DE102013005699A1

DE102013005699A1 - Schrottschmelzofen-Pfannenofen-System und Verfahren zum Betrieb dieses Systems

Info

Publication number: DE102013005699A1
Application number: DE102013005699.3A
Authority: DE
Inventors: Mathias Lüttenberg; Dipl.-Ing. Schüring Andreas
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-09-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schrottschmelzofen-Pfannenofen-System. Dies ist dadurch gekennzeichnet, dass im Schrottschmelzofen das Einschmelzen des Schrotts mittels zugeführter Primärenergie erfolgt und die Metallschmelze in einen Pfannenofen abgestochen wird, in dem das Überhitzen des geschmolzenen Metalls durch elektrische Energie, insbesondere einen Lichtbogen erfolgt und der Stahl ggf. fertig legiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schrottschmelzofen-Pfannenofen-System, sowie ein Verfahren zum Betrieb dieses Systems.
Für das Einschmelzen von Schrott und die anschließende Überhitzung bzw. Behandlung der Metallschmelze sind Niederschacht-Lichtbogenöfen beispielsweise aus der DE 42 36 510 C2 oder der DE 199 15 575 B4 bekannt.
Die Erfindung strebt das Ziel an, die Kapazität eines integrierten Hüttenwerks durch den Einsatz eines Schrottschmelzofens zu erhöhen und die Energiebilanz sowie die Investitionsausgaben für ein Stahlwerk durch Reduzierung des Roheiseneinsatzes zu minimieren. Ferner wird durch die Kombination Schrottschmelzofen, Pfannenofen und Konverter, die Blaszeit verkürzt, der Endphoshor- und Endschwefelgehalt bei Blasende verringert.
Erreicht wird dies durch die erfindungsgemäße Gestaltung eines mit Primärenergie betriebenen Schrottschmelzofens und eines mit elektrischer Energie betriebenen Pfannenofens, wobei das Einschmelzen des Chargierten Schrotts nahezu ausschließlich durch Primärenergie und die anschließende Überhitzung der Schmelze durch den Lichtbogen erfolgt.
Im Einzelnen sieht hierzu die Erfindung ein Schrottschmelzofen-Pfannenofen-System vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im Schrottschmelzofen das Einschmelzen des Schrotts mittels zugeführter Primärenergie erfolgt und die Metallschmelze in einen Pfannenofen abgestochen wird, in dem das Überhitzen des geschmolzenen Metalls durch elektrische Energie, insbesondere einen Lichtbogen erfolgt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Pfannenofen um einen Schwenkpfannenofen, der zwei Behandlungsstände besitzt.
Nach einer weiteren Ausbildung ist der Hub der Graphitelektroden, die für den Pfannenofen vorgesehen ist, ausreichend, um das in die Pfanne gelangte erschmolzene Metall praktisch vom Pfannenboden beginnend elektrisch zu heizen.
Beim Betrieb des Schrottschmelzofen-Pfannenofen-Systems, erfolgt das Einschmelzen des Schrotts mittels Primärenergie im Schrottschmelzofen, dann wird die Schrottschmelze in den Pfannenofen überführt und anschließend dort mittels elektrischer Energie, insbesondere einen Lichtbogen, überhitzt. Anschließen kann sich optional ein Fertiglegieren.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vor der Zugabe der Schrottschmelze in den Pfannenofen in diesen eine Roheisenschmelze aufgegeben werden, wobei während des Überhitzens durch den in der Roheisenschmelze gelösten Kohlenstoff eine Reduzierung der Oxide in der zugeführten Schrottschmelze erfolgt
Die Überführung der Schrottschmelze in den Pfannenofen kann kontinuierlich oder chargenweise erfolgen.
Weiterhin kann die Schmelze aus dem Pfannenofen einem Konverter zugeführt werden, so dass dort die Fertigstellung erfolgt.
Beim Betrieb des erfindungsgemäßen System, mit einem kontinuierlich betriebenen Schachtofen wird das erschmolzene Metall durch eine kippbare Abstich Rinne in den jeweils betriebenen Behandlungstand des Pfannenofens geleitet, wo das Metall überhitzt wird.
Dabei können ggf. noch notwendige metallurgische Arbeiten in der Pfanne ausgeführt werden.
Entscheidend ist, dass der größere Teil des Schmelzprozesses mit Primärenergie durchgeführt wird.
Der Einsatz der mit erheblichen Verlusten (Transformation- & Transport-Verluste) produzierten elektrischen Energie wird minimiert und nur noch für den Prozess des Überhitzens des Metalls eingesetzt. Durch diese Kombination dieser beiden Technologien gelingt es, energiesparend und umweltschonend flüssiges Metall zu erzeugen.
Sowohl das Einschmelzen mit der Primärenergie wie auch das Überhitzen mit dem Lichtbogen finden nacheinander bzw. zeitgleich statt. Das einzuschmelzende Metall (Schrott, DRI, HBI usw.) wird durch Primärenergie-Brenner, eingeschmolzen und das verflüssigte Metall wird aus dem Schrottschmelzofen kontinuierlich oder chargenweise in den Pfannenofen überführt, wo die Überhitzung mittels elektrischer Energie stattfindet. Die Prozessgase der Brenner strömen durch die Schüttgutsäule und geben hierbei einen Großteil ihrer Energie an das noch nicht geschmolzene Metall ab. Der Wirkungsgrad wird hierdurch noch weiter gesteigert.
Der Einsatz von Primärenergiebrennern in dem verkapselt ausgeführten Ofengefäß und das Schrott Changier System führt zu einer Verringerung der zu reinigenden Abgase. Dabei kommt ein spezielles Verfahren zur Online-Abgasanalysemessung zum Einsatz, welches die Steuerung der Brenner regelt und so die Verschlackung des Eisens minimiert. Dabei wird jeder Brenner, entweder in Gruppen oder einzeln angesteuert.
Die zu installierende elektrische Leistung in dem erfindungsgemäßen System ist deutlich geringer als die in einem vergleichbaren EAF gleicher Produktivität. Beim Betrieb der elektrischen Heizung gibt es nur geringe Rückwirkungen auf das elektrische Netz, da die Heizung nur auf dem flachen Bad betrieben wird. Da zum Überhitzen mit Hilfe der Lichtbögen annähernd die gleiche Zeit zur Verfügung steht, wie die Zeit, die für das Erschmelzen des Schrottes notwendig ist, kann die elektrische Anschluss Leistung sehr gering gewählt werden. Dies führt zur Reduzierung der Investitionskosten. Aufgrund der geringen Anschluss Leistung ist auch der Verschleiß des FF Materials entsprechend gering.
Die Erfindung soll nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben werden. Dabei zeigt:
1 und 2 schematische Darstellungen eines Schrottschmelzofen mit nachgeordnetem Schwenk-Pfannenofen in Seitenansicht und Aufsicht
Bezugszeichenliste

1: Schwenkpfannenofen
2: Pfannenwagen
3: Pfanne
4: Beschickungssystem 1
5: Beschickungssystem 2
6: Nebeneinrichtungen LF:
6a: T & P Lanze & O2 Lanze
6b: Drahteinspulsystem
6c: Ar.-Not Lanze
7: LF Absaugleitung 1
8: LF Absaugleitung 2
9: Abstich Rinne
10: Schachtuntergefäß mit Brennersystemen und Abstichöffnung
11: Schachtgefäß
12: Abgasleitung Schachtofen
13: Materialschleuse
14: Materialaufgabe Schachtofen
15: Förderwagen
16: Zwischenbehälter
17: Schrottaufgabe
18: Schrottförderband
: Online-Abgasanalyse

Erfindungsgemäß sollte es sich bei dem Pfannenofen um einen Schwenkpfannenofen 1 handeln. Jeder der beiden Behandlungsstände ist mit den erforderlichen Nebeneinrichtungen T&P-Lanze 6a; Drahteinspulsystem 6b; Argon Not Lanze 6c) und einem Anschluss an die Materialwirtschaft ausgerüstet. Ggf. kann durch die Zugabe von Kohlenstoffhaltigen Zuschlägen ein Teil des verschlackten Eisens zurück reduziert werden. Es ist vorstellbar, dass durch eine Sauerstofflanze bei gleichzeitiger Zugabe von Aluminium bzw. Fe Si ein chemisches Heizen erfolgen kann, hierdurch kann die Zugabe von elektrischer Energie noch weiter verringert werden. Der Schrott wird durch eine Materialschleuse 13 in den gekapselten Schachtofen 10 eingebracht.
Unterhalb der Materialschleuse 13 befindet sich die der Anschluss der Gasreinigungsanlage im anschießenden Schacht erwärmen die Prozessgase die chargierte Schrottfüllung des Schachtes. Im Schachtuntergefäss 11 sind das Brennersystem und die Abstich Öffnung angeordnet. Da der Verschleiß des FF Materials im Brennerbereich voreilend gegenüber dem restlichen Schachtofens ist, kann dieser Bereich separat gewechselt werden. Durch die Abstich Rinne 9 wird das flüssige Metall in den jeweils genutzten Behandlungsstand geleitet und hier mit Hilfe der Lichtbögen des LF überhitzt.
Erreichbar ist mit dem erfindungsgemäßen System bzw. dessen Betriebsweise ein kontinuierlicher Betrieb, d. h. ein ununterbrochener Schmelz- und Überhitzungsbetrieb.
Da der Ofen kontinuierlich betrieben wird, wird auch die Schrottsäule konstant gehalten, so dass sich gleichmäßige Betriebsbedingungen für die Brenner sowie die Erwärmung und das Aufschmelzen der Schrottsäule ergeben.
Weitere Möglichkeiten sind:

– Die Überhitzungseinrichtung kann mit Gleichstrom (eine Elektrode) aber auch mit Wechselstrom (drei Elektroden) betrieben werden.
– Der LF kann als stationärer Ofen betrieben werden, mit zwei Fahrzeugen und einer Übergaberinne.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4236510 C2 [0002]
DE 19915575 B4 [0002]

Claims

Schrottschmelzofen-Pfannenofen-System, dadurch gekennzeichnet, dass im Schrottschmelzofen das Einschmelzen des Schrotts mittels zugeführter Primärenergie erfolgt und die Metallschmelze in einen Pfannenofen abgestochen wird, in dem das Überhitzen des geschmolzenen Metalls durch elektrische Energie, insbesondere einen Lichtbogen erfolgt und der Stahl ggf. fertig legiert wird.
Schrottschmelzofen-Pfannenofen-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Pfannenofen um einen Schwenkpfannenofen handelt, der zwei Behandlungsstände besitzt.
Schrottschmelzofen-Pfannenofen-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Hub der Graphitelektroden, die für den Pfannenofen vorgesehen ist, ausreichend ist, um das in die Pfanne gelangte erschmolzene Metall praktisch vom Pfannenboden beginnend elektrisch zu heizen.
Schrottschmelzofen-Pfannenofen-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kontinuierlich betriebene Schachtofen als Schrottschmelzofen das erschmolzene Metall durch eine kippbare Abstich Rinne in den jeweils betriebenen Behandlungstand des Pfannenofens leitet, wo das Metall überhitzt wird
Schrottschmelzofen-Pfannenofen-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schachtofen mit der Materialschleuse gekapselt ausgeführt, um die Falschluftmengen des Schrottschmelzofens zu minimieren und Sauerstoffbrenner zum Einsatz kommen.
Verfahren zum Betrieb eines Schrottschmelzofen-Pfannenofen-Systems, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschmelzen des Schrotts mittels Primärenergie im Schrottschmelzofen, dass die Schrottschmelze in den Pfannenofen überführt und anschließend dort mittels elektrischer Energie, insbesondere einen Lichtbogen, ein Überhitzen erfolgt, dem sich optional ein Fertiglegieren anschließt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zugabe der Schrottschmelze in den Pfannenofen in diesen eine Roheisenschmelze aufgegeben wird und dass während des Überhitzens durch den in der Roheisenschmelze gelösten Kohlenstoff eine Reduzierung der Oxide in der zugeführten Schrottschmelze erfolgt
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überführung der Schrottschmelze in den Pfannenofen kontinuierlich oder chargenweise erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus dem Pfannenofen einem Konverter zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blaszeit im Konverter verringert wird und so die Produktivität erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endphosphorgehalte in der Schmelze bei Blasende abgesenkt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endschwefelgehalte der Schmelze bei Blasende abgesenkt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Online-Abgasanalysemessung und der direkten Ansteuerung der Brenner, in Gruppen oder einzeln, die Verschlackung des Eisens minimiert.