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Kupolofen
Die Erfindung betrifft einen Kupolofen mit Sammelgefäss für Eisen und Schlacke, das mit dem un- tersten Teil des Ofenschachtes durch eine Öffnung für den Durchtritt von flüssigem Eisen, Schlacke und ofengase aus dem Kupolofenherd verbunden ist, wobei der Gasraum des Sammelgefässes mit der Brenn- kammer des Winderhitzers mittels eines Gaskanals verbunden ist.
Es sind bereits seit langem Kupolöfen bekannt, denen ein Vorherd vorgeschaltet ist, der in verschie- denster Weise zusätzlich beheizt werden kann. Unter anderem ist vorgeschlagen worden, den Vorherd dadurch zu beheizen, dass man die Verbindungsöffnung zwischen Kupolofenherd und Vorherd so gestaltet, dass durch dieselbe nicht nur Eisen und Schlacke, sondern gleichzeitig auch aus dem unteren Raum des
Kupolofens heisse Gase in denvorherd bzw. durch denvorherdströmen (deutsche Patentschrift Nr. 890933,
DRP Nr. 471870, österr. Patentschrift Nr. 151648 und österr. Patentschrift Nr. 175344). Dabei ist auch schon vorgeschlagen worden, die aus dem unteren Bereich des Kupolofens durch den Vorherd strömenden
Gase in diesem nachzuverbrennen, um hiedurch eine höhere Temperatur im Vorherd zu erreichen.
Femer ist es bekannt, dass man die Gase, die aus der Schmelzzone des Kupolofens stammen, oder auch unterhalb der Düsenebene aus dem Kupolofen abgezogen sind und die dann den Vorherd durchströmt haben, mit oder ohne Verwendung von Abgasen von Zusatzfeuerungen in einen Winderhitzer leiten kann (DRP Nr. 471870).
Ausserdem hat man Kupolofen-Winderhitzer schon mit heissen Gasen, die aus dem Kupolofen unterhalb der Düsenebene abgezogen werden, beheizt (DRP Nr. 417921). Abgesehen hievon ist es allgemein bekannt, dass man zur Beheizung von Kupolofen-Winderhitzern Gase verwenden kann, die in irgendeiner Höhe oberhalb der Düsenebene aus der Beschickungssäule oder oberhalb der Beschickungssäule aus dem Kupolofenschaft abgezogen werden (z. B. deutsche Patentschrift Nr. 822428, deutsche Patentschrift Nr.
900488 und deutsche Patentschrift Nr. 970258).
Es ist nun eine bekannte Tatsache, dass die Kohlenstoffaufnahme des in einem Kupolofen erschmolzenen Eisens von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird, wobei die Temperatur in der Verbrennungszone bzw. in der Schmelzzone des Ofens einerseits und der Abstand der Schmelzzone von der Ofensohle anderseits eine wesentliche Rolle spielen. Um z. B. für die Tempergussherstellung besonders geeignetes Gusseisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zu erschmelzen, kann man daher besonders gut einen Kupolofen verwenden, der mit einem Vorherd ausgerüstet ist, in den ein grosser Teil der Kupolofengase gleichzeitig mit dem Eisen und der Schlacke aus dem Ofen abgezogen werden (La Fonderie Belge Nr. 2, Febr. 1957, Seiten 15-21 M. Jean Guillamon"Perfectionnements, au procédé d'Utilisation des Cubilots"sowie DRP Nr. 48393).
Durch die Arbeiten von Guillamon ist es bekanntgeworden, dass der Kohlenstoffgehalt des erschmolzenen Eisens dadurch reguliert werden kann, dass man die Menge der Gase, die man aus dem Kupolofen in einer ausreichend grossen Höhe unterhalb der Düsenebene abzieht, verändert. Der Kohlenstoffgehalt des erschmolzenen Eisens ist umso geringer, je grösser innerhalb gewisser Grenzen die unterhalb der Düsenebene aus dem Kupolofen abgezogene Gasmenge ist. Es können auf diese Weise Gusseisenqualitäten mit wesentlich unter 2, 5% liegendem C-Gehalt erschmolzen werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, mit ein und derselben Kupolofenanlage Eisen sowohl mit niedrigem als auch mit hohem Kohlenstoffgehalt zu erzeugen und das Eisen aus der Schmelzanlage kontinuierlich von der Schlacke zu trennen und abzuziehen, gleichzeitig aber auch die Möglichkeit zu
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schaffen, sowohl den Druck im Sammelgefäss im Hinblick auf die sich im Syphon einstellenden Eisen- und Schlackenhöhen zu regeln, als auch in dem Kupolofenschacht verschieden grosse Gaswege für die nach. unten gerichtete Gasströmung einzustellen.
Es ist zwar bisher im normalen Giessereibetrieb üblich gewesen, Eisen und Schlacke über einen Syphon (z. B. Freier-Grunder-Verfahren) kontinuierlich aus dem Kupolofen abzuziehen und mit oder ohne
Verwendung eines vorzugsweise kippbaren Vorherdes dem Giessereibetrieb zuzuführen. Bei den geschil- derten Einrichtungen zur Erschmelzung von Eisen mit besonders niedrigem Kohlenstoffgehalt unter Ver- wendung des Gasabzuges unterhalb der Düsenebene hat man bisher aber den diskontinuierlichen Eisenab- strich aus dem Vorherd für erforderlich gehalten.
Es sind auch Einrichtungen-zum gleichzeitigen Abziehen und Trennen von Eisen und Schlacke aus dem Kupolofen selbst bekanntgeworden.
Zur Erlangung des angestrebten Zieles ist erfindungsgemäss dem Sammelgefäss eine-z. B. syphon- artige-Einrichtung zum kontinuierlichen Abziehen von Eisen und Schlacke vorgeschaltet und in dem
Gaskanal zwischen dem Sammelgefäss und dem Winderhitzer auch eine einstellbare Drossel- bzw. Ab- sperrvorrichtung eingebaut, wobei in verschieden grossen Abständen von der Ofensohle zwei oder mehre- re, unabhängig voneinander betreibbare Düsenreihen vorgesehen sind.
Durch die Kombination des vorherdartigen Sammelgefässes mit einem Syphon, beispielsweise nach dem bekannten Freier-Grunder-Verfahren, wird erreicht, dass man auch bei dieser Anlage Eisen und
Schlacke kontinuierlich aus dem Vorherd abziehen und voneinander trennen kann, wobei mit der im Gas- kanal angeordneten Drosselvorrichtung, z. B. einer wassergekühlten Drosselklappe, die Menge der aus dem Kupolofen unterhalb der Düsenebene abgezogenen Gasmenge geregelt werden kann. Gleichzeitig wird erreicht, dass im Sammelgefäss der für den Betrieb des Syphons zweckmässige Gasdruck aufrecht er- halten wird. Beim Bau einer solchen Anlage müssen natürlich die Abmessungen der verschiedenen Elemen- te in zweckmässiger Weise aufeinander abgestimmt werden.
Da, wie eingangs erwähnt, die Kohlenstoffaufnahme des erschmolzenen Eisen unter anderem von der
Temperatur in der Verbrennungs- bzw. der Schmelzzone des Ofens abhängig ist, anderseits aber diese
Temperatur ihrerseits von der Windtemperatur beeinflusst wird, soll die erfindungsgemässe Anlage so ge- staltet werden, dass man sie trotz des Vorhandenseins eines Winderhitzers auch mit Wind niedrigerer
Temperatur und gegebenenfalls sogar mit Kaltwind betreiben kann. Wenn der Winderhitzer gasseitig mit heissem Gas beaufschlagt wird, so muss er, um Materialüberbeanspruchungen zu vermeiden, auch luft- seitig gekühlt werden.
BeimErschmelzen von Eisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt strömt bei der vorge- schlagenen Anordnung aber immer Gas, welches aus dem unteren Bereich des Kupolofens stammt, aus dem Vorherd in die Brennkammer des Winderhitzers, während man gerade in diesem Fall zweckmässig nicht mit besonders hoher Windtemperatur arbeitet. Wenn nun der aufgewärmte Wind eine höhere Temperatur hat als man gerade benötigt, bedeutet es keine Schwierigkeit, die im Winderhitzer erzeugte Heissluft teilweise oder auch vollständig für andere Zwecke zu benutzen, oder auch die zur Kühlung der Winderhitzer-
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wind zuführen will.
Wenn man Eisen mit hohem Kohlenstoffgehalt herstellen will, hat man aus den heute allgemein bekannten metallurgischen Gründen mit Rücksicht auf das Bestreben so wirtschaftlich wie möglich zu arbeiten, den Wunsch, den Kupolofendüsen Heisswind mit möglichst hoher Temperatur zuzuführen. Zur Erzielung einer hohen Heisswindtemperatur werden der Brennkammer des Winderhitzers gleichzeitig ausser den Gasen, die aus dem Vorherd in sie eintreten, noch Gase zugeführt, die aus dem oberen Teil des Kupolofenschachtes stammen. Man kann so jede beliebige Windtemperatur erzielen, wobei die Grenze nur durch die Haltbarkeit der verwendeten Materialien gegeben ist.
Ausserdem wird man bei der Erschmelzung von Eisen mit höherem Kohlenstoffgehalt die unterhalb der Düsenebene aus dem Kupolofen entnommene Gasmenge kleiner halten, als wenn man Eisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt erschmelzen will.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anlage dargestellt.
Der Unterteil des Kupolofens 1 ist mit dem Sammelgefäss 2 über die Verbindungsöffnung 3 verbunden, durch welche sowohl Schlacke und Eisen als auch Gase aus dem Unterteil des Kupolofens in das Sammelgefäss eintreten. Durch den Gaskanal 4 ist das Sammelgefäss mit der Brennkammer 5 des Winderhitzers 6 verbunden. Der Brennkammer wird durch Luftzuführungsöffnungen 7 Verbrennungsluft zur Nachverbrennung der Gase zugeführt. Dem Sammelgefäss 2 ist zum Abzug von Eisen und Schlacke und Trennung dieser voneinander eine syphonartige Einrichtung 8 vorgeschaltet. Die Windzuführung zu den Kupolofendüsen erfolgt über den Windring 9, wobei sich in den einzelnen Düsenstöcken einstellbare Drosselorgane 10 befinden.
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Die Düsen können auf verschiedene Düsenebenen verteilt sein, die verschiedene Abstände von der Kupolofensohle haben. Im Gaskanal 4 befindet sich eine Drosseleinrichtung 11 und in der Gasentnahme 12, durch die Gas aus dem oberen Teil des Ofenschachtes in die Brennkammer 5 einströmen kann, befindet sich ein Absperr- oder Regulierschieber 13.
Das aus der syphonartigen Einrichtung 8 kontinuierlich abfliessende Eisen kann man entweder direkt in Pfannen abfüllen oder auch beispielsweise in einen kippbaren Vorherd leiten,. aus dem es dann je nach Bedarf in bekannter Weise entnommen werden kann.
Der Kohlenstoffgehalt des zu erschmelzenden Eisens kann in beliebiger Weise gesteuert werden, indem die unterhalb der Düsenebene aus dem Kupolofen 1 abgezogene Gasmenge mittels der Drosselklappe 11 im Gaskanal zwischen Winderhitzer 6 und Sammelgefäss 2 reguliert wird. Bei der Herstellung kohlenstoffarmen Eisens kann die untere, bei der Erzeugung normalen Graugusses die obere Düsenreihe zum Windeinblasen benützt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kupolofen mit Sammelgefäss für Eisen und Schlacke, welches mit dem untersten Teil des Ofenschachtes durch eine Öffnung für den Durchtritt von flüssigem Eisen, Schlacke und Ofengase aus dem Kupolofenherd verbunden ist, wobei der Gasraum des Sammelgefässes mit der Brennkammer des Winderhitzers mittels eines Gaskanals verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sammelgefäss (2) eine - z. B. syphonartige-Einrichtung (8) zum kontinuierlichen Abziehen von Eisen und Schlacke vorgeschaltet und in dem Gaskanal (4) zwischen dem Sammelgefäss (2) und dem Winderhitzer (6) eine einstellbare Drossel-bzw. Absperrvorrichtung (11) eingebaut ist, wobei in verschieden grossen Abständen von der Ofensohle zwei oder mehrere, unabhängig voneinander betreibbare Düsenreihen vorgesehen sind.