DE69130008T2 - Verfahren und Anlage zum Laden von eisenhaltigen Gütern in metallurgischen Öfen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft die Technik des Ladens von eisenhaltigen Gütern in metallurgische Öfen zur Stahlherstellung und insbesondere ein Verfahren und eine Anlage zum Einbringen von eisenhaltigen Partikeln, wie vorreduzierten Eisenerzklumpen, vorreduzierten Eisenerz-Pellets, direkt reduziertem Eisen (DRI = Direct Reduced Iron), das auch Eisenschwamm genannt wird, Schrott oder ähnlichem in elektrische Stahlherstellungsöfen.
• Die groben und extremen Betriebsbedingungen der Stahlherstellungsöfen, d.h., die hohen Temperaturen und die Probleme, die mit der Handhabung geschmolzenen Metalls einhergehen, sowie die riesigen Produktionsraten machen es schwierig, effiziente Methoden und Geräte zum Beladen dieser Öfen zu entwickeln, und zwar nicht nur mit Chargen aus metallischem Eisen in fester oder flüssiger Form, sondern ebenfalls mit diversen Additiven, die notwendig sind, um das geschmolzene Eisen zu frischen, um die gewünschte Zusammensetzung und die gewünschten Eigenschaften des Stahls zu erhalten.
• Obwohl die Erfindung hier in Anwendung auf die Zufuhr von DRI zu elektrischen Lichtbogenöfen (EAF = Electric Arc Furnaces) beschrieben wird, versteht es sich, daß die Erfindung ohne weiteres modifiziert und an andere Typen von Öfen angepaßt werden kann, die Ferrometalle herstellen.
• Viele Verfahren zum Beladen von EAFs sind über die Jahre vorgeschlagen und ausprobiert worden. In den frühen Tagen der Stahlerzeugung mit elektrischen Lichtbogenöfen wurden solche Öfen im wesentlichen mittels großer Eimer mit Schrott beladen. Der Ofen wurde dadurch geöffnet, daß sein Dach und die Elektroden zur Seite geschwenkt wurden, ein Überkopf-Kran positionierte die Eimer über dem Ofen und ließ den Schrott durch das Öffnen des Bodens der Eimer in den Ofen fallen.
• Aufgrund des sperrigen Volumens des Schrotts mußte der Ofen, wenn die erste Charge abgeschmolzen war, wieder geöffnet werden, und eine zweite Charge wurde dem Ofen zugegeben. Wenn diese zweite Charge geschmolzen war, war sogar eine dritte Öffnung und ein drittes Beladen des Ofens notwendig.
• Dieses Verfahren hat einige Nachteile; speziell gingen wesentliche Energiemengen beim Öffnen verloren, und zwar aufgrund der Strahlung aus dem Dach, von den Elektroden und aus dem Metallbad; und die Produktivität des Ofens war wegen der Manövrierzeit stark eingeschränkt, die zum Öffnen und Beladen des Ofens für jeden Eimer mit Schrott oder vorzerkleinerten bzw. vorreduzierten Materialien notwendig war.
• In den letzten Jahren sind einige Verbesserungen an der EAF-Stahlherstellungspraxis vorgenommen wurden, und folglich ist die Produktivität merklich gesteigert worden. Diese Verbesserungen umfassen die Verwendung von Ultrahoch-Energie-Einbringung in die Öffnung, was eine Optimierung des gesamten Schmelzvorgangs des Ofens gestattet und es zuläßt, Frischvorgänge und sekundäre metallurgische Vorgänge in einem separaten Pfannenofen durchzuführen.
• Die Produktivität der EAFs wurde ferner durch kontinuierliches Beladen mit Schrott oder vorreduzierten/vorzerkleinerten Gütern gesteigert. Das eisenhaltige Gut wird kontinuierlich in den Ofen eingebracht, während die erste Charge schmilzt, wodurch sich die Kranmanövrierzeit erübrigt.
• Viele Verfahren zum kontinuierlichen Beladen von EAFs sind vorgeschlagen werden. Diese können in drei allgemeine Kategorien eingruppiert werden:
• Ein Verfahren besteht darin, den EAF durch das Herabfallenlassen der Eisenpartikel durch ein Loch im Dach des EAFs zu beladen. Ein Beispiel für dieses Verfahren ist im US-Patent Nr.3,472,650 (J.G. Sibakin u.a.) beschrieben. Sibakin lehrt ein Verfahren zum kontinuierlichen Beladen eines elektrischen Lichtbogenofens mit diskreten eisenhaltigen Gütern, wobei die eisenhaltigen Partikel mittels geeigneter Rutschen durch Löcher im Dach des Ofens fallengelassen werden. Eine der Aufgaben dieser Erfindung ist es, den elektrischen Lichtbogen durch das Anpassen der Beladungsrate an das dem Ofen zugeführte Energieniveau zu stabilisieren.
• Das US-Patent Nr.2,805,930 (M.J. Udy) ist ähnlich wie Sibakin, aber sein Hauptziel ist es, die Ofenwände mit den zu schmelzenden eisenhaltigen Partikeln zu schützen. Zu diesem Zweck werden die eisenhaltigen Partikel aus Öffnungen im Dach des Ofens in der Nähe von dessen Wänden fallengelassen.
• Dieses Verfahren des Beladens von EAFs hat schwerwiegende Nachteile. Beispielsweise wird der Ertrag an geschmolzenem Eisen, das aus der Charge produziert wird, durch die Tatsache negativ beeinflußt, daß die eisenhaltigen Partikel durch die Gase mitgerissen und weggetragen werden, die im Ofen entstehen. Dieser Verlust an Eisen kann bis zu 1 % betragen. Dieses Mitreißen ist aufgrund des weitverbreiteten Einsatzes von Verunreinigungs-Regelungs-Geräten zur Behandlung der Abgase aus dem EAF noch bedeutsamer geworden, weil alle diese Gase in die Behandlungsgeräte eingesogen werden und folglich die Gasströme innerhalb des EAF stärker werden. Ebenfalls wird es für die feinen Partikel schwierig, in die Schlackeschicht einzudringen, um das Schmelzbad zu erreichen, weil sie leicht sind und dazu neigen, auf der Schlackeoberfläche zu schweben bzw. zu schwimmen.
• Es ist ebenfalls vorgeschlagen worden, eisenhaltige Güter durch die Wand des EAF zuzuführen, prinzipiell zu dem Zweck, die Güter/Materialien in die Umgebung der Lichtbögen einzubringen, wobei die Probleme, die mit dem Laden des Materials durch das Dach in der Umgebung der Elektroden einhergehen, vermieden werden sollten.
• Beispiele für diesen Beladungstyp für EAFs sind in den US-Patenten Nr.3,462,538 (R.E. Pellegrini u.a.); 3,681,049 (J. Celada) und 2,657,990 (C.R. Kuzell); sowie im kanadischen Patent Nr.847,454, (G.A. Roeder u.a.) offenbart.
• Pellegrini beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur kontinuierlichen Beladung eines EAFs mit Eisenschwammgranulaten, wobei die Eisenschwammpartikel dadurch injiziert werden, daß man ihnen eine ausreichende Energie gibt, so daß sie in der Umgebung der Elektroden in den Ofen hineingebracht werden.
• Celada offenbart ein ähnliches System zum Einbringen von Eisenschwammpartikeln in den Ofen mittels eines Zentrifugal-Füllgeräts mit einem Antriebsriemen und einer Riemenscheibe. Die Eisenschwammpartikel werden in der Umgebung der Lichtbögen eingebracht. Celada beschreibt ebenfalls in Fig. 4 eine weitere Einrichtung zur Ausführung seiner Erfindung, nämlich ein Beladungsrohr, durch welches die Partikel mittels eines unter Druck stehenden Fluids, beispielsweise Gas, Luft oder Dampf, beschleunigt werden.
• Kuzell beschreibt ein Beladungssystem älmlich demjenigen, wie es von Celada beschrieben wird.
• Roeder beschreibt ebenfalls ein Beladungssystem, bei dem die eisenhaltigen Partikel mittels eines Luftstrahls bzw. -stoßes durch eine Öffriung in der Ofenwand eingeblasen werden.
• Es ist ebenso vorgeschlagen worden, EAFs durch die Wände hindurch und nahe der Obertläche des flüssigen Metalls oder der Schlacke zu beladen, die das flüssige Metall normalerweise bedeckt. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist im US-Patent Nr. 1,338,881 (G.J. Stock) beschrieben. Stock lehrt das Beladen eines elektrischen Ofens mittels eines Beladekanals, durch welchen die Eisencharge mittels eines durch ein Kurbelrad angetriebenen Kolbens in den Ofen geschoben wird. Das Kurbelrad wird durch einen Elektromotor gedreht, und die Drehgeschwindigkeit des Motors wird reguliert, um die Zufuhr elektrischer Energie und die zu schmelzende Materialmenge abzugleichen, mit dem allgemeinen Zweck, eine konstante Temperatur im Ofen aufrechtzuerhalten.
• Ein System, das demjenigen von Stock ähnelt, aber sich auf die Kalzium-Karbid- Produktion bezieht, ist im US-Patent Nr.1,422,135 (W.B. Rogatz) beschrieben. Rogatz offenbart ein Verfahren zum Laden von Gütern in einem elektrischen Ofen, und zwar vorzugsweise horizontal durch eine Öffnung in der Wand des Ofens oberhalb des geschmolzenen Gutes im Ofen mittels eines Kolbens, welcher das Gut kraftunterstützt in den Ofen einbringt, um das Gut weit über der Oberfläche des geschmolzenen Gutes zu verteilen. Der Kolben ist aus Carbon bzw. Kohlenstoff hergestellt und funktioniert ähnlich wie bei der von Stock gezeigten Vorrichtung.
• Das US-Patent Nr.4,225,745 (Harwell) zeigt ebenfalls ein Verfahren zum direkten Beladen kleiner Partikel aus Eisen und Stahl in geschmolzenes Metall in einem Lichtbogenofen. Harwell lehrt, Eisenoxide, wie z.B. Walzzunder, durch ein Seitenzuführrohr direkt in das Bad einzubringen. Das Bad wird im Ofen durch geeignete Chargen aus Gütern/Materialien ausgebildet, die in herkömmlicher Weise durch den Oberteil des Ofens zugeführt werden.
• Der Ofen hat eine Laderutsche, die mit gutem Abstand unterhalb des normalen Vollmetallniveaus in den Ofen eintritt. Eine Beladekammer ist vorgesehen, um die großen Massen kleiner Partikel aus Eisen oder Stahl in die Laderutsche einzubringen. Ein Kolben schiebt die Partikel in den Schmelzofen. Man wird feststellen, daß Harwells Beladesystem demjenigen von Stock sehr ähnelt und sich (nur) bezüglich des Eintrittniveaus in den Ofen unterscheidet.
• Obwohl Harwell in Spalte 4, Zeilen 22 bis 29 bemerkt, daß eine Schraubenförderung möglich ist, geht seine Lehre von einer solchen Verwendung weg, und zwar wegen des möglichen Stillstandes bzw. Einfrierens, und sie geht sogar von der Verwendung seines eigenen Beladesystems mit carbonhaltigen Pellets weg (wegen der hohen Temperaturen, die sich im Beladegerät entwickeln können). Im Gegensatz hierzu ist die vorliegende Erfindung sehr wohl geeignet, Pellets mit jedwedem Kohlenstoffgehalt zuzuführen, weil solche Pellets nicht direkt in das Bad des geschmolzenen Metalls eingeführt werden, sondern oberhalb des Bades.
• Das Problem des Stillstandes (freeze-ups), das von Harwell angesprochen wird, macht eine direkte Schraubenförderung ungeeignet, weil geschmolzenes Material sich in der Zufuhrrutsche verfestigen kann. Demgegenüber haben die Anmelder der vorliegenden Erfindung in einzigartiger Weise dafür gesorgt, daß nur Schlacke mit der Beladespitze in Kontakt kommen kann. Als es ihnen klar wurde, daß feste Schlacke nicht so fest ist wie Eisen oder Stahl, kann ein Direktbeladungsförderer vom Schraubentyp in einer solchen Weise verwendet werden, daß er viele Vorteile bereitstellt und die vorliegende Erfindung sehr nützlich macht.
• Die andere Kategorie der Beladesysteme umfaßt diejenigen, die tatsächlich einen Schraubenförderer verwenden. Beispiele sind in den US-Patenten Nr.1,421,185 (R.A. Driscoll); 1,871,848 und 1,902,638 (beide E.G.T. Gustafsson) aufgezeigt.
• Driscoll zeigt einen Schraubenförderer in einem elektrischen Ofen, der oberhalb des Schmelzbades angeordnet ist, um einen pulverigen Brennstoff zuzuführen. Das eisenhaltige Material wird jedoch separat von dem Oberteil des Ofendaches abgeworfen. Was die Zusammenarbeit des Brennstoffzuführers und des Ofens betrifft, sind keine Details gezeigt, aber aus der Zeichnung kann abgeleitet werden, daß der Ofen fest ist und daß die Beladeeinrichtung fest an der Ofenwand befestigt ist.
• Gustafsson offenbart ein Verfahren zum Schmelzen von Metallen in elektrischen Öfen, bei dem das metallische Gut dem Ofen kontinuierlich während des Wärmeganges zugeführt wird.
• Gustafsson lehrt ebenfalls die Zufuhr von Eisenschwamm in den Ofen und er erkennt das Problem des Schwimmens des Eisenschwamms in der Schlackeschicht. Die Maßnahme, die er vorschlägt, um dieses Problem zu überwinden, ist jedoch, die Dichte des Gutes zu steigern, aber nicht, eine positive Kraft mittels der Beladeeinrichtung auf das Gut in Richtung des Schmelzbades aufrubringen.
• Es wird klar, daß, obwohl Gustafsson die Verwendung von Schraubenförderern offenbart, diese nicht in das Schmelzbad gerichtet und nicht angepaßt sind, um eine Kraft nach unten auf das Gut aufrubringen, um die Schwerkraft zu unterstützen. Der Betrieb der Beladeeinrichtungen von Gustafsson ist dem Herabwerfen von oben äquivalent. Diese Schrauben gestatten es dem Material lediglich, aus den Trichtern herauszuströmen, aber sie schieben es nicht positiv in einer bestimmten Richtung, entweder direkt in das Schmelzbad und/oder durch die Schlackeschicht. Ein Schraubenförderer ist ebenfalls im US-Patent Nr.4,872,907 (L.D. Areaux) gezeigt, welcher ein Verfahren und eine Einrichtung zum Beladen von Metallstückchen in ein Schmelzbad lehrt, welche einen kompaktierenden Extruder und eine Zufuhrleitung aufweist, welche der Masse des geschmolzenen Metalls widerstehen kann und welche in das geschmolzene Metallbad eintaucht. Obwohl Areaux's Beladungssystem als im allgemeinen als auf jedwedes Metall anwendbar beschrieben wird, geht er in Spalte 13, Zeilen 23 bis 30 speziell darauf ein, daß die Erfindung in Verbindung mit nicht-magnetischem Metallschrott, wie beispielsweise Messing, Aluminium, Aluminiumlegierungen und ähnlichem zu verwenden ist. Es versteht sich, daß es schwierig sein würde, eine Beladungseinrichtung dieses Typs zu konstruieren, die in geschmolzenen Stahl eingetaucht werden soll. Dies ist der Grund, warum Areaux sein System auf die oben genannten Metalle anwendet und Eisen und Stahl ausschließt.
• Es ist zu erkennen, daß der Stand der Technik kein Beladesystem für DRI für einen metallurgischen Ofen offenbart, welches die hier beschriebenen Vorteile der Erfindung bereitstellt.
• Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Beladung eines EAF mit eisenhaltigen Materialien bereitzustellen, bei dem die Produktivität des EAF gesteigert wird.
• Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung bereitzustellen, bei denen solche eisenhaltigen Güter dem Ofen in der Nähe der Schlackeschicht zugeführt werden, die das metallische Bad im Ofen bedeckt.
• Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung bereitzustellen, bei denen es möglich ist, solche eisenhaltigen Güter mit einem pneumatischen Transportsystem zu fördern und den Gesamtbetrieb dadurch wirtschaftlich zu gestalten, daß es möglich gemacht wird, alle feinen und Bruchpartikel in den EAF einzuladen, die in einem solchen pneumatischen Förderer gebildet werden.
• Andere Aufgaben der Erfindung werden im weiteren teilweise offensichtlich und teilweise aufgeführt.
• Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Verfügung zum Laden eisenhaltiger Partikelmaterialien in einen metallurgischen Ofen von dem Typ, der ein Bad aus flüssigem Eisen und eine das flüssige Eisen bedeckende Schlackeschicht enthält und der obere Seitenwände über der Schlacke hat, um Gase, Strahlungswärme etc. aufzunehmen, mit den folgenden Schritten: Ausbilden eines Bades aus geschmolzenem Eisen mit einer oberen Schlackeschicht in dem Ofen, Einbringen des unteren Zuführendes einer verlängerten Beladeeinrichtung durch ein Loch in der oberen Seitenwand des Ofens zu einer Beladungs-Arbeitsposition über dem geschmolzenen Eisen, aber in oder zumindest ausreichend nahe bei der Schlackeschicht, so daß die Beladeeinrichtung das eisenhaltige Partikelmaterial nach unten in die Schlackeschicht hinein in Richtung des Bades aus geschmolzenem Eisen schieben kann, und, während der kontinuierlichen Beladung, Einbringen der eisenhaltigen Partikel über die Beladeeinrichtung in das geschmolzene Eisen mit etwa der Rate, mit der die Charge im Ofen geschmolzen wird.
• Gemäß einem anderen Aspekt stellt die Erfindung eine Anlage zum Laden eisenhaltiger Partikelmaterialien in einen metallurgischen Ofen von dem Typ, der ein Bad aus flüssigem Eisen und eine das Bad aus flussigem Eisen bedeckende Schlackeschicht enthält, mit einer langgestreckten Beladeeinrichtung und Betätigungseinrichtungen dafür bereit;
• wobei die Beladeeinrichtung autweist:
• ein Gehäuse mit einem oberen Zufuhrende und einem unteren Auslaßende, Einrichtungen zum Zuführen der Partikelmaterialien durch die Beladeeinrichtung hindurch und aus dem Auslaßende hinaus;
• wobei die Betätigungseinrichtungen so angepaßt sind, daß sie die langgestreckte Beladeeinrichtung bewegen, und zwar zwischen
• einer zurückgezogenen Position außerhalb des Ofens, so daß die Beladeeinrichtung keinen Einfluß auf den Betrieb des Ofens nimmt, und
• einer Betriebsposition innerhalb des Ofens, in welcher die Beladeeinrichtung in einem Winkel zur Horizontalen geneigt und so ausgelegt ist, daß das Auslaßende des Gehäuses wahlweise über einen Tiefenbereich positionierbar ist, der sich nicht in das Bad des flüssigen Eisens hineinerstreckt, aber nahe genug zur oberen Oberfläche des flüssigen Eisens hin, so daß die Zuführeinrichtung dazu in der Lage ist, die Partikelmaterialien durch die Schlackeschicht zum Bad zu schieben, wobei die Neigung der Beladeeinrichtung ausreicht, um sicherzustellen, daß die Partikel positiv durch die Schlackeschicht hindurchgeschoben werden.
• Die Zuführeinrichtung kann eine Welle umfassen, die drehbar in dem Gehäuse und entlang einer Längsachse des Gehäuses befestigt ist und ein schraubenartig gewundenes Blatt umfaßt, das sich vom Zuführende zum Auslaßende erstreckt und so arbeitet, daß es die Partikel zur Beladeeinrichtung und aus dem Auslaßende hinausschiebt.
• Die Erfindung stellt ebenfalls einen metallurgischen Ofen von dem Typ zur Verfügung, der ein Bad aus flüssigem Eisen und eine das Bad aus flüssigem Eisen bedeckende Schlackeschicht enthält und dadurch gekennzeichnet ist, daß er mit der oben angeführten Anlage versehen ist.
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung umfassen ein Verfahren und eine Anlage zum Laden eisenhaltiger Partikel in einen elektrischen Lichtbogenofen, der einen Behälter für geschmolzenes Eisen aufweist, mit einer Wand, die sich über dem geschmolzenen Eisen erstreckt, vorzugsweise einem Schraubenförderer, der außen am Behälter befestigt ist, einer Ladeöffnung in der Wand, die so ausgeformt ist, daß sie den Durchgang der Beladeeinrichtung in das Innere des Behälters gestattet und bei einer solchen Höhe des geschmolzenen Eisens angeordnet ist, daß kein geschmolzenes Material während des normalen Betriebs und des Manövrieren des Ofens aus dem Ofen durch die Öffnung herauskommen kann; sowie Betätigungseinrichtungen zum Erstrecken des Schraubenförderers von einer zurückgezogenen Position außerhalb des Behälters zu einer vorzugsweise einstellbar erstreckten Position in dem Behälter, wodurch die eisenhaltigen Partikel an einem Punkt eingebracht werden, der in der Nähe, aber etwas über dem geschmolzenen Eisen liegt, wobei solche Partikel positiv durch die Schlackeschicht zum geschmolzenen Eisen geschoben werden und vorzugsweise einen Haufen des Materials ausbilden, der um die Schlackeschicht herumliegt, und ebenfalls in Richtung der Lichtbögen in der heißesten Zone des Ofens geschoben werden, um die Spitze der Beladeeinrichtung vor übermäßige Wärme zu schützen. Vorteilhafterweise erstreckt sich zumindest ein Abschnitt des Oberteils der Beladeeinrichtung in die Schlackeschicht, um sehr nahe an der oberen Oberfläche des Metallbades zu beladen.
• Die vorliegende Erfindung ist speziell zusammen mit dem pneumatischen Transportsystem nutzbringend, das in unserem US-Patent Nr.5,296,015 beschrieben wird.
• In dieser Beschreibung und in den beiliegenden Zeichnungen haben wir bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung aufgezeigt und beschrieben und haben verschiedene Alternativen und Modifikationen vorgeschlagen, aber es soll wohlverstanden sein, daß diese nur als Beispiele dienen und nicht abschließend sein sollen. Die hier gemachten Vorschläge sind zu Darstellungszwecken ausgewählt und eingebracht worden, damit andere Fachleute die Erfindung und ihre Prinzipien besser verstehen und dazu in die Lage versetzt werden, sie in verschiedenen Ausführungsformen zu modifizieren, von denen jede am besten an die speziellen Verwendungsbedingungen angepaßt sein kann.
• Fig. 1 zeigt eine teilweise schematische Darstellung der allgemeinen Anordnung eines elektrischen Lichtbogenofens, dargestellt im vertikalen Querschnitt, und mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form einer Schraubenförderungs-Beladeeinrichtung für DRI.
• Fig. 2 zeigt eine detailliertere schematische Darstellung der Schrauben-Beladeeinrichtung, ebenfalls im vertikalen Querschnitt, welche deren Haupteigenschaften und die Zusammenwirkung ihrer Teile zeigt, um die Ziele der Erfindung zu erreichen.
• In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 in der Gesamtheit einen elektrischen Lichtbogenofen mit einem Wandabschnitt 12, einem Deckel bzw. Dach 14 und einem Schmelztiegelabschnitt 16, welcher an seinem Boden angepaßt ist, um ein Bad aus geschmolzenem Eisen 18 zu halten, das von einer Schlackeschicht 20 bedeckt wird. Die Wand 12 bildet ein inneres Volumen 24, das die Chargenmaterialien einschließt, während sie geschmolzen werden, und ebenfalls die Strahlung der Lichtbögen 22 und die Gase umschließt, die beim Schmelzen und beim Frischprozeß entstehen. Normalerweise ist dieser Wandabschnitt aus mit feuerfestem Material verkleideten, wassergekühlten Panelen 13 ausgebildet, um feuerfeste Materialien einzusparen, welche früher ohne Kühlung verwendet wurden.
• Das Dach 14 hat Öffnungen zur freien Bewegung und Einregelung der Elektroden 32, typischerweise drei im Dreieck angeordneter Elektroden in Öfen, die mit Wechselstrom arbeiten, und nur einer Elektrode in Gleichstromöfen. Andere Öffnungen 34 und 36 gestatten die Abführung von Abgasen und die kontinuierliche Zuführung von eisenhaltigen Güter durch das Dach.
• Eine Schrauben-Beladeeinrichtung 40 ist außen am Ofen 10 angebracht und wird durch eine Struktur 42 gehalten. Betätigungseinrichtungen, wie z.B. ein Hydraulikzylinder 44 oder ähnliches gestatten die Bewegung der Beladeeinrichtung 40 an der Struktur 42 von einer zurückgezogenen Position 46 außerhalb des Ofens, die durch Stflchpunktlinien angedeutet ist, zu einer Betriebsposition 48. Diese Eigenschaft der Zurückziehbarkeit der Beladeeinrichtung 40 ist in der EAF-Betriebsumgebung sehr nützlich, weil sie die freie Bewegung und das freie Manövrieren des Ofens gestattet, und zwar zum Entschlacken und Ausgießen von Stahl, ohne die Gefahr der Beschädigung der Beladeeinrichtung 40. Schlacke kann ohne Probleme auf das Oberteil der Beladeeinrichtung treffen, weil feste Schlacke nicht sehr fest ist und durch die normale Kraft der Beladeeinrichtung gebrochen werden kann. Jedoch sollte jedweder Kontakt mit geschmolzenem Eisen vermieden werden, und dies ist der Grund, warum die Betriebsposition der Beladeeinrichtung 40 selektiv gesteuert werden muß.
• Die Beladeeinrichtung 40 wird durch eine Öffnung 50 in der Wand 12 in einem Winkel im Bereich von 10 bis 450 bezüglich der Horizontalen in den Ofen eingeführt, um eine positive Schubkraft auf das eisenhaltige Gut/Material in Richtung des geschmolzenen Bades und nach unten in dieses hinein bereitzustellen. Die Einbringung einer Beladeeinrichtung 40 in einem Winkel hinsichtlich der Horizontalen trägt ebenfalls zu dem wichtigen Merkmal dieser Erfindung bei, nämlich das eisenhaltige Gut/Material sehr nahe am geschmolzenen Eisenbad zuzuführen, während zur selben Zeit verhindert wird, daß geschmolzenes Eisen während des Manovnerens des EAF aus dem Ofen ausläuft; die Möglichkeit, das eisenhaltige Gut/Material bis nach unten in die Schlackeschicht hinein zu erstrecken, reduziert den Verlust an feinen Partikeln in Gasen, die aus dem Ofen herauskommen und steigert seine Produktivität. Dieses Merkmal wird noch wichtiger, wenn bröcklige Materialien, beispielsweise DRI gehandhabt werden, das auch Eisenschwamm genannt wird, und welches gewöhnlich durch Bandförderer, durch gefüllte, mit einem Kran gehandhabte Eimer über die Schwerkraft oder in letzterer Zeit sogar durch pneumatische Systeme in die Schmelze transportiert wird. Somit bewirken das ursprüngliche Verarbeiten und solche nachfolgenden Behandlungen des DRI, daß einige der Partikel aufbrechen und teilweise zerbröseln, wodurch Feinmaterialien erzeugt werden.
• Ein Haufen 52 des eisenhaltigen Materials wird für gewöhnlich aus dem DRI aufgebaut, das in die Schlackeschicht geschoben wird und sich gleichzeitig oberhalb der Schlackeschicht 20 anhäuft, wodurch das Oberteil der Beladeeinrichtung 40 vor Überhitzung durch die Strahlung der Lichtbögen 22 geschützt wird. Das Aufrechterhalten dieses Haufens 52 trägt ebenfalls dazu bei, zu verhindern, daß Feinpartikel des eisenhaltigen Materials durch Gase und Abgase mitgerissen werden, die den Ofen durch die Öffnung 34 und die Sammelleitung 56 verlassen.
• Eisenhaltiges Material, wie z.B. DRI, wird durch einen geeigneten Kanal 62 in den Trichter oder Behälter 58 und weiter in die Beladeeinrichtung 40 über die Rutsche 60 übertragen, wobei die Rutsche 60 und ihr Trichter oder Behälter 58 an den Kanal 62 angekoppelt oder von ihm entkoppelt werden können, damit die Beladeeinrichtung 40 nach außerhalb des EAF in die nicht betriebene Position 46 bei der Entladung zurückgezogen werden kann. Während der Wartungs- oder Reparaturzeiten der Beladeeinrichtung 40 kann der Kanal 62 repositioniert werden, um die Öffnung 36 zu versorgen, und zwar als zeitweise Alternative für die kontinuierliche Beladung des EAF.
• Die Fig. 2 zeigt nunmehr eine Darstellung der Konstruktion der Schrauben-Beladeeinrichtung; das Bezugszeichen 40 bezeichnet in der Gesamtheit diese Beladeeinrichtung, welche ein nach unten winklig angeordnetes zylindrisch geformtes Gehäuse 72 aufweist, das mit einer Zufuhrleitung 60 in der Nähe seines oberen Endes in Verbindung steht. Eine Welle 76 ist drehbar innerhalb des Gehäuses 72 befestigt. Die Welle hat ein schraubenartig gewundenes Blatt 78, welches die Granulatmaterialien, die von der Rutsche 60 erhalten werden, durch die Beladeeinrichtung 40 zum unteren Auslaßende schiebt, und wird durch die Lagerung 80 und 82 gehalten. Die Lagerung 80 ist innerhalb des Gehäuses bei einem ausreichenden Abstand vom unteren Ende angeordnet, das zum Inneren des EAF hin gewandt ist, um Schutz vor der Wärme des Ofens zu gewährleisten. Die untere Spitze des Gehäuses 72 und der Welle 76 sowie des Schraubenblattes 78 kann vorteilhafterweise vollständig aus einem warmeresistenteren Metall hergestellt sein als der Rest der Beladeeinrichtung 40. Die untere Lagerung 80 kann bei einigen Anwendungen weggelassen werden.
• Die Welle 76 wird durch Antriebseinrichtungen 84, wie beispielsweise einen Hydraulikmotor mit hohem Drehmoment und einem geeigneten Drehzahlbegrenzer angetrieben, welche durch eine Kopplungsvorrichtung 86 in im Stand der Technik bekannter Weise mit der Welle in Eingriff sind.
• Das Gehäuse 72 wird durch die Zirkulation eines Fluids, beispielsweise Wasser, gekühlt, welches durch den Durchgang 90 von einem Einlaß 92, der von der unteren Spitze entfernt liegt, nach unten bis gerade unter die Innenfläche des Gehäuses 72 zur unteren Spitze, zurück nach oben bis gerade unter die äußere Oberfläche des Gehäuses 72 strömt und durch den Auslaß 94 austritt. Eine dehnbare bzw. Expansions-Verbindung 96 ist vorgesehen, um die Ausdehnung des Gehäuses 72 aufgrund des Temperaturanstiegs während des Betriebs zu gestatten, der durch die Strahlung aus dem Ofen und ebenfalls vom eisenhaltigen Material bewirkt wird, wenn dieses mit einer hohen Temperatur zugeführt wird (im Bereich von 450ºC bis 950ºC).
• Aus der vorhergehenden Beschreibung wird klar, daß eine Beladeeinrichtung für metallurgische Öfen mit der vorliegenden Erfindung dazu in der Lage ist, die oben dargelegten Vorteile bereitzustellen. Die Konstruktion der Beladeeinrichtung gestattet es ihr, das eisenhaltige Material durch einen Kanal gerade zu einem Punkt hinzuführen, der sehr nahe am Bad des geschmolzenen Eisens liegt, ohne Eiseneinheiten zu verlieren, wodurch die Gesamtproduktivität des Ofens gesteigert wird. Der positive Schub, welche die Schrauben-Beladeeinrichtung dem Material aufgibt, schiebt es in die Richtung des geschmolzenen Bades, so daß die Partikel die Schlackeschicht durchdringen, und ebenfalls in Richtung der Lichtbögen des Ofens, was die heißeste Zone darin ist, wodurch der Betrieb effizienter und regelbarer gemacht wird. Ebenso neigen die Feinund Kleinpartikel dazu, sich im unteren Teil der Beladevorrichtung zu sammeln und werden von den gasförmigen Strömen innerhalb des Ofens durch die größeren Partikel geschützt, was zum Anstieg des Gesamtertrags des Ofens beiträgt. Die Zurückziehbarkeit der Beladeeinrichtung gestattet ihre Positionierung sehr nahe an der oberen Oberfläche des Eisenbades, obwohl die Höhe dieser Oberfläche während des Betriebes des Ofens variieren kann, und sie dient ebenfalls dazu, sie vor dem Kontakt mit dem geschmolzenen Eisen zu schützen, wenn der Ofen zum Entschlacken oder Ausgießen von Eisen manovriert wird. Gemäß einem weitergehenden Aspekt dieser Erfindung kann anstelle der Schrauben-Beladeeinrichtung 40 eine Schiebestange, wie beispielsweise im Patent US-A 1,422,135 verwendet werden, die jedoch so modifiziert ist, daß sie Partikel mit einer Kraft zusätzlich zur Schwerkraft nach unten in die Schlackeschicht schiebt.
• Es soll natürlich wohlverstanden sein, daß die hierin im Detail beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung nur Darstellungszwecken dienen, und es wird für Fachleute klar werden, daß einige Abwandlungen dieser darstellenden Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert wird.

Claims (14)

1. Verfahren zum Laden eisenhaltiger Partikelmaterialien in einen metallurgischen Ofen (10) von dem Typ, der ein Bad aus flüssigem Eisen (18) und eine das Bad aus flüssigem Eisen (18) bedeckende Schlackeschicht (20) enthält und der obere Seitenwände (12) über der Schlacke hat, um Gase, Strahlungswärme etc. aufzunehmen, mit den folgenden Schritten: Ausbilden eines Bades aus geschmolzenem Eisen (18) mit einer oberen Schlackeschicht (20) in dem Ofen (10), Einbringen des unteren Zufhhrendes einer verlängerten Beladeeinrichtung (40) durch ein Loch (50) in der oberen Seitenwand (12) des Ofens (10) zu einer Beladungs- Arbeitsposition (48) über dem geschmolzenen Eisen, aber in oder zumindest ausreichend nahe bei der Schlackeschicht, so daß die Beladeeinrichtung (40) das eisenhaltige Partikelmaterial nach unten in die Schlackeschicht (20) hinein in Richtung des Bades (18) aus geschmolzenem Eisen schieben kann, und, während der kontinuierlichen Beladung, Einbringen der eisenhaltigen Partikel über die Beladeeinrichtung (40) in das geschmolzene Eisen (18) mit etwa der Rate, mit der die Charge im Ofen (10) geschmolzen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Ofen (10) ein elektrischer Lichtbogenofen (10) ist, das eisenhaltige Material Eisenschwamm ist, und welches das Ausbilden und Erhalten eines Haufens (52) des durch die Beladeeinrichtung zugeführten eisenhaltigen Materials vor der Beladeeinrichtung (40) umfaßt, um die Beladeeinrichtung zumindest teilweise vor der Wärme zu schützen, die durch das flüssige Metall (18) und durch die Lichtbögen (22) in dem Ofen (10) abgestrahlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Beladeeinrichtung (40) ein Schrauben- Förderer (40) ist und relativ zu verschiedenen Niveaus des geschmolzenen Bades (18) im Ofen einstellbar positioniert werden kann, um so das Zufahrende der Beladeeinrichtung (40) immer überhalb des Bades aus geschmolzenem Eisen (18) zu halten und, während der Beladung, zumindest nahe bei der Schlackeschicht (20).

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem während des Beladens des Bades (18) mit den eisenhaltigen Partikelmaterialien das Zuführende der Beladeeinrichtung (40) zumindest teilweise in die Schlackeschicht (20) eingetaucht gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Wasser das untere Ende der Beladeeinrichtung kühlt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches das Einschieben der Charge der eisenhaltigen Partikelmaterialien nach unten in die Schlackeschicht (20) bei einer Position eines und in einer Richtung auf zumindest einen der heißesten Abschnitte des Ofens zu umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Ofen (10) ein elektrischer Lichtbogenofen (10) ist und sich dessen heißester Abschnitt in der Umgebung einer Elektrode (32) im Bad (18) befmdet.

8. Anlage zum Laden eisenhaltiger Partikelmaterialien in einen metallurgischen Ofen (10) von dem Typ, der ein Bad aus flüssigem Eisen (18) und eine das Bad aus flüssigem Eisen (18) bedeckende Schlackeschicht (20) enthält, mit einer langgestreckten Beladeeinrichtung (40) und Betätigungseinrichtungen (44) dafür;

wobei die Beladeeinrichtung (40) aufweist:

ein Gehäuse (72) mit einem oberen Zuführende und einem unteren Auslaßende, Einrichtungen (76, 78) zum Zuführen der Partikelmaterialien durch die Beladeeinrichtung hindurch und aus dem Auslaßende hinaus;

wobei die Betätigungseinrichtungen (44) so angepaßt sind, daß sie die langgestreckte Beladeeinrichtung (40) bewegen, und zwar zwischen

einer zurückgezogenen Position (46) außerhalb des Ofens, so daß die Beladeeinrichtung keinen Einfluß auf den Betrieb des Ofens nimmt, und einer Betriebsposition (48) innerhalb des Ofens, in welcher die Beladeeinrichtung in einem Winkel zur Horizontalen geneigt und so ausgelegt ist, daß das Auslaßende des Gehäuses wahlweise über einen Tiefenbereich positionierbar ist, der sich nicht in das Bad (18) des flüssigen Eisens hinein erstreckt, aber nahe genug zur oberen Oberfläche des flüssigen Eisens hin, so daß die Zuführeinrichtung (76, 78) dazu in der Lage ist, die Partikelmaterialien durch die Schlackeschicht zum Bad zu schieben, wobei die Neigung der Beladeeinrichtung ausreicht, um sicherzustellen, daß die Partikel positiv durch die Schlackeschicht hindurch geschoben werden.

9. Anlage nach Anspruch 8, bei der die Zuführeinrichtung (76, 78) eine Welle (76), die drehbar in dem Gehäuse (72) und entlang einer Längsachse des Gehäuses (72) befestigt ist, und ein schraubenartig gewundenes Blatt (78) umfaßt, das sich vom Zuführende zum Auslaßende erstreckt und so arbeitet, daß es die Partikel zur Beladeeinrichtung (40) und aus dem Auslaßende hinaus schiebt.

10. Anlage nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei der die Beladeeinrichtung in einem Winkel von mindestens 10º zur Horizontalen angeordnet ist.

11. Anlage nach Anspruch 10, bei der die Beladeeinrichtung in einem Winkel zwischen 10º und 45º zur Horizontalen angeordnet ist.

12. Anlage nach Anspruch 10, bei der die Beladeeinrichtung (76) in einem Winkel zwischen 30º und 45º zur Horizontalen angeordnet ist.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei der das untere Auslaßende der Beladeeinrichtung einen wassergekühlten Mantel (90, 92, 94, 96) hat.

14. Metallurgischer Ofen (10) von dem Typ, der ein Bad aus flüssigem Eisen und eine das Bad aus flüssigem Eisen bedeckende Schlackeschicht enthält, versehen mit einer Anlage (40) nach einem der Ansprüche 8 bis 13.