DE1433324A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Reduktionsvorgaenge in einem Hochofen - Google Patents

Description

Institut de Reeherches de la Sid&rurgie Prancaise 185« rue President Roosevelt, Saint Germain-en-Iaye (Seine

et-Oise), Prance·

Verfahren und Torrichtung but Steuerung der Reduktionsvorgänge in eines Hochofen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sur Steuerung des Reduktionsvorgange in einen Hochofen durch die Wahl der Zueaoaensetzung der Materialien, ■it denen der Ofen beschickt wird, und nach Maßgabe der ZusaaaenaetEung der vom Ofen abgegebenen Materialien, um auf diese Weise eine konstante Roheieenqualitat zu ersielen.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein verbessertes Steuerungsverfahren fur die Reduktiona- und Schmelzvorgänge in einen Schachtofen, insbesondere einem Hochofen,

8Q98Q7/0129

A 33 974 i

24. November 1964

i - 17

bei welchem man das aus dem Schachtofen austretende Gas fortlaufend analysiert, die Zusammensetzung und Temperatur des eingeblasenen Windes und eventuell die Zusammensetzung der eingesetzten Beschickung fortlaufend mißt und aus ihnen mit Hilfe vorher ermittelter mathematischer Formeln gewisse für den momentanen Betrieb des Ofens charakteristische Größen ableitet und die Windzusammensetzung und -temperatur und eventuell die Zusammensetzung der eingesetzten Beschickung so einstellt, daß diese charakteristischen Größen innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden.

Gemäß der Erfindung besteht die Verbesserung solcher Verfahren zur Steuerung der Reduktionsvorgänge in einem Hochofen darin, daß aufgrund der Zusammensetzung des aus dem Ofen entweichenden Gases und aufgrund der Zusammensetzung und Temperatur des Windes fortlaufend eine Größe Wu gebildet wird, die die von dem in der Verhüttlingezone des Ofens aufsteigenden Gas abgegebene Energie abzüglich der für die Regenerierung des Kohlenmonozyds in der genannten Zone ge-

• 3 -

A 33 974 i

24. November 1964

i - 17

maß der endothermen Reaktion COg + C * 2 CO verbrauchten Energie darstellt, wobei die Schwankungen dieser Größe die Bestimmung der Änderungen der chemischen Komponenten und physikalischen Eigenschaften des Roheisens insbesondere seines Siliziumgehalte ermöglichen. Erfindungsgemäß wird des weiteren eine sich auf die unmittelbar vorhergehenden Zeitabschnitts erstreckende Wechselbeziehung swischen dem charakteristischen Wert der Energie Wu und den chemiechen Komponenten und physikalischen Eigenschaften des tatsächlich erzeugten Roheisens insbesondere seines Siliziumgehalts, hergestellt, so daß daraus ein für den laufenden Zeitabschnitt gültiger Einstellwert Wr der Energie Wu abgeleitet werden kann, und daß die Windzusammenstellung und -temperatur und eventuell die Zusammensetzung der eingesetzten Beschickung so eingestellt wird, daß für die momentane charakteristische Größe der Energie Wu der genannte Einstellwert Wr erhalten wird·

Unter Windzusammensetzung ist nicht nur der Gehalt des Windes an Stickstoff, Sauerstoff und Wasserdampf zu ver-

809807/0 129

A 33 974 i

24. November 1964

i - 17

stehen, so_adern auch aein Gehalt an eingeblasenen Stoffen wie Kohlenwasserstoffen, Kohle oder auf Kohlebasis hergestellten Stoffen wie Koke, Halbkoke oder Teer, Stoffen wie z.B. Minerallen, Kalkzuschlag usw., wahlweise in gesinterter oder auch vorredueierter Form.

Unter Verhüttungszone ist die untere Zone des Ofens zu verstehen, die insbesondere das Gestell und die Verbrennungszone an den Windformen umfaßt, deren geometrische Obergrenze dadurch gekennzeichnet ist, daß absinkende Feststoffe und aufsteigendes Gas praktisch die gleiche Temperatur haben.

Vorteilhafterweise weist das Verfahren gemäß der Erfindung noch eines oder mehrere der folgenden Merkmale auf:

a) Wu wird durch fortlaufende Erzeugung von Signalen ermittelt, die aufgrund von Messungen der Zusammensetzung des aus dem Ofen austretenden Gases, der Zusammensetzung und Temperatur des eingeblasenen Windes und even-

A 35 974 i

24. Hovenber 1964

i - 17

tuell der Zusammensetzung der eingesetzten Beschickung erhalten werden*

den Betrieb eines Ofens mit nicht kontinuierlichem Abstich wird die genannte teilweise Wechselbeziehung zwischen der mittleren* während einer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abstichen liegenden Zeitspanne ermittelten Energie Wu und den chemischen Komponenten und physikalischen Eigenschaften des Roheisens, insbesondere des Sillziumgehaltes des am Ende des entsprechenden Zeitabschnitts abfließenden Eisens für η aufeinanderfolgende, dem laufenden Zeitabschnitt unmittelbar vorausgehende Zeitabschnitte hergestellt;

c)Für den Betrieb eines Ofens mit kontinuierlichem Abfluß wird eine teilweise Wechselbeziehung in gleichmäßigen oder nicht gleichmäßigen Zeitabständen zwischen der ermittelten Größe Wu und der Veränderung der chemischen Komponente und physikalischen Eigenschaften des Roheisens, insbesondere seines Siliziumgehaltes, während eines dem

ft n Q ft π 7 ι η 1 ο 9

A 33 974 ±

24. ifßvember t9>64

i « 17

jeweiligen Betriebszustand unmittelbar vorausgehenden Zeitabschnittes hergestellt}

d)Es werden fortlaufend die Zusammensetzung des Gichtgases, die Temperatur und Zusammensetzung des Windes darstellende Meßsignale erzeugt» deren Kombination gemäß vorher bestimmten mathematischen Formeln eine Größe Yfu ergibt, die im wesentlichen für die Enthalpie des Eisens und der Schlacke und für den direkten Reduktionswärmebedarf der Nichteisenoxyde charakteristisch ist, d.h. zwei Größen, die für die Qualität des tatsächlich erzeugten Eigens, insbesondere seines Siliziumgehaltes, charakteristisch sind» undee wird die genannte teilweise Wechselbeziehung zwischen der genannten Größe Wu und den chemischen Komponenten und physikalischen Eigenschaften des tatsächlich erzeugten Eisens, insbesondere seines Siliziumgehaltes hergestellt.

Die Schwankungen der Größe Wu innerhalb einer kurzen Zeitspanne in der Größenordnung von einigen Stunden, beiepiels-

— v —

8 0 9 80 7 / Π ■ 1 ? 9

A 33 974 i

24. November 1964

i - 17

weise von Abstich zu Abstich, spiegeln die Unregelmäßigkeiten des Betriebes wider, sind also für diese Unregelmäßigkeiten charakteristisch· Es ist jedoch wegen der nichtgemessenen Parameter, die im Verlauf von viel längeren Zeiträumen als den den Unregelmäßigkeiten des Betriebes entsprechenden schwanken können, wie z.B. Wärme-Verluste, Schlackengewicht usw., nicht möglich, einen Binstellwert Wr des Parameters Wu genau festzulegen. Man könnte denken, daß in einem Ofen mit kontinuierlichem Abfluß die Qualität des gewonnenen Produkts oder der gewonnenen Produkte beispielsweise mittels der häufigen oder kontinuierlichen Beetimmung des Siliziumgehalts oder der Roheisentemperatur Überwacht werden kann, die zur Ermittlung der thermischen Unregelmäßigkeiten des Ofens ausreichen würde. In diesem Falle ermöglichen die Berechnung der Größe Wu und die Herstellung einer teilweisen Wechselbeziehung zwischen dieser Größe Wu und den chemischen Komponenten und physikalischen Eigenschaften des Eisens, insbesondere seines Siliziumgehalte, in erster Linie die

-B-

809807/0129

A 33 974 i

24 November 1964

1-17 - 8 -

Stellung einer genaueren Diagnose: insbesondere ermöglichen £ie die !Lokalisierung der Ursache der unregelmäßigkeit, die entweder auf Schwankungen in den Anteilen der verschiedenen eingesetzten Materialien oder auf Störungen im GegenstromauBtausch zwischen Feststoffen und Gas, beispielsweise auf Änderung der Gasverteilung im Ofen, zurückzuführen ist. In zweiter Linie ermöglichen die Ermittlung von Wu und die Herstellung der genannten teilweisen Wechselbeziehung die Bestimmung der Größe und des Vorzeichens der vorzunehmenden Korrektur oder Korrekturen zur Wiederherstellung des thermischen Gleichgewichts des Ofens«

Die bei der Bildung der Größe Wu mitwirkenden Faktoren, d.h. der Gehalt des Gichtgases an CO, CO₂, H₂, N₂, die Temperatur und Zusammensetzung des Windes werden In sehr kurzen Zeltabständen so genau wie möglich und unter Be-' rUck8ichtigung der Abweichung der Gasanalysatoren gemessen, die periodisch mittels binärer Normalgase kontrolliert werden.

8 0 9 8 0 7/0 129

A 33 974 i

84- |T©Yfj8b,f

i - 17 ~ 9 -

Änderersρits können die Schwankungen der Sientgaszusammensetzung durch Schwankungen im Gang des Ofens gestört werden. JJqLe Erfahrung zeigt, daß jede Verringerung (oder Vergrößerung) des Wind© e η g e von einer Verstärkung (oder Verringerung) des Sauerstoffgehalts {> 00 + z{f> und des Kohlenstoffgehaltes {% CO + # CO₂) des Gichtgases begleitet ist. Man nimmt an, daß diese vorübergehenden Begleiterscheinungen der Änderungen des Ofenganges auf das Freiwerden oder auf Anreicherungen von Sauerstoff zurückzuführen sind, der im Innern einer Vorbereitungszone und in Innern einer Regenerierungszone an Bisen gebunden ist, in denen der örtliche Kohlenstoffverbrauch sich in gleicher Weise verändert.

unter Vorbereitungszone ist die oberste Zone des Ofens zu verstehen, in der der Koks chemisch träge ist, und in der die höheren Eisenoxyde durch die aus dem Ofenschacht aufsteigenden reduzierenden Gase vorreduziert werden·

Unter Regenerierungszone ist der obere Veil der genannten Verhüttungszone zu verstehen, in der das durch indirekte

80 9807/0 129

H33324

A 33 874 i

24. November1964

i - 17 - Io -r

Reduktion der Eisenoxyde, d.h. durch Verbindung dieser ilisenoxyde mit dem Kohlenmonoxyd, gebildete Kohlendioxyd durch den Kohlenstoff des Kokses gemäß der Reaktion g + Ο» 2 CO wieder teilweise zu Kohlenraonoxyd reduziert wird.

Die genannten Störungen der Glentgaszusammensetzung infolge von Schwankungen der Windmenge entsprechen also keinen Betriebsunreg'elmäßigkeiten. Man kann diese störenden Erscheinungen nach folgendem Verfahren beseitjgen:

a) Man bestimmt die kürzeste Betriebsperiode, bei der eine große Wahrscheinlichkeit des Auagleish zwischen den mit der Vergrößerung und der Verringerung der Wind.menge

zusammenhängenden Störerscheinungen besteht, beispielsweise T Zeiteinheiten, nämlich zwischen dem jeweiligen Freiwerden und der Jeweiligen Anreicherung von Sauerstoff, die durch die Änderungen des Ofenganges hervorgerufen wird.

- 11 -

« η Q fi'n 7'/ η ι on

A 33 974 i

24- November 1964

i — 17 - 11 -

b) Der Wert T wird als Basiszeiteinheit eines statischen Gleichgewichtezyklus genommen, während welcher in jedem Zeitpunkt t die über die Zeit vom Beginn des Zyklus an gemittelten Werte der Giohtgassusamiensetzung, der Windtemperatur und -zusammensetzung errechnet werden, also verschiedene Parameter, die schließlich zur Ermittlung der Größe Vu führen.

Die Dauer der Zyklen T kann umso kurzer gewählt werden, je häufiger die Winädureheatzechwankungen sind und je geringer ihre Schwankungsbreite ist. Sie kann zwischen einigen Minuten und mehreren Stunden schwanken·

Die Gasanalysatoren werden periodisch kontrolliert· Dieser Vorgang ermöglicht die Bestimmung der Abweichungen der Meßgeräte, die im Verlauf jedes Zyklus Φ eingetreten sind, und an Hand dieser Abweichungen die Korrektur der am Ende jedes Zyklus erhaltenen Auswertungeergebnisse eowie die Ermittlung einer definitiven Diagnose des thermischen Zustands des Ofens.

- 12 -

809807/0129

A 33 974 i

24.November 1964

i ~ 17 - 12 -

Im folgenden wird ein Beispiel, 2ur Ermittlung der Größe aufgrund von mittels einer Datenverarbeitungsmascbine bekannten Typs durchgeführten Operationen beschrieben.

Im Verlauf des Gleichgewichtszyklus T wird alle To Sekunden Jede Eingabe fünfmal durch einen Analog-Digital-Wandler bekannter Art ausgewertet. Das Mittel aus diesen 5 Messungen ermöglicht die Bestimmung der Augenblickswerte der Gichtgasanalyse, d.h. $■ CO (t), # CO₂ (t), # Hg (t), f N₂ (t), Wind menge D (t) in Nm Vh ι der Wind temperatur θν (t) ⁰C, der Windfeuchtigkeit h (t) in a/lim³ V/ind. Die Gichtisaszusammensetzung im Zeitpunkt (t) wird im Verhältnis zur Windmenge im Zeitpunkt (t - "C ) auebalanciert. Die Verzögerung von fSekunden entspricht der Verschiebung, die beispielsweise zum Zeitpunkt einer Umsteuerung der Winderhi*⁸'⁸¹' zwischen der am Datenverarbeiter festgestellten Schwankung der Windmenge und der entsprechenden Schwankung der Gichtgaszusammensetzung besteht. Diese Verzögerung schlieiJt die Ansprechzeit der Heßkreise und diejenige Zeit mit ein, die die Gasphase

- 13 -

80 980 7/0 129

A 33 974 1 H33324

24.Hove»ber 1964

i - 17 - 13 -

Durchströmen der vor der zur Messung des Durchsatzes in die Leitung eingesetzten Blende gelegenen Leitung» zum !Durongang zum Ofen und bis zum Erreichen der Gasentnabaesteile braucht. Diese Verzögerung liegt im gewählten Beispiel in der Größenordnung von 15o Sekunden·

Berücksichtigt man diese Ausbalancierung ins Verhältnis zur Wind «enge , so erhält «an für das Gichtgas zwischen dem Beginn des Zyklus T und dem Zeitpunkt (t) die Über diese Zeit gemittelten Werte f> CÖ (t), f CO₂ (t), 5& R₂ (t) und £ N₂ (t) mit folgenden Gleichungen!

CÖ (t)* ** * CO (t) χ D (t -tr) dt j! Ct -O dt

Co₂ (t)« L * COST tt) ^ D (t -r) dt

B₂ (t)_s \« g Hg

D (t "^C) dt

Ct

I₂ (t)* J ₉ % y₉ (t) χ ρ (t -triat - η .-

$ΪΒ (t-T) dt

809807/0129

A 33 974 i

24. November 1964

i - 17

Die Windfeuchtigkeit und die Windtemperatur werden im Verhältnis zur Windmenge ohne Einführung einer Verzögerung ausbalanciert· Die mittlere Feuchtigkeit ist dann:

E (t) = J„ h (t) D (t) dt 5* ^D (t) dt

und die mittlere Windtemperatur :

y. υ (t) dt

für die Zeit zwischen dem Beginn des Zyklus T und dem Zeitpunkt (t).

Sun werden an Hand der genannten ausbalancierten Informationen die Wasserstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Konlenäfoff-Bilanzen sowie eine Wärmebilanz aufgestellt, alt deren Hilfe im Falle des Betriebs eines Hochofen? mit 1oo f> gesinderten Höller die Schwankungen der folgenden Hauptparameter ermittelt werden können:

In erster Linie der Froduktionskoeffizient Pi (t) oder die Schmelzleistung, d.h. der Eisendurchsatz, bezogen auf

- 15 -

8 0 980 7/0 1 ?.Q

A 33 974 i

.Hovember 1964

i - 17 - 15-

1ooo Hm* Trockenwind zwischen dem Beginn dee Gleichgewichtszyklus und dem Zeitpunkt (t).

Die Kenntnis des Produktionekoeffizienten Pi (t) ermöglicht die Aufstellung einer Kohlenstoffbilanz, bezogen auf die Tonne Eieendurchsatz, und ergibt einen weitereren Parameter, nämlich die für die direkte Reduzierung der Eisenoxyde zwischen dem Beginn des Gleichgewichtaayklus T und dem Zeitpunkt (t) verwendete Kohlenetoffmenge Z (t).

Zur Berücksichtigung der Schwankungen hinsichtlich der Temperatur und Feuchtigkeit des Windes stellt man eine Wärraebilaaz der Verhüttungszone mit 1ooo° C als Bezugatemperatur auf. Biese Bilanz wird auf der Grundlage eines dritten Parameters erstellt: der Größe Wu in Kalorien je Tonne Eisen, gleich der vom Gas in der Verhüttungszone abgegebenen Energie abzüglich der zur Regenerierung des Kohlenmonoxyds CO nach der Formel 0O₂ + C = 2 CO verbrauchten Energie. Der Einfachheit halber wird, wie dies

- 16 -

809807/0 129

A 33 974 i

24- November 1964
i - 17 - 16 -

allgemein üblich ist, angenommen, daß die 00 vergaste Kohlenstoffmenge gleich der durch direkte Reduzierung der Eisenoxyde verbrauchten Kohlenstoffmenge Z sei. Die Größe Wu ist also gleich der für folgende Zwecke erforderlichen Wärmemenge: Wärmeverluste, indirekte Reduktion der Eisenoxyde durch Hg und CO, Enthalpie des Eisens und der Schlacke, direkte Heduktion der Nichteieenoxyde wie SiO₂, MnO, P₂Oe, Entschwefelung.

Es wird angenommen* daß die Wärmeverluste konstant, sind, was in einem so kurzen Zeitabschnitt wie einem Gleichgewichtszyklus T zulässig ist; die indirekten Reduktionen durch CO und H₂ sind praktisch athermisch, und ihre Schwankung kann während der Bauer des Gleichgewichtazyklus T unberücksichtigt bleiben· Ee ergibt sich also, daß die Schwankungen der Größe Wu in einem Zeitabschnitt von der Bauer eines Zyklus T tatsächlich für die Enthalpie des Eisens

und der Schlacke sowie für die für die direkte Reduktion der Nichteisenoxyde abgegebene Energie, d.h. für die chemischen KompiMectefmä* physikalischen Eigenschaften des tat-

809807/0129

A 33 974 i 24.November 1964 i - 17 - 17

sächlich erzeugten Eisens und Insbesondere seines Siliziumgehaltes charakteristisch sind»

Zur mathemarfcschen Darstellung der verschiedenen Bilanzen werden folgende Bezeichnungen verwendet:

P Tonnen Eisen/Stunde: stündliche Eisenproduktion

Pi Tonnen Eisen/1ooo Km Trockenwind: Produktionskoeffizient oder Schmelz intensität

[GRl Im⁵/Tonne Eisen: mittlere Reduktions sauerstoff menge, bestehend aus dem Sauerstoff der eingesetzten Eisenoxyde und des Reduktionsaauerstoff der Nichteisenoxyde; es wird angenommen, daß diese Größe, die zu den nieht gemessenen Parametern gehört, während des Gleichgewichtszyklus f konstant ist,

P Kar/Stunde: stündliche Trockenwindmenge

h Gramm/Km³: Windfeuchtigkeit

G Hör/Stunde: stündliche* Trockengichtgaanenge

% H₂ u β · Koks: Verhältnis der gewichtamäßigeη Wasserstoff-

und Kohlenstoffgehalte des Kokses

- 18 -

809807/0129

A 33 974 i

24.November ^964

i - 17 - 18 -

ν kg/Tonne Eisen: durch das Aufkohlen einer Tonne Eisen

verbrauchter Kohlenstoff

Υ kg/Tonne Eisen: durch die Reaktionen der direkten Reduktion der Nichteisenoxyde wie SiOp· HnO₉ ί>2°5» "⁰^ ^die Entschwefelung verbrauchter Kohlenstoff

Z kg/Tonne Eisen: Kohlenstoff für die direkte Reduktion

der Eisenoxyde

# CO, J& GOp, # Hg» f> Ng: Gichtgaszusaromeneetzung βν C: Wind temperatur iüfHeiÜwindringleJ.tung.

Hau errechnet zunächst den genannten Produktionskoeffizienten Fi mittels der Sauerstoffbilanz des Ofens, die sich folgendermaßen darstellt:

Vom Einsatz an das Gas abgegebene Sauerstoffmenge

+ Sauerstoff menge im in die Windformen eingeblasenen Trockenwind

+ der Reduktion von Wasserdampf durch den Kohlenstoff entsprechende Sauerstoffmenge

- an der Gicht in Form von CO und COg austretende Sauerstoff menge. . - 19 -

snge.

809607/0129

A 33 974 i
24«Hoireffiber 1964
i - 17 - 19 -

1. - Die vom Einsatz an das Gas abgegebene Sauerstofimen-

ge let gleich:

Px [OR] HmVh

2. - Sie vom Trockenwind mitgeführte Sauerstoffmenge ist:

-r 21 ^xT5o

3. - Die der Reduktion des Wasserdampfes durch den Kohlen· stoff entsprechende Sauerstoffmenge ist durch die Wasserstoffbilanz bekannt. Me Sauerstoff menge ist gleich:

1/2 an der Gicht austretende Wasserstoffmenge ~ 1/2 voa Koks mitgefUhrte Wasserstoffmenge.

a) Der an der Gicht austretende Wasserstoff ist:

- 20 -

809807/0129

A 33 974 i

24.November 1964

i - 17 - 2o -

b) Nimmt man an, daß der vom Koks abgegebene rfaeserstoff proportional aura momentanen Kokaverbrauoh ist, so läßt eich die vom Koks mitgeführte Wasserstoffmenge wie folgt ausdrücken:

Dae erste Glied dieses Audrucks stellt den momentanen Kohlenstoffverbrauch (vergaster Kohlenstoff + in Lösung in die Schmelze eingehender Kohlenstoff) in kg/h dar·

Sas zweite Glied stellt die je kg verbrauchten Kohlenstoffe freigewordene Wasserstoffmenge dar·

Die Bedüktionseauerstoffmenge des Wasserdaapfes läßt sich nach Vornahme aller Vereinfachungen folgendermaßen ausdrücken:

- 21 -

8 O 9 ft η 7 / η 1 ο α

A 33 974 i 24.HoveBttK>r 1964 i - 17 - 21 -

4. - Die an der Gicht in Fora von Co und COg austretende Sauerstoffmenge ist:

Too

Drückt nan die Stickstoffbilanz durch folgende Beziehung aus:

00 niafflt die Sauerstoffbilans folgende form an:

0,79 CA + 6 u B) - 0,42 P » B {2 (0S3 - 11,2 u v)

wobei:

56 OO + 2(56 CO₂) - £ H₂

B . * Υ™* (3)

- 22 -

980 7/0 129^r

A 33 974 i 24«!Toveiaber 1964

i - 17 ' - 22 -

dann ist der Produktionskoeffizient Pi, der der Gewichtemenge verhütteten Eisens» bezogen auf tooo Ifnr an öen Wind formen eingeblasenen Trockenwinde entspricht;

Pi« Tonnen Eisen/tooo

Trockenwind»

Der mittlere Produktionskoeffizient Pi 6t), also die auf 1ooo Nm Trockenwind bezogene verhüttete Eisenmenge, bezogen auf den Zeitabschnitt vom Beginn des Gleichgewichtszyklua T bis zum Zeitpunkt t ist somit:

Pi (t> ~ gönne Eisen/tooo

Trockenwind,

j» CS (t) »2,^ gg^ (t) ♦ < 5» ft) A (t) = f> Wi {Ψ. -

* Βδ* (t) »-^ ggfe (t)

8Q9807/0129

A 33 974 i 24.1oveaber 1964

i - 17 - 23 -

Pie Bezeichnungen £ CO (t), f CO₂ (t), # S₂ (t) sind weiter oben definiert.

läßt man die kurzzeitigen Schwankungen der Faktoren u, ν und !TORI unberücksichtigt» so stellt man fest, daß der so erhaltene noaentane Produktionekoeffizient Pi (t) nur von der Gichtgaeanalyee abhängt,

lun soll die oataematieche Pormel für die Berechnung des Kohlenstoffes für die direkte Reduktion der Eisenoxide, also 2, aufgestellt werden.

Daeu wird die Kohlenstoffbilanz erstellt, die folgender*- eaSen ausgedrilokt werden kann:

An der Gioht in Form von CO und CO₂ austretende Kohlenstoff«enge

- Durch den Feuchtwind vergaste Kohlenstoff menge

- Kohlenstoffaenge aus der direkten Reduktion der lichteisenoxide

κ Kohlenstoffoenge aus der direkten Reduktion der Eisenoxyde. - 24 -

809807/0129

A 33 974 i 24. »ovember 1964

i - 17 - 24 -

1. - Die an der Gicht austretende Kohlenstoff menge ist:

₁₂ fr 00 + # CO₂ 22,4 ^e\

2. - Die durch den Feuohtwind vergaste Kohlenetoff menge iet:

* fe

Das erste Glied dieses Ausdrucks entspricht den durch den Sauerstoff des Trockenwindes vergasten Kohlenetoff·

zweite Glied entspricht dem durch den Wasserdampf des Windee vergasten Kohlenstoff·

3· - Di» Kohlenetoff menge aus der direkten Reduktion der Kichteieenoxyde ist gleich PY kg/h.

Davon zieht ass nun den Kohlenstoff aus der direkten Reduktion der Eieenoxyde ab, was folgende Formel (in kg/h) ergibt:

- 25 -

ft η et«η· 7 >n ι on

A 35 974 i

24.Hoveraber 1964

- 17 - 25 -

· ( ) - D (0,21 »afc»,feg«ft)-

und erhält dann unter Berücksichtigung der Gleichungen CD, (2),

7 __ 423 (2 OR - 11.2 u v) (B - K) . 7^o U + 6 VL B) - 42o

oder ——

I. 42? ft - «)

kg/Tonne Eisen.

Di« fd.ttlere^p»lif^t5ttf_t^p^aii^le!-> direkten Reduktion der lieenoxyde Z (t) für den Zeitabschnitt vom Beginn des Zyklus T bis «ur»Zeitpunkt t ist dann:

Z (t) m (

Biaen

K (t) * 0,53O + ^*|| B (t)

- 26 -

809807/0129

A 33 974 i

24·November 1964

i - 17 - 26 -

Dabei bedeuten:

h(t) die ausbalancierte Feuchtigkeit des Windes ia . . g/Hur für den Zeitabschnitt vom Beginn des Zyklus

Y die durch die Reaktionen der direkten Reduktion der Nichteisenoxyde verbrauchte mittlere Kohlenstoffmenge· Diese kann als konstant betrachtet werden und ist im vorliegenden Beispiel gleich 24 kg je Sonne Bisen«

r" Fun soll die Größe Wu errechnet werden· Diese GxQQe 1st gleich des Unterschied zwischen den durch die Enthalpie des feuchten Heißwinds und den durch die Verbrennung des Kokses zu CO durch den feuchten Heißwind zugeführten Wärmemengen» von denen die durch die Begenerierung des Kohlenmonoxyds durch den Kohlenstoff des Kokses verbrauchte Energie abgesogen werden mud.

De? Einfachheit halber wird angenommen_t daß die so vergaste

\ - 27 -

.809807/012^

A 33 974 i

24.November 1964

i - 17 - 27 -

Kohlenstoff»enge gleich der durch die direkte Reduktion der Sisenozyde verbrauchten Kohlenstoff menge seif andererseits wird angenommen, daß bein Austritt aus der YorbereitungSBone die feststoffe und die Gase beide eine Temperatur von I000⁰ C haben·

Die «!geführten Wärmenengen eind folgende: 1. - Die Trockenwlndmenge je Tonne Elsen ist:

Hm³/Tonne Eisen

Bezogen auf I000⁰ C ist dann die Enthalpie des Feuchtwindes:

*" ET Ii^1o· "* Töo ) (36,2 + 0,06h 3^000 kcal/Sonne Eisen, wobei h s Windfeuchtigkeit in g/Na³,

Ov ° C * Windtemperatur.

- 28 -

809887/0129

A 33 974 i

24.November 1964

- 17 - 28 -

2. - Die an den Windformen verbrennte Kohlenstoff menge ist:

0,21 « ff^· ₊ ^₅₅ χ ^. kK/ϊοηηβ Elaen.

Berücksichtigt man die Dissoziation des Wasserdampfes

im Wind:

<HgO) Gas * H₂ + 1/2 O₂ (H°_1ooo «+ 59,6 kcal/Granmol Wasser)

Die durch die Verbrennung zugefUhrte Wärmemenge ist: 2£ (933 - 1t72 h) 1ooo koal/Tonne Bisen.

Als thermoflynamieche Grüße für die Verbrennung des Kohlenstoffs im Koks cu CO nimmt man: C Koks + 1/2 O₂ « CO (H°_1ooo * -28,4 kcal/Grammatom Kohlenstoff)

Sie sur Regenerierung des Kohlenoxyds verbrauchte Energie 1st gleich 3_t24 Z 1ooo kcal/Tonne Eisen, wobei man

• 29 - '

809807/0129

A 33 974 i - 29 -

24· Hovetaber 1964

ι-- rr

als Reaktionswärme folgenden Wert nimmt:

C + CO₂ * 2 CO E⁰I₀₀₀ * ⁺ 38»⁸5 kcal/Grammatom Kohlenstoff.

Unter diesen Bedingungen ist die Größe Wu nach entsprechenden Vereinfachungen wie folgt;

**(ϊη/* Bisen) « 1^(533 - 1,72 h)-(1o -§3§)(36,2 + 0,06 h))

(~ 3_t24 Z)

und für den Zeitabschnitt vom Beginn des Gleichgewichtszyfclus T bis zum Zeitpunkt t ist diese Größe: kcal/Tonne Bisen) *

H Ct)]) - 3,24 Z (t)

wobei während dee Zeitabschnitts vom Beginn des Zyklus Φ bis aus Zeitpunkt (t):

Pi (t) : Produktionskoeffizient Z (t) 8 Kohlenstoff aus direkter Reduktion der Bisenoxyde B (t) ι mittlere Windfeuchtigkeit in g/Hm³ Qv (t)° C s Windtemperatur in der Windringleitung

809807/0129

A 33 974 i

24.November 1964 s

i - 17 . _._· - 3o -

Während des Gleichgewichtszyklus rait der Bauer 3? v/erden die Ergebnisse mittels einer Schreibmaschine einer Recheneinheit festgehalten: eine ausbalancierte mittlere Analyse des Gases mit seinen Gehalten an % CO (t), f> GO₂ (t), $> Hg (t) und fo Ng (t) sowie die mittlere ausbalancierte Windfeuchtigkeit h (t) werden errechnet und alle 5 Hinuten maschinenschriftlich festgehalten.

Alle 15 Minuten errechnet die Maschine aen Koeffizienten Pi (t), den Kohlenstoff aus der direkten Reduktion der Eisenoxyde Z (t) und die Größe Wü (t).

In diesem besonderen Falle erfolgt die Kontrolle der Analysatoren am Ende jedes Zyklus, dessen Länge 0? = 3 bis 4 Stunden beträgt.

Bie verschiedenen Eichgase werden in die Analysekammarn eingebiäsen. Bie Batenverarbaitungemaschine kontrolliert» ob die Einblasezeit jedes Gases lang genug ist, d.h. ob sich das Eingabesignal stabilisiert. Bie Abweichungen der

80 980 7/0 129

A 33 974 i

24.Hoveieber 1964

i - 17 - 31 -

Meßgeräte, die Im Verlauf dee Gleichgewichtszyklus S aufgetreten sind, werden ebenfalle errechnet.

Die errechneten Mittelwerte für den ganzen Gleichgewiehtasyklus S werden in Abhängigkeit von den festgestellten Abweichungen korrigiert. Dadurch erhält «an die ausbalancierten, korrigierten Mittelwerte der Gichtgasanalyse:

* CO (S)₉ % CO₂ (S)₉ f> H₂ (I)₉ % I₂ (T) und die Parameter der Stoff- und Wfirsebilaneen Fi (T)₉ Z (S)₉ Vu (S).

Haoh des Ausdrucken dieser korrigierten Werte schaltet sich die DatenrerarbeitungemaBChine an einen neuen Gleichgewichtssyklus S' an und so fort.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen mittels echaubildlioher und graphischer Darstellungen erläutert und an Hand eines Ausfuhrungebeispiels beschrieben« Ss zeigen:

Pig. 1 das Schema eines Üblichen Hochofens;

- 32 -

809807/0129

A 33 974 i

24.Noνember 1964

i - 17 - 32 -

Pig. 2 Temperaturkurveη der Feststoffe und des Gases im

Ofen;

. 3 das Prinzipschaltbild der Meßkreise; . 4 das Scbema eines Auawertungszyklus der Gichtgasanalyse; ;

Fig. 5 die Kontrolle des Gangs eines zu 1oo # mit selbstschmelzenden Sinter beschickten Hochofens ohne den Einsatz eines Einstellwerts Wr und

Fig. 6 die Schwankungen des Siliziumgehalts der Schmelze

eines Hochofens bei Kontrolle durch das erfindungsgemäße Verfahren·

In Fig. 1 1st das Schema eines Hochofens dargestellt, in welchem mit 1 die Vorbereitungezone bezeichnet ist» in der die Feststoffe auf ca. 1ooo° C vorerwärmt und die Eisenoxyde vorreduziert werden; mit 2 ist die Verhüttungszone bezeichnet, in der die Eieenoxyde vollends in den metal-, lisohen Zustand reduziert werden, und in der sich die flUssige Schmelze bildet. Diese Verhitttungszone 2 ist in drei bestimmte Teile unterteilt.

- 33 -

809807/0129

A 33 974 i

24.Hovenrt>er 1964

i - 17 - 33 -

Der obere Seil, der als Begenerierungezone bezeichnet wird« ist in der Schemaseiohnung mit 3 bezeichnet. Bieee Regenerierungszone, deren Obergrenze eine Temperatur von ca. 1ooo° C aufweist, ist der Ort zweier Reduktionsreaktionen: der Regenerierung des Kohlenmonoxyds des Kokses:

₂ +C s 2 GOt und der Beginn der Reduktion der Eisenoxyde in den metallischen Zustand durch das Kohlenoxyd nach folgender Formel:

Bisenoxyde + CO « Pe +

Mit 4 ist die Soanelzzone bezeichnetι in dieser Zone findet die Aufkohlung des Metalls und die Schmelzung des Einsatzes statt.

i - ■

Mit 5 ist die Zone der Reduktion durch den Kohlenstoff der Hicbteiaenoxyde wie SiOg, MnO, P₃O₅ usw. bezeichnet«

In Fig. 2 ist auf der Abszisse die Temperatur der in Hochofen enthaltenen Stoffe und auf der Ordinate der senfrrech-

- 34

809807/0129 ^r

A 33 974 i

24· November 1964

i - 17 " - 34 -

te Abstand zu den Windformen des Hochofens abgetragen, wobei dieser senkredhte Abstand im gleichen Haßstab gezeichnet lot wie der in Fig. 1 dargestellte Hochofen. Mit 6 ist die Temperaturkurve der herabsinkenden Feststoffe, mit 7 die Temperaturkurve des aufsteigenden Gases bezeichnet. Man sieht, daß die Obergrenze der Verhttttungszone gemäß Fig. 1 gut mit derjenigen Höhe zusammenfällt, von der an absinkende Feststoffe und aufsteigende Gase praktisch die gleiche Temperatur haben·

In Fig· 3 iat mit 8 eine Kaltwindleitung bezeichnet, in die eine Blende 9 und zwei Differentialdruckentnahmen loa und 1ob sowie eine Druokentnahme 11 für den statischen Druck eingebaut sind. Der Differentialdruck und der statische Druck werden bei 12 und 13 in der Meßwarte 14 in elektrische Signale umgewandelt. An der gleichen Leitung 8 ermöglicht eine Sonde 15 mit Platinwiderstand die Messung der Kaltwindtemperatur, die bei 16 in der Meßwarte 14 angezeigt wird. Ein in der gleichen Meßwarte 14 montiertes Barometer 17 zeigt den atmosphärischen Druck an· Der so gemessene KaIt-

- 35 -

809807/0129

A 33 974 i

24.November 1964

i - 17 - 35 -

wind wird in einem Winderhitzer 18 auf hohe Temperatur gebracht, worauf er oten Apparat durch eine Leitung 19 verläßt. Xn dieser Leitung 19 ermöglicht eine Leitung 2o die regelmäßige Feuchtwindabnahme zur Bestimmung des Wasserdampfgehalts bei 21 mittels eines bei 22 angeordneten faupunkt-Teuchtigkeitsmeasers«

In der Windringleitung 23 ist ein Chromel-Alumel-Element 24 but Messung der bei 24a registrierten Heißwindtemperatur angeordnet. Der so gemessene Heißwind gelangt in den Hochofen 25· Das Gichtgas 26 wird durch eine Leitung 27 zu einem Staubabscheider 28 abgeführt; hinter diesem ist in die Leitung 27 eine Leitung 29 eingeführt» die die Entnahme einer Gasprobe ermöglicht, die su einer im Meßraum 14 untergebrachten Batterie-Analysatoren 3o geleitet wird·

Der im Schema nicht dargestellte Auewertungsraum enthält eine Datenverarbeitungsmaechine mit 4 Baueinheiten: einer EndabSchlußeinheit, einem Analog-Digital-

- 36 -

809807/012 9

A 33 974 i

24. November 1964

i - 17 - 36 -

Wandler, einer zentralen Recheneinheit und einem Streifenabtaster und -locher· Die Auswertungsergebnisse können durch den Drucker der zentralen Recheneinheit aus« gedruckt, mittels eines Systems von Analog-Ausgaben in Fora einer Kurve sichtbar gemacht* in einen Lochstreifen eingestanzt werden*

Pig. 4 zeigt den Auewertungszyklus der Gasanalyse an der Gicht. Nach Entstaubung mit nicht dargestellten bekannten Mitteln wird das Gas getrocknet und zu den Analysatoren geleitet. Die Analyeatorenbatterie 3o besteht aus 3 Analysatoren, denen das trockene Gas parallel zugeführt wird: einem Infrarotanalysator 31 für das CO₉ einem Infrarotanalysator 32 für das COg und einem Leitfähigkeits-Wasserstoffanalysator 33· Die durch die Kammern hindurchgehenden Gasdurchsätze werden durch nicht dargestellte Rotadurohflufimesser kontrolliert· Die verwendeten Analysatoren sprechen auf die Beschaffenheit der umgebenden Atmosphäre an« Insbesondere zeigen die Analysatoren 31 und 32 für das GO und das GO₂

- 37 -809807/0129

A 33 974 i 24.*ovember 1964 i - 17 - 37 -

gleichzeitig eine Abweichung in der gleichen Richtung, wenn der Gasdruck in den Analysekammern, d.h. der atmosphärische Druck, achwankt.

eine Verwechslung der Abweichungen der Heßgeräte mit den Schwankungen der Gichtgasanalyse au vermeiden» werden alle Analyeatoren 31, 32 und 33 automatisch kontrolliert. Die verwendete Kontrolleinrichtung wird direkt durch die Datenverarbeitungsinas chine mittels des symbolisch bei 34 gestrichelt dargestellten Kontrollprogramms gesteuert· Dieses Programm besteht darin« periodisch (alle 3 oder 4 Stunden) und nacheinander Eiohgase durch eine Einblaevorrichtung 35 in jeden Analysator einzublasen. FUr die Analyeatoren 31 und 32 für CO und CO₂ wurden binäre Eichgaee (CO-N₂ und CO₂-H₂) verwendet, deren Gehalt an OO ca* 21 bzw. 27 % und an CO₂ 12 % bsw. 16 f> beträgt. Die Kontrolle des Wasserstoffanalysators erfolgt mit Stickstoff beim Nullpunkt des Geräts und mit einem binären Gas GO₂ - K₂ mit 16 % CO₂, das einen fiktiven negativen Wasserstoffgehalt von - 2 % vortäuscht. Die Eieh-

- 38 -

809807/0129

A 33 974 i 24·November 1964 i - 17 - 38 -

gas-Einblasvorrichtung weist kein besonderes Merkmal auf und ist in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellt; sie weist 3 Magnetventile zum Absperren der Analysätoren, 6 Einlaß-Magnetventile für die Eichgase und 6 Durchflußregler an jedem Eichgaskreis auf: die Magnetventile werden durch durch die Schützen der Datenverarbeitungsmaschine betätigte Beiais gesteuert. Die Kontrolle durch die Eichgase ermöglicht es Eichelemente zu erhalten, um die Abweichungen mittels eines mit 36 bezifferten· den Gegenstand einer älteren Patentanmeldung bildenden Gerätes zu kontrollieren· Mittels dieses Gerätes werden die einzelnen von den Analyeatoren 31, 32 und 33 erhaltenen Analysenwerte korrigiert und bilden so die Grundlage für die Errechnung des Stickstoffgehaltes in dem Rechner 37· Man erhält auf diese Weise den mitteleren Analysenwert der Gichtgase In dem jeweiligen Zeitpunkt t. In dem Rechner 38, der die Mittelwerte des Gehaltes an CO (t), CO₂ (t), H₂ (t) Ν« (t). Andererseits ermöglichen die Messungen des atmosphärischen Druckes bei 39, des Differentialdruckes an der Blende 4o, des statischen Druckes an der Blende 41

• 39 -

809807/0129

A 33 974 i

24. November 1964

i - 17 - 39 -

und der Kaltwindtemperatur bei 42 die Errechnung der Windmenge ie Rechner 43· Die Kenntnis der Windnenge ermöglicht im Rechner 44 die Ermittlung der Gichtgaaanalyee im Gleichgewichtsaustand für die Zeitspanne τοπ Beginn des Zyklus T bis eum Zeitpunkt t, deren Werte weiter oben (eh. Seite 13) mit öö (t), CO₂ (t), !L> (t) und S₂ (*) beaeiehnet wurden. Die Ton einem Thermometer 45 angeselgte Temperatur an der Windringleitung 23 und die von einem schematiech bei 46 dargestellten feuchtigkeitsmesser gemessene Windfeuchtigkeit werden im Verhältnis aur Windmenge in einem Rechner 47

für den Zeltabschnitt vom Beginn des Zyklus T bis eum SeIt-

puÄt t ausbalanciert. Die Gesamtheit der erzielten Ergebnisse ^rmuglicht die Erstellung der zur Errechnung der Größe Wu erforderlichen Stoff* und Wärmebilanzen im Rechner 48.

flg. 5 seigt auf ein und demselben Diagramm die Schwankungen 49 der Größe Wu und die Schwankungen 5o des Sillsiumgehalts des tatsächlich in einem au 1oo 96 mit selbstschmelsenden Sinter betriebenen Hochofens erzeugten Roheisen wäh-

-" 4o -

809807/0129

A 33 974 i

24. November 1964

i - 17 - 4o -

rend des gleichen Zyklus 31 ohne Einsatz eines Einstellwertee Wr* Die erzielten Ergebnisse zeigen* daß die Abweichungen von der Zeit t, ^g|r-ä- und t in 93 f> der Fälle das gleiche Vorzeichen haben·

Se soll jetzt anhand eines Beispiels gezeigt werden» wie gemäß der Erfindung durch den Vergleich zwischen den Größen Wu und den während des gleichen Zyklus erhaltenen Siliziumgehalten eine konstante Boheisenqualität errielt werden kann·

Am Beginn des Vorgangs bestimmt aan die Werte von Wu für die beispielsweise den Zeitabschnitten für die Verhüttung der Abstiche 1, 2, 3 und 4 entsprechenden Zyklen T^₉ Tg» ^T5* ⁵U* ^diese Werte werden mit äem Siliziungehalt des mit den Abstichen I₉ 2, 3 und 4. erzeugten Bohelsens verglichen· Man erhält dadurch eine Wechselbeziehung zwischen den Werten Wu₉ die dem Gewicht des abgestochenen Boheisens und dem Siliziumgehalt desselben Gewichtes an abgestochenem Roheisen entspricht· Von dieser Wechselbeziehung wird ein Einstell-

809807/0129

A 33 974 i 24.Hoveaber 1964 i - 17 - 41 -

wert aft» für die Größe Vu abgeleitet, für den der Siliaiumgehalt auf einen'idealwert festgesetzt wird, und die erforderlichen Korrekturen werden beispieleweise dadurch vorgenommen, daS nan die Temperatur des an den Windformen eingewiesenen Windes so variiert, daß man zum genannten Einstellwert Vr kommt, falls dieser Einstellwert Wr nicht an Ende des Zyklus T. erreicht wird, in welchem Falle keine Korrektur vorgenommen wird.

Ist der Siliziumgehalt des Abstichs 5 bekannt, so bestimmt man einen neuen Einstellwert V*r anhand der Größen, die während der Gleichgewichtszyklen Tg, T-, T^, T₅ erhalten werden, die den Zeitabschnitten für die Herstellung der Abstiche 2, 3» 4, 5 entsprechen, und man bestimmt deu Siliziumgehalt des Abstichs 5 durch Änderung der Windtemperatur.

Basselbe Verfahren wendet man an, wenn die Ergebnisse der Abstiche 6, 7 usw. bekannt sind und so fort«

- 42 -

A 33 974 i

24. November 1964

i - 17 - 42 -

Bas erfindungsgeunaQe Verfahren wurde auf einem Hochofen von 6_f7o at Gestelldurchaeeser angewandt _§ eier im Mittel 93© Ofonaen Roheisen pro Sag erzeugt. Figo 6 se igt das Ergebnis» das üh&r einen Zeitraum von rnshT als 3 Tages.

wisrde, wäbj?@ad welchem die &r@i@ Wm a«f ihre», feel Abstich na©h deoi eben besetalafossL©^ ¥@rf ehren er«·

vsräaäerliclien Biisstellwert Wr eingestellt ä@m In ä@Y Figur sieht mB.n_s äaS der to@i j©ä®© Abetioh

mit Aassiatee der fir* Si© l£Eff©gHÜ©ru2ig Hochofens erforöerlichen. irei
der Grreßs@n vom @₉3 usä ©»5 §&
o»4 S^ + ®f^ 36 geblieben ist_$
ο »4 $ lag. Pie liareguli©nmg ä&& Pe^ae^-oss=® Ma wurd© üvsrch die kosbinierte ?ariierwag der der ajs. den ifin^formen eingeblaeesea Wlijßmisngß bewirkt.

erhält also trotz der von der nicht gemessenen Schwankung bestimmter Parameter wie &·3· des Seälaekengewiehts je Tonne Roheisen herrührenden zeitlich langsamem Abweichungen

- 43 -

809807/0128

A 33 974 i

24.November 1964

i - 17 - 43 -

von der Größe Wu eine ausgezeichnete zeitweilige Wechselbesiehung zwiBohen der für einen gegebenen Zyklus gebildeten Grüße Wu und dem Siliziumgehalt des während des gleichen Zyklue erzeugten Gu8eee. Dieses neue Untersuchungemittel für einen Schachtofen ermöglicht die Entdeckung aller Unregelaäeigkeiten im Gang des Ofens von Anfang an und die sofortige, nicht nur qualitative, sondern auch quantitative Bestimmung der vorzunehmenden Korrekturen. So ermöglicht die Erfindung schließlich die Herstellung eines Btsisen innerhalb sehr enger Qualitätstoleranzen.

- 44 -

809807/0129

Claims (1)

1. A 53 974 i
   24.November 1964
   - 17 - 44 -

   Patentansprüche

   1. Verfahren zur Steuerung der Reductions- und Schmelzvorgänge in einem Schachtofen, insbesondere einem Hochofen, dadurch gekennzeichnet, dad aue der Zusammensetzung des aus dem Ofen auetretenden Gaeee und der VTindausammensetzung und -temperatur eine Größe Wu ermittelt wird, die die von dem aufsteigenden Gas in der Verhüttungszone des Ofens abgegebenen Energie absüglioh der für die Regenerierung dee Kohlenoxyde nach der endothermen Reaktion COg + C = 2 CO in der genannten Zone verbrauchten Energie darstellt« wobei die Schwankungen dieser Größe die Ermittlung der Schwankungen der chemischen Komponente und der physikalischen Eigenschaften des RoheieereAnsbesondere seines Siliziumgehalts ermöglichen, daß eine sich auf die unmittelbar vorhergehenden Zeitabschnitte erstreckende

   - 45 -

   8 0 9807/0129

   A 33 974 i

   24. November 1964

   i - 17 - 45 -

   teilweise Wechselbeziehung zwischen dem charateristisehen Wert der Energie Wu und den chemischen Komponenten und physikalischen Eigenschaften des tatsächlich hergestellten Boheisens, inabesondere seines Silisiumgehaltes hergestellt wird, damit aus dieser ein für den laufenden Zeitabschnitt gültiger Einstellwert Wr der Energie VU abgeleitet werden kann, und daß die Windzueammensetzung und -temperatur und eventuell die Zusammensetzung der eingesetzten Beschickung so eingestellt wird» daß man für die momentane charakteristische Größe der Energie Wu den genannten Einsteilwert Wr erhält·

   2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Wu dadurch ermittelt wird» daß fortlaufend Meßslgnale der Zusammensetzung des aus dem Ofen austretenden Gases, der Zusammensetzung und Temperatur des an den Windformen eingeblasenen Windes und eventuell der Zusammensetzung der eingesetzten Beschickung erzeugt werden·

   - 46 -

   809807/01 29

   A 33 974 i

   24. ffovember 1964

   - η - 46 -

   5* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ofen voa Zeit zu Zeit abgestochen wird, und daß die genannte teilweise Wechselbeziehung zwischen der mittleren Energie Wm während eines Zeitabschnitts zwischen zwei auf@I©a:s$er£.®lgenden Ab- sttohen und den chemischen K©spon©at©ia und physikalischen, EigensoteaftQn άβ& Eisens_s insfe©s@Eö®r® s<sin©s Si— iiziussgehaltss &m End© des es.tspF@@h®aö®n Zsitabsulsi&i.tts hergestellt wirS_s und swap füs? ε δ@® lauf@ai@ri !©italiscbnitt unmittelbar vorausgelisaäs a?Hf@inssai@rfolg@aäe Zeitabschnitt©·

   4· Terf ahren naoh Anspruch 1 _f i g I i? s i g β k e' a a -

   kontinuierlich fließt, wlü u&Q mim,® t©iiif@ie© Wechselbeziehung mit gleichmäßigen oder nicht giaieoeiäßigeii Zeitaljstänöen zwischen der genannten festgestellten Größe Wu wait der Inderungen der chemischen Komponenten und physikalischen Eigenschaften des Roheisens» insbesondere seines Siliziumgehalts während eines dem laufenden Zeitabschnitt unmittelbar vorausgehenden Zeitabschnitts hergestellt wird,

   - 47 -

   80 980 7/0 129

   A 33 974 i

   24. November 1964

   - 17 - 47 -

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß fortlaufend die Gichtgasanalyse, die Windtemperatur und die Windzusammensetzung darstellende Meßsignale erzeugt werden, daß diese Signale so kombiniert werden, daß gemäß den zuvor aufgestellten mathematischen. Formeln eine im wesentlichen für die Enthalpie des Roheisens und der Schlacke und für öen Wäreebedarf der direkten Reduktion der Nichteisenoxyde charakteristische Größe Wu sich ergibt, d.h. zwei für die Qualität des tatsächlich erzeugten Roheisens und insbesondere seines Siliziumgehalts charakteristische Größen, und daß diese teilweise Wechselbeziehung zwischen der genannten Größe Wu und den chemischen Komponenten und physikalischen Eigenschaften des tatsächlich erzeugten Roheisens, insbesondere seines Siliziumgehaltes, hegestellt wird.

   6. Vorrichtung zur Kontrolle und Steuerung der Reduktionsund Schmelzvorgänge in einem Hochofen nach Anspruch 1, mit Analysatoren für die Gase CO, COg und H«, die nit einer Eichvorrichtung und einem den mittleren Gehalt

   - 48 -

   809807/0129

   Δ 33 974 i

   24. November 1964

   - 17 ' - 48 -

   an Stickstoff ermittelnden Rechner verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Teile aufweisen:

   1. einen mit den Analyaatoren verbundenen Rechner, der die mittleren Werte von CO (t), CO₂ (t)₉ H₂ (t) und S₂ (t) ermittelt und speichert,

   2. einen mit dem vorgenannten Rechner verbundenen Rechner, der die im Verhältnis zur Windmenge sieh ergebenden Giehtgasanalysenwerte SO (t), 0O₂ (*)» ^₂ (t) und S₂ (t) ermittelt,

   3· einen Rechner, der die auf die Windmenge bezogenen Werte, der Feuchtigkeit und der Temperatur ermittelt, und

   4« einen mit dem zweiten und dem dritten Rechner verbundenen Rechner, der die zur Errechnung der Größe Wu erforderlichen Stoff- und Wärmebilanzen ermittelt·

   80 980 7/0 129