EP1941066A2 - Verfahren und vorrichtung zum chargieren von einsatzstoffen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum chargieren von einsatzstoffen

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EP1941066A2
EP1941066A2 EP06792381A EP06792381A EP1941066A2 EP 1941066 A2 EP1941066 A2 EP 1941066A2 EP 06792381 A EP06792381 A EP 06792381A EP 06792381 A EP06792381 A EP 06792381A EP 1941066 A2 EP1941066 A2 EP 1941066A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
charging
vessel
fines
conveying means
charged
Prior art date
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Granted
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EP06792381A
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English (en)
French (fr)
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EP1941066B1 (de
Inventor
Hans Werner Bogner
Guenther Brunnbauer
Franz Lasinger
Bernhard Schuerz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Publication date
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Application filed by Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH filed Critical Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Priority to PL06792381T priority patent/PL1941066T3/pl
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Application granted granted Critical
Publication of EP1941066B1 publication Critical patent/EP1941066B1/de
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/18—Bell-and-hopper arrangements
    • C21B7/20—Bell-and-hopper arrangements with appliances for distributing the burden
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/20—Arrangements of devices for charging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/0033—Charging; Discharging; Manipulation of charge charging of particulate material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/10—Charging directly from hoppers or shoots

Definitions

  • the invention relates to a method for charging feedstocks, in particular coke or ore, and optionally separated fines of feedstocks, for processing in a metallurgical vessel, in particular a blast furnace, for the production of metal or metal precursors, in particular steel or steel precursors, with a charging device, the a conveying means and at least one feeding device for supplying the charging device.
  • the prior art discloses methods and devices for charging, it being customary to distribute the starting materials in an annular manner in the metallurgical vessel. For this purpose, predefined setting positions of a picking device are traversed and thus the feedstocks are introduced in several annuli.
  • the disadvantage here is, above all, that it is not possible to achieve a very homogeneous distribution of the starting materials.
  • the object of the invention is achieved by means of the method for charging and according to the features of the characterizing part of claim 1 and the device for charging and according to the features of the characterizing part of claim 21.
  • the inventive method provides for a charging of the starting materials and optionally of fines in a metallurgical vessel, wherein for setting a targeted distribution of the charged materials, the charging is carried out spirally, wherein the spiral is formed from outside to inside.
  • the conveyor is guided along a spiral, so that the charged materials are deposited along a spiral. Due to the stepless guidance of the conveying means there is a continuous change of the radial position while the position changes in the circumferential direction. The change of the radial position takes place continuous and continuous as the position is changed circumferentially. Due to these measures, predefined coverages in the vessel with the charged substances can be achieved. Compared to conventional methods, it is possible to set more complex coverages or even more uniformly charge them.
  • the conveyor is infinitely rotated about an axis and simultaneously inclined about a further axis.
  • This biaxial guide with simultaneous change of inclination, allows charging on the entire surface of the vessel being charged. What is important here is the infinitely variable and simultaneous positioning, so that complete charging to the entire inner cross-sectional area of the metallurgical vessel is possible.
  • the control of the charging device and the charging are carried out according to a predefined filling plan.
  • the charging according to a filling plan ensures advantageous operation of the method in the metallurgical vessel.
  • the filling plan is set on the basis of a measured actual temperature distribution and a desired temperature distribution of the solids present in the vessel. Due to the clearly more accurate charging, a target temperature distribution in the vessel can be adjusted even better.
  • the feed may be e.g. the für gasungs be influenced in Möller a blast furnace, wherein the fürgasungs represented as a temperature distribution in the vessel. Due to the spiral charging deviations from a target temperature distribution can be even better avoided.
  • the feed of the starting materials and optionally of the fine fraction from the feeder is volume-controlled.
  • material is introduced into the vessel in accordance with the spiral shape, whereby due to the changing length of the turns of the spiral, the amount of material is regulated, the quantity per unit of time thus adjusting the mass flow.
  • Fines are understood to mean feedstocks with small particle sizes which, for procedural reasons, are separated off, usually screened off. In this case, fine particles are understood to mean particle sizes in ores of up to 8 mm and cokes of up to 24 mm.
  • the charging from the supply device takes place in batches. In this case, the charging takes place in closed quantities, so not constantly.
  • the method according to the invention during the charging of fine fraction, it is always introduced into the delivery device before the other starting materials. Before the entry of the starting materials or the fine fraction into the vessel, these substances are first introduced into the feed device. Due to the fact that the fine fraction is introduced first, the charging of the fine fraction into the vessel always takes place first and before the other starting materials. Due to the spiral charging, the fines are thus introduced in the peripheral areas and the starting materials in the spirals of the spiral located further inside. In the event that no fine fraction is to be introduced, the charging of the starting materials takes place over the entire spiral, ie also at the edge regions.
  • the proportion by weight of fines is from 2% to 20%, in particular from 8% to 12%, of the total amount charged.
  • the proportion of fines can be chosen according to the adaptation of the method, with particular attention to the characteristics of the process, which will operate in the metallurgical vessel and the special conditions in the vessel can be considered.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention provides that the fine fraction is charged spirally and predominantly to the edge region of the vessel, the radial end point of the spiral region on which the fine fraction from a feed device was charged, the radial starting point for a subsequent charging of fines, in particular from a further feed device forms, so that the fine fraction is uniformly distributed to the edge region.
  • Controlled charging makes it possible to enter the vessel with exact position.
  • the Gasification of the introduced material significantly, as it also affects the process temperature and the temperature distribution. Due to the other gas permeability of fines, it is necessary to charge these substances targeted and evenly at the edge regions.
  • the entry is made in the edge area according to the spiral shape.
  • the feedstock also in the feeder follows.
  • the now charged fine fraction is introduced on a spiral, wherein the starting point for the now charged fine fraction in terms of its circumferential position directly adjoins the previously charged fines. It is crucial that uniform charging takes place in the circumferential direction, wherein the individual fines must not be present in the same vertical position.
  • the charging of the starting materials takes place in the spiral over 6 to 14, in particular 9 to 11 turns.
  • the turns By choosing the turns, a corresponding adaptation to the dimensions of the metallurgical vessel can take place.
  • the number of turns can also be increased if necessary, if a special filling is required.
  • the charging of the fines in the two outer, in particular only in the outermost, turn (s) of the spiral takes place. It has proved to be advantageous to charge fines only in the outermost regions, since here a reduced gas permeability does not have a negative effect on the temperature distribution. Due to the charging only at the outermost turns, a high reproducibility in the charging is achieved and thus a very uniform distribution of the fines.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the inclination and the speed of the conveyor are each controlled by frequency converter. This embodiment allows a continuous and independent control for both movements, so that the inventive method can be implemented.
  • a special embodiment of the method according to the invention provides that the supply of the conveyor takes place alternately from different feed devices, wherein at least two supply devices are provided.
  • the supply of the conveyor for entry into the metallurgical vessel can be made alternately from two feeders, which can each be supplied in advance with feedstocks or with fine material. By arranging two or more feeders, it is possible to adjust the feedstocks and the fine fraction individually in order to be able to charge even more flexibly.
  • the feed device comprises at least one container for storing the starting materials and optionally fine fraction.
  • the starting materials or the fine fraction can be introduced in advance, so that then the entire contents of the container can be charged.
  • the inclination and the rotational speed of the conveying means are controlled such that the fine fraction is charged essentially over a complete turn of the spiral.
  • the inclination and the rotational speed of the conveying means are controlled in the radial direction on the inclined surfaces of the charged material, taking into account natural sliding lines.
  • a target temperature profile is set. It may be necessary to charge over the cross section of the vessel unevenly, with a bed of material is set, the surface is not flat, but has inclinations.
  • the surface is not flat, but has inclinations.
  • the fine fraction consists of a mixture of fines of coke and ore.
  • Fines are produced during the processing of ores but also of coke.
  • these fines are often processed, e.g. can be done in a sinter plant.
  • this treatment is very complex and expensive.
  • fines which are mostly produced by rubbing, are mixed and then mixed together with e.g. Ores or coke used.
  • Fines can be mixed as needed.
  • the mixture has a coke content of 5% to 40%, in particular 15% to 30%.
  • This special mixture takes account of the fact that the fine fraction of ore must be supplied by means of coke as a reducing agent.
  • coke and ore are charged alternately, optionally together with the fines and / or additives. It has proven to be advantageous, the materials coke and ore or optionally also fines and / or additives not as mixtures but stratified to introduce into the metallurgical vessel, being charged in accordance with alternately. By this type of charging can be taken even more targeted attention to the metallurgical features and an advantageous metallurgical process can be ensured.
  • the device provides that at least one conveying means and at least one feeding device are provided for supplying the conveying means, wherein the conveying means has an outlet opening, which can be guided during charging into a metallurgical vessel along an inwardly leading spiral Setting of a predefined cover in the vessel.
  • the guidance along a spiral offers the advantage of a uniform and very flexibly adaptable filling. Deviations from a desired filling can be largely avoided by this guidance and thus a metallurgical process in the vessel can be optimized.
  • the conveyor is infinitely rotatable about an axis and at the same time mounted adjustable with respect to its inclination about a further axis.
  • a preferred embodiment of the device according to the invention provides that in each case a frequency inverter is provided for controlling the inclination and the rotational speed of the conveyor.
  • a frequency inverter is provided for controlling the inclination and the rotational speed of the conveyor.
  • These independently adjustable frequency converters ensure maximum flexibility.
  • these drives allow simultaneous and fully continuous control.
  • the feeding device has a weighing device, for the continuous tracking of the starting materials and optionally fines during charging. Due to the constant tracking of the weight and thus the amount of already charged material, the position of the charged material is always known and understandable. In particular, accurate fillings can be achieved, but also positionally accurate, e.g. Fines are introduced and thus a uniform charging of fines over the circumference can be achieved.
  • FIG. 1 Schematic representation of the charging according to the invention in a metallurgical vessel
  • Fig. 2 Schematic representation of a filling, which is set by the method according to the invention
  • Fig. 3 Schematic representation of a filling, which is adjusted by the method according to the invention
  • Fig. 1 the charging according to the invention is shown schematically.
  • a metallurgical vessel 1 is charged from above, the upper end of the vessel is not shown.
  • a conveyor 2 is provided for charging.
  • This is pivotally mounted about an axis 5 in a particular embodiment, wherein the inclination angle ⁇ of the conveyor 2 can be changed.
  • the conveyor 2 can be rotated about the vertical axis 6.
  • the outlet opening 3 of the conveying means 2 describes a spiral shape.
  • the inclination of the conveyor is thereby changed so that a leading from outside to inside spiral 4 is described.
  • the material charged by means of the conveying means 2 is introduced on a spiral shape into a container on a surface and a corresponding filling 10 is produced.
  • the entire amount of fines and starting materials is introduced into the feeder and then charged by means of the conveyor 2.
  • a charging cycle then refers to the total amount of material that is in the feeder.
  • the feedstocks are after the fines were charged, distributed to the remaining turns of the spiral 4, this being done according to a predefined filling plan.
  • the speed of the conveyor 2, the inclination ⁇ and the amount of feed per unit time from the feeder can be adjusted to set a desired charge become. It has proven to be advantageous to provide at least two feeders, so that alternately different materials can be introduced and a layered buildup is made possible.
  • FIG. 2 shows, by way of example, a charge in a metallurgical vessel.
  • the starting materials are introduced in layers.
  • Center axis M shows and an ordinate, the bed thickness, indicated in
  • Centimeters shows that two different feedstocks 11 and 12 were charged. Due to the through-gassing of the feedstocks, fillings are usually not generated evenly but provided with accumulations. It thus creates a surface 13 which is inclined.
  • FIG. 3 shows a possible filling in a representation which shows the proportions of the charged materials (ordinate) over the distance R from the center axis M of the metallurgical vessel (abscissa). Near the edges are the fines 14 to see that are charged between coke 15 and ore 16 and other aggregates 17.
  • the illustration is an example, the actual charge is adjusted according to a target temperature distribution.
  • Fig. 4 shows by way of example a desired temperature distribution 18 in a metallurgical vessel, such as e.g. in a blast furnace, and an actual temperature distribution 19.
  • the abscissa shows the distance from the central axis of the metallurgical vessel, the ordinate represents the temperatures.
  • the charge and the charge through a modified fürungs is the Temperature distribution specifically influenced and changed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Chargieren von Einsatzstoffen, insbesondere Koks oder Erz, und gegebenenfalls abgetrennten Feinanteilen von Einsatzstoffen, zur Verarbeitung in einem metallurgischen Gefäß, zur Erzeugung von Metall oder Metallvorprodukten mit einer Chargiereinrichtung, die ein Fördermittel aufweist und zumindest einer Zuführvorrichtung zur Versorgung der Chargiereinrichtung. Das Fördermittel weist eine Auslassöffnung auf, die beim Chargieren in das Gefäß entlang einer nach innen führenden Spirale geführt wird, zur Einstellung einer vordefinierten Bedeckung im Gefäß. Chargierte Materialien können dabei im Gefäß genau positioniert werden, wobei Feinanteile im Umfangsbereich gleichmäßig verteilt werden können.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Chargieren von Einsatzstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Chargieren von Einsatzstoffen, insbesondere Koks oder Erz, und gegebenenfalls abgetrennten Feinanteilen von Einsatzstoffen, zur Verarbeitung in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere einem Hochofen, zur Erzeugung von Metall oder Metallvorprodukten, insbesondere Stahl oder Stahlvorprodukten, mit einer Chargiereinrichtung, die ein Fördermittel aufweist und zumindest einer Zuführvorrichtung zur Versorgung der Chargiereinrichtung.
Bei der Chargierung von Einsatzstoffen in metallurgische Gefäße, in denen die Einatzstoffe verarbeitet werden, sind einerseits die genaue Menge und die Position der eingebrachten Stoffe im Gefäß wichtig.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zum Chargieren bekannt, wobei es üblich ist, die Einsatzstoffe kreisringförmig im metallurgischen Gefäß zu verteilen. Dazu werden vordefinierte Einstellpositionen einer Eintragvor- richtung abgefahren und somit in mehreren Kreisringen die Einsatzstoffe eingebracht. Nachteilig ist dabei vor allem, dass es nicht möglich ist eine sehr homogene Verteilung der Einsatzstoffe zu erzielen.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen gleichmäßigeren und genaueren Eintrag ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mittels des Verfahrens zum Chargieren und entsprechend der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 und der Vorrichtung zum Chargieren und gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 21 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht eine Chargierung der Einsatzstoffe und gegebenenfalls von Feinanteilen in ein metallurgisches Gefäß vor, wobei zur Einstellung einer gezielten Verteilung der chargierten Stoffe die Chargierung spiralförmig erfolgt, wobei die Spirale von außen nach innen gebildet wird. Das Fördermittel wird entlang einer Spirale geführt, sodass auch die chargierten Stoffe entlang einer Spirale abgelagert werden. Aufgrund der stufenlosen Führung des Fördermittels erfolgt eine stetige Änderung der radialen Position während sich die Position in Umfangsrichtung ändert. Die Änderung der radialen Position erfolgt kontinuierlich und andauernd, während die Position in Umfangsrichtung geändert wird. Aufgrund dieser Maßnahmen können vordefinierte Bedeckungen im Gefäß mit den chargierten Stoffen erzielt werden. Gegenüber konventionellen Verfahren ist es möglich komplexere Bedeckungen einzustellen bzw. noch gleichmäßiger zu chargieren. Das Fördermittel wird stufenlos um eine Achse gedreht und gleichzeitig um eine weitere Achse geneigt. Diese zweiachsige Führung unter gleichzeitiger Änderung der Neigung erlaubt eine Chargierung auf die gesamte Fläche des Gefäßes in das chargiert wird. Wesentlich ist dabei die stufenlose und gleichzeitige Positionierung, sodass eine vollständige Chargierung auf die gesamte innere Querschnittsflä- che des metallurgischen Gefäßes möglich ist.
Die Steuerung der Chargiereinrichtung und die Chargierung erfolgen entsprechend einem vordefinierten Beschüttungsplan. Die Chargierung entsprechend einem Beschüttungsplanes stellt einen vorteilhaften Betrieb des Verfahrens im metallurgischen Gefäß sicher.
Nach einer weiteren besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Beschüttungsplan auf Basis einer gemessenen Ist-Temperaturverteilung und einer Soll-Temperaturverteilung der im Gefäß befindlichen Feststoffe eingestellt. Aufgrund der deutlich genaueren Chargierung lässt sich eine Ziel-Temperaturverteilung im Gefäß noch besser einstellen. Durch die Beschickung kann z.B. das Durchgasungsverhalten im Möller eines Hochofens beeinflusst werden, wobei sich das Durchgasungsverhalten als Temperaturverteilung im Gefäß abbildet. Aufgrund der spiralförmigen Chargierung können Abweichungen von einer Soll-Temperaturverteilung noch besser vermieden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Zufuhr der Einsatzstoffe und gegebenenfalls des Feinanteils aus der Zuführvorrichtung mengengeregelt. Während der Chargierung wird entsprechend der Spiralform Material in das Gefäß eingebracht, wobei aufgrund der sich verändernden Länge der Windungen der Spirale die Menge an Material geregelt wird, wobei die Menge pro Zeiteinheit also der Massenstrom angepasst wird. Unter Feinanteil werden Einsatzstoffe mit geringen Partikelgrößen verstanden, die aus verfahrenstechnischen Gründen abgetrennt, zumeist abgesiebt werden. Dabei werden als Feinanteil Partikelgrößen bei Erzen bis zu 8mm und bei Koks bis zu 24mm verstanden. Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Chargierung aus der Zuführvorrichtung stapelweise. Dabei erfolgt die Chargierung in abgeschlossenen Mengen, also nicht andauernd. Nach Chargierung einer abgeschlossenen Menge erfolgt in einem nächsten Zyklus die Chargierung einer weiteren abgeschlossenen Menge. Vorteilhaft ist dabei, dass wechselweise abgeschlossene Mengen an Material eingebracht werden können und keine aufwändigen Ventileinrichtungen zur Unterbrechung des Materialstroms nötig sind. Des Weiteren ist es damit möglich vorab eingewogene Mengen oder auch Mischungen zu chargieren.
Nach einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Chargieren von Feinanteil dieser stets vor den anderen Einsatzstoffen in die Zuführvorrichtung eingebracht. Vor dem Eintrag der Einsatzstoffe bzw. des Feinanteils in das Gefäß werden diese Stoffe zunächst in die Zuführvorrichtung eingebracht. Dadurch, dass der Feinanteil zuerst eingebracht wird, erfolgt auch stets die Chargierung des Feinanteils in das Gefäß zuerst und vor den übrigen Einsatzstoffen. Aufgrund der spiralförmigen Chargierung wird damit der Feinanteil in den Randbereichen eingebracht und die Einsatzstoffe in den weiter innen liegenden Windungen der Spirale. Für den Fall, dass kein Feinanteil eingebracht werden soll, erfolgt die Chargierung der Einsatzstoffe über die gesamte Spirale, also auch an den Randbereichen.
Entsprechend einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt der Gewichtsanteil an Feinanteil 2% bis 20%, insbesondere 8% bis 12%, der gesamten chargierten Menge. Der Anteil an Feinanteil kann entsprechend zur Anpassung des Verfahrens gewählt werden, wobei insbesondere auf die Charakteris- tik des Verfahrens, das im metallurgischen Gefäß betreiben wird und auf die besonderen Bedingungen im Gefäß Berücksichtigung finden können.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Feinanteil spiralförmig und überwiegend auf den Randbereich des Gefäßes chargiert wird, wobei der radiale Endpunkt des spiralförmigen Bereiches auf den der Feinanteil aus einer Zuführvorrichtung chargiert wurde, den radialen Startpunkt für eine nachfolgende Chargierung von Feinanteil, insbesondere aus einer weiteren Zuführvorrichtung, bildet, sodass der Feinanteil gleichförmig auf den Randbereich verteilt wird. Durch die gesteuerte Chargierung ist ein positionsgenauer Eintrag in das Gefäß möglich. Für Metallerzeugungsverfahren wie z.B. in einem Hochofen, ist die Durchgasung des eingebrachten Materials wesentlich, da damit auch die Verfahrenstemperatur bzw. die Temperaturverteilung beeinflusst wird. Aufgrund der anderen Gasdurchlässigkeit bei Feinstoffen, ist es nötig, diese Stoffe gezielt und gleichmäßig an den Randbereichen zu chargieren. Beim Chargieren des Feinanteils erfolgt der Eintrag im Randbereich entsprechend der Spiralform. Wenn der Feinanteil in der Zuführvorrichtung aufgebraucht ist, folgt der sich ebenfalls in der Zuführvorrichtung befindliche Einsatzstoff. In einem nachfolgenden Chargierzyklus wird der nun chargierte Feinanteil auf einer Spirale eingebracht, wobei der Startpunkt für den nun chargierten Feinanteil hinsichtlich seiner Umfangsposition unmittelbar an den vorher chargierten Feinstoff anschließt. Dabei ist es entscheidend, dass in Umfangsrichtung eine gleichmäßige Chargierung erfolgt, wobei die einzelnen Feinstoffanteile nicht in derselben vertikalen Lage vorliegen müssen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Chargierung der Einsatzstoffe in der Spirale über 6 bis 14, insbesondere 9 bis 11 Windungen. Durch die Wahl der Windungen kann eine entsprechende Anpassung an die Abmessungen des metallurgischen Gefäßes erfolgen. Grundsätzlich kann die Anzahl der Windungen bei Bedarf auch erhöht werden, wenn eine spezielle Beschüttung erforderlich ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Chargierung der Feinanteile in den beiden äußeren, insbesondere nur in der äußersten, Windung(en) der Spirale. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, Feinanteile nur in den äußersten Bereichen zu chargieren, da hier eine verringerte Gasdurchlässigkeit keine negative Beeinflussung der Temperaturverteilung bewirkt. Aufgrund der Chargierung nur an den äußersten Windungen, wird auch eine hohe Reprodu- zierbarkeit bei der Chargierung erreicht und somit eine sehr gleichmäßige Verteilung des Feinstoffes.
Nach einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Neigung des Fördermittels als Funktion der Drehzahl und unter Berücksichtigung des aktuellen Gewichts an Einsatzstoffen und gegebenenfalls Feinanteil in der Zuführ- Vorrichtung, zur Erzeugung einer vordefinierten Verteilung im Gefäß, eingestellt. Aufgrund der stetigen Verfolgung des Gewichtes und damit auch des Gewichtes an bereits chargiertem Material, ist über die Drehzahl die Position in der das Material chargiert wird verfolgbar. Somit kann entsprechend dieser Information die Chargierung von nachfolgendem Material angepasst werden, sodass Lage Menge in bestimmten Positionen eingestellt werden kann. Diese Steuerung erlaubt die Einstellung einer vordefinierten Beschüttung.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Neigung und die Drehzahl des Fördermittels jeweils über Frequenzumrichter geregelt erfolgen. Diese Ausgestaltung gestattet eine kontinuierliche und unabhängige Regelung für beide Bewegungen, sodass das erfindungsgemäße Verfahren umgesetzt werden kann.
Eine spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Versorgung des Fördermittels wechselweise aus verschiedenen Zuführvorrichtungen erfolgt, wobei zumindest zwei Zuführvorrichtungen vorgesehen sind. Damit kann die Versorgung des Fördermittels zum Eintrag in das metallurgische Gefäß wechselweise aus zwei Zuführvorrichtungen erfolgen, wobei diese jeweils vorab mit Einsatzstoffen oder auch mit Feinmaterial versorgt werden können. Durch die Anordnung zweier oder mehrerer Zuführvorrichtungen ist es möglich die Einsatzstoffe und den Feinanteil individuell einzustellen, um somit noch flexibler chargieren zu können.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Zuführeinrichtung zumindest einen Behälter zur Speicherung der Einsatzstoffe und gegebenenfalls Feinanteil. In den Behälter können die Einsatzstoffe bzw. der Feinanteil vorab eingebracht werden, sodass dann der gesamte Behälterinhalt chargiert werden kann.
Entsprechend einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Neigung und die Drehzahl des Fördermittels derart gesteuert, dass der Feinanteil im Wesentlichen über eine vollständige Windung der Spirale chargiert wird. Durch diese Maßnahme wird eine sehr gleichmäßige Verteilung des Feinanteils erreicht. Die Feinanteile werden dabei nur auf die Randbereiche des metallurgischen Gefäßes chargiert, sodass somit auch größere Mengenanteile an Feinanteil ohne Nachteile verarbeitet werden können.
Gemäß einer weiteren speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Neigung und die Drehzahl des Fördermittels unter Berücksichtigung von natürlichen Abgleitungen in radialer Richtung an den geneigten Flächen des chargierten Materials gesteuert. Um eine gleichmäßige Durchgasung des chargierten Materials im metallurgischen Gefäß sicherzustellen, ist es nötig, die Verteilung des Materials im Gefäß entsprechend anzupassen, wobei ein Ziel-Temperaturprofil eingestellt wird. Dabei kann es nötig sein über den Querschnitt des Gefäßes ungleichmäßig zu chargieren, wobei eine Beschüttung eingestellt wird, deren Oberfläche nicht eben ist, sondern Neigungen aufweist. Beim Chargieren auf diese Beschüttung treten an den geneigten Flächen Abgleitvorgänge auf, sodass das chargierte Material von sich aus seine Lage verändert. Aufgrund des bekannten Beschüttungsplanes ist es möglich auch derartige selbstständige Abgleitungen beim Chargieren zu berücksichtigen und somit die gewünschte Beschüttung noch genauer einstellen zu können.
Entsprechend einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht der Feinanteil aus einer Mischung aus Feinanteilen von Koks und Erz.
Feinanteile fallen bei der Verarbeitung von Erzen aber auch von Koks an. Derzeit werden diese Feinanteile häufig aufbereitet, wobei dies z.B. in einer Sinteranlage erfolgen kann. Diese Aufbereitung ist jedoch sehr aufwändig und kosten intensiv.
Erfindungsgemäß werden daher Feinanteile, die zumeist durch absieben anfallen, gemischt und dann gemeinsam mit z.B. Erzen oder auch Koks eingesetzt. Die
Feinanteile können nach Bedarf gemischt werden.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Mischung einen Koksanteil von 5% bis 40%, insbesondere 15% bis 30% auf. Diese spezielle Mischung trägt dem Umstand Rechnung, dass auch der Feinanteil an Erz mittels Koks als Reduktionsmittel versorgt werden muss. Obig angeführte Anteile haben sich dabei in Versuchen als vorteilhaft erwiesen.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Koks und Erz wechselweise chargiert, gegebenenfalls zusammen mit dem Feinanteil und/oder Zusatzstoffen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen die Materialien Koks und Erz bzw. wahlweise auch Feinanteile und/ oder Zusatzstoffe nicht als Mischungen sondern geschichtet in das metallurgische Gefäß einzubringen, wobei entsprechend wechselweise chargiert wird. Durch diese Art des Chargierens kann noch gezielter auf die metallurgischen Besonderheiten Rücksicht genommen und ein vorteilhaftes metallurgisches Verfahren sichergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, dass zumindest ein Fördermittel und zumindest einer Zuführvorrichtung zur Versorgung des Fördermittels vorgesehen sind, wobei das Fördermittel eine Auslassöffnung aufweist, die beim Chargieren in ein metallurgisches Gefäß entlang einer nach innen führenden Spirale führbar ist, zur Einstellung einer vordefinierten Bedeckung im Gefäß. Die Führung entlang einer Spirale bietet den Vorteil einer gleichmäßigen und sehr flexibel anpassbaren Beschüttung. Durch diese Führung können Abweichungen von einer Sollbeschüttung weitgehend vermieden werden und somit ein metallurgisches Verfahren in dem Gefäß optimiert werden. Das Fördermittel ist stufenlos um eine Achse drehbar und gleichzeitig um eine weitere Achse hinsichtlich seiner Neigung einstellbar gelagert. Durch diese Ausgestaltung wird eine sehr einfache und robuste Vorrichtung geschaffen, wobei sehr genau Vorgaben hinsichtlich der Verteilung des chargierten Materials im Gefäß eingehalten werden können. Insbesondere die teilweise sehr rauen Umgebungsbedingungen bei metallurgischen Anlagen, wie Staubbelastung und erhöhte Temperaturen können durch drehbare Lagerung des Fördermittels bewältigt werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass zur Regelung der Neigung und der Drehzahl des Fördermittels jeweils ein Frequenz- Umrichter vorgesehen ist. Diese voneinander unabhängig regelbaren Frequenzumrichter stellen eine höchstmögliche Flexibilität sicher. Darüber hinaus wird durch diese Frequenzumrichter eine gleichzeitige und vollkommen kontinuierliche Regelung ermöglicht.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Zuführvorrichtung eine Wägeeinrichtung, zur laufenden Verfolgung der Einsatzstoffe und gegebenenfalls Feinanteil während des Chargierens, auf. Durch die andauernde Verfolgung des Gewichtes und damit der Menge an bereits chargiertem Material ist die Position des chargierten Materials stets bekannt und nachvollziehbar. Insbesondere können damit genaue Beschüttungen erzielt, aber auch positionsgenau z.B. Feinanteil eingebracht werden und somit eine gleichmäßige Chargierung des Feinanteils über den Umfang erzielt werden.
Die Erfindung wird am anhand der folgenden Figuren beispielhaft und nicht einschränkend näher beschrieben.
Fig. 1 Schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Chargierung in ein metallurgisches Gefäß
Fig. 2: Schematische Darstellung einer Beschüttung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingestellt wird Fig. 3: Schematische Darstellung einer Beschüttung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingestellt wird
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Chargierung schematisch dargestellt. In ein metallurgische Gefäß 1 wird von oben chargiert, wobei der obere Abschluss des Gefäßes nicht dargestellt ist. Zur Chargierung ist ein Fördermittel 2 vorgesehen. Dieses ist in einer besonderen Ausgestaltung um eine Achse 5 schwenkbar gelagert, wobei der Neigungswinkel α des Fördermittels 2 geändert werden kann. Gleichzeitig zur Verstellung um die Achse 5 kann das Fördermittel 2 um die vertikale Achse 6 gedreht werden. Durch diese Bewegungen beschreibt die Auslassöffnung 3 des Fördermittels 2 eine Spiralform. Die Neigung des Fördermittels wird dabei derart verändert, dass eine von außen nach innen führende Spirale 4 beschrieben wird. Damit wird auch das mittels des Fördermittels 2 chargierte Material auf einer Spiralform in Gefäß auf einer Fläche eingebracht und eine entsprechende Beschüttung 10 erzeugt.
Beim Chargieren von Feinanteilen werden diese stets vor den zu chargierenden Feinanteilen ins Gefäß eingebracht. Der dabei beaufschlagte Teil 7 der Spirale vom Anfangspunkt 8 bis zum Endpunkt 9 kann durch den gesteuerten Eintrag genau verfolgt werden. Aufgrund einer stetigen Messung des Gewichtes der Zuführvorrichtung, die zur Versorgung des Fördermittels vorgesehen ist, kann die bereits chargierte Menge stets mitverfolgt werden. Damit ist der Endpunkt 9 der Spirale auf die der Feinanteil chargiert wurde bekannt und kann in einem unmittelbar nachfolgenden oder auch späteren Chargierzyklus als Startpunkt für den nächsten Eintrag an Feinanteil genutzt werden. Auf diese Weise kann der Feinanteil gleichmäßig über den Umfang und in Randnähe des Gefäßes verteilt werden. Vorzugsweise wird der Feinanteil aber derart chargiert, dass er genau auf eine volle Windung der Spirale verteilt wird.
Üblicherweise wird in die Zuführvorrichtung die gesamte Menge an Feinanteil und Einsatzstoffen eingebracht und dann mittels des Fördermittels 2 chargiert. Ein Chargierzyklus betrifft dann die gesamte Menge an Material, die sich in der Zuführvorrichtung befindet. Die Einsatzstoffe werden, nachdem die Feinanteile chargiert wurden, auf die restlichen Windungen der Spirale 4 verteilt, wobei dies entsprechend eines vordefinierten Beschüttungsplanes erfolgt. Die Drehzahl des Fördermittels 2, die Neigung α und die Zufuhrmenge pro Zeiteinheit aus der Zuführvorrichtung können zur Einstellung einer gewünschten Beschüttung angepasst werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt zumindest zwei Zuführvorrichtungen vorzusehen, sodass auch wechselweise unterschiedliche Materialien eingebracht werden können und eine schichtartig aufgebaute Beschüttung ermöglicht wird.
In Fig. 2 ist beispielhaft eine Beschüttung in einem metallurgischen Gefäß dargestellt. Die Einsatzstoffe werden dabei schichtartig eingebracht. Die Darstellung mit einer
Abszisse, die den Radius R des metallurgischen Gefäßes in Abstand von der
Mittelachse M zeigt und einer Ordinate, die der Beschüttungsdicke, angegeben in
Zentimetern entspricht, zeigt, dass zwei unterschiedliche Einsatzstoffe 11 und 12 chargiert wurden. Aufgrund der Durchgasung der Einsatzstoffe, werden Beschüttun- gen zumeist nicht eben sondern mit Häufungen versehen erzeugt. Es entsteht damit eine Oberfläche 13 die geneigt ist.
Fig. 3 zeigt eine mögliche Beschüttung in einer Darstellung, die die Mengenanteile der chargierten Materialien (Ordinate) über dem Abstand R von der Mittelachse M des metallurgischen Gefäßes (Abszisse). Randnahe sind dabei die Feinanteile 14 zu sehen, die zwischen Koks 15 und Erz 16 bzw. weiteren Zuschlagstoffen 17 chargiert werden. Die Darstellung ist beispielhaft, die tatsächliche Beschüttung wird entsprechend einer Soll-Temperaturverteilung eingestellt.
Fig. 4 zeigt beispielhaft eine Soll-Temperaturverteilung 18 in einem metallurgischen Gefäß, wie z.B. in einem Hochofen, und eine Ist-Temperaturverteilung 19. Auf der Abszisse ist der Abstand von der Mittelachse des metallurgischen Gefäßes dargestellt, die Ordinate stellt die Temperaturen dar. Um derartige Abweichungen zu minimieren, wird über die Chargierung und die Beschüttung durch ein geändertes Durchgasungsverhalten die Temperaturverteilung gezielt beeinflusst und verändert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Chargieren von Einsatzstoffen, insbesondere Koks oder Erz, und gegebenenfalls abgetrennten Feinanteilen von Einsatzstoffen, zur Verarbeitung in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere einem Hochofen, zur Erzeugung von Metall oder Metallvorprodukten, insbesondere Stahl oder Stahlvorprodukten, mit einer Chargiereinrichtung, die ein Fördermittel aufweist, und zumindest einer Zuführvorrichtung zur Versorgung der Chargiereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel eine Auslassöffnung aufweist, die beim Chargieren in das Gefäß entlang einer nach innen führenden Spirale geführt wird, wobei das Fördermittel stufenlos um eine Achse gedreht und gleichzeitig um eine weitere Achse geneigt wird.
2. Verfahren zum Chargieren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Chargiereinrichtung und die Chargierung entsprechend einem vordefinierten Beschüttungsplan erfolgen, wobei der Beschüttungsplan zur Steuerung des Durchgasungsverhalten im Möller auf Basis einer gemessenen Ist-Temperatur- Verteilung und einer Soll-Temperaturverteilung der im Gefäß befindlichen Feststoffe eingestellt wird.
3. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr der Einsatzstoffe und gegebenenfalls des Feinanteils aus der Zuführvorrichtung mengengeregelt erfolgt.
4. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Chargierung aus der Zuführvorrichtung stapelweise erfolgt.
5. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Chargieren von Feinanteil dieser stets vor den anderen Einsatzstoffen in die Zuführvorrichtung eingebracht wird.
6. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil an Feinanteil 2% bis 20%, insbesondere 8% bis 12%, der gesamten chargierten Menge beträgt.
7. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinanteil spiralförmig und überwiegend auf den
Randbereich des Gefäßes chargiert wird, wobei der radiale Endpunkt des spiralförmi- gen Bereiches auf den der Feinanteil aus einer Zuführvorrichtung chargiert wurde, den radialen Startpunkt für eine nachfolgende Chargierung von Feinanteil, insbesondere aus einer weiteren Zuführvorrichtung, bildet, sodass der Feinanteil gleichförmig auf den Randbereich verteilt wird.
8. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Chargierung der Einsatzstoffe in der Spirale über 6 bis 14, insbesondere 9 bis 11 Windungen erfolgt.
9. Verfahren zum Chargieren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Chargierung der Feinanteile in den beiden äußeren, insbesondere nur in der äußersten, Windung(en) der Spirale erfolgt.
10. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des Fördermittels als Funktion der Drehzahl und unter Berücksichtigung des aktuellen Gewichts an Einsatzstoffen, und gegebenenfalls Feinanteil, in der Zuführvorrichtung, zur Erzeugung einer vordefinierten Verteilung im Gefäß, eingestellt wird.
11. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung und die Drehzahl des Fördermittels jeweils über Frequenzumrichter geregelt erfolgt.
12. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgung des Fördermittels wechselweise aus verschiedenen Zuführvorrichtungen erfolgt, wobei zumindest zwei Zuführvorrichtungen vorgesehen sind.
13. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung zumindest einen Behälter zur Speicherung der Einsatzstoffe und gegebenenfalls Feinanteil umfasst.
14. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung und die Drehzahl des Fördermittels derart gesteuert werden, dass der Feinanteil im Wesentlichen über eine vollständige Windung der Spirale chargiert wird.
15. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung und die Drehzahl des Fördermittels unter Berücksichtigung von natürlichen Abgleitungen in radialer Richtung an den geneigten Flächen des chargierten Materials gesteuert werden.
16. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinanteil aus einer Mischung aus Feinanteilen von Koks und Erz besteht.
17. Verfahren zum Chargieren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung einen Koksanteil von 5% bis 40%, insbesondere 15% bis 30% aufweist.
18. Verfahren zum Chargieren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Koks und Erz wechselweise chargiert werden, gegebenenfalls zusammen mit dem Feinanteil und/oder Zusatzstoffen.
19. Vorrichtung zum Chargieren von Einsatzstoffen, insbesondere Koks oder Erz, und gegebenenfalls abgetrennten Feinanteilen von Einsatzstoffen, zur Verarbeitung in einem metallurgischen Gefäß (1 ), insbesondere einem Hochofen, zur Erzeugung von Metall oder Metallvorprodukten, insbesondere Stahl oder Stahlvorprodukten, mit zumindest einem Fördermittel (2) und zumindest einer Zuführvorrichtung zur Versorgung des Fördermittels (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel (2) eine Auslassöffnung (3) aufweist, die beim Chargieren in das Gefäß (1 ) entlang einer nach innen führenden Spirale (4) führbar ist, zur Einstellung einer vordefinierten Bedeckung im Gefäß (1 ), wobei das Fördermittel (2) stufenlos um eine Achse drehbar und gleichzeitig hinsichtlich seiner Neigung um eine weitere Achse einstellbar, gelagert ist..
20. Vorrichtung zum Chargieren von Einsatzstoffen nach Anspruch 19 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Neigung und der Drehzahl des Fördermit- tels (2) jeweils ein Frequenzumrichter vorgesehen ist.
21. Vorrichtung zum Chargieren von Einsatzstoffen nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung eine Wägeeinrichtung, zur laufenden Verfolgung der Einsatzstoffe und gegebenenfalls Feinanteil während des Chargierens, aufweist.
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