DE102009034041A1

DE102009034041A1 - Method of operating a hearth furnace and hearth furnace

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Publication number: DE102009034041A1
Application number: DE200910034041
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Niehoff
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-01-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Herdofens zum Schmelzen eines metallhaltigen Materials, wobei der Herdofen einen Ofenraum (4) aufweist, der mittels mindestens eines Brenners (5) beheizt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Einbringen des metallhaltigen Materials in den Herdofen, b) Schmelzen des metallhaltigen Materials in einer ersten Schmelzphase bis sich eine Schmelzbadoberfläche ausgebildet hat, c) Schmelzen des metallhaltigen Materials in einer zweiten Schmelzphase nach Ausbildung einer Schmelzbadoberfläche, d) Abziehen und/oder Halten des geschmolzenen Metalls, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens einer der Brenner (5) während der ersten Schmelzphase (b) so betrieben wird, dass ein höherer Anteil an der Brennerleistung in Form von Konvektion abgegeben wird als in Form von Strahlungsenergie und die jeweiligen Anteile an Konvektionswärme und an Strahlungswärme, die der mindestens eine Brenner (5) abgibt, gezielt über die Einstellung der Helligkeit und/oder Größe, insbesondere Länge, der Flamme des mindestens einen Brenners (5) eingestellt werden.The invention relates to a method for operating a hearth furnace for melting a metal-containing material, the hearth furnace having an oven space (4) which is heated by means of at least one burner (5), the method comprising the following steps: a) introducing the metal-containing material into the hearth furnace, b) melting the metal-containing material in a first melting phase until a molten bath surface has formed, c) melting the metal-containing material in a second melting phase after the formation of a molten bath surface, d) withdrawing and / or holding the molten metal, which is characterized in that that at least one of the burners (5) is operated during the first melting phase (b) in such a way that a higher proportion of the burner output is emitted in the form of convection than in the form of radiant energy and the respective proportions of convection heat and of radiant heat which the emits at least one burner (5), specifically via the egg Adjustment of the brightness and / or size, in particular length, of the flame of the at least one burner (5) can be set.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Herdofens zum Schmelzen eines metallhaltigen Materials, wobei der Herdofen einen Ofenraum aufweist, der mittels mindestens eines Brenners beheizt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

a) Einbringen des metallhaltigen Materials in den Herdofen,
b) Schmelzen des metallhaltigen Materials in einer ersten Schmelzphase bis sich eine Schmelzbadoberfläche ausgebildet hat,
c) Schmelzen des metallhaltigen Materials in einer zweiten Schmelzphase nach Ausbildung einer Schmelzbadoberfläche,
d) Abziehen und/oder Halten des geschmolzenen Metalls.

The present invention relates to a method for operating a hearth furnace for melting a metal-containing material, wherein the hearth furnace has a furnace chamber which is heated by means of at least one burner, the method comprising the following steps:

a) introducing the metal-containing material into the hearth furnace,
b) melting the metal-containing material in a first melting phase until a molten bath surface has formed,
c) melting the metalliferous material in a second melt phase after formation of a molten bath surface,
d) withdrawing and / or holding the molten metal.

Desweiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Herdofen zum Schmelzen eines metallhaltigen Materials, wobei der Herdofen einen Ofenraum aufweist, der Ofenraum mindestens einen Brenner zur Beheizung besitzt.Furthermore The present invention relates to a hearth furnace for melting a metalliferous material, the hearth furnace having a furnace space has, the furnace chamber has at least one burner for heating.

Zum Schmelzen von Metall, wie z. B. Kupfer, Aluminium, Blei oder Eisen, werden bekanntlich Schmelzöfen unterschiedlicher Bauarten eingesetzt. Es kommen z. B. Herdöfen, Drehtrommelöfen und Turmöfen zum Einsatz. In der Regel werden derartige Öfen noch auf sehr ursprüngliche Art und Weise betrieben, indem ein Mitarbeiter als Ofenverantwortlicher den Schmelzprozess überwacht und steuernd eingreift, sobald ihm ein solches Eingreifen erforderlich erscheint. Da die Prozessbedingungen und die Ausgangsstoffe, z. B. hinsichtlich der Qualität und Herkunft des zu schmelzenden Metallschrotts, stark variieren sowie unterschiedliche Mitarbeiter den Schmelzprozess auf verschiedene Art und Weise steuern, kommt es in der Praxis oft zu erheblichen Abweichungen im Ergebnis oder auch in der Effizienz mit der ein solcher Schmelzofen betrieben werden kann.To the Melting of metal, such as. As copper, aluminum, lead or iron, are known melting furnaces of different types used. It comes z. B. stoves, rotary drum ovens and Turmöfen used. As a rule, such ovens still operated in a very original way by an employee as furnace manager oversees the smelting process and controlling intervenes as soon as such intervention is required appears. Since the process conditions and the starting materials, eg. As regards the quality and origin of the to be melted Metal scrap, vary greatly as well as different employees control the melting process in various ways In practice, it often leads to significant deviations in the result or also in the efficiency with which such a furnace operated can be.

Es gibt erste Versuche, besonders im Bereich der Drehtrommelöfen, durch den Einsatz von Sensoren für ausgewählte Betriebsparameter, wie z. B. die Temperatur an bestimmten Stellen im Inneren eines Schmelzofens, eine vergleichmäßigte, sich zwischen den einzelnen Schichten der Ofenverantwortlichen wenig unterscheidende Betriebsweise für einen Schmelzofen zu erzielen. Für den Betrieb eines Drehtrommelofens sind eine Reihe von Möglichkeiten dazu beispielsweise der Druckschrift US 2006/0199125 A1 zu entnehmen.There are first attempts, especially in the field of rotary furnaces, through the use of sensors for selected operating parameters, such. B. the temperature at certain points inside a furnace, a uniform, to achieve little different between the layers of the furnace responsible operation mode for a melting furnace. For the operation of a rotary drum furnace, a number of ways to do so, for example, the document US 2006/0199125 A1 refer to.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Herdofens sowie einen Herdofen zur Verfügung zu stellen, der im Hinblick auf die Steuerung des Betriebs und die Anpassbarkeit desselben an die jeweilige Schmelzaufgabe verbessert ist.Of the The present invention is based on the object, a method to operate a stove and a stove oven available with regard to the control of the operation and the Improved adaptability of the same to the respective melting task is.

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei mindestens einer der Brenner während der ersten Schmelzphase (b) so betrieben wird, dass ein höherer Anteil an der Brennerleistung in Form von Konvektion abgegeben wird als in Form von Strahlungsenergie und die jeweiligen Anteile an Konvektionswärme und an Strahlungswärme, die der mindestens eine Brenner abgibt, gezielt über die Einstellung der Helligkeit und/oder Größe, insbesondere Länge, der Flamme des mindestens einen Brenners eingestellt werden.The Asked object is achieved by a method of the aforementioned Kind of solved, whereby at least one of the burners during the first melting phase (b) is operated so that a higher Proportion of the burner power is delivered in the form of convection as in the form of radiant energy and the respective proportions of Convection heat and radiant heat, the at least one burner outputs, specifically on the setting the brightness and / or size, in particular length, the flame of the at least one burner can be adjusted.

Bei einem Herdofen mit direkter Chargierung wird das zu schmelzende Material direkt in den Ofenraum des Herdofens eingebracht. Der Ofenraum wird durch eine Ofensohle, die auch als Herd bezeichnet wird, und ein Ofengewölbe begrenzt, die zusammen den Ofenraum umgeben. In der ersten Schmelzphase (b) nach der Chargierung, d. h. nach dem Einbringen des zu schmelzenden Materials, befindet sich bei einem Herdofen mit direkter Chargierung viel festes noch nicht geschmolzenes Metall im Ofenraum.at a hearth furnace with direct charging will melt that Material introduced directly into the furnace chamber of the stove. The oven room is characterized by a furnace sole, which is also referred to as a stove, and delimiting a furnace vault which together surround the furnace space. In the first melting phase (b) after charging, d. H. to the introduction of the material to be melted, is located at a Stove stove with direct charging much solid not yet melted Metal in the oven room.

Ein Herdofen mit indirekter Chargierung unterscheidet sich von einem Herdofen mit direkter Chargierung durch das Vorhandensein eines dem Ofenraum vorgelagerten Chargierraums. Das zu schmelzende Material wird zunächst in den Chargierraum eingebracht und aufgeschmolzen. Aus dem Chargierraum wird das flüssige Metall in den Ofenraum gepumpt, dort homogenisiert und weiter überhitzt. Die erste Schmelzphase findet bei indirekter Chargierung daher in diesem Chargierraum statt.One Induction furnace with indirect charging is different from one Stove with direct charging by the presence of a the furnace chamber upstream charging room. The material to be melted is first introduced into the charging chamber and melted. From the charging chamber, the liquid metal in the furnace chamber pumped, homogenized there and further overheated. The first Melting phase therefore occurs in indirect charging in this charging room instead of.

In der ersten Schmelzphase nach der Chargierung liegt in beiden Fällen ein Großteil des zu schmelzenden Materials, beispielsweise Metalls, ”im Schatten” der Brennerflamme. Dieser Teil des Materials kann daher durch Wärmestrahlung kaum erwärmt werden. In dieser Schmelzphase soll erfindungsgemäß mindestens ein Brenner so betrieben werden, dass ein höherer Anteil an der Brennerleistung in Form von Konvektion abgegeben wird als in Form von Strahlungsenergie. Ein hoher Anteil an Konvektionswärme bedeutet, dass eine große Menge heißen Gases vorliegt, welches auch in die Bereiche zwischen den festen Materialien eindringen. So werden auch die Bereiche des zu schmelzenden Materials erwärmt, die von der durch die Flamme des Brenners hervorgerufenen Wärmestrahlung nicht oder nur kaum erfasst werden. Das Umwälzen des Gases im Ofenraum erfolgt vorteilhaft durch die der Konvektion eigene Strömung der heißen Gase.In the first melting phase after charging is in both cases a large part of the material to be melted, for example Metal, "in the shadow" of the burner flame. This Part of the material can therefore hardly be heated by heat radiation become. In this melting phase according to the invention should be at least a burner operated so that a higher proportion at the burner output in the form of convection is given as in the form of radiant energy. A high proportion of convection heat means that there is a large amount of hot gas, which also penetrate into the areas between the solid materials. This also heats the areas of the material to be melted, the heat radiation caused by the flame of the burner not or only barely recorded. The circulation of the gas in the oven room is advantageous by the convection own Flow of hot gases.

Gleichzeitig soll erfindungsgemäß in der ersten Schmelzphase nach der Chargierung die Strahlungsleistung, d. h. der Anteil der Brennerleistung, den der oder die Brenner in Form von Strahlungsenergie abgeben niedriger sein als der Anteil der Konvektion. Dies ist besonders vorteilhaft, da aufgrund der fehlenden Materialumwälzung in der ersten Schmelzphase immer dasselbe Material, d. h. dieselben noch nicht oder nur teilweise geschmolzenen Metallteile, der Wärmestrahlung ausgesetzt sind und es deshalb bei einem hohen Energieeintrag über Strahlungswärme zu einer Überhitzung und Verbrennung des Materials kommen kann. Dies ist nicht erwünscht, da dabei wertvolles Material während des Schmelzprozesses verloren gehen würde.At the same time according to the invention in the first melting phase after charging the beam performance, ie the proportion of the burner output that the burner (s) in the form of radiant energy deliver is lower than the proportion of convection. This is particularly advantageous because due to the lack of material circulation in the first melting phase always the same material, ie the same not yet or only partially molten metal parts, the heat radiation are exposed and therefore it can come at a high energy input via radiant heat to overheating and combustion of the material , This is undesirable because valuable material would be lost during the melting process.

Es hat sich gezeigt, dass bei einem Herdofen der Flammencharakteristik eine ganz besondere Bedeutung zukommt.It has been shown that in a hearth furnace the flame characteristics a very special meaning.

Die Einstellung der Anteile an Konvektionswärme und Strahlungswärme an der von dem mindestens einen Brenner abgegebenen Brennerleistung wird erfindungsgemäß über die Einstellung der Flamme des mindestens einen Brenners erreicht, wobei gefunden wurde, dass die Einstellung der Helligkeit der Flamme und/oder der Größe der Flamme und dabei insbesondere die Flammenlänge entscheidend die Verteilung der oben genannten Anteile bestimmen. Dabei steht eine hohe Helligkeit der Flamme für einen hohen Strahlungsanteil und umgekehrt eine geringe Flammenhelligkeit für einen geringeren Anteil an Strahlungsenergie an der abgegebenen thermischen Gesamtenergie und einen entsprechend höheren Anteil an Konvektionswärme, die durch die Brennerflamme abgegeben wird. Dabei wird hier davon ausgegangen, dass die Summe aus der Konvektionswärme und der Strahlungswärme im Wesentlichen der abgegebenen thermischen Gesamtenergie der Flamme entspricht.The Adjustment of the shares of convection heat and radiant heat at the output from the at least one burner burner power is according to the invention on the setting reached the flame of at least one burner, wherein found was that the setting of the brightness of the flame and / or the Size of the flame and in particular the flame length determine decisively the distribution of the abovementioned shares. Here, a high brightness of the flame stands for a high Radiation component and vice versa low flame brightness for a lower proportion of radiant energy at the emitted thermal Total energy and a correspondingly higher proportion of Convection heat emitted by the burner flame becomes. It is assumed here that the sum of the Convection heat and radiant heat substantially corresponds to the total thermal energy of the flame emitted.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es also über die Einstellung der Flammencharakteristik den Schmelzprozess in einem Herdofen zu optimieren. Zum Beispiel wird die Helligkeit der Flamme mindestens eines Brenners gemessen. Vorteilhaft wird ein weiterer Betriebsparameter, wie z. B. die Temperatur des Schmelzbades ermittelt und, je nachdem ob sich der Schmelzprozess in der ersten (b) oder in der zweiten (c) Schmelzphase befindet, eine bestimmte Helligkeit der Flammen des Brenners eingestellt.aim The present invention is therefore about the setting the flame characteristic of the melting process in a hearth furnace optimize. For example, the brightness of the flame will be at least measured by a burner. Advantageously, another operating parameter, such as B. determines the temperature of the molten bath and, as appropriate whether the melting process in the first (b) or in the second (c) Melting phase is located, a certain brightness of the flames of the burner.

Die erste Schmelzphase ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Großteil des Materials im Ofenraum noch in fester Form vorliegt. Es findet daher im Wesentlichen keine Umwälzung des Materials statt. Der Beginn der zweiten Schmelzphase ist dadurch gekennzeichnet, dass sich bereits ein flüssiges Schmelzbad ausgebildet hat. Vorzugsweise wird der Übergang von erster zu zweiter Schmelzphase durch den Zeitpunkt bestimmt, zu dem mehr als 80%, besonders bevorzugt mehr als 90% des gesamten im Ofenraum oder im Chargierraum befindlichen Materials geschmolzen sind. Ganz besonders bevorzugt wird als Beginn der zweiten Schmelzphase die Phase angesehen, in der das gesamte zu schmelzende Material in die flüssige Phase übergegangen ist.The first melting phase is characterized in that a large part of the material in the furnace room is still in solid form. It finds therefore, essentially no recirculation of the material takes place. Of the Beginning of the second melting phase is characterized in that already formed a liquid molten bath. Preferably, the transition from first to second melt phase determined by the time to which more than 80%, more preferably more than 90% of the total in the oven room or in the charging room Materials are melted. Very particularly preferred is as the beginning the second melting phase is considered the phase in which the entire to be melted material into the liquid phase is.

Die Erfindung dient vorzugsweise dazu, Kupfer, Aluminium, Blei oder Eisen enthaltendes Material zu schmelzen. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung der genannten Metalle aus dem zu schmelzenden Ausgangsmaterial.The Invention preferably serves copper, aluminum, lead or To melt iron-containing material. In particular, is suitable the inventive method for obtaining the mentioned metals from the starting material to be melted.

Zweckmäßigerweise werden vom Ofenführer für den Durchsatz an Brenngas und Oxidationsmittel durch den Brenner, z. B. für eine teilautomatisierte Steuerung, zunächst bestimmte Werte vorgewählt. Die Messung der Helligkeit ergibt dann eine Bestätigung dieser ersten Einstellung als richtig oder zeigt einen Korrekturbedarf an, dem der Ofenführer durch erneutes Einstellen bzw. Anpassen der genannten Werte nachkommt. Auf diese Weise wird unter Zuhilfenahme der Helligkeit der Flamme des Brenners der Betrieb bzw. die Ofenfahrweise gesteuert.Conveniently, are used by the kiln operator for the throughput of fuel gas and oxidizing agent through the burner, e.g. B. for a semi-automated control, first certain values preselected. The measurement of the brightness then gives a confirmation this first setting as correct or indicates a need for correction to which the kiln operator re-adjusting or adjusting complies with the stated values. This way, with the help of the brightness of the flame of the burner, the operation or the Ofenfahrweise controlled.

Erfindungsgemäß können für mehr als einen Brenner, z. B. für zwei oder drei Brenner, auch unterschiedliche Zielwerte an Helligkeit für jede der Flammen vorgesehen werden. Das heißt, der Ofenraum wird an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich beheizt. Beispielsweise kann ein Bereich des Ofenraums, in dem das Material bereits vollständig in die flüssige Phase übergegangen ist, mit einem höheren Anteil an Strahlungsenergie beheizt werden als ein Bereich des Ofenraums, in dem sich noch festes Ausgangsmaterial befindet.According to the invention for more than one burner, z. B. for two or three burners, also different target values of brightness for each of the flames are provided. That is, the oven room is heated differently at different locations. For example can be an area of the oven room where the material is already complete into the liquid phase, with one Higher proportion of radiant energy to be heated than an area of the furnace room in which still solid starting material located.

Bevorzugt werden ein oder mehrere mit Luft als Oxidationsmittel betriebene Brenner eingesetzt. Dadurch wird ein hoher Anteil an der Abgabe der Brennerleistung in Form von Konvektionswärme einstellbar. Dies ist, wie bereits beschrieben, für die erste Schmelzphase (b) von besonderer Bedeutung. Es können gemäß der Erfindung sowohl spezielle Luftbrenner als auch als Luftbrenner betreibbare Brenner zum Einsatz kommen. Das entscheidende Merkmal beider Möglichkeiten ist, dass bei der Verbrennung mit Luft als Oxidationsmittel der in der Luft enthaltene Stickstoff bei der Verbrennung nicht umgesetzt, also als inertes Gas erhalten bleibt, jedoch bei der Verbrennung erwärmt wird und somit als heißes Gas in relativ großer Menge für die Konvektion zur Verfügung steht.Prefers are one or more operated with air as the oxidant Burner used. This will be a high proportion of the levy the burner power in the form of convection heat adjustable. This is, as already described, for the first melting phase (b) of particular importance. It can according to the Invention both special air burner and as air burner operable burners are used. The decisive feature of both Possibilities is that when burning with air as Oxidizing agent of the nitrogen contained in the air during combustion not reacted, so it is retained as an inert gas, but at the combustion is heated and thus as hot Gas in a relatively large amount for convection is available.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens einer der Brenner während der zweiten Schmelzphase (c) so betrieben, dass ein höherer Anteil an der Brennerleistung in Form von Strahlungsenergie abgegeben wird als in Form von Konvektion und die jeweiligen Anteile an Konvektionswärme und an Strahlungswärme, die der mindestens eine Brenner abgibt, gezielt über die Einstellung der Helligkeit und/oder Größe, insbesondere Länge, der Flamme des mindestens einen Brenners eingestellt werden. Die zweite Schmelzphase (c) beginnt, wenn sich eine Schmelzbadoberfläche ausgebildet hat.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, at least one of the burners during the second melting phase (c) is operated so that a higher proportion of the burner power is delivered in the form of radiant energy as in the form of convection and the respective proportions of convective heat and radiant heat, which emits the at least one burner, are selectively adjusted by adjusting the brightness and / or size, in particular length, the flame of the at least one burner. The second melt phase (c) begins when a melt pool surface has formed.

Für die Verfahrensführung in der zweiten Schmelzphase wird vorzugsweise zwischen zwei in der Praxis häufig anzutreffenden Ausgestaltungen eines Herdofens unterschieden: Der Herdofen mit einer Einrichtung zur Umwälzung des Schmelzbades und der Herdofen ohne eine solche Einrichtung. Je nachdem, welche dieser beiden Ausgestaltungen vorliegt, ist erfindungsgemäß eine andere Einstellung für die Flammencharakteristik des mindestens einen Brenners von Vorteil.For the procedure in the second melting phase is preferably between two commonly encountered in practice Distinctive features of a stove oven: The stove oven with a device for circulating the molten bath and the Stove stove without such a device. Depending on which of these present two embodiments, according to the invention is a other setting for the flame characteristics of at least a burner of advantage.

Weist der eingesetzte Herdofen eine Einrichtung zur Umwälzung des Schmelzbades auf, so wird gemäß der Erfindung ein hoher Anteil an Strahlungsleistung an der Leistung, die von dem mindestens einen erfindungsgemäßen Brenner abgegeben wird, angestrebt. Erfahrungsgemäß korreliert eine hohe Strahlungsleistung des Brenners mit einer sehr hellen Flamme des Brenners. Die Helligkeit der Flamme wird erfindungsgemäß zur Einschätzung und Einstellung der Strahlungsleistung einer Flamme herangezogen. Eine hohe Helligkeit entspricht dabei einer hohen Strahlungsleistung, wohingegen eine geringe Helligkeit einer geringen Strahlungsleistung entspricht. Zusätzlich korreliert mit einer geringen Strahlungsleistung ein hoher Konvektionsanteil an der vom Brenner abgegebenen Brennerleistung. Damit sind beide Anteile z. B. über die Helligkeit der Flamme des Brenners mess- und einstellbar.has the stove stove used a device for circulation of the molten bath, it is according to the invention a high proportion of radiant power on the power produced by the at least one burner according to the invention is desired. Experience correlates a high radiant power of the burner with a very bright Flame of the burner. The brightness of the flame is inventively to Assessment and adjustment of the radiant power of a Flame used. A high brightness corresponds to one high radiation power, whereas a low brightness of a low radiation power corresponds. Additionally correlated with a low radiation power a high convection share at the burner output by the burner. Both are Shares z. B. on the brightness of the flame of the burner measurable and adjustable.

Eine Möglichkeit, um in der Praxis die Helligkeit der Flamme zu beeinflussen, stellt z. B. das Betreiben des betreffenden Brenners mit einem Oxidationsmittel dar, das einen gegenüber Luft erhöhten Sauerstoffanteil aufweist. Die Möglichkeiten reichen hier von einem leicht erhöhten Sauerstoffanteil bis hin zur Verwendung eines reinen Oxyfuel-Brenners, d. h. eines Brenners, der mit technisch reinem Sauerstoff als Oxidationsmittel betrieben wird. Das Oxidationsmittel kann beispielsweise einen gegenüber Luft nur leicht erhöhten Sauerstoffanteil von beispielsweise 25 Vol-% bis 40 Vol-% besitzen oder aber auch einen sehr hohen Sauerstoffanteil von mehr als 90 Vol-% bis zu 100 Vol-% Sauerstoff.A Possibility to practice in the brightness of the flame to influence, z. B. the operation of the burner concerned with an oxidizing agent that is one against air having increased oxygen content. The possibilities range here from a slightly increased oxygen content to the use of a pure oxyfuel burner, d. H. one Brenners using technically pure oxygen as the oxidant is operated. The oxidizing agent may be, for example, one opposite Air only slightly increased oxygen content of, for example 25 vol% to 40 vol% or have a very high oxygen content from more than 90% by volume up to 100% by volume of oxygen.

Anders hingegen sieht die Vorgehensweise bei einem Herdofen ohne eine Einrichtung zur Umwälzung des Schmelzbades aus: Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, die Strahlungsleistung des mindestens einen erfindungsgemäßen Brenners so zu begrenzen, dass keine unerwünschte Verbrennung von geschmolzenem Metall an der Oberfläche des Schmelzbades auftritt. Zu einer solchen Verbrennung kann es kommen, wenn die Erwärmung des Metallbades zu hoch gewählt wurde, da ohne Umwälzung permanent der immer gleiche sich an der Oberfläche befindende Teil der Metallschmelze den Großteil der Strahlungsleistung aufnehmen muss. Mit besonderem Vorteil wird für einen Herdofen ohne Einrichtung zur Umwälzung des Schmelzbades eine Flamme mit geringer Helligkeit oder auch eine nicht sichtbare Flamme eingesetzt. Letztere wird auch als flammenlose Verbrennung bezeichnet. Für die flammenlose Verbrennung können sowohl speziell für die flammenlose Verbrennung konzipierte Brenner eingesetzt werden als auch konventionelle Brenner flammenlos betrieben werden.Different however, the procedure for a hearth furnace without a device sees for the circulation of the molten bath: In such a configuration it is advantageous, the radiation power of at least one burner according to the invention to limit so that no unwanted combustion of molten metal occurs at the surface of the molten bath. To such Combustion can occur when the heating of the metal bath was too high, because without change permanent always the same surface part the molten metal the majority of the radiation power must record. With particular advantage is for a stove stove without a device for circulating the molten bath a flame used with low brightness or an invisible flame. Latter is also called flameless combustion. For the Flameless burning can be both special for the flameless combustion designed burner can be used as well as conventional burners are operated flamelessly.

In allen beschriebenen Fällen wird mit besonderem Vorteil zusätzlich zur Helligkeit der Flamme, oder allgemein gesprochen der Flammencharakteristik, auch die Brennerleistung, wie aus dem Stand der Technik bekannt, gesteuert oder geregelt.In All the cases described will be of particular advantage in addition to the brightness of the flame, or generally speaking the flame characteristics, also the burner performance, as from the State of the art known, controlled or regulated.

Die Größe der Flamme und der von der Flamme eingenommene Raum sind ein Maß dafür, wie die Wärme der Verbrennung sich im Ofenraum und in dem zu schmelzenden Material verteilt. Je nach Prozessschritt können bestimmte Ofenteile relativ heiß oder kalt sein. So sind beispielsweise unmittelbar nach dem Chargieren bestimmte Ofenteile relativ kalt. Durch Regelung des Flammenvolumens können solche Temperaturgefälle im Ofen schnell ausgeglichen werden, wodurch der Schmelzprozess homogenisiert wird.The Size of the flame and the flame occupied by the flame Space is a measure of how the heat combustion in the furnace chamber and in the material to be melted distributed. Depending on the process step, certain furnace parts be relatively hot or cold. For example, they are immediate after charging certain furnace parts relatively cold. By regulation the flame volume can have such temperature gradient be quickly balanced in the oven, whereby the melting process homogenized becomes.

Mit besonderem Vorteil wird also die Flamme hinsichtlich ihrer Helligkeit und/oder Größe, insbesondere Länge und/oder Volumen, für die erste Schmelzphase (b) und die zweite Schmelzphase (c) voneinander verschieden eingestellt.With The flame is therefore of particular advantage in terms of its brightness and / or size, in particular length and / or Volume, for the first melt phase (b) and the second Melt phase (c) set different from each other.

Vorteilhafterweise werden ein oder mehrere mit einem sauerstoffhaltigen Gas, dessen Sauerstoffgehalt höher als der von Luft ist, insbesondere mit technisch reinem Sauerstoff, betriebene Brenner eingesetzt. Die Vorteile und Anwendungsfälle dieser Vorgehensweise wurden bereits beschrieben. Besonders vorteilhaft werden ein oder mehrere derartige Brenner während der zweiten Schmelzphase (c) eingesetzt.advantageously, be one or more with an oxygen-containing gas, whose Oxygen content is higher than that of air, in particular used with technically pure oxygen, powered burners. The advantages and applications of this approach have already been described. Particularly advantageous are or several such burners during the second melting phase (c) used.

Alternativ oder ergänzend zum Einsatz von Luftbrennern wird mit besonderem Vorteil ein Teil des Ofengases zur Erhöhung der Konvektion im Ofenraum umgewälzt. Dazu werden Ofengase aus dem Ofenraum abgesaugt und dem Ofenraum wieder zugeführt, wodurch eine Erhöhung der Konvektion durch diese erwärmten, aufgrund der Umwälzung strömenden Gasmengen erreicht wird.alternative or in addition to the use of air burners is used with special Advantage a part of the furnace gas to increase the convection circulated in the oven room. For this furnace gases are from the oven room aspirated and fed back to the furnace room, creating a Increasing the convection through this heated, achieved due to the circulation flowing gas quantities becomes.

Bevorzugt wird die Helligkeit und/oder Größe der Flamme je eines oder mehrerer Brenner in Abhängigkeit von der Temperatur des Schmelzbades geregelt.Prefers becomes the brightness and / or size of the flame one or more burners depending on the Temperature of the molten bath regulated.

Darüberhinaus gibt es eine Vielzahl weiterer zur Steuerung oder Regelung des Herdofens mit Vorteil heranziehbare Parameter, wie z. B. die Zusammensetzung der Ofenatmosphäre. Mit besonderem Vorteil kann also z. B. die Helligkeit der Flamme in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Ofenatmosphäre eingestellt werden, die zu diesem Zweck mit geeigneten Mitteln gemessen wurde, oder zumindest die Anteile der Hauptkomponenten der Ofenatmosphäre bestimmt wurden. Weitere Möglichkeiten für besonders geeignete Parameter werden in den unten folgenden Beispielen näher erläutert.Furthermore There are a variety of others for controlling or regulating the stove Advantageously approachable parameters such. B. the composition the furnace atmosphere. With particular advantage so z. As the brightness of the flame depending on the composition the furnace atmosphere to be set for this purpose with appropriate means, or at least the proportions of Main components of the furnace atmosphere were determined. Further Possibilities for particularly suitable parameters are explained in more detail in the examples below.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird die Helligkeit der Flamme über eine UV-Sonde gemessen. Dazu können eine oder mehrere UV-Sonden im Ofenraum vorgesehen werden.According to one particularly expedient development of the invention the brightness of the flame is measured via a UV probe. For this purpose, one or more UV probes can be provided in the furnace chamber become.

Alternativ dazu kann mit besonderem Vorteil ein Sichtfenster in der Chargiertür des Herdofens oder im Ofengewölbe oder der Ofenwandung vorgesehen sein, durch welches Sichtverbindung zwischen einer außerhalb des Ofenraums angebrachten UV-Sonde und der Flamme des mindestens einen gemäß der Erfindung betriebenen Brenners besteht und somit die Helligkeit der Flamme mit Hilfe der UV-Sonde gemessen werden kann. Erfindungsgemäß können auch mehrere Sichtfenster und mehrere UV-Sonden vorgesehen sein.alternative this can be particularly advantageous a viewing window in the charging door of the stove or in the oven vault or the furnace wall be provided by which visual connection between an outside the furnace chamber mounted UV probe and the flame of at least a burner operated according to the invention and thus the brightness of the flame with the help of the UV probe can be measured. According to the invention Several viewing windows and several UV probes may be provided.

Als Alternative zur Messung der Helligkeit der Flamme während des Schmelzbetriebes, wie vorstehend beschrieben, kann es für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhaft sein, vorab, also vor Beginn des Schmelzprozesses, eine empirische Bestimmung der Helligkeit der Flamme durchzuführen, so dass bestimmten Betriebsparametern, wie z. B. dem Sauerstoffdurchsatz durch den zu beurteilenden Brenner oder den diesen Brenner betreffenden Brenngasdurchsatz, bestimmte Flammentemperaturen und damit eine der jeweiligen Flammentemperatur entsprechende Helligkeit der Flamme zugeordnet werden können. Die Korrelation der Flammenhelligkeit bzw. Flammentemperatur mit diesen Betriebsparametern kann dazu genutzt werden, um die Helligkeit der Flamme anhand der momentan vorliegenden Betriebsparameter zu bestimmen. So können beispielsweise anstatt einer direkten Messung der Helligkeit der Flamme der Durchsatz an Oxidationsmittel und Brenngas bestimmt werden und aus diesen Größen auf die Flammenhelligkeit geschlossen werden. Der empirisch bestimmte Zusammenhang zwischen Betriebsparameter, z. B. Sauerstoff- und Brenngasdurchsatz, erlaubt damit einen Rückschluss auf die relativen und/oder absoluten Anteile an Strahlungs- und Konvektionsleistung des Brenners.When Alternative to measuring the brightness of the flame during the melting operation, as described above, it may for certain applications be advantageous in advance, ie before the start of the melting process, an empirical determination of the brightness to carry out the flame so that certain operating parameters, such as B. the oxygen flow through the burner to be assessed or the fuel gas flow rate of this burner, certain flame temperatures and thus a brightness corresponding to the respective flame temperature can be assigned to the flame. The correlation of Flame brightness or flame temperature with these operating parameters can be used to measure the brightness of the flame currently available operating parameters. So can for example, instead of a direct measurement of the brightness of the Flame the throughput of oxidant and fuel gas can be determined and from these quantities to the flame brightness getting closed. The empirically determined relationship between Operating parameters, eg. As oxygen and fuel gas flow rate allowed thus a conclusion on the relative and / or absolute Shares of radiation and convection of the burner.

Eine vorteilhafte Weiterbildug der Erfindung sieht vor, dass zur Erfassung der Betriebsparameter eine elektronische Datenerfassung sowie Mittel zur Auswertung der. erfassten Daten eingesetzt werden.A advantageous Weiterbildug the invention provides that for detection the operating parameters include electronic data collection as well as means for the evaluation of. collected data.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass Mittel zum Steuern und/oder Regeln und/oder Optimieren und/oder vollautomatischen Betreiben des Schmelzprozesses eingesetzt werden, die auf die elektronisch erfassten Betriebsparameter als Eingangsgrößen zugreifen.A sees further particularly advantageous embodiment of the invention that means for controlling and / or regulating and / or optimizing and / or fully automatic operation of the melting process are used, the electronically recorded operating parameters as input variables access.

Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe durch einen Herdofen zum Schmelzen von Metall gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass Mittel zur Erfassung der Helligkeit und/oder der Größe, insbesondere der Länge, der Flamme von mindestens einem der Brenner vorgesehen sind.the device side The task is set by a hearth furnace to melt Dissolved metal, which is characterized in that means for detecting the brightness and / or the size, especially the length, the flame of at least one the burner are provided.

Bevorzugt sind dabei die bereits erwähnten Mittel vorgesehen, besonders bevorzugt ist eine UV-Sonde als Mittel dazu vorgesehen. Die Bestimmung der Größe und/oder Länge der Flamme wird bevorzugt über eine optische Kontrolle durchgeführt, beispielsweise durch Vorsehen eines oder mehrerer geeigneter Sichtfenster in der Chargiertüre und/oder dem Ofengewölbe und/oder der Ofenwandung des Herdofens.Prefers the funds already mentioned are foreseen, especially Preferably, a UV probe is provided as means therefor. The determination the size and / or length of the flame is preferred over an optical control performed, for example by Providing one or more suitable inspection windows in the charging door and / or the furnace vault and / or the furnace wall of the hearth furnace.

Mit besonderem Vorteil sind Brenner von unterschiedlichem Typ in einem Herdofen vorgesehen, z. B. Luft- und Sauerstoffbrenner (Oxyfuel-Brenner), wobei es durch die Auswahl, welche der Brenner zeitgleich in Betrieb sind, erfindungsgemäß möglich ist, die Anteile an Konvektion und Strahlungsleistung im Ofenraum und/oder, soweit vorhanden, im Chargierraum und im Ofenraum einzustellen und der jeweiligen Schmelzphase anzupassen bzw. für die jeweilige Schmelzphase zu optimieren. Zur Optimierung ist bevorzugt eine elektronische Datenerfassung und -verarbeitung vorgesehen.With Particularly advantageous are burners of different types in one Herdofen provided, z. B. air and oxygen burner (oxy-fuel burner), wherein it by selecting which burners are in operation at the same time, is possible according to the invention, the shares convection and radiant power in the furnace chamber and / or, as far as available to adjust in the charging room and in the oven room and the to adapt to the respective melting phase or for the respective melting phase to optimize. For optimization is preferably an electronic Data collection and processing provided.

Alternativ zu der vorgenannten Ausgestaltung ist es möglich, denselben Brenner für verschiedene Betriebsarten einzusetzen, also z. B. einen oder mehrere Brenner zwischen einem Betrieb mit Luft als Oxidationsmittel und mit technisch reinem oder weniger reinem Sauerstoff umzuschalten oder denselben Brenner als Brenner für eine flammenlose Verbrennung zu betreiben.alternative to the aforementioned embodiment, it is possible to use the same To use burners for different operating modes, ie z. B. one or more burners between an operation with air as an oxidizing agent and with technically pure or less pure To switch oxygen or the same burner as burner for to operate a flameless combustion.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass ein gleichmäßiges und gleichmäßig gutes, sich zwischen den einzelnen Schichten der Ofenverantwortlichen wenig unterscheidendes Schmelzergebnis für einen Herdofen erreicht wird.A significant advantage of the present invention is the fact that a uniform and uniformly good, between the individual layers of the furnace responsible little different melting result for a hearth furnace is reached.

Die Erfindung bietet eine ganze Reihe weiterer Vorteile, von denen im Folgenden nur einige wenige genannt sind: Der Schmelzprozess kann auf einfache Weise optimiert werden, z. B. hinsichtlich der Qualität des Schmelzergebnisses, der Kosten und/oder der Produktivität des Schmelzverfahrens. Darüberhinaus können der Übergang von der ersten Schmelzphase zur zweiten Schmelzphase sowie jede der beiden Schmelzphasen für sich optimiert werden. Nicht zuletzt zeigt die vorliegende Erfindung Möglichkeiten zur elektronischen Steuerung und Automatisierung des Schmelzprozesses auf. Alle erforderlichen Betriebsparameter können über Sensoren, wie z. B. Nanosensoren, erfasst werden.The The invention offers a whole series of further advantages, of which The following are just a few: The melting process can can be optimized in a simple way, eg. B. in terms of quality melt yield, cost and / or productivity of the melting process. In addition, the transition from the first melt phase to the second melt phase, as well as each the two melting phases are optimized for themselves. Not Finally, the present invention shows ways to electronic control and automation of the melting process on. All required operating parameters can be over Sensors, such. B. nano sensors, are detected.

In den folgenden Beispielen werden weitere zur Steuerung oder Regelung des Schmelzprozesses vorteilhaft heranziehbare Betriebsparameter und Vorgehensweisen erläutert:In The following examples will add more to the control the melting process advantageously approachable operating parameters and procedures explained:

Beispiel 1:Example 1:

Es besteht die Möglichkeit, das Temperaturprofil der den Ofenraum auskleidenden Feuerfestauskleidung als Betriebsparameter heranzuziehen, gemäß dem die Helligkeit und/oder Größe der Flamme mindestens eines Brenners gesteuert wird. Dazu werden an der Feuerfestauskleidung ein oder mehrere Temperatursensoren angebracht und mit diesen die Temperatur gemessen. Mit besonderem Vorteil ist z. B. ein Temperatursensor an der Decke des Ofengewölbes angebracht.It there is the possibility of the temperature profile of the furnace chamber lining refractory lining as operating parameters, according to the the brightness and / or size of the flame at least a burner is controlled. These will be at the refractory lining one or more temperature sensors attached and with these the Temperature measured. With particular advantage is z. B. a temperature sensor attached to the ceiling of the oven vault.

Beispiel 2:Example 2:

Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann auch im Abgasstrom des Herdofens die Temperatur und/oder die Zusammensetzung des Abgases gemessen werden und als Betriebsparameter zur Steuerung oder Regelung der Flammencharakteristik herangezogen werden. Darüberhinaus kann es zweckmäßig sein, den Druck im Abgaskanal, durch den das Abgas den Herdofen verlässt, mit Hilfe einer Einrichtung zur Druckmessung zu ermitteln und diesen Wert als Betriebsparameter zur Steuerung oder Regelung des Schmelzprozesses zu verwenden.According to one another embodiment can also in the exhaust stream of the stove furnace the Temperature and / or the composition of the exhaust gas can be measured and as operating parameters for controlling or regulating the flame characteristics be used. In addition, it may be appropriate be the pressure in the exhaust duct, through which the exhaust gas the stove stove leaves, with the help of a device for pressure measurement to determine and this value as an operating parameter for the control or regulation of the melting process.

Beispiel 3:Example 3:

Auch die Position (offen oder geschlossen) der Chargiertüre des Herdofens kann als Betriebsparameter z. B. über einen Sensor erfasst und zur Steuerung oder Regelung des Schmelzprozesses und insbesondere des Brennerbetriebes herangezogen werden. Ebenso verhält es sich mit dem Fortschritt des Chargiervorganges, der ebenfalls als Betriebsparameter im Sinne der Erfindung erfasst und genutzt werden kann.Also the position (open or closed) of the charging door the stove can be used as operating parameters z. B. over a Sensor detected and used to control or regulate the melting process and in particular the burner operation are used. As well is it the progress of the charging process, which also detected as operating parameters within the meaning of the invention and can be used.

Beispiel 4:Example 4:

Dies ist ein Beispiel für eine halbautomatisierte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Der Ofenführer erhält dabei Anweisungen über einen Bildschirm, der als Ausgabemedium für eine elektronische Datenerfassung und -verarbeitung dient und aus geeigneten Betriebsparametern eine klare Handlungsanweisung an den Ofenführer ermittelt. Der Ofenführer greift dann gemäß der Handlungsanweisung steuernd in den Schmelzprozess ein.This is an example of a semi-automated design of the present invention. The oven operator receives doing instructions about a screen as an output medium for electronic data collection and processing serves and clear operation instructions from suitable operating parameters determined on the stove operator. The oven operator attacks then in accordance with the instruction in controlling the melting process.

Alle oben genannten Varianten können sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander eingesetzt werden.All Above variants can be both individually and as well be used in combination with each other.

Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt dieThe Invention and further embodiments of the invention are in Below with reference to the embodiment shown in the figure explained in more detail. This shows the

Figur eine schematische Darstellung eines Herdofens mit einem Temperatursensor im Bereich des Schmelzbades und zwei Brennern.figure a schematic representation of a stove oven with a temperature sensor in the area of the molten bath and two burners.

Im Einzelnen zeigt die Figur einen Herdofen zum Schmelzen von Metall mit einer Ofensohle 1 und einem Ofengewölbe 2 sowie einer Chargiertüre 3, über die das zu schmelzende Metall, z. B. Metallschrott, in den Herdofen eingebracht wird. Die Figur zeigt einen Herdofen mit direkter Chargierung.Specifically, the figure shows a hearth furnace for melting metal with a furnace sole 1 and an oven vault 2 and a charging door 3 over which the metal to be melted, z. B. metal scrap is introduced into the hearth furnace. The figure shows a stove oven with direct charging.

Ein Ofenraum 4 wird, wie in der Figur gezeigt, von der Ofensohle 1, dem Ofengewölbe 2 sowie von senkrechten Seitenwänden, die auch dem Ofengewölbe zugeordnet werden, und der Chargiertüre 3 umschlossen.A furnace room 4 is, as shown in the figure, of the furnace bottom 1 , the oven vault 2 as well as vertical side walls, which are also assigned to the furnace vault, and the charging door 3 enclosed.

In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Brenner 5 gezeigt, die dazu eingesetzt werden, jeweils alleine oder zusammen den Ofenraum 4 zu beheizen und geeignete Bedingungen zum Schmelzen des in den Ofenraum 4 eingebrachten Metalls zur Verfügung zu stellen. Dazu wird die Flamme mindestens eines der beiden Brenner 5 erfindungsgemäß in Abhängigkeit eines oder mehrerer Betriebsparameters gesteuert. In diesem Beispiel wird als Betriebsparameter die Temperatur des Schmelzbades mit Hilfe eines Temperatursensors 7 gemessen.In this embodiment, two burners 5 shown, which are used to each alone or together the oven room 4 to heat and suitable conditions for melting of the furnace in the room 4 to provide introduced metal. For this, the flame is at least one of the two burners 5 controlled according to the invention as a function of one or more operating parameters. In this example, the operating temperature is the temperature of the molten bath with the aid of a temperature sensor 7 measured.

Die Helligkeit der Flamme mindestens eines der beiden Brenner 5 wird mittels einer UV-Sonde 10 gemessen. Vorzugsweise werden die Helligkeiten der Flammen beider Brenner 5 gemessen. Die UV-Sonden sind an der Außenseite eines im Wesentlichen senkrecht jeweils über dem betreffenden Brenner 5 im Ofengewölbe 2 angeordneten Sichtfensters 9 angebracht ist.The brightness of the flame of at least one of the two burners 5 is by means of a UV probe 10 measured. Preferably, the brightnesses of the flames of both burners 5 measured. The UV probes are on the outside of a substantially perpendicular respectively above the respective burner 5 in the oven vault 2 arranged viewing window 9 is appropriate.

Bei einer bestimmten Temperatur des Schmelzbades 6 ist, je nachdem ob sich der Schmelzprozess in der ersten (b) oder in der zweiten (c) Schmelzphase befindet, eine bestimmte Helligkeit der Flammen der beiden Brenner 5 erwünscht. Dabei können auch zwei unterschiedliche Zielwerte an Helligkeit für jede der beiden Flammen vorliegen. Für den Durchsatz an Brenngas und Oxidationsmittel werden z. B. für eine teilautomatisierte Steuerung vom Ofenführer für den betreffenden Brenner 5 bestimmte Werte vorgewählt. Die Messung der Helligkeit ergibt dann eine Bestätigung dieser ersten Einstellung als richtig oder zeigt einen Korrekturbedarf an, dem der Ofenführer durch erneutes Einstellen bzw. Anpassen der genannten Werte nachkommt. Auf diese Weise wird unter Zuhilfenahme der Helligkeit der Flamme eines Brenners 5 der Betrieb bzw. die Ofenfahrweise gesteuert.At a certain temperature of the melting bath 6 is, depending on whether the melting process in the first (b) or in the second (c) melt phase, a certain brightness of the flames of the two burners 5 he wishes. There may also be two different target values of brightness for each of the two flames. For the throughput of fuel gas and oxidant z. B. for a partially automated control of the oven operator for the burner concerned 5 certain values selected. The measurement of the brightness then gives an affirmation of this first setting as correct or indicates a need for correction, which the oven operator complies with by re-adjusting or adapting said values. In this way, with the help of the brightness of the flame of a burner 5 the operation or the Ofenfahrweise controlled.

Mindestens einer der Brenner 5 soll dabei während der ersten Schmelzphase (b) so betrieben werden, dass ein höherer Anteil an der Brennerleistung in Form von Konvektion abgegeben wird als in Form von Strahlungsenergie und die jeweiligen Anteile an Konvektionswärme und an Strahlungswärme, die der mindestens eine Brenner 5 abgibt, gezielt über die Einstellung der Helligkeit der Flamme des mindestens einen Brenners 5 eingestellt werden.At least one of the burners 5 is to be operated during the first melting phase (b) so that a higher proportion of the burner power is delivered in the form of convection as in the form of radiant energy and the respective shares of convection and radiant heat, the at least one burner 5 outputs, specifically on the adjustment of the brightness of the flame of the at least one burner 5 be set.

In der ersten Schmelzphase nach der Chargierung liegt ein Großteil des zu schmelzenden Metalls ”im Schatten” der Brennerflamme, womit ausgedrückt werden soll, dass dieser Teil des Materials durch Wärmestrahlung kaum erwärmt werden kann, da es von Material, das zwischen der Flamme und diesem Teil des Materials liegt, beschattet wird. Ein hoher Anteil an Konvektionswärme ermöglicht, dass die dazu erforderlichen großen heißen Gasmengen auch in die Bereiche zwischen den festen Materialien eindringen und diese erwärmen.In the first melting phase after charging is a large part of the metal to be melted "in the shadow" of the Burner flame, which is to say that this Part of the material hardly warmed by heat radiation It can be because of material that is between the flame and this Part of the material is shaded. A high proportion of convection heat allows the required large hot gas also in the areas between the fixed Penetrate materials and heat them.

Mindestens einer der Brenner 5, in diesem Beispiel beide Brenner 5, werden während der zweiten Schmelzphase (c) so betrieben, dass ein höherer Anteil an der Brennerleistung in Form von Strahlungsenergie abgegeben wird als in Form von Konvektion. Die zweite Schmelzphase (c) beginnt, wenn sich eine Schmelzbadoberfläche ausgebildet hat. In diesem Beispiel handelt es sich um einen Herdofen mit einer Einrichtung zur Umwälzung des Schmelzbades 6 (Einrichtung nicht dargestellt). In diesem Fall wird gemäß der Erfindung ein hoher Anteil an Strahlungsleistung an der Leistung, die von jedem der beiden hier gezeigten Brenner 5 abgegeben wird, angestrebt. Erfahrungsgemäß korreliert eine hohe Strahlungsleistung des Brenners 5 mit einer sehr hellen Flamme des Brenners 5. Die Helligkeit der Flamme wird erfindungsgemäß zur Einschätzung und Einstellung der Strahlungsleistung einer Flamme herangezogen.At least one of the burners 5 , in this example, both burners 5 , are operated during the second melting phase (c) so that a higher proportion of the burner power is emitted in the form of radiant energy than in the form of convection. The second melt phase (c) begins when a melt pool surface has formed. In this example, it is a hearth furnace with a device for circulating the molten bath 6 (Device not shown). In this case, according to the invention, a high proportion of radiant power is produced by the power supplied by each of the two burners shown here 5 is desired. Experience has shown that a high radiant power of the burner correlates 5 with a very bright flame of the burner 5 , The brightness of the flame is used according to the invention for the assessment and adjustment of the radiant power of a flame.

Mit besonderem Vorteil wird also auch in diesem Beispiel die Flamme hinsichtlich ihrer Helligkeit für die erste Schmelzphase (b) und die zweite Schmelzphase (c) voneinander verschieden eingestellt.With The flame is therefore particularly advantageous also in this example in terms of their brightness for the first melting phase (b) and the second melting phase (c) set different from each other.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2006/0199125 A1 [0004]

Claims

Method for operating a hearth furnace for melting a metal-containing material, wherein the hearth furnace has a furnace chamber ( 4 ), which by means of at least one burner ( 5 b) melting the metalliferous material in a first melting phase until a molten bath surface has formed, c) melting the metalliferous material in a second molten phase after formation a molten bath surface, d) withdrawing and / or holding the molten metal, characterized in that at least one of the burners ( 5 ) is operated during the first melting phase (b) in such a way that a higher proportion of the burner output is delivered in the form of convection than in the form of radiant energy and the respective proportions of convection heat and radiant heat which the at least one burner ( 5 ), specifically via the adjustment of the brightness and / or size, in particular length, of the flame of the at least one burner ( 5 ).

A method according to claim 1, characterized in that a charging chamber upstream of the furnace chamber is provided with a pumping device and that the charging chamber via at least one burner ( 5 ) is heated.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that one or more burners operated with air as the oxidizing agent ( 5 ) are used.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one of the burner ( 5 ) is operated during the second melting phase (c) so that a higher proportion of the burner power is emitted in the form of radiant energy than in the form of convection.

Method according to claim 4, characterized in that the flames of the burners ( 5 ) with respect to their brightness and / or size, in particular length, for the first melting phase (b) and the second melting phase (c) are set differently from each other.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that one or more with an oxygen-containing gas whose oxygen content is higher than that of air, in particular with technically pure oxygen, operated burner ( 5 ) are used.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a part of the furnace gas for increasing the convection in the furnace chamber ( 4 ) is circulated.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the brightness and / or size of the flame of at least one of the burner ( 5 ) is regulated as a function of the temperature of the molten bath.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the brightness of the flame via a UV probe ( 10 ) is measured.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the operating parameters of the burner electronically recorded and evaluated.

Method according to claim 10, characterized in that that the melting process is controlled and / or regulated and / or optimized and / or is operated fully automatically, with the electronic recorded operating parameters as input variables is accessed.

Hearth furnace for melting a metal-containing material, wherein the hearth furnace comprises a furnace space ( 4 ), the at least one burner ( 5 ) for heating, characterized in that means ( 10 ) for detecting the brightness and / or the size, in particular the length, of the flame of at least one of the burners ( 5 ) are provided.

Furnace hearth according to claim 12, characterized in that a charging chamber upstream of the furnace chamber is provided with a pumping device which comprises at least one burner ( 5 ) for heating.