DE313619C

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Description

Den bekannten Reduktions- und Schmelz-. verfahren im Hochofen haftet der Mangel an, daß sich das Erz in einer Gasatmosphäre befindet, welche neben reduzierenden Bestandteilen nicht nur die Verbrennungsprodukte, herrührend von der Reduktion der Metall-The well-known reduction and melting. process in the blast furnace, the defect adheres, that the ore is in a gas atmosphere, which in addition to reducing components not only the combustion products resulting from the reduction in metal

. Oxyde des Erzes, enthält, sondern auch noch die Verbrennungsprodukte der Heizmittel führt, welche zum Schmelzen der reduzierten '.Metalle, der Gangart des Erzes und des Zuschlagkalkes dienen. Hierdurch wird das gasförmige Reduktionsmittel verdünnt und infolge_dessen die Reduktionsarbeit erschwert. Bei solchen Verfahren erfolgt die Bildung des Reduktionsgases durch A^erbrennung des Brennstoffes im Ofen mittels von oben zugeleiteter Luft, wobei auch die Reduktionsgase die Beschickung von oben nach unten durchstreichen. Bei diesem Verfahren findet deshalb eine Mischung der Reduktionsgase mit den erwähnten Verbrennungsprodukten statt, weil die Heizgase vom unteren Schmelzherd durch einen Teil der Beschickung zurückstreichen und durch höher liegende Abzüge entweichen.. Oxides of the ore, but also the products of combustion of the heating medium which leads to the melting of the reduced metals, the gangue of the ore and the aggregate lime to serve. As a result, the gaseous reducing agent is diluted and as a result, the reduction work is made more difficult. In such procedures, the formation occurs of the reducing gas by burning the fuel in the furnace by means of the fuel supplied from above Air, with the reducing gases also sweeping the charge from top to bottom. In this process there is therefore a mixture of the reducing gases the combustion products mentioned take place because the heating gases from the lower melting hearth brush back through part of the loading and through higher-lying hoods escape.

Beim bekannten Koksofenbetrieb, bei welchem ausschließlich fester Kohlenstoff benutzt wird, erfolgt die Reduktion der Metalloxyde teils durch die vor den Windformen erzeugten Kohlenoxyde, welchen mindestens 60 Prozent Stickstoff aus der Gebläseluft beigemischt sind, .und teils durch den festen Kohlenstoff selbst. Der Brennstoff wird also zuerst zur Erzeugung der Schmelzwärme und dann erst zur Reduktion der Metalloxyde verwendet. Es findet also auch bei diesem Verfahren eine Mischung der Reduktionsgase mit Verbrenn-ungsprodukten statt.In the well-known coke oven operation, in which only solid carbon is used the reduction of the metal oxides takes place partly through the ones generated in front of the wind forms Carbon oxides to which at least 60 percent nitrogen from the blower air is added are, .and partly by the solid carbon itself. So the fuel first becomes the Generation of the heat of fusion and only then used to reduce the metal oxides. In this process, too, there is a mixture of the reducing gases with combustion products instead of.

Gemäß vorliegender Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß in einem Zuge von oben nach unten das Reduktionsgas zuerst die Reduktion des Erzes be\virkt und sodann erst durch Zuleitung vorgewärmter Verbrennungsluft im Ausmaße der zum Schmelzen des Erzes -nötigen Temperatur verbrannt wird und schließlich diese Verbrennungsprodukte nach unten abgeleitet werden. Hiernach bewirkt ein einziger Gasstrom in einem Zuge und in richtiger Aufeinanderfolge zuerst die Reduktion und sodann das Schmelzen der Erze. Die reduzierenden Gase können entweder in den Hochofen von oben her eingeleitet oder im Hochöfen aus festen Brennstoffen entwickelt werden oder- schließlich aus einem beliebigen Gemisch beider bestehen. According to the present invention, these disadvantages are eliminated in that in one Moving from top to bottom, the reducing gas first causes the ore to be reduced then only through the supply of preheated combustion air to the extent of the temperature required to melt the ore is burned and finally these combustion products are discharged downwards. According to this, a single gas flow works in one go and in correct succession first the reduction and then the melting of the ores. The reducing gases can either be introduced into the blast furnace from above or from fixed in the blast furnace Fuels are developed or ultimately consist of any mixture of the two.

Zur Ausführung dieses .Verfahrens dient ein Hochofen, bei welchem der Abzug; der A^erbrennungsprodukte unterhalb der Zuleitung für die Verbrennungsluft angeordnet ist. Werden die reduzierenden Gase dem Hochofen zugeleitet, so ist die zur Zuleitung die- ' nende Formenreihe oder statt dessen ein im wesentlichen nach unten offener Ringkanal imA blast furnace is used to carry out this process, in which the trigger; the A ^ combustion products is arranged below the supply line for the combustion air. If the reducing gases are fed to the blast furnace, the feed line is the ' Nende series of shapes or instead a substantially downwardly open annular channel in the

oberen bzw. obersten Teile des Hechofens vorgesehen.provided upper or uppermost parts of the Hechofen.

In den Fig. ι und 2 der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform eines derartigen Hochofens im Längsschnitt (nach A-B der Fig. 2) und im Querschnitt (nach C-D der Fig. 1) dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Ofenanlage in der Draufsicht und Fig. 4 eine Ausführungsform des Schachtofens gleichfalls in der Draufsicht.In FIGS. 1 and 2 of the drawing, for example, an embodiment of such a blast furnace is shown in longitudinal section (according to AB in FIG. 2) and in cross section (according to CD in FIG. 1). FIG. 3 shows a furnace system in plan view and FIG. 4 shows an embodiment of the shaft furnace likewise in plan view.

Der Hochofen besteht der Hauptsache nach aus dem Reduktionsschachte 1 und ' dem Herde 4, von denen ersterer, wie bei allen Schachtöfen, von nicht dargestelltan Säulen ,getragen wird.· Der Schachtofen hat z.B. einen kreisrunden Querschnitt und kurzen Herd für eine mittlere Tagesproduktion. Für größere Tagesleistungen ist der Querschnitt des Schachtes länglich, und für eine sehr große Erzeugung kommen zwei oder mehrere Reduktionsschächte i, 2, 3 (Fig. 4) auf einen gemeinsamen Herd 4 zur Amvendung.The blast furnace consists mainly of the reduction shaft 1 and 'dem Hearths 4, of which the former, as in all shaft furnaces, is not shown on pillars The shaft furnace has e.g. a circular cross-section and a short stove for an average daily production. For For greater daily outputs, the cross-section of the shaft is elongated, and for a very large one Generation come two or more reduction shafts i, 2, 3 (Fig. 4) on a common Hearth 4 for use.

Oberhalb der Mündung des Schachtes 1 zum Herd 4 ist eine Reihe von Formen 5 angeordnet, welche den Eintritt des heißen Windstromes unter Druck in den Ofen ermöglichen. ' Unter der obersten Erzschicht befindet sich eine zweite Reihe von Formen oder statt dessen, wie dargestellt, ein nach unten offener Ring 6, durch welchen von der Leitung 7 her das heiße Reduktionsgas in den.Above the mouth of the shaft 1 to the stove 4 is a series of molds 5, which allow the hot wind flow to enter the furnace under pressure. 'Under the top layer of ore there is a second row of shapes or instead, as shown, one after Ring 6 open at the bottom, through which the hot reducing gas from the line 7 into the.

. Ofen gepreßt wird. Der Herd 4 hat an zwei einander gegenüberstehenden Seiten Kanäle 8, durch welche die von der Verbrennungszone nach abwärts strömenden Verbrennungsgase, welche eine Temperatur von 1200 bis 1400⁰ C besitzen, durch den Verbrennungsgaskanal 9 in je zwei Wärmespeicher 10, 11 (Fig. 3) gelangen, wo sie etwa 57 Prozent ihrer Wärme zum Zwecke der Erhitzung von Reduktionsgas und Verbrennungsluft abgeben. Aus den Wärmespeichern treten die Verbrennungsgase durch den Essenkanal 12 mit etwa 400⁰ C in die Esse 13. In der Gegenrichtung treten in die Wärmespeicher 10, 11 Reduktionsgas bei 14 bzw. Luft bei 15 im kalten oder vorgewärmten Zustande ein und gelangen hoch erhitzt durch feuerfest ausgekleidete Heißleitungen 7 bzw. 17 zum Ofen.. Oven is pressed. The stove 4 has channels 8 on two opposite sides through which the combustion gases flowing downwards from the combustion zone, which have a temperature of 1200 to 1400 ^° C., pass through the combustion gas channel 9 into two heat accumulators 10, 11 (FIG. 3). where they give off about 57 percent of their heat for the purpose of heating reducing gas and combustion air. The combustion gases exit the heat accumulators by the food channel 12 to about 400 ⁰ C to the stack 13. In the opposite direction 11 the reducing gas at 14 and air enter into the heat accumulator 10, at 15 in the cold or preheated state and get highly heated by refractory lined hot lines 7 and 17 to the furnace.

Durch die Gichtvorrichtung 18 (Fig, 1), welche. ein weitgehendes . Austrocknen der Erze ermöglicht, wird der Möller dem' Hochofenschacht ι zugeführt. Durch den Gasring 6 unterhalb des Gichtabschlusses tritt das im Wärmespeicher ro auf etwa 1 ooo° C erhitzte Reduktionsgas unter Druck ein und strömt, die Erzsäule durchstreichend und hierbei die Metalloxyde reduzierend, nach unten, wo es dann vor den Windformen 5 verbrennt, durch welche Heißluft von etwa 8oo° C gedrückt wird, die aus dem Wärmespeicher 11 durch die Leitung 17 in den Windring 19 und von dort in die Windformen 5 gelängt. Die Verbrennungsgase strömen, wie bereits erwähnt, \ nach unten durch die Kanäle 8 ab.Through the gout device 18 (Fig, 1), Which. a far-reaching one. Allowing the ores to dry out, the Möller becomes the 'blast furnace shaft ι fed. Through the gas ring 6 below the gout closure occurs in the Heat accumulator ro heated to about 1 000 ° C Reducing gas under pressure and flows in, streaking the ore column and thereby the Reducing metal oxides, downwards, where it then burns in front of the tuyeres 5 which hot air of about 8oo ° C is pressed, which is from the heat storage 11 through the line 17 is elongated into the wind ring 19 and from there into the wind forms 5. The combustion gases As already mentioned, \ flow down through the channels 8.

Hieraus ist zu ersehen, daß ein einziger Gasstrom in einem Zuge von oben,nach unten zuerst die Reduktion und sodann durch Verbrennung des Gases im Ausmaße der erforderlichen Schmelzwärme das Schmelzen der reduzierten Erze bewirkt, während die Verbrennungsgase gleichfalls nach unten abziehen. . Auf diese Weise ist ein Vermischen der Reduktionsgase sowie der verschiedenen Verbrennungsprodukte nicht möglich und infolgedessen die bestmögliche'Ausnützung der Gase für das Reduzieren und Schmelzen des Erzes möglich.From this it can be seen that a single gas flow in one go from above, downwards first the reduction and then by combustion of the gas to the extent required Heat of fusion causes the reduced ores to melt while the combustion gases also pull it off downwards. . In this way there is a blending the reducing gases and the various combustion products are not possible and as a result the best possible utilization of the gases for reducing and melting the Ore possible.

Beim Hochofen ist 20 ein Kühlring, 21 der Schlackenabstich und .22 der Roheisenabstich.In the blast furnace, 20 is a cooling ring, 21 is the slag tapping and .22 is the pig iron tapping.

Der beschriebene Hochofen ermöglicht aber auch die Durchführung des angegebenen Verfahrens bei alleiniger Anwendung von solchen festen Brennstoffen (festem Kohlenstoff), die reduzierende Gase entwickeln. In diesem Falle entfällt der Redukt'ionsgasstrom sowie dessen Vorwärmung durch Wärmespeicher 10 und dessen Zuleitung durch 7 und 6, und es ist sodann nur die Verbrennungsluft im AVärmespeicher 11 vorzuwärmen; diese Vorwärmung erfolgt sodann auf 900 bis ι 00Ό⁰ C. Bei dieser Betriebsart wird infolge der in der Höhe der Formen 5 erfolgenden Verbrennung des Brennstoffes und der Reduktionsgase durch die von dieser Brennstelle nach oben wirkende Wärmestrahlung" und Leitung des glühenden Brennstoffes reduzierendes Gas (CO) entwickelt, das nach unten entweicht, den Reduktionsprozeß des Erzes bewirkt und schließlich mit der durch 5 zugeführten Verbrennungsluft zu Kohlensäure (CO₂) verbrennt, die gleichfalls nach unten abzieht, so daß auch hier eine Mischung der Reduktionsgase mit den verschiedenen Verbrennungsprodukten ausgeschlossen ist. However, the blast furnace described also enables the specified method to be carried out with the sole use of solid fuels (solid carbon) which develop reducing gases. In this case, the reduction gas flow and its preheating by heat accumulator 10 and its supply line through 7 and 6 are omitted, and then only the combustion air in A heat accumulator 11 needs to be preheated; this preheating then takes place to 900 to ι 00Ό ⁰ C. In this operating mode, as a result of the combustion of the fuel and the reducing gases occurring at the level of the molds 5, reducing gas (CO ), which escapes downwards, causes the reduction process of the ore and finally burns with the combustion air supplied by 5 to form carbonic acid (CO ₂ ), which also withdraws downwards, so that a mixture of the reducing gases with the various combustion products is excluded here as well.

Bei dieser Verfahrensart erfolgt die Reduktion der Metalloxyde der Erze auf direktem W^Tege, · also ausschließlich durch festen Kohlenstoff. Da etwa 75 bis 80 kg Kohlenstoff für 100 kg ^Roheisen erforderlich, sind, ist zu ersehen, daß selbst bei großen Sauerstoffmengen im Erz höchstens 45 Prozent der Brennstoffmenge zur Reduktion herangezogen werden. Es kann sonach das durch Reduktion .gebildete Gas gerade oberhalb der Windformen 5 ausschließlich aus Wasserstoff und Kohlenoxyd bestehen und weder Kohlensäure, noch Wasserdampf, noch Stickstoff enthalten. Hierdurch ist aber eine Reduktion in wesentlich höherem Ausmaße als beim bekannten Kokshochöfen oder Elektrohochofen gesichert. Auch in wirtschaftlicher Beziehung zeichnetIn this procedure, the reduction is ege of the metallic oxides of the ore directly W ^T, · so exclusively by solid carbon. Since about 75 to 80 kg of carbon are required for 100 kg of pig iron, it can be seen that even with large amounts of oxygen in the ore, at most 45 percent of the amount of fuel is used for the reduction. Accordingly, the gas formed by reduction just above the wind forms 5 can consist exclusively of hydrogen and carbon oxide and contain neither carbonic acid nor water vapor nor nitrogen. However, this ensures a reduction to a much greater extent than in the known coke oven or electric oven. Also draws in an economic relationship

sich das vorliegende Verfahren von den bekannten Verfahren, z. B. vom Koksofenbetrieb, durch eine Brennstoffersparnis von etwa 22 Prozent aus, wobei überdies nocn durch den niederen Ofenschacht die Bau- und Erhaltungskosten wesentlich verringert werden. the present method differs from the known methods, e.g. B. from the coke oven, with fuel savings of around 22 percent, with nocn the construction and maintenance costs are significantly reduced by the lower furnace shaft.

Bei dieser Verfahrensart können die Wärmespeicher io, ii rechts und links vomIn this type of procedure, the heat storage io, ii to the right and left of the

ίο Hochofen in einem Block und nur durch Kühlkästen vom Ofen getrennt so angeordnet werden, daß eine besondere Heißwindleitung umgangen wird und der Heißwind vom Wärmespeicher unmittelbar in den Windring 19 und damit in die Formen 5 gelangt.ίο Blast furnace arranged in a block and only separated from the furnace by cooling boxes be that a special hot blast line is bypassed and the hot breeze from the heat accumulator directly into the wind ring 19 and thus enters molds 5.

Es ist ferner eine Vereinigung der zwei Reduktionsarten ohne irgendwelche wesentliche Abänderung des Verfahrens und ohne jede bauliche Abänderung des Hochofens zulässig. Diese Verfahrensart ist bei Erzeugung der Legierungen von Eisen mit Mangan, Chrom, Silizium, Phosphor o. dg-1. von Vorteil. It is also a union of the two types of reduction without any essential Modification of the procedure and without any structural modification of the blast furnace is permitted. This type of process is used in the production of alloys of iron with manganese, Chromium, silicon, phosphorus or dg-1. advantageous.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Ofenanlage von der Achse des Hochofens und der Esse symmetrisch . angeordnet. Es arbeitet immer nur ein Paar Wärmespeicher, während das andere durch Schieber ausgeschaltet ist. Sind z. B. nach mehrmonatlichem Betriebe Reparaturen an den in Verwendung stehenden Wärmespeichern 10 -und 11 durchzuführen, so wird durch Schließen der Schieber 23, 24, 25, 26 und des Essenschiebers 27 die ganze Seite I gesperrt, nachdem vorher durch Öffnen der Schieber 28, 29, 30, 31 und des Essenschiebers 32 die ganze Seite II mit dem Wärmespeicherpaar 33 und 34 eingeschaltet worden ist.As can be seen from Fig. 3, the furnace system is from the axis of the blast furnace and the Eat symmetrically. arranged. Only one pair of heat accumulators is working at a time the other is switched off by the slider. Are z. B. after several months of operation To carry out repairs to the heat accumulators 10 and 11 in use, see above by closing the slide 23, 24, 25, 26 and the food slide 27, the whole of page I. locked after previously by opening the slide 28, 29, 30, 31 and the food slide 32 the entire page II with the heat accumulator pair 33 and 34 has been switched on.

Die weiteren Vorteile, die das beschriebene Verfahren gegenüber den bekannten Verfahren, besitzt, bestehen darin, daß:The other advantages that the described method over the known methods, consists in the fact that:

i. beim Hochofen mit reduzierendem Gas dieses nach unten strömende Reduktionsgas vor den Formen vollständig verbrannt wird und die zum Schmelzen nötige Wärme vollkommen aufzubringen vermag, wodurch ein* zweiter Gasstrom oder eine besondere Wärmequelle zum Schmelzen des Erzes vollständig überflüssig wird;i. in the blast furnace with reducing gas this downwardly flowing reducing gas is completely burned in front of the molds and is able to fully apply the heat necessary for melting, whereby a * second gas stream or a special heat source to completely melt the ore becomes superfluous;

2. beim Koks- und Holzkohlenbetrieb eine vollständige Verbrennung des Kohlenstoffes erfolgt und damit die größtmögliche Wärmeausnützung und eine namhafte Brennstoffersparnis erzielt wird, während bei den bestehenden Verfahren höchstens eine 542. Complete combustion of the carbon in coke and charcoal plants takes place and thus the greatest possible heat utilization and considerable fuel savings is achieved, while with the existing procedures a maximum of 54

zentige Wärmeausnützung möglich ist,, weil der Kohlenstoff nur im Verhältnis von zwei Volumenteilen Kohlenoxyd (CO) zu einem Volumteil Kohlensäure (CO₂) verbrennt;cent use of heat is possible, because the carbon only burns in the ratio of two parts by volume of carbon dioxide (CO) to one part by volume of carbonic acid (CO ₂ );

3. der wärmebedürftigste Teil des Hochofens, das ist das Gestell bzw. der Herd, wesentlich besser als die bestehenden Verfahren mit Wärme bedacht sind; .3. the part of the blast furnace that needs most heat, that is the frame or stove, are significantly better than the existing processes with heat; .

4. die Reduktion wesentlich erleichtert ist und daher die Reduktionshöhe des Ofen-Schachtes und damit die ganze Höhe des Hochofens eine beträchtlich geringere wird, was eine bedeutende Verminderung der Bau- und Erhaltungskosten zur Folge hat;4. The reduction is much easier and therefore the reduction height of the furnace shaft and so that the entire height of the blast furnace is considerably lower, which means a significant reduction in the construction and entails maintenance costs;

5. jede stoffliche Regeneration entfällt, wogegen bei den bekannten Verfahren eine Regeneration . der Verbrennungsgase erforderlich ist, wozu hochwertige, kohlenstoffhaltige Brennstoffe und eine entsprechende Wärmequelle notwendig sind.5. There is no material regeneration, whereas in the known processes there is a regeneration . the combustion gases is required, including high quality, carbonaceous fuels and an appropriate heat source are necessary.

Claims

Patent Claims:

1. Process for reducing and melting in the blast furnace under the direction of the Reducing gas in the blast furnace from top to bottom through the feed, thereby characterized in that the reducing gas in one go from top to bottom first brings about the reduction of the ore, and then only by supplying preheated Combustion air is burned to generate the temperature necessary to melt the reduced ore, and eventually these combustion products are diverted downwards. -

2. A ^ experience according to claim 1, characterized characterized in that reducing gas is introduced into the blast furnace from above.

3. To carry out the method according to claim '1 or 2, a blast furnace, characterized in that the take-off (8) for the combustion products, below the feed line (19, 5) for the Combustion air ^ is arranged.

4. Blast furnace for carrying out the method according to claim 2, characterized in that that molds are arranged for the supply of the reducing gas in the upper or uppermost parts of the furnace.

5. Blast furnace according to claim 4, characterized in that instead of the forms an annular channel (6), which is open at the bottom, is provided for the supply of the reducing gas is. . ■

1 sheet of drawings.