DE50910C - Vorrichtung und Verfahren zur unmittelbaren Gewinnung von Eisen aus Erzen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bisher ist es nicht möglich gewesen, Eisen direct aus den Erzen herzustellen, hauptsächlich deshalb nicht, weil während des Niederschmelzens Beschickung und Brennmaterial getrennt gehalten wurden. Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren besteht demgegenüber darin, dafs in die gehörig zerkleinerte und mit Zuschlägen innig vermengte Beschickung Gase und kohlenstoffhaltige Substanzen eingeführt werden, was durch eine Anzahl von Düsen stattfindet, die in den verschiedenen Zonen des Ofens angeordnet sind. An der Innenwand des Ofens sind mehrere nach innen geneigte Wände vorgesehen, über welche das eingetragene Gemenge aus Beschickung und Zuschlägen herabfällt.

Wenn das Gemenge unter der Wirkung der Wärme, die von den in den verschiedenen Zonen eingeführten Gasen und der Luft erzeugt wird, zu schmelzen beginnt, so sammelt sich das Metall auf dem unteren Schmelzherd des Ofens, und hier wird es durch Einführen von Wasserstoffgas und überhitzter Luft entkohlt und gereinigt. Dadurch Werden Kieselsäure und andere Unreinigkeiten und ein grofser Theil des in dem Metall enthaltenen Kohlenstoffes entfernt, und durch Regeln der Gaszuströmung, je nach der Beschaffenheit der Erze, kann ein reiner homogener Stahl erhalten werden.

Sollte sich herausstellen, dafs das geschmolzene Metall in dem Schmelzherd bei seinem Niedergang durch den Ofen nicht genügend Kohlenstoff aufgenommen hat, so kann durch die Düsen die nöthige Menge Kohlenstoff in Form fein zertheilten Graphits u. s. w. besonders zugeführt werden. Aus dem Schmelzherd fiiefst das Metall in einen Behälter über, den man mit einer Vacuumkammer zu dem Zweck in Verbindung bringt, die in dem Metall etwa noch vorhandenen Gase abzusaugen und dasselbe blasenfrei zu machen.

Die Zeichnung zeigt einen zur Ausübung des Verfahrens passenden Öfen in Fig. ι und 2 in zwei Ausführungsbeispielen im Schnitt und Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach Linie X-X, Fig. 2.

Der Schacht des Ofens kann eine gewöhnliche passende Form haben und in einem gewissen Abstande vom unteren Ende eine Rast ν haben, welche die durch eine nahe am oberen Ende befindliche Oeffnung D einzutragende Beschickung und das Brennmaterial trägt. Unter der Rast ν befindet sich der Verbrennungsherd B, der durch eine centrale Oeffnung unten mit dem Schmelzherd A communicirt.

Der Herd B, Fig. 1, ist von kugeliger Gestalt und communicirt mit dem Herd A durch einen engen Kanal w, während in Fig. 2 der

Herd B kegelförmig ausgeführt ist und am unteren Theil sich verengt, so dafs ein Kanal zwischen demselben und dem Schmelzherd A gebildet ist.

Das. obere Ende des Schachtes ist mit einem Auslafskanal α versehen, durch welchen die Gase und Verbrennungsproducte abziehen. Der anschliefsende Abzugkanal P ist mit einem Absperrorgan versehen. Durch diesen Kanal a können die Verbrennungsproducte entweder direct entweichen oder in den Seitenkanal P abgeführt werden, welcher mit einem Rohr communicirt, das nach dem Winderhitzer oder dem Gebläse L führt.

An der entgegengesetzten Seite des Schachtes ist ein Erhitzer M angeordnet, der zur Erhitzung der in die Beschickung einzuführenden Gase dient.

Der Schmelzherd A unter dem Verbrennungsherd B des Schachtes communicirt durch ein mit Absperrorgan versehenes Rohr m mit einem Behälter J, der in einem passenden Abstand vom Boden angeordnet ist und in welchem das geschmolzene Metall aus dem oberen Theil des Herdes A abfliefsen kann.

Der Behälter J communicirt durch einen passenden Kanal mit einer Vacuumkammer K oder einer ähnlichen Einrichtung zur Erzeugung eines Vacuums.

In verschiedenen Höhen des Ofenschachtes sind ferner Düsen angeordnet, die in den verschiedenen Zonen zur Einführung von Gas oder Gasen oder einem Gemenge von Gas und Luft in die Beschickung dienen. Den obersten Satz Düsen E ordnet man zweckmäfsig in einer solchen Höhe an-, dafs die dadurch eingeführten Gase direct in den oberen Theil der Beschickung eintreten können, während der nächst untere Satz Düsen F in einigem Abstande über der Rast ν liegt. Einen dritten Satz Düsen G läfst man unmittelbar unter der Rast ν einmünden, einen weiteren Satz Düsen H in den Verbrennungsherd B des Schachtes und endlich einen Satz Düsen in den Schmelzherd A.

Die an der Innenwand des Ofenschachtes angeordneten, nach innen geneigten Wände überdecken mit ihren inneren Kanten die zunächst unten folgenden Wände, Fig. 2, es kann aber auch im Schacht eine centrale Wand angeordnet werden, an welcher Wände sich befinden, die mit den von der Schachtwand vortretenden Wänden abwechseln, wobei die Kanten der einen Wände diejenigen der anderen überdecken.

Nachdem das Erz sortirt, zerkleinert und pulverisirt ist, wird eine Beschickung von demselben mit Zuschlagen, Koks oder anderem Brennmaterial durch die obere Oeffnung D in den Ofen eingetragen, wobei das Material auf die vortretenden Wände fällt. Atmosphärische Luft mit Kohlenoxyd und Wasserstoff werden alsdann durch die Düse E eingeführt und entzündet. Darauf werden Wasserstoff und Kohlenoxyd durch die Düsen F eingeführt und ebenso nach Erfordern durch die unteren Düsen H, bis die Beschickung in Verbrennung ist. Dann wird in den oberen Theil der Beschickung durch die Düsen E reines Wasserstoffgas eingeführt, um das Erz an dieser Stelle unter Beseitigung des darin enthaltenen Sauerstoffes und Schwefels zu desoxydiren und zu reduciren und das Eisen in eine schwammige Masse von reinem metallischen Zustande überzuführen.

Obschon angegeben wurde, dafs durch die zwischenliegenden Düsen FGH Kohlenoxyd zusammen mit Wasserstoffgas eingeführt werden soll, so kann der erforderliche Kohlenstoff mit dem Wasserstoff auch auf andere Weise zugeführt werden. So können z. B. Kohlenpulver oder flüssige Kohlenwasserstoffe mit dem Wasserstoffgas eingeführt werden, die Einführung von Kohlenoxyd ist aber vorzuziehen.

Die Mengenverhältnisse des Wasserstoffes und des Kohlenstoffes, die durch die Zwischendüsen eingeführt werden, können natürlich je nach der Zusammensetzung der Erze sich etwas ändern.

Sobald das Metall unter der Wirkung der Wärme, die von den in den verschiedenen Zonen, eingeführten Gasen und Luft erzeugtwird, zu schmelzen anfängt, fällt das geschmolzene Metall durch den Ofenschacht in den Schmelzherd A, worauf der reine Wasserstoff und überhitzte Luft durch die Düsen / eingelassen werden, um das geschmolzene Metall, das zum Theil der Einwirkung der durch die Düsen H eingeführten Gase auf. seinem ..Wege durch den Ofenschacht unterlag, zu entkohlen und zu reinigen.

Der Sauerstoff der Luft und der Wasserstoff, die in das geschmolzene Metall in dem Schmelzherd A eingeführt werden, erzeugen einen hohen Wärmegrad und dadurch werden die Kieselsäure und andere Unreinigkeiten, sowie ein grofser Theil des in dem Metall enthaltenen Kohlenstoffes entfernt, und durch Regeln der Gaszuströmung, je nach der Beschaffenheit der Erze, wird ein reiner homogener Stahl erhalten.

Sollte sich herausstellen, dafs das geschmolzene Metall in dem Schmelzherd A bei seinem Niedergang durch den Ofenschacht nicht genügend Kohlenstoff aufgenommen hat, so kann die nöthige Menge Kohlenstoff in Form, fein zertheilten Graphits, Spiegeleisens mit Cyan und

Luft durch die Düsen / in den Schmelzherd A eingeführt werden.

Wenn festgestellt worden ist, dafs der Stahl die gewünschte Qualität erlangt hat, so öffnet man das Ventil in dem Auslafsrohr m, so dafs das Metall in den Behälter J überfliefst. Wenn dieser Behälter mit Metall genügend gefüllt ist, so wird das Ventil in dem Rohr m geschlossen und die Verbindung mit der Vacuumkammer K wird dann geöffnet. Dadurch werden aus dem geschmolzenen Metall die Gase beseitigt, die darin noch enthalten sein könnten, und ein homogener Stahl gewonnen, der von den gewöhnlichen Mangeln (Blasen u. s. w.) frei ist.

Der Procefs kann dadurch zu einem continuirlichen gemacht werden, dafs die Oeffnung D mit einem Trichter verbunden wird, der so angeordnet sein kann, dafs das Beschicken keine Unterbrechung erfährt; dann findet auch das Schmelzen ohne Unterbrechung statt und die fein zerkleinerten und vermengten Erze und Zuschläge fallen über die einzelnen Wände fort, die so angeordnet sind, dafs das Material eine beständige Erhitzung durch das gasförmige Brennmaterial erhält.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι. Ein Schachtofen mit einer Anzahl von Düsen (E F), die in verschiedene Zonen der Schächte einmünden und mit geneigten Wänden, deren innere Kanten diejenigen der nächst unteren Wände überdecken, so dafs das Material genöthigt wird, von Wand zu Wand zu fallen, während es der Erhitzung des durch die Düsen eingeführten gasförmigen Brennstoffes unterliegt.
2. 2. Das Verfahren, in dem unter i. bezeichneten Apparate Eisen direct aus dem Erz herzustellen, darin bestehend, dafs zunächst in die hocherhitzte Beschickung aus Erz und Reductionsmaterial Wasserstoff eingeführt wird, dafs man dann an verschiedenen Punkten der Beschickung wasserstoff- und kohlenstoffhaltige Gase oder Dämpfe mit Luft oder Gas einführt, um das Erz zu zersetzen, und dafs das geschmolzene Metall auf dem Wege durch den Ofenschacht nach dem Sammelherde der Einwirkung von Wasserstoff und kohlenstoffhaltigen Substanzen ausgesetzt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.