DE688094C

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Info

Publication number: DE688094C
Application number: DE1936G0093414
Authority: DE
Original assignee: HELENE MARIE OCTAVIE GERNELLE
Current assignee: HELENE MARIE OCTAVIE GERNELLE
Priority date: 1935-07-30
Filing date: 1936-07-28
Publication date: 1940-02-12

Description

Verfahren zum ununterbrochenen Schmelzen von Eisen Die Erfindung betrifft die Verbesserung eines Verfahrens zum ununterbrochenen Schmelzen von Eisen unter Verwendung einer Schmelzvorrichtung, bei der durch zwei übereinanderliegende Düsenreihen mit getrennter Luftzufuhr zwei übereinanderliegende Verbrennungszonen im Innern der Schmelzvorrichtung gebildet werden.Method for Continuously Smelting Iron The invention relates to the improvement of a method for continuously melting iron under Use of a melting device with two rows of nozzles one above the other with separate air supply, two superimposed combustion zones inside the melting device are formed.

Die bekannten Schmelzvorrichtungen oder Schachtöfen für Eisen .erlauben keine bewwßte Einstellung der Verbrennungsvorgänge des Kokses. Bei den bekannten Vorrichtungen mit einer einzigen Düsenreihe kann man nicht die höchst erreichbare . Verbrennungs. temperatur erhalten, da die Schmelztemperatur des Metalls in der Höhe der Düsen es nicht .erlaubt, den Kohlenstoff vollständig-zu Kohlendioxyd zu verbrennen.The known melting devices or shaft furnaces for iron .erlauben no deliberate cessation of coke combustion. With the known Devices with a single row of nozzles cannot be the highest achievable . Combustion. temperature, as the melting temperature of the metal in the Height of the nozzles does not allow the carbon to completely-turn into carbon dioxide burn.

Um eine vollständige Verbrennung zu erzielen, müßte die durch die einzige Düsenreihe .eingeblasene Luftmenge so erheblich erhöht werden, daß in diesen Schmelzvorrichtungen der in großer Menge in der Schmelzzone vorhandene freie Sauerstoff die Vorgänge erheblich durch Verbrennen des Metalls beeinflussen würde.In order to achieve complete combustion, the would have to be through the single row of nozzles .Injected air volume can be increased so significantly that in this Melters of the free oxygen present in large quantities in the melting zone would significantly influence the processes by burning the metal.

Diesen Mangel hat man teilweise dadurch zu beheben versucht, daß man für das Schmelzen zwei übereinanderliehende Verbrennungszonen und zwei diesen zugeordnete besondere Düsenreihen benutzte. Die bekannten Verfahren und Einrichtungen dieser Art lösen jedoch die in Frage stehende Aufgabe nicht vollkommen; denn bisher ist keine bewußte Einstellung der Verbrennungsvorgänge in diesen beiden Verbrennungszonen vorgesehen worden, und es konnte auch nicht ge-.schehen, da die bekannten Schmelzvorrichtungen eine solche Regelung nicht gestatteten. Bei diesen bisher benutzten Schmelzvorrichtungen wurden nämlich die übereinanderliiegenden Düsenreihen entweder aus ein und derselben Windkammer.gespeist, so daß eine unabhängige Einstellung der Luftzufuhr zu jeder Verbrennungszone nicht möglich war, oder die Luftzufuhr konnte nur nach langwierigen Tastversuchen und lediglich innerhalb gewisser eng bemessener Grenzen für die beiden Düsenreihen geregelt werden, da hierbei die Änderung der Luftzufuhr für die eine Verbrennungszone sofort auf die Einstclluing der Luftzufuhr zur anderen Verbrennungszone bezüglich Druck und Fördermenge zurückwirkte.Attempts have been made to remedy this deficiency in part by two superimposed combustion zones and two associated with them for melting used special rows of nozzles. The known procedures and facilities of this Art, however, do not completely solve the problem in question; because so far is no conscious cessation of the combustion processes in these two combustion zones had been provided, and it could not happen because of the known melting devices did not allow such a regulation. In these previously used melting devices namely, the superimposed rows of nozzles were either one and the same Wind chamber. Fed so that an independent adjustment of the air supply to each Combustion zone was not possible, or the air supply could only be after lengthy Touch attempts and only within certain narrow limits for the two Rows of nozzles are regulated, as this changes the air supply for one Combustion zone immediately to the adjustment of the air supply to the other combustion zone in terms of pressure and delivery rate.

Man hat zwar auch bereits vorgeschlagen, hi zwei übereinanderliegenden Verbrennungszonen Druck und Fördermenge der Luft unabhängig voneinander zu regeln, indem zwei übereinanderlicgende und unabhängig voneinai,der gespeiste Düsen Anwendung finden. Bei dieser bekannten Anordnung wird aber für die untere Düse ein sehr starkes Gebläse für sehr hohen Druck gewählt, während d:is Gebläse für die obere Düse nur für eine schwache Förderleistung und für niedrigen Druck ausgebildet ist, so daß die Strömungsgeschwndigkeit der Gase von der unteren Verbrennungszone zur oberen Verbrennungszone immer sehr groß sein wird und auch praktisch, trotz Verwendung zweier unabhängiger Gebläse, kaum vermindert werdenkann. Dies hat zur Folge, daß der auf dem Wege von der unteren Zone zur oberen Zone auftretende Verbrennungsvorgang zwischen Luftsauerstoff und Kohlenstoff ganz unregelmäßig und unkontrollierbar in sehr unvollständiger Weise erfolgt. Man ist daher gezwungen, in der oberen Verbrennungszone einen erheblichen Luftüberschuß anzuwenden, um den Kohlenstoff vollständig und sicher zu Kohlendioxyd zu verbrennen. Hierdurch wird die Temperatur in der Schmelzzone gegenüber dem bei genauerer Bemessung der Luftzufuhr erzielbaren Temperaturwert erheblich gesenkt, und es besteht weiter die Gefahr, daß geschmolzenes; oder bereits reduziertes Metall infolge zu starken Luftüberschusses erneut oxydiert wird.It has already been suggested that there should be two superimposed Combustion zones to regulate pressure and flow rate of the air independently of one another, by two superimposed and independent of one, the one being fed Nozzles are used. In this known arrangement, however, for the lower Nozzle a very powerful blower chosen for very high pressure, while the blower is for the upper nozzle only for a weak delivery rate and for low pressure is designed so that the flow velocity of the gases from the lower combustion zone to the upper combustion zone will always be very large and also practical, in spite of it Using two independent fans, can hardly be reduced. This has to As a result, the combustion process occurring on the way from the lower zone to the upper zone between atmospheric oxygen and carbon quite irregular and uncontrollable in done in a very incomplete manner. One is therefore forced to go to the upper combustion zone use a substantial excess of air to completely and safely remove the carbon to burn to carbon dioxide. This increases the temperature in the melting zone compared to the temperature value that can be achieved with a more precise measurement of the air supply considerably reduced, and there is still the risk that melted; or already reduced metal is re-oxidized as a result of excessive excess air.

Die vorliegende Erfindung stellt es sich daher zur Aufgabe, unter Benutzung der Möglichkeit einer einfachen und unabhängigen Regelung der Luftzufuhr zu denbeidenDäsenreihen hinsichtlich der Fördermenge und des Druckes und der sich daraus ergebenden Regelung der Strömungsgeschwindigkeit der Gase zwischen der unteren und oberen Verbreimungszone die günstigsten Arbeitsbedingungen zu schaffen, d. h. den Verbrauch an Schmelzkoks, an Verbrennungsluft sowie den entstehenden Abbrand möglichst niedrig zu halten und eine möglichst hohe Temperatur in der Verbrennungszone zu erzielen, so daß metallurgische Arbeitsvorgänge ausgeführt werden können, die mit den bisher bekannten Verfahren. und den bisher üblichen Schmelzeinrichtungen nicht ausgeführt werden können.The present invention therefore has the task of under Use of the possibility of a simple and independent regulation of the air supply to the two rows of nozzles in terms of flow rate and pressure and resulting regulation of the flow rate of the gases between the lower and the upper expansion zone to create the most favorable working conditions, d. H. the consumption of smelting coke, combustion air and the resulting burn-off to keep it as low as possible and as high a temperature as possible in the combustion zone to achieve, so that metallurgical operations can be carried out, the with the previously known methods. and the previously common melting devices cannot be executed.

Zu diesem Zweck wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zum ununterbrochenen Schmelzen von Lisen durch Regeln von Luftmenge und Druck für jede Düsenreihe gesondert sowie durch entsprechende Wahl des Abstandes der Düsenreihen voneinander die Gasgeschwindigkeit und die Aufenthaltsdauer der Gase zwischen den beiden Verbrennungszon.cn derart beeinilußt. daß in der unteren Zo-ne. lediglich die Verbrennung des Kohlenstoffs zu Kohlenoxyd erfolgt, während in der oberen Zone ein<' möglichst vollständige Vorbrenneng des Kohlenstoffs bzw. des Kahlenoxyds zu Kohlendioxyd eintritt.For this purpose, in the method according to the invention for uninterrupted melting of Lisen, the gas velocity and the length of time the gases remain between the two combustion zones are influenced in this way by regulating the amount of air and pressure for each row of nozzles separately and by selecting the distance between the rows of nozzles. that in the lower zone. only the combustion of the carbon to carbon dioxide takes place, while in the upper zone there is a complete pre-combustion of the carbon or the carbon dioxide to carbon dioxide.

Es war zwar bereits bekannt, daß bei Schmelzvorrichtungen mit zwei Verbrennungszonen in der unteren Zone auch Kohlenoxyd gebildet wird, welches dann in der oberen Zone zu Kohlendioxyd verbrannt -werden soll. Man hat dabei aber immer diese Bildung von Kohlenoxyd als ein notwendiges Übelangesehen und hat nicht an eine besondere Regelung des Ablaufes der Vorgänge zwischen den beiden Verbrennungszonen, insbesondere aber keinesfalls daran gedacht, in der unteren Zone lediglich Kohlenoxyd zu erzeugen.It was already known that in melting devices with two Combustion zones in the lower zone also carbon oxide is formed, which then is to be burned to carbon dioxide in the upper zone. But you always have this formation of carbon monoxide is viewed as a necessary evil and has not occurred a special regulation of the course of the processes between the two combustion zones, but in particular never thought of only carbon dioxide in the lower zone to create.

Nachstehend wird an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert, in -welcher' Weise die Erfindung ausgeführt -werden kann.The following explains, for example, with reference to the drawing, in -what 'way the invention can be carried out.

. Abb. i zeigt schaubildlich einen senkrechten; Schnitt durch eine Schmelzvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.. Fig. I shows diagrammatically a vertical one; Cut through a Melting device for carrying out the method according to the invention.

Abb. a zeigt schaubildlich eine Düse. Abb.3 zeigt schaubildlich einen Keil oder Schieber, mit dem der Düsenquerschnitt geändert werden kann.Fig. A shows a diagram of a nozzle. Fig.3 shows a diagram of one Wedge or slide with which the nozzle cross-section can be changed.

In der Schmelzvorrichtung -werden, wie oben angegeben, zwei Zonen geschaffen, in welchen die Verbrennungsvorgänge ablaufen. In der unteren Zone wird der Kohlenstoff zu Kohlenoxyd verbrannt. Diese Zone, in -welcher die Temperatur sehr hoch ist, da genau die zur Durchführung des vorstehend genannten Vorganges erforderliche Luftmenge dem in dieser Zone befindlichen Brennstoff zugeführt wird, bildet eine Vorwärme-Zone.As indicated above, there are two zones in the melter created in which the combustion processes take place. In the lower zone will the carbon burned to carbon monoxide. This zone in -which the temperature is very high, since it is precisely that for carrying out the above-mentioned process the required amount of air is supplied to the fuel in this zone, forms a preheating zone.

Über dieser Vorwärmezone liegt eilte zur fortschreitenden Erhitzung der Beschickung und zum Schmelzen dienende Zone, in der der Kohlenstoff bzw. das Kohlenoxyd möglichst vollständig zu Kohlendioxyd verbrannt werden.Above this preheating zone there is a hurry to continue heating the charging and melting zone in which the carbon and the Carbon oxide should be burned as completely as possible to carbon dioxide.

Da der Ablauf dieser Verbrennungsvorgänge nicht nur von der zugeführten Luftmenge, sondern auch von der Verteilung und Strömungsgeschwindigkeit der Luft in jeder Zone abhängt, müssen die Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung einfache Einrichtungen enthalten, mit denen man nach Belieben unabhängig auf jedes dieser drei Mittel einwirken kann. Es ist nämlich unbedingt erforderlich, daß die Aufenthaltsdauer der Gase in einem bestimmten Teil der Vorrichtung praktisch einer Zeitdauer entspricht. die annähernd gleich der Dauer des zeitlichen Ablaufes der Reaktion in der in Betracht kommenden Beschickung ist.Since the sequence of these combustion processes not only depends on the supplied Air volume, but also on the distribution and flow rate of the air in each zone, the equipment for performing the procedure must be in accordance with the invention contain simple facilities with which you can be independent at will can act on any of these three agents. It is absolutely necessary that the residence time of the gases in a certain part of the device is practical corresponds to a period of time. which is approximately equal to the duration of the time sequence the reaction is in the feed under consideration.

Jede der beiden oberhalb des Schachtsumpfes i angeordneten Düsenreihen a und 3 -wird daher über eine besondere Windkammer .l bzw. 5 durch ein besonderes Gebläse mit veränderlicher, regelbarer Förderung ge speist.Each of the two rows of nozzles arranged above the shaft sump i a and 3 -will therefore have a special wind chamber .l or 5 by a special one fan fed with variable, controllable delivery.

Druck und Fördermenge der Luft für die Windkammer 4 werden in der Weise geregelt. daß durch die Düsen 2 in der Vorwärinezoii,@ nur die gerade zum Verbrennen des Kohlenstoffs zu Kohlenoxyd erforderliche Luftmenge eingeführt wird. Man erhält auf diese Weise eine merklich höhere Verbrennungstemperatur sowie gleichzeitig eine viel weniger oxyclierende Atmosphäre als bei den bisher an gewandten Einrichtungen und Verfahren, auf welche oben hingewiesen worden war.Pressure and flow rate of the air for the wind chamber 4 are in the Way regulated. that through the nozzles 2 in the Vorwärinezoii, @ only the straight to Combustion of the carbon to carbon oxide required amount of air is introduced. In this way, a noticeably higher combustion temperature is obtained and at the same time a much less oxidizing atmosphere than in the previously used facilities and procedures referred to above.

Die Luft der Luftkammer 5 wird derart geregelt, daß durch die Düsen 3 die für den Ablauf des zweiten Verbrennungsvorganges notwendige Luft eingeblasen wird.The air of the air chamber 5 is regulated so that through the nozzles 3 blown in the air necessary for the second combustion process will.

Der Querschnitt des Schachtes in der Vorwärmezone und der Abstand zwischen den beiden Düsenreihen 2 und 3 sollen so gewählt werden, daß für ein Metall und einen Koks von durchschnittlicher Zusammensetzung die Aufenthaltsdauer des Gases in der Vorwärmezone praktisch der Dauer des entsprechenden Verbrennungsvorganges entspricht.The cross section of the shaft in the preheating zone and the distance between the two rows of nozzles 2 and 3 should be chosen so that for one metal and a coke of average composition the residence time of the gas in the preheating zone practically the duration of the corresponding combustion process is equivalent to.

Um die günstigste Einstellung für einen bestimmten Koks und ein gegebenes Metall zu erhalten, ändert man gleichzeitig in jeder der beiden Zonen die Strömungsgeschwindigkeit und die Menge der Gase.To find the most favorable setting for a given coke and a given To obtain metal, one changes the flow velocity in each of the two zones at the same time and the amount of gases.

Dies kann durch zwei vereint wirkende Einstellungen erzielt werden, und zwar durch eine erste Regelung, durch welche die Förderung jedes der Gebläse für die beiden Windkammern geändert wird, sowie eine zweite Regelung zum Einstellen des Windzutritts in dien Schacht. Diese doppelte Regelung wird in jeder Verbrennungszone durch deren besonderes Gebläse ausgeführt; dazu müssen diese Gebläse derart gebaut sein, daß für eine gegebene Luftmenge ein veränderlicher Druck erhalten werden kann.This can be achieved by two settings that work together, namely by a first regulation by which the promotion of each of the fans for the two wind chambers is changed, as well as a second control for setting the entry of wind into the shaft. This double regulation is applied in each combustion zone carried out by their special fan; to do this, these fans must be built in this way be that for a given amount of air a variable pressure can be obtained.

Dieses Ergebnis kann in an sich bekannter Weise erreicht werden, entweder durch Änderung der Geschwindigkeit der Motoren oder Rotoren von Gebläsen mit während des Betriebes einstellbaren Flügeln oder durchÄnderung des Strömungswiderstandes. Der Luftzutritt iil die Säule oder denSchacht kann auch z. B. durch an sich bekannte Düsen 6, wie sie- auf Abb. z gezeigt sind, geregelt werden. Derartige Düsen bestehen je aus einem gußeisernen Rahmen, der in der :Itrskleidung des Schachtes verankert ist und eine sich verengende Form aufweist, durch welche der Wind mit einem angemessenen Wirkungsgrad auf Geschwindigkeit gebracht werden kann. Um den Strömungsquerschnitt in der Düse zu ändern, kann man einen oder mehrere Keile oder Schieber 7 (Abb. 3) benutzen, welche die Form der Düse annehmen und durch einfaches Einschieben in den unteren Teil der Düse 6 einen beliebigen Teil des Durclilaßquerschnittes dieser Düse verschließen.This result can be achieved in a manner known per se, either by changing the speed of the motors or rotors of fans using during adjustable blades or by changing the flow resistance. The air access through the column or the shaft can also be e.g. B. by known per se Nozzles 6, as they are shown in Fig. Z, are regulated. Such nozzles exist each from a cast-iron frame that is anchored in the: Itr cladding of the shaft is and has a narrowing shape, through which the wind with a reasonable Efficiency can be brought up to speed. To the flow cross-section To change the nozzle, you can use one or more wedges or slides 7 (Fig. 3) which take the shape of the nozzle and simply slide it into the lower part of the nozzle 6 any part of the Durclilaßquetztes this Close the nozzle.

Auf .diese Weise kann der Schmelzvorgang sehr bequem und rasch den besonderen Bedingungen gemäß der Erfindung angepaßt werden. Ferner können, wie oben angegeben, sehr hohe Temperaturen des Gießmetalls erzielt werden, so daß bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung auch hochschmelzende Eisenlegierungen in Schachtöfen verarbeitet werden können.In this way, the melting process can be very convenient and quick special conditions are adapted according to the invention. Furthermore, as above indicated, very high temperatures of the casting metal can be achieved, so that when applied of the method according to the invention also refractory iron alloys in shaft furnaces can be processed.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the uninterrupted melting of iron using a melting device in which two superimposed Rows of nozzles with separate air supply, two superimposed combustion zones are formed inside the melting device, characterized in that Regulation of air volume and pressure for each row of nozzles separately and through appropriate Choice of the distance between the rows of nozzles, the gas velocity and the length of stay the gases between the two combustion zones is influenced in such a way that in the lower zone only the combustion of the carbon to carbon oxide takes place while in the upper zone the most complete possible combustion of the carbon or the carbon dioxide enters into carbon dioxide.