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Title:
PREHEATING APPARATUS FOR STEEL SCRAP AND METALLURGICAL MELTING VESSEL EQUIPPED THEREWITH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/038320
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a preheating apparatus (1) for steel scrap which is to be charged into a metallurgical melting vessel (8), having a vertical shaft (3), which is surrounded by a housing wall (2) and is used to receive the steel scrap, and at least one closure element (4), which comprises a plurality of laterally spaced-apart fingers (15) extending parallel to one another, is mounted such that it can move between a closed position and an open position, and the fingers (15) of which, in the closed position, protrude at least partially into the shaft (3) for the purpose of holding back steel scrap, and, in the open position, free the shaft (3) at least to such an extent that the steel scrap can fall from the shaft (3) into the melting vessel (8). The at least one closure element is mounted so as to be movable from the side of the shaft (3) into the latter and laterally thereoutof. The invention also relates to a metallurgical melting vessel (8) equipped with such a preheating apparatus (1).

Inventors:
BEILE, Hannes (Bachstraße 11 a, Ettenheim, 77955, DE)
DORNDORF, Markus (Mauerbergstr. 31, Baden-Baden, 76534, DE)
HUBER, Hansjörg (Friedhofstr. 103, Kehl, 77694, DE)
KIESSNER, Christiane (Wilhelm-Gräßling-Weg 7, Kehl, 77694, DE)
KREUDER, Petra (Lilienweg 9e, Waldkirch, 79183, DE)
KRIEG, Matthias (Schlauchstr. 22, Ohlsbach, 77797, DE)
MÜLLER, Alexander (Franz-Volk-Str. 17, Offenburg, 77652, DE)
SCHALAST, Robert (Pappelweg 15, Willstätt-Legelshurst, 77731, DE)
SCHMID, Michael (Schwabachweg 8, Bad Rippoldsau-Schapbach, 77776, DE)
Application Number:
EP2011/066018
Publication Date:
March 29, 2012
Filing Date:
September 15, 2011
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
BEILE, Hannes (Bachstraße 11 a, Ettenheim, 77955, DE)
DORNDORF, Markus (Mauerbergstr. 31, Baden-Baden, 76534, DE)
HUBER, Hansjörg (Friedhofstr. 103, Kehl, 77694, DE)
KIESSNER, Christiane (Wilhelm-Gräßling-Weg 7, Kehl, 77694, DE)
KREUDER, Petra (Lilienweg 9e, Waldkirch, 79183, DE)
KRIEG, Matthias (Schlauchstr. 22, Ohlsbach, 77797, DE)
MÜLLER, Alexander (Franz-Volk-Str. 17, Offenburg, 77652, DE)
SCHALAST, Robert (Pappelweg 15, Willstätt-Legelshurst, 77731, DE)
SCHMID, Michael (Schwabachweg 8, Bad Rippoldsau-Schapbach, 77776, DE)
International Classes:
C21C5/52; C21C5/56; F27B3/18; F27D3/00; F27D13/00
Domestic Patent References:
Foreign References:
EP0291701A1
EP0711397A1
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34, München, 80506, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorwärmvorrichtung für in einen metallurgischen

Schmelzbehälter (8) zu chargierenden Stahlschrott, mit einem von einer Gehäusewand (2) umgebenen, zur Aufnahme des

Stahlschrotts dienenden vertikalen Schacht (3), und

wenigstens einem, mehrere parallel zueinander verlaufende, seitlich voneinander beabstandete Finger (15) umfassenden, zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung beweglich gelagerten Verschlusselement (4), dessen Finger

(15) in der Schließstellung zum Zwecke der Zurückhaltung von Stahlschrott zumindest teilweise in den Schacht (3)

hineinragen, und in der Öffnungsstellung den Schacht (3) zumindest so weit freigeben, dass der Stahlschrott aus dem Schacht (3) in den Schmelzbehälter (8) fallen kann, wobei das wenigstens eine Verschlusselement so gelagert ist, dass es von der Seite des Schachtes (3) her in diesen hinein und seitlich aus diesem heraus fahrbar ist. 2. Vorwärmvorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, bei der das wenigstens eine Verschlusselement (4) so gelagert ist, dass sich das in der Schließstellung in den Schacht (3) hinein ragende Freiende (17) der Finger (15) auf einem Höhenniveau (18) befindet, das gleich oder niedriger ist als das von ihm in der Öffnungsstellung eingenommene Höhenniveau (19) .

3. Vorwärmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das wenigstens eine Verschlusselement (4) so gelagert ist, dass es zwischen seiner Schließ- und Öffnungsstellung eine

translatorische Bewegung ausführt.

4. Vorwärmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das wenigstens eine Verschlusselement (4) so gelagert ist, dass es zwischen seiner Schließ- und Öffnungsstellung eine

Kreisbewegung ausführt.

5. Vorwärmvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Drehachse (26) für die Kreisbewegung des Verschlusselements (4) mit Vertikalabstand oberhalb der Finger (15) angeordnet ist und quer zu einer Vertikalachse (27) des Schachtes (3) verläuft.

6. Vorwärmvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Finger (15) mit nach oben weisender Konkavseite (28) kreisringförmig gekrümmt sind, wobei die Drehachse (26) den

Krümmungsmittelpunkt bildet.

7. Vorwärmvorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, bei der zwei sich diametral gegenüberliegende Verschlusselemente (4) vorhanden sind, die in der

Schließstellung jeweils ein Hälfte des Schachtes (3)

verschließen .

8. Vorwärmvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die

Verschlusselemente (4) um eine gemeinsame, mittig im

Schacht (3) verlaufende Drehachse ( 26 ) schwenkbar sind.

9. Vorwärmvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Oberseiten der Verschlusselemente (4) konkav derart gekrümmt sind, dass sie in der Schließstellung eine rinnenförmige Mulde (29) bilden, deren tiefste Stelle mittig im Schacht (3) verläuft .

10. Vorwärmvorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, bei der wenigstens ein Stützlager (49) vorhanden ist, welches in der Schließstellung wenigstens eines

Verschlusselements (4) in den Schacht (3) hineinragt und das Verschlusselement (4) an dessen Unterseite unterstützt.

11. Vorwärmvorrichtung nach Anspruch 9, bei der das

Stützlager (49) so gelagert ist, dass es translatorisch in den Schacht (3) hinein und aus diesem heraus bewegbar ist.

12. Metallurgisches Schmelzgefäß mit einer oberseitigen Chargieröffnung (14) zum Einfüllen von Stahlschrott, wobei oberhalb der Chargieröffnung eine Vorwärmvorrichtung (1) mi einer Ausgestaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.

Description:
Beschreibung

Vorwärmvorrichtung für Stahlschrott und damit ausgestattetes metallurgisches Schmelzgefäß

Die Erfindung betrifft eine Vorwärmvorrichtung für

Stahlschrott und ein damit ausgestattetes metallurgisches Schmelzgefäß. Eine beispielsweise aus EP 0 711 397 AI

bekannte Vorwärmvorrichtung umfasst einen von einer

Gehäusewand umgebenen, zur Aufnahme des Stahlschrotts

dienenden vertikalen Schacht und wenigstens ein

Verschlusselement, das mehrere parallel zueinander

verlaufende seitlich voneinander beabstandete Finger

aufweist. Das Verschlusselement ist zwischen einer

Schließstellung und einer Öffnungsstellung beweglich

gelagert. In der Schließstellung ragen dessen Finger zum Zwecke der Zurückhaltung von Stahlschrott zumindest teilweise in den Schacht hinein. Zwischen den Fingern strömen sich beim Erschmelzungsprozess bildende heiße Gase hindurch und wärmen den im Schacht vorhandenen Stahlschrott vor. In der

Öffnungsstellung geben die Finger den Schacht zumindest so weit frei, dass der Stahlschrott aus dem Schacht heraus und in einen unterhalb des Schachtes positionierten

Schmelzbehälter fallen kann.

Bei der bekannten Vorwärmvorrichtung sind zwei

Verschlusselemente vorgesehen, wobei diese jeweils um eine in einem Randbereich des Schachtes erstreckende Schwenkachse nach Art eines zweiarmigen Hebels schwenkbar gelagert sind. Ausgehend von ihrer Schließstellung, in der sie in den

Schacht hineinragen und Stahlschrott im Schacht zurückhalten, werden sie in ihre Öffnungsstellung gebracht, indem sie nach unten geschwenkt werden. Der Stahlschrott kann dann über eine Behälteröffnung in den Schmelzbehälter und in eine darin vorhandene Stahlschmelze gelangen. Die jeweils chargierten Mengen an Stahlschrott sind aus prozessökonomischen Gründen so groß, dass sich zunächst eine Säule aus Stahlschrott bildet, die sich gegebenenfalls nach oben bis in den Schwenkbereich der Verschlusselemente erstrecken kann. Bis in diesem Fall die Verschlusselemente wieder geschlossen werden können, muss daher so lange gewartet werden, bis sich die Höhe der Stahlschrottsäule infolge des Schmelzens von

Stahlschrott an der Säulenbasis soweit verringert hat, dass die Verschlusselemente wieder nach oben in ihre

Schließstellung geschwenkt werden können und eine neue Charge Stahlschrott zum Vorwärmen in den Schacht der

Vorwärmvorrichtung eingebracht werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorwärmvorrichtung und ein damit ausgestattetes metallurgisches Schmelzgefäß anzugeben, die kürzere Prozesszeiten ermöglichen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich einer eingangs genannten Vorwärmvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst, indem das

wenigstens ein Verschlusselement so gelagert ist, dass es von der Seite des Schachtes her in diesen hinein verfahrbar und seitlich aus diesem heraus verfahrbar ist. Hinsichtlich eines metallurgischen Schmelzgefäßes wird die Aufgabe durch ein Schmelzgefäß nach Anspruch 12 gelöst. Im Gegensatz zu der bekannten Vorwärmvorrichtung, bei der das Verschlusselement in seiner Öffnungsstellung vollständig innerhalb des

Schachtes angeordnet ist, ergibt sich bei der

erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Möglichkeit, das

Verschlusselement in der Öffnungsstellung vorzugsweise vollständig aus dem Schacht zu entfernen und/oder seine

Bewegungsbahn möglichst weit oben anzuordnen, so dass die Gefahr einer Blockade des Verschlusselements durch eine sich bei der Chargierung von Stahlschrott im Schmelzbehälter aufbauenden Säule verringert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorwärmrichtung sind in de Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird nun unter

Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: FIG 1 eine Vorwärmvorrichtung in perspektivischer Darstellung, wobei jedoch aus Gründen der

Übersichtlichkeit ein von einer Gehäusewand

umgrenzter, zur Aufnahme von Stahlschrott dienender Schacht weggelassen ist,

FIG 2 einen metallurgischen Schmelzbehälter mit darüber

positionierter Vorwärmvorrichtung, deren

Verschlusselemente sich in der Schließstellung befinden,

FIG 3 eine Abbildung entsprechend FIG 2, bei welcher sich

jedoch die Verschlusselemente der Vorwärmvorrichtung in ihrer Öffnungsstellung befinden,

FIG 4 eine stark schematisierte Draufsicht auf den

Schmelzbehälter von FIG 2.

Die Vorwärmvorrichtung 1 umfasst einen von einer

Gehäusewand 2 umgrenzten Schacht 3 (in FIG 1 nicht gezeigt), zwei Verschlusselemente 4a, 4b, ein Traggestell 5, an dem die Verschlusselemente 4a, 4b beweglich gelagert sind, sowie ein Basisgestell 6, an welchem das Traggestell 5 oberseitig angeordnet ist. Unterseitig sind am Basisgestell 6 vier

Stützpfosten 7 angebracht. Wird ein metallurgisches

Schmelzgefäß 8 mit einer Vorwärmvorrichtung 1 ausgerüstet, wird diese oberhalb des Schmelzgefäßes 8 angeordnet, wobei die Stützpfosten 7 das Schmelzgefäß 8 seitlich umgreifen und z.B. auf einem Fundament 9 aufliegen. Das Schmelzgefäß 8 ist in üblicher Weise ausgestaltet. An seiner Innenseite ist ein, eine Stahlschmelze 10 aufnehmender Bereich mit einer

Feuerfestauskleidung 13 versehen. Es weist eine

Chargieröffnung 14 auf, oberhalb welcher der Schacht 3 der Vorwärmvorrichtung 1 angeordnet ist. In das Schmelzgefäß 8 ragen Schmelzelektroden 11 hinein, die mit elektrischen

Zuleitungen 12 versehen sind.

Die Verschlusselemente 4a, 4b umfassen als wesentliche, den Verschluss des Schachtes 3 bewirkende Teile etwa steg- oder stabförmig ausgebildete Finger 15. Die Finger 15 sind, wie FIG 1 zu entnehmen ist, quer zu ihrer Längserstreckung beabstandet, so dass zwischen ihnen ein Zwischenraum 16 vorhanden ist, durch welchen heiße Gase aus dem

Schmelzgefäß 8 nach oben in den Schacht 3 vordringen und dort vorhandenen Schrott oder Stahlschrott (nicht gezeigt) erwärmen können.

Wie FIG 2 und 3 zu entnehmen ist, sind die

Verschlusselemente 4a, 4b zwischen einer Schließstellung (FIG 2) und einer Öffnungsstellung (FIG 3) beweglich und dabei seitlich in den Schacht 3 hinein- bzw. seitlich aus diesem heraus fahrbar. In ihrer Öffnungsstellung ragen sie dabei vorzugsweise nicht oder allenfalls in einem nicht erheblichen Ausmaß in den Schacht 3 hinein, so dass der Stahlschrott behinderungsfrei aus dem Schacht 3 herausfallen und in den Schmelzgefäß 8 hineingelangen kann. Für die Ausgestaltung und Lagerung der Verschlusselemente 4a, 4b oder auch eines einzelnen Verschlusselements steht eine Vielzahl von

Möglichkeiten zur Verfügung. In allen Fällen zweckmäßig ist eine Ausgestaltung, bei der ein Verschlusselement 4a, 4b so gelagert und angeordnet ist, dass die in der Schließstellung in den Schacht 3 hineinragenden Freienden 17 der Finger 15 sich auf einem Höhenniveau 18 befindet, das gleich oder niedriger ist, als das von ihm in der Öffnungsstellung eingenommene Höhenniveau 19. Auf diese Weise ist

gewährleistet, dass sich die Bewegungsbahn eines

Verschlusselements 4, 4a, 4b auf einem Höhenniveau befindet, welches von einer sich beim Chargieren bildenden Säule 20 aus Schrott oder Stahlschrott in der Regel nicht erreicht wird. Ein Verschlusselement 4 kann beispielsweise Finger 15 λ in Form sich geradlinig erstreckender Stäbe oder Stege

aufweisen, die in Horizontalrichtung 23 zwischen der Schließ- und der Öffnungsstellung verfahrbar sind. Denkbar ist auch, dass ein Verschlusselement 4 so gelagert und ausgerichtet ist, dass seine Finger 15 λ λ eine in Richtung 24 schräg verlaufende, mit einer Vertikalachse 27 des Schachts 3 einen sich nach oben öffnenden Winkel einschließende Bewegungsbahn aufweist (siehe FIG 2) . Vorzugsweise sind die Verschlusselemente 4a, 4b jedoch so gelagert, dass sich ihre Finger 15 auf einer Kreisbahn 25 bewegen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Drehachse 26 für die Kreisbewegung mit Vertikalabstand oberhalb der Finger 15 angeordnet ist und quer zu einer Vertikalachse 27 des

Schachtes 3 verläuft. Zum einen ist oberhalb der

Verschlusselemente 4a, 4b in der Regel mehr Raum für die Anordnung eines Antriebs für die Verschlusselemente 4a, 4b vorhanden. Außerdem ergibt sich dadurch eine

Öffnungscharakteristik des Verschlusselements 4a, 4b ähnlich wie bei einer Baggerschaufel. Insbesondere wenn zwei

Verschlusselemente 4a, 4b wie bei dem gezeigten

Ausführungsbeispiel vorhanden sind, wird bei symmetrischer Bewegung der Verschlusselemente 4a, 4b der Schrott oder

Stahlschrott mittig aus dem Schacht 3 entlassen, so dass er mit im Wesentlichen vertikaler Fallrichtung in einen

unterhalb des Schachts 3 vorhandenen exzentrischen Bereich 22 des Schmelzgefäßes 8 (FIG 4) fällt. Auf diese Weise ist verhindert, dass der Schrott oder Stahlschrott zu den

Schmelzelektroden 11 hin verrutscht und diese beschädigt.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Verschlusselemente 4, 4a, 4b so angeordnet sind, dass die Bewegungsbahn der Finger 15, 15 ' , 15 ' ' der Verschlusselemente 4, 4a, 4b in einer

Vertikalebene 31 verläuft, die sich quer zu einer sowohl den Bereich 22 als auch den die Schmelzelektroden 11 aufweisenden Behälterbereich 32 schneidenden Vertikalebene 52 erstreckt. Alternativ ist es aber genauso möglich, dass mindestens ein, insbesondere genau ein Verschlusselement so angeordnet ist, dass die Bewegungsbahn der Finger des Verschlusselements senkrecht zur Vertikalebene 31 verläuft und sich somit parallel zur Vertikalebene 52 erstreckt.

Grundsätzlich kann ein Verschlusselement von jeder Seite des Schachtes 3 her in diesen hinein und seitlich aus diesem heraus fahrbar angeordnet sein. Die Anordnung eines einzelnen Verschlusselements auf einer den Schmelzelektroden 11

gegenüberliegenden Seite des Schachts 3 hat sich ebenso bewährt wie die Anordnung von zwei Verschlusselementen gemäß FIG 4.

Der Schacht 3 ist in der Draufsicht häufig rechteckig

ausgebildet, wobei eine lange Seite des Rechtecks meist den Schmelzelektroden 11 zugewandt ist. Dadurch sind die Finger 15 eines Verschlusselements, das an der langen Seite des Rechtecks angeordnet ist, meist kürzer dimensionierbar als bei einem Verschlusselement, das an einer der kurzen Seiten des Rechtecks angeordnet ist. Die verkürzte Bauweise bringt Vorteile hinsichtlich der mechanischen Stabilität der Finger. Um ein seitliches Verrutschen des Schrotts oder Stahlschrotts im Bereich 22 des Schmelzbehälters 8 zu verhindern, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Finger 15 mit nach oben weisender Konkavseite 28 kreisringförmig gekrümmt sind, wobei die Drehachse 26 den Krümmungsmittelpunkt bildet. Sollen die Finger 15 durch die Gehäusewand 2 des Schachtes 3 hindurch geführt werden, so ist aufgrund dieser Ausgestaltung darin jeweils lediglich eine Öffnung 21 erforderlich, deren Form und Größe im Wesentlichen der Querschnittsform eines Fingers 15 entspricht.

Die zwei Verschlusselemente 4a, 4b liegen sich gegenüber, wobei sie in der Schließstellung jeweils eine Hälfte des Schachtes 3 verschließen. Aufgrund der kreisringförmigen Krümmung der Verschlusselemente 4a, 4b bildet sich in der Schließstellung eine rinnenförmige Mulde 29, deren tiefste Stelle mittig im Schacht 3 verläuft. Beim Öffnen der

Verschlusselemente 4a, 4b wird dadurch der Stahlschrott in einen zentralen Bereich des Schmelzgefäßes 8 geleitet. Außerhalb des Schachtes 3 sind am Traggestell 5

Führungsrollen 30 angeordnet, welche mit Hilfe eines

Federelements 33 gegen die Unterseite der Finger 15 gedrückt werden. Auf diese Weise werden die Finger 15 geführt und unterstützt .

Die Finger 15 sind mit ihren äußeren Enden 34 an einer in Richtung der Drehachse 26 verlaufenden leistenförmigen

Traverse 35 fixiert. Mit den Enden 36 der Traverse 35 ist ein einarmiger Hebelarm 37 mit seinem einen Ende 41 verbunden. Die anderen Enden 42 zweier sich gegenüberliegender Hebelarme 37 sind an einem gemeinsamen Lager 38 schwenkbar gehalten, wobei dieses die Drehachse 26 etwa in Form eines

Lagerzapfens 39 enthält. Die Lager 38 sind im Scheitelbereich eines bügeiförmigen Gestells 40 angebracht, welches sich an einem quer zur Drehachse 26 verlaufenden Träger 43 des

Traggestells 5 abstützt.

Beim Anheben und Absenken der Hebelarme 37, werden die

Finger 15 zwischen ihrer Schließ- und Öffnungsstellung bewegt. Zu diesem Zweck sind jedem Verschlusselement 4a, 4b zwei Fluidzylinder 44 zugeordnet, welche in Richtung der Drehachse 26 voneinander beabstandet sind. Die Fluidzylinder 44 stützen sich mit ihrem unteren Ende am Traggestell 5 ab und sind mit den Freienden ihrer Kolbenstangen 45 mit einem Schwenklager 46 gelenkig verbunden. Die Schwenklager 46 wiederum sind an einer Traverse 47 (FIG 1) vorhanden, welche die zwei einem Verschlusselement 4a, 4b zugeordneten

Hebelarme 37 miteinander verbindet. In der Schließstellung der Verschlusselemente 4a, 4b sind die Kolbenstangen 45 eingefahren (FIG 2) . Durch Ausfahren der Kolbenstangen 45 werden die Hebelarme 37 angehoben und die

Verschlusselemente 4a, 4b bzw. die Finger 15 auf einer

Kreisbahn in ihre Öffnungsstellung bewegt.

Die Finger 15 sind innen hohl und sind im Betrieb von

Kühlflüssigkeit durchströmt. Um dies zu gewährleisten ist an die Hebelarme 37 bzw. die Traversen 35 ein Leitungssystem 48 zur Zu- und Abführung von Kühlflüssigkeit fixiert. Um die Beaufschlagung der Finger 15 in der Schließstellung mit der tonnenschweren Last des im Schacht 3 vorhandenen Stahlschrotts zu entlasten, ist ein Stützlager 49 vorhanden, an welchem die Freienden 17 der Finger 15 mit ihrer

Unterseite in der Schließstellung anliegen. Das Stützlager 49 ist beispielsweise stab- oder stegförmig ausgestaltet und vorzugsweise durch eine translatorische Bewegung seitlich in den Schacht 3 hinein bzw. aus diesem heraus bewegbar. Das Stützlager 49 stützt sich seinerseits am Basisgestell 6, etwa an sich quer zur Drehachse 26 verlaufenden

Horizontalstreben 50 ab und ist beispielsweise in einer zur Querschnittsform des Stützlagers 49 ausgestalteten

Ausnehmung 51 in den Horizontalstreben 50 geführt.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele stellen lediglich einige der möglichen Aus führungs formen der

erfindungsgemäßen Vorwärmvorrichtung dar, die sich dem

Fachmann im Lichte der Beschreibung ohne weiteres

erschließen .