DE164151C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Abnutzung des feuerfesten Futters von Schachtöfen ist bei außerordentlich hoher Temperatur, wie dieselbe bei sauerstoffreichem Wind auftritt, oder auch bei stark angreifenden, z.B. alkalischen oder sauren Schmelzen derart hoch, daß man aus diesem Grunde häufig Arbeitsmethoden wählt, bei denen Schachtöfen nicht benötigt bezw. durch den elektrischen Ofen ersetzt werden. In der

ίο Mehrzahl bedeutet dieser Ausweg eine beträchtliche Erhöhung der Gestehungskosten. Das vorliegende Verfahren beseitigt diesen Übelstand dadurch, daß man die eigentliche Innenwandung des Schachtes (feuerfestes Futter oder Wassermantel) gar nicht in direkte Berührung mit der Schmelze bringt, sondern zwischen beiden ständig einen Mantel aus geeigneten Stoffen aufführt und durch Öffnungen desselben die Verbrennungsluft einleitet.

Das Verfahren mag zuerst in seiner Anwendung auf die Herstellung von Siliciumeisen an Hand des in der Figur als Beispiel dargestellten Ofens beschrieben werden. Darin bezeichnet A das feuerfeste Futter, B den umschließenden Blechmantel und C die Formen zur Zuführung der Verbrennungsluft. Auf dem oberen Ofenrande stehen Konsolen L, die den Ring / halten und auf die sich auch Stangen zum Tragen des Gasfanges stützen. Durch wechselndes Heben und Senken der Glocken M und N wird die auf erstere aufgegebene Beschickung in den Ofen geführt.

Der Durchmesser von / ist kleiner als der Innendurchmesser von A. In diesem Zwischenraum führt man ständig den Schutzmantel auf, und zwar entweder aus Formsteinen oder aus eingestampfter Masse.

Bei der Herstellung von Siliciumeisen besteht die Beschickung einerseits aus Koksstücken, andererseits aus Briketts, die aus leicht (durch C O) reduzierbaren Erzen, kieselsäurehaltigen Bestandteilen und fein gemahlenem Koks in einer zur Abscheidung des Siliciums ausreichenden Menge unter Zusatz von Teer oder Pech brikettiert wurden. In dieser Beschickung reduziert sich das Eisenerz im oberen Schacht zu Eisenschwamm, während die Reduktion des Siliciums und dessen Legierung mit dem geschmolzenen Eisen vor den Formen erfolgt.

Wendet man zwecks Erzielung eines hohen Siliciumgehaltes (z. B. 30 Prozent Si) vorgewärmte Luft von vielleicht 40 Prozent Sauerstoff an, so würde bei dieser hohen Temperatur die saure, flüssige Schlacke auf jedes Futter so stark lösend wirken, daß dessen Haltbarkeit auch für eine sehr kurze Kampagne unmöglich ist. Bei dem vorliegenden Verfahren erreicht man indessen, indem man den Schutzmantel E aus den Briketts der Beschickung aufführt, daß die flüssige Schlacke gar nicht an die Wandung herankommt, sondern den Schutzmantel E auf eine gewisse Stärke angreift, wie ohne diesen die Wandung A angegriffen würde.

Der Mantel E wandert auf die weiter unten beschriebene Weise ununterbrochen durch den Ofen und kommt deshalb auch als vollständig geschlossenes Ganzes vor den Formen an. Durch letztere führt man von Zeit zu Zeit Brechstangen ein, die den Mantel . durchstoßen und eine Öffnung für den Eintritt des Windes in das Ofeninnere schaffen. Durch Verbrennen von Koks vor den Formen einerseits und Erschmelzen von Siliciumeisen andererseits geht der obere Schachtinhalt herunter und das Schmelzbad steigt unterhalb der Formen an. Deshalb beschickt man den Ofen in üblicher Weise von oben nach Maßgabe des Nachsinkens, wobei man auch nach Bedarf den Schutzmantel E ergänzt, und senkt andererseits den Spiegel des Schmelzbades von Zeit zu Zeit. Letzteres geschieht aber nicht, wie allgemein üblich, durch Abstechen der geschmolzenen Masse, sondern durch Senken des gesamten unteren Ofeninhaltes. Ist der Ofen im richtigen Betriebe, so hat sich in einer gewissen Tiefe unterhalb der Form eine erstarrte Kruste gebildet, die sich an den Schutzmantel E anschließt.

Dadurch ruht der Mantel E gewissermaßen auf dem unteren Ofeninhalt, und wenn man den letzteren durch Senken des Tragetellers F niederläßt, geht die gesamte, innerhalb der Wandungen A befindliche Ofenfüllung nieder. Durch geeignete Vorrichtungen, z. B. Spindeln D, wird der untere erstarrte Ofeninhalt festgehalten, darauf der Teller F noch weiter

gesenkt und nach Öffnen der Türen G eine gewisse Menge fertigen Erzeugnisses dem Ofen entnommen. Hierauf preßt man den Trageteller F wieder gegen den unteren Ofeninhalt, lockert die Spindeln und läßt den Teller wieder niedergehen, sobald nach einiger Zeit das Schmelzbad so hoch gestiegen ist, daß es in die Formen C zu laufen droht.

Das jeweilige Niederrücken des Ofeninhaltes erfordert auch das Durchstoßen des Mantels, weil eine frische Stelle desselben vor die Formen kam.

Die derart vor den Formen im Mantel erzeugten Öffnungen wurden bei dessen Niedergehen der flüssigen Schmelze gestatten, mit den Wandungen A an den betreffenden Stellen in Berührung zu kommen. Um dieses zu verhindern, sind unterhalb der Formen Kühlkästen H angebracht, die die in jene OfF- ! nungen des Mantels laufende Schmelze zur Erstarrung bringen und damit einen schäd- J liehen Einfluß verhindern.

Da bei dem Verfahren in der beschriebenen Ausführung Schlacke und Siliciumeisen nicht getrennt abgeführt werden, so bewirken die Einschlüsse aus ersterer ein leichtes Zerklüften der aus dem Ofen kommenden Masse.

Der Mantel E läßt sich entweder aus sogenannten feuerfesten Steinen herstellen, die dem Metallbad und der Schlacke einigermaßen standhalten, oder man führt den Mantel aus den Briketts der Beschickung auf bezw. stampft ihn aus solcher Masse auf. Die Stärke des Mantels wird den jeweiligen Einflüssen angepaßt, und zwar so, daß nach Passieren der Schmelze und der bis dahin eingetretenen Abnutzung immer noch eine dünne Schicht ungeschmolzener Substanz den Ofeninhalt von den Wandungen A trennt.

Die oben beschriebene Herstellung von Siliciumeisen sollte als Beispiel für die Ausführung des Verfahrens in einem bestimmten Falle dienen. Dasselbe läßt sich aber mit Vorteil auf die verschiedensten metallurgischen Produkte dann anwenden, wenn sehr hohe Temperaturen und stark angreifende s₀ Schmelzen auftreten. Das Gleiche gilt für die Herstellung von Karbiden, Cyaniden, Cyanamiden und dergl., für die man heute ausschließlich den im Betriebe sehr teuren elektrischen Ofen verwendet.

Mit Hilfe des wandernden und in der Ebene der Windzuführung geöffneten Schutzmantels (z. B. aus Kohlenstoffsteinen) ist man auch in die Lage gesetzt, das von Bunsen angegebene Verfahren zur Herstellung von g₀ Natrium- oder Kaliumcyanid im Schachtofen praktisch auszuüben, während dieses bislang wegen der Futterabnutzung unmöglich war.

Es ist manchmal vorteilhafter, nur zu »sintern« und nicht zu schmelzen,¹ z. B. bei der Herstellung von Bariumcyanid, weil dadurch die Stickstoffaufnahme erleichtert wird.

Der für obige Zwecke heute benutzte elektrische Ofen hat deshalb keine unüberwindlichen Schwierigkeiten mit dem Futter, _1Oo weil die Wärmezufuhr im Zentrum der Masse selbst und nicht an deren Rande, wie beim Schachtofen, erfolgt.

Das wandernde Futter in seiner oben beschriebenen Ausführung ermöglicht es erst, aus den hohen Verbrennungstemperaturen sauerstoffreichen Windes, die auf das »feuerfeste« Futter zerstörend wirken, praktischen Nutzen zu ziehen. Die Stärke und Zusammensetzung des Mantels wird dabei dem gleichzeitig wirkenden Einflüsse dieser hohen Temperaturen und der Schmelze angepaßt.

Die Schutzwirkung des Mantels läßt sich bei gleicher Stärke noch dadurch erhöhen, daß man die Stoffe desselben in solcher Verbindung wählt, daß durch deren Zerlegung ein zusätzlicher Wärmeverbrauch über die einfache Erhitzung hinaus nötig wird. So kann man beispielsweise bei der Herstellung von Calciumkarbid den Kalk in den Briketts der Beschickung als CaO und in dem Schutzmantel als Ca C 0„ verarbeiten.

In dem als Beispiel beschriebenen Ofen zur Herstellung von Siliciumeisen wurde die Geschwindigkeit, mit der der Mantel nachsinkt, gleich derjenigen angenommen, mit der der untere Ofeninhalt niedergeht. Man kann hiervon manchmal vorteilhaft abweichen, indem man den Mantel für sich durch geeignete Vorrichtungen festklemmt und den Ofeninhalt daraus entnimmt. In einem solchen Falle

ίο wird der Mantel beispielsweise einen Tag oder länger stillstehen, also sich zum Ofeninhalte wie ■ ein festes Futter verhalten, dann wird er aber gesenkt und vor den Windzuführungen durchstoßen.

Dahin könnte z. B. "der gezeichnete Ofen dadurch abgeändert werden, daß man unter den Spindeln. D noch eine zweite Reihe von Spindeln anbringt und von ersteren den Mantel, von letzteren das fertige Erzeugnis halten läßt. Man hat es dann mit einer ruhenden Ausfütterung A, mit einem selten abwärts bewegten Mantel E und mit einem ständig niedergehenden Ofeninhalte zu tun.

Eine solche Ausführungsform läßt sich aber nur dann wählen, wenn im unteren Ofenteil die relative Bewegung der fertigen Masse nicht durch deren Verbindung mit dem Schutzmantel verhindert wird.

Die Trennung des eigentlichen Ofeninhaltes von der feuerfesten Ausfütterung vermittels einer Schutzschicht wird bereits bei Zement- und Kalköfen angewendet. Dort arbeitet man

. aber in der Weise, daß die Verbrennungsluft beträchtlich unterhalb der eigentlichen Brennzone eintritt, dabei das fertig gebrannte Produkt abkühlt, sich selbst vorwärmt und darauf in der höher gelegenen Brennzone Koks oder Kohle verbrennt. Die üblichen Abmessungen eines solchen Ofens weisen der Brennzone eine Entfernung von etwa 10 m bis zur Eintrittsstelle der Luft und von etwa 1,5 m bis zur Gicht an. Die Schutzschicht wird dort meistens aus brikettiertem Rohmaterial hergestellt.

4-5 Das erwähnte Verfahren unterscheidet sich grundsätzlich von dem vorliegenden. Einmal geht dort der Mantel unverletzt nieder, es findet also kein Durchstoßen desselben zum Zwecke der Windzuführung in der heißesten Zone statt. Dann ist jenes Verfahren ausschließlich auf solche Prozesse beschränkt, bei denen kein Schmelzen eintritt, bezw. auf solche Stoffe, bei denen vorgewärmte Verbrennungsluft während ihres Durchstreichens des gesinterten Erzeugnisses diesem keinen Schaden durch die Oxydation zufügt. Deshalb ist die Herstellung von Siliciumeisen, Manganeisen, Chromeisen und dergl. bei Anwendung jenes Verfahrens ebenso unmöglich wie diejenige von Karbiden, Cyaniden, Cyanamiden und dergl.

Wenn man die Verbrennungsluft durch die fertige Masse, die im unteren Ofenteile liegt, zuführen kann und darf, dann wird man sich des bei Zement- und Kalköfen übliehen Verfahrens als des einfacheren bedienen, in allen anderen Fällen aber, falls überhaupt ein wandernder Schutzmantel vorteilhaft oder nötig ist, des vorliegenden Verfahrens.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Verfahren zur Schonung der Innenwandungen von Schachtofen für Reduktions-, Schmelz-, Sinterungs- und dergl. Vorgänge, insbesondere bei Anwendung von mit Sauerstoff angereicherter Gebläseluft, dadurch gekennzeichnet, daß beim Beschicken des Ofens ein" an die Innenwand desselben sich anlehnender Mantel aus entsprechenden Formkörpern oder durch Stampfen ständig nach Maßgabe seines Niedergehens mit der Beschickung aufgeführt und vor den Windzuführungen (Formen) durchstoßen wird.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus gleichen oder ähnlichen Stoffen wie die Beschickung hergestellt wird und im besonderen diese Stoffe in solchen Verbindungen enthält, welche bei den im normalen Ofenbetrieb auftretenden Hitzegraden eine Veränderung in endothermischem Sinne erfahren.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

   "KICHSnifl'CKEREl.