DE1508032A1 - Process for the reduction of ores by metallurgical means - Google Patents
Process for the reduction of ores by metallurgical meansInfo
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Description
A 1o 298A 1o 298
20. Juli 1966July 20, 1966
a - mea - me
INSTITUT DE RECHERCHKS DE IA SIDERUROIE FRAHCAISEINSTITUT DE RECHERCHKS DE IA SIDERUROIE FRAHCAISE
185» rue President Roosevelt, Saint-Germain-en-Laye (Seine-et-Oise), Frankreioh185 “rue President Roosevelt, Saint-Germain-en-Laye (Seine-et-Oise), France
Verfahren zur Reduktion von Erien auf metallurgischemProcess for reducing Erien to metallurgical
Wege.Ways.
Bio Erfindung betrifft die elektrometallurglsohe Reduktion von Sreen In elekttsonen Öfen. Sie betrifft insbesondere die direkte Herstellung von Gußeisen oder Stahl gewtinsohter Zusammenset sung aus Eisenerzen oder deren AgglomeratedBio invention relates to the electrometallic reduction of sreen in electronic ovens. She concerns in particular the direct production of cast iron or steel of the usual composition from iron ores or their agglomerated
Ea sind schon eine Anssahl elektrothermlsoher Reduktion««Ea are already an Anssahl electrothermal reduction ««
909841/0623909841/0623
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verfahren für Erse unter Verwendung eines Lichtbogens bekannt· Diese vorbekannten Verfahren sind jedoch sehr von der Leistung des Lichtbogens abhängig· die ihrerseits durch den but Verfügung stehenden Stroa bestirnt wird.method known to Erse using an electric arc However, these previously known methods are very dependent on the power of the arc is bestirnt by the but available stroa.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe su Grunde, diese vorbekannten Verfahren, insbesondere jedooh solche» bei denen reduzierende Kohlenwasserstoffe in den Ofen in die Zone des Lichtbogens eingeführt werden* su verbessern.The invention was therefore based on the object of these previously known Processes, especially those in which reducing hydrocarbons are put into the furnace Zone of the arc to be introduced * su improve.
Bei elektroaetallurgisohen Redusierverfahren» bei denen eine Oxldoharge durch eine heiebare Beduktionssone geführt wird, in der ihr aus einea anderen Ofenabsohnitt, - in den in einer Endstufe des Verfahrens das Srs geschaolsen und ein Lichtbogen erseugt wird - reduzierende aase entgegenströmen bevor die Charge diesen Abschnitt» in den sie gesohaolsen und ihre Reduktion beendet wird, erreicht, wird dies erfindungegeaafi dadurch ersielt, daß der Lichtbogen von Mindestens einea Flaeaabrenner erseugt wird, durch welchen Reduktionsmittel eingeführt werden.In the case of electro-metallurgical reduction processes »in those a batch of oxide is passed through a heatable beduction zone in which you come from another furnace section, - in the final stage of the process, the Srs and an arc is generated - reducing aase flow in the opposite direction before the batch passes this section » in which they are soaked and their reduction is ended, achieved, this invention is achieved by the fact that the arc of at least one flaea torch sucks is used by which reducing agents are introduced.
BAD SÖS841/0623BAD SÖS841 / 0623
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2o. JuIi 1966 t 2o. July 1966 d
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In Verbindung mit den vorerwähnten Merkmalen können erflndungsgemäß die duroh den Plasmabrenner eingeführten Reduktionsmittel gasförmige Kohlenwasserstoffe wie Brdgas oder auch In einem Trägergas zerstäubte flüssige Kohlenwasserstoffe sein, wobei als Trägergas gasförmige Kohlenwasserstoffe oder sauerstoffhaltig© Oase verwendet werden. Außerdem kann in die Zone, in der in der Endstufe geschmolzen wird, ein zusätzliches Reduktionsmittel zugegeben werden, das nicht durch den Plasmabrenner eingeführt wird.In connection with the features mentioned above, according to the invention the reducing agents introduced through the plasma torch are gaseous hydrocarbons such as hydrogen gas or also be liquid hydrocarbons atomized in a carrier gas, the carrier gas being gaseous hydrocarbons or containing oxygen © Oase can be used. In addition, in the zone in which in the power amplifier is melted, an additional reducing agent may be added which is not introduced by the plasma torch will.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäfie Verfahren auf die Reduktion einer kontinuierlich der BeIe- und Reduktionezone zugeführten Charge agglomerierten Eisenerzes angewandt. In diesem Fall kannThe method according to the invention is preferably applied to the Reduction of a continuous beIe and reduction zone applied batch of agglomerated iron ore. In this case it can
a) die das zu reduzierende Erz enthaltende Charge agglomeriert und ohne vorhergehende Abkühlung in die HeIz- und Reduktlonezone eingeführt werden,a) the batch containing the ore to be reduced is agglomerated and transferred to the heating system without prior cooling and reductone zone are introduced,
b) die Agglomeration der Charge unter oxidierenden Bedingungen ausgeführt werden,b) agglomeration of the batch under oxidizing conditions to be executed
- 4 909841/0623 - 4 909841/0623
1509Q3?1509Q3?
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2o. Juli 1966 f2o. July 1966 f
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c) das Agglomerat in form von Ktigelohen vorliegen.c) the agglomerate is in the form of Ktigelohen.
Die zur Durchführung dee erfindungsgemäßen Verfahrene entwickelte Vorrichtung umfaßt«The method for carrying out the method according to the invention developed device includes "
einen mit Mitteln sum Abstich von Metall und 8ohlacke vereehenen Schmelztiegel,one with means of tapping metal and varnish adorned crucible,
mindestens einen mit dieeem Tiegel in Verbindung stehenden Raum zu thermieohen und chemischen Austausohvorgängen, dessen Einrichtung den Durchgang der au redueierenden Oharge und deren Eintragung in den Schmelstiegel erlaubt, während er gleichseitig von den aus dem Schmelztiegel entweichenden Oasen durchströmt wird,at least one associated with the crucible Space for thermal and chemical exchange processes, whose establishment the passage of the au redueing Oharge and their entry in the Schmelstiegel allowed, while it is flowed through on the same side by the oases escaping from the crucible,
mindestens einen im Tiegel angeordneten Plasmabrenner sur Ersseugung eines Lichtbogens großer Longe zwischen Brenner und Metallbad, der mit Mitteln zur Zufuhr von Reduktionsmitteln verbunden ist.at least one plasma torch arranged in the crucible sur Suction of a large lunge arc between the torch and metal bath connected to means for supplying reducing agents.
Die Erfindung kann in einer besonderen Ausführungβform auf einen elektrisch betriebenen Schachtofen eur Reduktion angewandt werden, in welohem die klassischen Elek.ro-The invention can be embodied in a particular embodiment can be applied to an electrically operated shaft furnace eur reduction, in which the classic elec.
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a *- mea * - me
den but Erseugung eines Lichtbogens durch Plaeaabrenner (torches a plasma) ersetst sind· Das erfindungegemäBe Verfahren kann aber auch unter Berücksichtigung räumlicher Bedingungen und dea eu erzielenden Resultates auf andere technologische AusfUhrungsformen angewandt werden· Man kann beispielsweise einen elektrischen Ofen vorsehen, in dem die Elektroden durch Plasmabrenner er~ setst sind und der von einem Drehofen gespeist wird, in welchem die Charge von dem aus dem elektrischen Ofen entweichenden Oas vorredusiert wird.the but erseugung an electric arc by Plaeaabrenner (torches a plasma) are first · The invention However, the procedure can also take into account spatial conditions and the results achieved other technological designs are used For example, an electric furnace can be provided in which the electrodes are heated by plasma torches setst are and which is fed by a rotary kiln, in which the charge is pre-reduced by the Oas escaping from the electric furnace.
Die Anwendung von Plasmabrennern an Stelle von gewöhnlichen Lichtbogen in Schmeletiegeln von metallurgischen SohmelB- oder Reduktionsofen ist «war bekannt. Jedooh wird bei den vorbekannten Anwendungsformen das Plasma entweder sum Schneisen der unter dem Brenner sich befindenden Oharge oder zur direkten thermisohen oder chemischen Einwirkung auf das flüssige, direkt unter dem Plasmabrenner angeordnete Bad verwendet.The use of plasma torches instead of ordinary ones Electric arcs in crucibles from SohmelB metallurgical or reduction furnaces are known. Jedooh is the plasma in the previously known forms of application either in aisles of the oar under the burner or for direct thermal or chemical action on the liquid, directly under the Plasma torch arranged bath used.
Bas erfindungegemäße Verfahren sieht die Verwendung von Plasmabrennern in einem Reduktionsofen vor, in dem die su reduzierende metallhaltige Charge vor Erreichung deeBas according to the invention provides the use of Plasma torches in a reduction furnace, in which the su reducing metal-containing charge before reaching dee
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Schmelztiegels einen Strom von reduzierenden, aus den Schmelztiegel d.h. aus der Zone des Lichtbogens entweichenden Oase entgegengeführt wird. . Auf diese Weise wird die Reduktionsreaktion begonnen noch ehe die Charge im Tiegel ist und wird - ebenso wie der ScheeleVorgang und die Auftrennung der flüssigen Phasen Schlacke und Metallin der Zone des Lichtbogens beendet. Crucible a stream of reducing, from the Crucible i.e. escaping from the arc zone Oasis is led towards. . In this way, the reduction reaction is started before the batch is in Crucible is and becomes - just like the Scheele process and the separation of the liquid phases slag and metal in the zone of the arc is ended.
Die zur Reduktion notwendigen Verbindungen oder ein wesentlicher Anteil davon werden in den Schneietiegel durch mindestens einen Plasmabrenner eingeführt, der so die klassischen Elektroden ersetzt· Die Reduktionsmittel werden dabei einer elektrischen Entladung unterworfen, die die Bildung des Plasmas bewirkt und unter deren Einwirkung die Reduktionsmittel in einen für den Reduktlonsvorgang besonders geeigneten Zustand überführt werden. Besondere vorteilhaft als Reduktionsmittel hat sich Methan (Erdgas) erwiesen. Dieses Gas eignet sich vollkommen zur Speisung des Plasmabrenners, in dem es eine starke Ionisierung erfährt. Das Saa wird auf eine sehr hohe Temperatur gebracht und dabei vollständig in elementaren Kohlenstoff und Wasserstoff gekrackt* Der aus dem Brenner austretende ionisierte Wasserstoff enthält einen wesentlichen Anteil freier Atome (Mo-The compounds necessary for the reduction or a substantial proportion of them are in the cutting crucible through at least a plasma torch was introduced to replace the classic electrodes subjected to an electrical discharge, which causes the formation of the plasma and, under the action of this, the reducing agent in one especially for the reduction process appropriate state to be transferred. Particular beneficial Methane (natural gas) has proven to be a reducing agent. This gas is perfectly suitable for feeding the plasma torch, in which it experiences strong ionization. The Saa is brought to a very high temperature and thereby completely cracked into elemental carbon and hydrogen * The ionized hydrogen emerging from the burner contains a substantial proportion of free atoms (Mo-
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noatomarer Waeeeratoff) der bezüglich seiner Wirkung ale Reduktionsmittel besondero aktiv iat. Wenn, je nach Beschaffenheit der zu reduzierenden Charge, die aua dem Erdgas gebildete Kohlenstoff/Wasserstoff-Menge nicht auereicht, ist es möglich, die Menge der beiden Komponenten dadurch zu erhöhen, das man einen Teil des Methans durch Brenn- oder ReIeOl ereetst, das in dem Methan zerstäubt und von diesem transportiert wird. Das Brenn- oder Heizöl wird in gleicher Weise wie das Methan beim Durchgang duroh den Lichtbogen dee Plasmabrenners gekrackt und ionisiert. Ausserdem 1st es auch möglich, als zusätzliches Reduktionsmittel Kohlenstoff, beispielsweise Kok β β taub, zuzusetzen, der entweder über den Plasmabrenner im Erdgas suspendiert oder dem Tiegel direkt e.B. unter der Einwirkung der Schwerkraft zugeführt wird.noatomarer Waeeeratoff) which with regard to its effect ale Reducing agent is particularly active. If, depending on the nature the charge to be reduced, the amount of carbon / hydrogen formed from the natural gas is not sufficient, it is possible to determine the amount of the two components by producing some of the methane by fuel or reIeOil, which is atomized in the methane and is transported by it. The fuel or heating oil is in the same way as the methane duroh the passage Plasma torch arc cracked and ionized. Besides that It is also possible as an additional reducing agent To add carbon, for example Kok β β deaf, which is either suspended in the natural gas via the plasma torch or the crucible directly e.B. is fed under the action of gravity.
Ein wesentlicher Vorteil bei der erfindungsgemäBen Durchführung des Verfahrens ist darin eu sehen, daß durch die Verwendung der Plasmabrenner die Spannung des Lichtbogens gesteigert werden kann. Dieee Spannung kann mehrere hundert Volt betragen und mit speziellen Typen von Plasmabrennern sogar 1 5oo bis 2 ooo Volt erreichen. Dieser Vorteil 1st sehr wesentlich, weil die geringe Spannung der klassischenAn essential advantage in the implementation according to the invention of the method is seen in the fact that the use of the plasma torch increases the voltage of the arc can be. The voltage can be several hundred volts and with special types of plasma torches can even reach 1,500 to 2,000 volts. This advantage is very important because the low tension of the classic
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Lichtbögen deren Leistung nit Rücksicht auf die aufzuwendende prohibitive Stromstärke sehr einschränkt. Diese Einschränkung hat eioh bis heute sehr ungünstig auf Reduktionen in Schachtöfen ausgewirkt» die fttr große Produktioneeinheiten eine sehr hohe Energie erfordern.Arcs their performance with consideration of the expended prohibitive amperage is very restrictive. This restriction has been very unfavorable to this day Reductions in shaft furnaces have an effect »which require very high energy for large production units.
Ein weiterer Vorteil, den die Verwendung von Plasmabrennern mit eich bringt» besteht in der Möglichkeit, die Menge des reduzierenden (Jases und die Wärmezufuhr unabhängig voneinander eu halten und eie getrennt au regulieren. Ober jeden der Plasmabrenner wird ein Wasserstoff und Kohlenstoff enthaltendes reduzierendes Gas sehr hoher Temperatur eingeführt und gleichzeitig thermische Energie ausgestrahlt· Außerdem ist es nooh möglich, eur Erzeugung eines Reduktionsgases sehr hoher Temperatur diesem Luft oder Sauerstoff zuzusetzen, wobei ein Gee erhalten wird, das Wasserstoff, Kohlenmonoxid und gegebenenfalls Kohlenstoff enthält. Vm die Menge an heißem Gas bu steigern ohne dabei mehr von dem reduzierenden Gas einzusetzen, kann auch ein inertes Gas, beispielsweise Stickstoff, zugesetzt werden.Another advantage that the use of plasma torches brings with it is the possibility of maintaining the amount of reducing gas and the supply of heat independently of one another and regulating it separately introduced at high temperature and at the same time emitted thermal energy · In addition, it is nooh possible to add a very high temperature reducing gas to this air or oxygen, whereby a Gee is obtained that contains hydrogen, carbon monoxide and optionally carbon. Vm the amount of hot gas bu without using more of the reducing gas, an inert gas, for example nitrogen, can also be added.
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findung werden vertikal über den Bad drei Piasnabrenner in gleioher Weise wie klassische Elektroden angeordnet nit den Unterschied, daß der Abstand von Bad verschieden ist und da8 die Elektroden von einen Srelphasenweohselstron gespeist werden. Sie von den Brennern ausgehenden Gasstrahlen hoher Temperatur treffen auf die Oberfläche des Bades, so daS der Stromkreis über das Bad geschlossen wird. Sie Brenner können natürlich auoh andere angeordnet werden. Beispielsweise können sie in der Weise geneigt werden, dafl die Bögen in einen einsigen über den Bad gelegenen Punkt susanuentreffen. Seeweiteren können sie auch horisontal einander gegenüber angeordnet sein. In den beiden letztgenannten Fällen fließt der 8tron direkt ewisohen den Brennern ohne durch das Bad su gehen.three Piasna burners are located vertically above the bathroom Arranged in the same way as classical electrodes, with the difference that the distance from the bath is different and that the electrodes of a Srelphasenweohselstrron be fed. The high temperature gas jets emanating from the burners hit the surface of the bath, so that the circuit is closed over the bath. You can of course also use other burners to be ordered. For example, they can be inclined in such a way that the arches form a single one the bath located point susanuentreffen. They can also be arranged horizontally opposite one another to extend beyond the lake be. In the last two cases mentioned, the 8tron flows directly into the burners without going through the bath, see below walk.
Sas erfindungsgenäSe Verfahren soll anhand einer in den ?iguren 1 bis 3 veransohauliohten AusfUhrungsforn näher erläutert werden«The method according to the invention is to be explained in more detail on the basis of an embodiment shown in Figures 1 to 3 «
Pig. I stellt einen Längssohnitt eines elektrischen Reduktionsofen gemäS der Erfindung dar)Pig. I provide a longitudinal unit of an electric reduction furnace according to the invention)
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fig. 2 let ein Schnitt durch einen in Ofen angeordneten Plasmabrenner undfig. 2 let a section through one placed in oven Plasma torch and
fig. 3 ist ein elektrisches Schaltschema but Speisung der Plasmabrenner.fig. 3 is an electrical circuit diagram for powering the plasma torches.
fig. 1 seigt die verschiedenen Teile eines elektrischen Schachtofens, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird« Ideeer Ofen besteht wie allgemein üblich aus einer verlängerten feuerfesten Sohle 1, in der sich daa flüssige Metallbad 2 befindet, das mit einer Schlaokensohioht 3 bedeckt ist. Der'Ofen ist mit einem klassischen Gewölbe 4 überdeckt, das drei öffnungen aufweist, in denen feuerfeste dichte Durohlaßringefig. 1 shows the different parts of an electric shaft furnace in which the method according to the invention is carried out. As is generally the case, the idea furnace consists of an extended refractory base 1 in which there is a liquid metal bath 2 which is covered with a tube 3. Der'Ofen is covered with a classic vault 4, which has three openings in which fire-resistant, sealed Durohlaßringe rings
5 von hohem mechanischen und elektrischen Widerstand angebracht sind, die gegebenenfalls durch fließendes Waeesr gekühlt werden können und die da&u dienen, einen !isolierten Durchlaß für drei Plasmabrenner 6 su bilden, die später ausführlich beschrieben werden sollen.5 of high mechanical and electrical resistance are attached, which can optionally be cooled by flowing water and which serve as a Form an isolated passage for three plasma torches 6 su, which will be described in detail later.
Der Ofen ist im allgemeinen von länglicher ovaler form XW.Ü weist an jedem seiner äußersten Enden einen Schachtturm 7a und 7b auf, durch dessen oberen Rand die ssu redu-The furnace is generally of an elongated oval shape XW.Ü has at each of its extreme ends a shaft tower 7a and 7b, the upper edge of which reduces the ssu
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Bierende Charge eingeführt wird. Die drei Plasmabrenner Bind ewisehen den Türmen in Reihe angeordnet wie in bestimmten Reduktionsofen mit herkömmlichen Lichtbögen. Eine solche Anordnung hat den Voreug, da0 sie es erlaubt, das Gewölbe des Ofens freizuhalten und die Speisung und Bewegung der Brenner bu erleichtern, was bei der relativ hohen Spannung andernfalls au gewissen technologischen Problemen AnIaB gäbe. Diese Anordnung erlaubt gleichseitig, die Oberfläche des Bades unterhalb der Brenner von dem aus den Sohaohttürmen als Polge des Schüttwinkele naohrutsohenden zu reduzierenden Material freizuhalten, was die Ausbildung eines Lichtbogens groBer länge erleichtert.Beer batch is introduced. The three plasma torches Bind ewisehen the towers arranged in series as in certain reduction furnaces with conventional electric arcs. Such an arrangement has the advantage that it allows to keep the vault of the furnace free and to facilitate the feeding and movement of the burner bu, which is at The relatively high voltage would otherwise give rise to certain technological problems. This arrangement allows equilateral, the surface of the bath below the burner from that of the Sohaohttürme as the pole of the Angle of repose near the material to be reduced to keep clear, which facilitates the formation of an arc of great length.
Die Schachttürme 7a und 7b werden an ihrem oberen Ende durch OlookenBysterne 8a und 8b verschlossen, wie eie auch bei der Gicht von Hochöfen verwendet werden. Die Oase können - ebenfalls wie bei den Hochöfen - durch Leitungen 9a und 9b entweichen.The shaft towers 7a and 7b are at their upper end closed by OlookenBysterne 8a and 8b, like one too used in the gout of blast furnaces. As with the blast furnaces, the oasis can be reached by pipes 9a and 9b escape.
Bei dem hier beschriebenen Beispiel wurde keine besondere Vorsichtsmaßnahme im Hinbliok auf die Dichtigkeit der DurοhlaBringe für die Plasmabrenner durch das GewölbeIn the example described here, there was no special one Take precaution regarding the tightness of the DurohlaBring for the plasma torch through the vault
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ergriffen«. Da im Prinzip Bewegungen in vertikaler Richtung kaum notwendig ninfl, wird der Spielraum auf ein für eine Ausdehnung notwendiges Minimum reduziert, so daß ein Gasverlust durch Ami strömen gering gehalten wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Durchlafiring e vollständig durch eine bekannte teleskoplsche Diohtungsvorrichtung zu ersetzen, bei der zur Abdichtung Wasser oder Öl verwendet wird und bei deren Anwendung die erforderlichen Maßnahmen zur elektrischen Isolierung dee Plasmabrenners getroffen werden müssen.seized «. Since, in principle, movements in the vertical direction hardly necessary ninfl, the leeway is on one for an expansion is reduced to a minimum, so that gas loss through Ami flows is kept low. Another option is to use the Durchlafiring e completely by a known telescopic Diohtungsvorrichtung to replace, where water or oil is used for sealing and when using the necessary measures for electrical insulation dee Plasma torch must be taken.
Beispielsweise kann die in der französischen Patentschrift Nr. 1 418 153 beschriebene Vorrichtung verwendet werden, deren Anwendung jedem Fachmann klar ist.For example, the device described in French patent specification No. 1 418 153 can be used the application of which is clear to any person skilled in the art.
Die Sohle 1 oder der Schmelztiegel 1st natürlich mit den üblichen Abstichöffnungen für Metall und Schlacke versehen, die hier nicht abgebildet sind.The sole 1 or the crucible is of course with the the usual tapping openings for metal and slag, which are not shown here.
Der bei dem erflndungsgemäBen Verfahren angewandte Plasmabrenner soll mit Hilfe der Figur 2 ausführlich beschrieben werden. Das aas wird in einer zylindrischen Leitung zugeführt, die In einem konvergierenden und anschließendThe plasma torch used in the process according to the invention is to be described in detail with the aid of FIG. The carrion is in a cylindrical pipe fed, the In a converging and subsequently
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Λ ,0 298 , Ι5Π8032 Λ, 0 298, Ι5Π8032
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divergierenden Rohr 11 endet* In dor Achse dor Leitung Io und des Rohres 11 befindet sioh eine zylindrische Elektrode 12, die gegen dlo Wände der Leitung Io isoliert 1st. Diese Wände werden von einem Rohr 13 gebildet, das Teil eines von Wasser durchflossenen Kühlmantels 14 ist, welcher den gesamten Brenner kühlt. Dao konvergierende und anschließend divergierende Rohr 11 ist aus massivem Kupfer oder Broneβ und gehört ebenfalls zu dem Kühlsystem, um an einer guten Kühlung teilzuhaben. Es ist daher direkt an die Rohre 13 und 14 angeeohraubt. Der Durchfluß von Kühlwasser erfolgt in einem Rohr 15, weloheβ den Zwischenraum zwischen den Rohren 13 und 14 unterteilt.diverging pipe 11 ends * In the axis of the line Io and of the tube 11 there is a cylindrical electrode 12 which is insulated from the walls of the line Io. These walls are formed by a tube 13, the part a cooling jacket 14 through which water flows, which cools the entire burner. Dao converging and then diverging tube 11 is made of solid copper or Broneβ and also belongs to the cooling system to to participate in good cooling. It is therefore screwed directly onto the tubes 13 and 14. The flow of cooling water takes place in a tube 15, weloheβ the space divided between the tubes 13 and 14.
Die Elektrode 12 wird in der Achse der Vorrichtung mittels isolierenden durchbrochenen Halterungen 16 gehalten, von denen in Flg. 2 nur eine βlohtbar ist. Die Elektrode 12 ist vorzugsweise hohl.DiM dient dazu, dem Lichtbogen Verbindungen, z.B. HeizOl zuzuführen, was den Vorteil einer gleichzeitigen sehr energischen Kühlung hat. ALn Elektrode kann ein nloht oxidierbares Rohr aus BtahL oder Kupfer dienen. Bei Verwendung einer massiven Elektrode kann diese beispielsweise aus Kohle oder Wolfram bestehen.The electrode 12 is held in the axis of the device by means of insulating perforated supports 16, from those in Flg. 2 only one can be soldered. The electrode 12 is preferably hollow.DiM is used to make the arc connections, e.g. to add heating oil, which has the advantage of very energetic cooling at the same time. ALn electrode A non-oxidizable tube made of steel or copper can be used. If a solid electrode is used, this can for example made of carbon or tungsten.
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Die Energieversorgung erfolgt in drei Phaoen in der Weise, daß Jede der Elektroden )2 der Brenner alt einer Phase verbunden wird wie in den herkömmlichen Lichtbogenöfen. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß die Spannung wesentlich höher 1st und 1 ooo bis 2 ooo wirksame Volt betragen kann. Die Erdjing kann über die Ofenmasse erfolgen. Zwischen der Elektrode 12 und dem Rohr 11 wird eine erhöhte Potentialdifferenz aufrechterhalten, um da-* durch in dem im Rohr 11 zirkulierenden Oas eine ionisierende Entladung zu erzeugen, deren Bedeutung später erklärt wird. Im allgemeinen 1st diese Spannung höher ale die Spannung des Lichtbogens zwisohen der Elektrode 12 und dem Bad. Um zwischen dem Rohr 11 und der Masse eine annehmbare Spannung zu haben, kann man sich der in Tig. beschriebenen Verzweigung bedienen, die symbolisch den Transformator für die Speisung des Ofens darstellt. Die drei Elektroden sind an drei Sekundärhauptphasen A, B, 0, die entsprechenden Bohre 11 an drei Sekundärhilfephasen a, b, ο angeschlossen. Für Jeden Brenner addiert sich die Spannung der Hilfsphase zur Spannung der entnpreohenden Hauptphase. Die Primärwicklung des Transformators ist dreieckig verzweigt, wie dies bei Ofentransformatoren allgemein üblich 1st.The energy supply takes place in three phases in such a way that each of the electrodes 2 of the torch is connected in one phase as in conventional electric arc furnaces. The main difference is that the voltage is much higher and can be 1,000 to 2,000 effective volts. The Erdjing can be done over the kiln mass. An increased potential difference is maintained between the electrode 12 and the tube 11 in order to generate an ionizing discharge in the oas circulating in the tube 11, the meaning of which will be explained later. In general, this voltage will be higher than the voltage of the arc between electrode 12 and the bath. In order to have an acceptable tension between the pipe 11 and the mass, the one in Tig. operate described branch, which symbolically represents the transformer for the supply of the furnace. The three electrodes are connected to three main secondary phases A, B, 0, and the corresponding bores 11 are connected to three secondary auxiliary phases a, b, o. For each burner, the voltage of the auxiliary phase is added to the voltage of the main phase. The primary winding of the transformer has a triangular branch, as is generally the case with furnace transformers.
- 15 909841/0623 - 15 909841/0623
A 1o ?98A 1o? 98
2o. JuIl 19662o. July 1966
ο - meο - me
Der Brenner hat die im Folgenden hnnohrlebene Punktion zu übernehmen· Dan in die Leitung 1o unter oinoin Druck von beispielsweise 6 Bar eingeführt.« Gao wird im Rohr entspannt, wobei soine Geschwind!gheit erhöht wird. Das Rohr 11 ist so berechnet, daß die Geschwindigkeit an seinem oberen Ende Schallgeschwindigkeit und in seinem divergierenden Teil Überschallgeschwindigkeit erreicht. Eine elektrische Entladung findet daher im divergierenden Teil zwischen dem Rohr 11 und der Elektrode 12 statt. Infolge des geringen Druckes und der großen Geschwindigkeit unter gleichzeitigem starken Absinken der Temperatur findet die Entladung im gesamten Volumen des divergierenden Helles statt und bewirkt eine starke Ionisation des Gases. Aus dem Brenner tritt daher ein stark ionisierter Gasstrahl aus, der mit großer Geschwindigkeit auf die Oberfläche des Bades auftrifft. Die Erzeugung und Aufrechterhaltung den Lichtbogens zwischen der Elektrode und dem Bad ist sehr einfach. Bei Erzeugung der Bogen wird die Erregung dadurch erleichtert, daß man die Brenner dem Bad etwas nähert ohne dabei mit ihm in Kontakt zu kommen, was bei einem Ofen mit herkömmlichen Elektroden unumgänglich 1st. Der Abstand zwischen Ofen und Bad während der l-,..i bführung dea Verfahrens beträgt normaler-The burner has the puncture at the level of the nose below to take over · Dan in the line 1o under oinoin pressure of 6 bar, for example. «Gao is in the pipe relaxed, thereby increasing the speed. That Tube 11 is calculated so that the speed at its upper end is the speed of sound and at its diverging part reached supersonic speed. An electrical discharge therefore takes place in the divergent Part between the tube 11 and the electrode 12 instead. As a result of the low pressure and the high speed with a simultaneous sharp drop in temperature the discharge takes place in the entire volume of the diverging light and causes a strong ionization of the Gas. A strongly ionized gas jet therefore emerges from the burner and hits the Surface of the bath. The creation and maintenance of the arc between the electrode and the bathroom is very simple. When generating the arcs, the excitation is facilitated by the fact that the burners are brought closer to the bath without coming into contact with it to come, which is inevitable in a furnace with conventional electrodes. The distance between the oven and the bathroom during the l -, .. i execution of the procedure is normal-
909841/0623 - 16 -909841/0623 - 16 -
A 1o 298A 1o 298
Po. Juli 1966 λ, Po. July 1966 λ,
a - me ΊΟ -VB- a - me ΊΟ -VB-
wedoe einen Meter oder darüber. Sie Stabilisierung der Ströme erfolgt durch Induktanzen geeigneter Stärke, die in der Abbildung nicht eingezeichnet und mit den Phasen A, B, β und β, b, c in Reihe sind. Die Energie im Rohr 11 ist nur gering. Sie beträgt weniger als 1/Io der Energie des Lichtbogens.wedoe a meter or more. You stabilize the Currents are made by inductances of suitable strength, not shown in the figure and with the phases A, B, β and β, b, c are in series. The energy in the pipe 11 is only small. It is less than 1 / Io der Energy of the arc.
Sie nur schwierig zu kühlende Elektrode 12 unterliegt einer nur langsamen Abnützung, die duroh ein langsamesElectrode 12, which is difficult to cool, is subject to only slow wear and tear, which is slow
QuQu
FaehaJLeber des die Elektrode bildenden Rohres innerhalb des Brenners kompensiert wird. Dazu ist es nioht notwendig.,, das äußerste Ende des Brenners zu sehen. Hit etwas Übung genügt es, mit einem Oszllloskop die Form des Entladungestromes zwischen dem Rohr 11 und der Elektrode zv. überprüfen um mit ausreichender Genauigkeit die Stellung des äußersten Endes der Elektrode zu erkennen.FaehaJleber of the tube forming the electrode inside of the burner is compensated. It is not necessary to see the extreme end of the burner. hit A little practice is enough to shape the shape with an oscilloscope of the discharge current between the tube 11 and the electrode zv. check with sufficient accuracy the To recognize the position of the extreme end of the electrode.
Anhand des nachstehenden Beispiels soll die Herstellung einer Schmelze aus einem Eisenerzagglomerat der folgenden Zusammensetzung beschrieben werdenιUsing the following example, the production of a melt from an iron ore agglomerate is intended to be the following Composition are described
* 17 909841/0623 * 17 909841/0623
A Io 298A Io 298
2α. Juli 1966 Λη 2α. July 1966 Λη
a - me 1fa - me 1f
Po genamt. 61,3 $ Buttocks. $ 61.3
Pe1"1*.. 7,6 y> Pe 1 " 1 * .. 7.6 y>
JJiO2.. 4,13 i> JJiO 2 .. 4.13 i>
MgO...... 1,25 1» MgO ...... 1.25 1 »
MnO. .,,, 3,oo #MnO. . ,,, 3, oo #
Dna Agglomerat wurde unmittelbar nach der Agglomeration ohne vorherguhonde Kühlung In nicht abgeblldetun warmetoalLtrtntan Ddt ten tlbnr die SchachttUrmo 7a und 7b in den O fön eingetragen. Das Gesamtvolumen der Schacht türme betragt P KubLk mettir, wobei P die otlindllche Produktion άαα Ofen» bedeutet und in Tonnen/Stunde ausgedruckt wird.DNA agglomerate was directly after the agglomeration without cooling vorherguhonde In abgeblldetun not warmetoalLtrtntan Ddt tlbnr th the SchachttUrmo 7a and fön registered in the O 7b. The total volume of the shaft towers is P KubLk mettir, where P means the overall production άαα furnace ”and is expressed in tons / hour.
Das In den Bohaohttürmen absinkende Agglomerat wird von don aus dem Tiegel aufsteigenden heißeri Reduktionngauen ranuh reduziert. Die Wirksamkeit dieser aase lot derart, da0 Lm oberen Teil des Sohachtturmos das Volumenverhältnis Kohlonmonoxld t Kohlendioxid => I und das Volumenverhältnis Wanoer t Wasserstoff = 1,42 betrugt.The agglomerate sinking in the Bohaohttürme is reduced by the hot reduction gauze rising from the crucible. The effectiveness of this aase was such that in the upper part of the Sohacht Tower the volume ratio carbon monoxide t carbon dioxide => 1 and the volume ratio Wanoer t hydrogen = 1.42.
- 18- 18th
909841/0 62:)909841/0 62 :)
BADBATH
L>o, Jnil 1966 aq L> o, Jnil 1966 aq
a - mo 'Ο - a - mo 'Ο -
Eintragen In dan Ofen bildet das reducierte Agglot öimm oohrägen Bohlittwinkel aus, bevor es nach und liaeh mn dom flUoolgen Had aufgenommen wird, In weL· tüum tier UohmalzproseU und die Reduktion vollendet und ill« Auf U'uimung dor beiden flüssigen Phasen Metall und ilchluokö ilui»t)hgefUhrt wird.Write in dan furnace forms the reducierte Agglot öimm oohrägen Bohlittwinkel before it is added to and liaeh mn dom flUoolgen Had, completed In WEL · tüum animal UohmalzproseU and the reduction and ill "On U'uimung dor two liquid phases and metal ilchluokö ilui »T) is carried out.
bezogene Werte suoamengesteilt sind» soll die und Leietungofählgkeit des erfindungsgenäfien ITor f uhreno zo Igen ι Related values are divided into »should the and performance of the inventor ITor lead zo Igen ι
die PLauniabranner eingeführtethe PLauniabranner introduced
tiuroh <Ho Elektroden der Brennertiuroh <Ho electrodes of the burner
» Hiinge an Leiohtöl 1o5 kg“Hiinge on loan oil 150 pounds
den Drennern verbrauchte
elektrlofihd energie 1.11ο KWkconsumed the drenners
elektrlofihd energy 1.11ο KWk
erisdugte 8oh»eUe Sl ..···.... o,5 t erisdugte 8oh »eUe Sl .. ··· .... o, 5 t
Ma 2,o i Ma 2, o i
O 4,o i O 4, o i
- 19 -- 19 -
90984 I /062390984 I / 0623
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
A I UA I U
2o. JuIi I9662o. July 1966
a - mea - me
erzeugtes Gas .. r. ....··...·.«..... 640 Hotgenerated gas .. r . .... ·· ... ·. «..... 640 Hot
Oo 18 JiOo 18 Ji
CO2 18 + CO 2 18 +
H2 26,5 JiH 2 26.5 Ji
H20 37,5 *H 2 0 37.5 *
Das oben auegeführte Beispiel aoll das Verfahren der Erfindung, das selbstverständlich auch in anderer Weise durchgeführt werden kann, in keiner Weise einschränken. Das Verfahren der Erfindung kann insbesondere auch auf die in der französischen Patentschrift 1 249 437 und der USA-Patentschrift 3 159 7o2 beschriebene "kalte" Aus führung*» form angewandt werden.The example given above is the method of the invention, which of course can also be carried out in other ways, in no way restrict. The procedure The invention can in particular also be applied to those in French patent specification 1,249,437 and the USA patent specification 3 159 7o2 "cold" version * »was used will.
- 2o -- 2o -
909841/0623909841/0623
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a - me2ο. July! 966
a - me
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