-
Reduktionsofen zum unmittelbaren Herstellen von gießfertigem Gußeisen
aus Erz im Gießereibetrieb und Verfahren zu seinem Betriebe Das Hauptpatent betrifft
ein Verfahren zur Herstellung gießfertigen Gußeisens aus Erzen in Gießereibetrieben.
Dabei werden unabhängig voneinander arbeitende Schachtöfen verwendet, von denen
der eine zum Reduzieren der eisenhaltigen Erze dient, während in dem anderen das
reduzierte Gut niedergeschmolzen wird. Der Reduktionsvorgang in dein ersten Schachtofen
geht dabei in der Weise vor sich, daß das in den Ofen eingetragene Erz bei niedriger
Temperatur reduziert wird. Das reduzierte Gut wird dann in dem gleichen Ofen für
kurze Zeit einer hohen Temperatur von ungefähr zooo° C ausgesetzt, wobei es sich
mit einer Schicht bedeckt, die das Erz nach dem Austragen aus dem Ofen gegen die
Einwirkung des Luftsauerstoffes schützt.
-
Die Erfindung betrifft nun einen Schachtofen zur Durchführung des
im Hauptpatent geschilderten Reduktionsverfahrens sowie ein Verfahren zum Betriebe
des Ofens.
-
Es sind Schachtöfen bekannt, bei denen die Brenner in Vorverbrennungsräumen
angeordnet sind. Diese Vorverbrennungsräume sind aber gegenüber der Außenluft vollkommen
abgeschlossen und nur nach dem Ofenschacht zu geöffnet. Das Anheizen des Ofens geschieht
in der üblichen Weise im Ofen-Schacht mittels Holz o. dgl. Derartige Öfen sind aber
für die Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent nicht geeignet, da die
Flamme infolge ,des durch den großen Widerstand der Erzsäule bedingten hohen Drucks
abreißt, also sofort nach dem Entzünden wieder ausgehen würde, d. h. der Ofen wäre,
wie es die Großversuche bestätigt haben, überhaupt nicht in Gang zu bringen. Und
schließlich soll die Reduktion durch Gas erfolgen, also eine direkte Berührung des
Erzes mit festen Brennstoffen möglichst vermieden werden.
-
Weiter ist es bei gewöhnlichen Gießereischachtöfen bekannt, das Stichloch
zum Anheizen des Ofens, in dessen unterem Teil des Schachtes sich Brennstoffe, wie
Holz, Koks o. dgl., befinden, offen zu lassen, bis die Ofensohle gut vorgewärmt
ist. Die Zuführung der Verbrennungsluft geschieht hierbei jedoch in den Ofenschacht,
in dem auch die Verbrennung erfolgt.
-
Gemäß der Erfindung werden für das Anheizen und zum Betriebe des Ofens
Vorv erbrennungsräume, gegebenenfalls in verschiedenen Zonen des Ofenschachtes,
angeordnet, die mit Luftklappen versehen sind. In diesen Vorverbrennungsräumen wird
das Gasluftgemisch bei geöffneten Luftklappen zur Entzündung
gebracht,
und diese bleiben so lange offen, bis die Wandungen der Vorverbrennungsräume zum
Glühen gebracht sind. Nach dem Schließen der Luftklappen wird im Ofen: ein Überdruck
aufrechterhalten.
-
Die Vorverbrennungsräume, in welche die': eigentlichen Brenner münden,
erleichtern das Anheizen und den Betrieb des Ofens wesentlich. Die Flamme brennt
hierbei in einem freien Raum. Da aber die entzündete Flamme durch den hohen Widerstand,
den die Ofenbeschickung bietet, sofort wieder ausgehen würde, sind die Vorverbrennungsräume
erfindungsgemäß mit besonderen Luftklappen versehen, die die Ausbildung der Flamme
ermöglichen. Erst wenn die Wandungen der Vorverbrennungsräume rotglühend geworden
sind, werden die Klappen geschlossen, da dann ein Abreißen der Flamme nicht mehr
möglich ist. Die Flamme findet dann an den Wandungen der Vorverbrennungsräume immer
wieder eine zündende Aufprallfläche.
-
Die Eintrittsöffnungen der Vorverbrennungsräume in das Ofeninnere
sind derart angeordnet, daß sich die austretenden Flammen gegenseitig nicht beeinflussen.
Es hat sich herausgestellt, daß, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, der Ofen
nicht angefahren werden kann. Um die letztere Bedingung zweckmäßig zu erfüllen,
werden die Eintrittsöffnungen der Vorverbrennungsräuine in den Schachtofen sowohl
seitlich als auch in der Höhe gegeneinander versetzt angeordnet. Die gegenseitige
Versetzung der Eintrittsöffnungen der Vorverbrennungsräume gestattet in einfacher
Weise, jeder Flamme die günstigste Richtung zu geben. Sie ermöglicht weiter, die
Temperatur im Ofen entsprechend dem im Hauptpatent angegebenen Verfahren aufrechtzuerhalten,
da ohne besondere Regelung die Flammenwirkung so eingestellt werden kann, daß die
gewünschte Temperatur erhalten wird.
-
Des weiteren hat es sich bei Versuchen herausgestellt, daß eine besonders
gute Reduktion des aufgegebenen Erzes dann erzielt wird, wenn Reduktionsgas in die
Vorverbrennungsräume eingeführt wird. Auch kann über oder unter den Brennern selbst
oder an beiden Stellen noch eine besondere Zufuhr von Reduktionsgas in den Ofen
vorgesehen sein, falls eine größere Menge desselben notwendig ist.
-
Der Ofenquerschnitt kann entweder rund oder rechteckig sein. Wird
ein runder Schachtofen, z. B. ein vorhandener Gießereischachtofen, verwendet, so
wird ein besonders gutes Bestreichen des Ofeninnern durch die Flamme der Brenner
erzielt, wenn die Vorverbrennungsräume in den Ofen in tangentialer Richtung einmünden.
Es ist zwar schon bekannt, das für den Betrieb eines Schachtofens notwendige Gas
tangential einzuführen. Dieser bekannte Ofen besitzt aber keine Vorverbrennungsräume,
die tangential einmünden, sondern die Verbrennung erfolgt im Ofenschacht.
-
Der Ofen wird zweckmäßig in der Weise in Betrieb genommen, daß die
Klappen der Vorverbrennungsräume nach dem Entzünden der Brenner so lange geöffnet
bleiben, bis das Mauerwerk derselben auf Hellrotglut gekommen ist. Wenn dieser Zeitpunkt
eingetreten ist, werden die Klappen geschlossen und erst dann das Reduktionsgas
eingeführt. Diese Art und Weise der Inbetriebnahme des Ofens ist besonders wichtig,
da bei anderer Betriebsweise der Ofen nur sehr schwierig und unter großer
Gefahr angeheizt werden könnte.
-
In der Zeichnung sind Reduktionsöfen nach der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht. Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch den Ofen nach der Linie
A-B der Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie C-D der Fig. i, Fig. 3 einen
Schnitt nach der Linie E-F der Fig. i, Fig. q. einen Schnitt nach der Linie G-H
der Fig. i, Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Ofen mit rechteckigem Ouerschnitt,
Fig. G einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 5.
-
In Fig. i ist der Ofenkörper i in der bei Schmelzöfen üblichen Weise
ausgemauert. Er ist an seinem unteren Ende 2 kegelförmig verengt und mit einer Austragevorrichtung
beliebiger Art versehen.
-
Über dein konischen Teil e befindet sich ein zylindrischer Teil 3,
in den die Vorv erbrennungskammern q. und 5 in tangentialer Richtung einmünden.
Die Mündungen G und 7 der Kammern ,4 und 5 sind dabei in der Höhe gegeneinander
versetzt angeordnet.
-
In die Kammern q. und 5 ragen die reduzierend betriebenen Brenner
$ und 9 hinein, denen über die Anschlüsse io bzw. i i die Verbrennungsluft und über
die Anschlüsse l2 bzw. 13 der gasförmige Brennstoff zugeführt wird.
-
Durch die Anordnung der Mündungen 6 und 7 der Vorverbrennungskammern
,4 und 5 in verschiedener Höhe und in tangentialer Richtung wird erreicht, daß die
in den Ofen eintretenden Flammen sich gegenseitig nicht beeinflussen.
-
Über jeder der Vorverbrennungskammern4 und 5 befinden sich Luftklappen
1.1 bzw. 15, durch welche die Vorverbrennungskammern mit der Außenluft in Verbindung
gesetzt werden können. Den Vorv erbrennungskaininern
4 und 5 wird
außerdem das Reduktionsgas durch die Leitungen 16, 17 zugeführt. Ferner befinden
sich im Ofen Stochlöcher 18, durch die Stocheisen beim Hängen des Ofens eingeführt
werden. Diese Stochlöcher sind zweckmäßig so angeordnet, daß sie nach den Mündungen
der Verbrennungsräume in den Ofen weisen, um bei einem etwaigen Hängen des Ofens
oder bei einem Versetzen der Mündungen der Verbrennungskammern diese frei zu machen.
-
An den Vorverbrennungsräumen 4 und 5 befinden sich außerdem die Zündlöcher
19 und 2o sowie Schaulöcher 21 und 22 zur Überwachung des Brenners. In dem unteren
Teil 23 des Ofens ist eine beliebige Austragevorrichtung, z. B. ein Stößel, eingebaut,
der das reduzierte Gut in den Vorherd 24 befördert.
-
Oberhalb der Vorverbrennungskarninern 4. und 5 sind, wie der Schnitt
G-H in Fig. 4 zeigt, nochmals Vorverbrennungskammern 25, 26, die bei -27, 28 in
den Ofen münden, angeordnet. Auch an diesen Vorverbrennungskammern sind Brenner
29, 30 angeordnet, denen bei 31 und 32 Luft und bei 33 und 34 gasförmiger
Brennstoff zugeführt wird. Die Vorverbrennungsräume 25, 26 besitzen ebenfalls Luftlclappell
35, 36 sowie Zündlöcher 37, 38 und Schaulöcher 39, 4o. Diese Brennerzone
ist also in der gleichen Weise ausgebildet wie die untere der Vorverbrennungskammern
.4 und 5. Sie dient zur Vorwärmung und gegebenenfalls zur Vorreduktion des eingebrachten
Gutes. Selbstverständlich dürfen die Brenner 29, 3o nur mit einer niedrigeren Temperatur
gefahren werden, als es bei den Brennern 8 und 9 der Fall ist, da beim Durchlaufen
der oberen Zone das reduzierte Gut sich mit einer Schicht überziehen soll, die die
Wiederoxydation verhindert.
-
Falls die Zuführung von Reduktionsgas durch die Leitungen 16 und 17
nicht ausreicht, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, oberhalb der unteren Brenner
Öffnungen 41, 42 und 43, 44 im Ofen vorzusehen, die mit einer Ringleitung 45 in
Verbindung stehen, der bei 46 Reduktionsgas zugeführt wird.
-
Der Ofenquerschnitt kann jedoch auch, wie die Fig. 5 und 6 zeigen,
rechteckig gewählt sein. Die Bezugszeichen ,bei dieseln Ofen sind die gleichen wie
bei dem in den Fig. i bis 4 dargestellten.
-
An der Oberseite des Ofens befindet sich in an sich bekannter Weise
ein Gichtverschluß 47 sowie eine Zufuhrvorrichtung 48 für das einzutragende Erz.
Außerdem ist am Oberteil des Ofens eine Abgasleitung 49 vorgesehen, die bei
50 und 51 in den Ofen mündet. An die Abgasleitung 49 ist einerseits das Ventil
52 angeschlossen, über das die Abgasleitung 49 mit dem ins Freie führenden
.Rohr 53 in Verbindung gesetzt werden kann. Außerdem ist die Abgasleitung 49 an
das Rohr 54 angeschlossen, das über einen Ventilator 55 und ein Ventil 56 in den
unteren Teil des Schachtofens i führt. Auf diese Weise kann ein Teil des Gichtgases
wieder in den Ofen gedrückt werden. Dabei ist es vorteilhaft, das Gichtgas einen
Kühler 57 durchlaufen zu lassen, um es mit einer bestimmten Temperatur dem Ofen
zuzuführen. Es ist auf diese Weise möglich, den Gang desselben in beliebiger Weise
durch mehr oder weniger starkes Abkühlen des zugeführten Gichtgases zu regeln. Eine
selbsttätige Austragvorrichtung 58 dient zur Entnahme des reduzierten Gutes in den
Abfüllraum 59.
-
Auch der untere Teil des Schachtofens kann bei 6o mit einem Kühler
versehen sein, um das reduzierte Gut kurz nach dem Durchlaufen der Gaszone abzukühlen.
-
Den Leitungen 16 und 17 wird das Reduktionsgas von einer Leitung 61
zugeführt, die außerdem über das Ventil 62 mit dem unteren Teil 63 des Ofens in
Verbindung steht.
-
Die Vorverbrennungsräume 4 und 5 bzw. 25 und 26 sind, wie aus der
Fig. 6 hervorgeht, mehrfach in der Längsrichtung des Ofens gegeneinander versetzt
angeordnet und besitzen eine ihnen entsprechende Anzahl von Brennern, Luftklappen
und Zündlöchern. Durch die rechteckige Formgebung des Ofenquerschnittes wird hier
durch die in Fig.6 dargestellte Brenneranzahl, die sowohl für die Hauptbrenner 8
und 9 als auch für die oberen Brenner 29 und 30 gilt, eine besonders günstige
Reduktion des Gutes erreicht und gleichzeitig ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet.
-
Die Inbetriebnahme der in den Fig. i bis 6 dargestellten Öfen geschieht
nun in folgender Weise: Zunächst werden die Brenner 8 und 9 bzw. 29, 3o bei geöffneten
Luftklappen 14, 15 bzw. 35, 36 durch die Zündlöcher 19, 20 bzw. 37, 38 gezündet.
Die Luftklappen bleiben so lange geöffnet, bis das die Brenner umgebende Mauerwerk
Hellrotglut erreicht hat. Dann werden sie geschlossen und das Reduktionsgas zugegeben.
Durch diese Arbeitsweise wird ein besonders sicheres Inbetriebnehmen des Ofens gewährleistet,
der, wie bereits ausgeführt, vorteilhaft unter Überdruck betrieben wird.