DE1804149A1

DE1804149A1 - Furnace for remeling highly impure steel scrap

Info

Publication number: DE1804149A1
Application number: DE19681804149
Authority: DE
Inventors: Alfred Rossak
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-10-19
Filing date: 1968-10-19
Publication date: 1970-04-30

Abstract

Furnace heated by several high-pressure oil or gas burners, the combustion gases being injected directly into the steel melt and, on reaching the furnace roof (which is insulated and water-cooled), deflected 90 over a vibratory water-cooled grate. The scrap, which is fed continuously onto this grate, is purified and preheated to 1200 C by the gases. which then pass through a boiler and recuperator and are emitted into the atmosphere after purification. Earth and non-ferrous metal impurities, with a melting point below 1250 C, are shaken or melted off the scrap on the grate, the hot scrap falling or sliding into the bath to melt completely. High-pressure oil burner, for injecting fuel gases at above 2000 C pref. has hollow casing made from a highly heat-resistant alloy cooled by metal vapours, preferably sodium. Low burner temp. enables addition for purification of the raw steel (such as calcium carbide) to be added in powder form to the combustion air.

Description

Ofen zum Reinigen und gleichzeitigem Umschmelzen von stark verunreinigtem Stahlschrott.Furnace for cleaning and simultaneous remelting of heavily contaminated material Steel scrap.

Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Reinigen und gleichzeitigen Umschmelzen von stark verunreinigtem Stahlschrott jeder Art. Die bekannten Verfahren und Öfen haben Jedoch noch große Mängel, hauptsächlich was den ungestörten Gang des Umschmelzens anbetrifft, sowie die Qualität des erschmolzenen Rohstahls und die Kostenfrage desselben angeht.The invention relates to an oven for cleaning and simultaneous Remelting of heavily contaminated steel scrap of all kinds. The known processes and ovens, however, still have major shortcomings, mainly with regard to the undisturbed operation of remelting, as well as the quality of the melted crude steel and the cost question of the same concerns.

Um alle diese Mangel wegzuräumen wird erfindungsgemäß ein Ofen vorgeschlagen, der mit maximal einem Kilogramm Rauchgas aus und einer führenden Wärmemenge von 650 WE bei nur 2 000 O Rauchgastemperatur mindestens ein Kilogramm Rohetahl erschmilzt.In order to remedy all of these deficiencies, an oven is proposed according to the invention, the one with a maximum of one kilogram of flue gas and a leading amount of heat of 650 WE at only 2,000 O flue gas temperature melts at least one kilogram of crude steel.

Dieser Ofen ist in Fig. 1 dargestellt und im weiteren, wie folgt beschrieben: Der mit Erde und NE-Metallen stark verunreinigte Schrott mannigfaltigster Art, wird auf einen Tisch (15) gelegt, welcher zum Ofenschacht hin in einen wassergekühlten Rost (15a) <ibergeht. Der Schrott kann dabei mit Versetzmaschinen ruckweise zum Ofenschacht vorgerttokt werden, wo dieser durch die aus dem Ofenschacht mit ca. 1 600 Grad C kommenden und von einer wassergekühlten, aber isolierten Decke (11, 12 und 13) zum Rost hin u lenkten Rauchgase, kontinuierlich bis auf 1 200 ° C angewärmt wird und mit dieser Vorwärmetemperatur in die mit flüssiger Schmelze versehene Pfanne (3) zum vollständigen Einschmelzen hineinfällt. Weil sich aber sperriger'Schrott durch manuelle Arbeit oft sehr schlecht versetzen läßt, kann die Platte (15) und (15a) als Rüttelrost aus ausgeführt sein, welcher natürlich mit allen Aufhängungen und Fundamentierungen wegen der Erschütterung nicht mit dem Ofen in Verbindung und auch nicht in irgendeiner Berührung steht. Auch kann die Vorschubfrequenz regelbar sein, da der sperrige Schrott nicht so genau wie ein normales Schüttgut vorwärts schreitet.This furnace is shown in Fig. 1 and further described as follows: The scrap of the most varied kinds, heavily contaminated with earth and non-ferrous metals, becomes placed on a table (15), which towards the furnace shaft in a water-cooled Grate (15a) passes over. The scrap can be jerked to Furnace shaft, where this can be reached through the approx. 1 600 degrees C and from a water-cooled, but insulated ceiling (11, 12 and 13) towards the grate and directed flue gases, continuously heated up to 1,200 ° C is and with this preheating temperature in the with liquid melt provided pan (3) falls into it to melt completely. Because but Often, bulky scrap can be moved very poorly through manual work Plate (15) and (15a) be designed as a vibrating grate, which of course with all suspensions and foundations because of the vibration not with the furnace connected and not in any contact. The feed frequency can also be controllable, since the bulky scrap is not as precise as a normal bulk material strides forward.

Auch wird der Abstand zwischen Schmelze und der Rostoberkante (15a) ###### konstruktiv so niedrig wie möglich gehalten, damit der in die Schmelze fallende Schrott das Mauerwerk sowie den Boden nicht beschädigt. Da fast jeder Stahlschrott bei 1 2C00 C sich nicht mehr tragen kann, wird dieser nach Verlassen des Rostes (15a) nach dem Schacht hin um 900 abwinkeln und zusammenhängend nur zögernd in die Schmelze fallen oder oft in durch hängender Weise ohne herabzufallen in die Schmelze gleiten und darauffolgend total verschmolzen.The distance between the melt and the upper edge of the grate (15a) ###### kept as low as possible in terms of design, so that the falling into the melt Scrap the brickwork as well as not damage the floor. As almost any steel scrap at 1 2C00 C can no longer bear, this will be after leaving the grate (15a) bend towards the shaft by 900 and only reluctantly into the Melt fall or often in a hanging manner without falling into the melt slide and then totally merged.

Die Reinigung des Schrottes erfolgt so, daß wie bereits erwähnt, dieser vom heißen Rauchgas kontinuierlich bis auf 1 2000 C erhitze wird, was durch die Vorschubmethode auch gewährleistet ist.The scrap is cleaned in such a way that, as already mentioned, this from the hot flue gas is continuously heated up to 1 2000 C, which is achieved by the Feed method is also guaranteed.

Die Rauchgase werden durch den Schrott in den Fsllsohacht des Kessels und Rekuperators (16) gesaugt, dabei fließen die B-Metalle an der Sohaohtseite bis zu Schmelztemperaturen vom 1 250° a auf eine Art Masselbahn (17), welche durch die, von der Ofenkühlung schen leicht angewärmten Sek.-Luft gekühlt wird und die vorverbrannten oder gekrackten Verunreinigungen aus dem Schrott, dort endgültig und rauchlos verbrennen. Durch das Rütteln X fallen vorteilhaft die endigen und somit schädlichen Schlackenbildner durch den Rost (15a) auf die Masselbahn (17) oder diese erdigen Bestandteile schmelzen später am Rostende (15a) und fließen mit den NE-Metallen durch den Rost nach Bahn (17) ab. Da der Rost (15a) mit Kaltwasser gekühlt wird, springen die Schlacken ab, die NE-Metalle aber können nicht binden und fallen schuppenartig oder teigig in den Raum (16), wo sie neu schmelzen und in die Bahn (17) fließen und somit keine Verstopfung im Ofen eintreten kann. Die eintretende Luft durch den Schrott am Ende der Rostplatte (15) wird von dem Saugzug des Kessels und Rekuperators (16) her geregelt und es muß stets mit Luft-Unterschuß gefahren werden, um den Schrott nicht zu oxydieren, da die Endverbrennung erst über der Bahn (17) erfolgen darf Der ######## planmäßig aufgegebene und von der Ofenführung individuell nach Erfahrung geschüttete Schrott (Gebinde, Autos, leichter bis mittelschwerer Babriks- und Apparate-Abbruch usw.) erzeugt beim Reinigen pro Kilogramm 200 WE Wäp,i Wärme.The flue gases are through the scrap in the Fsllsohacht of the boiler and recuperators (16) sucked, while the B metals flow on the Sohaohtseite up at melting temperatures of 1 250 ° a on a type of ingot track (17), which is from the furnace cooling between slightly warmed secondary air is cooled and the pre-burned or cracked impurities from the Scrap, there for good and burn smokeless. By shaking X, the ends and advantageously fall thus harmful slag formers through the grate (15a) on the ingot track (17) or these earthy components later melt at the end of the grate (15a) and flow with it the non-ferrous metals through the grate according to track (17). Since the grate (15a) with cold water is cooled, the slags jump off, but the non-ferrous metals cannot bind and fall like scales or dough into the space (16), where they melt again and flow into the path (17) and thus no blockage can occur in the oven. the Air entering through the scrap at the end of the grate plate (15) is drawn by the induced draft of the boiler and recuperator (16) regulated and it must always be with air deficiency be driven so as not to oxidize the scrap, as the final combustion is only over The ######## as scheduled and released by the furnace guide Scrap dumped individually based on experience (containers, cars, light to medium-weight Factory and apparatus demolition, etc.) generates 200 WE Wäp per kilogram during cleaning, i Warmth.

Um auf kleinstem Ratim und bei kleinsten Leitungs- und Abstrahlungsverlusten die optimal größte Wärme bei niedriger Flammentemperatur von 2 0000 C und Schonung des Schmelzkammerbodens einerseits und der Seitenwände andererseits zu übertragen, werden hochdruck Durchblase - Brenner (4) verwendet, welche mit Metalldampf, vorzugsweise aber mit Natrium gekühlt sind und infolge ihrer sehr hohen Brennleistung nur ### 1 -. 2 2. Kühlverluste aufweisen, wobei die. Kühlwärme infolge der hohen Temperaturpotenz des Kühlmittels vorteilhaft in elektrische Energie verwandelt werden kann. Ferner hat die niedrige Flammentemperatur den Vorteil, daß die Verbrennungsluft nur auf ca. 4000 C erwärmt.In order to take the smallest of ratios and with the smallest conduction and radiation losses the optimal maximum warmth at a low flame temperature of 20000 C and protection of the melting chamber bottom on the one hand and the side walls on the other hand to transfer, High-pressure blow-through burners (4) are used, which use metal vapor, preferably but are cooled with sodium and as a result their very high burning capacity only 1 -. 2 2. Have cooling losses, whereby the. Cooling heat as a result of the high Temperature potency of the coolant can be advantageously converted into electrical energy can. Furthermore, the low flame temperature has the advantage that the combustion air only heated to approx. 4000 C.

zu werden braucht und so in korresionsiesten stählernen Rekuperatoren in Nachschaltanordnung im Kessel (16) aufbereitet wird und ein teures und schwer zu wartendes Keramikgittermauerwerk erspart wird. Um den Auswurf von geschmolzenem Rohstahl durch die Wirkung der Durchblasebrenner zu vermeiden, sind mehrere kleine, entsprechend dimensionierte Brenner in Reihe oder in Zick-Zack-Stellung angeordnet. Auch läßt dieser an sich kontinuierliche.needs to be and so in corrosion-resistant steel recuperators is processed in a downstream arrangement in the boiler (16) and an expensive and heavy one ceramic lattice masonry to be maintained is saved. To the ejection of molten To avoid crude steel by the action of the blow-through burner are several small, Correspondingly dimensioned burners arranged in a row or in a zigzag position. This is also in itself continuous.

Schmelzgang eine metallurgische Behandlung der Schmelze zu, indem nämlich der Brennluft Calciumkarbid in Sta-ubform zugegeben wird, das erst bei 2 300° C schmilzt und so-mit die Brenner nicht beeinflussen kann, wobei aber die Flamme selbst schon vor Eintritt in die Schmelze entschwefelt wird, jedoch die Schmelze wirkungsvoll durch die mannigfaltige Beruhrung infolge der guten tubolenten Mischung eine gänzliche Entschwefelung erfährt. Was die Desoxydation der Schmelze anbelangt, gilt dasselbe wie für die Entschwefelung. Ftlr den Teilabschnitt (Betriebsabstich) (6) und den Entleerungsabstich (7) sind wechselwirkende Hochfrequenzentwicklungen vorgesehen. Diese wassergekühlten Wicklungen können ohne Strom die oeffnung zufrieren lassen und mit Strom aber aufschmelzen.Melting a metallurgical treatment of the melt by adding namely calcium carbide in powder form is added to the combustion air, which is only added at 2 300 ° C melts and so cannot influence the burner, but the flame is desulfurized even before entering the melt, but the melt effective due to the varied touch as a result of the good tubolent mixture undergoes a complete desulfurization. As for the deoxidation of the melt, the same applies as for desulphurisation. For the subsection (operational tapping) (6) and the evacuation tap (7) are interacting high-frequency developments intended. These water-cooled windings can freeze over the opening without electricity leave and melt with electricity.

Pos. zeigt eine Bodenerhebung, damit beim total abgelassenen Ofen keine Schmelze in die Brenner fließt. Pos. 19 zeigt den kleinen Flammendom, der ständig zerplatzt und dafür sorgt, daß das Rauchgas in kleinen Blasen durch die Schmelze steigt. Pos. 5 sind die Zufuhrungsrohre für die vorgewärmte Verbrennungsluft. Pos. 20 sind die Rauchgasabzüge zu den Reinigern bzw. Waschern. Pos. 21 stellt Säulen dar, auf welchen die Rauchgas-Umlenkdecke (11, 12 und 13) ruht. Zum gezielten Leiten der Rauchgase (16) verläuft in der ganzen Länge des Ofens eine feuerfeste Wand (10). Ferner ruht der eigentliche Ofen (1) auf einer begehbaren Brennerkammer (2).Pos. Shows an elevation so that no melt flows into the burner when the furnace is completely drained. Pos. 19 shows the small flame dome, which constantly bursts and ensures that the flue gas rises through the melt in small bubbles. Pos. 5 are the supply pipes for the preheated Combustion air. Pos. 20 are the flue gas outlets to the cleaners or washers. Item 21 represents columns on which the flue gas deflector ceiling (11, 12 and 13) rests. A fireproof wall (10) runs along the entire length of the furnace for targeted guidance of the flue gases (16). Furthermore, the actual furnace (1) rests on a walk-in burner chamber (2).

Was die Sicherheit der Durchblasebrenner anbetrifft, so sind die Vorkehrungen ähnlich wie bei dem Konverterbetrieb.As for the safety of the blow-through burners, so are the precautions similar to the converter operation.

Abschließend soll eine Wärme bilanz den thermischen Ablauf im Schmelzofen zum besseren Verständnis erläutern.Finally, a heat balance should be made of the thermal process in the melting furnace explain for better understanding.

Aufwand: 1 kg Rauchgas aus Öl mit einer Temperatur von 2 0000 a und einer führenden Wärmemenge von 650 WE pro kg ( cp = 0,325 ) entstanden aus vorgewärmter Luft von 4000 a und einer wahren spez. Wärme von 0,255 also ca.- 100.- WE durch Verbrennen von 0,055 kg Öl -------------------- 550.- WE zusammen 650.-WE Aufteilung: Dem Schmelzraum (3) zugeführte Wärme in dem 1 kg Stahl von 1 2000 C auf 1 5500 C erwärmt und geschmolzen wurde (1 550 - 1 200). 0,201 ---------- 70,- WE Stahl Die Schmelzwärme für 1 kg ##### 65.- WE 135.- WE Übertrag 135.- WE dazu 10 Vo Verluste von 135 WE 13,50 zusammen ---« 148,50 WE 148.50 WE verbleibt 1 kg Rauchgas von der Temp.T = 501,50 = 1 6400 C und 0,305 einer weitergeführten Wärme von 501,50 WE.Expenditure: 1 kg flue gas from oil with a temperature of 200000 a and A leading amount of heat of 650 WE per kg (cp = 0.325) resulted from preheated Air of 4000 a and a true spec. Heat of 0.255 i.e. about 100 WE Burning 0.055 kg of oil -------------------- 550.- WE together 650.-WE Distribution: The heat supplied to the melting chamber (3) in the 1 kg of steel from 1 2000 C to 15 500 C heated and melted (1,550-1,200). 0,201 ---------- 70, - WE Stahl Die Heat of fusion for 1 kg ##### 65.- WE 135.- WE Carry over 135 WE 10 Vo losses of 135 CU 13.50 together --- «148.50 CU 148.50 CU remains 1 kg Flue gas with a temperature of T = 501.50 = 1 6400 C and 0.305 of a continued heat from 501.50 units.

Um 1 kg Stahl von 0o C auf 1 2000 C zu erwärmen braucht man 1 200 x 0,165 x 1 = 272,- WE « ~ 272.- WE dazu 10 % Verluste von 272,- ---- 27.-zusammen ---------------------- 299.- WE 299.-- WE zusammen « 447050 WE Es #### strömt somit 1 kg Rauchgas in den Kessel und Rekuperator mit der Wärmemenge von (501,50-299.-)= 202.50 WE 202.50 WE und einer mittelren Temperatur von T = 202.50 = 7500 C ~~~~~~~~~~~ 0,27 zusammen 650.-- WE Der Wirkungsgrad des Schmelzofenteiles der Anlage ist: Von der Schmelze aufgenommene Wärme = 135 + 272 Vom Öl erzeugte Wärme x 100 = 74 % 550 Da bei gezielter Beschickung des Schmelzofens 1 kg Schrott ca. 200 WE abgibt, wird an der Rauchgasswende über der Bahn (17) eine Rauchgasaufheizung von 750° a auf t = 1 300 - 1 3500 C erfolgen, wobei sich die Rauchgasmenge auf ca. 1,25 kg erhöht hat.To heat 1 kg of steel from 0oC to 1200C you need 1200 x 0.165 x 1 = 272, - WE «~ 272.- WE plus 10% losses of 272, - ---- 27.-together ---------------------- 299.- WE 299 .-- WE together «447050 WE Es #### thus flows 1 kg of flue gas in the boiler and recuperator with the amount of heat from (501.50-299 .-) = 202.50 WE 202.50 WE and a mean temperature of T = 202.50 = 7500 C ~~~~~~~~~~~ 0.27 together 650 .-- WE The efficiency of the furnace part of the plant is: From heat absorbed by the melt = 135 + 272 heat generated by the oil x 100 = 74% 550 Since 1 kg of scrap yields approx. 200 WE with targeted charging of the melting furnace at the flue gas turnaround above the track (17) a flue gas heating from 750 ° a to t = 1 300 - 1 3500 C, whereby the amount of flue gas is approx. Has increased 1.25 kg.

Für 1 kg Rohstahl braucht man aber bei 20 % brennbarer und nicht brennbarer Verunreinigung eine Schrottmenge von 1 = 1,25 kg Schrott 0.8 somit 1,25 x 200 = 250 WE Abfallwärme.For 1 kg of crude steel, however, you need 20% more flammable and non-flammable Contamination a scrap amount of 1 = 1.25 kg scrap 0.8 thus 1.25 x 200 = 250 WE waste heat.

Auch kann man annehmen, daß aus den Verlusten durch Strahlung und Ableitung 50 % für die Dampferzeugung zurückgewonnen werden, das sind 13,5 + 27 = 40,5 = 20,75 WE 2 2 2 Dem Kessel und Rekuperator werden also 202,50 + 250 + 20,75 = 472.75 WE zugeführt.One can also assume that from the losses due to radiation and Derivation 50% can be recovered for steam generation, that is 13.5 + 27 = 40.5 = 20.75 WE 2 2 2 The boiler and recuperator are thus 202.50 + 250 + 20.75 = 472.75 WE supplied.

Nach Abzug der Rekuperatorenwärme von 100 WE verbleiben für die Dampferzeugung 472,75 - 100 = 372,75, das sind bei einem Wirkungsgrad der Kraftanlage von 25 % N = 372,75 X 0,25 = 0,110 KWh/kg Stahl.After deducting the heat from the recuperator, 100 WE remain for steam generation 472.75 - 100 = 372.75, that is with an efficiency of the power plant of 25% N = 372.75 X 0.25 = 0.110 KWh / kg steel.

860 Die vorstehenden Zahlen gelten für einen Ofenbetrieb, der viel Elektrizität abwerfen soll. Will man einen Schmelzbetrieb haben, der nur wenig Elektrizität abwerfen soll, so kann man z.B. mit 0,75 - 0,8 kg X Rauchgas, jedoch bei 2 3000 C Rauchgastemperatur und einer fwirenden Wärme von 500 - 510 WE, 1 kg Rohstahl erschmelzen. 860 The above figures apply to a furnace operation that does a lot Shed electricity. If you want to have a smelting plant that has little electricity should be thrown off, you can e.g. with 0.75 - 0.8 kg X flue gas, but at 2 3000 C flue gas temperature and an effective heat of 500 - 510 WE, melt 1 kg of crude steel.

(Bei dieser Wärme-Aufstellung wurden an den Temperaturpunkten des Rauchgase die "wahren spez. Wärmen zugrundegelegt. Für den Stahl liegen die "spez. Wärmen" nach dem Lehrbuch: "Technologie der Maschinenbaustoffe" von P. Schimpke zugrunde.)(In this heat constellation, at the temperature points of the Flue gases are based on the "true specific heat. For steel, the" spec. Warming "according to the textbook:" Technologie der Maschinenbaustoffe "by P. Schimpke basis.)

Claims

Claims: 1. Melting furnace for pre-cleaning and subsequent remelting of very heavily contaminated steel scrap of any kind during metallurgical treatment in the melting process, characterized in that several high-pressure oil or gas burners blow the flue gases directly through the crude steel melt, but these are later deflected by an insulated, but water-cooled, light cover by 900 and through the a water-cooled Rtittelrost continuously cleaning scrap moving towards the shaft in a falling direction and warming it to 1 2000 C in the boiler or the recuperator as well as in the downstream flue gas cleaner, which is done by one and the same suction gas fan and the cleaned flue gases through the chimney in the atmosphere throws off.

2. Melting furnace and its devices for pre-cleaning very heavily contaminated steel scrap of any kind according to claim 1, characterized in that the molten earthy and non-ferrous metal impurities with melting points up to 1 250 ° C flow on a traveling grate-like Elasselbahn and from this flow in liquid form conveyed out of the oven.

3. High pressure oil burner for blowing the flue gases with one temperature of over 20000 C from below or laterally through the melt according to claim 2, characterized in that the made of highly refractory metal alloys Hollow jacket of the burner through metal vapors, preferably sodium or liquid metal, be cooled.

4. Melting furnace and its necessary recuperator preferably made of heat-resistant Steel to preheat the combustion.

air according to claim 3, characterized in that it is in the boiler part is installed in the corresponding temperature zone.

5. Melting furnace with devices for effective metallurgical Treatment with beneficial salts and slag formers to clean the raw steel according to claim 4, characterized in that this is dust-like, as a result of lower Flame temperature of the burner with the cold or warm combustion air given up will.

6. Melting furnace with its drafting openings according to claim 5, characterized in that these can be sealed by water-cooled high-frequency developments without electricity and are melted or opened when the current flows through them.