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Gasschmelzverfahren für Hoch-und Kupolöfen.
Die Verwendung von Gas für Schmelzzwecke bei Kupolöfen wurde bereits praktisch durchgeführt, ist mithin bekannt. Waiters ist die Anwendung von Wärmespeichern zur Lufterhitzung bei Hochöfen, sowie zur Luft-und Gaserhitzung bei Martinöfen üblich.
Der obenerwähnte Versuch, im Kupolofen das Eisen mit Gas niederzuschmelzen, ergab jedoch keine befriedigenden Erfol geund wurde die Gasschmelzung bei Kupolöfen aufgegeben, trotzdem dabei hochwertiges Brennmaterial im Generator verwendet wurde und die Vor- aussetzungen beim Schmelzprozess, infolge der Hochwertigkeit und Reinheit des dabei ver- brauchten Anthrazits, die denkbar günstigsten waren.
Die vorliegende Erfindung hat nun, unter gänzlicher Beseitigung der den bisherigen Misserfolg herbeiführenden Ursachen, die einwandfreie, rationelle Durchführung der Gas- schmelzung zum Gegenstand, und zwar nicht nur bei Kupolofen, sondern speziell auch bei
Hochöfen, wobei im Gegensatz zu früher, nicht bloss mit hochwertigem, sondern auch mit minderwertigem Brennmaterial gearbeitet werden kann.
Eine Nachahmung der beim Martinofen-herrschenden Verhältnisse für Hochöfen ist unmöglich, weil beim Martinofen infolge des geringen Zugwidersmndes Gas und Luft durch
Schornsteinzug angesaugt werden können, was bei Hochöfen wegen des von der Erz- füllung herrührenden Widerstandes vollkommen ausgeschlossen ist. Abgesehen von der Aus- führungsunmöglichkeit, würde eine schwere-Gasexplo-sion die Folge sein.
In üblicher Weise betriebene Generatoren sind hiefür unverwendbar, wenn nicht besondere Einrichtungen dazu geschaffen werden.
Die vorliegende Erfindung erzielt nun die einwandfreie und explosionssichere Anwendung des Gasschmelzverfahrens, bei Hoch-und Kupolöfen dadurch, dass dabei die üblichen Gasgeneratoren in Hochdruckgeneratoren verwandelt werden, welche'den bei der Hochofen- schmelzung notwendigen Drücken von mindestens o'5 Atm, und mehr Widerstand zu leisten vermögen.
Dies geschieht, dadurch, dass die alten, an sich geschlossenen Generatorsysteme sinn- gemäss stärker gebaut und an den Eintragsöffnungen mit Umluft versehen werden.
Die modernen Drehrostgeneratoren werden verstärkt, um den Schlackentrog druck- dicht gekapselt, mit besonderer Schlackenaustragung und an den Eintragsöffnungen gleich- falls mit Umluft versehen.
Schon die für den Generator erforderliche Luft, vor allen Dingen aber das erzeugte Gas, sowie die für die Verbrennung desselben im Schmelzofen notwendige Luft werden in den üblichen, dem Schmelzofen unmittelbar vorgeschalteten Wärmespeichern, welche in gleichfalls üblicher Weise durch Gichtgás abwechselnd geheizt werden, erhitzt und dem Ofen jzugepresst. Dabei steht das Gas, ¯ abweichend von anderen Systemen, schon vom Generator an unter der fürden'Schmelzofen erforderlichen Pressung.
Den Hoch-oderKupolöfen,werden das hocherhitzte. Gas und die-hocherhitzte Luft mit in der Schmelzzone am Umfang verteilten, kombinierten Heiss-Gas-Luftdüsen zugeführt.
Die Düsen sind auswechselbar. Jeder Ofen erhält ein bis zwei Düsen mehr als notwendig ; jedes Düsenloch des Ofens erhält eine einfache Verschlussvorrichtung, ¯damit ohne jegliche
Störung des Betriebes derselbe beliebig lange Zeit kontinuierlich aufrecht erhalten und eine etwa schadhaft gewordene Düse ohne Schwierigkeit ausgetauscht werden kann.
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Did Hochöfen erhalten beim vorliegenden Verfahren wassergekühlte oder sonstige schmelzsicher gemachte Düsen, am besten Runddüsen. Während bei denselben das Heissgas im Ringmantel der Düse zugeführt wird, strömt die erhitzte Luft in der Mitte zu, wird am Ende des Düsenrohres durch einen Konus auseinandergetrieben, mischt sich infolgedessen in der Brenneröffnung innig mit dem erhitzten Gas und wirkt auf dieses, welches ohnehin unter Pressung zugeführt wird, noch saugend. Ein Rückschlag in die Gasleitung ist vollkommen ausgeschlossen. Es kann jedoch auch eventuell umgekehrt das Gas bei entsprechend abgeänderter Bauart innen und die Luft in den Aussenring der Düse eingepresst werden. Auch können, wenn auch nicht so vorteilhaft, getrennte nebeneinanderliegende Gasdüsen und Luftdüsen eingebaut werden.
Immer muss jedoch auf eine innige Mischung von Gas und Luft beim Düsenaustritt hingearbeitet werden.
Kupolöfen können auch einfachere, nur mit feuerfestem Material ausgekleidete Düsen mit rechteckigem Querschnitt erhalten mit einem Düsenende, welches eine innige Mischung verbürgt und bei welchem die Heissluft gleichfalls saugend wirkt.
Die beim Hochofen-ober den Düsen angebrachten Absperrvorrichtungen werden miteinander blockiert, so dass unbedingt der Gasschieber zuerst geschlossen werden muss, bevor der Verschluss, des Luftschiebers erfolgen kann. Der Betrieb wird also ein durchaus sicherer.
Das gleiche ist bei den Absperrvorrichtungen des Kupolofens der Fall.
Unmittelbar hinter dem Gasgenerator wird ausser dem üblichen Reiniger am besten auch gleich eine der bekannten Entschwefelungsvorlagen für das erzeugte Gas angebracht, damit das Eisen nicht mehr wie bei dem alten Verfahren mit Schwefel verunreinigt wird und dadurch gleichzeitig auch an Kalkzuschlägen und somit wieder, bei grosser Reinheit des Eisens und einem Minimum an Schlacken, an Brennmaterial gespart werden kann.
Die Gesamtanordnung für vorliegendes Gasschmelzverfahren ist für Hoch-und Kupol- öfen folgende :
Gebläse, Hochdruck-Gasgeneratoren, für hohen Druck gebaute Reiniger und Ent- schwefler, Wärméspeicher für Gas und für Luft, Hochofen bzw. Kupolofen.
Dazu kommen natürlich noch die bekannten Gichtgasabnahme-Einrichtungen für Wärmespeicher-Heizung und für die Weiterverwertung der Gichtgas.
Die vorhandenen Gebläse der Hochöfen (bei den Kupolöfen die Blower) werden direkt weiter verwendet und pressen Luft und Gas in die Generatoren und Wärmespeicher.
Die Generatoren erhalten bei Inbetriebsetzung direkte kalte vollgespannte-Luft vom Gebläse, während dieselben bei Einsetzen des normalen bzw. kontinuierlichen Betriebes fortlaufend mit erhitzter, gepresster Luft aus den Wärmespeichern gespeist werden.
Es ist dann. notwendig, den Druck im Heissluftspeicher etwas höher zu halten, dagegen die Verbrauchsluft zum Schmelzofen hin etwas zu drosseln, weil die dem Generator zugeführte Heissluft, ausser der Überwindung der Zusatzwiderstände im Generator, Reiniger und Entschwefler, im'Heissgasspeicher für das Schmelzgas die gleiche Pressung erzeugen soll, wie sie die dem Heissluftspeicher entströmende Luft besitzt,
Die Generatoren sollen so nahe als möglich bei den Wärmespeichern stehen. Die Wärmespeicher für Luft und Gas müssen dicht beim Hochofen, angeordnet sein,. damit die Wärmeverluste so gering als möglich werden und auch die Zuführungsleitung der Gichtgas kurz ausfällt. Mit diesen Wärmespeichern, den Gichtgasen, dem Schmelzgas und der Press- luft wird in der üblichen Weise gearbeitet.
In bekannter Weise sind sowohl für'Luft, als auch für Gas je zwei Speicher zum
Wechseln und je ein Speicher als Reserve erforderlich. Für einen Hochofen bzw, für zwei wechselnd betriebene Kupolöfen sind somit sechs Wärmespeicher nötig. Alle Heissluft-und
Heissgasleitungen müssen innen mit feuerfestem Material ausgekleidet und aussen bestens isoliert sein.
Von den Wärmespeichern kommend, legen sich die Gas-und Luftrohrleitungen mit je einem Ring um den Ofen, an welche dann-beim Hochofen in üblicher Weise mit
Düsenstöcken, beim Kupolofen eventuell auch direkt-die schon beschriebenen Heiss- Gas-Luftdüsen, in die Schmelzzone mündend und am Mantelumfang entsprechend verteilt, anschliessen.
Mit Hilfe der Hauptabsperrvorrichtungen bei dem Hochofen ist es nun leicht möglich, entweder mehr Luft oder mehr Gas zu-geben und dadurch ganz nach Wunsch, und zwar unter sofortiger Anpassung an den Bedarf, entweder zu frischen oder aufzukohlen, ein grosser
Vorteil gegenüber dem. alten Koksverfahren, wo bei ungünstigem Ofengang ein erhöhter
Kokszusatz oft sehr spät zu Wirkung kommt.
Die Führung des-Ofens beim Wechsel in der Erzeugung verschiedener Eisenqualitäten wird also beim vorliegenden. Verfahren überaus vereinfacht und erleichtert.
Einen weiteren Vorteil, der bei angebauter Entschwefelung noch gesteigert wird, erzielt die vorliegende Arbeitsweise durch die grosse Reinheit des geschmolzenen Materials, welches
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der hervorragenden Qualität des alten Holzkohlen-Roheisens entspricht, da das Eisen mit dem Brennstoff nicht mehr in direkte Berührung kommt. Hiezu kommt die Unabhängigkeit von der Koksqualität, die grössere Leistungsfähigkeit der Öfen bei gleicher Grösse und die, trotz der etwas komplizierten Anlage, billigere Erzeugung infolge des billigeren Brenn- materials, insbesonders bei Verwendung von Braunkohlen, welche, weit verbreitet, überall noch verhältnismässig leicht und billig erhältlich sind.
Selbstverständlich können in den Gasgeneratoren auch beliebige andere Stoffe, z. B. Steinkohle, Koks usw., zur Gaserzeugung verwendet werden.
Die gleichen Vorteile ergeben, sich bei Kupolöfen, Bei diesen ist, wegen der erforder- lichen zwangläufigen Luftzuführung, die Verwendung von Blowern statt der Ventilatoren unerlässlich.
Bei dem meist vorhandenen tageweisen Betrieb dieser Öfen erfolgt die Vorheizung der Wärmespeicher, des Ofens und des Vorherdes mit Generatorgas. Auch der Vorherd erhält Düsen, was leicht durchführbar ist, um eine noch schärfere Einhaltung des gewünschten Qualitätseisens zu ermöglichen ; durch diese Einrichtung wird nicht nur eine lange Eisenaufspeicherung ermöglicht, sondern auch die Schwierigkeit der Gattierung bedeutend vereinfacht. Bei den Kupolöfen werden dann überdies noch die Abgase der Wärmespeicherheizung in der benachbarten Trockenkammer zur Trocknung der Formen verwendet, während bei den Hochöfen diese Abgase für die Erzvorwärmung'usw. benützt werden können.
Die überschüssigen Hochofengichtgase können natürlich, wie bereits üblich, in beliebiger Weise ausgenützt werden, z. B. für Kesselbeheizungen, Gasmaschinenbetrieb usw.
'Ein weiterer Vorteil ist es, dass sich jede bestehende Hochofen-und Kupolofenanlage unter Verwendung der vorhandenen Öfen und Gebläse ohne Schwierigkeiten für das vorliegende Gasschmelzverfahren umbauen lässt.,
Mit der Gasgeneratorenanlage kann natürlich auch eine Anlage zur Gewinnung der Nebenprodukte aus dem Gas (Teer usw.) verbunden sein.
Was die Beschickung der Schmelzöfen (Hoch-wie Kupolöfen) anbelangt, so wird bei dem vorliegenden Gasschmelzverfahren der Kokszusatz in der'Regel gänzlich entfallen können, so dass im Hochofen nur Erze und Zuschläge, in den Kupolöfen nur Masseln und Zuschläge gegichtet werden. Ausnahmen hievon werden sich nur selten, eventuell für Auflockerungszwecke, für besondere Aufkohlungen usw. als notwendig erweisen, so dass im allgemeinen beim vorliegenden Gasschmelzverfahren die Leistungsfähigkeit und Fassung der Öfen an Schmelzgut bedeutend grösser werden und das Schmelzgut, sowie das flüssige Metall nicht mehr mit der Asche und den weiteren schädlichen Beimengungen des Koks in Berührung kommt.
Zu diesen an sich schon bedeutenden Vorteilen gesellen sich noch die Unabhängigkeit vom Koksbezug und die Möglichkeit der Verwendung des in nächster Nähe gelegenen, ohne grosse Frachtkosten erhältlichen Brennmaterials.
Zum Schluss wird ausdrücklich bemerkt, dass selbstverständlich'die üblichen Gasgeneratoren, Gebläse, Reiniger, Entschwefler, Wärmespeicher, Düsen sowie die Verwendung von hocherhitztem Gas und hocherhitzter Luft für die Erz-und Eisenschmelzung als bekannt vorausgesetzt werden.