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Verfahren und Vorrichtung zum Veredeln, Legieren und Schmelzen von
Metallen, insbesondere von Eisen, in mehreren voneinander getrennten Stufen Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Veredeln, Legieren
und Schmelzen von Metallen u. dgl., insbesondere von Eisen, in mehreren voneinander
getrennten Stufen und besteht insbesondere darin, daß die einzelnen Stufen derart
miteinander verbunden sind, daß ein Abstich der untersten Stufe einen Übertritt
des Schmelzgutes von einer oberen zu einer nächstniedrigeren Stufe bewirkt, während
nach Beendigung des Abstiches das Schmelzgut bis zum nächsten Abstiche in der betreffenden
niedrigeren Stufe verbleibt. Zweckmäßig besitzt die Abstichstufe ein größeres Fassungsvermögen
und eine größere Tiefe als die vorhergehende Stufe. Der Ofen zur Ausführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorteilhaft in der Weise ausgestaltet, daß die
verschiedenen Stufen in einem einzigen Ofenraum angeordnet sind, der vorzugsweise
ringförmig ausgebildet ist. Die ständige Verbindung der beiderseits eines Dammes
liegenden Räume erfolgt vorteilhaft durch eine kleine, nur ein langsames Durchfließen
der Schmelzflüssigkeit gestattende, an der tiefsten Stelle der Herde angeordnete
Öffnung. Die erste Herdstufe kann ein geringeres Gefälle und eine geringere Druckhöhe
haben als die folgende Herdstufe. Ferner ist zweckmäßig die Durchflußöffnung des
die erste Herdstufe abschließenden Dammes kleiner als die -Durchflußüffnung des
nächsten Dammes oder des Abstichloches. Die Heizquellen zum Erhitzen sind vorzugsweise
in der Nähe der die einzelnen Stufen voneinander trennenden Dämme angeordnet und
können vorteilhaft aus Heizflammen bestehen. Der vom ringförmigen Ofenraum umschlossene
Hohlraum kann als Lufterhitzer ausgebildet sein.
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Durch den Ofen gemäß der Erfindung wird u. a. ermöglicht, das Schmelzen
oder Vorerhitzen des Schmelzgutes in der ersten Stufe. das weitere Überhitzen sowie
das Entschw efeln, Legieren oder sonstige Verfeinern des Schmelzgutes in der zweiten
bzw. folgenden Stufe vorzunehmen. Die einzelnen Maßrahmen können zu gleicher Zeit
in den entsprechenden Stufen durchgeführt werden, so daß der Übergang von der einen
zur folgenden innerhalb des gleichen Ofenraumes liegenden Stufe ohne weiteren Aufenthalt
erfolgen kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise an einem Ofen mit
ringförmigem Herd und Ölfeuerung veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. z einen Aufriß
im Schnitt, Abb. z einen Querschnitt, Abb. 3 eine Ansicht von links im Schnitt gemäß
Abb. r, Abb. .4 eine Draufsicht auf einen Ofen getriäß der Erfindung.
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Abb. 5 veranschaulicht das Profil des Ofenherdes im Querschnitt.
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In Abb. 6 und 7 ist eine weitere Ausfülrrungsform
des-
Ofens dargestellt, und zwar zeigt Abb. 6 einen Aufriß im Schnitt und Abb. 7 einen
Querschnitt durch einen Ofen gemäß dieser Ausführungsform.
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Der Ofen besteht aus einem ringförmigen Herd a, der durch zwei Dämme
b und c in zwei Abteilungen oder Stufen d und e unterteilt ist. Die Stufe d hat,
wie aus Abb. 5 ersichtlich, geringeres Gefälle und eine geringere Druckhöhe als
die Stufe e, und zwar fällt die Sohle der Stufe d nach dem Damme c zu ab, während
die Stufe e, welche tiefer liegt als die Stufe d, nach der Auslaufrinne oder dem
Abstichloch g zu abfällt. Die Dämme oder Stege b und c können geschlossen oder aber
auch zwecks Verbindung der beiden Herdstufen durchbrochen sein. In der Zeichnung
ist dargestellt, daß der Damm c einen Kanal f aufweist. Der Kanal
f hat einen geringeren Querschnitt als die Ausflußöffnung g. Die Ölbrenner
1a und i sind tangential angeordnet, und zwar gehört der Brenner i zu der
Stufe d und der Brenner h
zu der Stufe e. Der die zu behandelnde Schmelze,
z. B. das aus einem Kuppelofen austretende geschmolzene Eisen, aufnehmende muldenförmige
Raum ist mit k bezeichnet. Er steht mit der Abteilung d des Ofenherdes a in Verbindung.
Die Ausgestaltung der Verbindung zwischen dem Teil k und dem Herd a ist derart,
daß ein Abschluß von der Außenluft bewirkt wird. Mit Z ist eine der Auslaßöffnungen
der Verbrennungsgase bezeichnet, die in den Innenraum m in der Mitte des Ofens einmündet;
n sind die tangential angeordneten Abzugskanäle für die Heizgase. In dem Innenraum
zta ist ein Vorwärmer o für die den Ölbrennern h und i zu-
zuführende
Verbrennungsluft angeordnet. Der Luftvorwärmer o besteht aus vier Kammern, welche
nacheinander von der vorzuwärmenden Luft durchströmt werden, und ist außen mit schraubenförmig
angeordneten Rippen zur Führung der den Vorwärmer umspülenden Heizgase versehen.
Die Luft tritt durch die Öffnung p in den Vorwärmer ein, durchläuft diesen, indem
sie zunächst nach unten und dann wieder nach oben geführt wird und tritt aus dem
Vorwärmer wieder heraus in die Leitungen q, die zu den betreffenden Brennern führen.
Der Hohlraum in kann auch als Rekuperator bekannter Bauart ausgebildet sein. Desgleichen
können mehr als zwei Dämme vorgesehen, der Ofenherd a also in mehr als zwei Stufen
oder Abteilungen unterteilt sein.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Der Ofen wird durch
die Ölbrenner lt und i hoch vorerhitzt. Hierauf läßt man aus dem Raum k durch den
Kanal k das flüssig: Schmelzgut in die erste Abteilung oder Stufe d eintreten. Das
flüssige Schmelzgut fließt den Damm c langsam zu und gelangt durch den Kanal f in
die zweite Herdstufe e, wo es sich allmählich sammelt. Auf diesem langen Wege hat
sich sowohl durch die Berührung mit der vorerhitzten Herdfläche als auch durch die
weitere unmittelbare Erhitzung durch die aus den Ölbrennern tretenden Flammen das
Schmelzgut hocherhitzt, insbesondere da das fließende Gut der Ölflamme infolge der
großen Oberfläche zahlreiche und infolge der Fließbewegung immer neue Angriffspunkte
bietet. Eine weitere Durchmischung des flüssigen Schmelzgutes erfolgt durch die
Stauung vor dem Damme b und das Abfließen in die untere Stufe e, wobei auch alle
Teile des Schmelzgutes an die Oberfläche gelangen und hierbei nicht nur der erhitzenden
Ölflamme ausgesetzt werden, sondern auch eine Oxydation und Entschwefelung des Eisens
stattfindet. Sobald der Schmelzgutspiegel in beiden Stufen etwa bis zur Oberkante
des Dammes c gestiegen ist, können in der Stufe e weitere Veredlungen, wie Entschwefeln
durch Zusätze von Soda, Entgasen in der gleichen Weise sowie ein Legieren usw.,
stattfinden, falls dies notwendig sein sollte. Sobald die gewünschte Behandlung
des Schmelzgutes vollendet ist, erfolgt der Abstich, und das Schmelzgut tritt durch
die Ablaufrinne g aus der Herdstufe e aus. Diese Entleerung erfolgt infolge des
stärkeren Gefälles der Sohle der Herdstufen und der größeren Druckhöhe bedeutend
schneller als das Nachlaufen des flüssigen Schmelzgutes aus der oberen Herdstufe
d, so daß praktisch eine vollkommene Entleerung der Herdstufe e erfolgt und die
Ölflamme aus dem Brenner h nunmehr wiederum die Herdstufe sowie das in diese einlaufende
Schmelzgut in allen Schichten beheizt. Die allmählich sich entleerende Herdstufe
d wird durch den dauernden Zufluß von Schmelzgut aus dem Kuppelofen oder Vorherd
wieder aufgefüllt, so daß nach einiger Zeit wiederum beide Herdstufen bis etwa an
die Oberkante des Dammes b gefüllt sind und nunmehr derselbe Vorgang wiederholt
werden kann.
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Anstatt das Schmelzgut zwecks Veredlung usw. dem Ofen zuzuführen,
kann auch der Ofen selbst zum Schmelzen des Gutes Verwendung finden. Ein derartiger
Ofen ist in Abb.6 und 7 dargestellt. Er unterscheidet sich von dem oben erläuterten
Ausführungsbeispiel nur insoweit, als der Innenraum m nunmehr als Füllschacht für
das durch die Einfüllöffnung r einzuführende Gut ausgebildet ist. Der Füllschacht
m steht an seinem Unterende durch den Kanal s mit der Herdstufe
<3
in Verbindung. An den Füllschacht schließt sich ein Luftvorwärrner o an, der beispielsweise
die in Abb. i bis 3 dargestellte Bauart aufweisen kann. Die Heizgase treten @ an
unten nach oben durch den Füllschacht und dienen zur Vorwärmung des Schmelzgutes.
:Fach Umspülung des Luftvorwärmers treten sie aus dem Kanal t ins Freie oder zur
weiteren Verwendung wieder aus. Das flüssige Schmelzgut tritt aus dem Füllschacht
in die Herdstufe d und durch den Kanal f in die Herdstufe
e ein. In der Herdstufe d erfolgt die weitere Schmelzung, während
in der Herdstufe e die Veredlung, Vorlegierung usw. erfolgen kann.
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Der Ofen kann an Stelle einer kreisrunden Form naturgemäß auch eine
elliptische Form haben. Außerdem ist es gleichgültig, ob die Einfüllung nach Art
der Abb.6 geschieht oder z. B. oberhalb der Mitte des Ofens ein Aufgabetrichter
vorgesehen ist, oberhalb dessen sich eine zweckmäßig verschiebbare Abzugshaube befindet,
in der dann gegebenenfalls ein Lufterhitzer untergebracht ist.