DE242C - Benutzung von Destillationsgasen beim Schmelzen im Flufsstahlflammofen - Google Patents

Description

1877.

F. ÖSANN in DÜSSELDORF. Benutzung von Destillationsgasen beim Schmelzen in Flursstahlflammöfen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 15. Juli 1877 ab.

Der Flufsstahl-Procefs im, offenen Herde hat bislang dasjenige nicht vollständig geleistet, was man von. ihm erwarten zu dürfen glaubte, nämlich ein ebenso gleichmäfsiges und zuverläfsiges Product wenigstens für Massen-Production zu liefern, wie der Tiegel-Schmelzprocefs.

Der Gang der Chargen ist häufig ein unregelmäfsiger, so dafs bei Anwendung des nämlichen Rohmaterials das Product der einen Charge vorzüglich, das der anderen weniger gut ist; häufig bemerkt man im Gange der Chargen keinen äufseren Unterschied, und es resultirt dennoch ein an Qualität sehr verschiedenes Product.

Dieser Qualitätsunterschied liegt im wesentlichen ·—" caeteris paribus -— in der mehr oder weniger stattgehabten Oxydation des Metalls.

Oxydationsproducte des Eisens sind es, welche im Stahl eingemengt (aufgelöst), das Steigen des halbflüssigen, in der Erstarrung begriffenen Flufsstahls durch Gasentwicklung veranlassen und ihn blasig (porös) machen; auch ist das mit Oxyden beladene Metall an und für sich nicht so flüssig, als das davon freie, und hält daher die Gasblasen (auch die beim Giefsen mitgerissene Luft) mehr zurück. Ferner resultiren aus der Oxydation des Metalls jene bekannten, in allen Abstufungen vorkommenden Unarten des Bessemer- und Herdflufsstahls, welche mit dem Namen Roth- und Faulbruch bezeichnet werden müssen und welche sich im warmen und kalten Zustande, durch mangelhafte Schmiedbarkeit (Rothbrüchigkeit) einerseits und durch mangelhafte Festigkeit (namentlich gegen Stöfse) andererseits bemerkbar machen.

Diese schädliche Bildung von Oxydationsproducten und deren Einmengung im Metall kann durch Anwendung von den üblichen reducirenden Zusätzen (Mangan und Silicium) nicht in allen Fällen vollkommen und mit Sicherheit beseitigt werden.

Am sichersten ist es, ihre Entstehung möglichst zu verhüten oder auf ein Minimum zu beschränken.

Beim Tiegelschmelzen geschieht dies durch den wohlverschlossenen Tiegel, welcher das Metall vor oxydirender Einwirkung von aufsen schützt.

Könnte man dies auch beim offenen Herdsehmelzen erreichen, so würde dieser Procefs damit auf eine Stufe mit dem Tiegelschmelzen gebracht.

Dieser Schutz ist durch eine neutrale Schlackendecke nicht zu erreichen, weil 'diese immer leicht und mit Vorliebe basisch wird durch oxydirtes Metall, — sondern einzig und allein dadurch, dafs man eine neutrale, möglichst wenig oxydirende Flamme von genügender Heizkraft herstellt. Der sogenannte »Gang« eines Ofens, z. B. der »rohe« oder »gaare« Gang eines Puddelofens ist lediglich das Ergebnifs seiner Heizung, d. h. der Flammenwirkung.

Wenn nun beim offenen Herdstahl-Procefs der Siemens -Regenerativ-Ofen auch ein sehr vollkommener Apparat ist, welcher die Erzielung der höchsten Temperaturen und eine sehr genaue Regulirung der Flamme zuläfst, so sind dagegen die bislang verwendeten Generator-. Gase durchaus ungeeignet, um mit Sicherheit und Regelmäfsigkeit eine neutrale Flamme zu erzeugen, denn:

1. ist der Druck dieser Gase, namentlich bei reinen Zug - Generatoren, so wechselnd, dafs es nicht möglich ist, die Luftzuführung durch Luftklappe und Kaminschieber so genau abzustimmen, um stets vor Luftüberschufs gesichert zu sein;

2. ist die Zusammensetzung der Generator-Gase sehr wechselnd; dieselben enthalten aufser einem gewissen Quantum unzersetzter, durch den Rost gegangener Luft stets oxydirende Agentien, welche nicht, wie diese mitgerissene Luft zur Unterhaltung der Verbrennung dienen, sondern welche erst durch das Metall im Ofen zersetzt werden und auf dieses stark oxydirend wirken, nämlich Kohlensäure und Wasserdampf.

Die vom Erfinder beanspruchte Verbesserung besteht nun in Folgendem:

1. Der vollständig« Ersatz der gewöhnlichen Generator-Gase durch Gase, welche mittelst trockener Destillation erzeugt sind;

2. Die Mischung der Generator-Gase mit destillirten Gasen, mögen dieselben aus was immer für Brennmaterial (Steinkohlen, Braunkohlen, bituminösem Schiefer, Holz, Torf, OeIe, Petroleum, Fette

u. s. w.) und in was immer für Apparaten (Retorten, Oefen) erzeugt sein.

Diese destillirten Gase werden ihres Wasser- und Kohlensäure-Gehalts entweder durch Condensation und Reinigung (Leuchtgas-Fabrikation) oder durch Durchleitung durch glühende Brennmaterial-Schichten beraubt.

Sollen im Fall ι die destillirten Gase zum vollständigen Ersatz der Generator-Gase dienen, so müssen sie oberhalb der Regenerativ-Kammern in den Ofen geleitet werden, weil anderenfalls beim Passiren der rothglühenden Kammern das schwere Kohlenwasserstoff-Gas eine unnöthige Zersetzung erleidet, wodurch der Heizwerth herabgedrückt werden würde.

Die vollständige Verbrennung derartiger, an schweren Kohlenwasserstoffen (ölbildendem Gas) reicher Retorten-Gase bietet mit Hülfe der in den Regeneratoren hoch erhitzten Luft keine Schwierigkeiten, wenn man nur genügend Luft zuführt und dieselbe in genügend grofsen Regeneratoren angemessen erwärmt. Bei Aptirung eines vorhandenen Siemens - Ofens zu diesem Zweck kann man beide Kammern (Gas- und Luftkammer) zur Luft-Vorwärmung benutzen und das Gas durch die zwischen den verticalen, nebeneinander liegenden Luftzügen befindlichen Mauer-Pfeiler einführen.

Als Beispiel sei folgende Aptirung eines Siemens-Regenerativ-Ofens, welche sich zweckmäfsig erwiesen hat, angeführt.

Beide Kammer-Paare werden zur Durchleitung und Anwärmung der Luft verwendet; es wird also der Gaskasten von dem Gaswechsel-Ventil abgenommen und dieses dann ebenfalls als Luftwechsel-Ventil behandelt; man hat beim Wechseln dann immer zwei Luftwechsel-Ventile umzustellen. Aus beiden Kammern werden sodann die Luftzüge (aus der einen, der früheren Gaskammer, zwei, — aus der anderen, der bisherigen Luftkammer, drei) in gleichen Dimensionen, nämlich 170 χ 390 mm (gegen 240 X 390 mm des früheren Ofens) bis oben in den Ofen geführt und zwar alle auf die gleiche Höhe, bis 160 mm unter das Ofengewölbe ohne Vorbauung von Luftbrech - Pfeilern oder Ueberdeckungen.

Die übrigen Ofendimensionen bleiben, was Länge und Breite des Ofens betrifft, unverändert, dagegen mufs das Ofengewölbe möglichst heruntergedrückt werden, beispielsweise um 200 mm an den Köpfen und um 50 mm im tiefsten Gewölbepunkt in der Mitte.

Als Zuleitungsrohr genügt ein Gasrohr von 105 mm Durchmesser, welches hinter oder über dem Ofen herlaufend, in der Mitte einen Dreiweghahn hat, durch welchen das Gas nach der einen oder anderen Kopfseite des Ofens geleitet wird. An beiden Kopfseiten zweigen sich aus dem 105 mm Rohr vier engere Rohre von 60 mm Durchmesser ab, welche das Gas durch die Mauerpfeiler in den Ofen leiten.

Will man im Fall 2 die Generator-Gase mit den destillirten Gasen mischen, so kann man die letzteren entweder schon im Generator oder in der Haupt-Gasleitung den Generator-Gasen zuführen, oder aber bei jedem einzelnen Ofen oberhalb der Regenerativ-Kammern. Im letzteren Falle, welcher in Bezug auf Vermeidung von Gas-Verlusten der rationellste ist, genügt ein Gas-Zuleitungsrohr von 80 mm, aus welchem an beiden Kopfseiten das Gas durch zwei Stutzen von 60 mm in die zwei aus den Gas-Regenerativ-Kammern austretenden verticalen Gaszüge eingeführt wird.

Die destillirten Gase dienen nun einestheils zur Erhöhung des Heizeffects der Generator-Gase, anderntheils zur Unschädlichmachung der in , den Generator-Gasen enthaltenen oxydirenden Agentien.

Diese — Kohlensäure und Wasserdampf — werden durch das in den destillirten Gasen enthaltene ölbildende Gas (C₃ H₄J in der Weise unschädlich gemacht, dafs sich das letztere in Berührung mit rothglühenden Körpern zersetzt in Gruben-Gas (CH₄J und C. Der letztere, fein ausgeschieden und ins Glühen versetzt, entzieht der C <9₂ ein Atom O unter Bildung von C O und zersetzt den Wasserdampf unter Bildung von Wasserstoff.

Die Vorzüge eines Betriebes mit einem derartigen Mischgase sind folgende:

1. Sichert man durch Zusatz eines gewissen Quantums destillirter Gase, welche unter regulirbarem Druck zugeführt werden können, stets einen genügenden Gasdruck im Ofen.

2. Erhöht man durch die zugeführten Kohlenwasserstoffe den Heizwerth des Gasgemisches ganz beträchtlich.

3. Bringt man durch die Unschädlichmachung der in den Generator-Gasen enthaltenen oxydirenden Agentien die oxydirende Einwirkung der Flamme auf ein Minimum herab.

Es resultirt demnach ein Ofengang von gröfster Regelmäfsigkeit und Sicherheit, welcher, bei Anwendung gleichen Rohmaterials mit Sicherheit gleiche Endproducte liefert.

Das rasche Einschmelzen und die minimale Oxydation des Metalls ermöglicht es, den offenen Herdstahl-Procefs zu einem Tiegelschmelzen im Grofsen zu gestalten, bei welchem man, unter Anwendung einer passenden Mischung (mit. einem dem Tiegel - Gufsstahl entsprechenden Silicium-Gehalt) und einer sauren Schlacke am Ende der Charge entweder gar kein oder nur ein Minimum von Reductions-Mitteln (Ferromangan oder Silicium-Eisen) zuzusetzen braucht. Man kann dabei das Metallbad, unbeschadet der Qualität, sehr lange im Ofen stehen lassen und im dünnflüssigen Zustande halten, woraus sich die Leichtigkeit ergiebt, mit der man mehrere Oefen zusammengiefsen und so sehr schwere Blöcke erzeugen kann, und zwar auf eine viel sicherere und tadellosere Weise, als wenn man dieselben aus Hunderten und Tausenden von Tiegeln zusammengiefst.

Aber nicht allein bei dieser Art der Leitung des Processes ist die Sicherheit und Regel-

mäfsigkeit der Ofenführung von gröfstem Nutzen, sondern auch dann, wenn man den offenen Herdstahl-Procefs zu einem oxydirenden Procefs gestaltet, z. B. beim sogenannten Erz-Procefs. Auch hierbei ist es wichtig, jede nicht gewollte Oxydation hintanhalten zu können.

Aufser der erhöhten Qualität erzielt man bei Anwendung eines Zusatzes von destillirten Gasen infolge des höheren Heizefifects aber auch eine erhebliche Erhöhung der Quantität, nämlich der mit einem Ofen in einer gewissen Zeit zu leistenden Production. Diese Erhöhung der Production kann, wie Versuche ergeben haben, auf 25 ρ Ct. beziffert werden.

Zu diesen angeführten Vortheilen kommt
4. noch ein sehr wichtiger Vortheil hierzu, nämlich die Möglichkeit, die Generatoren mit schlechterem, gasarmemBrennmaterial zu speisen.

Während man jetzt unbedingt auf die besten Gaskohlen angewiesen ist ■—· und selbst unter diesen mufs man specielle Auswahl treffen — ist es bei Zusatz von destillirten Gasen möglich, in den Generatoren Koks, Schröben etc., sowie alle möglichen Kohlensorten zu verwenden

Hierdurch wird sich der Mischbetrieb mit destillirten Gasen auch ökonomisch bedeutend vorteilhafter gestalten als der gewöhnliche Generatorbetrieb mit Gaskohlen.

Zur Erzeugung der destillirten Gase kann man jedes beliebige passende Brennmaterial, wie oben schon angeführt ist, verwenden, je nach den Umständen.

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