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Verfahren zum Beireiben eines kokslosen, gasgefeuerten Kupolofens zum Schmelzen und Überhitzen von Eisenmetallen und deren Legierungen, insbesonders von Gußeisen, wobei üblicherweise das geschmolzene Metall durch ein innerhalb des Schachtes angeordnetes Bett mit aus losen, kugelförmig ausgebildeten, kalkgebundenen Glanzerz-Graphitkörpern oder keramischen Materialien läuft, gekennzeichnet dadurch, daß den Gattierungskomponenten je Tonne metallischen Einsatzmaterials 0,5 bis 5kg Silizium in Form von Ferrosilizium mit einer Körnung von 10 bis 20mm zugesetzt werden.A method of grinding a coke-free, gas-fired cupola to melt and overheat ferrous metals and their alloys, particularly cast iron, wherein usually the molten metal passes through a bed disposed within the well having loose, spherically formed, lime-bonded lustrous graphite bodies or ceramic materials, characterized in that 0.5 to 5 kg of silicon in the form of ferrosilicon with a particle size of 10 to 20 mm are added to the constituent components per tonne of metallic feedstock.
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines kokslosen, gasgefouerten Kupolofens zum Schmelzen und Überhitzen von Eisenmetallen und deren Legierungen, insbesondere von Gußeisen, in metallurgischen Betrieben.The invention relates to a method for operating a cokeless, gas-fired cupola furnace for melting and superheating ferrous metals and their alloys, in particular cast iron, in metallurgical operations.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Bekannt ist es, daß beim gasgefeuerten Kupolofen der Brennstoff durch unmittelbar am Ofenschacht oder am seitlich in den Ofenschacht übergehenden Herd angeordnete Brenner umgesetzt wird. Die so erzeugten heißen Ofengase strömen in die Überhitzungskammer und danach im Gegenstromprinzip durch die Schüttsäule, welche durch eine als wassergekühlter Rost ausgeführte Halteeinrichtung für das Bett- und metallische Einsatzmaterial einschließlich der Zuschlagkomponenten getrennt sind. Durch die heißen Ofengase kommt es zum Schmelzen des metallischen Einsatzmatenals und zum Verschmelzen der Zuschlagkorrnonenten, wobei diese in einen das flüssige Eisen sammelnden Herd abtropfan. Im Herd überhitzen die heißen Ofengase das flüssige Eisen. So ist beispielsweise in DE-AS 2204042 ein Verfahren zum Schmelzen von Eisen mit einem in dieser Bauweise ausgeführten, gasgefeuerten Kupolofen dargestellt. Die Ofengase von den Brennkammern treffen auf ein Stützgitter mit feuerfesten, kugelförmig ausgebildeten Körpern, die einen Durchmesser von 7,5 bis 15% des mittleren Schlichtdurchmessers haben und aus kaltgebundenem Glanzerz-Graphit bestehen. Sie sollen als Wärmetauscher wirken, den Durchlaß des erforderlichen Gasvolumens ermöglichen und gleichzeitig eine genügend lange Wegstrecke sowie Berührungszeit für die herunterlaufenden Metalltropfen gewährleisten können, damit diese eine ausreichende Überhitze aufnehmen. Nachteilig ist, daß bei dieser Ofenfahrweise die Überhitzung des flüssigen Metalls stark eingeschränkt ist, insbesondere die Schlacke nicht ungehindert in den Herd abfließen kann, da das sich primär gebildete FeO und die höherwertigen Eisenoxide, die durch die Gattierung des metallischen Einsatzmateriales eingetragen werden, eine hohe Viskosität haben. Gleichzeitig erhöht sich die Verweildauer des flüssigen Eisens im Stützgitterbereich. Dies führt zu einer Verdichtung dor Schüttsäule über dem Stützgitter und hat eine starke Erhöhung des Ofendruckes zur Folge. Im Extremfall gelangt Schlacke mit dem Gasstrom au:> der Schmelzzone unmittelbar über dem Stützgitter bzw. Rost bis in die Vorwärmzone der Schüttsäule und der Schmelzprozeß rr't-ß unterbrochen werden. Es wird somit kein hinreichend stabiler Ofengang realisiert. Die Ursachen des instabilen Oferjganges bind in den unzureichenden thermodynamirchen Bedingungen während des Schmelzprozesses im gasgefeuerten Kupolofen zu sehen. Dies hat zur Folge, daß die Schme'zzeiten nicht eingehalten werden können.It is known that in gas-fired cupola, the fuel is converted by arranged directly on the furnace shaft or laterally in the furnace shaft hearth burner. The hot furnace gases produced in this way flow into the superheating chamber and then countercurrently through the bulkhead, which are separated by a holding device for the bed and metallic feed material, including the aggregate components, designed as a water-cooled grate. The hot furnace gases cause the melting of the metallic feedstock material and the melting of the aggregate components, which drip off into a hearth collecting the liquid iron. In the stove, the hot furnace gases overheat the liquid iron. Thus, for example, DE-AS 2204042 shows a process for melting iron with a gas-fired cupola designed in this way. The kiln gases from the combustors strike a support grid with refractory, spherically shaped bodies having a diameter of 7.5 to 15% of the median sizing diameter and made of cold-bonded glossy ore graphite. They should act as heat exchangers, allow the passage of the required gas volume and at the same time can ensure a long enough distance and contact time for the descending metal drops so that they absorb sufficient heat. The disadvantage is that in this Ofenfahrweise the overheating of the liquid metal is severely limited, especially the slag can not flow unhindered into the stove, since the primary FeO and the higher-grade iron oxides, which are registered by the Gattierung of the metallic feedstock, a high Have viscosity. At the same time, the residence time of the liquid iron in the support grid area increases. This leads to a compression dor Schüttsäule on the support grid and has a strong increase in the furnace pressure result. In extreme cases, slag arrives with the gas stream:> the melting zone immediately above the support grid or grate up to the preheating zone of the pouring column and the melting process rr't-ß are interrupted. Thus, a sufficiently stable furnace run is not realized. The causes of unstable Oferjganges bind in the inadequate thermodynamic conditions during the melting process in the gas-fired cupola. This has the consequence that the Schme'zzeiten can not be met.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist >s, r!e n Aufwand zum Betreiben eines kokslosen, gasgefeuerten Kupolofens, insbesonders die Kosten zum Schmelzen und ÜbernNen des Eisens, zu senken.The aim of the invention is to reduce the expense of operating a coke-free, gas-fired cupola, in particular the costs for melting and transferring the iron.
Darlegung des Wesens o'er ErfindungPresentation of the essence of invention
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zum Betreiben eines kokslosen, gasgefeuerten Kupolofens zum Schmelzen und Überhitzen von Eisenmetallen und deren Legierungen insbesonders von Gußeisen, welches die thermodynamischen Bedingungen während des Schmelzprozesses im Rostbereich so einstellt, daß ein stabiler Ofengang garantiert wird.The object of the invention is to develop a method for operating a coke-free, gas-fired cupola for melting and overheating ferrous metals and their alloys, in particular cast iron, which adjusts the thermodynamic conditions during the melting process in the grate area so that a stable furnace aisle is guaranteed.
Erfindungsgemäß v/erden den Gattierungskomponenten je Tonne metallischen Einsatzmateriales 0,5 bis 5kg Silizium in Form von Ferrosilizium mit einer Körnung von 10 bis 20mm zugesetzt. Aufgrund seiner geringen Stückigkei^ gegenüber den anderen Gattierungskomponenten gelangt das Ferrosilizium beim Gattiervorcjang durch die freien Räume der Schüttsäule bis unmittelbar in den Rostbereich. Das Ferrosilizium schmilzt rasch auf, und über die Reduzierung der höherwertigen Eisenoxide entsteht bei diesen Temperaturen aus den primären Eisenoxiden eine niedrigviskose Schlacke, die ungehindert in den Herd abfließt. Somit verringert sich auch die Verweildauer des flüssigen Eisens im Rostbereich und die sekundäre Eisenoxidbildung wird unterbunden. Ebenfalls wird dadurch eine Verringerung der Entkohlung und des Abbrandes der anderen 7.>egleitelemente bewirkt. Die Schlackedeckschicht im Herd hat eine optimale Wärmeleitfähigkeit. Der Vorteil des Verfahrens zum Betreiben eines kokslosen, gasgefeuerten Kupolofens besteht in einer guten Stabilität des Ofenganges im praktischen Schmelzprozeß, da keine höherwertigen Eisenoxide in der Schlacke sind.In accordance with the invention, 0.5 to 5 kg of silicon in the form of ferrosilicon with a particle size of 10 to 20 mm are added per tonne of metallic feedstock to the constituent components. Due to its low porosity compared to the other constituent components, the ferrosilicon in the Gattiervorcjang passes through the free spaces of the pouring column until it reaches the grate area. The ferrosilicon melts quickly, and the reduction of the higher-grade iron oxides at these temperatures produces a low-viscosity slag from the primary iron oxides, which flows off unhindered into the hearth. Thus, the residence time of the liquid iron in the grate area is reduced and the secondary iron oxide formation is suppressed. This also causes a reduction in the decarburization and the burn-off of the other 7th> directing elements. The slag cover layer in the stove has optimal thermal conductivity. The advantage of the method of operating a coke-free, gas-fired cupola is the good stability of the oven cycle in the practical melting process, since there are no higher-grade iron oxides in the slag.