Metallurgisches Schmelzaggregat mit einer schwenkbaren Düse bzw. einem schwenkbaren Brenner

Abstract

 Metallurgisches Schmelzaggregat mit einer schwenkbaren Düse bzw. einem schwenkbaren Brenner aus wenigstens einem Rohr. Das Kopfteil (12) der Düse (3) ist kalottenförmig ausgebildet und die Kalotte (13) zwischen zwei Ringsitzen (14 und 15) eingespannt (Fig.).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Schmelzaggregat gemäß dem Gattungsbegriff von Patentanspruch 1. Sie bezieht sich außerdem auf eine schwenkbare Düse bzw. einen schwenkbaren Brenner gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 14.

[0002] Für die Optimierung des Prozessablaufes ist es bei metallurgischen Schmelzaggregaten der im Gattungsbegriff des Anspruches 1 genannten Art oft erwünscht, daß die Düse bzw. der Brenner schwenkbar ist. Durch das DE-Gbm 1 863 633 ist ein Lichtbogenofen zum Schmelzen von Schrott mit einer seitlich angebrachten Beschickungsklappe bekannt geworden, die eine öffnung aufweist, durch die ein Brenner ragt, der auf einem Bodenständer außerhalb des Ofens mittels zweier Scharniergelenke befestigt und damit sowohl vertikal als auch horizontal schwenkbar ist. Damit bei einer solchen Anordnung überhaupt eine Winkelverstellung möglich ist, muß die öffnung in der Beschickungsklappe, durch die der Brenner eingeführt wird, um einiges größer als der Außendurchmesser des Brennerrohres sein, so daß an dieser Stelle kein dichter Abschluß des Schmelzaggregates gewährleistet ist. Während der hierdurch bedingte Nachteil - Wärmeverluste und Störung der Ofenatmosphäre - bei einigen Schmelzaggregaten noch hingenommen werden kann, ist eine derartige Lösung für Einschmelzvergaser, wie sie beispielsweise durch die DE-OS 28 43 303 bekannt geworden sind, also für Schmelzaggregate, in denen gleichzeitig mit dem Einschmelzprozess heißes Reduktionsgas erzeugt wird, nicht brauchbar.

[0003] Ziel der Erfindung ist ein metallurgisches Schmelzaggregat der genannten Art, bei dem eine schwenkbare Düse bzw. ein schwenkbarer Brenner so in die Seitenwand des Schmelzaggregates einsetzbar sind, daß ein im wesentlichen dichter Abschluß gewährleistet ist. Es soll darüber hinaus trotz der hohen Temperaturen in einem solchen Schmelzaggregat eine ausreichende Betriebssicherheit gewährleistet und eine einfache Auswechselbarkeit ermöglicht werden.

[0004] Die Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0005] Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand einer Figur näher erläutert. Die Figur stellt die Schnittansicht eines Ausschnitts aus der Seitenwand eines Einschmelzvergasers dar.

[0006] In der Seitenwand 1 eines metallurgischen Schmelzaggregates, insbesondere eines Einschmelzvergasers entsprechend der DE-OS 28 43 303, ist oberhalb des Badspiegels eine Öffnung 2 vorgesehen, durch die eine Sauerstoffblasdüse 3 in den Einschmelzvergaser mündet, um mit der im Einschmelzvergaser vorhandenen Kohle einerseits die zum Schmelzen erforderliche Wärme und andererseits Reduktionsgas zu erzeugen. Die Düse 3 umfaßt in koaxialer Anordnung drei Rohre 4, 5 und 6, wodurch ein zentraler Kanal und zwei Ringkanäle gebildet werden, sowie ein das zentrale Rohr 4 mit dem äußeren Rohr 6 verbindendes Kopfteil 12. Dem zentralen Kanal wird über einen am zentralen Rohr 4 angebrachten Gaseinlaß 7 das Prozessgas, also im vorliegenden Fall sauerstoffhaltiges Gas, zugeführt, die Ringkanäle sind für eine Flüssigkeitskühlung der Düse bestimmt. Es wird Kühlwasser durch einen am äußersten Rohr 6 angebrachten Stutzen 8 eingeleitet, durch den äußeren Ringspalt bis zur Düsenspitze 9 nach vorne geleitet, über einen Verbindungskanal zum inneren Ringspalt und durch diesen zu einem ebenfalls am Rohr 6 angebrachten Stutzen 10 wieder nach hinten geleitet, um dort auszutreten. Das zentrale Rohr 4 ist hinten durch einen Schraubverschluß 11 abgeschlossen. Dieser ermöglicht durch Einschieben eines weiteren Rohres, dem beispielsweise öl zugeführt wird, ein schnelles Umrüsten auf einen Brenner.

[0007] Aus konstruktiven Gründen und im Hinblick auf eine einfache Zerlegbarkeit sind die beschriebenen Teile jeweils aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt, wie dies die Zeichnung erkennen läßt.

[0008] Um unter Wahrung eines gasdichten Abschlusses - bei dem obengenannten Einschmelzvergaser liegt im Innern des Schmelzaggregats ein Kohlefließbett mit einem Druck von etwa 2 bar und einer Temperatur von etwa 2000°C vor - ein Verstellen des Neigungswinkels der Düse zur Anpassung an die optimalen Prozessbedingungen zu ermöglichen, ist die Düse 3 im Bereich der Durchführung durch die Seitenwand 1 des Schmelzaggregates kalottenförmig ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist das Kopfteil 12 in Form einer Kugelkalotte 13 erweitert und diese ist zwischen zwei Ringsitzen 14 und 15 federnd eingespannt. Der erste Ringsitz 14 ist in der Seitenwand 1 des Schmelzaggregates verankert und liegt auf der der Düsenspitze 9 zugewandten Seite der gewölbten Oberfläche der Kalotte 13 auf, der zweite Ringsitz 15 hat eine zum ersten Ringsitz 14 koaxiale Lage, liegt auf der von der Düsenspitze 9 abgewandten Seite der gewölbten Oberfläche der Kalotte 13 auf und wird durch Federkraft in Richtung des ersten Ringsitzes 14 gedrückt. Hierdurch ist eine elastische Einspannung der Kalotte gegeben, die gleichzeitig durch den ersten Ringsitz 14 eine Trennung der Gasatmosphäre im Innern des Schmelzaggregats gegenüber der Außenatmosphäre gewährleistet. Der gasdichte Abschluß kann durch eine ringförmige Gasdichtung 16 verbessert werden, die an der gewölbten Oberfläche der Kugelkalotte im Bereich ihrer Scheitelebene 17 anliegt. Die Dichtung an dieser Stelle ist verglichen zum Ringsitz 14 thermisch und mechanisch nicht so stark beansprucht und gewährleistet damit einen dauerhaften gasdichten Abschluß.

[0009] Vorzugsweise ist der erste Ringsitz 14 als flüssigkeitsgekühlter Hohlring 18 ausgebildet. Der Hohlring 18 ist im vorliegenden Fall Teil eines ersten konischen Rohrabschnittes 19, der neben dem Ringkanal 20 des Hohlrincres 18 durch eine Wand 23 getrennt einen weiteren Ringkanal 21 für eine Kühlflüssigkeit aufweist. Die Kühlflüssigkeit wird durch ein Rohr 22 in der Unterseite des konischen Rohrabschnittes 19 bis zum Ringkanal 20 geführt, der neben der Eintrittsstelle in diesen Kanal eine nicht dargestellte Trennwand aufweist, läuft im Ringkanal 20 um bis zu einer auf der anderen Seite der Trennwand befindlichen Verbindungsstelle in den Ringkanal 21 und verläßt diesen über ein Rohr 34 im oberen Teil des konischen Rohrabschnittes 19.

[0010] Der den ersten Ringsitz 14 tragende erste konische Rohrabschnitt 19 besteht im Hinblick auf eine gute thermische Leitfähigkeit ebenso wie die Spitze der Düse aus Kupfer und ist in den Kegelsitz eines Ringflansches 24 aus Stahl eingepresst, der an mehreren Stellen seines Umfangs auf einem am Blechmantel des Schmelzaggregates angebrachten Befestigungsflansch 25 befestigt ist. Zum Einpressen des konischen Rohrabschnitts 19 in den Ringflansch 24 dienen drei am Umfang des Ringflansches 24 angebrachte Bolzen 26 mit Langlöchern, mittels deren durch Keile 27 Anpressbolzen 28 gegen die Stirnfläche des konischen Rohrabschnittes 19 gedrückt werden können.

[0011] Der zweite Ringsitz 15 ist an einem zweiten konischen Rohrabschnitt 29 gebildet, der über drei längs des Umfangs versteift angeordnete Befestigungslaschen 31 mittels Schrauben 30 am Ringflansch 24 befestigt ist. Eine definierte Anpresskraft wird erzeugt durch Druckfedern 33 und hutförmig ausgebildete Andrückscheiben 32. Beim Anziehen der Schrauben 30 wird der Ringsitz 15 in Richtung des Ringsitzes 14 gedrückt und hierbei die Kalotte mehr oder weniger fest eingespannt. Die hutförmig ausgebildete Andrückscheibe 32 ermöglicht ein festes Einspannen der Kalotte in einer bestimmten Lage, ohne daß die Druckfedern 33 noch wirksam werden können. Wird die Schraube nicht so weit angezogen, daß der Rand der hutförmigen Andrückscheibe gegen die Befestigungslasche 31 stößt, dann wird die Druckfeder 33 wirksam und der Ringsitz 15 federnd gegen die gewölbte Oberfläche der Kalotte 13 gedrückt. Je nach Federkraft kann der elastische Sitz so gewählt werden, daß eine laufende Verstellung des Winkels möglich ist. Sofern dies nicht erforderlich ist, können nach Einstellung des optimalen Winkels die Schrauben 30 fest angezogen und damit die Kalotte fest eingespannt werden.

[0012] Im vorliegenden Fall ist die Kalotte kugelförmig ausgebildet. Wesentlich an der Kalottenausbildung ist, daß durch den Ringsitz 14 gegebenenfalls in Verbindung mit der ringförmigen Gasdichtung 16 stets der für den speziellen Fall erforderliche Gasabschluß gewährleistet ist.

Ansprüche

1. Metallurgisches Schmelzaggregat, insbesondere Einschmelzvergaser, in dessen Seitenwand oberhalb des Badspiegels der Schmelze wenigstens eine schwenkbare Düse bzw. ein schwenkbarer Brenner aus wenigstens einem Rohr angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das äußerste Rohr (6) oder ein damit verbundenes Kopfteil (12) der Düse (3) bzw. des Brenners an einer Stelle kalottenförmig ausgebildet und die Kalotte (13) zwischen zwei Ringsitzen (14 und 15) eingespannt ist.

2. Metallurgisches Schmelzaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalotte (13) als Kugelkalotte ausgebildet ist.

3. Metallurgisches Schmelzaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalotte (13) mit ihrer der Düsen- bzw. Brennerspitze (9) zugewandten Seite der gewölbten Oberfläche auf einem ersten in der Seitenwand (1) des Schmelzaggregates verankerten Ringsitz (14) aufliegt und über einen zweiten Ringsitz (15), der an der von der Düsen- bzw. Brennerspitze abgewandten Seite der Kalotte anliegt, gegen den ersten Ringsitz gedrückt wird.

4. Metallurgisches Schmelzaggregat nach Anspruch 3, da- . durch gekennzeichnet, daß die beiden Ringsitze (14, 15) koaxial zueinander angeordnet sind.

5. Metallurgisches Schmelzaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Ringsitzen (14, 15) an der Oberfläche der Kugelkalotte (13) im Bereich ihrer Scheitelebene (17) eine ringförmige Gasdichtung (16) anliegt.

6. Metallurgisches Schmelzaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ringsitz (14) als Teil eines flüssigkeitsgekühlten Hohlringes (18) ausgebildet ist.

7. Metallurgisches Schmelzaggregat nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ringsitz (14) auf der Innenseite eines ersten konischen Rohrabschnittes (19) am Ende mit dem kleineren Durchmesser gebildet ist.

8. Metallurgisches Schmelzaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste konische Rohrabschnitt (19) einen Ringkanal (21) für eine Kühlflüssigkeit aufweist.

9. Metallurgisches Schmelzaggregat nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkanäle (20, 21) des Hohlrings (18) und des ersten konischen Rohrabschnittes (19) durch wenigstens eine öffnung in Verbindung stehen.

10. Metallurgisches Schmelzaggregat nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ringsitz (15) auf einem zweiten konischen Rohrabschnitt (29) am Ende mit dem kleineren Durchmesser gebildet ist.

11. Metallurgisches Schmelzaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite konische Rohrabschnitt (29) durch Federelemente (33) gegen den ersten konischen Rohrabschnitt (19) gedrückt wird.

12. Metallurgisches Schmelzaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste konische Rohrabschnitt (19) aus Kupfer besteht und lösbar in den Kegelsitz eines Ringflansches (24) aus Stahl eingepresst ist.

13. Metallurgisches Schmelzaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) bzw. der Brenner flüssigkeitsgekühlt ist.

14. Schwenkbare Düse bzw. schwenkbarer Brenner aus wenigstens einem Rohr für den Einbau in die Seitenwand eines metallurgischen Schmelzaggregates oberhalb des Badspiegels der Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß das äußerste Rohr (6) oder ein damit verbundenes Kopfteil (12) der Düse (3) bzw. des Brenners an einer Stelle kalottenförmig ausgebildet und die Kalotte (13) zwischen zwei Ringsitzen (14, 15) von federnd zusammengespannten Teilen (19, 29) einer Tragkonstruktion gehalten wird.

Zeichnung