DE1936649A1 - Optimizing the oxygen feed in electro arc furnaces - Google Patents

Abstract

Oxygen feed to the furnace is continuously or intermittently varied for the purpose of affecting the composition of the smoke gases leaving the arc furnace. More specifically oxygen feed can be dependent on the smoke gas composition so that a certain smoke composition is given and maintained, whereby the portion of combustion gases can be reduced to a minimum. The oxygen feed can be in an amount precluding carbon monoxide. Provision can be made for a number of probes distributed over the cross section in the smoke gas outlet pipe and serving as for extracting smoke gas samples, the probes being connected to a mixing chamber. Connected to the latter is a continuously operating analysis device preferably for determining the carbon and/or oxygen content of the smoke gas.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung der Sauerstoffzufuhr in Elektrolichtbogenöfen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung der Sauerstoffzufuhr bei Elektrolichtbogenöfen.Method and device for optimizing the oxygen supply in Electric Arc Furnaces The invention relates to a method and an apparatus to optimize the oxygen supply in electric arc furnaces.

Es ist bekannt, Mittel zur Beseitigung der aus den Öfen ausgestoßenen Rauchgase vorzusehen. Die Menge der aus dem Elektrolichtbogenofen während des Arbeitsganges ausgestoßenen Rauchgase schwankt, und der Gehalt an Brenngas in den Rauchgasen variiert wahllos, was nicht in Wechselbeziehung zur Volumenschwankung der ausgestoßenen Rauchgase stehen muß.It is known means of eliminating the ejected from the ovens Provide smoke gases. The amount of electricity from the electric arc furnace during the operation emitted flue gases fluctuates, and the content of fuel gas in the flue gases varies indiscriminately, which is not related to the fluctuation in volume of the exhaust gases must stand.

Obwohl die Rauchgasreinigung sich in Bezug auf Kapital- und Betriebskosten am günstigsten bei möglichst kleinen Rauohgasmengen durchführen ließe, ist es aus Sicherheitsgründenerforderlich, Luftmengen in die Rauchgase zwecks Verdünnung einzuführeno Die enge der eingeführten Luft überschreitet Ublicherweise bei weitem die zur Verbrennung erforderlichen Mengen und/oder solcher Luftmengen, die das Gasgemisch außerhalb der Grenzen der Entflammbarkeit zur Vermeidung von Explosionen halten. Verdünnungsgrade weit über 5 : 1 werden gewöhnlich beim Betrieb von Gasreinigungsanlagen im Zusammenhang mit Elektrolichtbogenöfen aufrechterhalten, aber durch diese werden die Kapitalkosten sowie die Betriebskosten solcher Anlagen merklich gesteigert. Dies trifft auch auf die Vorwärmung von Schrott für Elektro lichtbogenöfen zu.Although the flue gas cleaning is different in terms of capital and operating costs would be best carried out with the smallest possible amounts of raw gas, it is over For safety reasons it is necessary to introduce quantities of air into the flue gases for the purpose of dilution o The tightness of the air introduced is usually far greater than that for combustion required amounts and / or such amounts of air that the gas mixture outside Keep within flammability limits to avoid explosions. Degrees of dilution well over 5: 1 are usually associated with the operation of gas cleaning systems maintained with electric arc furnaces, but these reduce the cost of capital and the operating costs of such systems are noticeably increased. This also applies the preheating of scrap for electric arc furnaces.

Es ist wünschenswert, einer Vorwärmanlage Rauchgase ohne Brenngase zuzuführen. In diesem Fall wird der Betrieb der Vorwärmanlage vereinfacht, da es nicht mehr erforderlich ist, schwankende Mengen an Verbrennungsluft in die Vorwärmeinheit einzuführen, um eine vollkommene und sichere Verbrennung zu erzielen. Ein weiterer Nachteil des Einzugs von Luftüberschuß in die Anlage besteht darin, daß derartige Uberschußluft die Flammentemperaturen und die Durchsohnittstemperaturen der Rauchgase -herabsetzt, wobei der thermische Wirkungsgrad der Vorwärmanlage vermindert wird.It is desirable to have a preheating system with flue gases without fuel gases to feed. In this case, the operation of the preheating system is simplified because it is no longer required, fluctuating amounts of combustion air in the preheating unit to be introduced in order to achieve a perfect and safe combustion. Another The disadvantage of drawing excess air into the system is that such Excess air the flame temperatures and the average temperatures of the flue gases - Reduced, whereby the thermal efficiency of the preheating system is reduced.

Zur Beseitigung der aufgezahlten Nachteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur Beeinflussung der Zusammensetzung der den Lichtbogenofen verlassenden Rauchgase die Sauerstoffzufuhr in den Ofen kontinuierlich oder- diskontinuierlich zu variieren.To eliminate the disadvantages listed, it is proposed according to the invention, to influence the composition of the flue gases leaving the arc furnace to vary the oxygen supply into the furnace continuously or discontinuously.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Sauerstoffzufuhr in Abhängigkeit der Rauchgaszusammensetzung derart, daß eine bestimmte Rauchgaszusammensetzung vorgegeben und eingehalten wird.In a particularly advantageous embodiment of the invention takes place the oxygen supply depending on the flue gas composition such that a certain flue gas composition is specified and adhered to.

Nach einem weiterenXSchritt der Erfindung wird bei der einzuhaltenden vorgegebenen Rauchgaszusammensetzung der Anteil an brennbaren Gasen auf ein praktisch erreichbares Mindestmaß beschränkt.According to a further X step of the invention, in the case of the predetermined flue gas composition of the proportion of combustible gases on a practically achievable minimum size limited.

Die zuzuführende Sauerstoffmenge soll jeweils so bemessen sein, daß eine vollständige Verbrennung aRer Brenngase, die be-im Durchströmen des Lichtbogenofens in den Rauchgasen enthalten sind, gewährleistet wird. Eine Zugabe von Sauerstoff über die für die vollständige Verbrennung der Brenngasbestandteile erforderliche Menge hinaus soll vermieden werden.The amount of oxygen to be supplied should in each case be such that a complete combustion of all fuel gases that are flowing through the arc furnace in the smoke gases are contained is guaranteed. An addition of oxygen over the amount required for complete combustion of the fuel gas components in addition, should be avoided.

Ob eine vollständige Verbrennung aller brennbaren Gase erfolgt ist, wird durch eine Analyse der Rauchgase kontrolliert. Die Analysenwerte geben gleichzeitig das Maß der zur vollständigen Verbrennung der Brenngase erforderlichen Sauerstoffmenge an.Whether all flammable gases have been completely burned, is checked by analyzing the smoke gases. The analysis values give at the same time the amount of oxygen required for complete combustion of the fuel gases at.

Die Analyse erfolgt kontinuierlich und umfaßt vorzugsweise den Gehalt an Kohlenmonoxyd und/oder Sauerstoff der aus dem Ofen austretenden Rauchgase.The analysis is carried out continuously and preferably includes the content of carbon monoxide and / or oxygen in the smoke gases emitted from the furnace.

Die durch die Analyse der Rauchgase bestimmte und in den Lichtbogenofen eingeführte Menge an Sauerstoff wird, da die aus dem Ofen austretenden iuchgase praktisch keine Brenngase mehr enthalten, irn Lichtbogenofen in thermische Energie für den Schmelzprozeß umgewandelt.The determined by the analysis of the flue gases and in the electric arc furnace introduced amount of oxygen, as the iuchgases emanating from the furnace practically no more fuel gases contained in an electric arc furnace in thermal energy converted for the melting process.

Bei einer einfach durchzuführenden Analyse der Rauchgase ist es zweckmäßig, das tatsachliche Vorhandensein von Kohlenmonoxyd in den Rauchgasen als Maß fUr die zuzuführende Sauerstoffmenge heranzuziehen.In the case of an analysis of the flue gases that is easy to carry out, it is advisable to the actual presence of carbon monoxide in the flue gases as a measure of the to use the amount of oxygen to be supplied.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der brtrindung besteht nunmehr darin, Sauerstoff in einer solchen Menge zuzuführen, da3 die Rauchgase zumindest kein Kohlenmonoxyd enthalten.An expedient embodiment of the bond now consists in To supply oxygen in such an amount that the smoke gases do not contain at least carbon monoxide contain.

Eine kleine enge an Sauerstoff darf in den Rauchgasen dagegen noch enthalten sein0 Die maximal zulässige Menge an Sauerstoff und/oder Kohlenmonoxyd wird einer Regelvorrichtung für die Sauerstoffzufuhr als Sollwert eingegeben.On the other hand, a small amount of oxygen is still allowed in the flue gases be included0 The maximum permissible amount of oxygen and / or Carbon monoxide is used as a set point in a regulating device for the oxygen supply entered.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beseitigt die Nachteile der bisher bekannten obengenannten Verfahren. Dabei ist es gleichgültig, ob Sauerstoff in den Lichtbogenofen geblasen wird, um den Schmelzprozeß zu beschleunigen oder um bestimmte Elemente aus dem flüssigen Metall auszuscheiden. Entscheidend ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich, daß die Sauerstoffzufuhr in einer solchen Weise und Menge erfolgt, daß in dem Lichtbogenofen eine möglichst vollständige Verbrennung aller Gasanteile erfolgt, wodurch ein besonders günstiger thermischer und metallurgischer Effekt erzielt wird.The method according to the invention eliminates the disadvantages of the previous one known above-mentioned method. It does not matter whether there is oxygen in the Arc furnace is blown to speed up the melting process or to achieve certain Separate elements from the liquid metal. It is crucial in the case of the invention Process only that the oxygen supply is carried out in such a manner and quantity, that in the arc furnace the most complete possible combustion of all gas components takes place, whereby a particularly favorable thermal and metallurgical effect is achieved.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus mehreren in der Auslaßleitung der Rauchgase über den Querschnitt verteilten zur Rauchgasprobe-Entnahme dienenden Sonden, die mit einer Mischkammer verbunden sind, an die sich eine kontinuierlich arbeitende Analysiervorrichtung, vorzugsweise zur Bestimmung des Kohlenstoff- und/oder Sauerstoffgehaltes des Rauchgases anschließt, deren Analysenwerte von einer Vorrichtung angezeigt werden und/oder daß entsprechend der gemessenen Analysenwerte von dieser Vorrichtung zur Regelung der Sauerstoffzufuhr ein Ventil in der zum Lichtbogenofen führenden Sauerstoffleitung über einen Motor bestätigt wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.The device for carrying out the method consists essentially from several distributed in the outlet line of the flue gases over the cross section for the extraction of smoke gas samples, which are connected to a mixing chamber are, to which a continuously working analyzer, preferably to determine the carbon and / or oxygen content of the flue gas, whose analysis values are displayed by a device and / or that accordingly the measured analysis values from this device for regulating the oxygen supply a valve in the oxygen line leading to the arc furnace via a motor is confirmed. An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and is explained in more detail below.

Den Elektrolichtbogenofen 1 verlassen die Rauchgase durch die Auslaßleitung 2, in der zur Probeentnahme zwei Sonden 3 angeordnet sind. Die Rauchgasproben gelangen von diesen Sonden 3 in die Mischkammer 4. Dort werden die aus verschiedenen Querschnittsabschnitten der Auslaßleitung 2 entnommenen Rauchgasproben miteinander vermischt. Eine Vorrichtung 5 führt die Analyse zur Bestimmung der Rauchgaszusammensetzung durch. Die Vorrichtung 5 kann die gemessenen Analysenwerte einmal anzeigen und sie zum anderen auch auf ein Ubertragungsgerät 6 leiten, in dem sie mit dem Sollwert verglichen werden und von dem gegebenenfalls impulse auf einen Motor 7 zur Regelung der Sauerstoffzufuhr gegeben werden. Der Motor 7 betätigt dann ein Ventil 8 in der Sauerstoffzuführleitung 9 zu dem Lichtbogenofen 1.The flue gases leave the electric arc furnace 1 through the outlet pipe 2, in which two probes 3 are arranged for taking samples. The smoke samples arrive from these probes 3 into the mixing chamber 4. There, the various cross-sectional sections the exhaust gas samples taken from the outlet pipe 2 are mixed with one another. One device 5 carries out the analysis to determine the flue gas composition. The device 5 can display the measured analysis values once and also display them on the other a transmission device 6, in which they are compared with the target value and from which, if necessary, pulses to a motor 7 to regulate the oxygen supply are given. The motor 7 then actuates a valve 8 in the oxygen supply line 9 to the arc furnace 1.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Steuerung des Ventils 8 dem Lichtbogenofen mehr Sauerstoff zugeführt, wenn überschüssige Mengen an Kohlenmonoxyd vorhanden sind und/oder wenn die Menge an Sauerstoff unter dem festgesetzten Wert liegt und umgekehrt.According to the method according to the invention, by controlling the valve 8 more oxygen is added to the arc furnace when there are excess amounts of carbon monoxide are present and / or when the amount of oxygen is below the set value lies and vice versa.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Variation der Sauerstoffzufuhr in der Art, daß die auftretenden Rauchgase im wesentlichen keine Brenngase enthalten, so daß die Wärmeenergie der die Rauchgase bildenden Gase im Schmelzprozeß vollständig ausgeschöpft werden kann. Somit läßt sich zum Einsohmelzen des Metalls erforderliche elektrische Energie einsparen.The advantage of the method according to the invention is the variation the oxygen supply in such a way that the smoke gases that occur essentially contain no fuel gases, so that the heat energy of the gases forming the flue gases can be fully exhausted in the melting process. Thus it can be melted in save the electrical energy required by the metal.

Auf der anderen Seite ist es höchst unerwünscht, überschüssige Mengen an Sauerstoff in den Ofen einzuführen, da, ganz abgesehen von den erhöhten Kosten für Sauerstoff, die auf diese Weise sich ergeben, solche Überschußmengen an Sauerstoff verschiedene Parameter des Elektrolichtbogenofenbetriebes nachteilig beeinflussen, wie beispielsweise den Verbrauch an Graphitelektroden, der ansteigt, weil durch den in der Ofenatmosphäre vorhandenen freien Sauerstoff der Graphit oxydiert wird. Ferner ist die Ausbeute an Metall geringer, weil der vorhandene freie Sauerstoff in der Ofenatmosphäre dazu neigt, sich mit dem im Ofen anwesenden Metall zu verbinden. Es bilden sich Metalloxyde, die in Schlacke gehen und somit für das Ausbringen an gutem Stahl verloren sind.On the other hand, it is highly undesirable to have excess amounts of introducing oxygen into the furnace, quite apart from the increased costs for oxygen obtained in this way, such excess amounts of oxygen various parameters of the Electric arc furnace operation disadvantageous affect, such as the consumption of graphite electrodes, which increases, because the graphite is oxidized by the free oxygen present in the furnace atmosphere will. Furthermore, the yield of metal is lower because of the free oxygen present in the furnace atmosphere tends to combine with the metal present in the furnace. Metal oxides are formed, which go into slag and are therefore ready for discharge good steel are lost.

Schließlich wird die Menge an ausgestoßenen Rauchgasen unnötig erhöht.Ultimately, the amount of smoke gas emitted is unnecessarily increased.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims (5)

P a t e I1 t a n s p r ü c h e : 1. Verfahren zur Optimierung der Sauerstoffzufühi'ung bei Elektrolichtbogenöfen, dadurch gekennzeichnet, daß zurBeeinflussung der Zusammensetzung der den Lichtbogenofen verlassenden Rauchgase die Sauerstoffzufuhr in den Ofen kontinuierlich oder diskontinuierlich variiert wird. P a t e I1 t a n s p r ü c h e: 1. Procedure for optimizing the Oxygen supply in electric arc furnaces, characterized in that for influencing the composition of the flue gases leaving the arc furnace determines the oxygen supply in the furnace is varied continuously or discontinuously. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzufuhr in Abhangigkeit der Rauchgaszusammensetzung derart erfolgt, daß eine bestimmte Rauchgaszusammensetzung vorgegeben und eingehalten wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the oxygen supply depending on the flue gas composition takes place in such a way that a certain flue gas composition is specified and adhered to. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,- dadurch gekennzeichnet, daß bei der einzuhaltenden vorgegebenen Rauchgaszusammensetzung der Anteil an brennbaren Gasen auf ein Mindestmaß beschränkt ist.3. The method according to claim 1 or 2, - characterized in that with the specified flue gas composition to be complied with, the proportion of combustible gases Gases is limited to a minimum. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff in einer solchen Menge zugeführt wird, daß die Rauchgase zumindest kein Kohlenmonoxyd enthalten.4. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in, that the oxygen is supplied in such an amount that the smoke gases at least does not contain carbon monoxide. 5. Vorrichtung zur Durchführungdes Verfahrens nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß sie sich im wesentlichen zusammensetzt aus mehreren in der Auslaßleitung (2) der Rauchgase über den Querschnitt verteilten zur Rauchgasprobeentnahme dienenden Sonden (5), die mit einer Mischkammer (4) verbunden sind, an die sich eine kontinuierlich arbeitende Analysiervorrichtung (5), vorzugsweise zur Bestimmung des Kohlenstoff- und/oder Sauerstoffgehaltes des Rauchgases anschließt, deren Analysenwerte von einer weiteren Vorrichtung (6) angezeigt werden und/oder daß entsprechend den gemessenen Analysenwerten von dieser Vorrichtung (6) zur Regelung der Sauerstoffzufuhr ein Ventil (8) in der zum Lichtbogenofen (1) führenden Sauerstoffleitung (9) über einen Motor (7) betätigt -wird.5. Apparatus for carrying out the method according to any one of the preceding Addresses, characterized in that it is composed essentially of several in the outlet line (2) of the flue gases distributed over the cross section to the Flue gas sampling probes (5) with a mixing chamber (4) connected to a continuously operating analyzer (5), preferably to determine the carbon and / or oxygen content of the Flue gas connects, the analysis values of which are displayed by a further device (6) and / or that according to the measured analysis values from this device (6) to regulate the oxygen supply a valve (8) in the to the arc furnace (1) leading oxygen line (9) is operated by a motor (7).