DE2450123A1 - Verfahren und vorrichtung zur bewegung der charge innerhalb eines elektrischen schmelzofens - Google Patents

Description

FRANKFURT (MAIN),

Elkem-Spigerverket A/S, Oslo o, Middelthunsgate 27.

Verfahren und Vorrichtung zur Bewegung der Charge innerhalb eines elektrischen Schmelzofens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung· zur Bewegung der Charge innerhalb eines elektrischen Schmelzofens.

Bei der Mehrzahl der Schmelzprozesse, die in elektrischen Schmelzöfen stattfinden, ist es von Vorteil, wenn die Möglichkeit gegeben ist, durch Stochern oder auf andere Weise eine Bewegung der Charge bzw. der Beschickung, die in den Schmelzofen gegeben worden ist, zu bewirken.

Es" int weiter bekannt, dass eine Rotationsbewegung des Of enß-efässes zusammen mit einem mechanischen Stochern oder . Nivellieren der Oberfläche der Charge einen p;ünstigen Effekt hat für die Herstellung beispielsweise von Siliziummetall und Legierungen, die reich an Silizium sind. Durch die Rotationsbewegung des Ofengefässes wird zu einem gewissen Grad die Bildung von Verkrustungen und Brücken im Ofen verringert, wobei gleichzeitig eine bessere Wärme-Verteilung und eine gleich ·■-^mässigere Abnutzung des Auskleidungs-Materials erreicht wird. Aus diesen Gründen werden nicht geschlossene Schmelzöfen, das sind Oefen ohne Ofendach bzw. Ofenabdeckung, für die Herstellung von Siliziummatall und Legierungen, die reich an Silizium sind, angewendet, wogegen bei einer Anzahl von

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anderen Schmelzprozessen geschlossene Oefen, die ein Ofendach aufweisen, eingesetzt werden.

Weiter ist es bekannt, dass das Absinken bzw. Abrutschen der

Charge über die Querscanittsfläche des Ofengefässes gesehen sehr unterschiedlich ist. _{Der Verbrauch der Chari},_{e ist am} grössten innerhalb eines von den Elektroden gebildeten Dreiecks-Bereichs und nimmt ab in Richtung nach aussen zum Rande des Ofengefässes hin. Dies ist eine allgemein beobachtete Tendenz, welche ,jedoch zu einem gewissen Grad durch andere Faktoren beeinflusst sein kann. Zu diesen Faktoren sind zu zählen die Ausdehnung der Abstichfläche, die Anordnung der Gas-Abzugöffnung und dfe: Segregation der Charge. Ein derartiger ungleichmässiger Verbrauch der Charge bzw. der Beschickung führt zu Nachteilen während des Schmelzprozesses. Das Ausmass dieser Schwierigkeiten variiert stark in Abhängigkeit vom Ofentyp und der Art des Schmelzprodukts. Die Staubkonzentration wird beispielsweise in Bereichen, in welchen der Verbrauch der Charge gering ist, d.h. in denjenigen Bereichen, in welchen die Charge bzw. Beschickung mehr oder weniger unbeweglich ist, sehr hoch sein. Hohe Staubkonzentration führt zu geringer Gasdurchlässigkeit in den Abschnitten, die reich an Staub sind, so dass die Gasverteilung und damit die Wärmeverteilung in der Beschickung ungleichrnässig wird, wobei gleichzeitig eine hohe Belastung des Gases mit Staub gegeben ist. Eine derartig geringe Gasdurchlässigkeit und Gasverteilung bewirkt wiederum eine geringe Vorreduktion der festen Charge im Ofen, und man erhält eine unkontrollierte Bildung von Verkrustungen und Brücken, was zu Gasansammlungen und Explosionen führen kann. Auch die Verhältnisse im Ofen hinsichtlich des elektrischen Widerstandes werden stark variieren, wie der Strom nicht erwünschte Wege nehmen wird. Auch ist die Gefahr gegeben, dass sogenannte falsche Böden wie auch Verstopfungen im Ofengefäss entstehen, was wiederum zu einem nicht korrekten Eintauchen der Elektroden führt. Des weiteren wird der Abfluss zwischen den Elektroden gering werden und die Abstichbedingungen erschwert sein. Der Einfluss dieser

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Nachteile und deren Ausmass wird sich mit der Art des Schmelzproaesses und dem Schmelzprodukt stark ändern.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, diesen Nachteilen zu begegnen und eine Verbesserung von beträchtlicher Art des Ofenbetriebs herbeizuführen.

Nach der Erfindung wird hierzu vorgeschlagen, dass auf die im Ofengefäss des elektrischen Schmelzofens befindliche Charge in wenigstens einer annähernd horizontalen Ebene Schub- bzw. Stosskräfte ausgeübt werden, welche eine Bewegung der Beschickung in Richtung auf das Ofenzentrum herbeiführen. Wird der Beschickung in den Ofenbereichen, in welchen bekannterweise eine sehr geringe Verschiebung der Charge gegeben ist, eine Bewegung in Richtung auf das Ofenzentrum bzw. der Mitte des Ofens aufgegeben, so wird die Möglichkeit eröffnet, einen ziemlich gleichmassigen Verbrauch der Charge über den gesamten Querschnitt des Ofengefässes zu erreichen. Der Verbrauch der Charge ist - wie bekannt - am höchsten in den zentralen Bereichen des Ofens und ist gering in den peripheren Bereichen des Ofengefässes, insbesondere in diesen peripheren Bereichen, die zwischen den Elektroden gelegen sind. Die der Charge verliehene Horizontal-Bewegung bringt es mit sich, dass es bis zu einem gewissen Grad möglich sein wird, festzulegen, welcher Abschnitt der Beschikkungsflache die schnellste Verschiebung haben soll. Durch diese· annähernd horizontale Bewegung der peripheren Bereiche der Charge·.·, in Richtung auf die Ofenmitte werden mechanische Stochermassnahmen und Vorrichtungen bei solchen Prozessen, bei welchen ein Stochern notwendig ist, entbehrlich und Verbesserungen der Schmelzprozesse, welche in^{ich nicl)}* ^^llchlossenen Oefen ausgeführt werden, erreicht.

Zur Durchführung dieses Verfahrens nach der Erfindung wird erf indungsgemäss eine Vorri chtunp: zur Bewegung und Verteilung der Charge innerhalb eines elektrischen Schmelzofens vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass innerhalb des Ofengefässes

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des elektrischen Schmelzofens wenigstens ein Ringkörper angeordnet ist, der konzentrisch im Ofengefäss eingeordnet um die Mittelachse des Ofengefässes eine Drehbewegung oder eine hin und hergehende Schwingbewegung auszuführen in der Lage ist und der mit Schubgliedern versehen ist.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, dass die Schubglieder an der Innenseite und im unteren Bereich des oder der im Ofengefäss angeordneten Ringkörper angebracht sind und eine Gestalt aufweisen, die geeignet ist, der Beschickung eine Bewegung in Richtung auf das Ofenzentrum zu verleihen.

Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, dass zwischen der Auskleidung des Ofengefässes und dem benachbarten Ringkörper ein Ringspalt zum Eintrag der Beschickung und/oder von Beechickungskomponenten vorgesehen ist,

Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Ringkörper, dessen Durchmesser kleiner is ti als der des Offengefässes und der so gehalten ist, dass er um seine Achse um 560° gedreht bzw. um seine Achse oszillierend bewegt werden kann. Die Bewegung des Ringkörpers kann durch an sich bekannte Einrichtungen, wie beispielsweise durch Zahnrad-Antriebe oder hydraulische Zylinder, erreicht werden. An seiner Innenseite ist der Ringkörper mit Schub- bzw. Stossgliedern ausgerüstet, welc'he beim Drehen mder Hin- und Herschwenken des Ringkörpers eine Kraft bzw. einen Druck auf die Beschickung ausüben, so dass sich die Beschickung bzw. Charge nach innen zum Zentrum des Ofens hin bewegt. Die Schubglieder können verschiedene Gestalt aufweisen, jedoch sind sie vorzugsweise a&s Segmente in Bezug auf den kreisrunden Ringkörper ausgebildet (Fig. 2). Die Höhe und Breite der Segmente bestimmt dann im wesentlichen die Verschiebung der Materialien. Eine Relativgeschwindigkeit zwischen Segment, die an ein und demselben Ringkörper angeordnet sind, ist nicht gegeben.

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Um das Drehmoment des Ringiörpers auf einem vernünftigen Niveau zu halten, sollte die Chargen-VerSchiebung nicht zu hoch sein. Die Menge der Beschickung, die bewegt werden wird, ist bestimmt durch die Veränderunr der Geschwindigkeit der Dreh- oder Schwenk-Bewegung des Ringkörpers. Die Schubglieder können so angeordnet sein, dass es möglich ist, die durch sie bewirkte Bewesuner bzw. "Verschiebung der Beschickung während des Ofenbetriebs zu ändern. Die Oberfläche der Schubglieder, welche mit der Beschickung in Kontakt steht, ist so ausgebildet, dass auf die Beschickung eine nach innen gerichtete Druckkraft ausgeübt wird.

Di eVorrichtung nach der Erfindung eröffnet auch die Möglich- * keit der Verteilung von Beschicfciungs- bzw. Chargen-Komponenten, was zuvor nicht bestanden hat. Die Komponenten können im Umfangsbereich eingetragen werden und dann durch die Vorrichtung nach der Erfindung auf einem vorbestimmten Niveau in Richtung auf die Ofenmittel, bewegte werden. Dadurch wird es möglich, die Widerstandsbedingungen einzustellen und zu verbessern sowie den Ofen bei höherer Spannung zu betreiben.

Auch kann der Einsatz und Verbrauch von Feinstoffen gesteigert werden, indem das feine Material im Peripher-Bereich in den Ofen zugegeben wird und mittels des Ringkörpers in die Reaktionszone gebracht wird. Auf diese Weise wird die Charge in den äusseren Abschnitten ihre Porosität bewahren, und die Staubbelastung der Gase wird nicht in erheblichem Masse zunehmen. Durch die Anwendung von Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung wird auch die Gefahr _voiplö,t*liQlien. ^Ε1^Ρ<^ί^3φ1θ8ΐοηβ verringert. · ·

Für den lall, dass eine bestimmte Beschickungs-Komponente in Richtung zur Offenmitte hin transportiert werden soll, so kann dies bewerkstelligt werden, indem der Durchmesser des zylindrischen Ringkörpers im Verhältnis zum Durchmesser des Ofengefässes soviel kleiner gewählt wird, dass zwischen Ringkörper und Ofen-

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gefäss ein Ringkanal gebildet wird. Die in Betracht kommende Ohargen-Komponente kann dann in diesen Ringraum an den Stellen eingetragen werden, wo die Chargen-Komponente in Richtung auf die Ofenmitte eingebracht werden soll. Werden Schubglieder angewendet, die so am Ringkörper angebracht sind, dass sie eine Tangente am unteren Endbereich des Ringkörpers bilden, dann werden die Schubglieder.durch die Rotation oder Oszillation des Ringkörpers dieser Chargen-Komponente, die sich im Ringraum befindet, eine Horizontäl-Bewegung zur Ofenmitte hin verleinen. Diese Tan^s.itial-Schubglieder können einstellbar sein, so dass die Bewegung der in Rede stehenden Komponente auf die Ofenmitte zu eingestellt werden kann unabhängig von anderen Komponenten. Ist die Komponente beispielsweise Kohle oder Kohlenstoff, so kann auf diese Weise sehr schnell Kohlenstoff in die Aktiv-Zone des Ofens gebracht werden.

Anhand der anliegenden Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung - in schematischer Weise dargestellt - näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines elektrischen Schmelzofens und

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ofen nach Fig. 1 mit eingeordneter Vorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Ofengefäss 1 mit Ofenauskleidung 2 und Elektroden 3, die hier in Dreieck-Anordnung vorgesehen sind, dargestellt. Nicht gezeigt sind in der Zeichnung die Beschickungsmittel für den Ofen, wie Aufgabetrichter und Beschickungs- bzw. Förder-Rutschen. Im Ofengefäss 1 des Schmelzofens ist unterhalb der festen Beschickung bzw. des Möllers 5 ein Schmelzbad 4 dargestellt.

Im Ofengefäss 1 ist ein Ringkörper 6 mit Schubgliedern 7 eingeordnetDie Schubglieder 7 sind innerhalb des Ringkörpers 6 angebracht und bewirken eine Bewegung der Beschickung in Richtung auf das Ofenzentrum. In den Fig. 1 und 2 haben die Schubglieder 7 die Gestalt

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von Segmenten, jedoch können im Hinblick auf den Ofen und die in Betracht kommende Beschickung auch andere geeignete Ausbildungen für die Schubglieder 7 angewendet werden.

Der Ringkörper 6 ist in den Zeichnungen auf dem Rand des Ofens durch Ausleger 8 abgestützt und über Räder bzw. Rollen 9, die an den Auslegern 8 angeordnet sind und auf einer ringförmigen Rollbahn 1o laufen können, am elektrischen Schmelzofen bewegbar. Die Dreh- bzw. Schwenk-Bewegung des Ringkörpers 6 kann auch durch Anwendung anderer an sich bekannter Einrichtungen erreicht werden. In Fig. 2 sind Hydraulik-Zylinder 11 gezeigt, die dazu dienen, dem Ringkörper 6 eine oszillierende Bewegung zu verleihen. Die oszillierende oder drehende Bewegung des Ringkörpers 6 kann aber auch durch Zahnrad-Triebe oder andere an sich bekannte Antriebsmöglichkeiten erreicht werden.

Für den Fall, dass mehrere konzentrisch angeordnete Ringkörper in einem Ofengefäss eingesetzt sind, ist dafür Sorge zu tragen, dass die von jedem Ringkörper herrührende Honizontalkraft bzw. die von den) Ringkörpern 6 angeordneten Schubgliedern 7 oder Segmenten ausgeübte Kraft jeweils unterhalb des Randes des zur Mitte hin angeordneten, benachbarten Ringkörpers auf die Beschickung wirkt.

Die Vorrichtung zur Bewegung und Verteilung der Beschickung in elektrischen Schmelzofen ist hier in Verbindung mit elektrischen Reduktionsofen beschrieben, doch ist diese auch bei anderen Ofentypen, bei welchen eine Horizontal-Bewegung der Beschickung erwünscht ist, einsetzbar.

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Claims (4)

— 8 — Patentansprüche

1.) Verfahren zur Bewegung und Verteilung der Charge innerhalb eines elektrischen Schmelzofens, dadurch gekennzeichnet, dass auf die im Ofengefäss (1) des elektrischen Schmelzofens befindliche Charge in wenigstens einer, im wesentlichen horizontalen Ebene Schubkräfte, die von peripheren Bereichen im Ofengefäss (1) ausgehend in Richtung auf das Ofenzentrum wirken, ausgeübt werden.

2.) Vorrichtung zur Bewegung und Verteilung der Charge innerhalb eines elektrischen Schmelzofens, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Ofengefässes (1) des elektrischen Schmelzofens wenigstens ein mit Schubgliedern (7) versehener Ringkörper (6) um die Mittelachse des Ofengefässes (1) drehbar oder hin und her schwenkbar angeordnet ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubglieder (7) an der Innenseite und im unteren Bereich des oder der Ringkörper (6) angeordnet sind und eine zur Bewegung der Beschickung in Richtung auf das Ofenzentrum geeignete Gestalt aufweisen.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des der Auskleidung des Ofengefässes (1) benahbarten Ringkörpers (6) so gewählt ist, dass zwischen Ringkörper (6) und Auskleidung ein Ringraum zum Eintrag der Beschickung und/oder von Beschickungskomponenten verbleibt.

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