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Ofenanlage, bestehend aus einem Kupolöfen und an diesen angeschlossenen
gasbeheizten Flammofen Die Erfindung bezieht sich auf eine Ofenanlage, 'bestehend
aus einem Kupolofen und an diesen angeschlossenen gasbeheizten Flammofen, dessen
heiße Abgase die niedergehende Kupolofenbeschickung vorwärmen, zum Erschmelzen zementitfreien,
besonders zur Herstellung von Stahlwerkskokillen geeigneten Gußeisens.
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Da diese Kokillen eine große Anzahl Güsse aushalten sollen, benötigt
man für sie ein Gußeisen von besonders hoher Festigkeit, Dehnung und Widerstandskraft
gegen Ausbrennen. Aus Roheisensorten, die Zementit enthalten, läßt sich ein derartig
hohen Anforderungen gewachsenes Gußeisen im normalen Kupolofen nicht herstellen.
Die Zementitbestandteile gehen nämlich infolge der verhältnismäßig niedrigen Schmelztemperaturen
im normalen Kupolofen unverändert vom Roheisen in das Gußeisen über und machen dieses
durch übergroße Sprödigkeit und Neigung zum Ausbrennen unbrauchbar für den obengenannten
Zweck. Sollen trotzdem Zementit enthaltende Roheisensorten Verwendung finden, so
muß durch Anwendung erhöhter Temperatur eine völlige Umwandlung dieser Eisenbestandteile
vorgenommen werden. Zu einem anderen Zwecke, nämlich zur Erzeugung eines kohlenstoffarmen
Gußeisens im Kupolofen durch Niederschmelzen von Schrott bzw. Roheisen ohne Koks
sowie zur Herstellung von Roheisen und Stahl, ist bereits eine Vereinigung von Schacht-
und Flammofen mit der vorstehend angegebenen Gasführung vorgeschlagen worden.
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Bei den bekannten Anordnungen gehen jedoch die Abgase einer im Vorofen
angeordneten Zusatzfeuerung im Gegenstrom zum flüssigen Eisen vom Vorherd in den
Schachtofen. Außerdem fließt bei ihnen die Schlacke mit dem flüssigen Eisen aus
dem Schachtofen in den Vorherd. Die dadurch bedingte hohe Schlackendecke verhindert
aber die überhitzung des flüssigen Eisens im Vorherd ganz erheblich. Die bekannte
Abgasführung hat ferner die Nachteile, daß CO,-Gase in die Schmelzzone gebracht
werden, die daselbst in C O zerfallen und einen unerwünschten Wärmeeffekt zur Folge
haben, und daß die Abgase erst in stark heruntergekühltem Zustand für die Luftvorwärmung
verwendet werden.
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Alle diese Nachteile werden gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch
beseitigt, daß der mit einem wannenförmigen Herd
versehene Vorofen
als Regenerativ- bzw. Rekuperativofen ausgebildet ist, dessen Verbrennungsgase zunächst
im Gleichstrom mit dem sich bildenden Gußeisen, sodann durch einen Regenerator bzw.
Rekuperatör und von hier vermittels eines besonderen über der Schmelzzone des Isupolofens
angebrachten Düsenringes in den Kupolofenschacht geführt werden und im Gegenstrom
zu der niedergehenden Iiup.olofenbeschickung ins Freie treten. .
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Bei einer solchen Ofenanlage trifft die Zusatzflamme des Vorofens
mit ihrer höchsten Temperatur das aus dem Schachtofen austretende rein flüssige
Eisen und streicht dann im Gleichstrom über das reine Eisenbad. Die Abgase mit ihrer
noch- sehr hohen Temperatur werden vom Vorofen aus unmittelbar zur Luftvorwärmung
benutzt, um somit die hohe Luftvorwärmung zu erreichen, die zur Erzielung höchster
Überhitzungstemperaturen der Zusatzfeuerung nötig ist. Die den Abgasen noch verbleibenden
Wärmemengen werden zur Anwailnung des Einsatzes veiivendet und erst über der Schmelzzone
dem Kupolofen zugeführt, arbeiten demnach nur auf diesem letzten Weg im Gegenstrom,
der dann allerdings günstig wirkt.
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In zweiter Linie besteht die Erfindung darin, daß der unter höherem
als Atmosphärendruck stehende Vorofen an den Kupolofen derart angeschlossen ist,
daß ein Teil der Gase der Schmelzzone, deren Druck größer als der im Vorofen herrschende
ist, in den Vorofen strömt. Es sei hierzu darauf hingewiesen, daß bei einer weiteren
bekannten, aber grundsätzlich vom Erfindungsgegenstande abweichenden Ofenanlage
der Druck im Schmelzraum höher als im Vorofen, in diesem aber gleich dem Atmosphärendruck
ist.
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In der Abb. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
in einer teilweise im Schnitt gehaltenen Seitenansicht dargestellt. Abb.2 zeigt
schematisch die Gasführung der Ofenanlage ohne Rekuperator.
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A ist ein Iiupolofen normaler Bauart. Das in ihm erschmolzene Roheisen
tritt durch ein Siphon B in den vorgebauten Rekuperativofen C ein und sammelt sich
mit breiter Oberfläche auf dem wannenförmig ausgebildeten Herde. Die Flamme einer
Zusatzfeuerung streicht lang über die Oberfläche des Eisenbades hin. Sie wird in
einem besonderen BrennerD, in dem sich das Heizgas (z. B. Koksofengas, aber auch
Teeröl) mit der durch einen Rekuperator E hocherhitzten Luft mischt, gebildet. In
die Rekuperatorrohre wird durch ein Anschlußrohr F kalte Luft eingeblasen, die sich
dadurch erwärmt, daß die heißen Ofenabgase, durch einen senkrecht abfallenden Kana1G
dem Herdraum entnommen, die Rekuperatorrohre von außen beheizen. Durch eine ÜCfnung
H verlassen die Abgase den Ofen und werden oberhalb der Schmelzzone des Kupolöfens
durch einen besonders hierfür vorgesehenen Düsenring J in das Innere des Ttupblofenschachtes
eingeführt und von hier aus mit den ILupolofengasen zusammen ins Freie geleitet.
Letztere Anordnung bietet wärmetechnisch den großen Vorteil, daß die den Allgasen
des Vorofens C innewohnende Wärme noch zur Vorwärmung der niedergehenden Beschickung
ausgenutzt wird.
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Der Abstich des erschmolzenen Gußeisens aus dein Herd des Vorofens
C erfolgt seitlich durch eine Abstichrinne I(: An Stelle des Siphons B kann auch
ein offener Überlauf mit Schlackenabscheidung treten. Hierdurch erreicht man eine
Erweiterung des Grundsatzes des Gleichstromes bei der Überhitzung. Es ist besonders
vorteilhaft, daß im Überhitzungsraum des Vorofens ein geringerer Überdruck als in
der Schmelzzone des Schachtes angewendet werden kann. Man braucht dem Breimer nur
so viel Druck zu geben, daß er seine eigenen Widerstände, die Abzugswiderstände
aus dem Vorofen und den Durchgangswiderstand der Vorwärmzone im Ofenschacht überwindet;
das sind etwa 300 mm W. S., während der Wind mit etwa 6oo mm W. S. .in die
Schmelzzone des Schachtofens eingeblasen wird.
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Infolge des Druckgefälles vom Schmelzraum gegen den Vorofen und gegen
den Schacht gehen die Abgase des Ofenschachtes zum Teil im Gleichstrom mit dem schmelzenden
Eisen in den Vorofen und vereinigen sich dort mit der Flamme des Vorofenbrenners,
um mit dieser weiter im Gleichstrom zu überhitzen.
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Der andere Teil der Schachtofengase streicht im Gegenstrom gegen die
Beschickung im Schacht hoch und trifft die Abgase des Vorofens, die gleichfalls
nun im Gegenstrom mit den Schachtgasen die Vorwärmung des Einsatzes vornehmen (vgl.
Abb.2). Man kann die Verteilung der Abgase dadurch regeln, daß man(eine Drosselklappe
11-7 in die Abgasleitung N einbaut, so daß der Druckunterschied des Ofenschachtes
gegen den Vorofen geregelt werden kann.
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Durch Einstellung des Gemisches kann man mit dem Brenner jede beliebige
oxydierende oder reduzierende Wirkung ausüben. Man kann dem Herd auch eine Aufgabevorrichtung
geben, um dem Bade flüssige oder feste Zusatzstoffe zum Schmelzen, Oxydieren, Reduzieren
oder Verschlacken zu geben. Um die Schlacke für sich abzugießen, kann man den Vorofen
kippbar ausführen.
Mit einer derartigen Ofenanlage lassen sich die
höchsten Eisentemperaturen erreichen, die selbst bei kurz dauernder Einwirkung geniigen,
sämtliche vom Roheisen mitgebrachte Zementitbestandteile umzubilden. Eine Rückbildung
der Zementitbestandteile tritt nicht ein. Man läßt den Pfanncninhalt abkühlen und
@-crgießt ihn bei normaler Gießtemperatur (etwa 1250 bis 130o°) ohne besondere Vorbereitung
der Formen. Erfahrungsgemäß erhöht sich die Gußzahl, die derartig hergestellte Kokillen
gewöhnlich vergossenen gegenüber aushalten, auf das Doppelte.