WO1991000366A1 - Process and device for heating a metallurgical furnace - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for
- burners and electrodes which can be introduced via the burner oxygen and dusty ge fuels.
- further details about the burner heating are not given in the document. In many cases, only gas or oil burners - such as in the procedure according to
- the invention is based on the object of improving the state of the art by means of a new method in such a way that heating and melting down can be carried out safely and economically, and of specifying a device which is particularly suitable.
- this object is achieved in that 4 to 15 kg / t of liquid metal produced as fuel
- At least one bar of oxygen emerging from the burner is burned with diffuse flame formation.
- Non-ferrous metals are treated. Even with medium additions, an increase in output of around 10% and a reduction in the supply of electrical energy by around 55 kWh / t can be achieved.
- the process parameters were preferably set so that the pressure of the emerging
- Oxygen is at least 0.1 bar above the internal pressure in the furnace that the
- Dusty coal is supplied in quantities of 5 to 10 kg / t of liquid metal produced, that the speed of the carrier gas is at least 50 m / s and the pressure in the oxygen line (pre-pressure) to 12 to 16 bar, preferably 13 to 15 bar , is set.
- pre-pressure the pressure in the oxygen line
- Fuel is preferably a dusty coal with 8 to 15% share
- Carbon to the carrier gas is 10 to 20.
- Operating phase (s) are the burners with a
- Purge gas preferably air, at least in the
- Fuel channel feeds to the channels keep clear.
- the amount supplied is - depending on the burner size - preferably 170 to 200 Nm 3 / h.
- a burner is provided, one of two
- the annular channel opens into an enlarged annular space of a distributor, wherein the annular space from the opposite side, the feed side, open and arranged coaxially to the shaft bores, which at their
- Oxygen channel connected oxygen supply line is listed in the following device claims.
- Fig. 1 is a diagram of a plant for the
- FIG. 2 shows the arc furnace according to FIG. 1
- Fig. 3 is a performance diagram of a burner
- Pressure conveyor 5 from a storage silo 6 with dusty coal, which is classified in an intermediate screening device 7, if necessary.
- the coal withdrawn from the pressure conveyors 5 is supplied via a nitrogen source, not shown
- the supply of oxygen to the burners 3 and 4 takes place via two lines 9.
- the furnace 1 is also known
- Provide device 10 for determining the exhaust gas analysis which is used to regulate the mass flows supplied to the burners, also taking into account the efficiency related to different types and compositions of coal
- the amount of exhaust gas is eaten according to the known tracer method using a heater to be introduced into the furnace.
- FIG. 4 shows the structure of the burner: on a shaft 13 consisting of two concentric tubes 11 and 12 and projecting longitudinally displaceably into the furnace, the actual core of the burner is one of several
- annular channel 15 formed between the two tubes 11 and 12 opens into an enlarged annular space 16 of the distributor 14. From the opposite side, that is to say the one annular channel 15 facing away from the feed side, open in the annular space 16 six annular and coaxial to the shaft 13 bores 17 which on the feed side to a cylindrical
- Collection room 18 are connected.
- a fuel line 8 for supplying the coal is flanged to the collecting space 18 at the end and coaxially with the distributor 14.
- Oxygenation is ring-shaped
- Collection space 19 connected, which surrounds a cup-shaped support body 20, in which the bores 17 are arranged.
- the collecting space 19 stands over six radial and between each
- the annular space 16 is so through the use of a correspondingly shaped insert body 23
- Design of the distributor 14 also has the advantage of low wear of the parts carrying the dusty coal.
- Fuel line 8 is a flow divider with a baffle plate 27 provided with three openings 28th switched, the one loaded with coal dust
- the method according to the invention was applied to a 140 t UHP electric arc furnace, the system shown in FIG. 1 being used.
- the two burners 3 and 4 were arranged such that one burner 3, inserted through the slag door 25, protruded into the furnace 1 and the other burner 4 was offset by 90 to the burner 3 through a corresponding opening through the
- spot area 26 is directed between two electrodes, while the burner 3 is not positioned symmetrically between two electrodes.
- An anthracite dust coal was used as coal with the following elementary analysis of the raw coal:
- Oxygen demand of O min 1.73 m 3 O 2 / kg
- the average batch sequence was as follows: after a first batch of scrap of about 76 t in the arc furnace 1, in which a
- Oxygen inside the burner as a result of a malfunction is guaranteed to burn back
- the dusty coal had one
- the Burner removed from the furnace and the melt finished and tapped using electrode heating.
- the tapping temperature was on average about 1580 ° C.
- the tapping weight was around 140 t and was distributed over two pans.
- the tubes of the burner shaft 13 were made of stainless steel and due to the different local conditions
- the outer diameter of the shaft was approximately 70 mm.
- the wear on the burner mouth was limited even after numerous batch sequences. Both ferritic and teniti stainless steels were melted. For the melted austeni ti see steels, the specific
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Abstract
Description
Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen eines Method and device for heating a
metallurgischen Ofens metallurgical furnace
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum The invention relates to a method for
Beheizen eines metallurgischen Ofens, insbesondere eines mit Schrott o.dgl. festen Einsatzstoffen Heating a metallurgical furnace, especially one with scrap or the like. solid feedstocks
beschickten elektrischen Lichtbogenofens, bei dem Sauerstoff und/oder Brennstoff durch mindestens einen Brenner oberhalb der Schmelze durch die charged electric arc furnace, in which oxygen and / or fuel through at least one burner above the melt through the
Ofenwand eingeführt wird, wobei der Brennstoff Oven wall is inserted, taking the fuel
durch einen den inneren Sauers toff-Kanal ringförmig umgebenden Trägergasstrom zugeführt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. is supplied through a carrier gas stream which surrounds the inner Sauer toff channel, and to a device for carrying out the method.
Verfahren dieser Art sind zahlreich und seit längerem vorbekannt und werden immer wieder neu vorgeschlagen. So wird z.B. in der DE 14 33 424 ein Schmelzofen zur Stahlerzeugung aus Schrott und Kohlungsmitteln Methods of this type are numerous and have been known for a long time and are being proposed again and again. For example, in DE 14 33 424 a melting furnace for steel production from scrap and coaling agents
beschrieben, der wahlweise mit Brennern und Elektroden beheizt werden kann, wobei über die Brenner Sauerstoff und staubförmi ge Brennstoffe eingeführt werden können. Nähere Einzelheiten über die Brenner-Beheizung werden in der Schrift jedoch nicht angegeben. Vielfach werden bei derartigen Verfahren ausschließlich Gas- oderÖ1-Brenner - wie z.B. beim Verfahren nach der described, which can be optionally heated with burners and electrodes, which can be introduced via the burner oxygen and dusty ge fuels. However, further details about the burner heating are not given in the document. In many cases, only gas or oil burners - such as in the procedure according to
DE 25 41 086 - eingesetzt. Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist DE 25 41 086 - used. A method of the type mentioned is
Gegenstand der EP 0 200 405. Bei diesem Verfahren wird den Brennern Kohle mit relativ hohen Anteilen an flüchtigen Bestandteilen mit Luft als Trägergas zugeführt. Hierdurch sind Explosionen, insbesondere im Zufördersystem und infolge der erforderlichen U n te r b re c h u n g e n der Zufuhr, nicht auszuschließen. Subject of EP 0 200 405. In this process, the burners are fed coal with relatively high proportions of volatile constituents with air as the carrier gas. This means that explosions cannot be ruled out, particularly in the feed system and due to the necessary interruptions in the feed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik durch ein neues Verfahren dahingehend zu verbessern, daß das Beheizen und Einschmelzen sicher und wirtschaftlich durchführbar ist, und eine für besonders geeignete Vorrichtung anzugeben. Bei einem Verfahren der gattungsbildenden Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Brennstoff 4 bis 15 kg/t erzeugten flüssigen Metalls The invention is based on the object of improving the state of the art by means of a new method in such a way that heating and melting down can be carried out safely and economically, and of specifying a device which is particularly suitable. In a method of the generic type, this object is achieved in that 4 to 15 kg / t of liquid metal produced as fuel
staubförmige Kohle mit Korngrößen < 200 m in einem inerten bis leicht reduzierenden Trägergas mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 45 m/s mindestens während des Einschmelzens des Einsatzes zugeführt und stöchi ometri seh bis leicht Dusty coal with grain sizes <200 m in an inert to slightly reducing carrier gas at a speed of at least 45 m / s at least during the melting of the insert and stoichi ometri see to light
überstöchi ometri seh durch den etwa mit overstoichi ometri see through the about
Schallgeschwindigkeit und einem Druck von Speed of sound and a pressure of
mindestens einem bar aus dem Brenner austretenden Sauerstoff unter diffuser Flammenbildung verbrannt wird. at least one bar of oxygen emerging from the burner is burned with diffuse flame formation.
Mit dem neuen Verfahren können alle Stahlsorten, Ferrolegierungen, aber auch die geeigneten With the new process, all types of steel, ferro alloys, but also the suitable ones can be
Nichteisenmetalle behandelt werden. Es ist bereits bei mittleren Zugabemengen eine Leistungssteigerung von etwa 10 % sowie eine Reduzierung der Zufuhr elektrischer Energie um etwa 55 kWh/t erreichbar. Non-ferrous metals are treated. Even with medium additions, an increase in output of around 10% and a reduction in the supply of electrical energy by around 55 kWh / t can be achieved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Verfahrensansprüchen angegeben. Es hat sich überraschend gezeigt, daß gegenüber den vorbekannten Verf anrenswe i sen durch die Anwendung des Verfahrens nacr, der vorliegenden Erfindung noch erhebliche Verbesserungen des Advantageous refinements of the invention are specified in the further method claims. It has surprisingly been found that compared to the Known Veranrenswe i sen by applying the method nacr, the present invention still significant improvements in
Betriebsergebnisses erzielt werden konnten. Dabei wurden die Verfahrens-Parameter bevorzugt so eingestellt, daß der Druck des austretenden Operating result could be achieved. The process parameters were preferably set so that the pressure of the emerging
Sauerstoffs mindestens 0,1 bar über dem im Ofen herrschenden Innendruck liegt, daß die Oxygen is at least 0.1 bar above the internal pressure in the furnace that the
staubförmige Kohle in Mengen von 5 bis 10 kg/t erzeugten flüssigen Metalls zugeführt wird, daß die Geschwindigkeit des Trägergases mindestens 50 m/s beträgt und der Druck in der Sauerstoff1 ei tung (Vordruck) auf 12 bis 16 bar, vorzugsweise 13 bis 15 bar, eingestellt wird. Beim einzusetzenden Dusty coal is supplied in quantities of 5 to 10 kg / t of liquid metal produced, that the speed of the carrier gas is at least 50 m / s and the pressure in the oxygen line (pre-pressure) to 12 to 16 bar, preferably 13 to 15 bar , is set. When to be used
B rennstoff handelt es sich bevorzugt um eine staubförmige Kohle mit 8 bis 15 % Anteil an Fuel is preferably a dusty coal with 8 to 15% share
flüchtigen Bestandteilen. volatile components.
Wenn vorgesehen ist, den Schrott schubweise, z.B. in üblicher Weise im Chargierkorb zuzugeben, ist es vorteilhaft, die Einführung von Kohle und If intended, the scrap in batches, e.g. in the usual way in the charging basket, it is advantageous to introduce coal and
Sauerstoff innerhalb von 2 Min. nach der Zugabe zu starten. Vorteilhaft ist es, diese Einführung über einen Zeitraum von 9 bis 17 Min. während einer Chargenfolge aufrechtzuerhalten. Besonders günstige Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn das Verhältnis der Massenströme des Start oxygen within 2 min after adding. It is advantageous to maintain this introduction over a period of 9 to 17 minutes during a batch sequence. Particularly favorable results can be achieved if the ratio of the mass flows of the
Kohlenstoffs zum Trägergas 10 bis 20 beträgt. Carbon to the carrier gas is 10 to 20.
Während der Beschickung des Ofens mit Schrott o.dgl. z.B. mittels eines Chargierkorbs werden die Brenner zweckmäßig aus dem Ofen entfernt. Im eingeführten Zustand, aber außerhalb ihrer During the loading of the furnace with scrap or the like. e.g. the burners are expediently removed from the furnace by means of a charging basket. In the imported state, but outside of it
Betriebsphase(n) werden die Brenner mit einem Operating phase (s) are the burners with a
Spülgas, vorzugsweise Luft, zumindest im Purge gas, preferably air, at least in the
Brennstoff-Kanal beschickt, um die Kanäle freizuhalten. Die zugeführte Menge beträgt dabei - abhängig von der Brennergröße - vorzugsweise 170 bis 200 Nm3/h. Fuel channel feeds to the channels keep clear. The amount supplied is - depending on the burner size - preferably 170 to 200 Nm 3 / h.
Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ein Brenner vorgesehen, der einen aus zwei As a device for carrying out the method, a burner is provided, one of two
konzentrischen Rohren gebildeten Schaft aufweist, dessen ringförmiger Kanal in einen erweiterten Ringraum eines Verteilers mündet, wobei in den Ringraum von der entgegengesetzten Seite, der Zuführseite, ringförmig und koaxial zum Schaft angeordnete Bohrungen münden, die an ihrer Has concentric tubes formed shaft, the annular channel opens into an enlarged annular space of a distributor, wherein the annular space from the opposite side, the feed side, open and arranged coaxially to the shaft bores, which at their
Zuführseite an eine Brennstoff-Leitung Feed side to a fuel line
angeschlossen sind, und durch eine mit dem durch das innere Rohr des Schafts gebildeten are connected, and by one with that formed by the inner tube of the shaft
Sauerstoff-Kanal verbundene Sauerstoff-Zuleitung. Vorteilhafte Ausgestaltungen des neuen Brenners sind in den nachfolgenden Vorrichtungsansprüchen aufgeführt. Oxygen channel connected oxygen supply line. Advantageous embodiments of the new burner are listed in the following device claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zur The inventive method and the
Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung werden anhand der Zeichnungen, die jeweils ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Implementation of the method specific device are based on the drawings, each an embodiment of the method and
Vorrichtung wiedergeben, näher erläutert. Play device, explained in more detail.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein Schema einer Anlage für die Fig. 1 is a diagram of a plant for the
Stoffzufuhr zu einem Lichtbogenofen, Supply of material to an arc furnace,
Fig. 2 den Lichtbogenofen nach Fig. 1 2 shows the arc furnace according to FIG. 1
schematisch in horizontalem Schnitt, Fig. 3 ein Leistungsdiagramm eines Brenners und schematically in horizontal section, Fig. 3 is a performance diagram of a burner and
Fig. 4 das Kernstück eines Brenners jeweils zur Fig. 4, the core of a burner for each
Hälfte in Ansicht und im Längsschnitt. Wie es das Schema nach Fig. 1 zeigt, sind an einem mit drei Elektroden 2 versehenen elektrischen Lichtbogenofen 1 zwei Brenner an der Seite über der Schmelze durch die wassergekühlte Ofenwand eingeführt. Jedem der beiden Brenner 3 und 4 ist ein jeweils mit einer Wiegeeinrichtung versehener Druckförderer 5 zugeordnet, wobei die Half in view and in longitudinal section. As shown in the diagram according to FIG. 1, two burners are introduced on the side above the melt through the water-cooled furnace wall on an electric arc furnace 1 provided with three electrodes 2. Each of the two burners 3 and 4 is assigned a pressure conveyor 5, each provided with a weighing device, the
Druckförderer 5 von einem Vorratssilo 6 aus mit staubförmiger Kohle, die gegebenfalls in einer zwischengeschalteten Siebeinrichtung 7 klassiert wird, versorgt werden. Die aus den Druckförderern 5 abgezogene Kohle wird über mit einer nicht dargestellten Stickstoff-Quelle zugeführten Pressure conveyor 5 from a storage silo 6 with dusty coal, which is classified in an intermediate screening device 7, if necessary. The coal withdrawn from the pressure conveyors 5 is supplied via a nitrogen source, not shown
Stickstoff über Leitungen 8 den Brennern 3 und 4 zugeführt. Die Zuführung von Sauerstoff zu den Brennern 3 und 4 erfolgt über zwei Leitungen 9. Der Ofen 1 ist ferner mit einer bekannten Nitrogen fed to burners 3 and 4 via lines 8. The supply of oxygen to the burners 3 and 4 takes place via two lines 9. The furnace 1 is also known
Einrichtung 10 zur Bestimmung der Abgasanalyse versehen, die zur Regelung der den Brennern zugeführten Massenströme, wobei auch der auf verschiedene Kohlenarten und -zusammensetzungen bezogene Wirkungsgrad berücksichtigt wird, Provide device 10 for determining the exhaust gas analysis, which is used to regulate the mass flows supplied to the burners, also taking into account the efficiency related to different types and compositions of coal
herangezogen wird. Die Abgasmenge wird dabei nach der bekannten He-tracer-Methode unter Verwendung eines in den Ofen einzuführenden H e l i um s t r om s gernessen. is used. The amount of exhaust gas is eaten according to the known tracer method using a heater to be introduced into the furnace.
Deu Aufbau der Brenner zeigt Fig. 4: An einen aus zwei konzentrischen Rohren 11 und 12 bestehendem und längsverschieblich in den Ofen hineinragenden Schaft 13 schließt sich als eigentliches Kernstück des Brenners ein aus mehreren 4 shows the structure of the burner: on a shaft 13 consisting of two concentric tubes 11 and 12 and projecting longitudinally displaceably into the furnace, the actual core of the burner is one of several
rotationssymmetrischen Teilen zusammengesetzter Verteiler 14 an. Der zwischen den beiden Rohren 11 und 12 ausgebildete ringförmige Kanal 15 mündet in einen erweitereten Ringraum 16 des Verteilers 14. Von der entgegengesetzten Seite, also der dem ringförmigen Kanal 15 abgewandten Zuführseite, münden in den Ringraum 16 sechs ringförmig und koaxial zum Schaft 13 verlaufende Bohrungen 17, die an der Zuführseite an einen zylindrischen rotationally symmetrical parts of assembled manifold 14. The annular channel 15 formed between the two tubes 11 and 12 opens into an enlarged annular space 16 of the distributor 14. From the opposite side, that is to say the one annular channel 15 facing away from the feed side, open in the annular space 16 six annular and coaxial to the shaft 13 bores 17 which on the feed side to a cylindrical
Sammelraum 18 angeschlossen sind. An den Sammelraum 18 ist stirnseitig und koaxial zum Verteiler 14 eine Brennstoff-Leitung 8 für die Zufuhr der Kohle angeflanscht. Die Leitung 9 für die Collection room 18 are connected. A fuel line 8 for supplying the coal is flanged to the collecting space 18 at the end and coaxially with the distributor 14. Line 9 for the
Sauerstoffzufuhr ist an einen ringförmigen Oxygenation is ring-shaped
Sammelraum 19 angeschlossen, der einen topfförmigen Trägerkörper 20, in welchem die Bohrungen 17 angeordnet sind, umgibt. Der Sammelraum 19 steht über sechs radiale und jeweils zwischen den Collection space 19 connected, which surrounds a cup-shaped support body 20, in which the bores 17 are arranged. The collecting space 19 stands over six radial and between each
Bohrungen 17 verlaufenden Kanälen 21 mit dem durch das innere Rohr 12 gebildeten Sauerstoffkanal 22 in Verbindung. Bores 17 extending channels 21 in connection with the oxygen channel 22 formed by the inner tube 12.
Der Ringraum 16 ist durch den Einsatz eines entsprechend geformten Einsatzkörpers 23 so The annular space 16 is so through the use of a correspondingly shaped insert body 23
gestaltet, daß sich der größte Teil seiner designed that most of his
Innenwand zu den Bohrungen 17 hin so erweitert, daß der größte Durchmesser der Innenwand mit dem kleinsten, also dem Kern-Durchmesser des Inner wall to the holes 17 expanded so that the largest diameter of the inner wall with the smallest, that is, the core diameter of the
Lochkreises der Bohrungen 17 übereinstimmt. An der gegenüberliegenden Seite bildet der Ringraum 16 eine Stirnfläche 24 aus. Alle Teile des Verteilers 14 sind aufeinander aufgeschoben und durch Bolt circle of the holes 17 matches. The annular space 16 forms an end face 24 on the opposite side. All parts of the distributor 14 are pushed onto one another and through
Flanschverbindungen miteinander befestigt, so daß ein einfaches Zusammensetzen und Zerlegen des Flange connections attached to each other, so that easy assembly and disassembly of the
Brenners möglich wird. Die erfindungsgemäße Brenner is possible. The invention
Gestaltung des Verteilers 14 bringt darüber hinaus den Vorteil eines geringen Verschleißes der die staubförmige Kohle führenden Teile. Design of the distributor 14 also has the advantage of low wear of the parts carrying the dusty coal.
Zwischen den Sammelraum 18 und die Between the collection room 18 and the
Brennstoff-Leitung 8 ist als Stromauf teiler eine mit drei Öffnungen 28 versehene Prallplatte 27 geschaltet, die den mit Kohlenstaub beladenen Fuel line 8 is a flow divider with a baffle plate 27 provided with three openings 28th switched, the one loaded with coal dust
Trägergasstrom abbremst und in drei Teilströme aufteilt. Die Öffnungen 28 sind so angeordnet, daβ jeder der drei Teilströme sich auf zwei der sechs Bohrungen 17 aufteilt, in denen er weiter Brakes the carrier gas flow and divides it into three partial flows. The openings 28 are arranged in such a way that each of the three partial flows is divided into two of the six bores 17 in which it continues
verlangsamt wird. Eine Beschleunigung erfolgt erst wieder am Übergang in den ringförmigen Kanal 15. Durch einen solchen Aufbau der Düse wird der is slowed down. Acceleration only takes place again at the transition into the ring-shaped channel 15
Verschleiß durch Abrasion im Verteiler 14 noch weiter vermindert. Wear due to abrasion in the distributor 14 is further reduced.
Ausführungsbeispiel Embodiment
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde an einem 140-t-UHP-Elektrolichtbogenofen angewandt, wobei die in Fig. 1 dargestellte Anlage zum Einsatz kam. Die beiden Brenner 3 und 4 waren so angeordnet, daß der eine Brenner 3 durch die Schlackentür 25 hindurchgesteckt in den Ofen 1 ragte und der andere Brenner 4 um 90 versetzt zum Brenner 3 durch eine entsprechende Öffnung durch die The method according to the invention was applied to a 140 t UHP electric arc furnace, the system shown in FIG. 1 being used. The two burners 3 and 4 were arranged such that one burner 3, inserted through the slag door 25, protruded into the furnace 1 and the other burner 4 was offset by 90 to the burner 3 through a corresponding opening through the
Ofenwand gesteckt war, wie es aus Fig. 2 Oven wall was inserted, as shown in Fig. 2nd
entnehmbar ist. In Fig. 2 ist ferner zu erkennen, daß der Brenner 4 im sogenannten cold is removable. In Fig. 2 it can also be seen that the burner 4 in the so-called cold
spot-Bereich 26 zwischen zwei Elektroden gerichtet ist, während der Brenner 3 nicht symmetrisch zwischen zwei Elektroden angestellt ist. spot area 26 is directed between two electrodes, while the burner 3 is not positioned symmetrically between two electrodes.
Als Kohle wurde eine Anthrazit-Staubkohle mit folgender Elementaranalyse der Rohkohle verwendet: An anthracite dust coal was used as coal with the following elementary analysis of the raw coal:
Kohlenstoff C 0,83 Carbon C 0.83
Wasserstoff H 0,034 Hydrogen H 0.034
Sauerstoff O 0,018 Oxygen O 0.018
Schwefel S 0,008 bis 0,01 Sulfur S 0.008 to 0.01
Stickstoff N 0,015 Nitrogen N 0.015
Asche A 0,093 Der Heizwert betrug hu = 31 800 kJ/kg = 8,83 kWh/kg und der Brennwert h0 = 32 550 kJ/kg = 9,04 kWh/kg Daraus ergab sich ein stöchiometri scher Ash A 0.093 The calorific value was h u = 31,800 kJ / kg = 8.83 kWh / kg and the calorific value h 0 = 32,550 kJ / kg = 9.04 kWh / kg. This resulted in a stoichiometric
Sauerstoffbedarf von Omin = 1,73 m3 O2/kg Oxygen demand of O min = 1.73 m 3 O 2 / kg
Brennstoff fuel
und nach der stöchi ometri sehen Verbrennung mit O2 eine Abgaszusammensetzung von XCO2 = 79,62 % and after stoichi ometri see combustion with O 2 an exhaust gas composition of XCO 2 = 79.62%
XH2O = 19,43 % XH 2 O = 19.43%
XSO2 = 0,32 % XSO 2 = 0.32%
XN2 = 0,62 % XN 2 = 0.62%
Die durchschnittliche Chargenfolge lief wie folgt ab: Nachdem eine erste Schrottcharge von etwa 76 t in den Lichtbogenofen 1, in dem sich ein The average batch sequence was as follows: after a first batch of scrap of about 76 t in the arc furnace 1, in which a
Schmelzenrest aus der vorhergehenden Charge Melt residue from the previous batch
befand, chargiert worden war, wurden etwa 1 Min. danach die Brenner 3 und 4 mit dem was charged, burners 3 and 4 were burned with the
Feinkohle/Sauerstoff-Gemisch beschickt. Die Fine coal / oxygen mixture charged. The
Zündung des Gemisches beim Austritt aus dem Ignition of the mixture on exiting the
Brenner erfolgte auch bei noch kaltem Schrott stets unmittelbar. Durch den Aufbau des Brenners ergab sich vor seiner Mündung ein verzögerter Brenner was always immediate, even when the scrap was still cold. Due to the structure of the burner, there was a delay before it opened
Mischeffekt, der eine diffuse, breit gestreute Flamme zur Folge hatte, die eine sehr gute Mixing effect, which resulted in a diffuse, widely spread flame, which was a very good one
Übertragung der Verbrennungswärme auf den Schrott bzw. auf die Badoberfläche bewirkte. Es konnte beobachtet werden, daß sich nach dem Zünden der Flamme nach dem Schrottchargieren in kurzer Zeit ein größerer Hohlraum in den Schrott einschmolz, in dem sich die Flamme stabil ausbildete. Die Kohle wurde dosiert aus den Druckförderern 5 mit Stickstoff über die Leitungen 8 den Brennern 3 und 4 mit einer solchen Fördergeschwindigkeit zugeführt, daß sich innerhalb der Düse eine Transfer of the heat of combustion to the scrap or to the bathroom surface caused. It could be observed that after the flame had been ignited after charging the scrap, a larger cavity melted into the scrap in a short time, in which the flame was stable. The coal was dosed from the pressure conveyors 5 with nitrogen via the lines 8 to the burners 3 and 4 at such a conveying speed supplied that a within the nozzle
Fördergeschwindigkeit von etwa 50 m/s einstellte. Conveyed speed of about 50 m / s.
Da diese Geschwindigkeit deutlich oberhalb der etwa bei 35 m/s liegenden Since this speed is clearly above that of around 35 m / s
Flammenfortsetzungsgeschwindigkeit liegt, wird auch bei einer etwaigen Vermischung von Kohle und Flame continuation speed is, also with a possible mixing of coal and
Sauerstoff innerhalb des Brenners infolge einer auftretenden Störung ein Zurückbrennen sicher Oxygen inside the burner as a result of a malfunction is guaranteed to burn back
unterbunden. Bei dem über die Leitungen 9 den prevented. When the 9 on the lines
Brennern zugeführten Sauerstoff wird Oxygen supplied to burners
Schallgeschwindigkeit eingestellt, so daß sich beim Speed of sound set so that when
Austritt aus dem jeweiligen Brenner ein Druck von etwa 1 bar einstellt. Im Lichtbogenofen 1 herrschteOutlet from the respective burner sets a pressure of approximately 1 bar. In the arc furnace 1 prevailed
Atmosphärendruck. Der Massenstrom der Kohle Atmospheric pressure. The mass flow of coal
schwankte zwischen 23 und 25 kg Kohle/min für jedenfluctuated between 23 and 25 kg of coal / min for each
Brenner und wurde - ebenso wie die entsprechendeBrenner and was - just like the corresponding one
Sauerstoffmenge - entsprechend den durch die Amount of oxygen - according to the
Abgasanalyse ermittelten Werten geregelt. Bei der Exhaust gas analysis determined values regulated. In the
Regelung der Sauers toffmenge wurde stöchi ometri sehe bis leicht überstöchi ometri sehe Verbrennung Regulation of the amount of oxygen was stoichiometric to slightly overstoichiometric combustion
zugrundegelegt. Die staubförmige Kohle hatte ein based on. The dusty coal had one
3 mittleres spezifische: Gewicht von 1.400 kg/m und eine mittlere Korngröße von etwa 40 μ m. Der 3 average specific: weight of 1,400 kg / m and an average grain size of about 40 μm. The
Mengenstrom des als Trägergas eingesetzten Flow rate of the carrier gas used
Stickstoffs wurde so gering wie möglich Nitrogen became as low as possible
eingestellt, wobei sich eine Beladungskennzahlμ = Mk/Mg von etwa 18 bis 20 ergab. set, resulting in a loading index μ = M k / M g of about 18 to 20.
Nach etwa 15 Minuten war die Schrottcharge After about 15 minutes the scrap batch was over
eingeschmolzen, die Brenner wurden abgestellt und mit Luft beaufschlagt. Danach wurde dem Lichtbogenofen eine zweite Schrottcharge von ebenfalls etwa 76 t zugeführt, der Luftstrom abgestellt und die melted down, the burners were turned off and air was applied. Then a second batch of scrap of about 76 t was fed to the electric arc furnace, the air flow turned off and the
Brenner erneut gezündet. Für das Einschmelzen der zweiten Schrottcharge, das in gleicher Weise Burner ignited again. For melting the second batch of scrap, in the same way
durchgeführt wurde, wurden lediglich etwa 7 only about 7 were carried out
Minuten benötigt (Fig. 3). Anschließend wurden die Brenner aus den Ofen entfernt und die Schmelze mittels Elektrodenbeheizung fertiggemacht und abgestochen. Die Abstichtemperatur betrug im Mittel etwa 1580°C. Das Absti chgewi cht lag bei etwa 140 t und wurde auf zwei Pfannen verteilt. Der Minutes needed (Fig. 3). Then the Burner removed from the furnace and the melt finished and tapped using electrode heating. The tapping temperature was on average about 1580 ° C. The tapping weight was around 140 t and was distributed over two pans. The
spezifische Kohleinsatz betrug etwa 10 kg Kohle/t flüssiger Stahl, was einer Energiezufuhr von etwa 90 kWh/t Stahl und einem Substitutionsgrad von elektrischer Energie durch Kohle von über 70 % entspricht. Die durchschnittliche Werkstoffanalyse eines erzeugten ferritischen Edelstahls hatte f o l ge n de We rte ( i n Gew i c h ts - % ) : Specific coal input was around 10 kg coal / t liquid steel, which corresponds to an energy supply of around 90 kWh / t steel and a degree of substitution of electrical energy by coal of over 70%. The average material analysis of a ferritic stainless steel produced had the following values (in% -%):
C < 0,08 C <0.08
ST < 1,0 ST <1.0
Mn < 1,0 Mn <1.0
P < 0,045 P <0.045
S < 0,03 S <0.03
Cr = 15,5 - 17,5 Cr = 15.5-17.5
Die Rohre des Brenner-Schaftes 13 waren aus rostfreiem Stahl hergestellt und infolge der unterschiedlichen Verhältnisse der örtlichen The tubes of the burner shaft 13 were made of stainless steel and due to the different local conditions
Anordnung unterschiedlich lang. Der Arrangement of different lengths. The
Außendurchmesser des Schaftes betrug etwa 70 mm. Der Verschleiß an der Brennermündung hielt sich auch nach zahlreichen Chargenfolgen in Grenzen. Es wurden sowohl ferritische als auch aus teniti sehe rostfreie Stähle erschmolzen. Bei den erschmolzenen austeni ti sehen Stählen wurde der spezifische The outer diameter of the shaft was approximately 70 mm. The wear on the burner mouth was limited even after numerous batch sequences. Both ferritic and teniti stainless steels were melted. For the melted austeni ti see steels, the specific
Kohleeinsatz im Durchschnitt geringer eingestellt. Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Coal use set lower on average. The method and the device according to the
Erfindung eignen sich nicht nur für neu erstellte Anlagen, sondern in besonderer Weise auch für die Umrüstung bereits in Betrieb befindlicher Invention are not only suitable for newly created systems, but also in a special way for retrofitting existing ones
Elektrolichtbogen-Anlagen. Electric arc systems.
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