DE663297C

DE663297C - Process for melting gray cast iron in a foundry shaft furnace using preheated wind

Info

Publication number: DE663297C
Application number: DEP67745D
Authority: DE
Original assignee: EUGEN PIWOWARSKY DR ING
Current assignee: EUGEN PIWOWARSKY DR ING
Priority date: 1933-01-13
Filing date: 1933-01-13
Publication date: 1939-04-25

Description

Verfahren zum Schmelzen von Grauguß im Gießereischachtofen unter Verwendung von vorgewärmtem Wind Die vorliegende Erfindung betrifft ein im Gießereischachtofen durchgeführtes Schme@xverfahren, welches ein Gußeisen von außerordentlich hoher Überhitzung und überraschend guten mechanischen und technologischen Eigenschaften zu erzielen gestattet und größte Sicherheit und Gleichmäßigkeit der Ofenführung gewährleistet.Method for melting gray cast iron in a foundry shaft furnace using Preheated Wind The present invention relates to a foundry shaft furnace Schme @ xverfahren carried out, which a cast iron of extraordinarily high Overheating and surprisingly good mechanical and technological properties to achieve the greatest possible safety and uniformity of the furnace operation guaranteed.

Seit Jahren bemüht man sich, aus dem Gießereischachtofen ein Eisen zu erzeugen, welches den in jüngster Zeit erhobenen Forderungen auf weitgehende Überhitzung entspricht. Trotz Verwendung hoher Kokssätze und verschiedener anderer Maßnahmen ist es jedoch bisher nicht gelungen, Eisen-Sätze, welche z. B. lediglich aus Gußbruch und Gießereiroheisen bestehen, höher als etwa 135o bis 140o° zu überhitzen. Lediglich durch Beifügung größerer Prozentsätze an Stahlschrott gelingt. es bekanntlich, die Temperatur des im Gießereischachtofen erschmolzenen Eisens (Rinneneisentemperatur) bis annähernd i5oo° zu treiben, wobei für den letzteren Überhitzungsgrad mindestens 8o°/0 Schrottanteile nötig sind und im übrigen die möglichen Überhitzungsbereiche in etwa linearer Beziehung zum Stahlschrottanteil der Gattierung stehen.For years, efforts have been made to get an iron out of the foundry shaft furnace to produce, which the recently raised demands on extensive Corresponds to overheating. Despite using high rates of coke and various others However, measures have so far not been successful in iron sets which, for. B. only consist of broken cast iron and foundry iron, to overheat higher than about 135o to 140o °. This can only be achieved by adding larger percentages of scrap steel. it is well known the temperature of the iron melted in the foundry shaft furnace (channel iron temperature) to be driven up to approximately 150 °, whereby for the latter degree of overheating at least 80 ° / 0 scrap proportions are necessary and the rest of the possible overheating areas have an approximately linear relationship to the steel scrap content of the class.

Es ist auch versucht worden, durch Einblasen von Sauerstoff oder Einspritzen bestimmter Wassermengen die Temperatur in der Verbrennungszone des Gießereischachtofens zu erhöhen. Diese Maßnahmen waren teils zu wenig erfolgreich, teils zu wenig wirtschaftlich, um in der Praxis dauernd Eingang zu finden. Es sind auch Bemühungen bekannt geworden, durch Überhitzung des Windes höhere Temperaturen in der Schmelzzone des Ofens hervorzurufen (Griffin-Ofen, Schürmann-Ofen, Hammelrath-Ofen usw.). Auch diese Verfahren konnten sich nicht durchsetzen, da ihr Erfolg nicht den Erwartungen entsprach. Dies hängt in erster Linie damit zusammen, daß die letzteren Verfahren darauf beruhten, entweder die heißen Abgase des Gießereischachtofens für die Vorwärmung der Verbrennungsluft nutzbar zu machen oder aber den Verbrennungsvorgang im Gießereischachtofen so zu leiten, daß C 0-reiche Abgase entstehen, welche alsdann in besonderen, mit dem Gießereischachtofen aber wärmetechnisch zwangsläufig gekuppelten Vorrichtungen zur vollkommenen Verbrennung gebracht und für die Vorw ärmung der Verbrennungsluft nutzbar gemacht werden. Ganz abgesehen davon, daß fast alle diese Bauarten außerordentlich teuer sind, war ihr metallurgischer Erfolg in den meisten Fällen sehr klein oder er blieb vollkommen aus.Attempts have also been made by puffing or injecting oxygen certain quantities of water, the temperature in the combustion zone of the foundry shaft furnace to increase. Some of these measures were not successful enough, some were not economical enough, in order to find constant use in practice. Efforts have also become known to cause higher temperatures in the melting zone of the furnace by overheating the wind (Griffin oven, Schürmann oven, Hammelrath oven, etc.). These procedures could also do not prevail because their success did not live up to expectations. This depends primarily related to the fact that the latter proceedings were based on either the hot exhaust gases from the foundry shaft furnace for preheating the combustion air to make it usable or to reduce the incineration process in the foundry shaft furnace lead that C 0-rich exhaust gases arise, which then in special, with the foundry shaft furnace but thermally inevitably coupled devices for perfect combustion brought and made usable for preheating the combustion air. Quite apart from the fact that almost all of these types are extremely expensive, you were metallurgical success in most cases was very small or remained perfect the end.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmelzverfahren im Gießereischachtofen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mit üblichen bzw. verminderten Satzkokssätzen gearbeitet wird, wobei gleichzeitig die Vorwärmung der Verbrennungsluft über 40o° C heraufgehend bis etwa 6oo oder 7oo°, und zwar in einer besonderen Vorrichtung mit zusätzlicher, von" der Beheizung des Gießereischachtofens unabhängiger Beheizung (Koks, Gas, Kohle'hstaub usw.) erfolgt. Aber selbst dieses Vea.:,, fahren führt nur dann zum vollen Erfolg w=enn der Satzkoks nicht zu hoch gewählt wird, höchstens vielmehr, nach Abzug gegebenenfalls zur Aufkohlung von Stahlschrott auf etwa 3 °/o C benötigten Kohlenstoffs, etwa 81/, beträgt. Metallurgisch, wärmetechnisch und auch wirtschaftlich noch günstiger werden die Schmelzverhältnisse, wenn je nach erzielter Windtemperatur i bis 3/o Satzkoks gegenüber der üblichen Satzkoksmenge in Abzug gebracht werden. Ein nach den vorstehenden Grundsätzen durchgeführtes Schmelzverfahren im Gießereischachtofen ergibt insbesondere dann, wenn das Düsensystem durch ausreichende Bemessung der Düsenquerschnitte ein Arbeiten mit niedrigen Drücken ermöglicht (auch eine Unterteilung des Winddrucks in zwei oder mehr übereinanderliegende Düsenreihen wirkt ähnlich), ein außerordentlich heißes Eisen, welches auch bei Abwesenheit von Stahlschrott in der Gattierung Temperaturen von 145.o bis 155o° besitzt. Dies aber ist zweifellos als überraschender Erfolg und bemerkenswerter technischer Fortschritt zu verbuchen, da es mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen gelingt, Gußeisen solcher Güte zu erzielen, wie sie sonst nur thermisch nachbehandeltes (im Flamm- oder Elektroofen nachraffiniertes) Gußeisen aufweist. Erst durch die gleichzeitige Anwendung der: vorstehend geschilderten Maßnahmen wird der Gießereischachtofen zu einer Schmelzvorrichtung, welche den schärfsten Ansprüchen an Betriebssicherheit und Gleichmäßigkeit des Schmelzbetriebes genügt, und bei geringster Wartung einen Grauguß hoher Güte liefert.The present invention relates to a melting process in a foundry shaft furnace, which is characterized in that with normal or reduced set coke rates is worked, while at the same time preheating the Combustion air above 40o ° C up to about 600 or 700 °, in a special device with additional heating that is independent of "the heating of the foundry shaft furnace (Coke, gas, coal dust, etc.) takes place. But even this Vea .: ,, driving leads only if the set coke is not chosen too high to be a complete success, at most rather, after deduction, if necessary for the carburization of steel scrap to about 3% C of the required carbon, about 81 /, is. Metallurgical, thermal and The melting ratios are also even more economically favorable, if depending on Achieved wind temperature i to 3 / o set coke compared to the usual amount of set coke be deducted. A melting process carried out according to the above principles in the foundry shaft furnace results especially when the nozzle system has sufficient Dimensioning of the nozzle cross-sections enables working with low pressures (also a division of the wind pressure into two or more superimposed rows of nozzles has a similar effect), an extremely hot iron, which even in the absence of Steel scrap of the type has temperatures of 145.o to 155o °. But this is undoubtedly a surprising success and a remarkable technical advance to be booked, since it succeeds with the measures described above, cast iron to achieve a quality that is otherwise only thermally post-treated (in the flame or electric furnace refined) cast iron. Only through the simultaneous Applying the measures outlined above, the foundry shaft furnace is closed a melting device that meets the strictest requirements for operational safety and uniformity of the melting operation is sufficient, and one with the least amount of maintenance High quality gray cast iron supplies.

Eine Gießereischachtofenanlage, wie sie für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in Frage kommt, ist zwar in der amerikanischen Patentschrift 1 376 479 vom 3. Mai 1921 bereits vorbeschrieben, doch wird daselbst die Windvorwärmung nach oben hin mit 5oo° F = 29o° C ausdrücklich begrenzt, wodurch, wie rechnungsmäßig leicht nachzuweisen ist, der gewünschte Erfolg 'sich nicht einstellen kann. Überdies ist in der genannten Patentschrift die Bedeutung einer möglichst niedrig gehaltenen, am besten noch verminderten Satzkoksmenge nicht erkannt worden.A foundry shaft furnace system such as that used for carrying out the process according to the invention comes into question, is in the American patent 1 376 479 of May 3, 1921 already described above, but the wind preheating is there up to 5oo ° F = 29o ° C is expressly limited, whereby, as calculated it is easy to prove that the desired success cannot be achieved. Besides is in the mentioned patent the meaning of a kept as low as possible, at best the still reduced amount of coke has not been recognized.

Die zu Beginn der Beschreibung geschilderten Maßnahmen aber, nach welchen die Winderhitzung unter Verwendung und Ausnutzung der Abgase des Gießereischachtofens durchgeführt wird, haben (selbst wenn Windtemperaturen von q.00° und darüber erzielt ,jverden) abgesehen von den wärmetechnisch :günstigen, auf hohen CO-Gehalt der Ab- g gen ,'ä- e gerichteten Nachteil, daß Betriebsverhältnissen die Windvorwärmung den ".Mit dem Betrieb des Gießereischachtofens zwangsläufig gekuppelt ist. Geht z. B. der Ofen kalt, so sind auch die Abgase kälter und C 0-ärmer, d. h. die Winderhitzung läßt nach; das aber unterstützt die Möglichkeit des Einfrierens des Ofens (gleichgerichteter Kreislauf). Erhöhte Satzkoksaufgabe ist nutzlos, da sie erst zu einer Zeit zur Auswirkung käme, nach welcher der Ofen längst eingefroren ist. Tritt dagegen nach dem neuen Schmelzverfahren aus irgendwelchen Gründen ein Temperaturabfall des Ofens und damit des Eisens auf, so braucht nur die Windtemperatur durch stärkere Beheizung des gesondert gefeuerten Winderhitzers vorübergehend gesteigert zu werden, um den Ofen sofort wieder in Zug zu bringen. Dies konnte auch durch einen am 16. Februar 1935 durchgeführten Versuch an der in der Schmelzhalle des Aachener Gießerei-Instituts vorhandenen Versuchsanlage gezeigt werden. Der vorhandene Gießereischachtofen von 300 mm Durchmesser, der gewöhnlich eine Stundenleistung von 36o bis q.00 kg besitzt, wurde unter Verwendung einer vollkommen stahlschrottfreien Gattierung angeblasen und die Windtemperatur allmählich bis auf 700° gesteigert. Die Winderhitzung erfolgte mittels eines Sicromal-Winderhitzers mit getrennter Beheizung (Rostfeuerung). Der Temperaturzunahme des Windes entsprechend, konnten die Kokssätze des gewöhnlich mit etwa 150/0 Satzkoks (infolge der großen Ausstrahlung des Kleinkupolofens) betriebenen Ofens bis auf 8 °/a heruntergedrückt werden. Das Eisen war überaus heiß. Der Ofen schmolz ferner so schnell, daß die vorhandenen Arbeitskräfte nicht ausreichten, den Ofen in dem Maße aufzufüllen, wie es der Schmelzgeschwindigkeit des Ofens entsprach. Es wurde nunmehr eine starke Betriebsstörung künstlich hervorgerufen, indem unter Erhöhung des Satzkokses bis auf 12°/a erneut Kaltwind auf den Ofen angesetzt wurde (mit Hilfe einer von der Heißwindleitung getrennten Kaltwinderzeugungsanlage). Der Ofen fror innerhalb einer halben Stunde ein und gab kein Eisen mehr. Es wurde nun erneut auf Heißwind von 700° umgeschaltet, und der Ofen kam erneut in Betrieb, schmolz vollkommen klar und rein aus; lediglich einige schwere Masseln, welche dem Durchmesser des Ofens nicht genügend.angepaßt waren und während der Störungsspanne im oberen Teil des Schachtes zusammengebacken waren, gingen nicht mehr herunter. Es zeigt sich demnach durch diesen Versuch, der übrigens von vier Uhr nachmittags bis neun Uhr abends dauerte, welche außerordentlichen Vorteile die getrennt betriebene Winderhitzung betriebstechnisch. gewährt. Der Betrieb von GießereischaoNe; öfen gemäß der vorliegenden Erfindung betet. demnach folgende Vorteile: ' w`° i. Das Erschmelzen eines überaus heißen Eisens gegebenenfalls auch ohne Zusätze von Stahlschrottanteilen.However, the measures described at the beginning of the description, according to which the wind heating is carried out using and exploiting the exhaust gases from the foundry shaft furnace (even if wind temperatures of q.00 ° and above are achieved) apart from the thermal engineering : favorable due to the high CO content of the waste g g s' ä e directed disadvantage that the operating conditions, the Windvorwärmung ". Is inevitably coupled with the operation of the foundry shaft furnace. If, for example, the furnace goes cold, the exhaust gases are also colder and lower in C 0, ie the wind heating decreases; Increased coke feed is useless, as it would only come into effect at a time after which the furnace has long been frozen. If, on the other hand, there is a temperature drop in the furnace and thus in the iron for any reason after the new melting process, then only the wind temperature needs to go through stronger heating of the separately fired blast furnace needs to be temporarily increased in order to bring the furnace back into motion immediately Foundry shaft furnace with a diameter of 300 mm, which usually has an hourly output of 36o to q.00 kg tzt, was blown using a completely scrap-free charge and the wind temperature gradually increased up to 700 °. The wind was heated by means of a Sicromal wind heater with separate heating (grate firing). Corresponding to the temperature increase of the wind, the coke sets of the furnace, which is usually operated with about 150/0 set coke (due to the large radiation of the small cupola furnace), could be pushed down to 8 ° / a. The iron was extremely hot. The furnace also melted so quickly that the manpower on hand was insufficient to replenish the furnace to the extent that the furnace was melting at a rate. A severe operational disruption was now artificially caused by a cold blast being applied to the furnace again with an increase in the set coke up to 12 ° / a (with the help of a cold blast generating plant separated from the hot blast line). The oven froze up within half an hour and gave no more iron. It was now switched again to a hot blast of 700 °, and the furnace came back into operation, melted completely clear and pure; only a few heavy pigs, which were not sufficiently adapted to the diameter of the furnace and which had caked together in the upper part of the shaft during the malfunction, no longer went down. This experiment, which incidentally lasted from four in the afternoon to nine in the evening, shows the extraordinary advantages of separately operated wind heating from an operational point of view. granted. Operation of Foundry ShaoNe; ovens according to the present invention. therefore the following advantages: '' w`` ° i. The melting of an extremely hot iron, possibly without the addition of steel scrap.

Die Schmelzgeschwindigkeit des Ofens wird erheblich gesteigert (um 3o bis 50'1,)-3. Die Ausnutzung :des Brennstoffes ist eine wesentlich günstigere.The melting speed of the furnace is increased considerably (by 3o to 50'1,) - 3. Utilization: of the fuel is a much cheaper one.

q.. Infolge .des niedrigen Koksverbrauches ergibt sich ein sehr schwefelarmes Gußeisen. 5. Die betriebstechnischen Bedingungen sind einfacher, insbesondere können auftretende Störungen wesentlich schneller beseitigt werden.q .. As a result of the low coke consumption, the result is a very low-sulfur one Cast iron. 5. The operational conditions are simpler, especially can occurring faults can be eliminated much faster.

Auch die Einheitlichkeit des mit Heißwind niedergeschmolzenen Eisens ist eine überaus gute.Also the uniformity of the iron melted down with a hot wind is an extremely good one.

Claims

PATENT CLAIM: Process for melting gray cast iron in a foundry shaft furnace using a preheated blast heater that is heated independently of the furnace generated wind, characterized in that the wind temperature to over 400 °, rising up to about doo or 700 °, set and at the same time the sentence looks uni at least i is reduced by up to 3% compared to normal furnace operation and a maximum of 81j, amounts to.