DE242C

DE242C - Use of distillation gases when melting in the mild steel flame furnace

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Publication number: DE242C
Application number: DE000000000242DA
Authority: DE
Original assignee: F Osann Ingenieur
Current assignee: F Osann Ingenieur
Priority date: 1877-07-14
Filing date: 1877-07-14
Anticipated expiration: 1897-07-15

Description

1877.1877.

F. ÖSANN in DÜSSELDORF. Benutzung von Destillationsgasen beim Schmelzen in Flursstahlflammöfen. F. ÖSANN in DÜSSELDORF. Use of distillation gases when melting in floor steel flame furnaces.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 15. Juli 1877 ab.Patented in the German Empire on July 15, 1877.

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.The mild steel process in the open hearth has so far not fully achieved what one of. believed to be allowed to expect him, namely an equally steady and reliable one To deliver product at least for mass production, like the crucible melting process.

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. The course of the batches is often irregular, so that when the same is applied Raw material the product of one batch is excellent, that of the other is less good; often no external difference is noticed in the course of the batches, and it results nevertheless a product of very different quality.

Dieser Qualitätsunterschied liegt im wesentlichen ·—" caeteris paribus -— in der mehr oder weniger stattgehabten Oxydation des Metalls.This difference in quality is essentially · - "caeteris paribus - in the more or less oxidation of the metal has taken place.

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.It is the oxidation products of iron which are mixed up (dissolved) in the steel, the rise of the semi-liquid mild steel, which is about to solidify, through the evolution of gas and make him blistery (porous); nor is the metal loaded with oxides in and of itself not as liquid as that which is free from it, and therefore holds the gas bubbles (including those carried along during casting Air) more back. Furthermore, from the oxidation of the metal there result those well-known in all degrees occurring bad habits of the Bessemer and Herdflufsstahls, which with the name Roth and Faulbruch must be designated and which are in the warm and cold conditions, due to poor forgeability (red brittleness) on the one hand and on the other hand, make them noticeable through insufficient strength (especially against impacts).

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.This harmful formation of oxidation products and their incorporation in the metal can by using the usual reducing additives (manganese and silicon) cannot be eliminated completely and with certainty in all cases.

Am sichersten ist es, ihre Entstehung möglichst zu verhüten oder auf ein Minimum zu beschränken.It is safest to prevent them from occurring as much as possible or to keep them to a minimum restrict.

Beim Tiegelschmelzen geschieht dies durch den wohlverschlossenen Tiegel, welcher das Metall vor oxydirender Einwirkung von aufsen schützt.With crucible melting, this happens through the well-closed crucible, which the Protects metal from external oxidizing effects.

Könnte man dies auch beim offenen Herdsehmelzen erreichen, so würde dieser Procefs damit auf eine Stufe mit dem Tiegelschmelzen gebracht.If this could also be achieved with open hearth melting, this would Procefs thus brought on a level with crucible melting.

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. This protection cannot be achieved with a neutral slag cover because 'this always easily and with preference basic becomes through oxidized metal - but only and simply by using a neutral, as little oxidizing flame as possible of sufficient Produces heating power. The so-called "corridor" of a furnace, e.g. B. the "raw" or The "gaare" operation of a puddle furnace is merely the result of its heating; H. the effect of the flame.

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:If the Siemens regenerative furnace is also a very good one with the open hearth steel process a perfect apparatus which enables the attainment of the highest temperatures and a very precise one Regulation of the flame allows, on the other hand, the generators used so far are. Gases are absolutely unsuitable for a neutral flame with certainty and regularity to generate, because:

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;1. The pressure of these gases, especially in pure draft generators, is so variable that it is it is not possible to coordinate the air supply through the air flap and chimney slide so precisely, to always be secured against excess air;

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.2. the composition of the generator gases is very variable; contain the same apart from a certain quantity of undecomposed air that has passed through the rust, it is always oxidizing Agents which do not, like this entrained air, to maintain the combustion serve, but which are only decomposed by the metal in the furnace and are strong on this have an oxidizing effect, namely carbonic acid and water vapor.

Die vom Erfinder beanspruchte Verbesserung besteht nun in Folgendem: The improvement claimed by the inventor now consists of the following:

1. Der vollständig« Ersatz der gewöhnlichen Generator-Gase durch Gase, welche mittelst trockener Destillation erzeugt sind;1. The complete «replacement of the ordinary Generator gases by gases produced by dry distillation are;

2. Die Mischung der Generator-Gase mit destillirten Gasen, mögen dieselben aus was immer für Brennmaterial (Steinkohlen, Braunkohlen, bituminösem Schiefer, Holz, Torf, OeIe, Petroleum, Fette2. The mixture of the generator gases with distilled gases, like them from whatever fuel (hard coal, brown coal, bituminous slate, Wood, peat, oil, petroleum, fats

u. s. w.) und in was immer für Apparaten (Retorten, Oefen) erzeugt sein.and so on) and in whatever equipment (retorts, ovens).

Diese destillirten Gase werden ihres Wasser- und Kohlensäure-Gehalts entweder durch Condensation und Reinigung (Leuchtgas-Fabrikation) oder durch Durchleitung durch glühende Brennmaterial-Schichten beraubt.These distilled gases get their water and carbonic acid content either by condensation and cleaning (luminous gas production) or by passing it through layers of glowing fuel deprived.

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.If, in the case of ι, the distilled gases are to be used to completely replace the generator gases, they have to be fed into the furnace above the regenerative chambers because otherwise the heavy hydrocarbon gas when passing through the red-hot chambers undergoes unnecessary decomposition, which would depress the calorific value.

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.The complete combustion of such heavy hydrocarbons (oil-forming gas) With the help of the air heated up in the regenerators, there is no richer retort gas Difficulties if only enough air is supplied and it is in sufficiently large regenerators appropriately heated. If an existing Siemens furnace is adapted for this purpose, both chambers (gas and Air chamber) for air preheating and the gas through the between the vertical, Insert wall pillars lying next to each other.

Als Beispiel sei folgende Aptirung eines Siemens-Regenerativ-Ofens, welche sich zweckmäfsig erwiesen hat, angeführt.As an example, the following modification of a Siemens regenerative furnace is useful has proven, cited.

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.Both pairs of chambers are used to convey and warm the air; So the gas box is removed from the gas exchange valve and then this too treated as an air exchange valve; When changing, you always have two air exchange valves to move. The drafts of air from both chambers (from one, the earlier Gas chamber, two, - from the other, the previous air chamber, three) in the same dimensions, namely 170 χ 390 mm (against 240 X 390 mm from the previous oven) all the way to the top of the oven Height, up to 160 mm under the furnace vault, without the need for air break pillars or Overlaps.

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.The other furnace dimensions remain unchanged in terms of length and width of the furnace, on the other hand, the furnace vault must be pressed down as much as possible, for example by 200 mm at the heads and by 50 mm at the deepest point of the vault in the middle.

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.A gas pipe with a diameter of 105 mm, which is behind or above, is sufficient as the supply pipe running towards the furnace, has a three-way valve in the middle through which the gas flows to the one or the other head end of the furnace is directed. On both sides of the head branch out from the 105 mm pipe from four narrower pipes of 60 mm diameter, which carry the gas through the Guide the pillars into the furnace.

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.If one wants to mix the generator gases with the distilled gases in case 2, one can the latter either already in the generator or in the main gas line to the generator gases feed, or with each individual furnace above the regenerative chambers. In the latter The case that is the most rational in terms of avoiding gas losses is sufficient Gas supply pipe of 80 mm, from which the gas through two nozzles on both head sides of 60 mm into the two vertical throttle cables emerging from the gas regenerative chambers is introduced.

Die destillirten Gase dienen nun einestheils zur Erhöhung des Heizeffects der Generator-Gase, anderntheils zur Unschädlichmachung der in , den Generator-Gasen enthaltenen oxydirenden Agentien.The distilled gases serve partly to increase the heating effect of the generator gases, on the other hand to render harmless those contained in the generator gases oxidizing agents.

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.These - carbonic acid and water vapor - are rendered harmless by the oil-forming gas contained in the distilled gases (C ₃ H ₄ J in such a way that the latter, in contact with red-hot bodies, decomposes into pit gas (CH ₄ J and C. Der the latter, finely separated and made to glow, removes one atom of O from the C <9 ₂ with the formation of CO and decomposes the water vapor with the formation of hydrogen.

Die Vorzüge eines Betriebes mit einem derartigen Mischgase sind folgende:The advantages of operating with such mixed gases are as follows:

1. Sichert man durch Zusatz eines gewissen Quantums destillirter Gase, welche unter regulirbarem Druck zugeführt werden können, stets einen genügenden Gasdruck im Ofen.1. By adding a certain amount of distilled gases, one ensures that the gas is less controllable Pressure can be supplied, always a sufficient gas pressure in the furnace.

2. Erhöht man durch die zugeführten Kohlenwasserstoffe den Heizwerth des Gasgemisches ganz beträchtlich.2. If the added hydrocarbons increase the calorific value of the gas mixture quite considerable.

3. Bringt man durch die Unschädlichmachung der in den Generator-Gasen enthaltenen oxydirenden Agentien die oxydirende Einwirkung der Flamme auf ein Minimum herab.3. It is brought about by rendering harmless the oxidizing agents contained in the generator gases Agents reduce the oxidizing action of the flame to a minimum.

Es resultirt demnach ein Ofengang von gröfster Regelmäfsigkeit und Sicherheit, welcher, bei Anwendung gleichen Rohmaterials mit Sicherheit gleiche Endproducte liefert.The result is a furnace run of the greatest regularity and safety, which, with Use of the same raw material is certain to deliver the same end products.

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.The rapid melting and the minimal oxidation of the metal enables the open To shape Herdstahl processes into a crucible melting process in which one, under Use of a suitable mixture (with one corresponding to the crucible cast steel Silicon content) and an acidic slag at the end of the batch either no or only a minimum of reducing agents (ferromanganese or silicon-iron) needs to be added. You can leave the metal bath in the oven for a very long time, regardless of its quality and keep it in the thin liquid state, which gives the ease with which one can pour several furnaces together and thus produce very heavy blocks, namely on a much safer and more impeccable way than looking at the same from hundreds and thousands poured together from crucibles.

Aber nicht allein bei dieser Art der Leitung des Processes ist die Sicherheit und Regel-But not only with this type of process management is the security and regulation

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.moderate furnace operation of the greatest benefit, but also when you use the open Herdstahl-Procefs designed to an oxidizing Procefs, z. B. in the so-called ore process. Here, too, it is important to be able to prevent any unwanted oxidation.

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.In addition to the increased quality, one obtains when using an addition of distilled Gases due to the higher heat effect, but also a considerable increase in quantity, namely the production that can be achieved with a furnace in a certain time. This increase in As tests have shown, production can be reduced to 25 ρ cents. be quantified.

Zu diesen angeführten Vortheilen kommt
4. noch ein sehr wichtiger Vortheil hierzu, nämlich die Möglichkeit, die Generatoren mit schlechterem, gasarmemBrennmaterial zu speisen.In addition to these advantages
4. Another very important advantage here, namely the possibility of feeding the generators with poorer, low-gas fuel.

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 verwendenWhile one is now absolutely dependent on the best gas coals ■ - · and even under a special selection must be made - it is possible with the addition of distilled gases, to use coke, Schröben etc., as well as all possible types of coal in the generators

Hierdurch wird sich der Mischbetrieb mit destillirten Gasen auch ökonomisch bedeutend vorteilhafter gestalten als der gewöhnliche Generatorbetrieb mit Gaskohlen.This also makes mixed operation with distilled gases economically important make it more advantageous than the usual generator operation with gas coals.

Zur Erzeugung der destillirten Gase kann man jedes beliebige passende Brennmaterial, wie oben schon angeführt ist, verwenden, je nach den Umständen.Any suitable fuel can be used to produce the distilled gases, as stated above, depending on the circumstances.

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