WO2012130220A1 - Verfahren zum betrieb eines elektrolichtbogenofensystems und elektrolichtbogenofensystem - Google Patents

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arc furnace
gas
exhaust
furnace
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PCT/DE2012/000316
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Ralf Schweikle
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Kautz Vorrichtungsbau Gmbh
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    • F27D13/002—Preheating scrap
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a
  • Electric arc furnace system which has an electric arc furnace and a connected to this, during operation of the
  • Electric arc furnace system gas from the electric arc furnace suction extraction system includes and a
  • Electric arc furnace system with an exhaust hood comprising an electric arc furnace and with an extractor connectable to the exhaust with an exhaust pipe system.
  • an exhaust pipe system From EP 2 107 327 A2 such a method and such a device is known.
  • the gas In order to reduce the energy required for melting, the gas is passed across the scrap and sucked laterally through the furnace wall. An energy reduction can hereby only be achieved in the meltdown phase.
  • the present invention is based on the problem of reducing the energy required for melting during the entire melting process.
  • Electric arc furnace system includes exhaust gas recirculation.
  • the exhaust gas recirculation has a gas supply line system branching off from the exhaust gas line system or from the exhaust pipe with a delivery device.
  • the gas guide line system is fluidically connectable to the electric arc furnace.
  • Figure 1 isometric view of a
  • FIG. 2 longitudinal section of FIG. 1;
  • FIG. 3 cross section of the electric arc furnace system
  • FIG. 1 extraction system with gas guide line
  • FIG. 6 hot gas manipulator
  • FIG. 7 Isometric view of a
  • FIG. 8 Detail of the gas routing line
  • FIG. 9 electric arc furnace system with gas supply line opening into the furnace vessel
  • FIG. 10 detail of the connection on the upper vessel
  • FIG. 11 section through the connection on the upper vessel
  • FIG. 13 is a partial isometric view of FIG. 11;
  • Figure 14 Top view of a reaction chamber with
  • FIG. 15 cross section of FIG. 13;
  • Figure 16 Electric arc furnace system with cradle
  • FIG. 1 shows an isometric view of a
  • Electric arc furnace system (10) is used to prepare feedstock, e.g. Steel scrap, liquid pig iron, directly reduced iron, etc., to produce liquid steel.
  • the electric arc furnace system (10) comprises an electric arc furnace (30) and an exhaust system (110).
  • FIG. 2 shows a longitudinal section and in FIG. 3 a cross section of this electric arc furnace system (10).
  • the DC or three-phase electric arc furnace (30) comprises a in a support frame (31), a so-called
  • the electrode lifting mechanism (81) comprises three electrode lifting columns (82-84), each having one
  • the water-cooled electrode support arms (85-87) are connected to a fixed transformer house wall (12) by means of high-current electrical cables (88) and water pipes (89).
  • a coil (13) for adjusting the impedance of the three electrode support arms ⁇ 85 - 87) is arranged.
  • Other electrical components for compensation are conceivable.
  • the transformer (14) and optionally a capacitor for reducing network perturbations are arranged in the transformer house (11). Below the transformer (14), the furnace control room can be arranged.
  • this interface can be designed so that the gas from the furnace interior (35) does not escape uncontrolled.
  • the extraction system (110) comprises a suction device, not shown here, which sucks gas from the electric arc furnace (30) via a suction line system (111).
  • the suction device e.g. Compressor is, for example, arranged between an exhaust filter system and a chimney.
  • the exhaust pipe system (111) between the exhaust pipe (74) and the exhaust gas filter system comprises a cover connection pipe (112), a reaction chamber (131) and a cooling pipe (141).
  • these individual sections have different cross sections.
  • the trained as a pipe-to-pipe construction, water-cooled Deckelabsaugstutzen (74) has in the embodiment over its length a constant, for example, oval inner cross-section.
  • the inlet cross section (75), cf. FIG. 3, is arranged in the water-cooled region of the lid (71).
  • the outlet cross-section (76) is normal to the top (32) of the cradle (31) and arranged parallel to the furnace longitudinal direction (26).
  • the lid suction nozzle (74) On its outlet side, the lid suction nozzle (74) carries a water-cooled nozzle plate (77), cf. FIGS. 3 and 4.
  • Lid connection line (112) is parallel to the plane of the outlet cross section (76) of the cover suction nozzle (74).
  • the example, oval-shaped inner cross-sectional area of the cover connection line (112) is twice as large as the inner cross-sectional area of the Deckelabsaugstutzens (74) in the embodiment.
  • the cover connection line (112) is composed in the illustration of Figure 3 of four line segments (114 - 117).
  • all of these line segments (114-117) are water-cooled. They can be hydraulically connected in parallel or in series.
  • the use of an uncooled cover connection line (112) is conceivable. The latter can e.g. be resistant to heat and wear.
  • a sliding sleeve (118) is arranged, cf. Figure 4.
  • This comprises a water-cooled ring element (119), which is linearly displaceable by means of two double-acting cylinder-piston units (121).
  • the stroke direction of the sliding sleeve (118) is arranged normal to the plane of the inlet cross section (113) of the cover connection line (112).
  • the front edge of the sliding sleeve (118) for example, flush with the entrance level.
  • the ring element (119) abut the nozzle plate (77).
  • the cylinder Piston units (121) may be pneumatically or hydraulically actuated.
  • the cover connection pipe ⁇ 112 ⁇ opens into the reaction chamber (131).
  • the reaction chamber (131) is constructed cuboid in the exemplary embodiment. It has a metal jacket (132) whose inner surfaces are lined with a heat and wear resistant material. In the interior (133) baffles may be arranged for gas flow control.
  • the internal volume of the reaction chamber (131) corresponds, for example, to the internal volume of 170 meters of cable length of the cover connection pipe (112). This value can be between 120 meters and 200 meters.
  • the reaction chamber (131) has three connections (135-137) on its ceiling (134).
  • the cover connection line (112) is arranged in the inlet connection (135).
  • the e.g. Water-cooled cooling line (141) is mounted in the exhaust pipe (136). Both the suction nozzle (136) and the cooling line (141) have a circular cross-section in the exemplary embodiment.
  • the inlet nozzle (135) and the suction nozzle (136) are arranged on the lid sides remote from each other.
  • the inner cross-sectional area of the cooling line (141) is 22% greater in the illustration of Figures 1, 3 and 5 than the inner cross-sectional area of the
  • the internal cross-sectional area of the cooling line (141) at the connection to the reaction chamber (131) may be between 10% and 50% greater than the minimum
  • the third ceiling nozzle (137) is arranged in the exemplary embodiment next to the suction nozzle (136).
  • the center lines of the suction (136) and the third ceiling nozzle (137) have, for example, from the center line of the inlet nozzle (135) same distance.
  • On the third ceiling nozzle (137) a gas guide line (151) is connected.
  • the internal cross-sectional area of this gas guide line (151) in the region of the connection piece (137) is, for example, 14% of the internal cross-sectional area of the cooling line (141).
  • the gas guide line (151) may have an internal cross-sectional area at the connecting piece (137) which is between 10% and 20% of the internal cross-sectional area of the cooling line (141).
  • the gas guide conduit (151) has in the embodiment of Figures 1 to 6 ⁇ six sections (152-157).
  • the first tubular section (152) connects the reaction chamber (131) to a funnel (153).
  • This first section (152) consists of individual interconnected uncooled tubing (158) and arcs (159).
  • the pipe segments (158, 159) are made, for example, from a heat-resistant steel, for example Xl5CrWiSi20-12 with the material number 1.4828.
  • the tube segments ⁇ 158, 159) can also be designed to be water-cooled.
  • a spray cooling of the pipe segments (158, 159) is denkba. If the cooled or uncooled pipe segments (158, 159) are made with a lining, the pipe segments (158, 159) may be split longitudinally prior to aging.
  • the funnel (153) forms in the representation of
  • the second portion (153) of the gas guide line (151) comprises, for example, a funnel element which opens into a funnel container. In this way - similar to the function of a check valve - a gas flow in the opposite direction can be made more difficult or - if a non-return valve is used - blocked.
  • a connecting line (154) leads to a hot gas fan (155).
  • the inner dimensions of eg straight connection line (154) correspond to the corresponding dimensions of the first section (152).
  • the material and construction of this third portion (154) may correspond to the structure of the first portion (152).
  • the hot gas fan (155) sucks gas from the reaction chamber (131).
  • the discharge pressure of the hot gas fan 155 is slightly higher than the internal pressure in the oven interior 35.
  • This conveyor 155 has a connected power of 500 kilowatts and generates a static overpressure of 16500 Newton per square meter Can be used for gases up to a temperature of 950 degrees C.
  • This conveying device (155) can be switched on and off.
  • the rigid output line (156) of the hot gas fan (155) penetrates the furnace platform (15) and ends at the top (16) of the furnace platform (15) in a mounting flange (161).
  • the output line (156) corresponds to the corresponding data of the connecting line (154).
  • the mounting flange (161) carries a roller slewing ring (162), on which a hot gas manipulator (157) is arranged pivotable about an axis oriented normal to the furnace platform (15), cf. 6, for example, the hot gas manipulator (157) in a first pivot joint (169) by a pivot angle of 110 degrees from the operating position shown in Figures 1, 2 and 5 can be pivoted to a standby position.
  • the hot gas manipulator (157) for example, the fixed outer ring (163) of, for example, three row roller slewing ring (162) has an external toothing.
  • a hydraulic or pneumatic motor (164) is arranged, the output gear (165) meshes with the external teeth.
  • the motor (164) and the example graphite-lubricated roller slewing ring (162) are protected against heat radiation, for example by means of a protective shield, not shown here.
  • the swivel device may comprise a swivel cylinder instead of a hydraulic motor (164).
  • the swivel end positions can be monitored by means of nutrunners or limit switches. An absolute angle measuring system is also conceivable.
  • the hot gas manipulator (157) has a second pivot axis, which is parallel to the furnace platform (15) in the embodiment.
  • At this another roller slewing ring (173) is arranged.
  • the roller slewing ring (173) carries a nozzle piece (168).
  • the nozzle piece (168) which tapers in the flow direction (201), can be pivoted, for example, by a pivot angle of 180 degrees.
  • This pivoting drive also comprises a hydraulic motor (171) whose pinion (172) meshes with an external toothing of the roller slewing ring (173).
  • the hot gas manipulator (157) can be designed without the second pivot joint (174).
  • the outlet cross-sectional area (175) of the nozzle piece (168) is for example 45% of the inner cross-sectional area of the hot gas tube (166).
  • the nozzle piece (168) is in the direction of the slag door opening (42) of the upper part of the slag. vessel (43).
  • the slag door not shown here, is raised.
  • the feedstock e.g. Steel scrap
  • the cover (71) is suspended in the slewing mechanism (61). After lifting the lid (71) and the
  • Electrode lifting columns (82-84) are these e.g. pivoted in the direction of the tapping (21) until the vessel (41) is exposed.
  • the hot gas manipulator (157) is pivoted into a standby position facing away from the furnace vessel (41). For example, the nozzle piece (168) is closed. The slag door is closed.
  • the sliding sleeve (118) is closed.
  • the power supply to the electrodes (91 - 93) is turned on.
  • the electrical current is, for example, 60 kiloamps, and between the electrodes (91, 92, 92, 93, 93, 91) there is an electrical voltage of 750 to 1200 volts.
  • the extraction is now set to the nominal mass flow.
  • the rated mass flow of the gas extracted during furnace operation from the interior of the furnace (35) is, for example, 72 kilograms per second.
  • the suction pressure is in the
  • Cover lead (112) e.g. 100 newtons per square meter under atmospheric pressure.
  • the slag door can be opened and the hot gas manipulator (157) can be pivoted into the operating position.
  • the hot gas fan (155) is turned on.
  • Gas supply line system (151) is now fluidically connected to the electric arc furnace (30). A partial flow of the extracted by means of the suction system (110) gas is conveyed by means of the conveyor (155) through the slag door opening (42) back into the furnace interior (35).
  • the next feedstock may be this
  • the temperature of the gas stream is e.g. at 1280 Kelvin.
  • the flow rate of the extracted gas is for example 112 meters per
  • the extraction system (110) promotes a constant mass flow of the exhaust gas.
  • This is composed of a mass flow from the furnace interior (35) and air from the environment (1), which is sucked through the interface between the sliding sleeve (118) and the nozzle plate (77).
  • This mass flow flows through the cover connection line (112).
  • the temperature-dependent operating volume flow decreases along the cover connection line (112), so that the inlet temperature of the reaction chamber (131) is 1000 Kelvin to 1100 Kelvin.
  • the operating volume flow is delayed and expanded.
  • the gas takes about one second to flow through the reaction chamber (131). This can be in the exhaust stream
  • Carbon monoxide e.g. react with the sucked on the sliding sleeve (118) false air to carbon dioxide.
  • Lid connection line (112) begin as soon as carbon monoxide from the furnace interior (35) comes into contact with oxygen from the false air at a temperature above the reaction temperature.
  • the extraction system (110) and / or the sliding sleeve (118) can be integrated in a control loop of a furnace pressure control, whose measuring element is a sensor for measuring the pressure in the furnace interior (35).
  • the furnace internal pressure is generally lower than that
  • the exhaust fans and the hot gas fan 155 are set so that 70% of the exhaust gas mass flow is through the cooling line 141 and 30% through the gas guide line 151.
  • the operating volumetric flow of the hot gas fan 155 is temperature dependent
  • a temperature sensor can be arranged in the reaction chamber 131 or in the gas guide line 151. If the temperature of the gas exceeds an adjustable limit temperature, for example, a safety flap can be opened
  • Safety flap may e.g. regulated cold air to protect the hot gas fan (155) are sucked.
  • the mass flow delivered by the conveying device (155) can be constant over the entire melting time. However, it is also conceivable to promote no or only a small mass flow by means of the hot gas manipulator (157) into the furnace interior (35) during the melting of the scrap.
  • This mass flow is, for example, less than 5% of the mass flow drawn in by means of the extraction system (110).
  • the minimum mass flow is, for example, 3% of the mass flow at the furnace-side inlet of the extraction system (110).
  • the operating volume flow of the means of the conveyor (155) promoted hot gas flow increases.
  • the mass flow can be increased, for example, after completion of the melting phase. It will now be an increased Bravolumenström hot gas in the Blown melt. This mass flow is, for example, up to 35% of the mass flow drawn into the cover connection pipe (112).
  • the mass flow through the gas supply line system (151) can be reduced again since there are now largely stable conditions in the interior of the oven (35).
  • the mass flow can now be, for example, 30% of the mass flow drawn by the extraction system (110).
  • the conveying device (155) can be controlled in the exemplary embodiment as a function of the duration of the melting process. It is also conceivable to integrate the control of the mass flow in a control loop.
  • the exhaust gas temperature or the pressure in the furnace interior (35) is a measured variable.
  • Flow direction (201) flowing gas stream in the gas guide line (151) first compressed and then expanded at the exit and deflected.
  • coarse dust particles can be separated from the gas.
  • the funnel (153) can be opened for maintenance and cleaning.
  • the hot gas fan (155) compresses the sucked gas and conveys it in the direction of the hot gas manipulator (157).
  • the oxygen-enriched gas for example, flows through the hot gas manipulator (157) and passes through the nozzle piece (168) into the furnace interior (35).
  • the mass flow here is 6 kilograms per second and the flow rate is 74 meters per second.
  • the static discharge pressure of the gas from the nozzle piece (168) is higher than the furnace internal pressure, so that the hot gas manipulator (157) blows gas into the furnace interior (35).
  • the temperature of the gas is for example 860 Kelvin.
  • the hot gas supplied by the hot gas manipulator (157) reduces the pressure difference between the furnace interior (35) and the atmosphere surrounding the furnace. It is therefore only a small amount of cold air sucked through gaps on the vessel (41) and on the lid (71) and through the gap between the vessel (41) and the lid (71). If necessary, that can
  • Electric arc furnace system (10) be set so that no cold air is sucked.
  • the supplied hot air brings thermal energy into the
  • the supplied primary energy is composed of the electrical energy supplied by the electrodes (91-93) and the fossil energy supplied by wall burners and oxygen lances.
  • the specific electrical energy fraction is 338 kilowatt hours per tonne of liquid steel and the proportion of the specific energy fraction contributed by the natural gas oxygen burners is about 50 kilowatt hours per tonne of liquid steel.
  • Exothermic chemical reactions, electrode erosion, carbonization and changes in the steel content of the steel add another 367 kilowatt hours per ton of steel to the smelting process.
  • the exhaust gas recirculation (150) causes an additional specific energy of 34 kilowatt hours per ton of the melting process.
  • This value can be between 7 and 15% of the specific electrical energy used.
  • exhaust gas recirculation (150) is reduced in the embodiment of the required specific energy use compared to an electric arc furnace system (10) without exhaust gas recirculation by 7%.
  • the required electrical energy is reduced by 15%.
  • the hot gas manipulator (157) can be applied to individual zones of the
  • melt be directed. This may be e.g. Cold zones are prevented and thus the slag formation can be reduced. Also, by means of the hot gas manipulator (157), an additional bath movement of the melt can be controlled.
  • the wall burners in the upper vessel and the oxygen lance e.g. also by the slag door opening (42) in the furnace interior (35) can be pivoted, contribute to the homogenization of the bath.
  • the hot gas manipulator (157) can hereby be pivoted about one or both pivot axes.
  • the vessel rolls after releasing a lock (33) actuated by the hydraulic tilt cylinder-piston unit (34) with the Wiegerockern (36) on the rolling tracks (17).
  • the tilt angle for slagging is for example 3 degrees.
  • a slag bucket can be arranged below the slag door opening (42). After sampling and testing, the melt can be tapped.
  • the hot gas manipulator (157) is pivoted into the ready position.
  • the hot gas fan (155) is switched off.
  • the nozzle opening (168) can be covered in this case to prevent the suction of false air.
  • the electrical supply is switched off and the electrodes (91-93) are raised until they are above the liquid steel bath.
  • the liquid steel flows into a ladle (101), which is conveyed by means of a ladle carriage (102) into an adjacent hall section of the steelworks hall.
  • the pan (101) is transported by means of a hall crane to a ladle furnace or to a continuous casting plant.
  • the electric arc furnace system (10) is now ready for the next melt. If the electric arc furnace (30) has a furnace pressure control, it is possible, for example, when the undershooting of an adjustable minimum pressure, the sliding sleeve (118) or a
  • Open air supply flap and / or the delivery rate of the hot gas fan (155) can be increased.
  • the sliding sleeve (118) or a ventilation flap is closed and / or the delivery rate of the hot gas fan (155) is reduced to avoid the Ausqualmens. If necessary, the fans of the Suction system to be involved in this example cascaded control loop.
  • the exhaust gas recirculation (150) can also be switched off during the operation of the electric arc furnace ⁇ 30 ⁇ and the exhaust system (110).
  • the hot gas fan ⁇ 155) is switched off.
  • the check valve in the hopper (153) closes and blocks the flow of gas through the gas routing conduit system (151).
  • Electric arc furnace system (10) can now - with increased energy requirements - continue to operate. With that you can
  • FIGS. 7 and 8 show
  • An electric arc furnace system (10) having a gas guide pipe (151) opening into the lid (71).
  • the electric arc furnace (30) and the exhaust pipe system (111) are constructed largely as described in connection with FIGS. 1 to 6.
  • the rigid output line (156) of the hot gas fan (155) is divided above the oven stage (15) into two sub-strands (176, 177).
  • the inner cross-sectional area of both partial strands (176, 177) corresponds to the inner cross-sectional area of the output line (156).
  • Each sub-string (176, 177) carries on the output side a sliding sleeve ⁇ 178), cf. Figure 8. This is by means of e.g.
  • Zu rawsutzen (78) arranged with a receiving hopper (79).
  • the receiving hopper ⁇ 79) is oriented in the direction of the respective sub-string ⁇ 176, 177). In operation, it picks up the sliding sleeve (178), which dips into the receiving hopper (79) in the operating position. In order to tilt the electric arc furnace (30), the sliding sleeve (178), for example, is returned to the ready position (181).
  • the sliding sleeve (178) game to the receiving hopper (79) have.
  • the electric arc furnace (30) with activated exhaust gas recirculation (150) by up to 3 degrees in both Abschlack- (27) and in the tapping direction (25) tilt.
  • the cutting plane between the feed tube (78) and the sliding sleeve (178) may also be normal to the oven platform (15) and normal to the tapping direction (25).
  • the sliding sleeve (178) immersed in the lifting funnel (79) can move in the longitudinal direction of the receiving funnel (79) when the electric arc furnace (30) is tilted.
  • Figures 1 - 6 illustrated embodiment is described.
  • the sliding sleeve (178) is retracted to the ready position (181), so that a normal to the furnace platform (15) oriented parting line between the individual sub-strand (176, 177) and the receiving hopper (79) results.
  • Figures 9-11 show a
  • Gas return line (151) opens into the upper vessel (43).
  • the output line (156) of the hot gas pump (155) ends above the furnace platform (15) in an end piece (183). This one is wearing Sliding sleeve (184), which is for example designed as the sliding sleeve (178) in the embodiment of Figures 7 and 8.
  • the fixed output line (156) is arranged so that it tipping the electric arc furnace (30) for slagging and / or tearing off not disabled.
  • a gas feed port (47) is arranged at the upper vessel (43) at the upper vessel (43) .
  • the vessel wall (48) of the upper vessel (43) has this in the slag door opening (42) in the direction of
  • the insert (49) is, for example, a water-cooled copper insert. Due to the high heat conductivity of the copper, no copper is deposited on the copper insert (49). The injection openings (53) remain slag-free and do not settle.
  • the two nozzle pieces (51, 52) are arranged one above the other in the exemplary embodiment. They are normal to the vertical center transverse plane of the electric arc furnace (30). For example, the injection directions (54, 55) of both nozzle pieces (51, 52) are arranged parallel to one another. Since the hot gas nozzles (51, 52) do not blow in the circle delimiting the electrodes (91 - 93), the burnup of the electrodes (91 - 93) is not affected by the hot gas.
  • the two nozzle pieces (51, 52) are sub-strands of the upper feed (43) arranged Gaszu Materialsstutzens (47).
  • the distributor (57) for supplying the two nozzle pieces (51, 52) is at the insert Part (49) arranged. If appropriate, a single nozzle piece (51, 52) can be arranged on the vessel (41).
  • FIGS. 12 and 13 show another variant of the invention
  • Cover connection line (112) arranged.
  • the first section (152) of the gas guide line system (151) opens into a transverse tube (185). Both the first portion (152) and the cross tube (185) are constricted in the region of the T-piece (186).
  • the cross tube (185) has an open end (187) facing away from the T-piece (186).
  • a fan (155) which supplies gas, e.g. Air from the environment (1) in the example, tapered cross tube (185) blows.
  • the transverse tube (185) which is closed on its lateral surface, is guided through the reaction chamber (131). It thus forms, together with the reaction chamber (131), a heat exchanger (189).
  • the heat exchanger (189) can also be arranged as a DC or as a countercurrent heat exchanger in the suction line system (111).
  • the heat exchanger (189) for both mutually energy-transferring streams having one or more tubes. It is also conceivable to arrange the heat exchanger (189) in the region of the cover connection line (112) and / or in the region of the cooling line (141).
  • the T-piece (186) Downstream of the heat exchanger (189) in the exemplary embodiment, the T-piece (186) is arranged.
  • the T-piece (186) may also be a Y-piece or a similar design component with two inflow and a discharge section may be arranged.
  • the nominal diameters of the individual connections can be the same or different.
  • the mounting flange (161) carries a hot gas manipulator (157). This section of the gas guide line (151) is formed as in the embodiment shown in Figures 1-6.
  • the heat exchanger (189) may also be located downstream of the T-piece (186). Also, e.g. in the first section (152) a funnel with a dust collector sit. The arrangement of a non-return valve is conceivable.
  • the gas stream flowing in the cross pipe (185) sucks hot gas from the cap connection pipe (112) through the first section (152).
  • the mixed, oxygen-enriched gas stream is conveyed through the hot gas manipulator (157) into the furnace vessel (41).
  • Figures 14 and 15 show a variant of a
  • Lifting device (191) promotes hot gas in the gas supply line (151).
  • the lifting device (191) comprises a
  • Conveyor wheel (192) which by means of a traction mechanism drive (193), for example a belt drive (193) by an electric motor (194) is driven.
  • the rotatably mounted in two bearings (195) mounted conveying wheel (192) projects into the reaction chamber (131). It has For example, honeycomb-shaped, open on both sides gas receiving chambers (196).
  • the gas containing chambers (196) may also be tubular, square, oval, etc.
  • the gas guide line (151) has two branches (197), which branch off from a common fan line (198) in which a conveying device (155) is arranged. After recording the upscale
  • Hot gas flows the mixed gas into a collecting line (199), which accommodates the two partial strands (197)
  • the gas guiding line (151) further comprises, for example, a hot gas manipulator (157) which is constructed as described in the first exemplary embodiment 16.
  • the lid suction line (112) includes a tee (122) mounted on the
  • the T-piece (122) carries, for example, on the side facing the Deckelabsaugstutzen (74) side by means of a
  • the gas guide line (151) opens, for example, in the furnace vessel (41), as shown in Figures 9 - 11. It is also conceivable to arrange the gas guide line (151) with a flow pump (188) on the cover (71). In this case, the gas guide line (151) branches off from the cap (74). Only one sliding sleeve (118) is required between the cap connection pipe (112) and the cap nozzle (74).
  • the fan (155) of the conveying device (155) is, for example, water-cooled and thus protected against heat. If necessary, an additional heat shield can be arranged.
  • the method described can be used both on a three-phase and a DC electric arc furnace system.
  • the electric arc system (10) can be designed with or without scrap preheating. Also different versions of the weighing kinematics, the tapping system, the
  • the suction nozzle of the electric arc furnace (30), to which the suction system (110) can be connected, can also be arranged on the upper vessel (43).
  • Cooling line 150 exhaust gas recirculation

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Elektrolichtbogenofensystems, das einen Elektrolichtbogenofen und eine an diesen angeschlossene, beim Betrieb des Elektrolichtbogenofensystems Gas aus dem Elektrolichtbogenofen absaugende Absauganlage umfasst sowie ein Elektrolichtbogenofensystem mit einem einen Absaugstutzen umfassenden Elektrolichtbogenofen und mit einer am Absaugstutzen anschließbaren Absauganlage mit einem Abgasleitungssystem. Eine ein- und ausschaltbare Fördervorrichtung fördert nach ihrem Einschalten einen Teilstrom des abgesaugten Gases in den Elektrolichtbogenofen. Das Elektrolichtbogenofensystem umfasst eine Abgasrückführung. Die Abgasrückführung weist eine vom Abgasleitungssystem oder vom Absaugstutzen abzweigendes Gasführungsleitungssystem mit einer Fördervorrichtung auf. Das Gasführungsleitungssystem ist strömungstechnisch an den Elektrolichtbogenofen anschließbar. Mit der vorliegenden Erfindung wird die zum Schmelzen erforderliche Energie während des gesamten Schmelzprozesses reduziert.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Elektrolichtbogenofensystems und
Elektrolichtbogeno£ensystem
Beschreibung :
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines
Elektrolichtbogenofensystems , das einen Elektrolichtbogenofen und eine an diesen angeschlossene, beim Betrieb des
Elektrolichtbogenofensystems Gas aus dem Elektrolichtbogenofen absaugende Absauganlage umfasst sowie ein
Elektrolichtbogenofensystem mit einem einen Absaugstutzen umfassenden Elektrolichtbogenofen und mit einer am Absaugstutzen anschließbaren Absauganlage mit einem Abgasleitungssystem. Aus der EP 2 107 327 A2 ist ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung bekannt. Um die zum Schmelzen erforderliche Energie zu reduzieren, wird das Gas quer über den Schrott geführt und seitlich durch die Ofenwand abgesaugt. Eine Energiereduzierung kann hiermit nur in der Einschmelz- phase erzielt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, die zum Schmelzen erforderliche Energie während des gesamten Schmelzprozesses zu reduzieren.
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu fördert eine ein- und ausschaltbare Förder- Vorrichtung nach ihrem Einschalten einen Teilstrom des abgesaugten Gases in den Elektrolichtbogenofen . Das
Elektrolichtbogenofensystem umfasst eine Abgasrückführung. Die Abgasrückführung weist eine vom Abgas1eitungsSystem oder vom Absaugstutzen abzweigendes Gasführungsleitungssystem mit einer Fördervorrichtung auf. Das Gasführungsleitungssystem ist strömungstechnisch an den Elektrolichtbogenofen anschließbar.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nach olgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen .
Figur 1 : Isometrische Ansicht eines
Elektrolichtbogenofensystems ;
Figur 2 : Längsschnitt von Figur 1 ;
Figur 3 : Querschnitt des Elektrolichtbogenofensystems ;
Figur 4 : Schnittstelle der Ofenabsaugung;
Figur 5: Absauganlage mit Gasführungsleitung;
Figur 6: Heißgasmanipulator ;
Figur 7 : Isometrische Ansicht eines
Elektrolichtbogenofensystem mit in den Deckel mündender Gasführungsleitung;
Figur 8: Detail der Gasführungsleitung;
Figur 9 : Elektrolichtbogenofensystem mit in das Ofengefäß mündender Gasführungsleitung;
Figur 10 : Detail des Anschlusses am Obergefäß;
Figur 11: Schnitt durch den Anschluss am Obergefäß;
Figur 12 : Elektolichtbogenofensystem mit Wärmetauscher und
Strahlpumpe ;
Figur 13 : Isometrische Teilschnittansicht von Figur 11;
Figur 14 : Draufsicht auf eine Reaktionskammer mit
Hubvorrichtung; Figur 15: Querschnitt von Figur 13;
Figur 16: Elektrolichtbogenofensystem mit wiegegestützter
Gasführungs1eitung .
Die Figur 1 zeigt eine isometrische Ansicht eines
Elektrolichtbogenofensystems (10) . Das
Elektrolichtbogenofensystem (10) wird eingesetzt, um aus Einsatzmaterial, z.B. Stahlschrott, flüssiges Roheisen, direkt reduziertes Eisen etc., Flüssigstahl zu erzeugen. Hierzu um- fasst das Elektrolichtbogenofensystem (10) einen Elektrolicht- bogenofen (30) und eine Absauganlage (110) . In der Figur 2 ist ein Längsschnitt und in der Figur 3 ein Querschnitt dieses Elektrolichtbogenofensystems (10) dargestellt.
Der Gleichstrom- oder Drehstrom-Elektrolichtbogenofen (30) um- fasst ein in einem Tragrahmen (31) , einer sogenannten
Wiege (31), gehaltenes Gefäß (41) mit einem Deckel (71) . Das Anheben und Absenken des Deckels (71) erfolgt mittels eines Deckelhubwerks (72) . Die Wiege (31) trägt weiterhin ein
Schwenkwerk (61) , an dem sowohl das Deckelhubwerk (72) als auch ein Elektrodenhubwerk (81) angeordnet sind. Das
Elektrodenhubwerk (81) umfasst im Ausführungsbeispiel drei Elektrodenhubsäulen (82 - 84), die jeweils einen
Elektrodentragarm (85 - 87) mit einer Elektrode (91 - 93) halten. Die Elektroden (91 - 93) ragen beim Betrieb des
Elektrolichtbogenofens (30) durch ein zentrales Deckelherz (73) des Deckels (71) hindurch in das Gefäß (41) . Sie können mittels des Elektrodenhubwerks (81) so weit angehoben werden, dass sie z.B. oberhalb des Deckels (71) stehen.
Die wassergekühlten Elektrodentragarme (85 - 87) sind mittels elektrischer Hochstromkabel (88) und Wasserleitungen (89) mit einer feststehenden Trafohauswand (12) verbunden. An der Tr fohauswand. (12) ist beispielsweise eine Spule (13) zur Anpassung der Impendanz der drei Elektrodentragarme {85 - 87) angeordnet. Auch andere elektrische Bauteile zur Kompensation sind denkbar. Der Transformator (14) und gegebenenf lls ein Kondensator zur Verminderung von Netzrückwirkungen sind im Trafohaus (11) angeordnet. Unterhalb des Transformators (14) kann die Ofenwarte angeordnet sein.
Auf der dem Trafohaus (11) abgewandten Seite hat der
Deckel (71) einen Absaugstutzen (74) . An diesen grenzt eine Absauganlage (110) an. Beim Betrieb des
Elektrolichtbogenofensystems (10) kann diese Schnittstelle so ausgebildet sein, dass das Gas aus dem Ofeninnenraum (35) nicht unkontrolliert entweicht.
Die Absauganlage (110) umfasst eine hier nicht dargestellte Absaugvorrichtung, die über ein Absaugleitungssystem (111) Gas aus dem Elektrolichtbogenofen (30) absaugt. Die Absaugvorrichtung, die z.B. Verdichter aufweist, ist beispielsweise zwischen einer Abgasfilteranlage und einem Schornstein angeordnet .
Das Abgasleitungssystem (111) zwischen dem Absaugstutzen (74) und der Abgasfilteranlage umfasst eine Deckelanschluss- leitung (112) , eine Reaktionskämmer (131) und eine Abkühlleitung (141) . Diese einzelnen Abschnitte weisen beispielsweise unterschiedliche Querschnitte auf.
Der als Rohr-an-Rohr Konstruktion ausgebildete, wassergekühlte Deckelabsaugstutzen (74) hat im Ausführungsbeispiel über seine Länge einen konstanten, z.B. ovalen Innenquerschnitt. Der Eintrittsquerschnitt (75) , vgl. Figur 3, ist im wassergekühlten Bereich des Deckels (71) angeordnet. Der Austrittsquerschnitt (76) ist normal zur Oberseite (32) der Wiege (31) und parallel zur Ofenlängsrichtung (26) angeordnet. Im Ausführungsbeispiel schließt die Ebene des
Eintrtittsquerschnitts (75) mit der Ebene des Austrittsquerschnitts (76) einen Winkel von 73 Grad ein. An seiner Aus- gangsseite trägt der Deckelabsaugstutzen (74) ein wassergekühltes Stutzenschild (77), vgl. die Figuren 3 und 4.
Die Ebene des Eintrittsquerschnitts (113) der
Deckelanschlußleitung (112) ist parallel zur Ebene des Aus- trittsquerschnitts (76) des Deckelabsaugstutzens (74) . Die beispielsweise oval ausgebildete Innenquerschnittsflache der Deckelanschlußleitung (112) ist im Ausführungsbeispiel doppelt so groß wie die Innenquerschnittsfläche des Deckelabsaugstutzens (74) . Die Deckelanschlußleitung (112) ist in der Dar- Stellung der Figur 3 aus vier LeitungsSegmenten (114 - 117) zusammengesetzt. Beispielsweise sind alle diese Leitungssegmente (114 - 117) wassergegühlt . Sie können hydraulisch parallel zueinander oder in Reihe geschaltet sein. Auch der Einsatz einer ungekühlten Deckelanschlußleitung (112) ist denkbar. Letztere kann z.B. hitze- und verschleißbeständig ausgemauert sein.
Am Eintrittsquerschnitt (113) der Deckelanschlußleitung (112) ist beispielsweise eine Schiebemuffe (118) angeordnet, vgl. Figur 4. Diese umfasst ein wassergekühltes Ringelement (119), das mittels zweier doppeltwirkender Zylinder-Kolben-Einheiten (121) linear verschiebbar ist. Die Hubrichtung der Schiebemuffe (118) ist normal zur Ebene des Eintrittsquerschnitts (113) der Deckelanschlussleitung (112) angeordnet. In der zurückgefahrenen Ausgangsstellung ist die Vorderkante der Schiebemuffe (118) beispielsweise bündig mit der Eintrittsebene. In der ausgefahrenen Betriebsstellung kann das Ringelement (119) am Stutzenschild (77) anliegen. Die Zylinder- Kolben-Einheiten (121) können pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sein.
Die Deckelanschlussleitung {112} mündet in die Reaktions- kammer (131). Die Reaktionskammer (131) ist im Ausführungsbei- spiel quaderförmig aufgebaut. Sie hat einen Blechmantel (132), dessen Innenflächen mit einem hitze- und verschleißbeständigen Material ausgemauert sind. Im Innenraum (133) können Leitwände zur Gasstromlenkung angeordnet sein. Das Innenvolumen der Re- aktionskammer (131) entspricht beispielsweise dem Innenvolumen von 170 Meter Leitungslänge der Deckelanschlußleitung (112). Dieser Wert kann zwischen 120 Metern und 200 Metern liegen.
In der Darstellung der Figuren 1, 3 und 5 hat die Reaktions- kammer (131) an ihrer Decke (134) drei Anschlüsse (135 - 137) . Im Zulaufstutzen (135) ist die Deckelanschlußleitung (112) angeordnet. Die z.B. wassergekühlte Abkühlleitung (141) ist im Absaugstutzen (136) befestigt. Sowohl der Absaugstutzen (136) als auch die Abkühlleitung (141) haben im Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt. Der Zulaufstutzen (135) und der Absaugstutzen (136) sind an den voneinander entfernten Deckelseiten angeordnet. Die Innenquerschnittsflache der Abkühlleitung (141) ist in der Darstellung der Figuren 1, 3 und 5 um 22 % größer als die Innenquerschnittsfläche der
Deckelanschlußleitung (112). Die Innenquerschnittsfläche der Abkühlleitung (141) am Anschluss an die Reaktionskammer (131) kann zwischen 10 % und 50 % größer sein als die minimale
Innenquerschnittsfläche der Deckelanschlußleitung (112). Auch eine andere Anordnung der Anschlüsse (135, 136) ist denkbar.
Der dritte Deckenstutzen (137) ist im Ausführungsbeispiel neben dem Absaugstutzen (136) angeordnet. Die Mittellinien des Absaug- (136) und des dritten Deckenstutzens (137) haben beispielsweise von der Mittellinie des ZulaufStutzens (135) den gleichen Abstand. Am dritten Deckenstutzen (137) ist eine Gasführungsleitung (151) angeschlossen. Die Innenquerschnitts- fläche dieser Gasführungsleitung (151) im Bereich des Anschlussstutzens (137) beträgt z.B. 14 % der Innenquerschnitts- fläche der Abkühlleitung (141) . Die Gasführungsleitung (151) kann am Anschlußstutzen (137) eine Innenquerschnittsflache haben, die zwischen 10 % bis 20 % der Innenquerschnittsflache der Abkühlleitung (141) beträgt. Die Gasführungsleitung (151) hat im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 6■ sechs Abschnitte (152 - 157). Der erste rohr- förmige Abschnitt (152) verbindet die Reaktionskammer (131) mit einem Trichter (153) . Dieser erste Abschnitt (152) besteht aus einzelnen, miteinander verbundenen ungekühlten Rohr- leitungsstücken (158) und -bögen (159). Die Rohrsegmente (158, 159) sind beispielsweise aus einem hitzebeständigen Stahl, z.B. Xl5CrWiSi20-12 mit der Werkstoffnummer 1.4828 hergestellt. Gegebenenfalls können die Rohrsegmente {158, 159) auch wassergekühlt ausgeführt sein. Auch eine Sprühkühlung der Rohrsegmente (158, 159) ist denkba . Werden die gekühlten oder ungekühlten Rohrsegmente (158, 159) mit einer Ausmauerung ausgeführt, können die Rohrsegmente (158, 159) vor der Aumauerung in Längsrichtung geteilt sein. Der Trichter (153) bildet in der Darstellung der
Figuren 1 und 5 den zweiten Abschnitt (153) der Gasführungsleitung (151). Er umfasst beispielsweise ein Trichterelement, das in einen Trichterbehälter mündet. Hiermit kann - ähnlich der Funktion eines Rückschlagventils - ein Gasstrom in Gegen- richtung erschwert oder - bei Einsatz einer Rückschlagklappe - blockiert werden.
Vom Trichter (153) aus führt eine Verbindungsleitung (154) zu einem Heißgasventilator (155) . Die Innenabmessungen der z.B. geraden Verbindungsleitung (154) entsprechen den entsprechenden Abmessungen des ersten Abschnitts (152) . Auch können der Werkstoff und der Aufbau dieses dritten Abschnitts (154) dem Aufbau des ersten Abschnitts (152) ent- sprechen.
Der Heißgasventilator (155) saugt Gas aus der Reaktionskammer (131) an. Der Ausgangsdruck des Heißgasventilators (155} ist beispielsweise geringfügig höher als der Innendruck im Ofeninnenräum (35) . Diese Fördervorrichtung (155) hat z.B. eine Anschlußleistung von 500 Kilowatt und erzeugt einen statischen Überdruck von 16500 Newton pro Quadratmeter. Der Heißgasventilator (155) ist im Ausführungsbeispiel für Gase bis zu einer Temperatur von 950 Grad Celsius einsetzbar. Diese Fördervorrichtung (155) ist ein- und ausschaltbar .
Die starre Ausgangsleitung (156) des Heißgasventilators (155) durchdringt die Ofenbühne (15) und endet an der Oberseite (16) der Ofenbühne (15) in einem Befestigungsflansch (161) . Die
Innenabmessungen, der Aufbau und der Werkstoff der Ausgangsleitung (156) entsprechen den entsprechenden Daten der Verbindungsleitung (154) . Auch die Ausgangsleitung (156) ist beispielsweise eine ungekühlte Leitung.
Der Befestigungsflansch (161) trägt einen Rollendrehkranz (162) , auf dem ein Heißgasmanipulator (157) um eine normal zur Ofenbühne (15) orientierte Achse schwenkbar angeordnet ist, vgl. Figur 6. Beispielsweise ist der Heißgas- manipulator (157) in einem ersten Schwenkgelenk (169) um einen Schwenkwinkel von 110 Grad aus der in den Figuren 1, 2 und 5 dargestellten Betriebsposition in eine Bereitschaftsposition schwenkbar. Um den Heißgasmanipulator (157) zu schwenken, hat beispielsweise der feststehende Außenring (163) des z.B. drei- reihigen Rollendrehkranzes (162) eine Außenverzahnung. Am schwenkenden Teil des Heißgasmanipulators (157) ist dann ein hydraulischer oder pneumatischer Motor (164) angeordnet, dessen Abtriebsritzel (165) mit der Außenverzahnung kämmt. Der Motor (164) und der beispielsweise graphitgeschmierte Rollendrehkranz (162) sind gegen Hitzestrahlung z.B. mittels eines hier nicht dargestellten Schutzschildes geschützt. Ist der maximale Schwenkwinkel kleiner als z.B. 100 Grad, kann die Schwenkvorrichtung statt eines hydraulischen Motors (164) einen Schwenkzylinder umfassen. Die Schwenkendlagen können mittels Nährungs- oder Endschaltern überwacht werden. Auch ein absolutes Winkelmeßsystem ist denkbar.
Der Heißgasmanipulator (157) hat eine zweite Schwenkachse, die im Ausführungsbeispiel parallel zur Ofenbühne (15) liegt. Das Heißgasrohr (166), dessen Innenquerschnitt dem Innenquerschnitt der Verbindungsleitung (154) entspricht, hat einen vertikal ausgerichteten Anlageflansch. An diesem ist ein weiterer Rollendrehkranz (173) angeordnet. Der Rollendreh- kränz (173) trägt ein Düsenstück (168). Das sich in Strömungsrichtung (201) verjüngende Düsenstück (168) ist beispielsweise um einen Schwenkwinkel von 180 Grad schwenkbar. Auch dieser Schwenkantrieb umfasst einen hydraulischen Motor (171), dessen Ritzel (172) mit einer Außenverzahnung des Rollendreh- kranzes (173) kämmt. Es ist auch denkbar, den Schwenkantrieb mit einem SchwenkZylinder auszuführen. Der Heißgas- manipulator (157) kann ohne das zweite Schwenkgelenk (174) ausgeführt sein. Die Austrittsquerschnittsfläche (175) des Düsenstücks (168) beträgt beispielsweise 45 % der Innenquer- schnittsfläche des Heißgasrohrs (166) .
In der Darstellung der Figuren 1 - 3 und 5 ist das Düsenstück (168) in Richtung der Schlackentüröffnung (42) des Ober- gefäßes (43) gerichtet. Die hier nicht dargestellte Schlackentür ist angehoben.
Um das Elektrolichtbogensystem (10) zu betreiben, wird zu- nächst das Einsatzmaterial, z.B. Stahlschrott, chargiert.
Hierzu wird der Deckel (71) in das Schwenkwerk (61) eingehängt. Nach dem Anheben des Deckels (71) und der
Elektrodenhubsäulen (82 - 84) werden diese z.B. in Richtung der Abstichseite (21) geschwenkt, bis das Gefäß (41) frei- liegt.
Der Heißgasmanipulator (157) ist in eine vom Ofengefäß (41) abgewandte Bereitschaftsstellung geschwenkt. Beispielsweise ist das Düsenstück (168) verschlossen. Die Schlackentür ist geschlossen.
Nach dem Einschalten der Absauganlage (110) - zeitlich schon vor dem Beginn des Chargierens und des Einschmelzprozesses - wird Gas abgesaugt. Dieser Massenvolumenstrom beträgt zunächst zwischen 10 und 20 % des Nenn-Massenvolumenstroms . Das Gas wird durch die Reaktionskammer (131) und die Abkühlleitung (141) hindurch in der Strömungsrichtung (203) zur Filteranlage gefördert. Als Nächstes wird das Einsatzmaterial mittels eines an einem Hallenkran hängenden Schrottkorbs z.B. von der Absaugseite (22) an den Elektrolichtbogenofen (30) gefördert und in das geöffnete Ofengefäß (41) entleert. Nach dem Chargieren liegt der Schrott, dessen Dichte etwa ein Zehntel der Dichte von Flüssigstahl beträgt, sowohl im Bereich des ausgemauerten Untergefäßes (44) als auch im Bereich des z.B. mit wassergekühlten Wandelementen (45) ausgerüsteten Obergefäßes (43). Nach dem Einschwenken und Absenken des Deckels (71) und der Elektrodentragarme (85 - 87) wird die Schiebemuffe (118) verschlossen. Die Stromversorgung der Elektroden (91 - 93) wird eingeschaltet. Die elektrische Stromstärke beträgt beispiels- weise 60 Kiloampere und zwischen den Elektroden (91, 92; 92, 93; 93, 91) besteht eine elektrische Spannung von 750 bis 1200 Volt. Beim weiteren Absenken der Elektroden (91 - 93) werden diese am Schrott gezündet. Es bildet sich ein Lichtbogen, der den Schrott aufschmilzt.
Die Absaugung ist nun auf den Nenn-Massestrom eingestellt. Der Nenn-Massenstrom des beim Ofenbetrieb aus dem Ofeninnenraum (35) abgesaugten Gases beträgt beispielsweise 72 Kilogramm pro Sekunde. Der Absaugdruck liegt in der
Deckelanschlußleitung (112) z.B. 100 Newton pro Quadratmeter unter dem Atmosphärendruck.
Nun kann die Schlackentür geöffnet werden und der Heißgasmanipulator (157) in die Betriebsposition eingeschwenkt werden. Der Heißgasventilator (155) wird eingeschaltet. Das
Gasführungsleitungssystem (151) ist nun strömungstechnisch an den Elektrolichtbogenofen (30) angeschlossen. Ein Teilstrom des mittels der Absauganlage (110) abgesaugten Gases wird mithilfe der Fördervorrichtung (155) durch die Schlackentür- Öffnung (42) zurück in den Ofeninnenraum (35) gefördert.
Sobald sich das Schrottvolumen auf einen vorgegebenen Wert verringert hat, kann das nächste Einsatzmaterial dieser
Schmelze chargiert we den. Das Chargieren erfolgt, wie oben beschrieben.
Während des Einschmelzens und während des Homogenisierens der Schmelze wird weiter Gas mittels der Absauganlage (110) aus dem Ofeninnenraum (35) abgesaugt. Die Temperatur des Gases steigt mit zunehmender Einschmelzdauer bis zu einem Grenzwert an. Diese Grenztemperatur ist z.B. 400 Kelvin kühler als die Temperatur des flüssigen Stahls. In einem mittleren Betriebszustand beträgt der Betriebsvolumenstrom duch die Deckelanschlußleitung (112) etwa
950 000 Kubikmeter pro Stunde. Die Temperatur des Gasstroms liegt z.B. bei 1280 Kelvin. Die Strömungsgeschwindigkeit des abgesaugten Gases beträgt beispielsweise 112 Meter pro
Sekunde.
Die Absauganlage (110) fördert beispielsweise einen konstanten Massenstrom des Abgases. Dieser setzt sich zusammen aus einem Massestrom aus dem Ofeninnenraum (35) und aus Luft aus der Um- gebung (1), die durch die Schnittstelle zwischen der Schiebemuffe (118) und dem Stutzenschild (77) angesaugt wird. Dieser Massenstrom durchströmt die Deckelanschlussleitung (112). Der temperaturabhängie Betriebsvolumenstrom nimmt entlang der Deckelanschlußleitung (112) ab, sodass die Eintrittstemparatur der Reaktionskammer (131) 1000 Kelvin bis 1100 Kelvin beträgt. In der Reaktionskammer (131) wird - bei weiterhin konstantem Massenstrom - der Betriebsvolumenstrom verzögert und expandiert. Das Gas benötigt etwa eine Sekunde zum Durchströmen der Reaktionskammer (131) . Hierdurch kann im Abgasstrom
Kohlenmonoxid z.B. mit der an der Schiebemuffe (118) angesaugten Falschluft zu Kohlendioxid reagieren. Diese
exotherme Reaktion kann bereits in der
Deckelanschlußleitung (112) beginnen, sobald Kohlenmonoxid aus dem Ofeninnenraum (35) bei einer Temperatur oberhalb der Re- aktionstemperatur mit Sauerstoff aus der Falschluft in Kontakt kommt .
Die Absauganlage (110) und/oder die Schiebemuffe (118) können in einen Regelkreis einer Ofendruckregelung eingebunden sein, dessen Messglied ein Sensor zur Messung des Drucks im Ofeninnenraum (35) ist. Bei eingeschalteter Absauganlage (110) ist der Ofeninnendruck im Allgemeinen geringer als der
Atmosphärendruck .
Die Absaugventilatoren und der Heißgasventilator (155} sind derart eingestellt, dass der gesamte Abgasmassenstrom zu 70 % die Abkühlleitung (141) und zu 30 % die Gasführungsleitung (151) durchströmt. Beispielsweise ist der Betriebs- volumenstrom des Heißgasventilators (155) in Abhängigkeit der Temperatur des Gasstroms einstellbar. Hierfür kann in der Reaktionskammer (131) oder in der Gasführungsleitung (151) ein Temperatursensor angeordnet sein. Sollte die Temperatur des Gases eine z.B. einstellbare Grenz emperatur überschreiten, kann eine Sicherheitsklappe geöffnet werden. Durch diese
Sicherheitklappe kann z.B. geregelt Kaltluft zum Schutz des Heißgasventilators (155) angesaugt werden.
Der von der Fördervorrichtung (155) geförderte Massenstrom kann über die gesamte Schmelzdauer konstant sein. Es ist aber auch denkbar, beim Einschmelzen des Schrottes keinen oder nur einen geringen Massenstrom mittels des Heißgasmanipulators (157) in den Ofeninnenraum (35) zu fördern.
Dieser Massenstrom ist beispielsweise geringer als 5 % des mittels der Absauganlage (110) angesaugten Massenstroms. Der minimale Massenstrom beträgt beispielsweise 3 % des Massenstroms am ofenseitigen Eingang der Absauganlage (110) .
Mit zunehmender Schmelzdauer nimmt die Temperatur des Abgases zu. Bei gleichbleibendem Massenstrom nimmt der Betriebsvolumenstrom des mittels der Fördervorrichtung (155) geförderten Heißgasstroms zu. Der Massenstrom kann beispielsweise nach dem Abschluss der Einschmelzphase erhöht werden. Es wird nun ein erhöhter Betriebsvolumenström heißen Gases in die Schmelze eingeblasen. Dieser Massenstrom beträgt beispielsweise bis zu 35 % des in die Deckelanschlußleitung (112) eingesaugten Massenstroms. In der Feinungsphase kann der Massenstrom durch das Gasführungsleitungssystem (151) beispielsweise wieder reduziert werden, da nun weitgehend stabile Verhältnisse im Ofeninnenraum (35) vorliegen. Der Massenstrom kann nun z.B. 30 % des von der Absauganlage (110) angesaugten Massenstroms betragen.
Die Fördervorrichtung (155) kann im Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit der Dauer des Schmelzprozesses gesteuert sein. Auch ist es denkbar, die Steuerung des Massenstroms in einen Regelkreis einzubinden. Hierbei ist beispielsweise die Abgas- temperatur oder der Druck im Ofeninnenraum (35) eine Meßgröße.
Beim Durchströmen des Trichters (153) wird der in der
Strömungsrichtung (201) strömende Gasstrom in der Gasführungsleitung (151) zunächst komprimiert und dann beim Austritt ex- pandiert und umgelenkt. Hierbei können grobe Staubbestandteile aus dem Gas abgeschieden werden. Der Trichter (153) kann zu Wartungs- und Reinigungsarbeiten geöffnet werden.
Der Heißgasventilator (155) komprimiert das angesaugte Gas und fördert es in Richtung des Heißgasmanipulators (157), Das z.B. mit Sauerstoff angereicherte Gas durchströmt den HeiEgas- manipulator (157) und tritt durch das Düsenstück (168) hindurch in den Ofeninnenraum (35) . Hier beträgt der Massenstrom beispielsweise 6 Kilogramm pro Sekunde und die Strömungs- geschwind!gkeit 74 Meter pro Sekunde. Der statische Austrittsdruck des Gases aus dem Düsenstück (168) ist höher als der Ofeninnendruck, sodass der Heißgasmanipulator (157) Gas in den Ofeninnenraum (35) bläst. Die Temperatur des Gases beträgt beispielsweise 860 Kelvin. Das mittels des Heißgasmanipulators (157) zugeführte heiße Gas vermindert die Druckdifferenz zwischen dem Ofeninnenraum (35) und der den Ofen umgebenden Atmosphäre. Es wird daher nur eine geringe Menge kalter Luft durch Spalte am Gefäß (41) und am Deckel (71) sowie durch den Spalt zwischen dem Gefäß (41) und dem Deckel (71) angesaugt. Gegebenenfalls kann das
Elektrolichtbogenofensystem (10) derart eingestellt sein, dass keine Kaltluft angesaugt wird.
Die zugeführte Heißluft bringt thermische Energie in den
Ofeninennraum (35) ein. Hierdurch kann die für den Schmelz- prozess eingesetzte Primärenergie vermindert werden. Die zugeführte Primärenergie setzt sich zusammen aus der durch die Elektroden (91 - 93) zugeführten elektrischen Energie sowie der durch Wandbrenner und Sauerstofflanzen zugeführten fossilen Energie. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der spezifische elektische Energieanteil 338 Kilowattstunden pro Tonne Flüssigstahl und der Anteil der durch die Erdgas- Sauerstoff-Brenner eingebrachte spezifische Energieanteil etwa 50 Kilowattstunden pro Tonne Flüssigstahl. Durch exotherme chemische Reaktionen, Elektrodenabbrand, Kohlungsmittel und der Veränderung des Kolhlenstoffgehalts des Stahls werden weitere 367 Kilowattstunden pro Tonne Stahl in den Schmelz- prozess eingebracht. Durch die Abgasrückführung (150) wird im Ausführungsbeispiel eine zusätzliche spezifische Energie von 34 Kilowattstunden pro Tonne dem Schmelzprozess zugefüht .
Dieser Wert kann zwischen 7 und 15 % der eingesetzten spezi- fischen elektrischen Energie liegen.
Um eine Tonne Stahl zu erschmelzen, ist beispielsweise in einem 100-Tonnen-Ofen eine spezifische elektrische Energie von 397 Kilowattstunden erforderlich. Hierbei entstehen prozess- bedingte Verluste u.a. durch die Kühlung der Gefäßelemente, die Schlackenabfuhr und das Rauchgas. Die Summe dieser Verluste beträgt - unter Berücksichtigung der Abgasrückführung (150) - beispielsweise 358 Kilowattstunden pro Tonne Flüssigstahl. Hierbei wird beispielsweise 20 % der in dem aus dem Ofeninnenraum (35) angesaugten Abgas enthaltenen
thermischen Energie wieder dem Schmelzprozess zugeführt.
Mittels der Abgasrückführung (150) ist im Ausführungsbeispiel der erforderliche spezifische Energieeinsatz gegenüber einem Elektrolichtbogenofensytem (10) ohne Abgasrückführung um 7 % vermindert. Die erforderliche elektrische Energie ist um 15 % vermindert . Der Heißgasmanipulator (157) kann auf einzelne Zonen der
Schmelze gerichtet sein. Hiermit können z.B. kalte Zonen verhindert werden und damit die Schlackenbildung reduziert werden. Auch kann mittels des Heißgasmanipulators (157) eine zusätzliche Badbewegung der Schmelze gesteuert werden.
Auch die Wandbrenner im Obergefäß und die Sauerstofflanze , die z.B. ebenfalls durch die Schlackentüröffnung (42) in den Ofeninnenraum (35) einschwenkbar ist, tragen zur Homogenisierung des Bads bei .
Vor dem Abstich wird auf der Stahlschmelze schwimmende
Schlacke entfernt. Hierzu wird, bei eingeschalteten
Elektroden (91 - 93) und Heißgasventilator (155) das Ofengefäß (41) in Richtung der Schlackenseite (23) gekippt. Der Heißgasmanipulator (157) kann hierbei um eine oder um beide Schwenkachsen geschwenkt werden. Das Gefäß rollt nach dem Lösen einer Verriegelung (33), betätigt durch die hydraulische Kipp-Zylinder-Kolben-Einheit (34) mit den Wiegerockern (36) auf den Abrollbahnen (17) ab. Der Kippwinkel zum Abschlacken beträgt beispielsweise 3 Grad. Zur Aufnahme der Schlacke kann unterhalb der Schlackentüröffnung (42) ein Schlackenkübel angeordnet sein. Nach der Probenentnahme und -prüfung kann die Schmelze abgestochen werden. Hierzu wird der Heißgasmanipulator (157) in die Bereitschaftsstellung geschwenkt. Der Heißgasventilator (155) wird abgeschaltet. Die Düsenöffnung (168) kann hierbei abgedeckt werden, um das Ansaugen von Falschluft zu verhindern. Die elektrische Versorgung wird abgeschaltet und die Elektroden (91 - 93) werden angehoben, bis sie oberhalb des flüssigen Stahlbades stehen. Nach dem Öffnen der Abstichöffnung (46) kippt das Ofengefäß (41) einschließlich der Hubwerke (72, 81) und des Schwenkwerks (61) abrollend um einen Winkel von beispielsweise 12 Grad in der Abstichrichtung (25) . Der flüssige Stahl fließt in eine Pfanne (101) , die mittels eines Pfannenwagens (102) in einen angrenzenden Hallenabschnitt der Stahlwerkshalle gefördert wird. Hier wird die Pfanne (101) mittels eines Hallenkrans zu einem Pfannenofen oder zu einer Stranggußanlage transportiert.
Das Elektrolichtbogenofensystern (10) ist nun bereit für die nächste Schmelze. Hat der Elektrolichtbogenofen (30) eine Ofendruckregelung, kann beim Unterschreiten eines einstellbaren Minimaldrucks beispielsweise die Schiebemuffe (118) oder eine
Luftzuführklappe geöffnet und/oder die Fördermenge des Heißgasventilators (155) erhöht werden. Beim Überschreiten eines einstellbaren Maximaldrucks wird zum Vermeiden des Ausqualmens die Schiebemuffe (118) oder eine Lüftungsklappe geschlossen und/oder die Fördermenge des Heißgasventilators (155) verringert. Gegebenenf lls können auch die Ventilatoren der Ab- sauganlage in diesen z.B. kaskadierten Regelkreis eingebunden sein .
Beispielsweise für Wartungsarbeiten kann die Abgasrück- führung (150) auch während des Betriebs des Elektrolichtbogen- ofens {30) und der Absauganlage (110) abschaltbar sein. Hierzu wird der Heißgasventilator {155) abgeschaltet. Beispielsweise schließt die Rückschlagklappe im Trichter (153) und sperrt den Gasstrom durch das Gasführungsleitungssystem (151) . Das
Elektrolichtbogenofensystem (10) kann nun - unter erhöhtem Energiebedarf - weiter betrieben werden. Damit können
Produktionsausfälle des Stahlwerks verhindert werden.
Die Figuren 7 und 8 zeigen ein
Elektrolichtbogenofensystem (10) mit einer Gasführungsleitung (151), die in den Deckel (71) mündet. Der Elektrolichtbogenofen (30) und das Abgasleitungssystem (111) sind weitgehend so aufgebaut, wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 6 beschrieben. Die starre Ausgangsleitung (156) des Heiß- gasventilators (155) ist oberhalb der Ofenbühne (15) in zwei Teilstränge (176, 177) aufgeteilt. Die Innenquerschnittsflache beider Teilstränge (176, 177) entspricht der Innenquer- schnittsflache der Ausgangsleitung (156). Jeder Teilstrang (176, 177) trägt ausgangsseitig eine Schiebe- muffe {178), vgl. Figur 8. Diese ist mittels einer z.B.
hydraulischen oder pneumatischen Zylinder-Kolben-Einheit {179) aus der dargestellten zurückgezogenen Bereitschaftsposition (181) entlang einer Führung (182) in eine ausgefahrene Betriebslage verfahrbar. Der ofenseitige Abschluß der Schiebemuffe (178) ist parallel zur Ofenlängsrichtung (26) orientiert .
Deckelseitig ist jeweils ein z.B. wassergekühlter
Zuführsutzen (78) mit einem Aufnahmetrichter (79) angeordnet. Der Aufnahmetrichter {79) ist in der Richtung des jeweiligen Teilstrangs {176, 177) orientiert. Im Betrieb nimmt er die Schiebemuffe (178) auf, die in der Betriebslage in den Auf- nahmetrichter (79) eintaucht. Um den Elektrolichtbogen- ofen (30) zu kippen, wird die Schiebemuffe (178) beispielsweise in die Bereitschaftsstellung (181) zurückgefahren.
Im eingetauchten Zustand kann die Schiebemuffe (178) Spiel zum Aufnahmetrichter (79) haben. So kann der Elektrolichtbogen- ofen (30) bei eingeschalteter Abgasrückführung (150) um bis zu 3 Grad sowohl in Abschlack- (27) als auch in Abstichrichtung (25) kippen.
Die Schnittebene zwischen dem Zuführstutzen (78) und der Schiebemuffe (178) kann auch normal zur Ofenbühne (15) und normal zur Abstichrichtung (25) sein. Beispielsweise kann die in den Auf ahmetrichter (79) eingetauchte Schiebemuffe (178) beim Kippen des Elektrolichtbogenofens (30) sich in Längsrichtung des Aufnähmetrichters (79) bewegen.
Der Betrieb des Elektrolichtbogenofensystems (10) ist analog der Verf hrweise, die im Zusammenhang mit dem in den
Figuren 1 - 6 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Um den Ofen abzustechen, wird die Schiebemuffe (178) in die Bereitschaftsstellung (181) zurückgezogen, sodass sich eine normal zur Ofenbühne (15) orientierte Trennfuge zwischen dem einzelnen Teilstrang (176, 177) und dem Aufnahmetrichter (79) ergibt. Die Figuren 9 - 11 zeigen ein
Elektrolichtbogenofensystem (10) , dessen
Gasrückführleitung (151) in das Obergefäß (43) mündet. Die Ausgangsleitung (156) der Heißgaspumpe (155) endet oberhalb der Ofenbühne (15) in einem Endstück (183) . Dieses trägt eine Schiebemuffe (184) , die beispielsweise so ausgebildet ist wie die Schiebemuffe (178) im Ausführungsbeispiel der Figuren 7 und 8. Die feststehende Ausgangsleitung (156) ist so angeordnet, dass sie das Kippen des Elektrolichtbogenofens (30) zum Abschlacken und/oder zum Abstechen nicht behindert.
Am Obergefäß (43) ist ein Gaszuführstutzen (47) angeordnet. Die Gefäßwand (48) des Obergefäßes (43) hat hierzu in dem an die Schlackentüröffnung (42) in Richtung des
Elektrodenhubwerks (81) angrenzenden Segment ein Einsatz- teil (49), das z.B. zwei Düsenstücke (51, 52) trägt. Das Ein- satzteil (49) ist beispielsweise ein wassergekühlter Kupfereinsatz. Aufgrund der hohen Wärmele tfähigkeit des Kupfers setzt sich an dem Kupfereinsatz (49) keine Schlacke an. Die Einblasöffnungen (53) bleiben schlackefrei und setzen sich nicht zu.
Die beiden Düsenstücke (51, 52) sind im Ausführungsbeispiel übereinander angeordnet. Sie zeigen normal zur vertikalen Mittenquerebene des Elektrolichtbogenofens (30). Beispielsweise sind die Einblasrichtungen (54, 55) beider Düsenstücke (51, 52) parallel zueinander angeordnet. Da die Heißgasdüsen (51, 52} nicht in den die Elektroden (91 - 93) begrenzenden Kreis blasen, wird der Abbrand der Elektroden (91 - 93) nicht durch das Heißgas beeinflusst.
Die beiden Düsenstücke (51, 52) sind Teilstränge des am Obergefäß (43) angeordneten Gaszuführstutzens (47). An der
parallel zur vertikalen Mittenlängsebene des Elektrolicht- bogenofens (30) liegenden Schnittstelle hat der Gaszuführungs- stutzen (47) einen Aufnahmetrichter (56), der so ausgebildet ist wie der im Zusammenhang mit den Figuren 7 und 8 beschriebene Aufnahmetrichter (79) . Der Verteiler (57) zur Versorgung der beiden Düsenstücke (51, 52) ist am Einsatz- teil (49) angeordnet. Gegebenenfalls kann am Gefäß (41) ein einzelnes Düsentück (51; 52) angeordnet sein.
In den Figuren 12 und 13 ist eine weitere Variante des
Elektrolichtbogenofensystems (10) dargestellt. Hier zweigt die Gasführungsleitung (151) von der Deckelanschlußleitung (112) ab. Die Anschlußstelle ist im unteren Drittel der
Deckelanschlußleitung (112) angeordnet. Der erste Abschnitt (152) des Gasführungsleitungssystems (151) mündet in ein Querrrohr (185) . Sowohl der erste Abschnitt (152) als auch das Querrohr (185) sind im Bereich des T-Stücks (186) eingeschnürt .
Das Querrohr (185) hat ein dem T-Stück (186) abgewandtes offenes Ende (187) . Hier ist als Fördervorrichtung (155) ein Ventilator (155) angeordnet, der Gas, z.B. Luft aus der Umgebung (1) in das beispielsweise sich verjüngende Querrohr (185) einbläst. Das an seiner Mantelfläche geschlossene Querrohr (185) ist durch die Reaktionskammer (131) hindurch- geführt. Es bildet somit zusammen mit der Reaktionskammer (131) einen Wärmetauscher (189) . Statt in der in den Figuren 12 und 13 dargestellten querliegenden Anordnung kann der Wärmetauscher (189) auch als Gleichstrom- oder als Gegen- stromwärmetauscher im Absaugleitungssystem (111) angeordnet sein. Hierbei kann der Wärmetauscher (189) für beide untereinander Energie übertragende Ströme eine oder mehrere Röhren aufweisen. Es ist auch denkbar, den Wärmetauscher (189) im Bereich der Deckelanschlußleitung (112) und/oder im Bereich der Abkühl1eitung (141) anzuordnen.
Stromabwärts des Wärmetauschers (189) ist im Ausführungsbei- spiel das T-Stück (186) angeordnet. Anstatt des T-Stücks (186) kann auch ein Y-Stück oder ein ähnlich ausgebildetes Bauteil mit zwei Zufluß- und einem Abflußabschnitt angeordnet sein. Die Nennweiten der einzelnen Anschlüsse können gleich oder unterschiedlich sein.
Vom T-Stück (186) aus durchdringt die Gasführungsleitung (151) die Ofenbühne (15) und hat einen auf der Ofenbühne (15) angeordneten Befestigungsflansch (161). Der Befestigungsflansch (161) trägt einen Heißgasmanipulator (157). Dieser Abschnitt der Gasführungsleitung (151) ist so ausgebildet wie in dem in den Figuren 1 - 6 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Der Wärmetauscher (189) kann auch stromabwärts des T- Stücks (186) angeordnet sein. Auch kann z.B. im ersten Abschnitt (152) ein Trichter mit einem Staubabscheider sitzen. Auch die Anordnung einer Rückschlagklappe ist denkbar.
Beim Betrieb des Elektrolichtbogenofensystems (10) - in den Darstellungen der Figuren 12 und 13 ist die Schiebemuffe (118) geschlossen und die Elektrodentragarme (85 - 87} sind abgesenkt - wird im Wärmetauscher (189) die vom Ventilator (155) geförderte Luft vorgewärmt. Das T-Stück (186) wirkt als
Strömungspumpe (188). Der im Querrohr (185) strömende Gasstrom saugt heißes Gas aus der Deckelanschlußleitung (112) durch den ersten Abschnitt (152) an. Der vermischte, mit Sauerstoff angereicherte Gasstrom wird durch den Heißgasmanipulator (157) hindurch in das Ofengefäß (41) gefördert.
Die Figuren 14 und 15 zeigen eine Variante eines
Elektrolichtbogenofensystems (10), bei der eine
Hubvorrichtung (191) heißes Gas in die Gasführungs- leitung (151) fördert. Die Hubvorrichtung (191) umfasst ein
Förderrad (192), das mittels eines Zugmitteltriebs (193), z.B. eines Riementriebs (193) von einem Elektromotor (194) angetrieben ist. Das drehbar in zwei Lagerungen (195) gelagerte Förderrad (192) ragt in die Reaktionskammer (131). Es hat bei- spielsweise wabenförmige, beidseitig offene Gasaufnahmekammern (196) . Die Gasaufnahmekammern (196) können auch röhrenförmig, quadratisch, oval, etc. sein. Oberhalb der Reaktionskammer (131) hat die Gasführungsleitung (151) zwei Stränge (197), die aus einer gemeinsamen Ventilatorleitung (198), in der eine Fördervorrichtung (155) angeordnet ist, abzweigen. Nach Aufnahme des gehobenen
Heißgases strömt das Mischgas in eine Sammelleitung (199), die die beiden Teilstränge (197} aufnimmt. Die Gasführungsleitung (151) umfasst beispielsweise weiterhin einen Heißgasmanipulator (157), der so aufgebaut ist wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Eine weitere Variante zeigt die Figur 16. Hier umfasst die Deckelabsaugleitung (112) ein T-Stück (122), das auf der
Wiege (31) mittels einer Abstützung (37) abgestützt ist. Das T-Stück (122) trägt beispielsweise auf der dem Deckelabsaugstutzen (74) zugewandten Seite eine mittels einer
pneumatischen oder hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit (124) betätigbaren Schiebemuffe (123). Eine weitere, entgegen der Strömungsrichtung (202) gerichtete Schiebemuffe (118) ist an dem auf der Ofenbühne (15) abgestützen Deckelabsaugleitung (112) angeordnet. Beide Schnittebenen der Schiebe- muffen (123; 118) und der Gegenleitungen (74; 122) sind parallel zueinander und parallel zur Längsrichtung (26) des Elektrolichtbogenofens (30) ausgerichtet.
Am T-Stück (122) zweigt die Gasführungsleitung (151) ab. Diese umfasst eine Fördervorrichtung (155) und eine Strömungspumpe (188), die beispielsweise so aufgebaut sind wie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen der Figuren 12 und 13 beschrieben. Die Gasführungsleitung (151) mündet z.B. in das Ofengefäß (41) , wie in den Figuren 9 - 11 dargestellt. Es ist auch denkbar, die Gasführungsleitung (151) mit einer Strömungspumpe (188) auf dem Deckel (71) anzuordnen. In diesem Fall zweigt die Gasführungsleitung (151) vom Deckel- stutzen (74) ab. Es ist nur eine Schiebemuffe (118) zwischen der Deckelanschlußleitung (112) und dem Deckelstutzen (74) erforderlich. Der Ventilator (155) der Fördervorrichtung (155) ist beispielsweise wassergekühlt und damit gegen Hitze geschützt. Gegebenenfalls kann ein zusätzliches Hitzeschild an- geordnet sein.
Das beschriebene Verfahren kann sowohl an einem Drehstrom- als auch an einem Gleichstrom-Elektrolichtbogenofensystem eingesetzt werden. Das Elektrolichtbogensystem (10) kann mit oder ohne Schrottvorwärmung ausgeführt sein. Auch verschiedene Ausführungen der Wiegekinematik, des Abstichsystems, des
Deckelhub- und -schwenkwerks , des Elektrodenhub- und - schwenkwerks sind denkbar. Der Absaugstutzen des Elektrolichtbogenofens (30) , an dem die Absauganlage (110) anschließbar ist, kann auch am Obergefäß (43) angeordnet sein.
Auch Kombinationen der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind denkbar.
Bezugszeichenliste :
1 Umgebung
10 Elektrolichtbogenofensystem
11 Trafohaus
12 Trafohauswand
13 Spule
14 Transformator
15 Ofenbühne
16 Oberseite von (15)
17 Abrollbahnen
21 Abstichseite
22 Absaugseite
23 Schlackenseite
25 Abstichrichtung
26 Ofenlängsrichtungen
27 Abschlackrichtung
30 Elektrolichtbogenofen
31 Tragrahmen, Wiege
32 Oberseite von (31)
33 Verriegelung
34 Kipp-Zylinder-Kolben-Einheit
35 Ofeninnenraum
36 Wiegerocker
37 Abstützung
41 Gefäß
42 Schlackentüröffnung
43 Obergefäß
44 Untergefäß 45 Wandelemente
46 Abstichöffnung
47 Gaszuführungsstutzen
48 Gefäßwand
49 Einsatzteil, upfereinastz
51 Düsenstück, Heißgasdüse
52 Düsenstück, Heißgasdüse
53 Einblasöffnungen
54 Einblasrichtungen
55 Einblasrichtungen
56 Aufnahmetrichter
57 Verteiler 61 Schwenkwerk
71 Deckel
72 Deckelhubwerk
73 Deckelherz
74 Absaugstutzen, Deckelabsaugstutzen
75 Eintrittsquerschnitt
76 Austrittsquerschnitt
77 Stutzenschild
78 Zuführstutzen
79 Aufnahmetrichter
81 Elektrodenhubwerk
82 Elektrodenhubsaule
83 Elektrodenhubsaule
84 Elektrodenhubsaule
85 Elektrodentragarm
86 Elektrodentragarm
87 Elektrodentragarm
88 Hochstromkabel 89 Wasserleitungen
91 Elektrode
92 Elektrode
93 Elektrode
101 Pfanne
102 Pfannenwagen 110 Absauganlage
111 Absaugleitungssystem
112 Deckelanschlussleitung
113 Eintrittsquerschnitt
114 Leitungssegment
115 Leitungssegment
116 Leitungssegment
117 Leitungssegment
118 Schiebemuffe
119 Ringelement
121 Zylinder-Kolben-Einheit, doppeltwirkend
122 T-Stück
123 Schiebemuffe
124 Zylinder-Kolben-Einheit, doppeltwirkend
131 Reaktionskammer
132 Blechmantel
133 Innenraum von (131)
134 Decke
135 Zulaufstutzen, Anschluss von (131)
136 Absaugstutzen, Anschluss von (131)
137 dritter Deckenstutzen, Anschlussstutzen von (151;
141 Abküh11eitung 150 Abgasrückführung
151 Gasführungsleitungssystem, Gasführungsleitung
152 Abschnitt von (151) , rohrförmiger Abschnitt
153 Trichter, zweiter Abschnitt von (151)
154 Verbindungsleitung, dritter Abschnitt von (151)
155 Fördervorrichtung, Heißgasventilator, Heißgaspumpe,
Ventilator
156 Ausgangsle ung von (155)
157 Heißgasmanipulator
158 Rohrleitungsstücke
159 Rohrleitungsbögen
161 Befestigungsflansch
162 Rollendrehkranz
163 Außenring
164 hydraulischer Motor
165 Abtriebsritzel
166 Heißgasrohr
168 Düsenstück
169 Schwenkgelenk
171 hydraulischer Motor
172 Ritzel
173 Rollendrehkranz
174 Schwenkgelenk
175 Austrittsquerschnittsfläche
176 Teilstrang
177 Teilstrang
178 Schiebemuffe
179 Zylinder-Kolben-Einheit
181 Bereitschaftsposition
182 Führung 183 Endstück
184 Schiebemuffe
185 Querrohr
186 T-Stück
187 Offenes Ende von (185)
188 Strömungspumpe, Strahlpumpe
189 Wärmetauscher
191 Hubvorrichtung
192 Förderrad
193 Zugmitteltrieb, Riementrieb
194 Elektromotor
195 Lagerungen
196 Gasaufnahmekammern
197 Stränge
198 Ventilatorleitung
199 Sammelleitung
201 Strömungsrichtung in (151) 202 Strömungsrichtung in (112)
203 Strömungsrichtung in (141)

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Betrieb eines
Elektrolichtbogenofensystems (10), das einen Elektrolicht- bogenofen (30) und eine an diesen angeschlossene, beim Betrieb des Elektrolichtbogenofensystems (10) Gas aus dem Elektrolichtbogenofen (30) absaugende Absauganlage (110) umfasst, dadurch gekennzeichnet ,
dass eine ein- und ausschaltbare Fördervorrichtung (155) nach ihrem Einschalten einen Teilstrom des abgesaugten Gases in den Elektrolichtbogenofen (30) fördert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstrom des Teilstroms zwischen 3 % und 35 % des gesamten Massenstroms am ofenseitigen Eingang der Absauganlage (110) beträgt .
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstrom des Teilstroms regelbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (155) ein Gemisch aus Luft aus der Um- gebung (1) und aus Abgas aus dem Ofeninnenraum (35) fördert.
5. Elektrolichtbogenofensystem (10) mit einem einen Absaugstutzen (74) umfassenden Elektrolichtbogenofen (30) und mit einer am Absaugstutzen (74) anschließbaren Absauganlage (110) mit einem Abgasleitungssystem (111) , dadurch gekennzeichnet,
- dass das Elektrolichtbogenofensystem (10) eine Abgasrückführung (150) umfasst,
- dass die Abgasrückführung (150) eine vom Abgas1eitungs- system (111) oder vom Absaugstutzen (74) abzweigendes Gasführungsleitungssystem (151) mit einer Fördervorrichtung (155) aufweist,
- dass das Gasführungsleitungssystem (151) strömungs- technisch an den Elektrolichtbogenofen (30) anschließbar ist .
6. Elektrolichtbogenofensystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasführungsleitungssystem (151) mindestens ein Schwenkgelenk (169; 174) umfasst.
7. Elektrolichtbogenofensystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasführungsleitungssystem (151) eine
Strahlpumpe (188) umfasst.
8. Elektrolichtbogenofensystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführung (150) einen Wärmetauscher (189) umfasst.
9. Elektrolichtbogenofensystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasführungsleitungssystem (151) an das Obergefäß (43) des Elektrolichtbogenofens (30) anschließbar ist.
10. Elektrolichtbogenofensystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Absauganlage (110) eine Reaktionskammer (131) umfasst und dass das Gasführungsleitungssystem (151) von dieser Reaktionskammer (131) abzweigt.
PCT/DE2012/000316 2011-03-25 2012-03-23 Verfahren zum betrieb eines elektrolichtbogenofensystems und elektrolichtbogenofensystem WO2012130220A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103591809A (zh) * 2013-11-12 2014-02-19 闫明宇 高速多点脉冲式电炉加热装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT375461B (de) * 1982-09-23 1984-08-10 Marienhuette Stahl Walzwerk Lichtbogenofen zum schmelzen von metallen, insbesondere schrott
GB2166855A (en) * 1984-11-09 1986-05-14 Brymbo Steel Works Heating of scrap
EP0884545A1 (de) * 1993-09-30 1998-12-16 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha Elektrolichtbogenofen
EP2107327A2 (de) 2008-04-02 2009-10-07 Javier Guiu Lapresta Thermisches Gasströmungsregelungssystem in elektrischen Bogenöfen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT375461B (de) * 1982-09-23 1984-08-10 Marienhuette Stahl Walzwerk Lichtbogenofen zum schmelzen von metallen, insbesondere schrott
GB2166855A (en) * 1984-11-09 1986-05-14 Brymbo Steel Works Heating of scrap
EP0884545A1 (de) * 1993-09-30 1998-12-16 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha Elektrolichtbogenofen
EP2107327A2 (de) 2008-04-02 2009-10-07 Javier Guiu Lapresta Thermisches Gasströmungsregelungssystem in elektrischen Bogenöfen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103591809A (zh) * 2013-11-12 2014-02-19 闫明宇 高速多点脉冲式电炉加热装置
CN103591809B (zh) * 2013-11-12 2014-12-10 闫明宇 高速多点脉冲式电炉加热装置

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