DE6934144U

DE6934144U - Kupolofen.

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Publication number: DE6934144U
Application number: DE6934144U
Authority: DE
Original assignee: Mifuji Iron Works Co Ltd
Current assignee: Mifuji Iron Works Co Ltd
Priority date: 1969-06-04
Filing date: 1969-08-30
Publication date: 1972-01-20
Also published as: FR2045827A1; GB1246397A; US3659832A; DE1944124A1; DK124567B

Description

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17.September 1971 P/Pr

MIPUJI IRON WORKS CO., LTD₀ _a 2201 Shimoshinosaki-oho,

Edogawa-ku, Tokyo, JAPAN

"Kupolofen*

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf Kupolöfen, die unter Verwendung von Koks und flüssigem Brennstoff als Wärmequellen im Verbund betrieben, werden.

Um Gußeisen höherer Qualität zu erhalten, wurden im herkömmlichen Kupolofen bereits Versuche bezüglich der Verwendung von hochwertigem Koks und hinsichtlich des Feuchtigkeitsentzugs der Gebläseluft angestellt· Hierdurch sollte soweit als möglich verhindert werden, daß Dampf in den Kupolofen gelangt, so daß das aufgegebene Roheisen in reduzierenderAtmosphäre verschmolzen wird. In einem Kupolofen, bei dem nur Koks verwendet wird, wird die Verbrennung hauptsächlich durch das I«f tvolumen reguliert, das durch die Winddüsen «ingeführt wird. Die Notwendigkeit von Spezialkentnisisen zeugt von der Schwierigkeit für die Arbeiter, eine derartig©

Regulierung durchzuführen. Außerdem ist es teilig, daß aufgrund erneuter Kostensteigerung von hochwertigem Koks die Herstellungskosten von Gußeisen aufwärtige Tendenz zeigen.

Um derartige Nachteile wie die vorerwähnten auszusehließen und die Produktivität wie auch die Schmelzgeschwindigkeit zu erhöhen und weiterhin den Koksverbrauch zu erniedrigen, wurde ein Verfahren zur Verwendung flüssigen Brennstoffs zusätzlich sum Koks vorgeschlagen, nach öem beispielsweise flüssiger Brennstoff in Spezialverbrennungskammern verbrannt wird, die außerhalb des Kupolofens so angebracht sind, so daß heiße Gase erzeugt und in den Kupolofen geblasen werden oder heißer Gebläsewind durch Mischung derartiger heißer Gase mit Luft erzeugt wird, der durch die Winddüsen geschickt und dann in den Kupolofen geblasen wird. Dieses Verfahren mag dazu beitragen, die Schmelzgeschwindigkeit zu erhöhen, aber es hat den grundliegenden Nachteil, daß die durch die Verbrennung des flüssigen Brennstoffs erzeugten Dämpfe mit dem geschmolzenen Eisen in Berührung kommen unddiese« oxidieren, was sich dann in der Herstellung von Gußelsen von nur minderer Qualität niederschlägt.

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IS3414420.1.72

Die Aufgabe der vorliegenden Neuerung bezieht sich auf einen verbesserten Kupolofen zum Schmelzen von Roheisen zwecks Herstellung von Gußeisen höherer Qualität mit guten Ausbeuten«

Der Lösung dieser Aufgaben dient ein unter Verwendung von Koks und flüssigem Brennstoff im Verbund betriebener Kupolofen, dessen vertikaler Schacht in eine Mittelzone, in der das Eisen schmilzt, eine obere Zone die als Vorwärmezone für das Beschickungsgut (Eisen, Koks, usw.) dient und eine untere Zone mit Eisenabstich gegliedert ist, und dadurch gekenn zeichnet ist, daß sich der Mantel der unmittelbar an die untere Zone anschließenden Mittelzone nach außen oben konisch stark erweitert, während der Mantel der oberen Zone sich nach unten konisch mäßig erweiternd in die Erweiterung der Mittelzone hineinfortsetzt, wobei im Bereich des Überlappens vom mittleren und oberen Mantel seitlich mindestens zwei Verbrennungskammern für Flüssigbrennstoff vorgesehen sind, deren Einlaß zu der Mittelzone so ausreichend bemessen und gestaltet ist, daß sieh ein Teil des Kokses unter dem herrschenden Druck in diese Öffnungen seitlich hineinschiebt, womit die in den Kammern erzeugten Heißgase vor Erreichen der Sohmelzzone eine Zone rotglühenden Kokses passieren,

Um die&ohmaterialieh in dem Kupolofen durch die von der Verbrennung von Koks und flüssigem Brennstoff erzeugte Hitze zum Schmelzen zu bringen, werden gemäß der vorliegenden Erfindung die heißen durch die Verbrennung des flüssigen Brennstoffs erzeugten Gase in Berührung mit dom rotglühenden Koks gebracht, so daß das sogenannte Wassergas entsteht und entsprechende Reduktionsreaktionen eintreten. Hierdurch werden CO» H₂ und Np erzeugt und deren Mischung in di© Schssslzsone eingeführt» So kann n&oh der vorliegenden Erfindung der Dampf, der bisher im Kupolofenbetrieb als tabu angesehen wurde, mit Vorteil als Heizgas verwendet werden, so daß Gußeisen hoher Qualität mit besserer Ausbeute hergestellt wird. Desweiteren sind zu diesem Zweck an geeigneten Stellen an dem mittleren Mantel Verbrennungskammern für flüssigen Brennstoff vorgesehen und von ihren unteren offenen Enden werden die Verbrennungsgase abgezogen und in direkte Berührung mit dem rotglühenden Koks geblasen· In diesem Falle muß der rotglühende Koks, der bei der Reduktionsreaktion verbraucht wird, an die richtige Stelle verbracht und automatisch wieder aufgefüllt werden.

Die gemäß der vorliegenden Neuerung zur Verwendung kommenden Brennstoffe können Schweröl sein, Kohlenteer, Olteer, Methangas, Propangas usw., jedoch wird vom Standpunkt eines wirtschaftlichen und leichten Betriebs Kohlenteer,

oder Schweröl empfohlen.

Weitere Vorteile und Anwendungsmoglichkeiten der Neuerung gehen aus der folgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Abbildungen hervor:

Es zeigt

Fig. 1 eine scheaatische Ansieht int Längsschnitt des

Kupolofens und
Fig. 2 eine schematische Ansicht im Querschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1.

Der ÄpoHofen gemäß der vorliegendem Erfindung besteht aus drei verschiedenen Teilen, nämlich dem unteren Teil, der von dem Mantel 1 gebildet wird, dens mittleren Teil, der von dem !tonte 1 2 gebildet wird und dem oberen Teil, der von dem Mantel 3 gebildet wird. Der Mantel 2 des mittleren Teils ist so ausgebildet, da£ er nach obnn breiter auseinanderläuft, als er sich vom Eoden aufwärts zum Kopf erstreckt. Der obere Teil mit dem Mantel 3 ist oberhalb des mittleren Teils mit dessen Mantel 2 in der Weise ffcst verbunden, dafl der untere Teil von 3 in d&n Mantel 2 des alitieren Teils eingeführt bzw. eingelassen ist. Zwischen dem oberen Teil des Kanteis

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und dem unteren Teil 4 des Mantels J sind die Verbrennungskammern 5 für den flüssigen Brennstoff angeordnet. Unter jeder Verbrennungskammer 5 ist eine genügend breite öffnung In diese öffnung legt sichawangsläufig rotglühender Koks, der in konstanter Weise verbraucht und wieder aufgefüllt wird, dies automatisch infolge des Drucks der Rohmaterialien, die dem Kupolofen zugeführt werden. Oben auf jeder dieser Kammern befindet sich ein Regelventil 7 und ein Brenner 8, z.B. für Schweröl. Von einem Lufterhitzer 9 wird durch ein Rohr 10 vorgewärmte Luft dem Regelventil 7 zugeführt. Mit dem Schwerölbrenner 8 ist eine Rohrleitung 12 verbunden, der Schweröl mittels der Ventile 11 zufließt»

Gemäß der Neuerung ist der Innendurchmesser d^ des oberen Teils des Mantels J kleiner als d₂ am unteren Ende. Der Durchmesser d_ vergrößert sich allmählich in dem Umfang, wie sich der Mantel 3 mit seinem unteren Ende in den mittleren Teil 2 erstreckt. Dieses untere Ende ist demnach so konstruiert, daß geschmolzenes Eisen nicht entlang der Innenfläche am Umfang des Mantels herunterfällt, sondern daß es hier vertikal herunter falIe^n muß.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Kupolofens nach der vorliegenden Neuerung beschrieben. Der Kupolofen wird genügend ausgetrocknet und dann durch die Aufgabeöffnung

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beschickt und in solchem Maß mit Koks verfUllt, daß dieser ungefähr bis zur mittleren Höhe der Schmelzzone reicht· Danach wird durch das Rohr 14, den Lufterhitzer 9 und das Rohr 15 Luft in den Ofen eingeführt, und zwar durch eine Mehrzahl von Winddüsen 16, die mit gleichem Abstand und symmetrisch an der Wandung des unteren Mantels 1 angeordnet sind. Gleichzeitig werden komprimierte Luft und Schweröl durch das Rohr 10 bzw, die Leitungen 12 den Sehwertflbrennern θ angeliefert* die dann gezündet werden.

Bei der oben erläuterten Ausführungsart wird Luft in den Kupolofen durch eine Abzweigungsleitung an der Stelle eingeführt, wobei die Luft aus einem Einzel-Gebläseluftsystem stammte« Auf Wunsch kann derartige Gebläseluft aus verschiedenen Systemen unabhängig voneinander entnommen werden. Dann wird, wenn das aufgegebene Koksbett hinreichend brennt, das Abstichloch 18 geschlossen und durch die Aufgabeöffnung 15 das Ausgangsmaterial eingebracht zusammen mit Zusehlägen, wie Kalkstein,Flußspat, kalziniertes Soda etc., dies kontinuierlich und in Schichten. Die durch die Verbrennung des Schweröls in den Verbrennungskammern 5 erzeugten Heißgase kommen mit dem rotglühenden Koks 19, der unterhalb der Verbrennungskammern 5 liegt, in Berührung, so daß sowohl die Wassergasreaktion als auch die Reduktionsreaktion beginnen können. Als Ergebnis wird

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der durch die Verbrennung erzeugte Dampf hoher Temperatur infolge der Wassergasreaktion in hochtemperaturhaltige Hg-Gase und Kohlenmonoxid (CO) zerlegt. Gleichzeitig werden die hochtemperaturhaltigen CO₃-GaSe, diG durch die Verbrennung des Schweröls erzeugt wurden, teilweise reduziert und in CO und CO₂ zerlegt. Die so erzeugten CO-, COg- und Hp-Gase werden mit Stickstoffgasen hoher Temperatur vermischt und bilden Mischungen von nichtoxidierenden hochtemperaturhaltigen Gasen, die weiterhin in den Kupolofen geblasen werden. Der Dampf, der nicht mit dem rotglühenden Koks 19 unter den Verbrennungskammern 5 zur Reaktion gelangt ist, beendet seine Reaktion vollständig, wenn erentlang der Innenwand© des oberen Mantels 3 aufwärts steigt. Darüberhinaus besteht wegen der Diver-enz bezüglich der Durchmesser des mittleren und unteren Abschnitts des oberen Mantels 3, wie oben beschrieben, keine Befürchtung, daß der aufsteigende Dampf mit dem nachfolgenden geschmolzenen Eisen in Berührung kommt unddieses oxidiert«

Bei der wiedergegebenen Beschreibung einer Ausführungsart der vorliegenden Neuerung sind, wie in Pig. 2 gezeigt, die Verbrennungskammern 5 für den flüssigen Brennstoff so angeordnet, daß sich auf jeder Seite des Ofens eine befindet, jeoch sei bemerkt, daß die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt ist und daß auch drei oder

mehr Kammern je nach Notwendigkeit vorgesehen werden können·

Die verschiedenen Vorteile, die- sich aus der vorliegenden Neuerung ergeben, seien in folgendem dargelegt· Zunächst besteht keine Befürchtung, daß das Gußeisen durch den Mittels der Verbrennung flüssigen Brennstoffs erzeugten Dampf qualitätsmäßig verschlechtert wird. Da die Verbrennungsgase des flüssigen Brennstoffs zusätzliche Hitze zuführen, wird die Schmelzdauer verringert und der Verbrauch an Koks reduziert. Weiterhin kann die Verbrennung des flüssigen Brennstoffs mit Leichtigkeit geregelt werden, so daß Gußeisen höherer Qualität leicht in größeren Mengen hergestellt werden kann.

Die Neuerung wird desweiteren durch folgende Beispiele erläutert :

Es wird auf Fig. 1 der Zeichnungen Bezug genommen! der innere Durchmesser des unteren Teils mit dem Hantel 1 in der Nähe der Winddüsen 16 wurde mit J500 Bim angesetzt. Der mittlere Mantel 2 wurde divergierend ausgeführt und erstreckte sieh rechts und links aufwärts zwischen 470 und 710 mm Höhe von der Düsenebene aus. Der obere Mimte1 3 wurde so ausgebildet, daß er in den mittleren Teil des Mantels 2 hineinragte,

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wobei die beiden Verbrennungskammern 5 an der rechten und linken Seite des Mantels 2 vorgesehen wurden. Weiterhin wurde die Senkrechte der öffnung 6 unterhalb der Verbrennungskammer mit 300 mm bemessen. In diesen Kupolofen wurde für einen einzelnen Arbeitsprozeß eine Menge von 35 kg Material aufgegeben bestehend aus 30 % Stahlabfällen, 35 % Roheisen und 35 % umlaufendem Material. Der Versuch wurde zweimal wiederholt. Die Ergebnisse sind in Tafel 1 wiedergegeben (Beispiele Nr. 1 und 2).

Gasproben aus der Schmelzzone wurden zu drei verschiedenen Zeiten duroh ein Probeloch im mittleren Mantel entnommen und analysiert. Die Ergebnisse der Analysen sinddn Tafel 2 wiedergegeben (Beispiele 1,2 und 3). In diesen zwei Ta-rf ein beziehen sich die Figuren in der Spalte "Vergleich" auf ein Beispiel, bei dem lediglich Koks zur Verwendung gelangte.

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Tafel 1. Arbeitsbedingungen und Daten

	Nr„ 1	Beispiele	Nr. 2	j
	7o76	8.16	Vergleich \ i
Ge samtvolumen (Nnrymin)	5	5	7.64 \
an den Winddüsen	2.76	3.16	7.64 \
an den Brennern	350	220	0 5
Lufttemperatur	90	100	205
Windkastendruck (mm Wassersäule)	0.2	0.19	110
Brennere inlaßüruck	1.5	2.7	. 0
Dauer eines Arbeits-	3.0

Prozesses (Std) aufgegebenes Eisen (kg)

Koksanteile

Anteil an Schweröl (Liter/metrische Tonne)

Schmelzteschwind igkeit (kg/Std)

Temperatur des geschmolzenen Eisens( C)

595

8.6 61.9

370

1050

11.0 33.8

410

1,400-1,500 1400-1,500

665

17.0 0

300 1,450-*,540

Tafel 2. Analyse der Gase im Schmelofen (in der Schmelzzone)

Proben Vergleich

Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 _

5.2 %

Oe

26.4 67.2

3.0 %	3.7 %	3.8 %
1.9	1.8	0.8
23.8	27.2	23« 5
4.0	4.0	5.3
67.0	63.3	66.4

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Claims

Unter Verwendung von Koks und flüssigem Brennstoff im Verbund betriebener Kupolofen, dessen vertikaler Schacht in eine Mittelzone, in der das Eisen schmilzt, eine obere Zone die als Vorwärmezone für das Beschickungsgut (Eisen, Koks, usw.) dient, und eine untere Zone mit Eisenabstich gegliedert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Mantel der unmittelbar an die untere Zone anschließenden Mittelzone nach außen oben konisch stark erweitert, während der Mantel der oberen Zone sich nach unten konisch mäßig erweiternd in die Erweiterung der Mittelzone hineinfortsetzt, wobei im Bereich des Überlappens vom mittleren und oberen Mantel seitlich mindestens 2 Verbrennungskammern für Flüssigbrennstoff vorgesehen sind, deren Einlaß zu der Mittelzone so ausreichend bemessen und gestaltet ist, daß sich ein Teil des Kokses unter dem herrschenden Druck in diese Öffnungen seitlich hineinschiebt, womit die in den Kammern erzeugten Heißgase vor Erreichen der Schmelzzone eine Zone rotglühenden Kokses passieren. /

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