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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von
Roheisen in einem Schachtofen, insbesondere einem Hochofen, bei
dem ein Abstichloch des Schachtofens geöffnet wird und Roheisen
von dem Schachtofen über das geöffnete Abstichloch abgestochen
wird, und bei dem danach das Abstichloch durch Einbringen von
Stopfmasse in das Abstichloch abgedichtet wird. Ein derartiges
Verfahren ist aus der Praxis der Herstellung von Roheisen in
einem Rohofen bekannt. Es ist ebenso bekannt, zwei
Abstichlöcher zu verwenden, die abwechselnd betätigt werden, so daß
stets nur ein Abstichloch zum Abstechen von Roheisen vom
Schachtofen geöffnet ist.
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Verschiedenartige Verfahren werden zum öffnen des Abstichlochs
verwendet. Ein bekanntes Verfahren ist es, ein Loch in die
Ofenwand zu machen, indem eine Bohrmaschine verwendet wird, was
neben anderen Gründen wegen der Länge des herzustellenden
Abstichloches (ungefähr 2 bis 3 m) und den Materialeigenschaften
der Ofenwand keine einfache Angelegenheit ist. Ein besonderer
Nachteil dieses Verfahrens ist es, daß die Wand des gebohrten
Abstichloches nicht glatt ist, mit dem Ergebnis, daß die
Strömungsfront des über das geöffnete Abstichloch aus dem Hochofen
ausströmenden Roheisens inhomogen ist. Dies bedeutet, daß
zusätzlich zu dem Primäreisenstrom (dem Hauptstrom) sogenannte
Sekundärströme vorkommen, durch welche sogenannte "Sprüher"
resultieren. Die besagten Sekundärströme sind durch eine
ernsthaft reduzierte Ausflußgeschwindigkeit verglichen mit dem
Primärstrom gekennzeichnet. Diese Sekundärströme neigen dazu, sich
in kurzer Entfernung nach dem Verlassen des Schachtofens zu
verfestigen. Diese verfestigten Sekundärströme machen es
schwierig, das Abstichloch nach dem Abstechen wieder zu verschließen,
weil sie sich zumindest teilweise vor dem Abstichloch
verfestigen und dort eine zumindest teilweise Verstopfung bilden.
Darüberhinaus sind diese verfestigten Sekundärströme schwierig zu
entfernen, was einen Nachteil für die Arbeitsbedingungen des
Betriebspersonals darstellt.
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Es wird ein dazu alternatives Verfahren verwendet, bei dem,
sobald das Abstechen über das Abstichloch beendet ist, eine noch
weiche, aushärtende Stopfmasse in das Abstichloch eingebracht
wird, wobei dann eine Schlagstange in die Stopfmasse
eingeschlagen wird. Das Abstichloch wird dann beim nächsten
Abstechen durch einfaches Wiederherausziehen der Stange
geöffnet. Dieses Verfahren ist z. B. in der JP-A-58-39711
(1983) beschrieben. Verglichen mit dem Bohrverfahren zum öffnen
des Abstichlochs hat dieses Verfahren den Vorteil, daß es
relativ schnell ist und ein glattes bearbeitetes Abstichloch
erzeugt. Jedoch hat das Verfahren den Nachteil, daß die
Schlagstange kurz nachdem das Abstichloch mit der Stopfmasse
verschlossen ist, während einer sehr kurzen Zeitspanne in das
Abstichloch geschlagen werden muß, weil die Stopfmasse nach nur
wenigen Minuten und an manchen Stellen sehr schnell auszuhärten
beginnt. Sobald die Stopfmasse ausgehärtet ist oder zumindest
härter geworden ist, ist das Problem während des Einschlagens
der Schlagstange, daß die Umgebungen des Abstichlochs
beschädigt werden, weil die Stange und die Stopfmasse, die sich
vor der Stange befindet, in dem Abstichloch feststecken. Ein
zusätzlicher Nachteil dieses Verfahrens ist es, daß es sehr
schwierig wird, die Stange einzuschlagen, wenn die Stopfmasse
aushärtet, und manchmal kann sie nur bis zu einem begrenzten
Ausmaß in das Abstichloch eingeschlagen werden.
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Ein weiteres Verfahren zum Verschließen und zum Wiedereröffnen
eines Abstichlochs, das das Einführen einer Metallstange
einbezieht, ist in der JP-A-63-7308 (1988) gezeigt. Die Stange wird
zusammen mit einer keramischen Hülse eingeführt. Die Stange
wird geschmolzen, um das Abstichloch zu öffnen. Die
JP-A-58-1007 (1983) beschreibt das Eintreiben eines keramischen
Rohres in das weiche Stopfmaterial. Das Rohr wird
zusammengepreßt und verschlossen. Das Rohr bestimmt das nächste
Abstichloch.
Die FR-A-2630130 schlägt ebenso das Einführen eines
keramischen Rohres vor.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Technik für
das Wiederverschließen und das öffnen eines Abstichloches
bereitzustellen, bei dem die Vorteile des Verfahrens, eine Stange
zu verwenden, erhalten bleiben und bei dem die Nachteile
vermieden werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Stange ein hohles Metallrohr ist, das ein offenes
Vorderende hat, das in die Stopfmasse geschoben wird, die in das
Abstichloch eingeführt ist, um es abzudichten, und dadurch, daß
das Abstichloch geöffnet wird, indem das Rohr aus dem
Abstichloch herausgezogen wird. Das Rohr ist aus geeignetem Metall,
vorzugsweise aus Stahl.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß sich
keine (oder fast keine) Stopfmasse in der Längsrichtung des
Abstichloches verschiebt, wenn das Rohr eingeführt wird, wobei
dadurch eine Beschädigung der teilweise ausgehärteten oder
aushärtenden Stopfmasse und des Abstichloches vermieden wird.
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Nach dem Entfernen des Rohres erzeugt das Verfahren gemäß der
Erfindung auch ein glatt gefertigtes Abstichloch und hat
weitere Vorteile, die nachfolgend diskutiert werden.
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Es ist wünschenswert, wenn das Rohr über die gesamte Länge des
Abstichloches des Schachtofens oder wenigstens über die gesamte
Länge eingeschoben wird. Weiterhin hat das offene Vorderende
des Rohres vorzugsweise eine Messerklingenform, wobei eine
Kante mit einer inneren Wandoberfläche des Rohres fluchtet, so daß
z. B. die Länge der zylindrischen Innenwand des Rohres größer
ist also die Länge der zylindrischen Außenwand des Rohres. Auf
diese Weise wird eine Verdichtung der Abstichlochwand erreicht,
wenn das hohle Rohr eingeschlagen wird, wodurch nach dem
Entfernen
des Rohres das Abstichloch mit einer stärkeren Wand
versehen wird, deren glatte Oberflächenqualität während des
Abstechens besser beibehalten wird.
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Es ist ein Vorteil, die Rohrwandstärke abhängig von der
benötigten Verdichtung der Abstichlochwand auszuwählen. Durch das
Auswählen einer größeren Stärke der Rohrwand kann die
beabsichtigte Verdichtung der Abstichlochwand verbessert werden.
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Das Einführen des Rohres in das Abstichloch und das Entfernen
des Rohres aus dem Abstichloch kann leicht durch eine
schlagende Einwirkung stattfinden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung bewirkt eine nahezu komplette
Vermeidung der vorgenannten Sekundäreisenströme. Es tritt ein
kompakterer Abstichstrom auf, der wegen der genauen Kontrolle
des Abstichlochdurchmessers, die durch die Erfindung möglich
ist, auch eine reproduzierbare Abstichgeschwindigkeit hat.
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Ein Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung verglichen mit
dem bekannten Stand der Technik ist auch, daß das Entfernen des
hohlen Rohres in nur ungefähr einer halben Minute stattfinden
kann, wobei dadurch die effektive Abstichzeit vergrößert wird
und größere Produktionsvolumen für einen gegebenen
Hochofeninhalt und Schmelzraumdurchmesser ermöglicht werden.
Darüberhinaus wird ein weiterer Vorteil dadurch erreicht, daß
abwechselnde Abstichoperationen pro Abstichloch genauer aufeinander
abfolgen können, wenn mehr als ein Abstichloch verwendet wird, so
daß die Qualität des abgestochenen Roheisens für beide
Abstichlöcher die gleiche ist. Es wird geglaubt, daß dies verursacht
wird, weil die Badoberfläche des flüssigen Eisens und der
Schlacke in dem Hochofen kaum einen Wechsel durchmacht und
durch aufeinanderfolgende Abstichlöcher ein nahezu identisch
zusammengesetztes Eisen-Schlacke-Gemisch abgestochen werden
kann.
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In diesem Zusammenhang wird auch wegen der vorgenannten
Reproduzierbarkeit der Abstichgeschwindigkeit, die die Erfindung
ermöglicht, ein Aufrechterhalten der Qualität des abgestochenen
Roheisens erreicht. Folglich wird die Qualität des durch den
Hochofen erzeugten Roheisens weniger abhängig davon, welches
Abstichloch zum Abstechen von Roheisen von dem Hochofen verwendet
wird.
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Sowohl durch das vorgenannte Verdichten der Abstichlochwand,
das von dem Einführen des hohlen Rohres herrührt, als auch
dadurch, daß in diesem Zusammenhang die Verschiebung der
Stopfmasse in dem Abstichloch praktisch fehlt, wenn das hohle Rohr
eingeführt wird, wird eine Beschädigung des Abstichlochs minimal
gehalten, und dieses Abstichloch hat eine stabile Qualität, die
es erlaubt, einen leichter zu handhabenden Abstichvorgang zu
erhalten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun mittels eines
nicht-einschränkenden Beispieles mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
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Figur 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines
Abstichlochteilstücks eines Schachtofens, auf
den die Erfindung angewandt wird, und
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Figur 2 ist eine axiale Teilansicht eines Rohrbauteils,
das in das Abstichloch eingeführt wird.
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Mit Bezug auf Figur 1 wird dort ein Teilstück einer Seitenwand
eines Schachtofens, z. B. eines Hochofens, zur Herstellung von
Rohreisen gezeigt. Dieses Teilstück hat ein Abstichloch (2).
Die Wand hat eine äußere Stahlplattierung (10), eine feuerfeste
Dauerauskleidung (11) und eine feuerfeste Verschleißauskleidung
(12). Geschmolzenes Roheisen ist mit (13) angegeben. Das
Abstichloch (2) der Wand wird mit einer ausgehärteten Masse aus
Stopfmasse (4) gefüllt gezeigt, in die, wie unten beschrieben
wird, ein hohles Metallrohr (1) eingeführt ist, das ein inneres
offenes Ende (6) und ein geformtes, massives
Stahlverbindungsstück (3) hat, das an sein anderes, äußeres Ende geschweißt
ist. Das Rohr (1) ist aus kohlenstoffarmen Stahl.
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Wie Figur 2 zeigt, hat das Rohr (1) nahe seinem äußeren Ende
ein Entlüftungsloch (5). Sein inneres Ende (6) hat die Form
einer Messerklinge mit einem Keilwinkel von 45º, so daß die
Messerklingenkante das äußerste Ende der inneren Fläche (7) des
Rohres ist, d. h. die Messerklingenkante fluchtet mit der
Innenfläche (7). Folglich endet das zylindrische Teilstück der
äußeren Fläche (8) mit einem kleinen Abstand von dem äußersten Ende
der inneren Fläche entfernt, wodurch die abgeschrägte
messerklingenartige Form vorgesehen wird.
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Obwohl in Figur 1 das Rohr (1) in das geschmolzene Eisen (13)
überstehend gezeigt wird, kann in der Praxis das exponierte
Teilstück durch die Vorgänge in dem Hochofen zerstört werden.
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Figur 1 zeigt den Zustand des Abstichlochs während der
Zubereitung des Roheisens in dem Hochofen vor dem Abstechen. Der
Abstichvorgang wird wie folgt durchgeführt. Wenn es gewünscht
wird, das Abstechen des Hochofens zu beginnen, wird das hohle
Rohr (1) von dem Abstichloch entfernt, indem eine geeignete
Vorrichtung an dem massiven Ende (3) angesetzt wird. Solche
Vorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt und beziehen eine
schlagende oder hämmernde Einwirkung mit ein, um das Rohr (1)
herauszuziehen. Dieses Herausziehen des Rohres (1) hinterläßt
ein relativ glattwandiges Loch, entlang dessen das Abstechen
beginnt. Während des Abstechens des Roheisens wird das Loch auf
die normale Weise vergrößert. Wenn das Abstechen beendet worden
ist, wird weiterhin weiche Stopfmasse, die durch die Wärme des
Hochofens aushärtbar ist, in das nun vergrößerte Abstichloch
eingeführt. Während diese Stopfmasse aushärtet, aber noch
ausreichend weich ist, wird ein hohles Rohr (1) wie in Figur 2
gezeigt durch eine Hammervorrichtung durch sie hindurchgetrieben,
so daß es von dem inneren Ende der Stopfmasse (4) absteht.
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Nachdem das Rohr (1) hohl ist und ein offenes Ende (6) hat,
kann das Einführen des Rohres einfach stattfinden, und der
Zustand der Stopfmasse kann härter sein als in dem Fall, in dem
eine massive Stange verwendet wird. Dies bedeutet, daß weniger
Verspannung der Stopfmasse stattfindet. Weiterhin wird sie,
nachdem die Stopfmasse das Rohr (1) teilweise ausfüllt, nicht
vor das Rohr (1) geschoben, während es eingeführt wird, oder es
wird nur leicht vor dieses geschoben. Ein sicheres und
zuverlässiges Verschließen des Abstichlochs (2) wird folglich erreicht.
Ein weiterer Vorteil, der erhalten werden kann, ist, daß die
Messerklingenform des Leitendes des Rohres (1), das in Figur 2
gezeigt wird, die Stopfmasse radial von dem Rohr nach außen
schiebt, wenn es eingeführt wird, wodurch die Stopfmasse besser
verdichtet wird.
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Die Form des Rohres und die Tatsache, daß es einfacher in die
Stopfmasse geschoben werden kann, als eine massive Stange,
bedeutet, daß die Wand des Abstichloches, die erhalten wird, wenn
das Rohr herausgezogen wird, glatter ist als bei einer massiven
Stange.
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Das Luftloch (5) erlaubt es der Luft, aus dem Rohr zu
entweichen, wenn die Stopfmasse während des Einführens des Rohres
eintritt
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Die Stärke der Wand des Rohres (1) kann so ausgewählt werden,
daß eine geeignete Verdichtung der Abstichlochwand erhalten
wird. Diese Stärke ist vorzugsweise ungefähr 5 mm, aber sie
kann sich von 2 bis 10 mm bewegen. Ein bevorzugter Wert des
Rohrdurchmessers ist ungefähr 50 mm, aber dieser kann sich von
30 mm bis 100 mm bewegen.
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Wie bereits bemerkt, wird das Rohr (1) vorzugsweise über die
gesamte Länge des Abstichlochs eingeführt, um es zu
ermöglichen,
daß das öffnen des Abstichlochs durch einfaches Entfernen
des Rohres (1) ohne weitere Tätigkeit bewirkt werden kann.
Typischerweise kann für ein Abstichloch mit einer Länge von 2,5 in
ein Rohr (1) mit einer Gesamtlänge von ungefähr 3,8 in verwendet
werden. Ein alternatives Verfahren ist es, das Rohr (1) über
den größten Teil der Länge, z. B. wenigstens 80% der Stopfmasse
(4), aber nicht über die volle Länge einzuführen. Dann kann,
nachdem das Rohr (1) entfernt worden ist, die verbleibende
Länge des Abstichlochs wie in einem herkömmlichen Verfahren
ausgebohrt werden.
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Wie oben angemerkt, ergibt die Form des Leitendes (6) des
Rohres eine bessere Oberflächenqualität der Abstichlochwand und
führt ebenso zu einer Verstärkung der Abstichlochwand neben der
äußeren Oberfläche des Rohres (1). Dies verbessert den Fluß des
flüssigen Eisens von dem Abstichloch während des Abstechens,
weil der Fluß z. B. weniger durch Turbulenzen beeinfluß wird.
Daher sind die Abstichbedingungen wie zwischen verschiedenen
Abstichen von dem Hochofen gleichförmiger. Weil die Abstiche
dichter aufeinanderfolgen können, kann eine verbesserte
Gleichförmigkeit der metallurgischen Vorgänge in dem Hochofen
erreicht werden, was zu einer besseren Qualität des erzeugten
Roheisens führt. Ein Grund dafür ist, daß sich die
Eisen-Schlakken-Höhe während der Übergangszeit zwischen dem Gebrauch des
Abstichloches nur gering verändert, was der Qualität des
flüssigen Materials, das abgestochen wird, zuträglich ist, weil sich
das Eisen-Schlacken-Verhältnis kaum verändert.
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Die Erfindung kann ebenso auf einen Hochofen angewendet werden,
der eine Vielzahl von Abstichlöchern hat, wobei das Verfahren,
ein hohles Rohr (1) zu verwenden, wie es in Figur 2 gezeigt
wird, in jedem dieser Abstichlöcher vorgesehen wird. Solche
Abstichlöcher werden oft abwechselnd verwendet.
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Das Stopfmaterial (4) kann konventioneller Art sein. Ein
typisches Material mit geringer Qualität weist Sand, Lehm, Koks und
Teer auf. Bei diesem kann die Aushärtungszeit soviel wie 60
Minuten sein, und selbst nach fünf Minuten ist es noch möglich,
das Rohr (1) einzuführen. Ein herkömmliches Material hoher
Qualität kann Materialien aufweisen, die aus Bauxit, Corund,
Siliciumcarbid, Zyanit, Siliciumnitrid, Lehm, Kohle
(Koksanthrazit), Epoxydharz und Binder ausgewählt sind. Die
Aushärtungszeit eines derartigen Materials kann z. B. im Bereich von 1 bis
30 Minuten gesteuert werden. Die Einbringungszeit des Rohres
(1) muß gemäß dem stattfindenden Aushärtungsprozeß sorgfältig
ausgewählt werden.
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Eine typische Abstichzeit für einen Roheisenhochofen ist 2 bis
3 Stunden und das Metallgewicht, das bei jedem Abstechen
abgestochhen wird, kann 600 bis 900 to sein. Typischerweise liegt
der Durchmesser des Abstichloches bei der Anfangsöffnung
(Entferung des Rohres (1)) im Bereich von 40 bis 80 mm und am Ende
des Abstichs kann dieser zumindest an dem inneren Ende des
Abstichloches 200 mm sein.