<Desc/Clms Page number 1>
Blasformen zur Einfilhrting des Gebläsewindes in Hochöfen.
Bei dem üblichen im Schachtofen, vornehmlich Hochofen durchgeführten Prozess der Roheisenerzeugung treten unerwünschte, bisher zum Teil nicht erkannte Nebenreaktionen ein, die entweder die Beschaffenheit des Erzeugnisses beeinträchtigen oder die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verschlechtern.
Vor jeder Hochofenblasform besteht eine. Zone, in der sich freier Sauerstoff, Kohlenoxyd und Wasserdampf befinden, während zur Mitte des Gestelles hin nur Kohlenoxyd neben Stickstoff vorhanden sein wird. Über den Umfang dieser oxydierenden Gasphase sowohl in waagrechter als auch in senkrechter Richtung gibt es vorläufig nur einen unsichere Anhalt. Es ist jedoch im Schrifttum durch die Versuche von van Vloten (Zeitschrift Stahl und Eisen"Jg. 1893, S. 26) seit 1893 ein Beweis dafür vorhanden, dass vor den Formen im Hochofen eine oxydierende Gasphase besteht, d. h., bis zu einer Entfernung von 60 cm vom Formrüssel ist noch freier Sauerstoff in der Gasphase vorhanden. Der Bereich der Kohlensäure geht sogar bis über 90 cm, vom Formrüssel gemessen, in das Gestell hinein.
Die Bildung von Kohlenoxyd beginnt erst bei etwa 55 cm, so dass beträchtliche Mengen Kohlenoxyd erst dann auftreten, wenn der Sauerstoff aus der Gasphase verschwunden ist. Ebenso sind von dem Bureau of Mines"umfangreiche Untersuchungen vorgenommen worden, aus denen mit unzweifelhafter Sicherheit hervorgeht, dass vor den Formen des Hochofen eine oxydierende Gasphase vorhanden ist und dass infolgedessen auch eine Oxydation des Roheisens stattfinden muss. Diese Oxydation des Roheisens braucht aber nicht nur vermutet, sondern kann mathematisch nachgewiesen werden. Der nachteilige Einfluss der oxydierenden Zone ist von Wüst (Zeitschrift Stahl und Eisen"Jg. 1926, S. 1213/21) zum Gegenstand eingehender Untersuchungen gemacht worden. Er weist nach, dass durch die unnötige Oxydation des Eisens vor den Formen ein wesentlich höherer Koksverbrauch bedingt ist.
Ferner übt der in mächtigem Strahl in das Gestell blasende Wind ein starkes Ansaugen brennbarer Gestellgase aus. Infolge der hohen Temperatur des heissen Windes und der noch höheren Temperatur des Gestellgases vollzieht sich schon im Windstrahl, bevor dieser mit dem Koks in Berührung gekommen ist, eine überaus plötzliche Verbrennung des Kohlenoxydgases zu Kohlensäure, die dann sofort an dem glühenden Koks zu Kohlenoxyd reduziert wird. Damit ist aber ein hoher Brennstoff-und Windverbrauch verbunden.
Für Kupolöfen hat man zwar schon vorgeschlagen, die Windformen nach dem Ofeninnern zu zu erweitern. Es ist dies aber nicht auf Grund der vorstehend geschilderten Vorgänge im Innern eines Ofens erfolgt, vielmehr war die Windformenausbildung in genannter Hinsicht eine rein willkürliche.
In der Zeichnung veranschaulicht Fig. 1 die schematische Darstellung der oxydierenden Zone oder Verbrennungszone bei einer heute üblichen Blasform mit konischer Verengung des Windaustrittes. Die gestrichelt gezeichnete oxydierende Zone x ähnelt im Schnitt einer Ellipse, da durch die düsenartige Einschnürung der Konusform das Maximum der kinetischen Windenergie vor der Form erreicht wird. Unter Beibehaltung des gleichen Düsenquersehnittes kann durch Änderung des inneren Formlängsschnittes vor der Blasform eine Verschiebung der Ausdehnungsachse der oxydierenden Zone hervorgerufen werden, indem deren Längsachse verkürzt und die Höhenachse verlängert wird.
Zu diesem Zweck erfolgt gemäss der Erfindung die Einführung des Gebläsewindes durch konisch erweiterte Diisenmündungen in das Gestell, wodurch eine Verminderung des schädlichen Ansaugens und Verbrennens der Gestellgase sowie
<Desc/Clms Page number 2>
eine damit verbundene Verminderung der Oxydationszone erzielt wird, indem die kinetische Windenergie in Druckenergie umgewandelt wird und die Strömung des Hochofenwindes von der Waagrechten in die Senkrechte erfolgt.
Die Fig. 2-5 veranschaulichen Beispiele verschiedener solcher Blasformausbildungen.
Nach Fig. 2 hat die Blasform in Anlehnung an die bisherige Gestaltung a vorne eine kurze umgekehrt konische Erweiterung a'. Die hiebei schon mehr runde Form der oxydierenden Zone x erhält in der Längsachse und Höhenachse eine noch vorteilhaftere Verschiebung, wenn der innere Formteil d nach Fig. 3 durchgehend umgekehrt konisch ist oder, wie Fig. 4 zeigt, nach beiden Seifen eine etwa gleiche konische Erweiterung a, a'hat, so dass gegenüber der Ausbildung nach Fig. 2 die Einschnürung b weiter von der Formmündung liegt. Die Ablenkung der oxydierenden Zone wird um so stärker sein, je grösser der Streuwinkel der umgekehrt konischen Erweiterung a'ist. Die umgekehrt konische Erweiterung verläuft zweckmässig abgerundet, d. h. in eine allmählich verlaufende Kurve.
Die räumliche Ausdehnung der oxydierenden Zone vor der Blasform braucht durch die beschriebene Massnahme nicht kleirer zu werden.
Beabsichtigt ist lediglich eine Verschiebung der Ausdehnung von der Längsachse in die Höhenachse, da um so weniger niedergehende Eisentropfen in der oxydierenden Gasphase der Formebene oxydiert werden, je geringer ihre Ausdehnung in der Düsenebene ist. Es kommt mit anderen Worten darauf an, den oxydierenden Flächenanteil der Blasformebene möglichst gering zu gestalten. Das Ausmass der oydierenden Zone x nach den Darstellungen ist nur schematisch.
Es ist anzunehmen, dass die oxydierende Zone nicht mathematisch genau am Formaustritt beginnt, sondern auch rückwärts nach der Gestellwand sich ausdehnt. Da im allgemeinen die Blasformen der Hochöfen nicht mit der Gestellwand abschneiden, sondein in das Gestell vorragen, wie in Fig. 1 ersichtlich ist, so kann eine weitere Verminderung der oxydierenden Zone dadurch hervorgerufen werden, wenn die Blasform so angeordnet wird, dass der Windaustritt, d. h. die vordere Foimmündung, etwa mit der Innenkante des Gestellmauerwerkes c abschneidet (Fig. 4).
Unter Benutzung-einer Blasform nach Fig. 3 kann man um den austretenden Windstrahl Wind mit geringerer Geschwindigkeit in das Gestell leiten, um eine Verdrängung der Gestellgase zu erreichen (Fig. 5). In den Blasformteil a'mündet hiebei einDüsenrohr d. Der durch dieÖffnungen eteils austretende Windstrom gelangt in den Ringraum f, um gedrosselt einen Mantel um den Kernstrahl zu bilden und dessen Saugwirkung auf die Gestellgase wesentlich herunterzusetzen.
Wenn auch die vorgeschlagene Veränderung des inneren Formlängssehnittes auf Kosten kinetischer Windenergie geht, indem ein Teil der kinetischen Windenergie in Druckenergie verwandelt wird, so haben die Betriebsergebnisse von Öfen mit weitem Gestell jedoch gezeigt, dass man der kinetischen Windenergie bisher eine unberechtigt grosse Bedeutung beigemessen hat und dass auch bei verringerter Windpressrng der Kern der Gestellzone aktiv erfasst wird.
Für den Gegenstand der Erfindung ist es gleichgültig, ob in Wirklichkeit die Verschiebungen und die dadurch hervorgerufenen Reaktionsveränderungen etwas anders verlaufen. Dass die durch die vorgeschlagene bauliche Veränderung der Blasformen beabsichtigte Wirkung erzielt wird, konnte durch praktische Grossversuche ermittelt werden. Die Betriebsergebnisse ergaben einen verringerten Koksverbrauch, vergrösserte Leistung, geringere Windpressung usw.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Blasformen zur Einführung des Gebläsewindes in Hochföen, mittels welcher der Gebläsewind ohne Saugwirkung auf die Gestellgase und die kinetische Gebläsewindenergie teils in Druckenergie umgewandelt in den Ofen geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Formteil (a) am Windaustrittsende in bestimmtem Masse umgekehrt konisch oder düsenartig erweitert ist.