DE3124865C2

DE3124865C2 - Kupolofen

Info

Publication number: DE3124865C2
Application number: DE3124865A
Authority: DE
Inventors: Gi-dong Taegu GyungsanBuk Park
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-06-25
Filing date: 1981-06-24
Publication date: 1983-09-01
Also published as: US4369955A; DE3124865A1

Abstract

Es wird ein Kuppelofen zur Herstellung von Eisenguß angegeben, der die Abwärme dazu ausnutzt, den Brennstoff, das Roheisen, Zuschlagstoffe und die Blasluft vorzuwärmen. Die Abgase des Schmelzofens werden dazu durch einen Vorwärmofen geleitet, der Zuführvorrichtungen für den Brennstoff, das Roheisen und die Zuschlagstoffe sowie für die Druckluft aufweist. Der Vorwärmofen ist von einem oberen Ende, wo eine Verbindung zu einem Kamin besteht, nach unten gegen den Schmelzofen geneigt. Die Mittel zum Ableiten der heißen Ofenabgase bestehen aus einem nach unten konkaven reflektierenden Deckel des Schmelzofens. Der Vorwärmofen weist eine konkave obere Abdeckung auf. Die Anzahl der radial angeordneten Blasröhren am Schmelzofen ist auf eine Maximalzahl gesteigert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kupolofen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher ist aus der DE-PS 7 49 580 bekannt.

Jener Kupolofen weist eine Höhe auf. die ein Mehrfaches seines Durchmessers ist. Das die Brennkammer umgebende Gehäuse ist von einem mantelförmigen Wärmetauscher umgeben, der von der frischen Verbrennungsluft von oben nach unten durchströmt ist und durch den aus der Schmelzzone abzweigende Gasrohre verlaufen, die am oberen Ende des Wärmetauschers wieder in die Ofenkammer münden. Die große Höhe der Ofenkammer erlaubt es. im Raum über der Schmelzzone Brenn- und Rohmaterial durch die Verbrennungsabgase vorzuwärmen.

In dem bekannten Kupolofen wird die Abwärme nur ungenügend zur Vorwärmung dt- nicht in der Schmelze befindlichen Charge ausgenutzt. Der Ofen gibt große Mengen sehr heißer Gase ab und es können von diesen Zunder und Asche in die freie Atmosphäre mitgerissen werden. Weiterhin ist nachteilig, daß ascheartige Verunreinigungen beträchtlicher Mengen in das geschmolzene Metall zurückfallen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kupolofen anzugeben, dessen Wirtschaftlichkeit durch verbesserte Ausnutzung der Wärme gesteigert ist. Weiterhin soll es möglich sein, mehr Druckluft einzusetzen und diese gleichmäßiger im Brennstoff zu verteilen, als dies bislang möglich war. Auch soll der Anteil von die Umwelt beträchtigenden Abfallprodukten herabgesetzt werden und es soll der Ofen selbst dauerhaft, sicher und im Aufbau einfach sein.

Die vorgenannte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. I eine Seitenansicht eines Kupolofens nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, auf den Ofen nach F i g. 1; wobei der Schnitt gerade oberhalb der Röhren, die in F i g. 3 sichtbar sind, genommen ist.

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des

Ofens nach F i g. 1;

F i g. 4 ein Detail aus F i g. 3 zu Seitenansicht längs der Linie 5-5; und

Fig.5 ein Detail im Schnitt längs der Linie 6-6 von Fig.Z

F i g. 1 zeigt die wesentlichen äußeren Merkmale der vorliegenden Erfindung. Der Kupolofen enthält ein Gehäuse 20 für eine Schmelzkammer 18, einen kurzen vertikalen Zylinder, der von Füßen 22 getragen wird und an seinem Boden von zwei üblichen Schwenkklappen 24 verschlossen ist An ihrem oberen Ende ist diese Kammer 18 von einem integralen Deckel 42 verschlossen. Das Gehäuse 20 hat nahe dem Boden ein übliches Belüftungssystem und einen Auslaß 29 für das erschmolzene Eisen und weiter oben einen Ascheabzug 30. Darüber ist eine Reihe von radial angeordneten Röhren 36 angeordnet, die Einlaßenden aufweisen, die mit Ventilen 44 versehen sind, um den Gaszufluß einzustellen. Von diesen Ventilen sind die Stellknöpfe sichtbar. Diese Röhren sind über Verbindungsrohre 46 mit einem die Kammer umgebenden Windkasten 32 verbunden, der wiederum von einer Druckluftleitung 34 mit Druckluft gefüllt wird. Die Druckluft stammt von einer geeigneten, hier nicht dargestellten Druckluftquelle und wird über ein Rohr 50 zugeführt Kühlwasserringe 52 und 54 können um das Gehäuse oberhalb und unterhalb des Windkastens angeordnet sein und nahe dem Deckel des Gehäuses ist eine Tür 38 zur Zuführung der Erstbefüllung des Ofens in dessen kaltem Zustand angeordnet Diese Tür 38 dient auch zur Beeinflussung der Luft im System, wenn es erforderlich sein sollte.

Gegenüber dieser Tür 38 ist ein kombinierter Zuführtunnel und Vorwärmofen 56 angeordnet, der nachfolgend nur mit Vorwärmofen bezeichnet werden soll. Dieser erstreckt sich in einem Winkel von einer integralen Verbindung 58 mit dem Gehäuse 20 schräg nach oben und weist einen tubusförmigen Querschnitt auf. Er endet an einer Verbindung 60, an der er an einen vertikalen Schacht 40 angeschlossen ist. Dieser Schacht steht auf einem geeigneten eigenen Fundament. Dieses Fundament^l ann auch die anderen Elemente tragen.

Gemäß bedeutsamen Vorteilen der Erfindung wird zunächst eine Anfangsfüllung aus Brennstoff und Roheisen in den Kupolofen eingebracht und entzündet. Alle nachfolgende Beschickung mit Brennstoff und Roheisen sowie gegebenenfalls Zuschlagsstoffen erfolgt in vorgewärmtem Zustand. Die Ve-wärmung vollzieht sich in dem Vorwärmofen durch die Abgase und den Rauch, dip von der Schmelzkammer 18 in den Vorwärmofen 56 abgegeben werden.

Der Vorwärmofen w?ist ein geschlossenes oberes Ende 64 auf. Sämtliche Gase, Rauch und Brüden und die Abwärme der Schmelzkai.imer laufen quer durch den Vorwärmofen, bevor sie den Schacht erreichen.

Am geschlossenen oberen Ende 64 des Vorwärmofens erfolgt die Zuführung von Brennstoff, Rohmetall und Zuschlagstoffen mit Hilfe einer Zuführeinrichtung, damit diese Stoffe vorgewärmt werden, bevor sie in die Schmelzkammer gelangen. Dies wird nachfolgend noch näher beschrieben.

Ein Sammeltrichter 66 für Asche, Zunder und Schlacke erstreckt sich vom Boden des Vorwärmofens nach unten.

Die F i g. 2 und 3 zeigen innere Details des Kupolofens. Die Außenwände des Systems können durchgehend mit einem üblichen feuerfesten Material ausgemauert sein, was in den Fig. 2 und 3 mit 68 fragmentarisch angedeu.st ist.

Der Deckel 42 über der Schmelzkammer, ist nach unten axial konkav und reflektiert Strahlungswärme in die Schmelzkammer zurück, womit eine Verbesserung gegenüber den bekannten Ausführungsarten erreicht wird.

Wie schon erwähnt, werden die heißen Gase dazu verwendet, die Vorwärmung der zugeführten Luft und des zugeführten Rohmetalls durchzuführen. Beim Nachobenströmen aus der Schmelzkammer werden die

ίο Gase auch durch Konvektion an dem konkaven Deckel 42 und durch Strahlungswärme, die von diesem nach unten reflektiert wird, erwärmt Diese überhitzten Gase laufen dann durch eine vertikale Schleife quer in den Vorwärmofen 56, dessen obere Bedeckung 70 ähnlich einem längs erstreckten parabolischen Trog geformt ist und Hitze nach unten reflektiert

Die zugeführte, für den Schmelzvorgang benötigte Druckluft heizt sich durch den Gas- und Wandkontakt und durch die von den Wänden, besonders der konkaven Oberwand, zurückgestrahlte Wärme auf, wenn sie durch hintereinander angeordnete, im Vorwärmofen schräg verlaufende Gruppen 72 von Metallröhren 50' nach unten über die Leitung 34 in den Windkasten 32 geleitet wird.

Die Roheisenchargen werden durch eine Öffr.ang 74 zugeführt, die einen guten, nach unten gerichteten Zugaivg darstellt Die aufgegebenen Roheisenchargen werden durch Heißgase und durch Strahlungswärme von der konkaven oberen Wand des Vorheizofens erwärmt wenn sie durch eine sich an die öffnung 74 anschließende rohrförmige metallische Schütte 76 nach unten rutschen. Diese Schütte 76 kann an der Oberseite und am oberen Ende verschlossen sein. Durch konventionelle Maßnahmen, wie beispielsweise einen

■J5 Schieber 78 am einen Ende einer langen Spindel 80, die von einem Spindelmotor S2 vorantreibbar ist kann die Vorschubbewegung der Chargen in der Schütte 76 unterstützt werden. Metallstangen 84 unterhalb der Schütte 76, die zwischen den Seitenwänden des

w Vorheizofens befestigt sind, dienen der Unterstützung

der Schütte und tragen weiterhin zum Wärmeübergang

auf das sich in der Schütte befindliche Rohmaterial (Roheisen und gegebenenfalls Zuschlagstoffe) bei.

Man ersieht, daß die relativ große Distanz zwischen

-f> der Schmelzkammer und der Eingabeöffnung 74 die Roheisenaufgabe sicherer macht Weiterhin ergibt sich eine gewisse Flexibilität, da die aufzugebenden Materialien als diskrete Chargen zugeführt werden können. Auch können die Materialien vorgemischt sein.

¹⁽¹ Ein weiterer Vorteil dieser Aufgabeeinrichtung ergibt sich am unteren Ende des gleichförmig geneigten Bereiches der Schütte. Der untere Endbereich 86 der Schütte kann gegenüber dem übrigen Bereich der Schütte eine stärkere Neigung aufweisen, wobei der

">'> Neigungswinkel wenigstens so groß ist, daß die in der Schütte befindlichen Materialien (Brennstoff, Roheisen und gegebenenfalls Zuschlagstoffe) von selbst zum Rutschen kommen. Dieser stärker geneigte Bereich endet an der Verbindung zwischen Kammergehäusr; und Vorwärmofer Dieser Neigungswinkel kann bei 45° liegen. Urterhalb des Übergangs zwischen dem geringer und dem stärker geneigten Bereich der Schütte rutscht die vorgewärmte Charge von selbst ab und schlägt auf die Mitte der bereits in der Schmelzkammer befindlichen Charge aus Koks und Eisen auf, wo sie sich durch den Aufprall Wirksam nach den Seiten verteilen kann.
Es hat sich eezeiet. daß für den geringer ceneieten

Bereich der Schütte ein Neigungswinkel von etwa 20° günstig ist.

Es ist augenscheinlich, daß der gewundene Weg, den die heißen Gase zurücklegen müssen, einschließlich der zwei scharfen Biegungen, Wirbel hervorruft, die es mitgeführter Asche und Schlacke erlaubt, aus der Strömung auszufallen und durch eine Vielzahl von Durchbrüchen 88 im Boden des Vorheizofens nach unten zu fallen, wo sie in dem Trichter 66 gesammelt werden, so daß sie nicht in die freie Atmosphäre abgeblasen werden. Die Ausnutzung der Abwärme führt auch zu einer Verringerung der Abgastemperatur und weil Brennstoff gespart wird, ergibt sich auch aus diesem Grunde eine weitere Verringerung der Luftverunreinigung durch Verbrennungsabgase.

Auf ein weiteres vorteilhaftes Merkmal ist hinzuweisen. Am inneren Ende werden die Röhren 36 nur durch die Wände des Ausmauerungsmaterials des Ofens gehalten und berühren dort einander. Diei eiiauui es, eine absolute Maximalzahl bezogen auf den Rohrdurchmesser in der Blasebene anzuordnen, wodurch sich die bestmögliche Funktion ergibt, was zu einem gleichförmigeren Produkt und zu einem besseren Ausbrand der Kohle führt. Dieser verbesserte Verbrennungswirkungsgrad verringert ebenfalls die Umweltverschmutzung, die durch eine unvollständige Verbrennung entstehen würde, und steigert die im Vorwärmofen verfügbare Wärme.

F i g. 4 zeigt die relativen Größenverhältnisse von Tür 38 und Ofengehäuse. Wenn diese Tür geöffnet ist, ermöglicht sie einen guten Zugang und eine gute Einsicht in den Vorwärmofen und in den Chargenbereich des Kupolofens.

F i g. 5 zeigt Größenverhältnis, Querschnittsform und Lage der Einzelteile im Vorwärmofen 56. Der Querschnitt ist so gestaltet, daß er Gase durch Zwischenräume auf beiden Seiten der Röhren 50' und der Schütte 76 hindurchläßt. Die Schütte 76 verläuft

ίο etwa im mittleren Bereich des von den Vorwärmofen umschlossenen geneigten Kanals. Lediglich an den Befestigungs- und Aufstützstellen ist die Schütte nicht dem direkten Heißgaskontakt ausgesetzt. Man sieht, daß der Gesamtquerschnitt des Vorwärmofens etwa

i) dem Querschnitt des Gehäuses 20 entspricht.

Die Aufwärmung der Röhren 50' läßt sich durch eine

bogenförmige Gestaltung, die nahe an der konkaven Abdeckung 70 des Vorwärmofens verläuft, verbessern.

Die Kor.strukiicr·. läßt sich vereinfachen, wenn man

:<> dem Vorwärmofen einen rechteckigen Querschnitt gibt. Wandabsätze 90 zum Lagern der Röhren 50' vorsieht und die Schütte 76 etwa im Mittenbereich des Vorwärmofens lagert. Diese Merkmale tragen auch zur besseren Vorwärmung des Rohmaterials bei.

:5 Als Beispiel seien einige Maßangaben angeführt: Höhe des Ofenbodens über Grund 1 m. Höhe zwischen Ofenboden und Deckel 3 m. Länge des Vorwärmofens 5 bis 2f, ,Tr. Schüttenbreite 0,5 bis 0,8 m, Vorwärmofenbreite 1 bis 1,5 m.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kupolofen zum Schmelzen von Roheisen u. dgl. durch direkten Kontakt in der Charge mit einem Brennstoff, wie Koks, bestehend aus einem eine Schmelzkammer umschließenden, aufrechtstehenden zylindrischen Gehäuse, Einrichtungen zum Einfüllen von Roheisen, Koks und gegebenenfalls Zuschlagstoffen in die Schmelzkammer, Einrichtungen zum Einführen von Druckluft in den Brennstoff nach innen durch den unteren Teil der Schmelzkammer, einer Vorwärmeinrichtung für die Druckluft, das Roheisen, den Brennstoff und die Zuschlagstoffe und einem mit der Schmelzkammer verbundenen, η aufrechtstehenden Schacht zur Abführung von Heißgasen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmeinrichtung ein schräg ansteigender Vorwärmofen (56) ist, der das Gehäuse (20) der Schmelzkammer (18) und den von dieser getrennt angeordneten Schacht (40) miteinander verbindet.

2. Kupolofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Gehäuses (20) mit einem Deckel (42) verschlossen ist.

3. Kupolofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (42) an seiner Unterseite als konkaver Reflektor für die Strahlungswärme ausgebildet ist.

4. Kupolofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Vorwärmofen (56) von dem zylindrischen Gehäuse (20) schräg aufwärts zu einem an seinem oberen Ende (64) seitlich angeordneten Schacht (40) erstrerkt und ',o den Heißgasen einen winkeligen Strömungspfad vorgibt.

5. Kupolofen nach Ansprv.'h 4. dadurch gekenn- ü zeichnet, daß die Zuführeinrichtung für Roheisen, Koks und gegebenenfalls Zuschlagstoffe eine Schütte (76) ist, die sich von einem außerhalb liegenden Aufgabeort durch das obere Ende des Vorwärmofens (56) hindurch und durch den mittleren Querschnittsbereich des geneigten Vorwärmofens (56) erstreckt, und daß der untere Endbereich (86) der Schütte (76) eine stärkere, ein Abrutschen des aufgegebenen Gutes bewirkende Neigung aufweist und gegen das Zentrum der Schmelzkammer (18) gerichtet ist.

6. Kupolofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schütte (76) eine ausfahrbare Einrichtung (78, 80) zum Vorschieben des aufgegebenen Gutes zugeordnet ist.

7. Kupolofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schütte (76) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.

8. Kupolofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Abdeckung (70) des Vorwärmofens (56) die Form eines nach unten gerichteten konkaven Troges aufweist, der die reflektierte Wärme auf die Schütte (76) konzentriert.

9. Kupolofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung für die Druckluft bo im Vörwärmofen (58) quer verlaufende, miteinander verbundene Röhren (50') aufweist.

10. Kupolofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (50') bogenförmige, der Krümmung der Abdeckung (70) des Vorwärmofens *>5 (56) folgende Abschnitte aufweisen.

11. Kupolofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung für die Druckluft einen das zylindrische Gehäuse (20) umgebenden Windkasten (32) aufweist, der mittels einer Druckluftleitung (34) mit einem unteren Bereich der im Vorwärmofen (56) befindlichen Röhren (50') verbunden ist.

12. Kupolofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden deä Vorwärmofens (56) Durchbrüche (88) zum Ableiten von niedergeschlagener Asche, Schlacke u.dgl. und einen darunter angeordneten Saromeltrichter (66) aufweut

13. Kupolofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmofen (56) eine Neigung von etwa 20° aufweist.

14. Kupolofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung für Druckluft in den Brennstoff eine Vielzahl in einem Ring radial um die Schmelzkammer (18) angeordneter, deren Wand radial durchdringender Röhren (36) aufweist, deren Mündungen dichtestmöglich nebeneinander angeordnet sind.