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    • 专利摘要:

    公开号:WO1981001862A1
    申请号:PCT/EP1980/000151
    申请日:1980-12-19
    公开日:1981-07-09
    发明作者:W Wells；R Weber
    申请人:Korf Ind Handel；W Wells；R Weber；
    IPC主号:C21C5-00
    专利说明:
    [0001] Metallurgisches Schmelz-- und Frischaqσre at
    [0002] Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Schmelzaggregat gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
    [0003] Bekanntlich bedient man sich zur Stahlherstellung verschie¬ dener Schmelzaggregate. Je nach verfügbarem Einsatzmaterial und teils historisch bedingt wird Stahl im Siemens-Martin- Ofen, im Konverter oder im Lichtbogenofen gewonnen.
    [0004] Der Siemens-Martin-Ofen ist im europäischen Raum weitgehend durch den Konverter ersetzt worden, der wesentlich wirtschaft¬ licher arbeitet. Nachteilig am Konverter sind die hohen Investitionskosten. Wenn ein Siemens-Martin-Ofen durch einen Konverter ersetzt werden soll, so müssen die Hallen ebenfalls erneuert werden, da sie nicht die für den Konver¬ ter erforderliche Höhe haben. Bisher hat es außerdem Schwie¬ rigkeiten bereitet,, im Konverter einen größeren Schrottan¬ teil einzuschmelzen. Dieses Problem wird beispielsweise in der DE-OS 27 29 982 angesprochen.
    [0005] Der Lichtbogenofen ist für den Einsatz von flüssigem Roheisen nicht gut geeignet. Außerdem sind die Energiekosten hoch und es steht nicht immer die elektrische Energie der gewünsch- ten Leistung zur Verfügung. <j Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein im Hinblick auf Ein¬ satzmaterial und Energiequellen universelles Schmelzaggrega verfügbar zu machen, das sich durch geringe Anlagekosten auszeichnet. Dieses Schmelzaggregat soll Siemens-Martin-Öfe
    [0006] 5 in bereits bestehenden Stahlwerken ersetzen können und für die Verarbeitung von beliebigen Mischungen aus Schrott, Eisenschwamm, festem und flüssigem Roheisen geeignet sein. Ferner soll bei Verwendung eines Vorwärmers für das Einsatz material eines solchen universellen Schmelzaggregates siche Q gestellt sein, daß beim Chargieren des Einsatzmaterials in das Ofengefäß die in dieses mündenden ersten und zweiten Düsen vor einer mechanischen Beschädigung geschützt sind und damit die Funktionsfähigkeit dieser Düsen erhalten blei
    [0007] Ausgehend von einem Schmelzaggregat der im Oberbegriff ge¬ nannten Art, wie es beispielsweise durch die US-PS 3 859 07 bekannt geworden ist, wird diese Aufgabe durch die kennzeic nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
    [0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unter¬ ansprüchen zu entnehmen.
    [0009] Im Vergleich zum Siemens-Martin-Ofen sind bei dem erfin¬ dungsgemäßen Schmelzaggregat die Betriebskosten niedriger, es ist ein schnelleres Chargieren von Schrott möglich, die Produktion pro Zeiteinheit ist vergrößert und die Energie¬ kosten sind verringert. Es ist mit geringen Investitions¬ kosten möglich, den Siemens-Martin-Ofen eines bereits be¬ stehenden Stahlwerkes durch das erfindungsgemäße Schmelz- aggregat zu ersetzen.
    [0010] Im Vergleich zu Lichtbogenöfen ist ein höherer Einsatz an flüssigem Roheisen möglich, der bis zu 90% der Charge be¬ tragen kann, die Energiekosten und Anlagekosten sind gering und der Kohlenstoffanteil kann bei der Herstellung eines niedrig gekohlten Stahls auf einfache Weise verringert
    [0011] wwerden. In Kombination mit Lichtbogenelektroden wird das Schmelzaggregat in der Anwendung noch flexibler. Die Strom¬ versorgung braucht nicht auf den Spitzenwert ausgelegt zu werden, sondern kann auf einen mittleren Wert begrenzt werden, weil daneben andere Energiequellen einsetzbar sind.
    [0012] Im Vergleich zum Konverter ist ein höherer Schrόttanteil möglich, die Investitionskosten sind wesentlich verringert und es ist eine bessere Ausnutzung an Energie möglich. Außer- dem ist ein kontinuierlicher Prozeß möglich, es können wäh¬ rend des Prozesses Analysen entnommen und durch Änderung der Verfahrensbedingungen und Zugabe von feinkörnigen Feststoffen durch die Düsen das gewünschte Endprodukt erhalten werden. Legierte Stähle der gewünschten Zusammensetzung sind einfacher als im Konverter oder im Lichtbogenofen herstellbar.
    [0013] Beim erfindungsgemäßen Schmelz- und Frischaggregat eignen sich als Einsatzmaterialien festes Roheisen, flüssiges Roheisen, Schrott und Eisenschwamm in beliebigen Mischungen. Als Energiequellen sind öl oder Kohle oder Gase oder elek¬ trische Energie einsetzbar. Wird das Schmelzaagregat ohne Elektroden ausgebildet, dann ist die benötigte Hallenhöhe gering. Es ist leicht zu wechseln, zu reparieren und zu chargieren. Wegen der geringen Anlagekosten sind bestehende Stahlwerke mit anderen Schmelzaggregaten leicht umrüstbar und können an geänderte Verhältnisse im Einsatzmaterial oder in der Energieversorgung angepaßt werden. Das Schmelz- und Frischaggregat kann auch in einfacher Weise mit einem Vor¬ wärmer für das Einsatzmaterial ausgestattet werden. Die durch die Form des Ofengefäßes bedingte Gefahr einer Beschädigung der in das Ofengefäß mündenden Düsen durch die beim Chargieren herabfallenden Teile des Einsatzmaterials, insbesondere größere Schrotteile, kann durch eine mehrteilige Ausbildung des den Boden des Vorwärmers bildenden Rostes und eine Öffnung des Rostes von der Mitte aus beseitigt werden..Hier¬ durch wird ein kontrolliertes Chargieren ermöglicht und 1 sichergestellt, daß die Schrotteile beim öffnen des Rostes im wesentlichen im mittleren Bereich herabfallen und die Düsen nicht beschädigen können.
    [0014] 5 Die Erfindung wird durch zwei Ausführungsbeispieleanhand von sechs Figuren näher erläutert. Es zeigen in schematisch Darstellung
    [0015] Fig. 1 einen Längsschnitt und •JO Fig. 2 einen Querschnitt einer ersten Ausführungs-
    [0016] . form eines erfindungsgemäßen Schmelz- und Frischaggregates; Fig. 3 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungs¬ form; •|5 Fig. 4 teilweise im gebrochenen Zustand die Schnitt¬ ansicht IV - IV von Fig.3; Fig. 5 den Rost in der Schnittansicht V - V von Fig.3 Fig. 6 im Schema eine Anordnung von vier gegeneinande verschiebbaren Rostteilen.
    [0017] 20
    [0018] Das metallurgische Schmelzaggregat 1 entsprechend den Fiq. 1 und 2 zur Gewinnung von Stahl aus flüssigem Roheisen und/ oder Schrott und/oder Eisenschwamm ist als Rundofen, d.h. als ein Ofengefäß 2 mit etwa kreisförmigem Querschnitt des
    [0019] 25 Innenraums und einem ausschwenkbaren Deckel 3 ausgebildet. Das Verhältnis der Innenabmessungen Durchmesser d zu Höhe h des Ofengefäßes liegt zwischen 0,8 und 2,5, vorzugsweise zwischen 1,0 und 2,0. Das Ofengefäß ist im unteren Bereich gemauert, im oberen Bereich ist die Seitenwand in bekannter
    [0020] 30 Weise durch Wasserkühlkästen 4 gebildet, die zum Ofeninnere hin durch eine feuerfeste Masse 5 geschützt sind. Gegenüber den üblichen Lichtbogenöfen mit Wasserkühlkästen, wie sie - beispielsweise in der DE-AS 26 59 827 beschrieben sind, ist im vorliegenden Fall die Ausmauerung etwas höher gezogen,
    [0021] 35 da Düsen vorgesehen sind, durch die Sauerstoffhaltige Gase und Brennstoffe eingeblasen werden. Es sind zwei Arten von Düsen vorhanden. Erste Düsen 6 zum Einblasen von sauer— stoffhaltigen Gasen sind jeweils in einer Bank 7 aus Feuer-*-* fest aterial am Boden des Ofengefäßes 2 mit horizontaler oder schwach nach unten geneigter Achse angeordnet. Sie münden unterhalb des Schmelzspiegeis 9 in das Ofengefäß und zwar in einer Höhe von etwa 10 bis 20 cm oberhalb der durch die feuerfeste Auskleidung 11 gebildeten Ofensohle 12. Diese Düsen bestehen zum Beispiel in bekannter Weise aus wenigstens zwei konzentrischen Rohren mit einem zentralen Kanal für Sauerstoff oder Sauerstoffhaltiges Gas und den zentralen Kanal konzentrisch umgebenden Ringkanälen für ein Schutzfluid, wie Propan, öl etc. Die betreffenden Kanäle sind durch Leitungen mit entsprechenden Quellen für Sauer¬ stoff oder das Schutzfluid verbunden (nicht dargestellt) . Es ist zu beiden Seiten des Abstichloches 10 jeweils eine
    [0022] Düsenbank 7 vorgesehen, in der die Düsen 6 etwa radial nach :' innen geführt sind. Hierdurch wird nicht nur eine gute Durch¬ mischung der Schmelze gewährleistet, sondern vor dem Abstich¬ loch 10 auch eine hohe Temperatur der Schmelze erzeugt, so daß es nicht zu einem Zuwachsen des Abstichloches vom Ofen¬ inneren aus kommen kann.
    [0023] Zweite'als Brenner ausgebildete Düsen 8 sind oberhalb des durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Schmelzspiegels 9 durch die Seitenwand des Ofengefäßes 2 geführt. Diesen wird Brennstoff, wie öl oder Kohlestaub und ein sauerstoff- haltiges Gas oder Sauerstoff aus geeigneten Quellen über Ver¬ bindungsleitungen (nicht dargestellt) zugeführt. Mit diesen Düsen ist bei Sauerstoffzufuhr im Überschuß auch eine Nach- Verbrennung von im Ofengefäß aufsteigenden brennbaren Gasen, wie CO, möglich. Im übrigen können durch die ersten und/oder zweiten Düsen bei Bedarf auch Zuschlagstoffe zugeführt werden. Mit 13 ist der Ausguß des Ofengefäßes und mit 14 sind durch den Deckel einfahrbare Lichtbogenelektroden bezeichnet.
    [0024] Das in den Fig. 3 und 6 dargestellte metallurgisches Schmelz-
    [0025] OMPI_ und Frischaggregat 21 enthält ein Ofengefäß 22, in das unterhalb des durch eine strichpunktierte Linie 23 angedeut ten Schmelzspiegeis erste Düsen 24 münden und oberhalb des Schmelzspiegeis zweite Düsen 25, die wie Fig. 4 zeigt an vier Stellen des Umfangs durch die Seitenwand des Ofenge¬ fäßes 22 geführt sind. Während der untere Teil des Ofen¬ gefäßes 22 gemauert und mit Feuerfestmaterial ausgekleidet ist, ist der obere zurückversetzte Wandabschnitt 26 aus kreisringsektorförmigen Wasserkühlkästen gebildet.
    [0026] Oberhalb des Ofengefäßes 22 ist ein Vorwärmer 27 für das Einsatzmaterial des Schmelz- und Frischaggregates, im vor¬ liegenden Fall ein Schrottvorwärmer mit einer Haube 28 ange ordnet, die in einen Abgaskamin 29 mündet. Der Vorwärmer fa eine vollständige Charge des Ofengefäßes.
    [0027] Der Boden des Schrottvorwärmers 27 ist durch einen Rost aus zwei Rostteilen 30 und 31 gebildet, die in jeweils gleicher Weise aufgebaut und durch Hydraulikzylinder 32 ein- und ausfahrbar sind. Durch die Rostteile läßt sich im eingefahr nen Zustand eine Schrottcharge für das Ofengefäß im Schrott vorwärmer 27 halten und wird durch die beim Verfahrensablau im Ofengefäß entstehenden heißen Abgase, die zwischen den einzelnen Stäben des Rostes hindurchströmen, auf die gewüns te Temperatur vorgewärmt. Durch Ausfahren der Rostteile 30 und 31 mittels der Hydraulikzylinder 32 kann dann das Ofen¬ gefäß bereits mit einem auf 800βC bis 1000°C vorerwärmten Schrott chargiert werden, so daß die zum Vorwärmen einer kalten Schrottcharge erforderliche Energie entfällt. Da bei Ausfahren der Rostteile 30 und 31 zunächst in der Mitte ein Spalt geb.ildet wird, der sich erweitert, fällt der Schrott aus dem Vorwärmer gezielt in das Ofengefäß. Das Maß der Öff nung ist einstellbar. Durch dieses gezielte Chargieren des Schrotts in das Ofengefäß können mechanische Beschädigungen der zweiten Düsen 25 weitgehend" vermieden werden. Die erste Düsen 24 sind zu diesem Zweck und um eine entsprechend lang
    [0028] J E O PI Lebensdauer zu gewährleisten in einer am Boden des Ofenge^ fäßes 22 vorgesehenen Bank 33 aus Feuerfestmaterial einge¬ baut. Diese Bank kann nahezu bis zur Mitte des als Rundofen ausgebildeten Ofengefäßes 22 reichen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, das Ofengefäß an der Stelle der Düse auszubuchten, um hier eine Bank bzw. eine gebδschte Ausmauerung ausreichender-Länge (gesehenjin Axialrichtung der Düsen 24) vorsehen zu können. Es ist jeweils eine Düsen— bank 33 zu beiden Seiten des Abstichloches 10 vorgesehen (siehe Fig. 4) .
    [0029] Die Haube 28 ist zwecks Chargierung auf der Ofenbühne seit¬ lich verfahrbar oder kippbar. Der Abgaskamin ist als Ventu- ri-Kamin ausgebildet, durch den die Abgase aus dem Ofengefäß durch den Schrottvorwärmer hindurch gesaugt v/erden. In dem Abgaskamin 29 kann eine Wärmetauscher vorgesehen werden, durch den die für den Prozeß im Einschmelzgefäß erforder¬ lichen Gase, insbesondere Verbrennungsluft, vorgewärmt werden können.
    [0030] Wie die in Fig.4 und Fig. 5 dargestellten Schnittansichten von Fig. 3 zeigen, enthält jeder der Rostteile 30 bzw. 31 mehrere parallel zueinander angeordnete Roststäbe 34, die in einem Rahmen 35 gehalten sind. Der Rahmen 35 ist von der Ofenmitte aus gesehen aus einem vorderen oberen Querbalken 36, aus einem hinteren unteren Querbalken 37 und zwei seitlichen Trägern 38 und 39 aufgebaut. In den seitlichen Trägern sind an den Stellen 40 bis 43 (siehe Fig. 4) jeweils Radpaare A4 gelagert, die durch Schienen 45 bzw. 46 geführt sind. Durch die Hydraulikzylinder 32, die einerseits am ortsfesten
    [0031] Schrottvorwärmer 27 und andererseits am Rahmen 35 angelenkt sind, läßt sich der Rahmen längs der Schienen 45 und 46 be¬ wegen, wobei durch die Ausbildung der Schienen in Form eines H-Profils dafür gesorgt ist, daß auch die durch das Einsatz- material über die Roststäbe auf den Rahmen 35 ausgeübten
    [0032] Kräfte durch die Schienen 45 und 46 aufgenommen werden können. Die im Rahmen 35 befestigten Roststäbe 34 haben jeweils einen trapezförmigen, sich nach unten verjüngenden Quer¬ schnitt und weisen Kanäle für das Kühlmittel auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Roststäbe hohl ausgebildet und innen jeweils durch einen senkrechten Steg 47 verstärkt, der in Längsrichtung der Roststäbe nicht ganz bis zur Spitze reicht, so daß zwei Kanäle 48 und 49 gebilde werden, die an der dem Ofeninneren zugewandten Spitze der Roststäbe miteinander in Verbindung stehen. Das Kühlmittel wird am anderen Ende der Roststäbe dem einen Kanal zu- und aus dem anderen Kanal abgeführt. Es können auch zwei"Längs¬ stege 47a und 47b im Hohlraum des Roststabes'vorgesehen werden, wie dies bei einem Roststab in Fig. 5 angedeutet ist. In diesem Fall erfolgt die Zuleitung des Kühlmittels zweckmäßigerweise durch den zentralen Kanal und die Rück¬ leitung durch die beiden äußeren Kanäle. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Roststäbe auf beiden Seiten gleich¬ mäßig und in dem. thermisch am meisten beanspruchten Bereich am stärksten gekühlt werden.
    [0033] Um zu verhindern, daß die aus dem Schmelgefäß aufsteigenden heißen Gase zwischen den Roststäben austreten können, sind an der Durchtrittsstelle der Rostteile 30 und 31 durch die Wandung des Schrottvorwärmers Platten mit einem Profil vor- gesehen, durch das die freien Zwischenräume zwischen den einzelnen Roststäben verschlossen werden. Derartige Platten können beispielsweise auf den wassergekühlten oberen Randbe reich 50 des Ofengefäßes 26 aufgesetzt werden und trapez¬ förmige Profile mit sich nach oben verjüngendem Querschnitt aufweisen, die in die Zwischenräume zwischen die Roststäbe eingreifen.
    [0034] In Fig.6 ist ein weiteres System eines Rostes schematisch dargestellt. Hier sind vier Rostteilen 51 bis 54 jeweils um 90° gegeneinander versetzt und jeweils in axialer Richtu über Zapfen 55 bis 58 hin- und herverschiebbar. Als Einsatzmaterialien eignen sich besonders Schrott und/oder Eisenschwamm, wobei der Vorwärmer 27, insbesondere aber die Rostteilen 30 und 31, auf das verwendete Einsatzmaterial ab-- gestimmt werden sollten.
    [0035] Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen die Rost¬ teile jeweils längsverschiebbar ausgebildet sind, kann ein ffnen und Schließen der Roste auch durch eine Kippbewegung dieser Rostteile erreicht werden. Die Rostteile brauchen auch nicht zu fluchten. Sie können zum Beispiel zur Mitte des Schmelzaggregates hin schwach nach unten geneigt sein. Außerdem ist es im Hinblick auf eine vielseitigen Einsatz des Schmelz- und Frischaggregates vorteilhaft, wenn der gesamte Vorwärmer in horizontaler Richtung bis zur Freigabe des Ofengefäßes verfahrbar oder schwenkbar ist.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Metallurgisches Schmelz- und Frischaggregat (1, 21) mit einem Ofengefäß (2, 22), durch dessen Seitenwand wenigstens eine erste Düse (6, 24) geführt ist, die unterhalb des Schmelzspiegels (9, 23) mündet und in einer Bank (7, 23) aus Feuerfestmaterial am Boden des Ofengefäßes mit horizontaler oder schwach nach unten geneigter Achse angeordnet ist, durch dessen Seiten¬ wand ferner wenigstens eine zweite Düse (8, 25) ge- führt ist, die oberhalb des Schmelzspiegels (9, 23) mündet, ferner im unteren Bereich des Ofengefäßes ein seitliches Abstichloch (10) für die Schmelze vor¬ handen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ofenge¬ fäß (2, 22) in Form eines runden Herdofens ausgebildet ist, mit einem Verhältnis der Innenabmessungen Durch¬ messer (d) zu Höhe (h) des Ofengefäßes (2) zwischen 0,8 und 2,5 und daß zu beiden Seiten des Abstich¬ loches (10) und benachbart zu diesem jeweils eine Dü¬ senbank (7, 33) vorgesehen ist.
    2. Schmelz- und Frischaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Ofengefäß (2) mit einem aus¬ schwenkbaren Deckei (3) versehen ist.
    3. Schmelz- und Frischaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Deckel (3) ein- und ausfahrbare Elektroden (14) vorgesehen sind.
    O . - W
    4. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Achse der ersten Düse (6, 24) gegenüber der Horizon¬ talen höchstens 20 beträgt.
    5. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düse (6,
    24) aus wenigstens zwei konzentrischen Rohren mit einem zentralen Kanal für Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas und Ringkanälen für ein Schutzfluid gebildet ist.
    6. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düse (8,
    25) als Brennstoff/Sauerstoffbrenner ausgebildet ist.
    Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Innenabmessungen Durchmesser (d) zu Höhe (h) des Ofen¬ gefäßes (2, 22) zwischen 1,0 und 2,0 liegt.
    8. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Düsen
    (6, 24) der beiden Düsenbänke (7) unter einem spitzen Winkel symmetrisch zum Abstichloch (10) angeordnet sind und etwa zur Mittelachse des Ofengefäßes (2, 22) weisen,
    9. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ofengefäß (22) im Bereich der Düsenbänke (33) ausgebuchtet ist und die Düsenbänke in Axialrichtung der ersten Düsen (24) nach außen versetzt sind'.
    10. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden eines oberhalb des Ofengefäßes (22) angeordneten Vorwärmers (27) für das Einsatzmaterial durch einen Rost gebildet ist, der geschlossen und geöffnet werden kann und durch den im geschlossenen Zustand die Abgase des Schmelzge¬ fäßes in den Vorwärmer strömen können und daß der Rost mehrere im geschlossenen Zustand in der Mitte des Schmelzaggregates (21) aneinandergrenzende Rostteile (30, 31; 51 bis 54) enthält.
    11. Schmelz- und Frischaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Rostteile (30, 31) vorgesehen sind, die aufeinander zu- und von¬ einander wegbewegbar sind.
    12. Schmelz- und Frischaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß vier jeweils um 90° versetzte Rost- teile (51 bis 54) vorgesehen sind, die jeweils in •axialer Richtung hin- und herschiebbar sind.
    13. Schmelz- und Frischaggregat nach einem der Ansprüche
    1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Vor- wärmer (27) für das Einsatzmaterial verfahrbar oder seitlich schwenkbar angeordnet ist.
    f OM
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    引用文献:
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    法律状态:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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