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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschickung eines Ofens, insbesondere
eines Elektrolichtbogenofens, mit Stoffen zur Herstellung einer Metallschmelze,
mit wenigstens einem Förderweg, längs dessen ein
erster Stoff und wenigstens ein zweiter Stoff dem Ofen zuführbar
sind.
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Bei
der Herstellung von Metallschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen,
werden Stoffe zu deren Herstellung benötigt. Derartige
Stoffe sind etwa Eisenschwamm in heißer oder kalter Form,
auch bekannt unter Hot Direct Reduced Iron, abgekürzt:
HDRI, bzw. Cold Direct Reduced Iron, abgekürzt CDRI, sowie
Eisenschwammbriketts. Ferner sind in der Regel weitere Stoffe, wie
beispielsweise Kalk, Kohle, andere Zuschlagstoffe oder Stoffgemische,
erforderlich.
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Der
heiße Eisenschwamm wird in der Regel mittels eines Direktreduktionsverfahrens
aus Eisenerz gewonnen. Die dazu erforderliche Direktreduktionsanlage
ist in der Regel nahe einem Ofen, in der Regel einem Lichtbogenofen,
angeordnet.
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Die
Zugabe der Stoffe zur Herstellung von Metallschmelzen erfolgt in
der Regel über Förderwege, welche häufig
Schurren und Förderbänder umfassen. Die Menge
und Zeitpunkt der Zugabe der Stoffe ist in der Regel wesentlich
bei der Herstellung von Metallschmelzen, insbesondere bei einem
Elektrolichtbogenofen. In der Regel werden für die Zuführung
von Stoffen in den Ofen größtenteils gemeinsame
Förderwege für die unterschiedlichen Stoffe verwendet.
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Da
die Stoffe in der Regel aus unterschiedlichen Stofflagerstätten
zum Ofen befördert werden, ergeben sich häufig
lange Förderwegzeiten aufgrund relativ langer Wegstrecken.
Diese sind bei der Chargierung bzw. Beschickung bzw. Beladung des
Ofens zu berücksichtigen.
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Aus
der internationalen Patentanmeldung
WO 2006/111579 A1 sind
Mittel zum Transport von heißem granularen Material von
einer Ladezone zu einem Elektrolichtbogenofen bekannt. Eine derartige Transportvorrichtung
zur Beschickung eines Ofens mit HDRI ist einerseits technisch aufwendig
sowie verschleiß- und fehleranfällig.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die Zuverlässigkeit
und die Flexibilität einer Beschickungsvorrichtung zu erhöhen.
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Die
Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Beschickungsvorrichtung
dadurch gelöst, dass der Förderweg einen ersten
Behälter zur Zwischenspeicherung des ersten Stoffes und
wenigstens einen zweiten Behälter zur Zwischenspeicherung
des wenigstens zweiten Stoffes, eine Zuführeinrichtung zur
Zuführung wenigstens eines der Stoffe in jeweils einen
Behälter, und eine Abführeinrichtung zur Abführung
wenigstens eines der Stoffe aus jeweils einem Behälter
in den Ofen umfasst.
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Eine
derartige Ausbildung des Förderwegs erlaubt insbesondere,
dass die Geschwindigkeit und Richtung der Stoffe beim Austritt aus
der Abführeinrichtung in den Ofen in definierter und verbesserter Weise
für die Herstellung der Metallschmelze bereitgestellt wird.
Dies ist insbesondere von Bedeutung für das Einbringen
von heißem Eisenschwamm in den Ofen. Denn hier können
hohe Stoffaustrittsgeschwindigkeiten, welche bei direkter Einspeisung
von heißem Eisenschwamm aus einer schwerkraftbetriebenen
Direktreduktionsanlage in den Ofen auftreten und zu Elektrodenbrüchen
führen können, vermieden werden. Der Stoff wird
mittels der Behälter kurz vor dem Ofen in einen definierten,
etwa ruhenden Zustand gebracht, was aufgrund der definierten Ausgangsbedingungen
positiven Einfluss auf den Herstellungsprozess von Metallschmelzen
nimmt. Das Zwischenspeichern des Stoffes besteht in diesem Fall
nur in einem Durchlaufen des Stoffes durch den Behälter,
wobei die Randbedingungen für den Stoff, wie etwas seine
Geschwindigkeit, durch das Durchlaufen des Behälters in
definierter Weise ein gestellt werden. So können bspw. die
Austrittsgeschwindigkeiten der Stoffe in den Ofen in verbesserter
Weise eingestellt werden. Auch kann durch die Erfindung einem unterschiedlichen
Verschleiß- und Förderverhalten der zu verwendenden
Stoffe Rechnung getragen werden.
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Ferner
ist es möglich, bei entsprechender Ausbildung der Behälter
einen Stoffzwischenspeicher für etwa Kalk oder Kohle relativ
nah am Ofen anzuordnen. In diesen kann ein Stoff über längere
Zeit aufbewahrt werden und nur dann abgeführt in den Ofen
abgeführt werden, wenn dieser benötigt ist. Dadurch
werden die Zeiten zum Antransport von Stoffen in den Ofen verringert.
Es werden somit die Reaktionszeiten, d. h. die Zeiten vom Erkennen,
das eine gewisse Chargierung im Ofen erforderlich ist, bis zum Eintreffen
der Stoffe zur Bereitstellung der entsprechenden Chargierung im
Ofen, bei der Chargierung verkürzt. Ferner können
vor den Behältern im Förderweg aufgetretene Probleme,
beispielsweise eine Blockierung eines Förderwegs, zumindest
zeitweise kompensiert werden. Die herzustellende bzw. hergestellte
Metallschmelze wird somit weniger durch Fehler im Förderweg
gefährdet. Gegebenenfalls kann durch eine optionale, für
wenigstens einen Behälter vorgesehene Stoffflusssteuereinrichtung
eine gezielte Steuerung des Stoffflusses aus einem Behälter
ermöglicht werden.
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Unter
dem Begriff Stoff wird im Rahmen dieser Anmeldung nicht nur die
eigentliche Substanz bzw. ein Gemisch mehrerer Substanzen verstanden, sondern
es soll durch den Begriff Stoff auch deren Eigenschaften miterfasst
werden, wie etwa Temperatur des Stoffes auf dem Förderweg,
Stückigkeit bzw. räumliche Abmessungen der kleinsten
beförderten Einheiten, Verschleißverhalten des
Stoffes, u. a; im Zweifel ist daher der Begriff Stoff weit auszulegen.
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Ein
Behälter kann zur Aufnahme verschiedener Stoffe vorgesehen
werden. Vorzugsweise sind die Behälter oberhalb des Ofens
angeordnet, so dass die Stoffförderung aus den Behältern
in den Ofen durch Schwerkraft erfolgt bzw. bewirkt wird. Durch entsprechende
Anordnung der Behälter in gleichen oder unterschiedlichen
Höhen oberhalb des Ofens kann somit eine optimale Zuführgeschwindigkeit
und Zuführrichtung für den jeweiligen Stoff in
den Ofen bereitgestellt werden, ohne zusätzliche technische Mittel
zum Transport der Stoffe vorsehen zu müssen. Insbesondere
in einer solchen Ausführung ist eine Beschickungsvorrichtung
kaum fehleranfällig. Für die erfindungsgemäße
Beschickungsvorrichtung können mehr als zwei Behälter
zum Einsatz kommen, insbesondere drei, vier oder fünf.
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Die
Beschickungsvorrichtung ist in der Regel zwischen einer Direktreduktionsanlage,
vorzugsweise Schwerkraft-getrieben, bspw. für HDRI, und/oder einer
oder mehrerer Stofflagerstätten, bspw. für CDRI,
brikettierten Eisenschwamm, Kalk, Kohle oder ähnliches,
und einem Ofen zur Herstellung von Metallschmelzen, insbesondere
einem Elektrolichtbogenofen, angeordnet.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Abführeinrichtung
zwischen einer ersten Abwurfposition, in der Stoffe in den Ofen
abführbar sind, und einer zweiten Abwurfposition, in der Stoffe
nicht in den Ofen abführbar sind, schwenkbar. Durch die
schwenkbare Ausbildung der Abführeinrichtung ist es möglich,
ohne großen technischen Aufwand einen Notabwurf von Material
aus den Behältern zu ermöglichen, sofern erforderlich.
Dadurch können alle Stoffe im Wesentlichen vollständig
aus dem Förderweg ausgetragen und in einen Notreservoir
abgeführt werden. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft,
die Abführeinrichtung derart schwenkbar auszubilden, dass
sich eine Mündung der Abführeinrichtung, durch
welche Stoffe aus der Abführeinrichtung austreten, im Wesentlichen
in einer horizontalen Ebene bewegt. Damit ist eine technisch unaufwendige
Lösung bereitgestellt, welches ein schnelles Reagieren
in Notfällen erlaubt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist sowohl in der ersten
als auch in der zweiten Abwurfposition die Abführung von
Stoffen aus wenigstens zwei Behältern möglich.
Da durch wird erreicht, dass eine Abführung bzw. ein Austrag
von Stoffen aus den Behältern in der jeweiligen Abwurfposition gleichzeitig
und damit schneller erfolgen kann. Aus den Behältern sind
somit Stoffe in den Ofen effizient einführbar, sofern die
Abführeinrichtung in der ersten Abwurfposition angeordnet
ist. Beziehungsweise, es sind Stoffe effizient aus dem Förderweg,
insbesondere den Behältern, in ein Notreservoir ausführbar,
indem für wenigstens zwei, vorzugsweise alle Behälter gleichzeitig
ein Notabwurf in der zweiten Abwurfposition der Abführeinrichtung
erfolgen kann.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem
Förderweg wenigstens abschnittsweise ein Schutzgas zuführbar.
Dieses ist insbesondere dann von Relevanz, wenn Stoffe mit hoher
chemischer Reaktivität auf einem Förderweg der
Beschickungsvorrichtung transportiert werden sollen. Beispielsweise
kann dieser Stoff heißes direkt reduziertes Eisen sein.
Dieses weist eine Temperatur von 650°C auf und oxidiert
sehr leicht mit dem Luftsauerstoff. Dies soll jedoch vermieden werden, da
das direkt reduzierte Eisen vorher aufwendig hergestellt wurde und
auch in diesem reduzierten Zustand dem Ofen zur Herstellung einer
Metallschmelze zugeführt werden soll. Das Schutzgas soll
daher im vorliegenden Fall primär die Oxidation des heißen direkt
reduzierten Eisens verhindern. Als Schutzgas kann beispielsweise
Stickstoff, Kohlenstoffdioxid oder Argon verwendet werden. Ein Schutzgas
wird in der Regel nur in Abschnitten der Beschickungsvorrichtung
verwendet, in welchen dies auch erforderlich ist, um die Kosten
gering zu halten. Der Förderweg ist in denjenigen Abschnitten,
in welchen Schutzgas geführt werden soll vorzugsweise rohrförmig
und dicht ausgebildet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist der Förderweg wenigstens abschnittsweise abhängig
von einem zu befördernden Stoff derart ausgebildet, dass
der Stoff, insbesondere beim Austritt aus der Abführeinrichtung,
eine vorgegebene Mindestgeschwindigkeit erreicht, jedoch eine vorgegebene
Höchstgeschwindigkeit nicht überschreitet. Dies
er laubt eine individuelle Anpassung des Förderwegs an den
damit zu transportierenden Stoff. Das Überschreiten einer
Mindestgeschwindigkeit bzw. das Unterschreiten einer Höchstgeschwindigkeit
kann beispielsweise bei auf Schwerkraftförderung beruhenden
Förderweisen durch die Neigung des Förderwegs,
entsprechende Abbrems- und/oder Umlenkeinrichtungen, oder die Reib-
und/oder Gleiteigenschaften des Förderwegs erreicht werden. Letztere
können beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass
ein Abschnitt eines Förderwegs mittels einer geeigneten
Beschichtung beschichtet wird. Durch diese kann die Reibung gegebenenfalls
erhöht oder erniedrigt werden, so dass eine bestimmte Zielgeschwindigkeit
erreicht wird. Eine Mindestgeschwindigkeit des austretenden Stoffes
ist dahingehend erforderlich, dass der in dem Ofen zugeführte Stoff
eine bestimmte Position im Ofen einnehmen und beim Eintritt in den
Ofen die auf der Schmelze schwimmende Schlacke durchdringen soll.
Insbesondere bei einem Elektrolichtbogenofen soll der Stoff in der
Regel möglichst nahe an dem Graphitelektroden angeordnet
sein, um einen hohen Energieeintrag in das Schmelzgut zu gewährleisten.
Andererseits soll eine Höchstgeschwindigkeit beim Stoffaustritt
aus der Abführeinrichtung nicht überschritten werden.
Denn eine erhöhte Geschwindigkeit des Stoffes führt
zur erhöhter Reibung und erhöhtem Verschleiß des
Förderwegs. Dieser ist jedoch nicht erwünscht.
Zudem können bei einem Elektrolichtbogenofen die Graphitelektroden
durch die zu hohe Eintrittsgeschwindigkeiten eines Stoffes beschädigt
werden. Daher wird insbesondere eine Zielaustrittsgeschwindigkeit
aus der Abführeinrichtung derart gewählt, dass
die gewünschte Position des austretenden Stoffes im Ofen
möglichst sicher erreicht wird, andererseits aber der betroffene
Förderweg nicht über die Maßen beansprucht
wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Förderweg wenigstens abschnittsweise derart ausgebildet,
dass ein zum Agglomerieren neigender Stoff in einem agglomerierten Zustand
beförderbar ist. Als Beispiel für einen agglomerierenden
Stoff im Gebiet der Flüssigstahlherstellung kann beispielsweise
brikettierter Eisenschwamm genannt wer den. Eisenschwammbriketts bilden
bei fehlerhaften Herstellungsprozessen keine einzelnen Briketts,
sondern ein Pressagglomerat von Briketts, in welchem die einzelnen
Briketts noch miteinander verbunden sind. Dadurch ist die Beförderung
von Eisenschwammbriketts in der Regel mit erhöhtem Verschleiß behaftet.
Außerdem besteht durch die Agglomeration die Gefahr einer
Förderwegblockierung durch den Stoff. Um trotz Stoffagglomerate
im Förderweg einen störungsfreien Betrieb der
Beschickungsvorrichtung gewährleisten, ist der Förderweg
für derartige Stoffe in der Regel speziell auszubilden.
Beispielsweise können für derartige Förderwege
große räumliche Abmessungen, insbesondere bei
geschlossenen Schurren große Durchmesser vorgesehen werden.
Die Abmessung des Förderwegs kann dabei abhängig
von der durchschnittlichen Größe oder Größenstreuung
der Agglomerate gewählt werden. Ferner können
auch Einrichtungen vorgesehen werden, welche in einem agglomerierten
Zustand vorliegenden Stoff wieder in kleinere Stoffeinheiten zerteilt.
Auch sind spezielle Verschleißbleche bei Umlenkungen von
derartigen Stoffen denkbar.
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Ferner
ist es von Vorteil, dass die Zuführeinrichtung eine Weiche
aufweist, mittels der ein Stoff wahlweise einem der wenigstens zwei
Behälter zuführbar ist. Dadurch kann sowohl der
technische Aufwand als auch der Kostenaufwand für die Beschickungsvorrichtung
verringert werden. Denn es muss nicht für jeden Behälter
eine eigene Zuführeinrichtung bereitgestellt werden. Vorzugsweise
werden alle Behälter über einen gemeinsame Zuführeinrichtung mit
Stoffen versorgt. Die Weiche kann beispielsweise als steuerbares
Schwenkelement ausgebildet sein, welches den zu nehmenden Förderweg
des von der Zuführeinrichtung kommenden Stoffes beeinflusst. Die
Beschickungsvorrichtung weist somit wenigstens eine Zuführeinrichtung
auf.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Weiche wenigstens eine Gasschleuse nachgeordnet. Dies ist insbesondere
dann zweckmäßig, wenn einer der Behälter
beispielsweise mit einem Schutzgas geflutet wird, um bspw. eine Oxidation
von heißem Eisenschwamm zu verhindern. Die Gasschleuse
bewirkt einerseits, dass das Schutzgas den Behälter für
den es vorgesehen ist, nicht verlässt, und andererseits
kein Luftsauerstoff durch die Weiche in den mit Schutzgas gefluteten
Behälter eintritt, wenn weiterhin Stoff in den Behälter eingeführt
wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens
ein Behälter eine feuerfeste Innenverkleidung auf. Dies
erlaubt, dass auch heiße Stoffe, insbesondere heißes
direkt reduziertes Eisen, welches eine Temperatur von ca. 650°C
aufweist, in dem Behälter gelagert werden können.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Abführeinrichtung
ein austrittsseitiges Mündungsstück auf, welches
lösbar mit der restlichen Abführeinrichtung verbunden
ist. Am Mündungsstück der Abführeinrichtung
treten regelmäßig die höchsten Stoffgeschwindigkeiten
auf. Dadurch erfährt das Mündungsstück
auch den höchsten Grad an Verschleiß. Dies hat
zur Folge, dass das Mündungsstück bereits verschlissen
ist, wenn andere Teile des Förderwegs, insbesondere der
Abführeinrichtung, noch funktionstüchtig sind.
Um in solchen Fällen nicht die gesamte Abführeinrichtung
oder größere Segmente der Abführeinrichtung
austauschen zu müssen, ist das austrittsseitige Mündungsstück
lösbar mit der restlichen Abführeinrichtung verbunden. So
ist es möglich, nur das Mündungsstück
auszutauschen, wenn dieses verschlissen ist. Dies kann relativ schnell
und unaufwendig erfolgen. Im Gegensatz dazu wäre ein Austausch
eines gesamten Abführweges aufwendig und kostenintensiv.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der
Förderweg zwischen den wenigstens zwei Behältern
und dem Ofen für den ersten und dem wenigstens zweiten
Stoff wenigstens abschnittsweise voneinander getrennte Förderwegzweige
auf. Dies erlaubt es den Stoff abschnittsweise oder vollständig
getrennt voneinander dem Ofen zuzuführen. Dadurch kann
der jeweilige Förderweg für den bestimmten Stoff wenigstens
abschnittsweise möglichst optimal auf diesen angepasst
werden. Die Anpassung des Förderwegs ist in der Regel bedingt durch
die Eigenschaften des zu befördernden Stoffes, wie etwa
Temperatur, Stückigkeit, chem. Reaktivität, Verschleißverhalten
usw..
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Im
Hinblick auf ein austrittsseitiges Mündungsstück
ist es vorteilhaft, dass bei vollständig getrennten Förderwegen
für unterschiedliche Stoffe die Stoffe getrennt voneinander,
jedoch direkt benachbart aus der Abführeinrichtung austreten,
so dass diese durch dieselbe Ofenöffnung in den Ofen eingeführt
werden können. Somit sind keine Umbauten am Ofen erforderlich.
Dies stellt eine platzsparende Lösung dar.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist
der Förderweg zwischen den wenigstens zwei Behältern
und dem Ofen einen ersten Förderwegabschnitt mit wenigstens
zwei voneinander getrennten Förderwegzweigen für
den ersten und wenigstens zweiten Stoff und einen zweiten für
den ersten und wenigstens zweiten Stoff gemeinsam Förderwegabschnitt
auf, und dass der zweite Förderwegabschnitt kürzer
ist als der kürzeste der wenigstens zwei Förderwegzweige.
Dies ist besonders vorteilhaft anwendbar für ein Y-förmiges
Teil der Abführeinrichtung. Es könne jedoch auch
mehr als zwei getrennte Förderwegzweige vorhanden sein.
Es können ferner auch Mehrfachverzweigungen des Förderwegs
vorliegen. Durch die Verwendung von getrennten Förderwegzweigen
für den ersten und wenigstens zweiten Stoff, können
diese möglichst lange voneinander separiert befördert
werden. Damit verbunden können optimale Beförderungsbedingungen
für den ersten und wenigstens zweiten Stoff in den getrennten
Förderwegzweigen realisiert werden. Durch den gemeinsamen
Förderwegabschnitt, welcher vorzugsweise das Mündungsstück
umfasst, kann der technische Aufwand bei der Einführung
von Stoffen in den Ofen gering gehalten werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass der gemeinsame Förderwegabschnitt
höchstens halb so lang ist, wie der kürzeste der getrennten
Förderwegzweige. Dadurch wird der gemeinsame Förderweg der
wenigstens zwei Stoffe einerseits möglichst lange voneinander
separiert, andererseits wird jedoch der technische Aufwand zur Einführung
der Stoffe in den Ofen gering gehalten. Durch eine derartige Ausbildung
des Förderweges wird einerseits erreicht, dass der Stoff
im gewünschten Zustand den Ofen erreicht, d. h. beispielsweise
für heißen Eisenschwamm im nicht oxidierten Zustand,
und andererseits wird kein Ofenumbau erforderlich um einen eine
Beschickungsvorrichtung in derartiger Ausgestaltung zu realisieren.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen,
welche anhand der nachfolgenden Zeichnungen schematisch dargestellt
sind. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Auszugs einer Beschickungsvorrichtung
in einer ersten Ausgestaltung und in einer ersten Abwurfposition,
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2 eine
schematische Darstellung einer Beschickungsvorrichtung in einer
ersten Ausbildung in einer zweiten Abwurfposition,
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3 eine
schematische Darstellung einer Beschickungsvorrichtung in einer
zweiten Ausgestaltung in einer ersten Abwurfposition,
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4 eine
schematische Darstellung einer Beschickungsvorrichtung in einer
zweiten Ausgestaltung in einer zweiten Abwurfposition.
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1 zeigt
eine Beschickungsvorrichtung für einen Elektrolichtbogenofen 2 in
einer Abwurfposition A1. In der Abwurfposition A1 ist dem Elektrolichtbogenofen 2 mittels
der Beschickungseinrichtung Stoff zur Herstellung einer Metallschmelze
zuführbar. Die Beschickungseinrichtung umfasst einen Förderweg 1.
Der Förderweg 1 erstreckt sich beispielsweise
von einer in 1 nicht dargestellten Direktreduktionsanlage
für heißen Eisenschwamm bis zum Elektrolichtbogenofen 2.
Ferner erstreckt sich der Förderweg 1 von einer
Kalk- und/oder Kohlelagerstätte oder eine Lagerstätte
für kalten Eisenschwamm oder Eisenschwammbriketts zu einem Elektrolichtbogenofen 2. Über
den Förderweg 1 sind somit die zur Herstellung
einer Metallschmelze erforderlichen Stoffe dem Elektrolichtbogenofen 2 zuführbar.
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1 zeigt
eine als Förderband ausgebildete Zuführeinrichtung 3 mittels
welcher ein Stoff in einen Behälter 4 zuführbar
ist. Dieser Stoff kann beispielsweise wenigstens einer aus der Gruppe
kalter Eisenschwamm, Eisenschwammbrikett, Kohle oder Kalk sein.
Ferner zeigt 1 eine als geschlossene Schurre
ausgebildete Zuführeinrichtung 3' mittels welcher
Stoff in einen Behälter 5 zuführbar ist.
Der in den Behälter 5 einzuführende Stoff
ist im Ausführungsbeispiel heißer Eisenschwamm,
welcher direkt von einer Direktreduktionsanlage bereitgestellt wird. Der
Behälter 5 weist daher eine feuerfeste Innenverkleidung 10.
Durch die Innenverkleidung wird eine Beschädigung der Förderwegkonstruktion,
insbesondere der Behälterkonstruktionen, welche bspw. aus Stahl
gefertigt ist, aufgrund der hohen Temperaturen vermieden.
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Von
den Behältern 4 und 5 erstreckt sich
die Abführeinrichtung 6 zum Elektrolichtbogenofen 2. Der
Förderweg 1 zwischen den Behältern 4 und 5 und
dem Elektrolichtbogenofen 2 weist einen gemeinsamen Förderwegabschnitt 13 auf,
in welchem Stoffe aus dem ersten und zweiten Behälter 4 bzw. 5 gemeinsam
befördert werden. Zudem umfasst der Förderweg 1 zwischen
den zwei Behältern 4 bzw. 5 und dem Ofen 2 zwei
Förderwegzweige 11 und 12, welche von
dem jeweiligen Behälter 4 bzw. 5 zum
gemeinsamen Förderabschnitt 13 getrennt voneinander verlaufen.
Bevorzugt wird derjenige Förderzweig, in welchem der heiße
direkt reduzierte Eisenschwamm gefördert wird, derart ausgebildet,
dass er heiße direkt reduzierte Eisenschwamm geradlinig
in den Elektrolichtbogenofen 2 gefördert wird.
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Die
Zuführeinrichtung 3', der Behälter 5 sowie
der vom Behälter 5 zum gemeinsamen Förderwegabschnitt 13 verlaufende
Förderzweig 12 weisen Schutzgaszuführeinrichtungen 7 auf.
Die Schutzgaszuführeinrichtungen 7, welche beispielhaft
als Düsen ausgebildet sind, dienen zur Zuführung
von Schutzgas in den Förderweg, in welchem heißer
Eisenschwamm transportiert bzw. gelagert wird. Die Schutzgaszuführeinrichtung
ist mit einem Schutzgasliefersystem bzw. -kreislaufsystem verbunden,
aus dem ständig Schutzgas zur Zuführung in einen
entsprechenden Förderwegbereich bereitgestellt wird.
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Vorzugsweise
werden die mit Schutzgas beaufschlagten Förderwegbereiche
mit leichtem Gasüberdruck versehen, so dass auch an nicht
dichten Stellen keine Luft in den entsprechenden Förderwegbereich
gelangt, sondern stattdessen Schutzgas austritt. Dadurch wird vermieden,
dass der heiße Eisenschwamm auf dem Weg von der Direktreduktionsanlage
in den Elektrolichtbogenofen erneut oxidiert. Das Schutzgas, vorzugsweise
Stickstoff oder Argon, gelangt durch die Zuführung in den
Förderweg in den Ofen 2 und wird dort mittels
einer nicht dargestellten Entstaubungsanlage abgesaugt.
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Der
gemeinsame Förderabschnitt 13 umfasst ein Mündungsstück 14,
welches lösbar mit der restlichen Abführeinrichtung
verbunden ist. Das Mündungsstück 14 ist
vorzugsweise mittels einer lösbaren Flanschverbindung mit
der restlichen Abführeinrichtung verbunden.
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Die
Länge des gemeinsamen Förderabschnitts 13 der
Abführeinrichtung 6, welcher auch als gemeinsamer
Förderzweig bezeichnet werden kann, ist im Ausführungsbeispiel
nicht länger als die Hälfte des kürzeren
Förderzweigs der zwei Förderzweige 11 und 12.
Der kürzere bzw. kürzeste Förderwegzweig
zwischen den Behältern 4 bzw. 5 und dem Ofen
ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Förderwegzweig 12.
Dadurch wird eine möglichst lange Trennung der Stoffe voneinander
ermöglicht, wodurch die Abführeinrichtung 6 bzw.
die von der Abführeinrichtung 6 umfassten getrennten
Förderzweige 11 bzw. 12 entspre chend
auf den jeweiligen zu befördernden Stoff angepasst werden
kann bzw. können. Ferner ist jedoch nur eine einzige Ofendeckelöffnung
erforderlich, um die verschiedenen Stoffe in den Elektrolichtbogenofen 2 einzuführen.
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Die
Länge eines Förderzweigs 11 bzw. 12 bemisst
sich an der Länge seiner Förderzweigsegmente.
So weist der Förderzweig 11 in 1 drei Förderzweigsegmente
auf, welche nicht näher bezeichnet sind. Die Längen
dieser Förderzweigsegmente sind jedoch mit L1, L2 bzw.
L3 gekennzeichnet. Maßgeblich für die Länge
eines Förderwegzweigs 11 bzw. 12 ist
die in den Figuren nicht näher bezeichnete Mittelfaser
des Förderwegzweigs 11 bzw. 12. Die Summe
der Längen L1, L2 und L3 ergibt die Länge des
Förderzweigs 11. Der Förderzweig 12 setzt
sich aus zwei Förderzweigsegmenten zusammen, welchen jew.
eine Länge L4 bzw. L5 zugeordnet ist. Die Summe der Längen
L4 und L5 ergibt die Länge des Förderzweigs 12.
Aus 1 ergibt sich bereits anschaulich, dass L1 + L2
+ L3 > L4 + L5. Daher ist
der Förderwegzweig 12 der kürzeste Förderwegzweig.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
Länge L6 des gemeinsamen Förderabschnitts 13 kürzer
als die Hälfte des kürzeren Förderzweigs
der Abführeinrichtung 6. Es gilt somit die Ungleichung
L6 ≤ 0,5·(L4 + L5).
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1 zeigt
ferner, dass die Abführeinrichtung 6 ein Notabwurfsegment 22 umfasst.
In der Abwurfposition A1 ist das Notabwurfsegment 22 mit
einem Verschlusselement 21 verschlossen. Das Verschlusselement
ist vorzugsweise räumlich fixiert. Durch ein derartiges
Verschlusselement 21 wird verhindert, dass beispielsweise
Schutzgas oder Staub aus der Abführeinrichtung 6 austreten
oder andere unerwünschte Stoffe über ein offenes
Notabwurfsegment in die Abführeinrichtung 6 gelangen
und so die Metallschmelze verunreinigen könnten.
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Ferner
ist die Abführeinrichtung 6 der in 1 dargstellten
Beschickungsvorrichtung drehbar ausgebildet. Die Drehachse verläuft
vertikal durch den Mittelpunkt der Behälteraus trittsöffnung
des Behälters 5. Die Drehung wird realisiert durch
Drehmittel 23. Durch die Drehbarkeit der Abführeinrichtung 6 ist
es möglich, die Abführeinrichtung 6 von
der Abwurfposition A1 durch Drehen um die besagte Drehachse in die
Abwurfposition A2, der Notabwurfposition, zu überführen.
Durch das Notabwurfsegment 22 wird es ermöglicht,
aus beiden Behältern 4 bzw. 5 in beiden
Abwurfpositionen A1 bzw. A2 Stoffe auszuführen.
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Um
eine Abführung von Stoff aus dem Behälter 4 während
des Schwenkens zu vermeiden, ist die Austrittsöffnung des
Behälters 4 mit einem Schieber 20 verschließbar.
Dieser wird geschlossen bevor der Förderwegzweig 11 weggeschwenkt
wird und wieder geöffnet, nachdem das Notabwurfsegment 22 unterhalb
der Behälteraustrittsöffnung des Behälters 4 angeordnet
ist.
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In 2 ist
die Beschickungsvorrichtung in der Abwurfposition A2, also der Notabwurfposition, gezeigt.
In der Notabwurfposition A2 der Abführeinrichtung 6 werden
sämtliche im Behälter 4 bzw. im Behälter 5 angeordneten
Stoffe in einen Notreservoir abgeführt. Dies ist dadurch
möglich, da das Notabwurfsegment 22 in der Notabwurfposition
A2 die Abführung von Stoff aus dem Behälter 4 vom
Förderzweig 11 übernimmt. In der Notabwurfposition
A2 ist das freie Ende des Förderzweigs 11 mit
dem räumlich fixierten Verschlusselement 21 verschlossen.
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Das
Notreservoir, in welches die Stoffe aus dem Förderweg abgeführt
werden, ist in 2 nicht dargestellt. Im Ausführungsbeispiel
wird die Abführeinrichtung 6 um 180° geschwenkt,
um die Notabwurfposition einzustellen. Eine 180°-Drehung
der Abführeinrichtung ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Vielmehr
können auch andere Winkeleinstellungen für die
Abführeinrichtung zwischen Ofenabwurfposition A1 und Notabwurfposition
A2 vorgesehen werden. Vorzugsweise bewegt sich beim Schwenken der Abführeinrichtung 6 die
austrittsseitige Mündung der Abführeinrichtung 6 in
einer Ebene, insbesondere in einer horizontalen Ebene. Die sonstigen
Ausführungen zur Beschickungsvorrichtung gemäß 1 gelten
analog für die in 2 dargestellte
Beschickungsvorrichtung.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer Beschickungsvorrichtung in ähnlicher
Ausgestaltung wie in 1. Die Beschickungsvorrichtung in 3 befindet
sich ebenfalls in der Abwurfposition A1, unterscheidet sich jedoch
von der Beschickungsvorrichtung in 1 durch
die Art der Zuführung von Stoffen in die Behälter 4 und 5.
Denn in 3 ist mittels der Zuführeinrichtung 3 sowohl
der Behälter 4 als auch der Behälter 5 befüllbar.
Dies wird ermöglicht durch eine einstellbare Weiche 8,
mittels der der Stofffluss – von der Zuführeinrichtung 3 kommend – gesteuert
werden kann. Der Behälter 5 ist zudem mittels
der separaten bzw. zusätzlichen Zuführeinrichtung 3' befüllbar.
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Insbesondere
ist der Weiche 8 eine Gasschleuse 9 nachgeordnet,
welche als Doppelpendelklappe ausgebildet ist. Die Gasschleuse 9 ist
zweckmäßigerweise demjenigen Behälter
zugeordnet, in welchem eine bestimmte Atmosphäre, vorzugsweise eine
Inertgasatmosphäre, aufrechterhalten werden soll. So ist
die Doppelpendelklappe in 3 vorzugsweise
dem Behälter 5 zugeordnet. Der Behälter 5 weist
ferner eine feuerfeste Innenverkleidung 10 auf. Durch die
feuerfeste Innenverkleidung 10 kann einerseits heißer
Eisenschwamm im Behälter 5 gelagert werden, andererseits
wird durch die Gasschleuse 9 ein Austritt von Schutzgas
aus dem Behälter 5 oder Eintritt von Luft in den
Behälter 5 über die Weiche 8 im
Wesentlichen vermieden.
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Die
in 3 gezeigte Zuführeinrichtung 3 erlaubt
es, Stoffe ohne größeren Aufwand in verschiedene
Behälter umzuleiten. Die Nutzung einer derartigen Zuführeinrichtung 3 ist
insbesondere dann vorteilhaft, wenn beispielsweise nicht immer heißer
Eisenschwamm zur Verfügung steht. Kann kein heißer Eisenschwamm
verwendet werden, so kann der Behälter 5, welcher
ursprünglich für heißen Eisenschwamm
konzipiert ist, nun bspw. für kalten Eisenschwamm Kalk
oder Kohle verwendet werden. Eisenschwammbriketts, welche eine hohe
Förderwegabrasion bedingen können – signifikant
höher als bspw. für Kalk, Kohle oder CDRI -, werden
dann vorzugsweise im Behälter 4 gelagert und von
diesem in den Elektrolichtbogenofen 2 abgeführt.
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Auf
die Verwendung des Behälters 4 kann bspw. auch
gänzlich verzichtet werden, wenn weder heißer
Eisenschwamm noch Eisenschwammbriketts in den Ofen 2 gefördert
werden sollen.
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Durch
eine derartige Zuführeinrichtung 3 kann einerseits
die Beschickungsvorrichtung flexibel genutzt werden, d. h. im vorliegenden
Fall kann der Behälter 5 für heißen
Eisenschwamm beispielsweise für kalten Eisenschwamm, Kalk
und Kohle verwendet werden, andererseits kann dadurch der Verschleiß an
der Beschickungsvorrichtung verringert werden. Die Anlagenverfügbarkeit
wird somit erhöht.
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4 zeigt
die in 3 dargestellte Beschickungsvorrichtung in der
Notabwurfposition A2. Dabei wird die Abführeinrichtung 6 ebenso
wie in 1 um die vertikale, durch den Mittelpunkt der
Behälteraustrittsöffnung des Behälters 5 verlaufende
Achse gedreht. In der die Notabwurfposition A2 der Abführeinrichtung 6 können
sämtliche Stoffe aus den Behältern 4 und 5 gleichzeitig
abgeführt werden.
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Für
das Schwenken einer Abführeinrichtung 6 zwischen
einer Ofenabwurfposition A1 und einer Notabwurfposition A2 können
auch andere Drehpunkte bzw. Drehachsen festgelegt werden, als die
in den Ausführungsbeispielen gezeigten. Es können nicht
nur Drehpunkte anders angeordnet sein, auch können zusätzlich
Translationsbewegungen vorgesehen werden. Die Überführung
einer Abführeinrichtung 6 von einer Ofenabwurfposition
der Abführeinrichtung in eine Notabwurfposition der Abführeinrichtung 6 – und
umgekehrt – sollte jedoch möglichst einfach gestaltet
werden.
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Entgegen
der Ausführungsbeispiele können auch Beschickungsvorrichtungen
mit mehr als zwei Behältern vorgesehen werden, etwa drei,
vier oder fünf. Um die Anzahl der Behälter jedoch
begrenzt zu halten, ist es zweckmäßig je nach
zu verwendenden Stoffen, Stoffe mit ähnlichen Eigenschaften,
beispielsweise alle mit geringer Temperatur oder mit ähnlichem
Abrasionsverhalten in einen Behälter zu geben, während
ein anderer Stoff mit gesonderten sich von den restlichen Stoffen
unterscheidenden Eigenschaften, etwa Temperatur oder Abrasionsverhalten,
in einen verbleibenden Behälter gefüllt wird.
Bei derartigen Betrachtungen zur effizienten Ausnutzung der Behälter
ist vorzugsweise zunächst die Temperatur eines Stoffes
zu berücksichtigen, dann erst das Abrasionsverhalten eines
Stoffes.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/111579
A1 [0006]