DE1263041B - Anlage zum Herstellen von Eisen durch kontinuierliches Reduzieren von Erzen auf einer hochgekohlten Eisenschmelze - Google Patents

Anlage zum Herstellen von Eisen durch kontinuierliches Reduzieren von Erzen auf einer hochgekohlten Eisenschmelze

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DE1263041B
DE1263041B DED35048A DED0035048A DE1263041B DE 1263041 B DE1263041 B DE 1263041B DE D35048 A DED35048 A DE D35048A DE D0035048 A DED0035048 A DE D0035048A DE 1263041 B DE1263041 B DE 1263041B
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DE
Germany
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iron
hearth
shaft furnace
main
reduction
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Application number
DED35048A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Dr Phil Fritz Harders
Dr-Ing Helmut Knueppel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Original Assignee
Dortmund Hoerder Huettenunion AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/10Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

  • Anlage zum Herstellen von Eisen durch kontinuierliches Reduzieren von Erzen auf einer hochgekohlten Eisenschmelze Es sind mehrfach Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Eisen aus Erzen unter Verwendung von flüssigem, hochgekohltem Eisen als Reduktionsmittel (»flüssiger Kohlenstoff«) vorgeschlagen worden. Ein bekanntes Verfahren benutzt für diesen Zweck zwei getrennte, das Eisenbad enthaltende Herde, die kommunizierend miteinander verbunden sind. In einem der Herde werden die Kohlungsmittel für das Eisenbad eingetragen. Um den Reduktionsprozeß kontinuierlich zu gestalten, müssen Mittel vorgesehen sein, die es sicherstellen, daß der dem Eisenbad durch die Reduktion entzogene Kohlenstoff fortlaufend ersetzt wird. Sie reichen bei dem bekannten Verfahren 'nicht aus. Bei einem eigenen älteren Verfahren geschieht die Aufkohlung der Grundschmelze dadurch, daß von dem durch die Reduktion der Erze an Kohlenstoff verarmten Eisen aus einem mit einem Hauptherd kommunizierend verbundenen Nebenherd bedarfsweise ein Teil in einen vakuumdichten Behälter gesaugt, dort aufgekohlt und danach an den Nebenherd zurückgegeben wird. Das Ablassen des aufgekohlten Eisens in den Nebenherd kann entweder durch Heben und nur Senken des unten offenen, in die aufzukohlende Schmelze des Nebenherdes eintauchenden evakuierten Behälters oder durch Änderung des Drucks in dem Behälter geschehen,. der zu diesem Zweck entweder mit der Außenluft in Verbindung gebracht oder mit dem aus der Erzreduktion stammenden Gas unter Druck gesetzt wird. Dieses Aufkohlungsverfahren arbeitet diskontinuierlich. Nachteilig ist dabei der ständige Wechsel im Kohlenstoffgehalt der Schmelze, der den Reduktionsablauf und die Leistung der Anlage ungünstig beeinflußt.
  • Der Erfindung liegt eine grundsätzlich andere Art des Aufkohlungsprinzips zugrunde, das sich daraus ergibt, daß die im Hauptherd der Anlage befindliche Grundschmelze ständig mit dem Kohlungsmittel in Verbindung bleibt, indem sich der Hauptherd in einen mit dem Kohlungsmittel stets beschickt gehaltenen Nebenherd fortsetzt; der zu diesem Zweck als Gestell eines Schachtofens ausgebildet ist. Ein wechselweiser Betrieb des Schachtofens mit Unter-und überdruck dient dazu, die Lösungsgeschwindigkeit des Kohlungsmittels zu erhöhen und den aufgekohlten Anteil der Grundschmelze über den Reduktionsherd zu verteilen sowie die Grundschmelze unter der Erzdecke in ständiger, die Reduktion fördernder Bewegung zu halten.
  • Danach ist Gegenstand der Erfindung eine Anlage zum Herstellen von Eisen durch kontinuierliches Reduzieren von Erzen auf einer hochgekohlten Eisenschmelze eines Hauptherdes und Ergänzen des bei der Reduktion verbrauchten Kohlenstoffs in einer Vakuumkammer, die einen Teil der aufzukohlenden Eisenschmelze einem mit dem Hauptherd kommunizierenden Nebenherd entnimmt, aufkohlt und danach an den Nebenherd zurückgibt. Das Neue und Erfinderische an dieser Anlage besteht darin, daß der mit dem Hauptherd kommunizierende Nebenherd aus dem Gestell eines mit dein Kohlungsmittel gefüllten Schachtofens besteht und Mittel vorgesehen sind, in dem Schachtofen periodisch Unterdruck und darauffolgend Normal- oder überdruck zu erzeugen.
  • In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung vorzugsweise zu verwendende Anlage dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die Anlage im senkrechten Schnitt und teilweiser Ansicht und F i g. 2 einen waagerechten Schnitt durch die Anlage nach der Linie A-A.
  • An den Herd 1 des Reduktionsofens 2 ist stirnseitig ein schachtartiger Behälter 3 angeschlossen. Das Gestell 4 dieses Schachtes stellt den Nebenherd des Hauptherdes 1 dar. Es ist mit dem Hauptherd kommunizierend verbunden. Im gezeichneten Falle hat der mit einem Flachherd verbundene Schacht 3 rechteckigen Querschnitt. Der Reduktionsherd kann aber auch ein Rundherd sein, an den das Gestell 4 des Schachtes 3 als Nebenherd vorteilhaft mit sichelförmigem Querschnitt angeschlossen ist. Die an die Stirnwand des Ofens angeschlossene Schachtwand 5 endet dabei - zweckmäßig auf ihrer ganzen Breite - mit der Stirnwand des Ofens zusammen über dem Boden des Reduktionsofens, so daß hier eine großflächige, den Reduktionsofen und das Geste114 des Schachtes 3 kommunizierend verbindenden Öffnung 7 für den Durchgang der Eisenschmelze entsteht. Die Begichtung des Schachtes 3 mit Kohlungsmitteln erfolgt durch einen mit Schleusen 8, 9 ausgestatteten Gichttrichter, der an den allseitig gasdicht ummantelten Schacht 3 gasdicht angeschlossen ist. Die Beschickung des Reduktionsofens 2 mit Erz und Zuschlägen erfolgt zweckmäßig durch einen bekannten, aus zwei Verteilerglocken bestehenden Gichtverschluß. Der Reduktionsofen ist durch die in F i g. 2 schematisch angedeuteten Brenner 1® beheizt, die entweder mit Reduktionsgas oder anderen gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen betrieben werden. Ihre Flammen sind auf die Oberfläche der Schmelze gerichtet, und zwar zweckmäßig so, daß sie eine kreisende Bewegung des Bades erzeugen.
  • Die bei der Reduktion der Eisenerze entstehenden Reaktionsgase verlassen den Reduktionsofen über die Abgasleitungen 11, 12, 13. Ein Teil des Gases wird dem Ofen durch die Leitung 14 entnommen, die zu einem Kompressor 15 führt, der über die Leitung 16 in ein Standrohr 17 fördert, das bei 18 in die Gicht des Schachtofens 3 mündet. An dieses Standrohr ist ferner eine zu einer Vakuumpumpe 19 führende Saugleitung 2® angeschlossen. Kompressor 15 und Vakuumpumpe 19 sind durch Schieber 21 bzw. 22 gegen das Standrohr 17 abzuschließen. Ein oberhalb dieser Schieber im Standrohr befindlicher Schieber 23 dient zum Abschluß des Standrohres gegen die Atmosphäre.
  • Mit E ist der Eisen- und mit S der Schlackenabstich des Reduktionsofens bezeichnet, der in üblicher Weise mit Arbeitstüren T und einer nicht gezeichneten Öffnung zum Chargieren der Grundschmelze ausgestattet ist.
  • Nachdem der Schacht 3 der Anlage mit Kohlungsmitteln, z. B. mit Kleinkoks, gefüllt ist, wird Roheisen auf den Herd 1 des Reduktionsofens chargiert. Der Badspiegel I des Metalls erstreckt sich danach durch den Reduktionsofen und das Gestell des Schachtes 3. Bei genügender Höhe der Kohlungssäule stützt sich diese auf dem Boden des Gestells 4 ab. Andernfalls taucht sie nur zu einem kleineren Teil in das chargierte Roheisen ein.
  • Nunmehr beginnt über den Verteilungstrichter 24 die Aufgabe des zu reduzierenden, mit schlackengebenden Zuschlägen versetzten Erzes auf den Badspiegel I des Eisenbades. Die sich bei der Reduktion der verschlackten Eisenerze bildenden, vornehmlich aus Kohlenoxyd und Kohlensäure bestehenden Reduktionsgase verlassen den Reduktionsofen über die Leitungen 11, 12, 13. Bei geschlossenen Schiebern 21, 23 wird nun durch die Vakuumpumpe 19 im Schacht 3 der Anlage Unterdruck erzeugt und dadurch ein Teil des im Herd 1 befindlichen Eisens im Schacht 3 auf das Niveau II angehoben. Dabei durchspült das Eisen den entsprechenden Teil der Kokssäule K und reichert sich dabei an Kohlenstoff an. Nach einiger Zeit wird dann der Saugschieber 22 geschlossen und der das Standrohr mit der Außenluft verbindende Schieber 23 geöffnet. Danach fällt der Badspiegel II auf das Badniveau I zurück, und zwar unter gleichzeitiger Beförderung einer entsprechenden, nunmehr aufgekohlten Eisenmenge in den Reduktionsofen 2.
  • Anstatt den Rücktransport des in das Kohlungsmittel eingesaugten Eisens durch die Verbindung des Schachtes 3 mit der Außenluft zu bewerkstelligen, kann er auch durch Anlegen eines Überdrucks im Schacht erfolgen. Zu diesem Zweck wird der im Standrohr befindliche Schieber 23 geschlossen und der Schieber 21 geöffnet. Der Kompressor 15 fördert alsdann, und zwar mit einstellbaren Drücken, Reduktionsgas in den Kohlungsschacht 3. Je nach der Höhe des Druckes kann die im Schacht 3 anstehende Eisensäule von dem Niveau II auf das Niveau III oder das unter den Trennwänden 5, 6 verlaufende Niveau IV gesenkt werden. Im letzteren Falle wird die im Schacht 3 auf der Eisensäule stehende und aus dem Kohlungsmittel stammende Schlacke mit in den Reduktionsofen 2 gedrückt, wo sie durch die Schmelze hindurch auf deren Oberfläche ansteigt. Es dürfte zweckmäßig sein, nach dem Saugzug stets mit einem solchen Überdruck zu arbeiten, daß sich ein Pendeln der Eisensäule zwischen den Badspiegeln II und IV ergibt, weil dann nämlich auch ein Teil des Reaktionsgases durch die auf dem Herd befindliche Schmelze hindurchgedrückt und auf diese Weise eine zusätzliche Badbewegung erzeugt wird. Bedeutsamer ist aber noch, daß die in dem Druckgas enthaltene Kohlensäure beim Durchgang durch das im Gestell 4 auf hoher Temperatur befindliche Kohlungsmittel zuvor zu Kohlenoxyd reduziert worden ist, das im Reduktionsherd neben dem hochgekohlten Eisenbad noch nicht unbedeutsame Reduktionsarbeit leistet.
  • Der Abstich des aus den laufend aufgegebenen Erzen reduzierten Eisens erfolgt, wie beim Hochofen, periodisch. Die bei der Reduktion entstehende Schlacke wird dem Ofen nach dem Ausgaren zwischenzeitlich entnommen und auch beim Eisenabstich mit ausgetragen. Ihre Basizität ist, wie der Ablauf des Reduktionsverfahrens überhaupt, von den Arbeitstüren T des Reduktionsofens 2 her zu überwachen und durch entsprechende Zuschläge, z. B. an Kalk, Flußmitteln od. dgl., ähnlich wie beim Siemens-Martin-Ofen, zu beeinflussen.
  • Die den Ofen mit hoher Temperatur verlassenden Reaktionsgase werden zweckmäßig zur Vorwärmung des zu reduzierenden Erzes, das vornehmlich in Form von Feinerz verhüttet wird, verwandt, und zwar am einfachsten dadurch, daß dem Verteilertrichter 24 eine nicht gezeichnete Drehrohrtrommel vorgeschaltet wird, in der sich Erz und Reduktionsgas im Gegenstrom bewegen.
  • Im gezeichneten Fall ist der mit dem Reduktionsofen 2 verbundene Schacht 3 als Kohlungsschacht ausgebildet. Die Anlage kann aber auch so beschaffen sein, daß an die Stelle des Kohlungsschachtes ein in sich geschlossener, mit dem Herd 1 des Reduktionsofens kommunizierender leererDruckbeliälter tritt und ihm gegenüber oder an anderen Stellen des Reduktionsofens 2 einfache, oben offene und daher bequem zu beschickende, mit dem Hauptherd 1 kommunizierende Kohlungsbunker angeordnet sind. Der abwechselnd auf Unter-, Normal- oder Überdruck zu schaltende Druckbehälter stellt dann nichts anderes dar als eine Pumpe, die je nach der Schaltung das im Reduktionsofen 2 befindliche Metall in den oder die Kohlungsbunker pumpt bzw. es diesen wieder entnimmt, so daß in den Kohlungsbunkern ein ständiges Durchspülen des Kohlungsmittels zustande kommt, das sich in dem über den Hauptherd l bewegten Eisen rasch löst und aufgekohlt in den Herd zurückgelangt.
  • Die zur Durchführung des Reduktionsverfahrens dienende Anlage ist mit Mitteln ausgestattet, die der Hüttentechnik geläufig sind. Sie enthält, wie auch der Hochofen, bei dem die Reduktion der Erze jedoch im wesentlichen über die Gasphase erfolgt, keine beweglichen Teile. Deshalb arbeitet die Anlage in hohem Maße betriebssicher. Mit ihr wird das alte Problem, Eisenerze durch »flüssigen Kohlenstoff« zu reduzieren und dabei in ununterbrochenem Betrieb Eisen herzustellen, auf besonders wirtschaftliche Weise gelöst.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Anlage zum Herstellen von Eisen durch kontinuierliches Reduzieren von Erzen auf einer hochgekohlten Eisenschmelze eines Hauptherdes und Ergänzen des bei der Reduktion verbrauchten Kohlenstoffs in einer Vakuumkammer, die einen Teil der aufzukohlenden Eisenschmelze einem mit dem Hauptherd kommunizierenden Nebenherd entnimmt, aufkohlt und danach an den Nebenherd zurückgibt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der mit dem Hauptherd (2) kommunizierende Nebenherd aus dem Gestell (4) eines mit dem Kohlungsmittel gefüllten Schachtofens (3) besteht und Mittel vorgesehen sind, in dem Schachtofen periodisch Unterdruck und darauffolgend Normal- oder Überdruck zu erzeugen.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schachtofen (3), dessen Gestell (4) auf der verlängerten Sohle des Hauptherdes (2) ruht und durch einen Bodenkanal (7) mit dem Hauptherd kommunizierend verbunden ist, einen schleusenartig ausgebildeten Gichtverschluß (8,9) zum Beschicken des Schachtofens mit dem Kohlungsmittel (K), Brenner (10) zum Beheizen des Hauptherdes (2), mit letzterem verbundene Ableitungen (11, 12, 13, 14) für das bei der Erzreduktion entstehende CO/C02 haltige Gas, ein aus der Gicht des Schachtofens (3) abgehendes Standrohr (17), an das eine Vakuumpumpe (19) und ein mit der Gasableitung (14) des Hauptherdes verbundener Kompressor (15) angeschlossen sind, die jeweils durch Schieber (21, 22) von dem Standrohr zu trennen sind, sowie einem im Standrohr (17) befindlichen Schieber (23), der den Schachtofen gegen die Außenluft abschließt bzw. damit verbindet. In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 561725.
DED35048A 1960-12-27 1960-12-27 Anlage zum Herstellen von Eisen durch kontinuierliches Reduzieren von Erzen auf einer hochgekohlten Eisenschmelze Pending DE1263041B (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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