri seh bis leicht
überstöchi ometri seh durch den etwa mit
Schallgeschwindigkeit und einem Druck von mindestens etwa 1 bar aus dem Brenner
austretenden Sauerstoff unter diffuser
Flammenbildung verbrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druck des
austretenden Sauerstoffs mindestens 0,1 bar über dem im Ofen herrschenden Innendruck liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß staubförmige Kohle in Mengen von 5 bis 10 kg/t erzeugten flüssigen Metalls zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Trägergases mindestens 50 m/s beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Sauerstoff-Zuleitung (Vordruck) auf 12 bis 16 bar, vorzugsweise 13 bis 15 bar
eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine staubförmige Kohle mit 8 bis 15 % Anteil an flüchtigen Bestandteilen verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem Schrott o.dgl. schubweise zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung von Kohle und Sauerstoff innerhalb von 2 Minuten nach der Zugabe begonnen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführen von Kohle und Sauerstoff über einen Zeitraum von 9 bis 17 Minuten während einer Chargenfolge bzw. nach jeder schubweise
erfolgenden Schrottzugabe durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Massenströme des Kohlenstoffs zum Trägergas 10 bis 20 beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw wenigstens ein Teil der Brenner mindestens während der Beschickung aus dem Ofen entfernt wird bzw. werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Brenner in eingeführtem Zustand außerhalb ihrer Betriebsphase (n) mit einem Spülgas
zumindest im Brennstoffkanal beschickt wird bzw werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß als Spülgas Luft in einer
Menge von 170 bis 200 Nm 3/h zugeführt wird
13. Verfahren nach einem de r vorhergehenden
Ansprüche zum Beheizen eines
Elektrolichtbogenofens, dadurch gekennzeichnet, daß jedem El ek trodenzwi schenraumbereich (cold spot-Bereich) mindestens ein Brenner zugeordnet wird.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Brenner mit aus zwei konzentrischen Rohren (11, 12) gebildeten Schaft (13), dessen ringförmiger Kanal (15) in einen erweiterten Ringraum (16) eines Verteiler (14) mündet, wobei in den Ringraum (16) von der entgegengesetzten Seite, der Zuführseite, ringförmig und koaxial zum Schaft angeordnete Bohrungen (17) münden, die an ihrer Zuführseite an eine Brennstoff-Leitung (8) angeschlossen sind, und durch eine mit dem durch das innere Rohr (12) des Schafts gebildeten
Sauerstoff-Kanal (22) verbundene
Sauerstoff-Zuleitung (9).
15. Brenner nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß den Bohrungen (17) ein in der Brennstoff-Leitung (8) angeordneter
Stromaufteiler, vorzugsweise eine mit Öffnungen versehene Prallplatte (27) vorgeschaltet ist.
16. Brenner nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Ringraumes (16) zumindest in seinem an den Schaft (13) anschließenden Bereich mit dem Innendurchmesser des ringförmigen Kanals (15) übereinstimmt.
17. Brenner nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Innenwand des Ringraumes zu den Bohrungen (17) hin,
vorzugsweise bis zum Kerndurchmesser des
Lochkreises der Bohrungen (17) nach außen erweitert.
18. Brenner nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (16) im Mündungsbereich des Schaftes (13) eine
Stirnfläche (24) ausbildet.
19. Brenner nach einem der Ansprüche 14 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Sauerstoff-Zuleitung (9) in einen die Bohrungen (17) umgebenden ringförmigen Sammelraum (19) einmündet, der über radiale Kanäle (21) mit dem Sauerstoff-Kanal (22) verbunden ist.
20. Brenner nach Anspruch 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die radialen Kanäle (21) zwischen den Bohrungen (17) verlaufen.
21. Brenner nach einem der Ansprüche 14 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (17) in einem topfförmigen, als Rotationskörper ausgebildeten Trägerkörper (20) angeordnet sind, der durch koaxiales Aufschi eben mit dem (den) jeweils benachbarten Teil(en) verbunden ist (sind).
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