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Patent Searching and Data


Title:
ELECTRIC ARC FURNACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/058729
Kind Code:
A1
Abstract:
An electric arc furnace (1), wherein solids are injected into the furnace chamber. The lances (9, 10, 11) are guided through the wall (12) of the electric arc furnace (1) and inserted into the wall of the furnace, whereby at least one lance is associated with each electrode (2, 3, 4), in order to enable a homogenous formation of slag and to inject as great an amount of solids as possible. The lances are distributed in an approximately uniform manner along the periphery of the furnace. The inclination of the lances and thus the angle of injection are selected in such a way that they form and angle of approximately 30-80° in relation to the flow direction of the melting bath and form an angle of approximately 10-30° in relation to the horizontal.

Inventors:
STEIN WILFRIED (DE)
STEIN KARL (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/002807
Publication Date:
November 18, 1999
Filing Date:
April 26, 1999
Export Citation:
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Assignee:
STEIN WILFRIED (DE)
STEIN KARL (DE)
International Classes:
C21C5/52; F27B3/08; F27B3/22; F27B3/28; F27D3/18; (IPC1-7): C21C5/52
Domestic Patent References:
WO1997017475A11997-05-15
Foreign References:
US4827486A1989-05-02
US3459867A1969-08-05
EP0544044A11993-06-02
US5373530A1994-12-13
DE4434369A11996-03-21
Attorney, Agent or Firm:
Missling, Arne (Bismarckstrasse 43 Giessen, DE)
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Claims:
Ansprüche :
1. Elektrolichtbogenofen (1), bei dem Feststoffe und/oder Gase mittels Lanzen (9,10,11) zur Erzeugung einer Schaum schlacke zur Reduktion oder Auflegierung der Schmelze oder zum Recycling von Stoffen in den Ofenraum eingeblasen wer den, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanzen (9,10,11) durch die Wandung (12) des Elektro lichtbogenofens (1) geführt und in die Ofenwandung (12) eingesetzt sind, daß jeder Elektrode (2,3,4) mindestens eine Lanze (9,10,11) zugeordnet ist, wobei die Lanzen (9, 10,11) in etwa gleichmäßig über den Umfang des Ofens (1) verteilt angeordnet werden, daß die Neigung der Lanzen (9, 10,11) und damit der Einblaswinkel so gewählt wird, daß diese zur Strömungsrichtung (6) des Schmelzbades (5) einen Winkel von etwa 30 bis 80° und zur Horizontalen einen Win kel von etwa 10 bis 30° aufweisen.
2. Elektrolichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die von der jeweiligen Lanze (9,10,11) be aufschlagte Einblasfläche in Strömungsrichtung des Schmelz bades vor der Elektrode (2,3,4) liegt.
3. Elektrolichtbogenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Lanzenendes über der Schmelzbadoberfläche maximal 200 mm beträgt.
4. Elektrolichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die in der Ofenwand 12 eingesetzten Teile der Lanzen (9,10,11) wassergekühlt sind.
5. Verfahren zum Betrieb eines Elektrolichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während der Einschmelzphase zusätzlich Sauerstoff und/oder Erdgas über die Lanzen in den Ofen eingeblasen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit Beginn der Warmfahrphase abwechselnd Kohlenstoff und/oder Sauerstoff über die Lanzen in den Ofen eingeblasen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß neben Kohle, Kalk, Filterstäube, eisen haltige Stäube (DRI) aufbereitete Schlämme und Zunder, Le gierungen und/oder Mischungen dieser Stoffe über die Lanzen in die Schmelze eingeblasen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Stoffstrom in der Förderleitung zu jeder Lanze individuell gesteuert oder geregelt und über wacht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lanzen ständig mit einem Fördergas, insbesondere Preßluft, beaufschlagt werden.
Description:
ELEKTROLICHTBOGENOFEN Beschreibung: Die einenbetrifft Elektrolichtbogenofen, bei dem Feststoffe und/oder Gase mittels Lanzen zur Erzeugung einer Schaumschlacke zur Reduktion oder Auflegierung der Schmelze oder zum Recycling von Stoffen in den Ofenraum eingeblasen werden.

Bei dem Betrieb von Elektrolichtbogenofen ist es üblich, teilweise während des Einschmelzens, vornehmlich aber in der Warm-und Feinungsperiode, in der kein festes Eisen, sondern nur die flüssige Schmelze vorliegt, Kohlenstoff und/oder Sauerstoff durch Lanzen in den Elektrolichtbo- genofen einzublasen. Die Lanzen werden mittels Lanzenmani- pulatoren bewegt, wobei die Lanzen über die Schlackentür die Feststoffe oder Gase in den Ofen einblasen. Hierdurch wird einerseits dem Prozeß zusätzlich Energie zugeführt, andererseits durch die Reaktion des eingeblasenen Kohlen- stoffes mit dem in der Schlacke vorliegenden Eisenoxyd un- ter Bildung von Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd die Schlacke aufgeschäumt. Die Vorteile der Erzeugung einer derartigen Schaumschlacke bestehen im wesentlichen in der verbesserten Energieübertragung von der Spitze der Graphitelektroden in die Schmelze sowie der reduzierte Feuerfestangriff durch die Umhüllung des Lichtbogens mit der Schlacke. Hierdurch bedingt, sinkt auch der spezifische Energie-und Elektro-

denverbrauch. Durch die Reduktion der Schlacke wird das Ausbringen an metallischem Eisen in Form von flüssigem Stahl verbessert, gleichzeitig verringert sich der Zeitbe- darf für die gesamte Schmelze.

Darüber hinaus können über die Lanzen neben den Kohlen- stoffträgern, vor allem Kalk, Filterstäube, Feinanteile aus der Eisenschwammproduktion sowie aufbereitete Schlämme in den Elektrolichtbogenofen eingeblasen werden.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß beim Einsatz von Lanzenmanipulatoren im Bereich der Schlackentür ein erheblicher Platzbedarf besteht und darüber hinaus die Lanzen häufig gewechselt werden müssen. Aufgrund des Ein- blasens der Zusatzstoffe im Bereich der Schlackentür wird in dem angrenzenden Bereich vorzugsweise eine hohe Schlacke erzeugt, während in den übrigen Ofenbereichen mehr oder we- niger Schlacke vorhanden ist. Dies bringt wesentliche Nach- teile mit sich. Insbesondere findet die Schlackenschäumung nur an einer Stelle statt, so daß eine ausreichende Schlacke in dem der Schlackentür gegenüberliegenden Bereich fehlt. Dies macht sich vor allem bei Elektrolichtbogenofen bemerkbar, welche mit einem exzentrischen Erkerabstich ver- sehen sind. Werden zusätzlich über die Lanzen Filterstäube oder andere zu recyclende Feststoffe zugeführt, so ist die Menge der zugegebenen Feststoffe insofern beschränkt, weil die Zugabe sich auf eine Stelle im Ofenbereich in Anschluß an die Schlackentür konzentriert. Hierdurch treten leicht Bildungen von festen Agglomeraten auf, die nur schwer auf- geschmolzen werden können. Hinzu kommt, daß es durch die ungleiche Schlackenverteilung in erster Linie auf die Kenntnis des Bedienungspersonals ankommt, wann und in wel-

cher Menge die Zusatzstoffe in den Elektrolichtbogenofen eingeblasen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektro- lichtbogenofen und ein Verfahren zum Betrieb des Elektro- lichtbogenofens, insbesondere zum Erzeugen einer Schaum- schlacke vorzuschlagen, so daß nicht nur eine wesentlich schnellere Aufbau der Schlacke mit gleichmäßigerer Vertei- lung in der Fläche und in der Höhe des Ofenraumes des Elek- trolichtbogenofens erhalten wird, sondern auch Zusatzstoffe in größerer Menge als bisher zugegeben werden können und der Elektrolichtbogenofen eine größere Haltbarkeit auf- weist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lanzen durch die Wandung des Elektrolichtbogenofens geführt und in die Ofenwandung eingesetzt sind, daß jeder Elektrode mindestens eine Lanze zugeordnet ist, wobei die Lanzen in etwa gleichmäßig über den Umfang des Ofens verteilt ange- ordnet werden, daß die Neigung der Lanzen und damit der Einblaswinkel so gewählt wird, daß diese zur Strömungsrich- tung des Schmelzbades einen Winkel von etwa 30 bis 80 und zur Horizontalen einen Winkel von etwa 10 bis 30 aufwei- sen.

Durch die Anordnung der Lanzen in der Ofenwandung ist es möglich, die Zufuhr von Kohlenstoff, Gasen und sonstigen Feststoffen gezielt in den Ofenraum, verteilt aber dessen Fläche, vorzunehmen, so daß eine über den Ofenraum erzeugte Schlacke mit im wesentlichen gleicher Höhe entsteht. Hier- durch wird nicht nur die Ausmauerung des Ofens wesentlich besser geschützt, sondern auch der Wirkungsgrad der einge- brachten Energie verbessert. Hierbei werden die Lanzen vor-

teilhaft so ausgerichtet, daß die Einblasfläche in Strö- mungsrichtung der Schmelze vor den jeweiligen Elektroden liegt. Die Bildung einer gleichmäßig aber den Ofenraum ver- teilten Schaumschlacke wird somit noch zusätzlich durch die Strömung der Schmelze unterstützt.

Die in der Ofenwand eingesetzten Teile der Lanzen, welche aus Stahl oder auch aus Kupfer bestehen können, sind was- sergekühlt, was deren Haltbarkeit wesentlich verbessert. Die Mündung der Lanzen liegt dabei nicht höher als 200 mm Schmelzbadoberflche.überder Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Elektrolichtbogenofen wird vorteilhaft während der Einschmelzphase zusätzlich mit Sauerstoff und/oder Erdgas über die Lanzen beaufschlagt.

Während der Warmfahrphase wird dann abwechselnd Kohlenstoff und/oder Sauerstoff über die Lanzen in den Ofen eingebla- sen, um so eine ausreichende Schaumschlacke zu erzeugen.

Hierbei können dann neben Kohle auch Kalk, Filterstäube, eisenhaltige Stäube, aufbereitete Schlämme und Zunder, Le- gierungen und/oder Mischungen dieser Stoffe über die Lanzen in den Ofen eingeblasen werden. Hierbei wird der Stoffstrom in der Förderleitung zu den Lanzen individuell gesteuert, so daB die örtlich unterschiedliche Menge an Zusatzstoffen, die verteilt über die Badfläche in den Ofen eingeblasen werden, zusätzlich zur Steuerung der Menge und damit der Verteilung der Schaumschlacke beiträgt.

Zur Förderung der Feststoffe dient vorteilhaft Preßluft, welche auch während der Stillstandszeiten, in denen keine Feststoffe über die Lanzen gefördert werden, die Lanzen durchströmen, und somit neben einer zusätzlichen Kühlung auch dazu dienen, ein Verstopfen der Lanzen zu vermeiden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an- hand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen Fig. 1 und Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen Lichtbo- genofen mit in der Ofenwandung eingesetzten Lanzen, die in Abhängigkeit der Schmelzbad- drehrichtung angeordnet sind, Fig. 3 einen Schnitt durch die Wandung des Elektrolicht- bogenofens mit einer eingesetzten Lanze und Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Lanzenendes gemäß Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäß aus- gebildeten Elektrolichtbogenofen 1, der drei Elektroden 2, 3,4 aufweist. Die Pfeile 6 kennzeichnen die Drehrichtung des Schmelzbades 5. Der Abstich des Ofens befindet sich im Bereich des erkerförmigen Teiles 7 des Elektrolichtbo- genofens 1. Diesem erkerförmigen Teil 7 ist die Ofentür 8 gegenüberliegend angeordnet. In der Ofenwandung sind drei Lanzen 9,10 und 11 angeordnet, welche eine Neigung zur Strömungsrichtung 6 des Schmelzbades 5 aufweisen, welche einen Winkel von 30 bis 80° zu dieser haben. Des weiteren sind die Lanzen 9,10,11 auch zur Horizontalen geneigt, wobei hier ein Winkel von 10 bis 30° eingehalten wird. Der Einbau der Lanzen 9,10,11 in die Ofenwand 12 ist aus Fig.

3 ersichtlich. Durch die Neigung der Lanzen zur Horizonta-

len und ihre Neigung zur Strömungsrichtung kann eine Schaumschlacke erzeugt werden, welche sich im wesentlichen gleichmäßig aber das Schmelzbad 5 des Elektrolichtbo- genofens 1 erstreckt. Hierbei liegt die Einblasfläche der Lanzen in Strömungsrichtung gesehen jeweils vor einer Elek- trode, so daß sichergestellt ist, daß der am stärksten be- anspruchte Wandbereich des Elektrolichtbogenofens immer mit einer ausreichenden Schaumschlacke bedeckt gehalten werden kann. Das Lanzenende mündet in einer Höhe bis zu 200 mm oberhalb dem Schmelzbadspiegel.

Jede Lanze 9,10,11 ist aber eine eigene Versorgungslei- tung 13,14,15 verbunden, so daß der Förderstrom zu den einzelnen Lanzen 9,10,11 individuell gesteuert und so der Geometrie des Ofens Rechnung getragen werden kann.

In Fig. 2 ist ein der Fig. 1 entsprechender Elektrolichtbo- genofen 1 dargestellt, wobei sich hier lediglich die Baddrehrichtung 6 geändert hat. Entsprechend wurde auch die Neigung der Lanzen zur Strömungsrichtung 6 des Schmelzbades ausgerichtet, wobei die horizontale Neigung die gleiche wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist.

Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Ofenwand 12 des Elektrolichtbogenofens 1. Die Lanze ist hier in ei- nem Winkel von ca. 30° in der Ofenwandung angeordnet, wobei diese Lanze so ausgebildet ist, daß aber diese gleichzeitig Feststoffe wie auch gasförmige Stoffe zugeführt werden kön- nen. Hierzu weist die Lanze 9,10,11 einen Keramikeinsatz 15 auf, wobei durch die zentrale Öffnung 16 die Feststoffe, insbesondere Kohlenstoff, Kalk und zu recyclende Stoffe durchgeleitet werden und über den Zwischenraum zwischen dem Keramikeinsatz und dem Außenrohr gasförmige Stoffe. Durch

diese besondere Konstruktion der Lanzen ist es möglich, über ein und dieselbe Lanze nacheinander oder aber auch gleichzeitig Feststoffe und gasförmige Medien zuzuführen.

Aufgrund der Verteilung der Lanzen im Elektrolichtbogenofen 1 und deren Neigung relativ zur Strömungsrichtung des Schmelzbades 5 sowie der horizontalen Neigung können die Zusatzstoffe in den Bereich des Ofens eingeblasen werden, der für die Bildung und Verteilung der Schaumschlacke opti- mal ist. Es ist selbstverständlich, daß nicht nur drei Lan- zen in der Ofenwand angeordnet werden können, sondern auch noch mehr, falls dies die Geometrie des Ofens erfordert.

Versuche haben jedoch gezeigt, daß die Anordnung von drei Lanzen ausreichend ist.

Bezugszeichen : Elektrolichtbogenofen-1 <BR> <BR> <BR> Elektrode-2,3,4<BR> <BR> <BR> <BR> Schmelzbad-5<BR> <BR> <BR> <BR> Schmelzbaddrehrichtung-6<BR> <BR> <BR> <BR> Erkerabstich-7 8Ofentür- 9,Lanzen- 10, 11 9,10,11Förderleitung- Ofenwand-12 Versorgungsleitung-13,14,15 16Öffnung-