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Vorrichtung zur unmittelbaren Gewinnung von Eisen und Stahl aus von
ihrer Gangart befreiten Erzen. Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, mittels
welcher in ein und demselben Gefäß oder Kasten das Reduzieren und Kohlen großer
Erzmengen unter vortrefflichen Bedingungen bewirkt werden kann. Die Erfindungsmerkmale
betreffen vornehmlich den den wichtigsten Teil der Anlage bildenden Reduktions-
und Kohlungskasten.
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Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise einige Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes.
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Abb. i ist ein senkrechter Schnitt durch den mit einem Schmelzofen
zusammengebauten Reduktionskasten.
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Abb.2 zeigt eine hydraulische Vorrichtung zum Heben und Senken des
Verschlußkegels des Reduktionskastens, Abb. 3 die Einzelheiten der Mittel zum Dichthalten
des Verschlusses.
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Abb. q. zeigt im Grundriß und senkrechten Schnitt eine Abart des Reduktionskastens.
Abb.5 stellt eine für geringe Erzeinsatzgewichte verwendbare Ausführungsform dar.
Die Reduktions- und Kohlungskammer (Abb. i) besteht aus einem vorzugsweise aus Metall
gefertigten, beispielsweise zylindrischen Kasten i. der ein- oder mehrstückig sein
kann und dessen Innenwandung mit .einer feuerfesten Auskleidung versehen ist. Dieser
die Reduktionskammer bildende Behälter muß I vollkommen dichtschließende Wandungen
besitzen.
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Im Innern dieser Reduktionskammer ist i ein aus feuerfestem Stoff
bestehender Zylinder 3 angeordnet, der eine große Anzahl von schräg ansteigenden
Öffnungen q. aufweist. Zwischen diesem Zylinder 3 und der Innenwandung des Kastens
i ist ein Ringraum 5 vorhanden, in den das zur Ableitung der aus dem Reduktionskasten
fortzuschaffenden Gase dienende Rohr io einmündet.
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In der Mitte des Reduktionskastens steht eine hohle Säule 6, die mit
einer großen Anzahl von schräg abfallenden öffnung-en 7 versehen ist, durch die
den in dem ringförmigen Schacht des Reduktionskastens enthaltenen Erzen die durch
die Leitung 8 und die am oberen Ende der Säule 6 angeordneten Schlitze 9 einströmenden
Reduktionsgase zugeführt werden.
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Ist der ringförmige Schacht mit Erzen beschickt, so läßt man durch
die Leitung 8 die Reduktionsgase einströmen, die durch die Schlitze 9 in den Hohlraum
der Säule 6
gelangen und von dort aus durch die öffnungen ; gleichmäßig
auf die zu reduzierenden Erzmassen verteilt werden. Nach der Reduktion ziehen die
Gase durch die öffnungen 4. des Zylinders 3 in den Ringraum 5 und von dort aus durch
die punktiert angedeutete Leitung i o ab.
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Nötigenfalls können mehrere Gasabzüge auf den Umfang des Ringraumes
5 verteilt sein. Auch kann dieser Ringraum 5 aus mehreren Einzelstockwerken bestehen,
die mittels geeigneter Schieber in gegenseitige Beziehung gebracht oder voneinander
abgeschaltet werden können.
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Ein Teil der in den Reduktionskasten einströmenden Gase geht senkrecht
von oben nach unten, ohne die Hohlsäule 6 zu durchziehen und trifft hierbei unmittelbar
auf die Erze, um danach durch die oberen Offnungen des Zylinders 3 zu entweichen.
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Das Beschicken des ReduktieDnskastens erfolgt durch die obere Füllöffnung,
welche durch einen vollkommen dicht schließenden Deckel i i verschlossen gehalten
wird.
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An seinem unteren Teil ist der Kasten i mit einem Kegel 12 versehen,
der sich in der Schließlage gegen eine Einlage 13 (Abb. 3) aus Dichtungsstoff legt
und dadurch einen dichten Abschluß gewährleistet.
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Das Heben und Senken des Kegels 12 wird durch Drehung von Spindeln
i ¢ oder durch eine hydraulisch betätigte Vorrichtung 15 (Abb. :!) bewirkt.
Die den Kegel 12 tragenden Stangen sind hohl und besitzen Innenkühlung.
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Beim Senken des Kegels 12 fällt das Metall in den Trichter 16 herab,
von wo aus es durch eine Schnecke 17 oder eine andere Vorrichtung nach dem Schmelzofen
18 übergeleitet wird, wo es, z. B. auf der Seite des Abstichloches, in das zu seiner
Aufnahme ständig erhaltene Metallbad nach und nach einsinkt, ohne hierbei der Einwirkung
der oxydierenden Ofenflamme ausgesetzt zu werden.
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Es muß dafür gesorgt werden, daß die Förderschnecke und der untere
Teil des Trichters 16 stets eine ausreichende Menge Metall enthalten.
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Sämtliche Teile der Vorrichtung schließen gegen außen vollkommen dicht
ab. Auf der Innenseite ist das Metall durch feuerfeste Stoffe, z. B. durch geschmolzenen
Quarz, gegen die Hitze geschützt. Erforderlichenfalls kann auch die Außenseite mit
einer passenden Verkleidung versehen sein.
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In dem Reduktionskasten der beschriebenen Art findet die Reduktion
sehr gleichmäßig statt. Das Reduktionsgas wird unter mäßigem Druck durch den Reduktionskasten
hindurchgetrieben, und dem Durchgang der Gase wird an allen Stellen des Einsatzes
ein gleich großer Widerstand entgegengesetzt. Es erfolgt daher eine überaus gleichmäßige
Verteilung in dem ganzen Raume, und da an allen Stellen gleiche Temperatur herrscht,
so wird auch eine gleichmäßige Reduktion und Kohlungerzielt.
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Nach der Beschickung wird der Reduktionskasten geschlossen und warmes
Gas oder Luft eingeblasen, damit die Erzmassen rasch auf die Reduktionstemperatur
gebracht wer-; den. Benutzt man Heißluft, so muß dieselbe durch Zuleiten von Verbrennungsgasen
vollständig herausgetrieben werden, bevor das Reduktionsgas in den Kasten eingeführt
wird. Darauf wird das auf die Reduktionstemperatur gebrachte Gas in den Kasteneingeleitet,
und nunmehr beginnt die Reduktion des an allen Stellen auf gleicher Temperaturhöhe
stehenden Erzeinsatzes.
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Im Verlauf des Reduktionsvorganges wird der Trichter 16 mit einem
wasseräampffreien Restgas gefüllt, das unter gleichem i geringen Drucke steht wie
die Reduktionskammer.
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Je höher die Erzsäule ist, um so größer ist das Gewicht, das auf den
unteren Schichten der Erzfüllung lastet, und um so größer ist auch dementsprechend
der Widerstand, den das Erz dem Gasdurchgang bereitet.
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In ganz großen Reduktionskammern finit sehr hoher Erzsäule ist sonach
der dem Gasdurchgang sich bietende Widerstand nicht in allen %vagerechten Querschnitten
der gleiche. In den unteren Teilen der Erzsäule erreicht er sogar hohe Werte, was
die Gefahr einer ungleichmäßigen Reduktion des Erzes nach sich zieht.
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Um diesem Übelstand zu begegnen, gibt man entweder dem Mantelkörper
3 oder der mittleren Säule 6 oder auch beiden eine konische Form. Die Dicke der
ringförmigen Erzsäule nimmt dann von oben nach unten ab, so daß die Erzsäule in
ihrer ganzen Höhe dem Durchgang der Gase gleichen Widerstand bietet.
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Im übrigen empfiehlt es sich, dafür zu sorgen, daß dieser Widerstand,
den die aus ' der mittleren Säule kommenden Gase Snden, ebenso groß wird wie der
Widerstand, dem die unmittelbar in den Erzraum eintretenden Gase begegnen.
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Durch diese Anordnung erreicht man, daß die Gase mit äußerst langsamer
Geschwindigkeit durch das Erz und den Mantelkörper 3 hindurchstreichen und daß in
einem einzigen Kasten große Einsatzgewichte reduziert werden können. Der Mantelkörper
3 kann auch in der aus Abb. q. ersichtlichen Weise ausgebildet sein. In diesem Falle
besteht er aus mehreren in geeigneten Abständen an-eordneten
Säulen
21, die mittels kastenartiger Bogenstücke 22 miteinander verbunden sind. Diese Bogenstücke
sind so abgeschrägt und zusammengesetzt, daß zwischen ihnen Spalte entstehen, die
in ähnlicher Weise wie die im Zylinder 3 nach Abb. i vorgesehenen öffnungen 4. schräg
verlaufen, wodurch ein jalousieartiger dickwandiger Zylinder entsteht, dessen öffnungen
oder Spalte ziemlich breit sind.
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Im Falle sehr hoher Reduktionskammern können die Säulen 21 nötigenfalls
aus mehreren Teilen bestehen, die von Konsolen 23 getragen werden.
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Die Lücken der Bogenstücke und die zwischen den Bogenstücken bestehenden
Spalte dienen zur Ableitung der die Erze verlassenden Gase. Die in der beschriebenen
Weise durch einen Mantelkörper (Hülse) nach Abb. i oder durch kastenartige Bogenstücke
nach Abb..l gebildete durchbrochene Ringwand bietet. den entweichenden Gasen eine
sehr große Austrittsfläche und bewirkt, daß die Gase bei äußerst geringen Geschwindigkeiten
durchströmen, wodurch verhindert wird, daß sie feste Bestandteile mitreißen.
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Falls erwünscht, kann die Richtung der Gasströmung umgekehrt «-erden,
indem man die Gase durch die Leitung io zuführt und durch den Kanal 8 abziehen läßt.
In diesem Falle würde man aber den Nachteil mit in den Kauf nehmen müssen, daß die
Gas- -mit zu hoher Geschwindigkeit durch die mittlere Säule 6 abziehen.
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Für geringe Erzeinsatzgewichte kann man sich eines kleineren Reduktionskastens
gemäß Abb.5 bedienen, bei dem der Mantelkörper 3 in Wegfall kommt. Die Reduktionsgase
strömen durch einen den Reduktionskasten umgebenden und mit nach innen gerichteten
Öffnungen versehenen Kranz 27 in den Reduktionsraum ein und bestreich: n den Einsatz
entweder unmittelbar oder durch Vermittlung einer mittleren Säule 6, worauf sie
nach erfolgter Reduktion durch einen zweiten, mit dem Ableitungskanal 26 verbundenen
Kranz 25 abziehen.