DE348383C - Verfahren zum Betriebe von Eisenhochoefen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betriebe von Eisenhochöfen. Der wichtigste Vorgang im Hochofen spielt sich in dem Sinne ab, daß der Koks vor den Formen möglichst sofort zu Kohlenoxyd verbrennt, das in der Beschickungssäule aufsteigend das Eisenoxyd zu Eisen reduziert, womit das Kohlenoxyd selbst zu Kohlensäure wird. Dieses metallische Eisen wird dann in der Schmelzzone niedergeschmolzen, d. i. die Zone in der Nähe der Düsen oder Formen auf eine Strecke, die sich nach oben etwa 3 bis 5 m ausdehnt, also der Umfang der sogenannten Rast. Der Hochofenteil oberhalb der Rast dient zu der erwähnten Vorbereitung der Schmelzmassen und zum Vorwärmen der Beschickung, wobei in dem Schacht selbst keine Schmelzerscheinungen vorkommen sollen, damit die Massen sich nicht zusammenballen und Störungen hervorrufen. Im Schacht soll auch kein unnützer Kohlenstoffverbrauch stattfinden, wie dies eintritt, wenn sich bei hoher Temperatur die aus der Reduktion des Eisenoxyds oder aus dem Kalkstein sich bildende Kohlensäure Koks zu Kohlenoxyd umsetzt.
• In dem üblichen Hochofenbetrieb treten nun aber derartige schädliche Wärmeeinwirkungen im Schacht doch auf, was sich darin ausspricht, daß auf einer beträchtlichen Strecke im Hochofen eigentlich gar nichts vor sich geht. Dies kommt in einem Schaubild sinnfällig zum Ausdruck, das in der Zeichnung wiedergegeben ist und dem Buch von Harry Campbell »The Manufacture and Properties of Iron und Steel« New York und London 1907 entnommen wurde. Wie sich hier schon aus dem parallelen Verlauf der senkrechten Linien ergibt, geschieht auf der mit d bezeichneten Strecke, also von i d.oo° C bis herab auf 8oo° C überhaupt nichts, ja wenn nicht ein besonders guter und fester Hochofenkoks zur Verwendung gelangt, wird auf dieser Strecke der Kohlenstoff durch Kohlensäure angegriffen und in Kohlenoxyd verwandelt, das zwar nachher als Gichtgas wieder erscheint, aber doch als ein Verlust zu bezeichnen ist, da der Hochofen seiner ganzen Natur nach doch nicht als Gaserzeuger gedacht ist.
• Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, daß die Vorgänge in der Schmelzzone ganz anderen Bedingungen unterliegen als die in der Reduktionszone, so daß es nicht zulässig ist, beide einfach dadurch zu verkuppeln, daß die in der Schmelzzone entstehenden großen Gasmassen von hoher Temperatur einfach auch in den Schacht und damit in die Reduktions- und Vorwärmezone hineingeschickt werden; damit ist natürlich eine unterschiedliche Beeinflussung der Reduktionszone im Vergleich zu der Schmelzzone völlig ausgeschlossen. Gemäß der Erfindung wird dadurch eine scharfe Trennung zwischen Schmelzzone und Reduktionszone mit unterschiedlicher Beeinflussungsmöglichkeit geschaffen, daß am Ende der Rast, d. h. auf einer Strecke von etwa 3 bis 5 m, also zwischen Rast und Schacht, ein Teil der Gase, die aus der Schmelzzone kommen, nach außen abgeführt wird. Zunächst wird damit die mit a bezeichnete Zone im Hochofen erspart, da die eigentlich alleinige Funktion dieses Stückes, nämlich eine Abkühlung der Gase von etwa I 4oo° C bis auf 8oo° C zu bewirken, durch das Abziehen der Gase nach außen durchgeführt wird. Es können deshalb im Anschluß an die Rast im Schacht sofort die Umsetzungen beginnen, die unterhalb dieser Temperatur von 8oo° C vor sich zu gehen pflegen; mit anderen Worten; da jetzt die für die Oxydationswirkung der Kohlensäure nötige hohe Temperatur nicht mehr vorliegt, kann jetzt die gewünschte Umsetzung zwischen Kohlenoxyd und Eisenoxyd mit Bildung von Kohlensäure ungestört vor sich gehen, wie auf der anderen Seite auch das unnötige Auflösen von Kohlenstoff zu Kohlenoxyd verhindert wird. Damit ist gleichzeitig der Vorteil verbunden, daß die Höhe der Beschickungssäule und entsprechend natürlich auch der Winddruck erheblich herabgesetzt werden können.
• Auf der anderen Seite erhält man für die Schmelzzone auch eine völlige Freiheit bezüglich der Vorwärmung des Windes. Für die Vorgänge in der Schmelzzone ist natürlich eine hohe Vorwärmung des Windes zweckmäßig; es waren dieser aber bisher dadurch Grenzen, gesetzt, daß man auf die Vorgänge in der Reduktionszone Rücksicht nehmen mußte, die nach dem oben Gesagten unter der höheren Vorwärmung des Windes naturgemäß litten. Aus diesem Grunde mischen die Amerikaner den heißen Wind nach Bedarf mit kalter Luft, um wenigstens auf diese Weise einen Einfluß auf die Vorgänge in der Reduktionszone zu gewinnen, damit die Schmelzzone sich nicht zu hoch hinauf erstreckt, und Störungen wie etwa durch Zusammensintern der Massen eintreten. Im vorliegenden Falle kann man sich die Vorteile bei der Zuführung von heißer Luft für die Schmelzzone jedoch voll zunutze machen, ohne damit Schädigungen im Schacht in Kauf nehmen zu müssen, da man bei höherer Vorwärmung des Windes lediglich die abzuziehende Gasmenge entsprechend vergrößern braucht.
• Diese Abführung der übermäßigen Wärme nach außen hat auch noch folgende Wirkung: Man hat sich gerade in neuerer Zeit lebhaft bemüht, einen für die Verwendung im Hochofen besonders geeigneten Koks herzustellen, und zwar einen solchen von einer derartigen Leichtverbrennlichkeit, daß er vor den Formen möglichst sofort zu Kohlenoxyd verbrennt. Es wird dies dadurch erreicht, daß eine Überhitzung des Kokses im Koksofen und damit das Austreiben der letzten Reste Wasserstoff aus dem Koks vermieden werden. Nun kann bei dem normalen Hoehofenbetrieb aber rückwärts dennoch eine solche Überhitzung des Kokses herbeigeführt werden, da die Einwirkung der heißen Gase in der oberen Zone des Hochofens auf den Koks einer erneuten Destillation entspricht, unter der die Wasserstoffreste ausgetrieben werden, und der Koks die Eigenschaft der Schwerverbrennlichkeit erhält. Indem im vorliegenden Falle diese erneute Destillation unter der höheren Temperatur vermieden wird, wird auch bei Verwendung eines besonders leicht verbrennlichen Kokses verbürgt, daß diese Eigenschaft bis zu der Stelle, wo sie ausgenutzt werden soll, auch tatsächlich erhalten bleibt.
• Die Verwendung eines solchen leicht verbrennlichen Kokses und die Sicherung dieser Eigenart wiederum im Hochofen selbst bergen auch insofern einen weiteren Vorteil, als- damit wieder die Temperatur des Windes herabgesetzt werden kann: In Deutschland bläst man durchweg auf allen Hochofenbetrieben reit verhältnismäßig hoher Temperatur, etwa im Mittel 8oo' C. Die Windvorwärinung ist nun an sich, besonders wenn es sich um hohe Temperaturen handelt, recht teuer, so daß schon aus diesem Grunde die «Möglichkeit einer Temperaturherabsetzung wünschenswert erscheint. Bei Anwendung von richtig hergestelltem Koks, d. h. Koks, der ähnlich wie Holzkohle in nicht meßbarer Zeit zu Kohlenoxyd verbrennt, kann man die Windtemperatur herabsetzen, womit über die Ersparnis hinaus weitere Vorteile im Sinne des vorliegenden Verfahrens erreicht werden. Nur in dem Falle, daß man außerordentlich viel direkte Reduktionsarbeit verrichten will, d. h. wenn man also hoch siliziertes Eisen. Ferrosilizium oder Mangan herstellen will, muß die Temperatur des Windes wieder entsprechend erhöht werden.
• Bei der Verarbeitung von Stoffen, die gebundenes Wasser enthalten, wie z. B. von Minette, tritt im üblichen Hochofenbetrieb vielfach die Erscheinung ein, daß durch die zu schnelle Vorwärmung der Beschickung zufolge des Übermaßes an Wärme im Schacht ein Platzen und damit eine Zerkleinerung des Erzes stattfindet, worunter der Hochofenbetrieb wieder rückwärts leidet; man kann deshalb nicht gut derartige Stoffe ohne entsprechende Vorbereitung verarbeiten. Bei dem Betriebe nach dem beanspruchten Verfahren ist diese Wärmemenge für die Vorwärmung der Beschickung von vornherein schon kleiner, wie man auch die Wärme der nach außen abgezogenen Gase zu einer gesonderten allmählichen Vorwärmung und Trocknung benutzen kann. Die Beschickung wird also durch Zerkleinerung, Absieben, Brikettierung des feinen Erzes und Trocknung von grober Feuchtigkeit vorbereitet und so in den Ofen eingebracht, daß eine Entmischung der Korngröße nicht vorkommen kann. Damit können die emporsteigenden Gase den Schacht gleichmäßig bestreichen und das Größtmaß ihrer Arbeit leisten. Durch Beseitigung der groben Feuchtigkeit vor Eintritt der Massen in den Hochofen wird dann die gute Ausnutzung in der Vorwärme- und Reduktionszone ebenfalls günstig beeinflußt.
• Die erläuterten Wirkungen werden an sich schon dadurch erreicht, daß eine entsprechende Menge der Gase abgezogen und damit dem Ofenbetrieb entzogen wird. plan kann aber auch noch die regelnde Einwirkung gegebenenfalls verstärken, indem man die Gase kühlt und wieder an einer geeigneten Stelle in den Schacht zurückführt, womit man eine weitere unterschiedliche Beeinflussung zwischen Reduktionszone und Vorwärmezone erzielen kann.
• Man hat schon für Zinkreduktionsöfen vorgeschlagen, die zinkhaltigen Gase aus der Formenebene abzuziehen und nach der Befreieng von Zink wieder zur Vorwärmung der Massen in den Schacht zurückzuführen, um überhaupt das Zink in geeigneter Form gewinnen zu können. Auch bei der Verarbeitung von »Franklinit«, einem in Amerika vorkommenden, zinkhaltigen Eisenerz, ist man in ähnlicher Weise vorgegangen. Schließlich ist auch eine derartige Abzweigung und Wiedereinführung von Gasen für mit Rohkohle beschickte Öfen vorgesehen worden, um auf diese Weise einen Schwelteer oder Urteer zu erhalten. Um die sich im Hochofenbetrieb ansammelnden Zyankalimengen zu gewinnen, hat man ebenfalls vorgeschlagen, diese oberhalb der Formenebene aus dem Hochofenschacht abzuziehen.
• Allen diesen Maßnahmen gegenüber unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch, daß sie gerade auf die normale Erzeugung im Hochofen zugeschnitten ist und für diese die Erscheinungen beseitigen will, die dadurch bedingt sind, daß bisher eine verhältnismäßig beträchtliche Zone im Hochofen und Kühlung vorgesehen werden mußte, allein um die Gase von ihrer ursprünglichen hohen Temperatur auf eine solche herabzukühlen, bei der eine Umsetzung zwischen Kohlensäure und Kohlenstoff nicht mehr eintritt, die vorzeitige Erweichung der Beschickung, die nachträgliche Überhitzung an sich richtig hergestellten Koks und die zu schnelle Vorwärmung gebundenes Wasser enthaltender Erze (Minette) vermieden wird.

Claims (3)

1. PATENT-AxsPRÜcHE: i. Verfahren zum Betriebe von Eisenhochöfen, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Rast, also zwischen Rast - und Schacht ein Teil der Gase, die aus der Schmelzzone kommen, nach außen abgeführt wird, damit die schädlichen Wärmeeinwirkungen im Schacht, unnötige und nachteilige Auflösung von Kohlenstoff zu Kohlenoxyd, vorzeitige Erweichung der Beschickung, nachträgliche überhitzung von an sich richtig hergestelltem Koks, zu schnelle Vorwärmung von Stoffen, die gebundenes Wasser enthalten (Minette), vermieden werden, wobei gleichzeitig die Höhe der Beschickungssäule und damit der Winddruck um ein entsprechendes Maß herabgesetzt werden können.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogenen heißen Gase nach Kühlung ganz oder teilweise wieder in den Hochofenschacht zurückgeführt werden, um noch eine unterschiedliche Beeinflussung zwischen Reduktions- und @'orwärmezone zu erzielen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fühlbare Wärme des abgezweigten Gasstromes nutzbringend verwertet wird, und zwar zweckmäßig, indem die Begichtungsmassen vor der Beschickung entsprechend getrocknet oder angewärmt werden. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abziehen der heißen Gase in einem derartigen Maße vorgenommen wird, daß mit der Rückführung möglichst eine Temperatur von 8oo° C erreicht wird.