DE540017C

DE540017C - Process for remelting metals in shaft furnaces

Info

Publication number: DE540017C
Application number: DEH112838D
Authority: DE
Original assignee: FRITZ HUTH DR
Current assignee: FRITZ HUTH DR
Priority date: 1927-08-27
Filing date: 1927-08-27
Publication date: 1932-12-24

Description

Verfahren zum Umschmelzen von Metallen in Schachtöfen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Schachtöfen (z. B. Kupolöfen) Metall, insbesondere Eisen, derart vergießbar umzuschmelzen, daß die gegossenen Gegenstände möglichst frei von Hohlräumen (Lunker, Blasen), Saigerungen u. dgl. sind. Diese schädlichen Erscheinungen werden dadurch verursacht, daß das schmelzende Metall, was sich besonders beim Gußeisen zeigt, Oxydationswirkungen ausgesetzt ist und außerdem infolge des hohen Gasdruckes, der im Ofen herrscht, Gas aufnimmt. Wenn auch für bestimmte Zwecke ein Sauerstoffgehalt im Gußeisen nicht schädlich, vielleicht sogar günstig wirkt. ist doch für das Abgießen komplizierter Gußstücke- mit verschiedenartigen Wandstärken, insbesondere bei kohlenstoffärmerem Grauguß von höherer Festigkeit, ein heißes, ruhiges, möglichst sauerstoff- und gasfreies Eisen erforderlich.Method for Remelting Metals in Shaft Furnaces of the Invention is the underlying task in shaft furnaces (z. B. Cupola) metal, in particular To remelt iron, so castable that the cast objects as possible are free of cavities (voids, bubbles), deposits and the like. These harmful Appearances are caused by the melting metal, which is particularly shows in cast iron, is exposed to oxidative effects and also as a result of the the high gas pressure prevailing in the furnace absorbs gas. Albeit for specific purposes an oxygen content in the cast iron is not harmful, and may even have a beneficial effect. is for the casting of complicated castings - with different wall thicknesses, especially with lower carbon gray cast iron of higher strength, a hot, Calm iron, preferably free of oxygen and gas, is required.

Gemäß der Erfindung wird die obige Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Schmelzzone und den darunterliegenden Winddüsen ein solcher Abstand aufrechterhalten wird, daß nur Kohlenoxyd zur Schmelzzone gelangt und durch seine fühlbare Wärme das Beschickungsgut schmilzt. Da auf diese Weise der unterhalb der Schmelzzone liegende Teil des Ofens als Gaserzeuger dient. so hat man es dadurch in der Hand, je nach der gewünschten Beschaffenheit des Endproduktes in demselben Ofen reduzierend, neutral oder oxydierend zu schmelzen. Betreibt man den Gaserzeuger als Heißgasgenerator, so kann man bei reduzierendem Schmelzen allein durch die erzeugten, hoch erhitzten, kohlenoxydreichen Gase des Gaserzeugers ein ruhiges, heißes Eisen für Gußzwecke erzeugen. Da der aus dem Schmelzgut, dein Zusatz, den Zuschlägen und dem Schmelzmittel bestehende Einsatz auf der Schmelzmittelsäule des Gaserzeugers unmittelbar ruht, so kann durch Einführen größerer Windmengen in den Generator der Schmelzvorgang zu einem neutralen oder oxydierenden gemacht werden. Die verstärkte Luftzufuhr kann auch durch besondere Luftzuführungen in der Nähe des oberen Endes der Schmelzmittelsäule im Gaserzeuger zugeführt werden. Die im Ofen oberhalb der Schmelzzone aufsteigenden brennbaren Gase können zur Vorwärmung des nachrückenden Einsatzes durch im oberen Teil des Ofens in bekannter Weise zugeführte Luft verbrannt werden.According to the invention, the above object is achieved in that between maintain such a distance between the melting zone and the tuyeres below becomes that only carbon oxide gets to the melting zone and through its sensible warmth the load melts. Because in this way the one lying below the melting zone Part of the furnace serves as a gas generator. so you have it in your hand, depending on reducing the desired consistency of the end product in the same oven, neutral or to melt oxidatively. If the gas generator is operated as a hot gas generator, so with reducing melting one can only use the generated, highly heated, carbon-oxide-rich gases of the gas generator a quiet, hot iron for casting purposes produce. Because the one from the melt, your additive, the surcharges and the flux existing use rests directly on the flux column of the gas generator, by introducing larger amounts of wind into the generator, the melting process can be achieved to be made a neutral or oxidizing one. The increased air supply can also through special air inlets near the top of the flux column are fed in the gas generator. Those rising in the furnace above the melting zone Flammable gases can be used to preheat the following use through in the upper Part of the furnace can be burned in a known manner supplied air.

Abgesehen davon, daß Hochöfen an sich als Generator arbeiten, aber zu einem anderen Zweck und mit anderer Wirkung, ist es bekannt, daß Kupolöfen gelegentlich als Gaserzeuger wirken, jedoch ist diese vorübergehende Wirkung bisher als nachteilig empfunden und möglichst vermieden worden. Demgegenüber liegt das Wesen der Erfindung darin, den hupolofen dauernd, d. h. während des ganzen Schmelzvorganges, unter entsprechender Verwendung der für die Verbrennung erforderlichen Mittel in seinem unteren Teil als Gaserzeuger zu betreiben. Es ist ferner vorgeschlagen worden, einen Kupolofen im oberen Teil des Schachtes nur mit dem Schmelzgut zu beschicken und im unteren, gegenüber dem oberen Schacht erweiterten Teil kurz oberhalb der Winddüsen mit Brennstoff derart zu beschicken, daß dieser sich ringförmig um die mittlere Schmelzgutsäule legt und zu Kohlenoxyd verbrannt wird, das oberhalb der. Schmelzzone zu Kohlensäure verbrannt wird, um das im oberen Schacht befindliche Schmelzgut vorzuwärmen. Bei dieser Einrichtung läßt sich aber nicht vermeiden, daß in der Nähe der Winddüsen auch schon Kohlensäure in größeren Mengen entsteht, weil die Brennstoffschicht nur schwach und niedrig ist, während ein reiner Generatorbetrieb nur bei starker und hoher Brennstoffsäule möglich ist, auf der die Gattierung aufruht, wie das beim Gegenstand der Erfindung der Fall ist.Apart from the fact that blast furnaces work as generators, but for another purpose and with another effect, it is known to use cupolas occasionally act as gas generators, but this temporary effect has so far been considered disadvantageous felt and avoided if possible. In contrast, lies the essence of the invention in taking the horn, d. H. during the entire melting process, under appropriate Use of the means necessary for incineration in its lower part operate as a gas generator. It has also been suggested that To load a cupola furnace in the upper part of the shaft only with the melting material and in the lower part, which is wider than the upper shaft, just above the To charge wind nozzles with fuel so that this is annular around the lays middle melt column and is burned to carbon dioxide, which is above the. Melting zone is burned to carbonic acid, around the one located in the upper shaft Preheat the melt material. With this facility, however, it cannot be avoided that In the vicinity of the tuyeres, carbonic acid is already produced in large quantities, because the fuel layer is only weak and low, while a pure generator operation is only possible with a strong and high fuel column on which the charge rests, as is the case with the subject matter of the invention.

Da der beim Generatorbetrieb verbrauchte Brennstoff durch Nachschub aus dem oberen Einsatz ergänzt wird, so wird für die Durchführung des Verfahrens zweckmäßig ein Brennstoff verwandt, der in seiner Zündung verzögert ist, beispielsweise ein in bekannter Weise mit einem Kalküberzug versehener Koks oder eine ebenso behandelte Holzkohle o. dgl. Ein so beschaffener Brennstoff wird beim Niedergehen im oberen Ofenschacht stark vorerhitzt, verliert in der Schmelzzone seine Kruste und tritt in voller Weißglut in den Gaserzeuger ein, ohne daß sein Kohlenstoffgehalt wesentlich angegriffen ist. Auf diese Weise wird der gaserzeugende Teil des Ofens in so genügender Weise mit Brennstoff versorgt, daß der Gaserzeugungsbetrieb ohne Unterbrechung durchgeführt werden kann. Da der nachrückende Brennstoff weißglühend in den Gaserzeuger gelangt, so wird die Gasbildung wesentlich gefördert und ein sehr heißes Gas erzeugt. Dabei wirkt die in voller Weißglut befindliche Brennstoffsäule des Gaserzeugers als Überhitzer für das sie durchrieselnde Schmelzgut. Zur weiteren Förderung der Gaserzeugung kann der dem Gaserzeuger zugeführte Wind in an sich bekannter Weise- vorerhitzt werden. ' Die zweite Ursache der unerwünschten Gasaufnahme durch das Schmelzgut ist der an und für sich in jedem Schachtofen herrschende hohe Gasdruck. Dieser kann im vorliegenden Falle durch Erzeugung eines Saugzuges im Schacht verringert werden, was den weiteren Vorteil mit sich bringt, daß der benötigte Wind für den Gaserzeuger ohne oder mit geringerem Überdruck zugeführt werden kann.Since the fuel consumed during generator operation is supplied by replenishment from the above insert is added, it is used for the implementation of the procedure appropriately a fuel used which is delayed in its ignition, for example a coke provided with a lime coating in a known manner or a coke treated in the same way Charcoal or the like. A fuel of this type becomes when it goes down in the upper The furnace shaft is heavily preheated, loses its crust in the melting zone and occurs in full incandescence into the gas generator without its carbon content being significantly affected is attacked. In this way, the gas generating part of the furnace becomes more sufficient Fueled manner that the gas generating operation is carried out without interruption can be. Since the fuel that is advancing enters the gas generator incandescent, in this way the gas formation is significantly promoted and a very hot gas is generated. Included The fuel column of the gas generator, which is in full incandescent heat, acts as a superheater for the melt material trickling through them. To further promote gas generation can the wind supplied to the gas generator can be preheated in a manner known per se. 'The second cause of undesired gas absorption by the melt material is the high gas pressure inherent in every shaft furnace. This can in the present Fall can be reduced by generating an induced draft in the shaft, which the further The advantage is that the wind required for the gas generator with or without lower overpressure can be supplied.

Besondere Vorteile bietet der reduzierende Betrieb des Ofens bei der Verwendung von leicht oxydierbarem Schmelzgut, z. B. Eisenschwamm. Während dieser bei den gebräuchlichen Schmelzprozessen im Schachtofen stark oxydiert wird und dadurch zum größten Teil verlorengeht, wird er bei reduzierendem Schmelzen nach. dem beschriebenen Verfahren in gleicher Weise ausgenutzt wie das sonst benutzte, weniger empfindliche Schmelzgut. Der gleiche Vorteil ergibt sich auch beim Umschmelzen von anderem kohlenstoffarmen Schmelzgut; wie Stahl- und Flußeisenabfällen, und von Zusatzlegierungen und Zusatzmetallen.The reducing operation of the furnace offers particular advantages for Use of easily oxidizable melt material, e.g. B. sponge iron. During this is heavily oxidized in the usual melting processes in the shaft furnace and thereby is lost for the most part, it is lost with reducing melting. the described Process used in the same way as the less sensitive one otherwise used Melt material. The same advantage also arises when remelting other low-carbon ones Melt material; such as scrap steel and fluoro iron, and of additional alloys and metals.

Eine zur Ausübung des Verfahrens besonders geeignete Ausführungsform eines Schachtofens ist auf der Zeichnung im senkrechten Längsschnitt dargestellt.An embodiment particularly suitable for carrying out the method a shaft furnace is shown on the drawing in a vertical longitudinal section.

Der Schachtofen d ist mit drei Gruppen von Windzuführungen versehen, nämlich einer unteren Gruppe b, einer mittleren Gruppe c und einer dritten Gruppe d. Vor der Begichtung wird der Ofen in seinem unieren Teil etwa bis zur Höhe der zweiten Luftzuführungsgruppe c mit Brennstoff, z. B. Koks, gefüllt. Nach Entzündung des Kokses wird die untere Düsengruppe b in Tätigkeit und dadurch die oberhalb dieser Düsen befindliche Brennstoffsäule in Weißglut versetzt. Gleichzeitig erhitzt sich auch der unterhalb der Düsengruppe b liegende Koks, der den Sammelraum e für das geschmolzene Metall ausfüllt. Die darauf über der Düsengruppe b stehende Brennstoffsäule bildet den Gaserzeuger f. Auf diese weißglühende Brennstoffsäule wird der Einsatz von oben eingebracht. Die den Generator f verlassenden heißen Gase erhitzen und schmelzen den Einsatz.The shaft furnace d is provided with three groups of wind inlets, namely a lower group b, a middle group c and a third group d. Before the feasting, the furnace is heated in its lower part approximately up to the level of the second air supply group c with fuel, e.g. B. coke filled. After inflammation of the coke, the lower group of nozzles b is activated and thus the one above it Nozzles located fuel column in white heat. At the same time heats up also the coke lying below the nozzle group b, which forms the collecting space e for the molten metal fills. The fuel column standing on top of nozzle group b forms the gas generator f. The insert is placed on this incandescent fuel column brought in from above. Heat the hot gases leaving the generator f and melt the insert.

Zur Erzielung der günstigsten Wirkung des Gaserzeugers, dessen verbrauchter Koks aus dem niedergehenden Einsatz ergänzt wird, muß die Brennstoffhöhe im Gaserzeuger f unter gleichzeitiger Regelung der Windmenge und Windpressung auf eine bestimmte Höhe eingestellt werden. Um dies zu ermöglichen, ist in die Ofenwand eine Kontrollvorrichtung in Gestalt einer Anzahl von Schaulöchern g eingebaut, die übereinander oder auch seitlich versetzt in geeigneten Abständen angebracht sind. Diese Vorrichtung ermöglicht gleichzeitig eine dauernde Beobachtung der Höhe des Brennstoffs im Gaserzeuger, so daß diese stets auf der jeweilig günstigsten Höhe gehalten werden kann.To achieve the most favorable effect of the gas generator, the consumed one Coke is added from the declining use, the fuel level in the gas generator f with simultaneous regulation of the amount of wind and wind pressure to a certain level Height can be adjusted. To make this possible, there is a control device in the furnace wall built in the form of a number of peepholes g, one above the other or also are attached laterally offset at suitable intervals. This device enables at the same time constant monitoring of the level of fuel in the gas generator, so that this can always be kept at the most favorable level in each case.

Zu dem Zweck, nicht. nur die fühlbare Wärme des Generatorgases auszunutzen, sondern auch das Gas selbst für den Schmelzsorgang im oberen Teil des Ofens zu verbrennen, ist etwa in der Höhe des oberen Endes des Generators die zweite Düsenreihe c angebracht, durch die dem Ofen in der Schmelzzone Verbrennungsluft zugeführt wird. Zur Verbrennung von etwa noch oberhalb der Schmelzzone vorhandenen Gase dienen die Düsen d. die in beliebiger Weise verteilt angebracht sein können. Die dadurch erzeugte Hitze wird zur Vorwärmung des Einsatzes ausgenutzt.For the purpose of not. to use only the sensible heat of the generator gas, but also to burn the gas itself for the melting element in the upper part of the furnace, the second row of nozzles c is attached approximately at the level of the upper end of the generator, through which combustion air is supplied to the furnace in the melting zone will. The gases are used to burn gases that are still present above the melting zone Nozzles d. which can be distributed in any way. The resulting Heat is used to preheat the insert.

Bei größerem Durchmesser des Ofenschachtes kann man in bekannter Weise eine oder mehrere der Windzuführungen b in die Mitte oder sonstwie in das Innere des Bodens verlegen. um auch dem Kern der Brennstoffsäule genügend Luft zuzuführen. Der die Generatorwindzuführungen enthaltende untere Teil des Ofenschachtes kann, wie auf der Zeichnung dargestellt ist, im Durchmesser erweitert sein, um zu verhüten, daß das von oben herabtropfende «Metall zu nahe an der unteren Windzuführung vorbeitropft und durch den einströmenden Wind eine Abkühlung erfährt. Dadurch wird eine Abkühlung des herabrieselnden Nietalls vermieden.If the diameter of the furnace shaft is larger, it can be done in a known manner one or more of the wind feeders b in the middle or otherwise in the interior laying the floor. in order to also supply enough air to the core of the fuel column. The lower part of the furnace shaft containing the generator wind feeds can, as shown in the drawing, be enlarged in diameter to prevent that the metal dripping down from above drips too close to the lower wind inlet and is cooled by the incoming wind. This creates a cooling off of the rivet trickling down avoided.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for remelting metals in shaft furnaces, characterized in that such a distance is maintained between the melting zone and the underlying air supply lines for gas generation that only carbon oxide (generator gas) reaches the melting zone or the shaft furnace nozzles in its vicinity and, if necessary, through it Combustion has an increased effect, noticeable heat melts the load.

2. Procedure according to claim i, characterized in that a Difficult to ignite, poorly reactive fuel is added, which only occurs in the melting zone becomes ignitable and serves to fill the space between the tuyere and the melting zone.

3. The method according to claim i and 2, characterized in that the melting furnace is placed under suction from the gout. who sucks off the blast furnace gases and through the negative pressure generated in the furnace the introduction of the required air below the melting zone supported. .a .. facility for exercising the procedure after the claims i to 3, characterized in that the furnace above and below the Provide the melting zone with a number of inspection holes (g) arranged one above the other is.