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Title:
SCRAP PRE-HEATING DEVICE FOR A MELTING FURNACE AND METHOD FOR SCRAP PRE-HEATING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/076567
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a scrap pre-heating device (10) for a melting furnace (50), having an at least substantially horizontally arranged conveyor device (15) for feeding scrap (5) between an input region (17) for the scrap (5) into the conveyor device (15) and a transfer region (19) for the scrap (5) from the conveyor device (15) into the melting furnace (50), wherein the conveyor device (15) is arranged at least between the input region (17) and the transfer region (19) in a scrap pre-heating housing (12) having an at least substantially closed cross-section or is covered by a scrap pre-heating housing (12) on the side facing the conveying section for the scrap (5), and having an extraction device (48) for extracting waste gases from the melting furnace (50), wherein the extraction device (48) is designed to direct the waste gases out of the transfer region (19) in the direction of the input region (17).

Inventors:
HOLZGRUBER, Harald (Wüstenroter Straße 19, 8600 Bruck a.d. Mur, 8600, AT)
GOTTARDI, Riccardo (Via Franco Zorzi 29, 6900 Paradiso / Lugano, 6900, CH)
EHLE, Joachim (Spitzenbergstraße 7b, Lautenbach, 77794, DE)
MANAZZONE, Michele (Vicolo Enrico Fermi 13, Pradamano / Udine, 33040, IT)
KRASSNIG, Hans-Jörg (Gösserstrasse 60, 8700 Leoben, 8700, AT)
Application Number:
EP2018/075285
Publication Date:
April 25, 2019
Filing Date:
September 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
INTECO MELTING AND CASTING TECHNOLOGIES GMBH (Wiener Straße 25, 8600 Bruck a.d. Mur, 8600, AT)
International Classes:
C21C5/52; C21C5/56; F27B3/18; F27D13/00; F27D17/00
Domestic Patent References:
WO2012145967A12012-11-01
Foreign References:
JPH0727489A1995-01-27
EP0744585A11996-11-27
EP2270240A22011-01-05
CN103196296B2015-07-15
DE102008037111A12010-02-11
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE BEHRMANN WAGNER PARTG MBB (Maggistr. 5, Singen, 78224, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Schrottvorwärmeinrichtung (10) für einen Schmelzofen (50), mit einer zumindest im Wesentlichen horizontal angeordneten Fördereinrichtung (15) zum Zuführen von Schrott (5) zwischen einem Eingabebereich (17) für den Schrott (5) in die Fördereinrichtung (15) und einem Übergabebereich (19) für den Schrott (5) von der Fördereinrichtung (15) in den Schmelzofen (50), wobei die Fördereinrichtung (15) zumindest zwischen dem Eingabebereich (17) und dem Übergabebereich (19) in einem einen zumindest im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt aufweisenden Schrottvorwärmgehäuse (12) angeordnet oder von einem Schrottvorwärmgehäuse (12) auf der der Förderstrecke für den Schrott (5) zugewandten Seite überdeckt ist, und mit einer Absaugeinrichtung (48) zum Ansaugen von Abgasen aus dem Schmelzofen (50), wobei die Absaugeinrichtung (48) dazu ausgebildet ist, die Abgase aus dem Übergabebereich (19) in Richtung des Eingabebereichs (17) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtung (48) mit wenigstens einem Ansaugbereich (42) verbunden ist, der auf der dem Übergabebereich (19) abgewandten Seite des Eingabebereichs (17) an einem stirnseitigen Endbereich (30) des Schrottvorwärmgehäuses (12) angeordnet ist und zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen auf den Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses (12) wirkt und/oder dass der wenigstens eine Ansaugbereich (84) im Bereich zwischen dem Eingabebereich (17) und dem Übergabebereich (19), vorzugsweise im Eingabebereich (17), im Bereich zweier gegenüberliegenden Seitenwände (80, 82) des Schrottvorwärmgehäuses (12) angeordnet ist, wobei sich die Ansaugbereiche (84) im Bereich der Seitenwände (80, 82) zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen, über die gesamte Höhe (h) des Schrottvorwärmgehäuses (12) erstrecken.

Schrottvorwärmeinrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Fördereinrichtung (15) einen Boden (73) mit in Förderrichtung (70) parallel und relativ in und entgegen der Förderrichtung (70) beweglich angeordneten Lamellenelementen (72) aufweist.

Schrottvorwärmeinrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Boden (73) der Fördereinrichtung (15) gegenüber der Horizontalen um einen Winkel (a) von wenigstens 5°, vorzugsweise zwischen 5° und 15°, schräg angeordnet ist.

Schrottvorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

dass sich der Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses (12) vom Eingabebereich (17) in Richtung des Übergabebereichs (19) zumindest bereichsweise, vorzugsweise stetig vergrößert, vorzugsweise durch eine Vergrößerung der Höhe (h) des Schrottvorwärmgehäuses (12) oberhalb der Fördereinrichtung (15).

Schrottvorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

dass die Lamellenelemente (72) auf der der Förderstrecke für den Schrott (5) abgewandten Seite mittels wenigstens einer Kühleinrichtung (76) kühlbar sind.

6. Schrottvorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

dass die Fördereinrichtung (15) und das Schrottvorwärmgehäuse (12) zusätzlich längsverschiebbar ausgebildet sind, insbesondere durch eine Anordnung der Fördereinrichtung (15) und des

Schrottvorwärmgehäuses (12) auf Rollenelementen (25).

7. Schrottvorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Eingabebereich (17) für den Schrott (5) schleusenartig ausgebildet ist, derart, dass durch wenigstens ein Sperrelement (36, 38) ein Zutritt von Umgebungsluft in den Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses (12) begrenzbar ist. 8. Schrottvorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass im Ansaugbereich (42) ein luftdurchlässiges Element (44), insbesondere ein Lochblech angeordnet ist, auf das die Absaugeinrichtung (48) wirkt, und dass das luftdurchlässige Element (44) optional zum Bewegen des Schrotts (5) ausgebildet ist, vorzugsweise in Form eines Schiebers.

9. Schrottvorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Eingabebereich (17) für den Schrott (5) an einem dem

Übergabebereich (19) gegenüberliegenden Endbereich (30) an einer Oberseite (31 ) des Schrottvorwärmgehäuses (12) angeordnet ist. 10. Schrottvorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass der Übergabebereich (19) mittels eines Sperrelements (22) verschließbar ausgebildet ist.

Schrottvorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

dass in einem Übergangsbereich von einem Zuführschacht (32) für den Schrott (5) in das Schrottvorwärmgehäuse (12), vorzugsweise im oberen Bereich zweier gegenüberliegender Seitenwände (80, 82) des Schrottvorwärmgehäuses (12), eine weitere Fördereinrichtung (90) für den Schrott (5) angeordnet ist.

Verfahren zur Schrottvorwärmung für einen Schmelzofen (50), insbesondere unter Verwendung einer Schrottvorwärmeinrichtung (10), die nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ausgebildet ist, bei dem Schrott (5) in einem Eingabebereich (17) einer zumindest im Wesentlichen den Schrott (5) in horizontaler Förderrichtung (70) fördernden Fördereinrichtung (15) zugeführt wird, wobei der Schrott (5) unter Nutzung von aus dem Schmelzofen (50) abgesaugter heißer Abgase zwischen dem Eingabebereich (17) und einem Übergabebereich (19) in den Schmelzofen (50) erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase zumindest über einen Teilbereich des senkrecht zur Förderrichtung (70) des Schrotts (5) in der Fördereinrichtung (70) verlaufenden Querschnitts eines Schrottvorwärmgehäuses (12) auf der dem Übergabebereich (19) abgewandten Seite des Eingabebereichs (17) abgesaugt werden und/oder dass die Abgase im Bereich zweier gegenüberliegender Seitenwände (80, 82) eines die Fördereinrichtung (15) umgebenden Schrottvorwärmgehäuses (12) abgesaugt werden. Verfahren nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest nahezu der komplette Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses (12) oberhalb der Fördereinrichtung (15) mit dem Schrott (5) befüllt wird.

Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Schrott (5) während seiner Förderung zwischen dem Eingabebereich (17) und dem Übergabebereich (19) nicht komprimiert wird und/oder dass der Schrott (5) gegen Ende des Beschickungsvorgangs in den Schmelzofen (50) mittels der Fördereinrichtung (70) in Richtung des Eingabebereichs (17) rückgefördert wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine im Übergangsbereich von einem Zuführschacht (32) für den Schrott (5) in das Schrottvorwärmgehäuse (12) angeordnete weitere Fördereinrichtung (90) den Schrott (5) entgegen der Förderrichtung (70) der Fördereinrichtung (15) rückfördert.

Description:
Schrottvorwärmeinrichtunq für einen Schmelzofen und Verfahren zur Schrottvorwärmunq

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Schrottvorwärmeinrichtung für einen Schmelzofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schrottvorwärmung für einen Schmelzofen, insbesondere unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Schrottvorwärmeinrichtung.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Systeme für die Nutzung der heißen Abgase eines Schmelzofens, insbesondere eines Lichtbogenofens, zum Vorwärmen von zur Erzeugung einer Schmelze in dem Schmelzofen vorgesehenen Schrotts bekannt. Zum einen sind Systeme bekannt, die einen im Wesentlichen vertikal angeordneten Schacht zur Zuführung des Schrotts aufweisen, der oberhalb des Schmelzofens angeordnet ist, sodass die Abgase bzw. Abwärme beim Aufsteigen den Schacht durchströmen und dadurch für eine gute Nutzung der Abwärme sorgt. Nachteilig dabei ist jedoch die relativ große Bauhöhe einer derartigen Anlage, bestehend aus dem Schmelzofen und der Schrottvorwärmeinrichtung. Auch ist bei einer derartigen Anlage als nachteilhaft anzusehen, dass der entweder gravimetrisch unkontrolliert oder diskontinuierlich in den Schmelzofen geförderte Schrott komprimiert wird, sodass es bei der Förderung zu Schwierigkeiten, insbesondere zum Verkanten des Schrotts in der Schrottvorwärmeinrichtung kommen kann, was bis zum Abbruch der Schrottförderung führen kann.

Zum anderen sind aus dem Stand der Technik gattungsgemäße Schrottvorwärmeinrichtungen bekannt, die nach dem sogenannten„Con- Steel"-Verfahren arbeiten, und die in verschiedenen Bauweisen ausgebildet sind. Eine derartige, aus der DE 10 2008 037 1 1 1 A1 bekannte Schrottvorwärmeinrichtung zeichnet sich durch ein horizontal angeordnetes Förderband bzw. eine horizontal angeordnete Fördereinrichtung zum kontinuierlichen Zuführen des Schrotts innerhalb eines röhrenartigen Schrottvorwärmgehäuses in Richtung des Schmelzofens aus. Zwischen dem Eingabebereich für den Schrott auf die Fördereinrichtung und dem Übergabebereich des Schrotts von der Fördereinrichtung in den Schmelzofen ist in einer oberen Wand des Schrottvorwärmgehäuses eine Aussparung ausgebildet, die einen Ansaugbereich ausbildet, der mit einer Absaugeinrichtung zum Absaugen von Abgasen aus dem Schmelzofen verbunden ist. Nachteilig dabei ist, dass der Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses oberhalb der Fördereinrichtung nicht vollständig von dem Schrott ausgefüllt ist, da es dadurch zu einem Verhaken bzw. zu einem Blockieren des Schrotts in dem Schrottvorwärmgehäuse, beispielsweise im angesprochenen Ansaugbereich und somit zu einem Blockieren der Fördereinrichtung kommen könnte, wie dies auch bei der zuerst genannten Bauweise bekannt ist. Somit füllt der Schrott lediglich einen Teilquerschnitt des Schrottvorwärmgehäuses aus, und die von der Absaugeinrichtung angesaugten Abgase werden im Wesentlichen zwischen der Oberseite des Schrotts und dem Schrottvorwärmgehäuse über eine Teillänge der Strecke zwischen dem Eingabebereich und dem Übergabebereich entlang geleitet. Dadurch ist der Wirkungsgrad der Anlage relativ gering, da die heißen Abgase lediglich in Wirkverbindung mit dem oberen Bereich des Schrotts gelangen, während die der Fördereinrichtung zugewandten Bereiche des Schrotts zumindest im Wesentlichen nicht von der Abwärme bzw. den heißen Abgasen vorgewärmt werden. Als weitere Randbedingung bei der Konstruktion bzw. dem Einsatz derartiger Schrottvorwärmeinrichtungen wird angeführt, dass keine Abgase unkontrolliert aus dem Bereich der Schrottvorwärmeinrichtung gelangen sollen. Die Abgase gelangen oftmals über Undichtigkeiten der Schrottvorwärmeinrichtung nach außen und müssen (thermisch) nachbehandelt werden, weil beim Vorwärm prozess des Schrotts nicht nur Geruchsstoffe entstehen, sondern auch Kohlenmonoxyd durch Farben oder Öle im Schrott, die nach geltenden gesetzlichen Vorschriften nicht in die Atmosphäre gelassen werden dürfen. Eine Nachverbrennung von Kohlenmonoxyd in einer sogenannten Nachverbrennungskammer ist daher zwingend erforderlich. Auch werden die Geruchsstoffe in der Nachverbrennungskammer bei Temperaturen von 700°C bis 800°C verbrannt. Weiterhin ist zu erwähnen, dass durch Undichtigkeiten in dem Schrottvorwärmsystem Luft mit normaler Außentemperatur eindringen kann, die in der Nachverbrennungskammer oder davor auf die angesprochenen 700°C bis 800°C zusammen mit dem Abgas gebracht werden muss. Undichtigkeiten in dem System führen somit zu einer weiteren Verringerung des Wirkungsgrads der Schrottvorwärmeinrichtung durch Erhöhung der benötigten Energie zur Sicherstellung der erforderlichen Temperatur in der Nachverbrennungskammer.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Schrottvorwärmeinrichtung für einen Schmelzofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass diese die Vorteile der beiden eingangs genannten Bauweisen (vertikaler Zuführschacht bzw. im Wesentlichen horizontale, kontinuierliche Förderung entsprechend des„Con-Steel"-Verfahrens) aufweist, ohne dass deren typische Nachteile vorhanden sind. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Schrottvorwärmeinrichtung eine besonders gute Nutzung der im Schmelzofen entstehenden (heißen) Abgase zur Schrottvorwärmung und somit einen besonders hohen Wirkungsgrad auf. Auch ermöglicht es die erfindungsgemäße Schrottvorwärmeinrichtung, die zur Erwärmung des Schrotts dienenden heißen Abgase derart in Wirkverbindung mit dem Schrott zu bringen, dass dieser vollständig bzw. homogen erwärmt wird. Die gleichmäßige Erwärmung erfolgt dadurch, dass der Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses vollständig mit dem Schrott befüllt werden kann, da der Schrott beim kontinuierlichen Fördern insbesondere durch eine geneigt angeordnete Fördereinrichtung nicht komprimiert wird und somit auch nicht zum Verhaken in dem Schrottvorwärmgehäuse und zum Blockieren der Fördereinrichtung neigt.

Erfindungsgemäß weist hierzu die Schrottvorwärmeinrichtung eine

Absaugeinrichtung mit wenigstens einem Ansaugbereich auf, der auf der dem Übergabebereich abgewandten Seite des Eingabebereichs an einem stirnseitigen Endbereich des Schrottvorwärmgehäuses angeordnet ist und zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen auf den Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses wirkt und/oder dass der wenigstens eine Ansaugbereich im Bereich zwischen dem Eingabebereich und dem Übergabebereich, vorzugsweise im Eingabebereich, im Bereich zweier gegenüberliegender Seitenwände des Schrottvorwärmgehäuses angeordnet ist, wobei sich die Ansaugbereiche im Bereich der Seitenwände zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen, über die gesamte Höhe des Schrottvorwärmgehäuses erstrecken.

Zusammengefasst zeichnet sich die erfindungsgemäße Schrottvorwärmeinrichtung- im Gegensatz zum gattungsgemäßen Stand der Technik - dadurch aus, dass die heißen Abgase nicht nur über den oberen Teil des in dem Schrottvorwärmgehäuse geförderten Schrotts geleitet werden, sondern bevorzugt über die gesamte Querschnittsfläche des Schrotts, oder aber zusätzlich oder alternativ über die gesamte Höhe des Schrotts durch die seitlich in dem Bereich des Schrottvorwärmgehäuses angeordneten Ansaugbereiche. Insbesondere ermöglicht es die erfindungsgemäße Anordnung des bzw. der Ansaugbereiche darüber hinaus, dass der Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses vollständig bzw. soweit anlagentechnisch möglich mit Schrott befüllt werden kann, ohne dass dadurch die Funktionalität der Schrotterwärmung bzw. die Schrottförderung negativ beeinflusst wird. Weiterhin wird der Schrott auf seiner gesamten Förderstrecke auf der Fördereinrichtung erwärmt, sodass sich maximale Einwirkzeiten der Abgase auf den Schrott ergeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen

Schrottvorwärmeinrichtung für einen Schmelzofen sind in den Unteransprüchen angeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.

Eine bevorzugte konstruktive Ausgestaltung der Fördereinrichtung sieht vor, dass die Fördereinrichtung einen Boden mit in Förderrichtung des Schrotts relativ zueinander beweglich angeordneten Lamellenelementen aufweist. Eine derartige Fördereinrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Schrott (lediglich) im Bereich des Bodens der Fördereinrichtung in Richtung des Schmelzofens durch Reibungseffekte gezogen wird, sodass insbesondere ein Blockieren bzw. Verhaken des Schrotts im Deckenbereich und den Seitenwänden des Schrottvorwärmgehäuses verhindert wird und es zu keiner Zeit der Förderung zu einer Verringerung der Kubatur und damit zu einer Kompression des Schrotts kommt. Dadurch wird insbesondere auch das Befüllen des kompletten Querschnitts des Schrottvorwärmgehäuses mit dem Schrott ermöglicht bzw. begünstigt. Darüber hinaus wird die Neigung zum Verhaken des Schrotts mit den Wänden des Schrottvorwärmgehäuses reduziert, wenn sich die Querschnittsfläche des Schrottvorwärmgehäuses zwischen dem Eingabebereich des Schrotts und dem Übergabebereich des Schrotts in den Schmelzofen vergrößert.

Das Zuführen des Schrotts in Richtung des Schmelzofens sowie die vollständige Befüllung des Querschnitts des Schrottvorwärmgehäuses oberhalb der Fördereinrichtung zur optimalen Nutzung der heißen Abgase lässt sich dadurch verbessern, wenn der Boden der Fördereinrichtung gegenüber der Horizontalen um einen schrägen Winkel, vorzugsweise um einen Winkel von mindestens 5°, vorzugsweise um einen Winkel zwischen 5° und 15°, angeordnet ist, sodass die Förderung des Schrotts durch Schwerkrafteffekte unterstützt wird.

Dadurch, dass die (heißen) Abgase des Schmelzofens zumindest im Wesentlichen über den gesamten Querschnitt des Schrotts in dem Schrottvorwärmgehäuse auf den Schrott wirken, findet auch eine Wärmeübertragung des Schrotts im Übergangsbereich des Schrotts zum Bodenbereich der Fördereinrichtung statt. Um hierbei die Funktionalität der Fördereinrichtung nicht zu beeinträchtigen bzw. eine thermische Überlastung der Fördereinrichtung im Bodenbereich zu vermeiden, ist es weiterhin vorgesehen, dass bei einer die Lamellenelemente aufweisenden Fördereinrichtung auf der Seite, der dem Schrott abgewandt ist, die Lamellenelemente eine Kühleinrichtung aufweisen, die die Lamellenelemente kühlt. Um nach der Beendigung des Füllvorgangs des Schmelzofens mit dem Schrott insbesondere ein einfaches Kippen des Schmelzofens zum Ausgießen der Schmelze zu ermöglichen, ist es weiterhin vorgesehen, dass die Fördereinrichtung zusammen mit den die Fördereinrichtung umgebenden Teilen zusätzlich längsverschiebbar angeordnet ist, insbesondere durch eine Anordnung der Fördereinrichtung und des Schrottvorwärmgehäuses auf Rollenelementen. Dadurch ist es möglich, die Fördereinrichtung in einem vergrößerten Abstand zu dem Schmelzofen anzuordnen, sodass beim Kippen des Schmelzofens dieser nicht durch die Fördereinrichtung bzw. das Schrottvorwärmgehäuse an dem erforderlichen Kippen gehindert ist. Ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäßen Schrottvorwärmeinrichtung betrifft den Eingabebereich, in dem der Schrott der Fördereinrichtung bzw. in den Bereich des Schrottvorwärmgehäuses zugeführt wird. Hierbei ist es erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass der Eingabebereich schleusenartig ausgebildet ist, derart, dass durch wenigstens ein Sperrelement ein Zutritt von Umgebungsluft in Richtung des Schrottvorwärmgehäuses sperrbar ist. Eine derartige konstruktive Ausgestaltung erhöht insbesondere den Wirkungsgrad der Schrottvorwärmeinrichtung dadurch, dass keine unerwünschte, gegenüber den angesaugten heißen Abgasen kühle Außenluft in den Bereich der Fördereinrichtung bzw. des Schrottvorwärmgehäuses gelangt und sich dort mit den heißen Abgasen vermischt und dadurch deren Temperatur reduziert. Die schleusenartige Ausbildung des Eingabebereichs kann dabei durch mehrere relativ zueinander bewegbare Platten bzw. Türen erfolgen, oder aber beispielsweise durch eine Förderschnecke für den Schrott, die an ihrem Außenumfang gegenüber der Umgebung abgedichtet ausgebildet ist.

Um es zu vermeiden, dass einerseits heiße Abgase aus dem Bereich der Fördereinrichtung an die Umgebung gelangen, und andererseits aus der Umgebung Außenluft in den Bereich der Fördereinrichtung bzw. des Schrottvorwärmgehäuses gelangt und somit durch Vermischen mit den heißen Abgasen zu einer Reduzierung des Wirkungsgrads führt, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass ein Bereich der Fördereinrichtung unterhalb der Lamellenelemente durch ein gegenüber der Umgebung dichtes Gehäuse gegenüber dem Zutritt von Umgebungsluft abgedichtet ausgebildet ist.

Um insbesondere bei einer Anordnung der Absaugeinrichtung, die die Abgase über den kompletten Querschnitt des Schrotts im Bereich des Schrottvorwärmgehäuses ansaugt, zu vermeiden, dass Schrott in Richtung der Absaugeinrichtung gelangt, ist es weiterhin vorgesehen, dass das Schrottvorwärmgehäuse auf der dem Übergabebereich des Schrotts abgewandten Seite des Schrottvorwärmgehäuses eine gasdurchlässige Rückwand (beispielsweise in Form eines Lochbleches oder Ähnlichem) aufweist, die in Überdeckung mit dem Ansaugbereich der Absaugeinrichtung angeordnet ist.

Eine zusätzliche Verbesserung der Förderung des Schrotts in Richtung des Schmelzofens kann dadurch realisiert werden, wenn im Bereich des Eingabebereichs des Schrotts ein von der Fördereinrichtung unabhängig betätigbares Fördermittel für den Schrott, insbesondere in Form eines Schiebers, vorgesehen ist. Dieser Schieber kann insbesondere auch durch die angesprochene Rückwand bzw. das Lochblech ausgebildet sein. Um es zu ermöglichen, dass der Schrott alleine durch Schwerkraft in den Bereich des Schrottvorwärmgehäuses bzw. der Fördereinrichtung gelangen kann und nicht durch zusätzliche Fördermittel gefördert werden muss, ist es vorgesehen, dass der Eingabebereich für den Schrott an einem dem Übergabebereich gegenüberliegenden Endbereich an der Oberseite des Schrottvorwärmgehäuses angeordnet ist.

Um insbesondere gegen Füllende des Schmelzofens zu vermeiden, dass zusätzlicher, nicht benötigter Schrott in den Schmelzofen gelangt, und um darüber hinaus bei einem Entfernen der Fördereinrichtung bzw. des Schrottvorwärmgehäuses vom Schmelzofen, damit dieser anschließend zum Abgeben der Schmelze geschwenkt bzw. gekippt werden kann, die Fördereinrichtung bzw. das Schrottvorwärmgehäuse in Richtung zum Schmelzofen hin abzudichten, ist es darüber hinaus in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Übergabebereich der Fördereinrichtung bzw. des Schrottvorwärmgehäuses in Richtung des Schmelzofens mittels eines Sperrelements verschließbar ausgebildet ist. Um die über die Absaugeinrichtung aus dem Schmelzofen angesaugten, ggf. von dem Schrott kontaminierten Abgase thermisch nachzubehandeln bzw. derart aufzubereiten, dass diese anschließend an die umgebende Atmosphäre abgegeben werden können, ist es vorgesehen, dass die durch den Schrott mittels der Absaugeinrichtung angesaugten Abgase mittels der Absaugeinrichtung nach dem Durchströmen des Schrotts einer Nachverbrennungseinrichtung zuführbar sind. Eine ganz besonders bevorzugte Weiterbildung der zuletzt genannten Variante sieht vor, dass die Nachverbrennungseinrichtung über einen Krümmer mit einem oberen Bereich des Schmelzofens verbunden ist, und dass das Mischungsverhältnis der aus dem Krümmer des Schmelzofens und zusätzlich über die Absaugeinrichtung in die Nachverbrennungseinrichtung eintretenden Abgase sowie deren Temperatur in der Nachverbrennungseinrichtung durch Strömungsleitmittel, insbesondere in Form von verstellbaren Klappen, einstellbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Schrottvorwärmung für einen Schmelzofen, insbesondere unter Verwendung einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Schrottvorwärmeinrichtung, bei dem der Schrott in einem Eingabebereich einer zumindest im Wesentlichen horizontal fördernden Fördereinrichtung zugeführt wird, wobei die Fördereinrichtung den Schrott unter Nutzung von aus dem Schmelzofen abgesaugter heißer Abgase entlang des Förderwegs zwischen dem Eingabebereich und einem Übergabebereich in den Schmelzofen erwärmt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Abgase zumindest über einen Teilbereich des senkrecht zur Förderrichtung des Schrotts in der Fördereinrichtung verlaufenden Querschnitts eines Schrottvorwärmgehäuses auf der dem Übergabebereich abgewandten Seite des Eingabebereichs abgesaugt werden und/oder dass die Abgase im Bereich zweier gegenüberliegender Seitenwände eines die Fördereinrichtung umgebenden Schrottvorwärmgehäuses abgesaugt werden. Ganz besonders bevorzugt ist ein soweit beschriebenes Verfahren, bei dem der komplette Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses zumindest im Wesentlichen vollständig mit Schrott befüllt wird und eine kontinuierliche Förderung des Schrotts stattfindet. Ein weiteres bevorzugtes Verfahrensmerkmal ist, dass beim Füllende des Schmelzofens der Schrott durch eine Umkehrung der Förderrichtung zurückgefördert wird, um ggf. im Übergangsbereich zum Schmelzofen befindlichen Schrott aus diesem Bereich zu entfernen und ein Verschließen des Schrottvorwärmgehäuses und des Schmelzofens durch entsprechende Verschlusselemente zu erleichtern.

Weiterhin zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Schrottvorwärmung unter Verwendung der Schrottvorwärmeinrichtung dadurch aus, dass der Schrott während seiner kontinuierlichen Förderung nicht zur Kompression und somit auch nicht zum Verhaken neigt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.

Diese zeigt in:

Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Anlage zum

Metallschmelzen mit einem Schmelzofen mit daran angeschlossener Schrottvorwärmeinrichtung und im

Hintergrund erkennbarer Nachverbrennungskammer, Fig. 2 einen Querschnitt im Bereich einer Fördereinrichtung der Schrottvorwärmeinrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils III der Fig. 2 auf die

Lamellenelemente aufweisende Fördereinrichtung.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. In der Fig. 1 ist eine Anlage 100 zum Herstellen einer aus Metall bestehenden Schmelze 1 in einem Schmelzofen 50 stark vereinfacht dargestellt. Der Schmelzofen 50 ist in an sich bekannter Bauweise mit einem Innenraum 51 ausgebildet und um eine Drehachse 52, die in der Darstellung der Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 verläuft, schwenk- bzw. kippbar angeordnet, um die in dem Innenraum 51 des Schmelzofens 50 erzeugte Schmelze 1 durch Auskippen aus dem Schmelzofen 50 im Bereich eines nicht dargestellten Auslasses des Schmelzofens 50 anschließend weiter zu verarbeiten. Weiterhin erkennt man zwei der drei, mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbundenen Elektroden 55 zum Erzeugen der zum Verflüssigen des Metalls benötigten Energie. Der Schmelzofen 50 weist darüber hinaus einen domartig ausgebildeten oberen Bereich 58 auf, der über einen Krümmer 59 mit einer Nachverbrennungskammer 60 verbunden ist. Die Schmelze 1 wird durch Beigabe von Schrott 5, der mittels der Elektroden 55 geschmolzen wird, erzeugt, wobei der Schrott 5 mittels einer erfindungsgemäßen Schrottvorwärmeinrichtung 10 dem Schmelzofen 50 zuführbar ist. Die Schrottvorwärmeinrichtung 10 weist entsprechend einer Zusammenschau der Fig. 1 bis 3 ein röhrenförmiges Schrottvorwärmgehäuse 12 auf, das beispielhaft einen rechteckförmigen Querschnitt hat und eine zumindest im Wesentlichen horizontal angeordnete Fördereinrichtung 15 an deren Oberseite überdeckt. Wie besonders deutlich anhand der Fig. 1 erkennbar ist, ist das Schrottvorwärmgehäuse 12 im Wesentlichen geradlinig ausgebildet, wobei ebenfalls rein beispielhaft bzw. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Höhe h des Schrottvorwärmgehäuses 12 und somit (konstante Breite des Schrottvorwärmgehäuses 12 angenommen) auch die Querschnittsfläche des Schrottvorwärmgehäuses 12 zwischen einem Eingabebereich 17 für den Schrott 5 in das Schrottvorwärmgehäuse 12 in Richtung eines Übergabebereichs 19 für den Schrott 5 in den Schmelzofen 50 zunimmt.

Weiterhin ist anhand der Fig. 1 erkennbar, dass im Übergabebereich 19 der Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses 12 bzw. der Fördereinrichtung 15 mittels eines in Richtung des Doppelpfeils 21 beweglich ausgebildeten Verschlussschiebers 22 verschließbar bzw. freigebbar ist.

Ergänzend wird erwähnt, dass auch der Schmelzofen 50 im Bereich des Übergabebereichs 19 eine mittels eines nicht dargestellten Elements verschließbare Öffnung 23 aufweist, um den Schrott 5 in den Schmelzofen 50 zu überführen und bei verschlossener Öffnung 23 eine Abdichtung des Schmelzofens 50 in diesem Bereich zu ermöglichen. Anhand der Fig. 1 und 2 ist darüber hinaus erkennbar, dass die Fördereinrichtung 15 zusammen mit dem Schrottvorwärmgehäuse 12 auf Rollenelementen 25 in Richtung des Doppelpfeils 26 verschiebbar angeordnet ist, um nach Beendigung des Befüllvorgangs des Schmelzofens 50 mit dem Schrott 5 die Fördereinrichtung 15 bzw. das Schrottvorwärmgehäuse 12 in einem größeren Abstand zum Schmelzofen 50 anzuordnen, damit dieser zur Entnahme der Schmelze 1 um die Drehachse 52 gekippt werden kann. Hierzu ist entweder das Schrottvorwärmgehäuse 12, oder die Fördereinrichtung 15, die beide baulich miteinander verbunden sind, mit einem Versteilantrieb 28 verbunden. Der Eingabebereich 17 des Schrotts 5 in die Schrottvorwärmeinrichtung 10 ist auf der dem Übergabebereich 19 gegenüberliegenden Seite an einem stirnseitigen Endbereich 30 des Schrottvorwärmgehäuses 12 an dessen Oberseite 31 angeordnet und weist einen senkrecht nach oben ragenden Zuführschacht 32 auf, der mittels zweier, übereinander und parallel zueinander angeordneter, jeweils in Richtung des Doppelpfeils 34 unabhängig voneinander bewegbarer, als Schleusen- bzw. Sperrelemente dienenden Querschiebern 36, 38 verschließbar ist.

Anhand der Fig. 1 erkennt man, dass zwischen den beiden Querschiebern 36, 38 eine bestimmte Menge 6 an Schrott 5 angeordnet ist, die durch Freigeben durch den unteren Querschieber 36 aus der in der Fig. 1 dargestellten Position über den Zuführschacht 32 in den Bereich des Schrottvorwärmgehäuses 12 bzw. der Fördereinrichtung 15 gelangt. Ergänzend wird erwähnt, dass anstelle zweier Querschieber 36, 38 auch anders ausgebildete Einrichtungen zum Zuführen von Schrott 5 in den Bereich des Schrottvorwärmgehäuses 12 bzw. der Fördereinrichtung 15 vorgesehen sein können, beispielsweise Kombinationen aus Förderbändern mit Förderschnecken oder Ähnlichem. Wesentlich für die Ausbildung einer derartigen Zuführeinrichtung ist lediglich, dass der Zuführschacht 32 bzw. das Schrottvorwärmgehäuse 12 gegenüber dem Zutritt von Umgebungsluft während des Zuführens von Schrott 5 in das Schrottvorwärmgehäuses 12 möglichst gut abdichtet ausgebildet ist. An den dem Übergabebereich 19 gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich 30 des Schrottvorwärmgehäuses 12 ist ein Ansaugbereich 42 angeordnet, der beispielhaft durch ein luftdurchlässiges Element, wie ein Lochblech 44, in Wirkverbindung mit dem Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses 12 angeordnet ist.

Wesentlich ist, dass die Anordnung des Ansaugbereichs 42 derart ist, dass dieser zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend, besonders bevorzugt vollständig in Überdeckung mit dem innerhalb des Schrottvorwärmgehäuses 12 auf der Fördereinrichtung 15 geförderten Schrotts 5 angeordnet ist bzw. auf den Querschnitt des Schrotts 5 in einer senkrecht zur zumindest im Wesentlichen horizontalen Förderrichtung 70 des Schrotts 5 innerhalb des Schrottvorwärmgehäuses 12 wirkt. Hierzu geht das Lochblech 44 bzw. der Ansaugbereich 42 von der Höhe des Bodenbereichs bzw. der Förderebene der Fördereinrichtung 15 aus, und reicht bis zu dem Bereich, von dem sich der Zuführschacht 32 von dem Schrottvorwärmgehäuse 12 nach oben erstreckt. Im Idealfall weist der Ansaugbereich 42 daher im Endbereich 30 eine Höhe auf, die der Höhe h des Schrottvorwärmgehäuses 12 im Endbereich 30 entspricht.

Der Ansaugbereich 42 ist über einen Ansaugkrümmer 46 mit einer Absaugeinrichtung 48 verbunden. In dem Ansaugkrümmer 46 ist darüber hinaus eine verstellbare Klappe 49 angeordnet, um die aus dem Innenraum 51 des Schmelzofens 50 über den Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses 12 von der Absaugeinrichtung 48 angesaugte Menge an heißen Abgasen einzustellen. Von der Absaugeinrichtung 48 gelangen darüber hinaus die abgesaugten Abgase über einen Zuführkrümmer 62 bzw. eine Zuführleitung in die Nachverbrennungskammer 60, wobei im Krümmer 59 beispielhaft eine verstellbare Klappe 64 angeordnet ist, sodass das Mischungsverhältnis zwischen den unmittelbar aus dem Schmelzofen 50 über den Krümmer 59 in den Bereich der Nachverbrennungskammer 60 eintretenden Abgase und der über die Absaugeinrichtung 48 und den Zuführkrümmer 62 in den Bereich der Nachverbrennungskammer 60 eintretenden Abgase einstellbar ist. Weiterhin kann es optional vorgesehen sein, dass über eine Frischluftansaugung 66 mit verstellbarer Klappe 68 im Bereich des Zuführkrümmers 62 Außenluft zur Temperierung der in der Nachverbrennungskammer 60 mittels nicht dargestellter Heizmittel auf eine Temperatur zwischen 700°C bis 800°C erwärmten Abgase zuführbar ist.

Die neben der Nachverbrennungskammer 60 angeordnete Fördereinrichtung 15 weist, wie insbesondere anhand der Zusammenschau der Fig. 2 und 3 erkennbar ist, eine Vielzahl von parallel zueinander und in Längsrichtung bzw. in Förderrichtung 70 des Schrotts 5 angeordneter Lamellenelemente 72 aus verschleißfestem Stahl zur Bildung eines Bodens 73 auf. Beispielhaft sind zwölf Lamellenelemente 72 dargestellt. Die Lamellenelemente 72 bilden einen Schubboden aus und erstrecken sich über die gesamte Länge der Fördereinrichtung 15, wobei die Lamellenelemente 72 beispielhaft jeweils eine gleiche Breite b von beispielsweise zwischen 10cm und 30cm aufweisen. Jeweils mehrere der Lamellenelemente 72 sind mittels nicht dargestellter Antriebe gleichzeitig synchron bewegbar. Das Förderprinzip des Schrotts 5 mittels der Lamellenelemente 72 wird wie folgt erläutert: Beispielhaft wird davon ausgegangen, dass zwölf Lamellenelemente 72 nebeneinander angeordnet sind. Zunächst werden das erste, vierte, siebte und zehnte Lamellenelement 72 um eine Distanz von beispielsweise 30cm entgegen der Förderrichtung 70 zurückgezogen. Dann werden das zweite, fünfte, achte und elfte Lamellenelement 72 ebenfalls um dieselbe Distanz (30cm) zurückgezogen. Anschließend werden das dritte, sechste, neunte und zwölfte Lamellenelement 72 ebenfalls um die Distanz (30cm) zurückgezogen. Jetzt erfolgt der Fördervorgang des Schrotts 5, indem alle zwölf Lamellenelemente 72 gleichzeitig um die gleiche Distanz (30cm) in Förderrichtung 70 vorgeschoben werden. Weiterhin wird erwähnt, dass die Ebene der Fördereinrichtung 15, das heißt die Lamellenelemente 72, gegenüber der Horizontalen um einen Winkel α von mindestens 5°, vorzugsweise um einen Winkel zwischen 5° und 15°, geneigt angeordnet ist. Ein derartiger Winkel α soll jedoch noch von einer zumindest im Wesentlichen horizontalen Anordnung der Fördereinrichtung 15 umfasst sein. Dies insbesondere im Gegensatz bzw. im Vergleich zu Fördereinrichtungen, bei denen diese zumindest im Wesentlichen senkrecht verläuft bzw. der Schrott 5 durch Schwerkraftwirkung des Schrotts 5 gefördert wird.

Anhand der Fig. 2 ist darüber hinaus erkennbar, dass die Lamellenelemente 12 unterhalb des Schrottvorwärmgehäuses 12 von einem Gehäuse 74 umgeben sind, das Teil des Schrottvorwärmgehäuses sein kann, um einerseits das Austreten von heißen Abgasen aus dem Schrottvorwärmgehäuse 12 über die Lamellenelemente 72 an die äußere Umgebung zu vermeiden, und um andererseits den Zutritt von Luft aus der äußeren Umgebung über die Lamellenelemente 72 in den Bereich des Schrottvorwärmgehäuses 12 ebenfalls zu vermeiden. Weiterhin ist anhand der Fig. 2 erkennbar, dass die aus hitzebeständigem Stahl bestehenden Lamellenelemente 72 auf der dem Schrottvorwärmgehäuses 12 abgewandten Unterseite jeweils mit Kühleinrichtungen 76 verbunden sind, die beispielsweise in der Fig. 2 nicht erkennbare, mit Kühlwasser durchströmbare Kühlkanäle aufweisen. Zur Förderung des Schrotts 5 von dem Eingabebereich 17 in Richtung des Übergabebereichs 19 bzw. der Fördereinrichtung 15 kann darüber hinaus ein beweglich angeordneter Schieber 78 vorgesehen sein, der den Schrott 5 in Richtung des Schmelzofens 50 fördert. Optional kann auch das Lochblech 44 als Schieber ausgebildet sein.

Weiterhin ist anhand der Fig. 2 optional die Möglichkeit dargestellt, dass das Schrottvorwärmgehäuse 12 im Bereich seiner beiden gegenüberliegenden Seitenwände 80, 82 über entsprechend ausgestaltete Ansaugbereiche 84 ebenfalls in Wirkverbindung mit der Absaugeinrichtung 48 angeordnet sein kann. Im Bereich der Ansaugbereiche 84 sind die Seitenwände 80, 82 luftdurchlässig, beispielsweise mit Lochblechen, ausgebildet. Wesentlich dabei ist, dass die Ansaugbereiche 84 zumindest im Wesentlichen ebenfalls über die gesamte Höhe h des Schrottvorwärmgehäuses 12 bzw. der Höhe des in dem Schrottvorwärmgehäuse 12 geförderten Schrotts 5 angeordnet sind, wobei die Ansaugbereiche 84 vorzugsweise ebenfalls im Bereich des Eingabebereichs 17 für den Schrott 5 in dem Schrottvorwärmgehäuse 12 angeordnet sind.

Weiterhin ist anhand der Fig. 1 auch erkennbar, dass während des Zuführens des Schrotts 5 in den Schmelzofen 50 zumindest nahezu der gesamte Querschnitt des Schrottvorwärmgehäuses 12 oberhalb der Fördereinrichtung 15 mit dem Schrott 5 befüllt ist, sodass die über die Absaugeinrichtung 48 aus dem Bereich des Schmelzofens 50 angesaugten heißen Abgase ebenfalls über den gesamten Querschnitt des Schrotts 5 in dem Schrottvorwärmgehäuse 12 auf den Schrott 5 wirken können.

Die soweit beschriebene Anlage 100 bzw. die Schrottvorwärmeinrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So kann es insbesondere vorgesehen sein, zumindest im Übergangsbereich zwischen dem Zuführschacht 32 und dem Schrottvorwärmgehäuse 12, insbesondere im Bereich der Seitenwände 80, 82, eine weitere Fördereinrichtung 90 angeordnet ist, wie dies in der Fig. 2 optional dargestellt ist. Die weitere Fördereinrichtung 90 ist vorzugsweise im oberen Bereich des Schrottvorwärmgehäuses 12 angeordnet und kann entweder entsprechend der Fördereinrichtung 15 mit Lamellenelementen 72 oder aber in Art eines Förderbandes, Schieber oder o. ä. ausgebildet sein. Wesentlich beim Betrieb der weiteren Fördereinrichtung 90 ist, dass diese den von dem Zuführschacht 32 kommenden Schrott 5 entgegen der Förderrichtung 70 der Fördereinrichtung 15 fördert, vorzugsweise kontinuierlich. Die weitere Fördereinrichtung 90 bewirkt durch Rückfördern des Schrotts 5 im oberen Bereich des Schrottvorwärmgehäuses 12 bei gleichzeitiger Förderung des Schrott 5 durch die Fördereinrichtung 15 im unteren Bereich des Schrottvorwärmgehäuses 12, dass ein Verklemmen und Verdichten des Schrotts 5 im Übergangsbereich vom Zuführschacht 32 in das Schrottvorwärmgehäuse12 zuverlässig vermieden wird.

Bezugszeichenliste

1 Schmelze

5 Schrott

6 Menge

10 Schrottvorwärmeinrichtung

12 Schrottvorwärmgehäuse

15 Förderrichtung

17 Eingabebereich

19 Übergabebereich

21 Doppelpfeil

22 Verschlussschieber

23 Öffnung

25 Rollenelement

26 Doppelpfeil

28 Versteilantrieb

30 Endbereich

31 Oberseite

32 Zuführschacht

34 Doppelpfeil

36, 38 Querschieber

42 Ansaugbereich

44 Lochblech

46 Ansaugkrümmer

48 Absaugeinrichtung

49 Klappe

50 Schmelzofen

51 Innenraum

52 Drehachse

55 Elektrode

58 Bereich 59 Krümmer

60 Nachverbrennungskammer 62 Zuführkrümmer

64 Klappe

66 Frischluftansaugung 68 Klappe

70 Förderrichtung

72 Lamellenelement

73 Boden

74 Gehäuse

76 Kühleinrichtung

78 Schieber

80, 82 Seitenwand

84 Ansaugbereich

90 Fördereinrichtung 100 Anlage h Höhe

b Breite

α Winkel