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WO2012031973A1 - Beschickungseinrichtung für einen schmelzofen einer schmelzmetallurgischen anlage - Google Patents

Beschickungseinrichtung für einen schmelzofen einer schmelzmetallurgischen anlage Download PDF

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Publication number
WO2012031973A1
WO2012031973A1 PCT/EP2011/065113 EP2011065113W WO2012031973A1 WO 2012031973 A1 WO2012031973 A1 WO 2012031973A1 EP 2011065113 W EP2011065113 W EP 2011065113W WO 2012031973 A1 WO2012031973 A1 WO 2012031973A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
side wall
axis
bottom plate
tilting
feeding device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/065113
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Dorndorf
Hansjörg Huber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to MX2013002568A priority Critical patent/MX2013002568A/es
Priority to RU2013115885/02A priority patent/RU2013115885A/ru
Publication of WO2012031973A1 publication Critical patent/WO2012031973A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/527—Charging of the electric furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/18—Arrangements of devices for charging
    • F27B3/183—Charging of arc furnaces vertically through the roof, e.g. in three points
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D13/00—Apparatus for preheating charges; Arrangements for preheating charges
    • F27D13/002—Preheating scrap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/0025—Charging or loading melting furnaces with material in the solid state
    • F27D3/0027—Charging vertically with corbs
    • F27D3/0028—Corbs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/0033—Charging; Discharging; Manipulation of charge charging of particulate material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/06—Charging or discharging machines on travelling carriages
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a charging device for a melting furnace of a metallurgical plant
  • the charging device has a charging element, which can be filled in a Vorratsungs Scheme the melt metallurgical plant with destined for the furnace metal scrap, from there into a Beschickungsbe ⁇ rich can be transferred there tilted for emptying about a horizontal tilt axis and in the emptied state again in the storage area is convertible,
  • the loading element has a bottom plate and side walls ⁇ ,
  • melting furnaces For preheating steel scrap, melting furnaces often use the process gases produced in the melting furnace.
  • the process gases are often passed through the shaft-shaped Anordnun ⁇ gene in which the steel scrap by means of a return ⁇ retaining system - ⁇ like for example in the form of pivotable Fin - is maintained above the furnace vessel and is flowed through by the process gases of the furnace.
  • the steel scrap is sozu- kept saying between the furnace vessel and exhaust system in a form that as much heat as the exhaust gas passes into the steel scrap or ⁇ in the scrap column. This approach as ⁇ improves the energy balance and thus lowers the Ener ⁇ energy requirement of the melting furnace.
  • the shaft is loaded in the prior art via a feed element, which is madebil ⁇ det in many cases as a chute.
  • the chute is tilted over a pivot point to to let the steel scrap slip off the chute (dump truck principle).
  • the scrap located in the chute dissolves abruptly, so that the entire scrap practically as abruptly impinges on the finger.
  • Due to the height of the shaft and thus given head of the scrap act on the remindhal ⁇ tesystem high dynamic forces. High forces also act on the shaft wall. Due to the procedure of the prior art, high wear and deformation effects result. These reduce the operational reliability and the service ⁇ time of the melt metallurgical plant. They continue to increase the maintenance and repair costs considerably.
  • the object of the present invention is to provide opportunities by which the load on the rear can stop system reduced without having to take otherwise nen ⁇ nensevoke disadvantages.
  • trainees make the bottom plate of a Beschi ⁇ ckungs adopted of the aforementioned type characterized in that a portion of a respective local normal vector to the base plate defi ⁇ defined because of its course in a horizontal direction that is orthogonal to the tilting axis, in such a way over the Location on the bottom plate varies ⁇ ⁇ that when tilting of the loading element about the tilt axis of the metal scrap located in the feed element not abruptly but temporally offset falls out of the Beschi ⁇ ckungselement.
  • the inventive solution is m a special shape of the bottom plate of the feed element, due to which the transition from static friction to sliding stages takes place and thus the fall of the scrap into the shaft of "all at once" to "continuous - piece by piece” is via ⁇ .
  • the apparent sidewall is pivotable about a horizontal pivot axis disposed in the vicinity of the end of the exposed sidewall remote from the bottom plate.
  • the tilt axis runs orthogonal to a direction of travel of the feed element.
  • the proportion of the respective local normal vector in the horizontal direction may vary seen both in the direction of the horizontal direction and in the direction of the tilting axis.
  • said portion varies only in the direction of Hori zontaloplasty seen, but is constant in the direction of the tilt axis.
  • the bottom plate has a plurality of waves or half-waves, which are seen in the direction of the horizontal direction before tilting of the loading element about the tilt axis one behind the other.
  • the wavelength of the waves or half-waves increases vorzugswei ⁇ se with increasing distance from the apparent side wall.
  • FIG. 2 shows a section of the melt metallurgical plant of FIG. 1, FIG.
  • FIG 3 shows the detail of FIG 2 in another operating state
  • a melting metallurgical plant has a melting furnace 1.
  • the melting furnace 1 may be formed, for example, as an electric arc furnace.
  • the melting furnace 1 is charged with scrap metal 2.
  • a shaft 3 is arranged above the melting furnace 1.
  • the metal scrap 2 is first poured into the shaft 3 and there preheated ⁇ by means of the heat generated during operation of the furnace 1 waste heat.
  • the charging device 4 has a charging element 5 on.
  • the feed element 5 is first of all melt metallurgical plant with the particular for scrap metal the melting furnace 1 2 is filled in a ⁇ Before ratungs Siemens. 6
  • the feed element 5 is then transferred to a feed area 7 of the melt-metallurgical plant.
  • FIG. 2 shows the charging region 7 of the melt-metallurgical plant with feed element 5 located therein.
  • the loading element 5 is tilted about a horizontally extending tilting axis 9.
  • the course of the tilting axis 9 can be selected as needed, as long as the tilting axis 9 remains horizontal.
  • the tilting axis 9 is orthogonal to the direction of travel of the loading ⁇ elements 5. Due to the tilting of the feed element 5 about the tilt ⁇ axis 9 of the metal scrap 2 is tilted into the shaft 3, the loading element 5 thus emptied.
  • FIG. 3 shows the charging region 7 of the melt-metallurgical plant with tilted charging element 5. After emptying the charging element 5, the charging element 5 is tilted back into its starting position and then transferred again into the storage area 6.
  • a crane can be used which receives and transports the loading element 5 by means of cables.
  • the charging element 5 has - see in addition to FIG 4 - a bottom plate 10 and side walls 11. At least one of the side walls 11 is for emptying the loading element 5 apparently. This side wall 11 extends parallel to the tilting ⁇ axis 9.
  • the ⁇ ffeniana the apparent side wall 11 can be achieved in belie ⁇ bige manner.
  • the apparent side wall 11 is pivotable about a horizontal pivot axis 12.
  • the pivot axis 12 is arranged in this case in the vicinity of the end facing away from the bottom plate 10 of the apparent side wall 11.
  • a Cartesian coordinate system ⁇ has three coordinate axes x, y, z.
  • the x-axis and the y-axis are horizontal.
  • the z-axis is vertical.
  • the y-axis should run in the direction of the tilting axis 9.
  • the x-axis should be orthogonal to the tilt axis 9.
  • Base plate 10 is not formed as a uniform, continuous horizontally extending bottom plate 10.
  • the bottom plate 10 may be provided a recess which - based on the bottom plate 10 - is surrounded on all sides by increased Be ⁇ rich.
  • the proportion of the respective local normal vector N in the horizontal direction ⁇ x varies as seen in the direction of the horizontal direction x, in the direction of the tilt axis 9 is seen, however, constant.
  • This embodiment is also taken in the present case.
  • the feed element 5 is shown in the figures only in side view or in section.
  • the bottom plate 10 has a front edge region 13, a rear edge region 14 and a middle region 15.
  • the front edge portion 13 is located near the apparent side wall 11.
  • the rear edge region 14 is located in the vicinity of that side wall 11 which lies opposite the apparent side wall 11.
  • the middle region 15 lies between the front and the rear edge region 13, 14.
  • the front edge region 13 is on the apparent side wall 11 to slope.
  • the rear edge region 14 is on the above-mentioned opposite side wall 11 to from ⁇ schüssig.
  • the central region 15 extends substantially horizontally.
  • the edge regions 13, 14 have in the horizontal direction x respective longitudinal extensions 1, 1 '.
  • the By ⁇ tel Scheme 15 in the horizontal direction x a longitudinal extension 1 ".
  • the longitudinal extents 1, 1 ', 1" are generally between 20% and 40% of a total extension L of the feeder element 5, this measured from the reveal side wall 11 to the opposite side wall 11th
  • a front transition region 16 is arranged between the central region 15 and the front ren edge region 13. Furthermore, a rear transition region 17 is preferably arranged between the middle region 15 and the rear edge region 14. The two transitional areas 16, 17 are in this case down to the central area 15 down.
  • the Bo ⁇ denplatte 10 according to Figure 5, a plurality of waves or half-waves 18 - are shown in Figure 5 half-waves 18 - have.
  • the waves or half-waves 18 lie in this case in the direction of the horizontal direction x seen one behind the other.
  • the wavelength ⁇ of the waves or half-waves 18 may be constant. However, according to the illustration of FIG. 5, the wavelength ⁇ preferably increases with the distance a from the apparent side wall 11.
  • the inventive design, in particular the bottom plate 10 of the loading element 5 results in different locations of the bottom plate 10, a different ratio of normal force to shear force when tilting the feed element 5.
  • the static friction coefficient remains constant. The result is thus a time-shifted slipping of the metal scrap 2. This results in the introduction of the metal scrap 2 in the shaft 3 and thus the period in which dynamic forces acting on the remindhal ⁇ system of the shaft 3, significantly extended.
  • the present invention has many advantages. Insbeson ⁇ particular to extend the service life and improves the reliability of the overall system. Also, the schmelzme ⁇ gical plant maintenance is not as vulnerable as a melt metallurgical installation of the prior art. Further ⁇ further design optimizations of remindhaltesys ⁇ tems, the shaft 3, etc. are possible. The above description is only for explanation of the present invention. The scope of the present invention, however, is intended to be determined solely by the appended claims.

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Abstract

Eine Beschickungseinrichtung (4) für einen Schmelzofen (1) einer schmelzmetallurgischen Anlage weist ein Beschickungselement (5) auf, das in einem Bevorratungsbereich (6) der schmelzmetallurgischen Anlage mit für den Schmelzofen (1) bestimmtem Metallschrott (2) füllbar ist, von dort in einen Beschickungsbereich (7) überführbar ist, dort zum Entleeren um eine horizontale Kippachse (9) kippbar und in entleertem Zustand wieder in den Bevorratungsbereich (6) überführbar ist. Das Beschickungselement (5) weist eine Bodenplatte (10) und Seitenwände (11) auf. Mindestens eine der Seitenwände (11) ist zum Entleeren des Beschickungselements (5) offenbar. Diese Seitenwand (11) verläuft parallel zur Kippachse (9). Ein Anteil eines jeweiligen lokalen Normalenvektors (N), den die Bodenplatte (10) aufgrund ihres Verlaufs definiert, variiert in einer Horizontalrichtung (x), die orthogonal zur Kippachse (9) verläuft, derart über den Ort auf der Bodenplatte (10), dass beim Kippen des Beschickungselements (5) um die Kippachse (9) der im Beschickungselement (5) befindliche Metallschrott (2) nicht schlagartig, sondern zeitlich versetzt aus dem Beschickungselement (5) herausfällt.

Description

Beschreibung
Beschickungseinrichtung für einen Schmelzofen einer schmelzmetallurgischen Anlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschickungseinrichtung für einen Schmelzofen einer schmelzmetallurgischen Anlage,
- wobei die Beschickungseinrichtung ein Beschickungselement aufweist, das in einem Bevorratungsbereich der schmelzmetallurgischen Anlage mit für den Schmelzofen bestimmtem Metallschrott füllbar ist, von dort in einen Beschickungsbe¬ reich überführbar ist, dort zum Entleeren um eine horizontale Kippachse kippbar und in entleertem Zustand wieder in den Bevorratungsbereich überführbar ist,
- wobei das Beschickungselement eine Bodenplatte und Seiten¬ wände aufweist,
- wobei mindestens eine der Seitenwände zum Entleeren des Be¬ schickungselements offenbar ist,
- wobei die offenbare Seitenwand parallel zur Kippachse ver¬ läuft .
Zur Vorwärmung von Stahlschrott werden bei Schmelzöfen oftmals die im Schmelzofen entstehenden Prozessgase verwendet. Die Prozessgase werden oftmals durch Schachtförmige Anordnun¬ gen geleitet, in denen der Stahlschrott mittels eines Rück¬ haltesystems - beispielsweise in Form von schwenkbaren Fin¬ gern - über dem Ofengefäß gehalten wird und von den Prozessgasen des Ofens durchströmt wird. Der Stahlschrott wird sozu- sagen zwischen Ofengefäß und Abgassystem in einer Form gehalten, dass möglichst viel Wärme des Abgases in den Stahl¬ schrott bzw. in die Schrottsäule übergeht. Diese Vorgehens¬ weise verbessert die Energiebilanz und senkt damit den Ener¬ giebedarf des Schmelzofens.
Beladen wird der Schacht im Stand der Technik über ein Beschickungselement, das in vielen Fällen als Schurre ausgebil¬ det ist. Die Schurre wird über einen Drehpunkt abgekippt, um den Stahlschrott von der Schurre abrutschen zu lassen (Kipplasterprinzip) . Beim Übergang von Haftreibung zu Gleitreibung löst sich der in der Schurre befindliche Schrott schlagartig, so dass der gesamte Schrott praktisch ebenso schlagartig auf den Finger auftrifft. Aufgrund der Höhe des Schachtes und der damit gegebenen Fallhöhe des Schrotts wirken auf das Rückhal¬ tesystem hohe dynamische Kräfte. Auch auf die Schachtwand wirken hohe Kräfte. Aufgrund der Vorgehensweise des Standes der Technik ergeben sich hohe Verschleiß- und Verformungsef- fekte. Diese verringern die Betriebssicherheit und die Stand¬ zeit der schmelzmetallurgischen Anlage. Sie erhöhen weiterhin den Wartungs- und Reparaturaufwand erheblich.
Die mit der Vorgehensweise des Standes der Technik verbunde- nen Nachteile werden im Stand der Technik einfach hingenommen .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer die Belastung des Rück- haltssystems verringert werden kann, ohne anderweitig nen¬ nenswerte Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Die Aufgabe wird durch eine Beschickungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun- gen der erfindungsgemäßen Beschickungseinrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Bodenplatte einer Beschi¬ ckungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch auszu- gestalten, dass ein Anteil eines jeweiligen lokalen Normalenvektors, den die Bodenplatte aufgrund ihres Verlaufs defi¬ niert, in einer Horizontalrichtung, die orthogonal zur Kippachse verläuft, derart über den Ort auf der Bodenplatte vari¬ iert, dass beim Kippen des Beschickungselements um die Kipp- achse der im Beschickungselement befindliche Metallschrott nicht schlagartig, sondern zeitlich versetzt aus dem Beschi¬ ckungselement herausfällt. Die erfindungsgemäße Lösung liegt somit m einer speziellen Formgebung der Bodenplatte des Beschickungselements, aufgrund derer der Übergang von Haftreibung zu Gleitreibung etappenweise erfolgt und somit der Sturz des Schrotts in den Schacht von „alles auf einmal" zu „kontinuierlich - stückweise" über¬ führt wird.
Vorzugsweise ist die offenbare Seitenwand um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar, die in der Nähe des von der Bodenplatte abgewandten Endes der offenbaren Seitenwand angeordnet ist .
Vorzugsweise verläuft weiterhin die Kippachse orthogonal zu einer Verfahrrichtung des Beschickungselements.
Es ist möglich, dass der Anteil des jeweiligen lokalen norma- len Vektors in der Horizontalrichtung sowohl in Richtung der Horizontalrichtung gesehen als auch in Richtung der Kippachse gesehen variiert. Vorzugsweise jedoch variiert der genannte Anteil nur in Richtung der Hori zontalrichtung gesehen, ist in Richtung der Kippachse gesehen jedoch konstant.
Beispielsweise ist es möglich, die Bodenplatte derart auszu¬ gestalten, dass sie vor dem Kippen des Beschickungselements um die Kippachse
- in einem vorderen Randbereich, der in der Nähe der offenbaren Seitenwand gelegen ist, auf die offenbare Seitenwand zu abschüssig ist,
- in einem hinteren Randbereich, der in der Nähe einer der offenbaren Seitenwand gegenüber liegenden Seitenwand gelegenen ist, auf die gegenüber liegende Seitenwand zu ab¬ schüssig ist und
- in einem zwischen dem vorderen und dem hinteren Randbereich gelegenen Mittelbereich im Wesentlichen horizontal verläuft .
Bei der letztgenannten Ausgestaltung ist vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen dem Mittelbereich und dem vorderen Rand- bereich ein vorderer Übergangsbereich angeordnet ist, dass zwischen dem Mittelbereich und dem hinteren Randbereich ein hinterer Übergangsbereich angeordnet ist und dass die Übergangsbereiche zum Mittelbereich hin abschüssig sind.
Alternativ ist es möglich, dass die Bodenplatte eine Mehrzahl von Wellen oder Halbwellen aufweist, die in Richtung der Horizontalrichtung gesehen vor dem Kippen des Beschickungselements um die Kippachse hintereinander liegen. In diesem Fall steigt die Wellenlänge der Wellen oder Halbwellen vorzugswei¬ se mit zunehmendem Abstand von der offenbaren Seitenwand an.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
FIG 1 schematisch eine schmelzmetallurgische Anlage von der Seite,
FIG 2 einen Ausschnitt der schmelzmetallurgischen Anlage von FIG 1,
FIG 3 den Ausschnitt von FIG 2 in einem anderen Betriebs zustand,
FIG 4 ein Beschickungselement im Querschnitt und
FIG 5 eine Bodenplatte.
Gemäß Figur 1 weist eine schmelzmetallurgische Anlage einen Schmelzofen 1 auf. Der Schmelzofen 1 kann beispielsweise als Lichtbogenofen ausgebildet sein. Der Schmelzofen 1 wird mit Metallschrott 2 beschickt. In vielen Fällen - so auch in der Darstellung von Figur 1 - ist oberhalb des Schmelzofens 1 ein Schacht 3 angeordnet. In diesem Fall wird der Metallschrott 2 zunächst in den Schacht 3 geschüttet und dort mittels der beim Betrieb des Schmelzofens 1 entstehenden Abwärme vorge¬ wärmt .
Für das Beschicken des Schmelzofens 1 (bzw. zuvor des
Schachts 3) ist eine Beschickungseinrichtung 4 vorgesehen. Die Beschickungseinrichtung 4 weist ein Beschickungselement 5 auf. Das Beschickungselement 5 wird zunächst in einem Bevor¬ ratungsbereich 6 der schmelzmetallurgischen Anlage mit dem für den Schmelzofen 1 bestimmten Metallschrott 2 gefüllt. Sodann wird das Beschickungselement 5 in einen Beschickungsbe- reich 7 der schmelzmetallurgischen Anlage überführt. Das
Überführen des Beschickungselements 5 erfolgt beispielsweise durch Verfahren auf Schienen 8, die schräg von unten nach oben verlaufen (Schrägaufzug) . Figur 2 zeigt den Beschickungsbereicht 7 der schmelzmetallurgischen Anlage mit darin befindlichem Beschickungselement 5.
Im Beschickungsbereich 7 wird das Beschickungselement 5 um eine horizontal verlaufende Kippachse 9 gekippt. Der Verlauf der Kippachse 9 kann nach Bedarf gewählt sein, solange die Kippachse 9 horizontal bleibt. In der Regel verläuft die Kippachse 9 orthogonal zur Verfahrrichtung des Beschickungs¬ elements 5. Aufgrund des Kippens des Beschickungselements 5 um die Kipp¬ achse 9 wird der Metallschrott 2 in den Schacht 3 gekippt, das Beschickungselement 5 also entleert. Figur 3 zeigt den Beschickungsbereich 7 der schmelzmetallurgischen Anlage mit gekipptem Beschickungselement 5. Nach dem Entleeren des Be- schickungselements 5 wird das Beschickungselement 5 wieder in seine Ausgangslage zurück gekippt und sodann wieder in den Bevorratungsbereich 6 überführt.
Alternativ kann beispielsweise ein Kran verwendet werden, welcher das Beschickungselement 5 mittels Seilen aufnimmt und transportiert. Beim Kippen wird das Beschickungselement 5 hier über eine virtuelle horizontale Kippachse geneigt und der Metallschrott 2 in den Schacht 3 entleert. Das Beschickungselement 5 weist - siehe ergänzend auf FIG 4 - eine Bodenplatte 10 und Seitenwände 11 auf. Mindestens eine der Seitenwände 11 ist zum Entleeren des Beschickungselements 5 offenbar. Diese Seitenwand 11 verläuft parallel zur Kipp¬ achse 9.
Die Öffenbarkeit der offenbaren Seitenwand 11 kann auf belie¬ bige Weise erreicht werden. In der Regel ist die offenbare Seitenwand 11 um eine horizontale Schwenkachse 12 schwenkbar. Die Schwenkachse 12 ist in diesem Fall in der Nähe des von der Bodenplatte 10 abgewandten Endes der offenbaren Seitenwand 11 angeordnet. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung ist es sinnvoll, nachfolgend zunächst ein kartesisches Koordinaten¬ system zu definieren. Das kartesische Koordinatensystem weist drei Koordinatenachsen x, y, z auf. Die x-Achse und die y- Achse verlaufen horizontal. Die z-Achse verläuft vertikal. Die y-Achse soll in Richtung der Kippachse 9 verlaufen. Die x-Achse soll orthogonal zur Kippachse 9 verlaufen. Diese Ach¬ se wird nachfolgend teilweise auch als Horizontalachse be¬ zeichnet . Die nachfolgenden Ausführungen zur Ausgestaltung der Bodenplatte 10 beziehen sich auf den unverkippten Zustand des Beschickungselements 5, also den Zustand, der in den Figuren 1, 2 und 4 (und auch in Figur 5) dargestellt ist. Wie besonders deutlich aus Figur 4 ersichtlich ist, ist die
Bodenplatte 10 nicht als einheitliche, durchgängig horizontal verlaufende Bodenplatte 10 ausgebildet. Ein Normalenvektor N auf die Bodenplatte 10, also ein Vektor der Länge 1, der lo¬ kal orthogonal auf der Bodenplatte 10 aufsteht, zeigt folg- lieh nicht überall in dieselbe Richtung. Insbesondere vari¬ iert gemäß FIG 4 ein Anteil des jeweiligen lokalen Normalenvektors N in Richtung der x-Achse in Abhängigkeit vom Ort auf der Bodenplatte 10. Diese Variation ist derart gewählt, dass beim Kippen des Beschickungselements 5 um die Kippachse 9 der im Beschickungselement 5 befindliche Metallschrott 2 nicht schlagartig, sondern zeitlich versetzt aus dem Beschickungs¬ element 5 heraus fällt. Es ist möglich, dass der Anteil des jeweiligen lokalen Normalenvektors N sowohl in Richtung der x-Achse als auch in Richtung der y-Achse gesehen variiert. Beispielsweise kann in der Mitte der Bodenplatte 10 eine Vertiefung vorgesehen sein, die - bezogen auf die Bodenplatte 10 - allseitig von erhöhten Be¬ reichen umgeben ist. Vorzugsweise jedoch variiert der Anteil des jeweiligen lokalen Normalenvektors N in der Horizontal¬ richtung x zwar in Richtung der Horizontalrichtung x gesehen, ist in Richtung der Kippachse 9 gesehen jedoch konstant. Die- se Ausgestaltung ist auch im vorliegenden Fall ergriffen. Aus diesem Grund ist das Beschickungselement 5 in den Figuren nur in Seitenansicht bzw. im Schnitt dargestellt.
Entsprechend der Darstellung der Figuren 1 bis 4 weist die Bodenplatte 10 einen vorderen Randbereich 13, einen hinteren Randbereich 14 und einen Mittelbereich 15 auf. Der vordere Randbereich 13 ist in der Nähe der offenbaren Seitenwand 11 gelegen. Der hintere Randbereich 14 ist in der Nähe derjenigen Seitenwand 11 gelegen, die der offenbaren Seitenwand 11 gegenüber liegt. Der Mittelbereich 15 liegt zwischen dem vorderen und dem hinteren Randbereich 13, 14.
Der vordere Randbereich 13 ist auf die offenbare Seitenwand 11 zu abschüssig. Der hintere Randbereich 14 ist auf die obenstehend erwähnte gegenüber liegende Seitenwand 11 zu ab¬ schüssig. Der Mittelbereich 15 verläuft im Wesentlichen horizontal .
Die Randbereiche 13, 14 weisen in der Horizontalrichtung x jeweilige Längserstreckungen 1, 1' auf. Ebenso weist der Mit¬ telbereich 15 in der Horizontalrichtung x eine Längserstreckung 1" auf. Die Längserstreckungen 1, 1', 1" liegen in der Regel zwischen 20 % und 40 % einer Gesamterstreckung L des Beschickungselements 5, diese gemessen von der offenbaren Seitenwand 11 zur gegenüber liegenden Seitenwand 11.
Vorzugsweise ist weiterhin, entsprechend der Darstellung der Figuren 1 bis 4, zwischen dem Mittelbereich 15 und dem vorde- ren Randbereich 13 ein vorderer Übergangsbereich 16 angeordnet. Weiterhin ist vorzugsweise zwischen dem Mittelbereich 15 und dem hinteren Randbereich 14 ein hinterer Übergangsbereich 17 angeordnet. Die beiden Übergangsbereiche 16, 17 sind in diesem Fall zum Mittelbereich 15 hin abschüssig.
Alternativ zur oben stehend beschriebenen Ausgestaltung
(Stichwort Rand- und Mittelbereiche 13, 14, 15) kann die Bo¬ denplatte 10 gemäß Figur 5 eine Mehrzahl von Wellen oder Halbwellen 18 - dargestellt sind in Figur 5 Halbwellen 18 - aufweisen. Die Wellen oder Halbwellen 18 liegen in diesem Fall in Richtung der Horizontalrichtung x gesehen hintereinander . Die Wellenlänge λ der Wellen oder Halbwellen 18 kann konstant sein. Vorzugsweise steigt die Wellenlänge λ entsprechend der Darstellung von Figur 5 jedoch mit dem Abstand a von der offenbaren Seitenwand 11 an. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung, insbesondere der Bodenplatte 10 des Beschickungselements 5, ergibt sich an verschiedenen Stellen der Bodenplatte 10 ein unterschiedliches Verhältnis von Normalkraft zu Querkraft beim Ankippen des Beschickungselements 5. Der Haftreibungskoeffizient bleibt jedoch konstant. Im Ergebnis ergibt sich somit ein zeitlich versetztes Abrutschen des Metallschrotts 2. Dadurch wird das Einbringen des Metallschrotts 2 in den Schacht 3 und damit der Zeitraum, in dem dynamische Kräfte auf das Rückhal¬ tesystem des Schachts 3 wirken, deutlich verlängert.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson¬ dere verlängern sich die Standzeiten und verbessert sich die Betriebssicherheit des Gesamtsystems. Auch ist die schmelzme¬ tallurgische Anlage nicht so wartungsanfällig wie eine schmelzmetallurgische Anlage des Standes der Technik. Weiter¬ hin sind weitergehende Designoptimierungen des Rückhaltesys¬ tems, des Schachts 3 usw. möglich. Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Beschickungseinrichtung für einen Schmelzofen (1) einer schmelzmetallurgischen Anlage,
- wobei die Beschickungseinrichtung ein Beschickungselement (5) aufweist, das in einem Bevorratungsbereich (6) der schmelzmetallurgischen Anlage mit für den Schmelzofen (1) bestimmtem Metallschrott (2) füllbar ist, von dort in einen Beschickungsbereich (7) überführbar ist, dort zum Entleeren um eine horizontale Kippachse (9) kippbar und in entleertem Zustand wieder in den Bevorratungsbereich (6) verfahrbar ist,
- wobei das Beschickungselement (5) eine Bodenplatte (10) und Seitenwände (11) aufweist,
- wobei mindestens eine der Seitenwände (11) zum Entleeren des Beschickungselements (5) offenbar ist,
- wobei die offenbare Seitenwand (11) parallel zur Kippachse (9) verläuft,
- wobei ein Anteil eines jeweiligen lokalen Normalenvektors (N) , den die Bodenplatte (10) aufgrund ihres Verlaufs defi¬ niert, in einer Horizontalrichtung (x) , die orthogonal zur Kippachse (9) verläuft, derart über den Ort auf der Boden¬ platte (10) variiert, dass beim Kippen des Beschickungsele¬ ments (5) um die Kippachse (9) der im Beschickungselement (5) befindliche Metallschrott (2) nicht schlagartig, son¬ dern zeitlich versetzt aus dem Beschickungselement (5) her¬ ausfällt .
2. Beschickungseinrichtung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die of¬ fenbare Seitenwand (11) um eine horizontale Schwenkachse (12) schwenkbar ist, die in der Nähe des von der Bodenplatte (10) abgewandten Endes der offenbaren Seitenwand (11) angeordnet ist .
3. Beschickungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kippachse (9) orthogonal zu einer Verfahrrichtung des Beschickungselements verläuft.
4. Beschickungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der An¬ teil des jeweiligen lokalen Normalenvektors (N) in der Horizontalrichtung (x) zwar in Richtung der Horizontalrichtung (x) gesehen variiert, in Richtung der Kippachse (9) gesehen jedoch konstant ist.
5. Beschickungseinrichtung nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bo- denplatte (10) vor dem Kippen des Beschickungselements (5) um die Kippachse (9)
- in einem vorderen Randbereich (13), der in der Nähe der offenbaren Seitenwand (11) gelegen ist, auf die offenbare Seitenwand (11) zu abschüssig ist,
- in einem hinteren Randbereich (14), der in der Nähe einer der offenbaren Seitenwand (11) gegenüber liegenden Seitenwand (11) gelegenen ist, auf die gegenüber liegende Seiten¬ wand (11) zu abschüssig ist und
- in einem zwischen dem vorderen und dem hinteren Randbereich (13, 14) gelegenen Mittelbereich (15) im Wesentlichen horizontal verläuft.
6. Beschickungseinrichtung nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwi- sehen dem Mittelbereich (15) und dem vorderen Randbereich
(13) ein vorderer Übergangsbereich (16) angeordnet ist, dass zwischen dem Mittelbereich (15) und dem hinteren Randbereich
(14) ein hinterer Übergangsbereich (17) angeordnet ist und dass die Übergangsbereiche (16, 17) zum Mittelbereich (15) hin abschüssig sind.
7. Beschickungseinrichtung nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bo¬ denplatte eine Mehrzahl von Wellen oder Halbwellen (18) aufweist, die in Richtung der Horizontalrichtung (x) gesehen vor dem Kippen des Beschickungselements (5) um die Kippachse (9) hintereinander liegen.
8. Beschickungseinrichtung nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wellenlänge (λ) der Wellen oder Halbwellen (18) mit zunehmendem Abstand von der offenbaren Seitenwand (11) ansteigt.
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