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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum Betrieb eines Hochofens zum Herstellen von Roheisen,
insbesondere auf eine Technologie, die es erlaubt, feste Reduktionsmittel
geringer Qualität
wie Holzkohle einzusetzen, aber auch große Mengen pulverförmiger Kohle
in der Weise einzublasen, daß im
Kern des Hochofens ein gepacktes Bett mit hochfesten Blöcken geschaffen
wird.
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Generell ist es bei einem Hochofen
zum Herstellen von Roheisen äußerst wichtig,
in dem Koks (allgemeine Bezeichnung für Hochofenkoks und Formkoks)
und Erz (allgemeine Bezeichnung für Eisenerz, gesintertes Erz),
enthaltenden Ofen während
des Betriebs eine gute Gas- und Flüssigkeitsdurchlässigkeit
zu gewährleisten.
Verringert sich die Gasdurchlässigkeit
im Hochofen, erhöht
sich der Druckverlust oder ergibt ein ungleichmäßiger Strömungsverlauf des Gases mit
einer Störung
der Abwärtsbewegung
der Beschickung, häufig
in der Form eines Hängens
oder Stürzens.
Dies führt
nicht nur zu instabilen Betriebsbedingungen, sondern verringert
auch die Reaktionsgeschwindigkeit im ganzen Ofen und die Produktivität. Des weiteren
ergibt sich bei einer geringen Durchlässigkeit für Flüssigkeiten in der Düsenebene
eine Überlastung
durch Schlacke, die nicht nur zu einer ungleichmäßigen Gasverteilung im Ofen,
sondern auch zu der sogenannten Stichlochabweichung und zu einem
Anstieg des Ofendrucks führt.
Die Folge davon sind ungleichmäßige Abstichraten
an allen Abstichöffnungen,
was wiederum zu einem fehlerhaften Niedergehen der Ofenbeschickung
führt und
sich negativ auf die Ofenbedingungen auswirkt. Hinsichtlich der
Gas- und der Flüssigkeitsdurchlässigkeit
im Hochofen wurde festgestellt, daß die Betriebsbedingungen wie
Gas- und Flüssigkeitsdurchlässigkeit
in einer Kernzone (unterer Teil der Düsenebene und Koksschicht im
Kern unterhalb der Zone, in der die Erze erweichen und schmelzen,
vgl. 1), von besonderer
Bedeutung ist. Eine der Aufgaben der Kernzone 7 besteht darin, die Gasverteilung
im Ofen zu beeinflussen und demzufolge den Niedergang des Möllers zu
stabilisieren. Beim Einblasen von pulverförmiger Kohle dient die Kernzone
als Weg für
unverbranntes Material von der Düse
nach oben in die Erweichungs- und die Schmelzzone.
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Der Erfinder hat die Gas- und die
Flüssigkeitsdurchlässigkeit
untersucht und dabei festgestellt, daß es schwierig ist, herkömmliche
Hochöfen
unter günstigen
Bedingungen zu betreiben, ohne die Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
zu verbessern. Die Gründe
hierfür
ergeben sich aus folgendem:
Um günstige Bedingungen hinsichtlich
der Wärmeerzeugung,
des Reduktionsvermögens,
der Gasverteilung bzw. -durchlässigkeit,
der Flüssigkeitsdurchlässigkeit
sowie des Herabtropfens von Metall und Schlacke zu gewährleisten,
setzt die Praxis im Hochofen Koks verhältnismäßig hoher Qualität ein. Abgesehen
von dem Ausblasen von Rohkohle beim Herstellen von Hochofenkoks
besteht ein weiteres Problem darin, daß Hochofenkoks von Natur aus
eine hohe Porosität
bzw. geringe Druckfestigkeit bzw. geringe Festigkeit nach der Reaktion besitzt.
Selbst Hochofenkoks, der eine im Verhältnis höhere Qualität als handelsüblicher
Koks besitzt, kann unter Hochofenbedingungen aufgrund verschiedener
physikalischer oder chemischer Phänomene zerfallen. Demgemäß gibt es
angesichts der vorerwähnten
Aufgaben des Kokses keine Möglichkeit,
die Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
zu verbessern. Insoweit ist es schwierig, die Ofenbedingungen allein über den Hochofenkoks
vollständig
zu stabilisieren.
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Der Erfinder hat in der japanischen
Offenlegungsschrift 63 206/1978 die Technik zur Überwindung der oben erwähnten Schwierigkeiten
beschrieben. Diese Technologie betrifft ein Verfahren zum Betreiben
eines Hochofens mit Koks, bei dem 3 bis 25 % der Gesamtmenge des
chargierten Kokses durch hochfeste Blöcke aus feinteiligem kohlenstoffhaltigem
Material ersetzt werden und das feine Material mit dem Koks verwendet wird.
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Bei dieser Technologie wird zwar
dadurch, daß anstelle üblichen
Hochofenkokses hochfeste Blöcke chargiert
werden, die Gasdurchlässigkeit
vorübergehend
verbessert, jedoch gelangen die hochfesten Blöcke auch in andere Ofenzonen
als die Kernzone. Dies verschlechtert den Innenzustand des Hochofens
und verringert die Reaktionsgeschwindigkeit in dem ganzen Hochofen.
Darüber
hinaus wandern die hochfesten Blöcke
in den sogenannten Blasring vor den Düsen, was mit einer unvollständigen Verbrennung
des Kokses verbunden ist. Des weiteren gelangt Sauerstoff auch in
den oberen Teil des Ofens, was dazu führt, daß FeO-reiche Schlacke in den Blasring tropft
oder die Blaszone instabil werden läßt, was es wiederum schwierig
macht, die Ofenbedingungen zu stabilisieren.
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Auf die Gewährleistung einer guten Gas-
und Flüssigkeitsdurchlässigkeit
wie auch auf stabile Ofenbedingungen zielt ein "Verfahren zum Einstellen eines festen
Reduktionsbetts in der Kernzone beim Betrieb eines Hochofens", das die japanische
Offenlegungsschrift 65 207/1989 beschreibt. Bei diesem Verfahren
wird zum Einstellen der Gas- und Flüssigkeitsdurchlässigkeit
in dem sogenannten Kokssack, die sich beim Betrieb eines Hochofens
aufbaut, die Koksschicht im Zentrum einer Erzschicht chargiert und
das feste Reduktionsmittel seinerseits in den Kern einer Schicht
aus festem Reduktionsmittel chargiert. Die Kernzone ist definiert
als das Innere der Kernzone im Ofen, welche die Bedingung rt ≧ 0,03
Rt erfüllt,
wobei rt ein vorgegebener Radius, bezogen
auf die Ofenmitte an der Gicht und Rt der
Radius der Ofengicht ist. Das feste Reduktionsmittel macht dabei mindestens
0,2 % der Gesamtmenge an festem Reduktionsmittel aus, die in die
gesamte Kernzone chargiert wird.
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Bei dieser Technologie kommt jedoch
der Koks hoher Qualität
mit hoher Heißund
Kaltdruckfestigkeit sowie eingestellter Körnung stets im Zentrum des
Hochofens zum Einsatz. Demzufolge ist die Wirkung, obgleich eine
in Grenzen bessere Gas- und Flüssigkeitsdurchlässigkeit
im Vergleich zur herkömmlichen
Betriebsweise zu erwarten ist, praktisch dieselbe, wie wenn nur
Hochofenkoks eingesetzt wird. Daher ist eine wesentliche Verbesserung
der Gas- und Flüssigkeitsdurchlässigkeit
nicht zu erwarten. Die erwähnte
Offenlegungsschrift schlägt
zudem vor, Briketts aus Siliciumcarbid oder Grafit oder dergleichen,
jeweils mit geringem Reaktionsvermögen, anstelle von Hochofenkoks
hoher Qualität
zu verwenden. Aber auch die Verwendung dieser Briketts dürfte zu
denselben Problemen führen,
wie sie sich bei dem Verfahren nach der japanischen Offenlegungsschrift
63 206/1978 ergeben , da die Briketts stets in den Hochofen chargiert
werden. Demzufolge bleibt weiterhin die Frage offen, ob sich der
Ofenbetrieb voll stabilisieren läßt oder
nicht.
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Die europäische Offenlegungsschrift 306
026 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Hochofens, bei dem
ein hochfester Block in der Kernzone des Hoch ofens gebildet wird.
Der hochfeste Block nach dieser Offenlegungsschrift besitzt eine
Lebensdauer in situ von 7 bis 14 Tagen. Andererseits hat sich das
Einblasen pulverförmiger
Kohle in den Hochofen inzwischen eingebürgert und als wirksame Alternative
zur Verwendung von Reduktionsmitteln hoher Qualität erwiesen.
Dies erhöht
jedoch den Anteil an Feinem im Gas innerhalb des Hochofens und führt zum
Abscheiden nicht verbrannten Materials in der Kernzone des Hochofens
und stört die
Gasverteilung. Dadurch verschlechtert sich die Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit.
Stabile Betriebsbedingungen sind daher nach wie vor ungewiß. Außerdem soll
die Menge des eingeblasenen Kohlenstaubs auf 200 kg/t Roheisen begrenzt
sein, so lange herkömmlicher
Hochofenkoks bei üblicher
Betriebsweise eingesetzt wird. Aus den oben erwähnten Gründen ist es neuerlich wünschenswert,
die Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
in der Kernzone des Ofens wesentlich zu verbessern und die Einblasbedingungen
für Kohlenstaub
zu stabilisieren. Des weiteren ist es wünschenswert, anstelle der zum
Beschicken eines Hochofens erhältlichen
hochwertigen Kohle eine größere Menge
fester Reduktionsmittel geringer Qualität einzusetzen. Dabei braucht
nicht erwähnt
zu werden, daß sich
die Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
beim Hochofenbetrieb weitaus mehr verbessern sollte, als dies beim
derzeitigen Hochofenbetrieb möglich
ist.
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Die Erfindung zielt daher darauf
ab, die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Zunächst will die Erfindung ein
Verfahren zum Betrieb eines Hochofens vorschlagen, bei dem ein Ofenzustand
gewährleistet
ist, durch den sich die Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
im Hochofen im Vergleich zu dem derzeitigen Ofenbetrieb verbessert.
Des weiteren zielt die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb eines
Hochofens ab, das die Verwendung eines festen Reduktionsmittels
geringer Qualität
erlaubt und darüber
hinaus das Einblasen von Kohlenstaub in Mengen über 200 kg/t Roheisen ermöglicht,
um die notwendige Menge an Koks hoher Qualität im Hochofen wesentlich zu
verringern.
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Der Erfinder hat verschiedene Funktionen
des Kokses im Hochofen untersucht. Dabei hat sich herausgestellt,
daß angesichts
des hohen Anteils an flüchtigen
Bestandteilen in der beim Verkoksen eingesetzten Kohle üblicherweise
die Porosität
des Kokses ebenfalls hoch sowie die Reaktionsfläche eher übergroß ist. Des weiteren zeigte
sich, daß aus
den oben erwähnten
Gründen
die Kohle als Folge ihrer geringen Festigkeit rasch in kleinste
Teilchen aufgebrochen wurde. Der Erfinder unternahm daher große Anstrengungen,
die oben beschriebenen Probleme aufgrund der Annahme zu überwinden,
daß das
Einbringen eines Materials mit einem Hauptbestandteil, der nicht
eine Anreicherung geschmolzenen Eisens bewirkt und eine geringe
Porosität
besitzt, bei dem es sich um einen feinteiligen Stoff mit hohem spezifischem
Gewicht und hoher Druckfestigkeit handelt, der im Hinblick auf die
anderen Bestandteile der Ofenbeschickung reaktionsträge ist,
einen Weg eröffnet,
die Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
im Vergleich zu denen herkömmlicher
Technologien wesentlich zu verbessern.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung
wird ein Verfahren gemäß Anspruch
1 offenbart.
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Die Erfindung besteht daher in einem
Verfahren zum Betrieb eines Hochofens zum Herstellen von Roheisen,
bei dem Koks und Erz über
die Ofengicht chargiert werden. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus,
daß vor
dem Anblasen des Hochofens ein gepacktes Bett aus hochfesten Blöcken in
einer Kernzone des Hochofens errichtet wird. In einer Ausführungsform
wird verhindert, daß sich
hochfeste Blöcke
außerhalb
der Kernzone des Ofens aufschichten. Eine derartige Betriebsweise,
bei der sich keine hochfesten Blöcke
außerhalb
der Kernzone des Ofens aufschichten, basiert auf der Beobachtung,
daß sich
hochfeste Blöcke
zu den Düsen
bewegen, sowie auf Messungen des mittleren Druckverlustes im Hochofen.
Des weiteren schlägt
die Erfindung in weiterer Ausgestaltung die Verwendung eines Reduktionsmittels
geringer Qualität
anstelle von Koks vor, beispielsweise das Chargieren eines Gemischs
aus Koks und Erz an der Ofengicht. Eine weitere Variante besteht
darin, Kohlenstaub über
die Ofendüsen
vorzugsweise in einer Menge von mindestens 200 kg/t Roheisen einzublasen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnungen des näheren erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Packung aus hochfesten Blöcken
in der Kernzone eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Hochofens,
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2 ein
Ausführungsbeispiel,
bei dem eine Position zum Chargieren der hochfesten Blöcke in den Ofen
in Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
festgelegt ist,
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3 eine
schematische Darstellung der Lage der hochfesten Blöcke nach
der Erfindung in der Kernzone des Hochofens, wobei a zu viele und
b zu wenige feste Blöcke
kennzeichnen, und
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4 Wanderungsgeschwindigkeit
der hochfesten Blöcke
nach der Erfindung in die Düsenebene
sowie die Änderungen
des Winddrucks im Hochofen.
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Im Zusammenhang mit der Erfindung
bedeutet Kernzone des Hochofens, wie oben beschrieben, einen Teil
des Ofens mit dem unteren Bereich der Düsenebene und einer sogenannten
Kern-Koksschicht unterhalb der Zone, in der das Erz erweicht und
schmilzt (vgl. 1). Weiterhin
ist die Bezeichnung "hochfester Block" definiert als ein
Material, das einen größeren Widerstand
gegen einen Zerfall als Folge von Reaktionen unter hohem Druck,
abtragendem Verschleiß und
Druck im Vergleich zu herkömmlichem
Hochofenkoks besitzt. Des weiteren handelt es sich dabei um ein
Material, das reaktionsträge
gegenüber
Roheisen und Schlacke ist. Entsprechende Werte seiner physikalischen
Eigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt.
Schließlich
bezeichnet "Reduktionsmittel
geringer Qualität" Holzkohle oder dergleichen,
wozu die physikalischen Eigenschaften in der nachfolgenden Tabelle
II angegeben sind.
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Erfindungsgemäß wird Roheisen durch Chargieren
von Koks und Erzen über
die Ofengicht in der Weise erschmolzen, daß eine Packungszone aus hochfesten
Blöcken
in der Kernzone des Hochofens geschaffen wird. Auf diese Weise läßt sich
ein Verstopfen der Kernzone des Hochofens durch Verbrennungsasche,
nicht verbrannte Stoffe und Staub oder dergleichen vermeiden. Auf
diese Weise läßt sich
die Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
im Hochofen merklich verbessern.
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Bei der Verwendung üblichen
Hochofenkokses wird der Koks im Ofenkern jede Woche oder jede zweite
Woche nachchargiert. Um die Erfindung zu verwirklichen, ist es erforderlich,
daß der
Hochofenkoks für
längere
Zeiträume
im Ofen verbleibt und nicht zerkleinert wird. Erfindungsgemäß ist dies
möglich
mit einem hochfesten Block einer Festigkeit nach einer Reaktion
bei hoher Temperatur (CSR) von mindestens 70 %, vorzugsweise mindestens
90 % und insbesondere mindestens 95 %, einer Trommelfestigkeit von
mindestens 88 % als Kennzeichen für die Abriebfestigkeit im Kontakt
mit Feststoffen, vorzugsweise 95 % und mehr sowie einer Druckfestigkeit
von mindestens dem Zweifachen der Druckfestigkeit des chargierten
Hochofenkokses. Unter diesen Bedingungen bleibt der hochfeste Block
im Ofenkern mindestens 10 oder auch mindestens 20 Wochen erhalten.
Dabei ist die Festigkeit nach einer Reaktion bei hoher Temperatur
durch ein Prüfverfahren
bestimmt, bei dem eine heiß-statische
Reaktion und eine Trommel-Kalt-Untersuchung
für einen
Großhochofen
stattfindet, die in "Steel
Handbook II", Iron
Manufacture, Steel Manufacture, Hrsg. Japan Iron Manufacture Association,
3. Aufl. Seite 202, Tabelle 4.23 beschrieben ist. Der Koks wird
dabei 120 min in einer Kohlendioxidatmosphäre bei einer Temperatur von
1000 ± 10 °C bei einer
Strömungsgeschwindigkeit
von 125 l/min untersucht und dazu wie bei einer Untersuchung in
einer JIS-Trommel in eine Trommel chargiert, dort getrommelt und
pulverisiert. Anschließend
wird der Gehalt an D15
150 festgestellt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird der hochfeste Block als Packung vor dem Anblasen des Hochofens
aufgebaut, so daß sich
der hochfeste Block in Gestalt einer Packung in der Kernzone des
Hochofens leicht errichten läßt. Beim
abwechselnden Chargieren von Erz und Koks wird Kernkoks über die
betreffende Möllerung
hinaus gezielt in die Kernzone des Hochofens chargiert. Andererseits
ist es jedoch auch möglich,
beim Chargieren von Koks in den Hochofen den Kernkoks mit dem Koks
zu mischen und das Gemisch kontinuierlich oder intermittierend in
den Gestellbereich 11 in der Nachbarschaft einer Begrenzung
der Kernzone zu chargieren, wie in 2 dargestellt:
Diese Verfahrensweise läßt sich
anwenden, weil sie auf einem Kaltversuch basiert, bei dem ein Feststoffluß in einen
Hochofen simuliert wurde und der Koks in die Kegelwandzone 11 längs der
Grenzfläche
der konischen Zone des Ofenkerns fließt und den Kokskern des Ofens aufbaut.
Es ist festzuhalten, daß die
Menge des chargierten, Kokses über
einen Betriebszyklus im Falle eines Hochofens mit einem Fassungsvermögen von
2500 m3 bei höchstens 0,2 %, vorzugsweise
bei höchstens
0,06 % liegen sollte.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird das Entstehen eines hochfesten Blocks außerhalb der Kernzone des Ofens
unterbunden. Dies; geschieht in der Weise, daß die Abwärtsbewegung der hochfesten Blöcke in die
Düsennebene überwacht
und der mittlere Druckverlust im Hochofen gemessen wird. Auf diese Weise
baut sich außerhalb
der Kernzone des Ofens kein unnötiger
hochfester Block auf, der den normalen Ofenbetrieb beeinträchtigt.
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Eine Überwachung des hochfesten Blocks
im Ofenkern ist auf einfache Weise im Wege einer visuellen Beobachtung
der Situation im Hochofen von den Düsen aus möglich, wie schematisch in 3 dargestellt. Eine andere
Möglichkeit,
die Situation im Innern des Hochofens zu überwachen, besteht darin, die
Ausbildung des Ofenkerns unter Verwendung unterschiedlicher Sonden
zu beobachten, beispielsweise mit Hilfe einer Blasformsonde, einer
im Ofenkopf angeordneten Sonde und einer geneigten Sonde. Wenn sich
dabei erweist, daß sich
die Kernzone des Ofens entsprechend der Begrenzungslinie a in 3 über die Referenzlinie c für die Kernzone
hinaus ausdehnt, besteht die Möglichkeit,
eine geringere Menge oder weniger häufig zu chargieren. Ist die
Kernzone des Ofens im Vergleich zu der Referenzlinie c bis zur Begrenzungslinie
b in 3 geschrumpft,
kann die Menge oder die Häufigkeit
des Chargierens von Koks erhöht
werden. Der Winddruck im Ofen wird entsprechend der graphischen
Darstellung in 4 im
Wege einer Messung der Winddruckänderung
in Abhängigkeit
von der Größe der Ofenkernzone
gemessen. 4 läßt sich
entnehmen, daß es
eine zeitliche Verzögerung
gibt, während
der hochfeste Block sich in Richtung der Düsen bewegt oder während der Winddruck
sich ändert.
Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ersetzten Reduktionsmittel geringer Qualität einen Teil des Kokses, so
daß sich
die für
den Betrieb des Hochofens erforderliche Menge an Koks verhältnismäßig hoher
Qualität
verringert, oder der Hochofen kann auch dann betrieben werden, wenn
ein Koks verhältnismäßig hoher
Qualität
nicht zur Verfügung
steht. Der Grund hierfür
liegt darin, daß sich
bei der Verwendung des hochfesten Blocks und dem Entstehen einer
Kernzone im Ofen die Gasverteilung stabilisiert und der Koks ausschließlich als
eine Wärmequelle
mit reduzierenden Eigenschaften wirken dürfte.
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Darüber hinaus werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
Koks und Erze miteinander gemischt und das Gemisch von der Hochofengicht
her chargiert. Auf diese Weise läßt sich
der Druckverlust im Hochofen im Vergleich zu einem lagenweisen Chargieren
von Koks und Erz um etwa 10 % verringern. Beim her kömmlichen
Ofenbetrieb, bei dem Koks und Erze gemischt und chargiert werden,
ist ein hoher Aufwand erforderlich, um unter stabilen Ofenbedingungen
eine sogenannte Erweichungs- und Schmelzzone zu schaffen, die Gasverteilung
in radialer Richtung des Ofens zu stabilisieren, die Möllerverteilung
von der Gicht her zu überwachen,
Koks und Erz auf die richtige Teilchengröße zu bringen und Erze zu mischen.
In diesem Falle ist es schwierig, diese Operationen über lange
Zeiträume
stabil zu halten. Bildet sich jedoch entsprechend der Erfindung
im Ofen eine Kernzone, dann verbessert sich die Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
sowie die Gasverteilung und läßt sich
eine zentrale Strömung
gewährleisten.
Dies ermöglicht
stabile Ofenbedingungen ohne Schwierigkeiten. Bei einer optimalen
Verwirklichung der Erfindung wird über die Düsen Kohlenstaub in einer Menge
von mindestens 200 kg/t Roheisen in den Hochofen geblasen, so daß sich die
erforderliche Menge an Koks hoher Qualität wesentlich verringert. Bei
Verwendung herkömmlichen
Hochofenkokses steigt der Winddruck bei einer Einblasmenge von 200
kg/t Roheisen scharf an; dieses Phänomen tritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
niemals auf.
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Der hochfeste Block muß eine hohe
Heißfestigkeit,
geringe Kompression und wenig Abrieb sowie ein geringes Reaktionsvermögen in Anwesenheit
von schmelzflüssigem
Eisen oder Schlacke besitzen. Es ist besonders wünschenswert, daß das Reaktionsvermögen in Anwesenheit
der FeO-reichen Hochofenschlacke im Bereich der Tropfzone oder im
Ofengestell gering ist. Deswegen besteht der hochfeste Block aus
einem kohlenstoffhaltigen Material wie hitzebeständigem Anthrazit oder Graphit;
er ist vorzugsweise unter Verwendung entsprechender Teilchen mit
gegebener Porosität,
spezifischem Gewicht und Druckfestigkeit bei gleichmäßiger Teilchengröße sowie
eines hitzebeständigen
Bindemittels hergestellt. Der hochfeste Block braucht jedoch nicht
aus den erwähnten
Materialien zu bestehen, vielmehr eignen sich auch Kohlenstoffsteine
oder Elektroden mit der erforderlichen Qualität und Teilchengröße oder
auch Siliciumcarbid.
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Die Tabelle 1 gibt ein Beispiel für die physikalischen
Eigenschaften und die Analyse eines erfindungsgemäßen hochfesten
Blocks im Vergleich zu üblichem
Hochofenkoks für
den Betrieb eines Hochofens wieder. Die Daten der Tabelle zeigen,
daß die
Porosität
geringer und sowohl das spezifische Gewicht als auch die Druckfestigkeit
im Vergleich zu den Werten des Hochofenkokses in allen Fällen sehr
hoch ist. Die Beispiele 1 und 2 der Tabelle 1 betreffen Kohlenstoffsteine
während
sich die Beispiele 3 und 4 auf ein erneut gesintertes Gemisch aus
kohlenstoffhaltigem Pulver und einem Bindemittel beziehen. Das Beispiel
3 betrifft den Fall, daß der
Kohlenstoffgehalt im Vergleich zu den anderen Beispielen für einen
hochfesten Block geringer ist, weswegen Siliciumcarbid zugesetzt
wurde, um die erforderliche Eignung zu gewährleisten, und das Gemisch
gesintert wurde. Das Beispiel 4 betrifft einen Fall etwas geringerer
Druckfestigkeit. Wie die Daten der Tabelle zeigen, bewähren sich
alle hochfesten Blöcke
nach der Erfindung; sie besitzen eine hohe Festigkeit und ändern sich beim
Absinken von der Gicht zur Düsen-ebene
nur wenig und behalten daher ihre ursprüngliche Form bei.
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Vorzugsweise besitzt der hochfeste
Block eine kugelige oder eine zylindrische Gestalt so nahe wie möglich an
einer kugeligen Gestalt, oder eine kubische Gestalt oder die Gestalt
eines rechtwinkligen Parallelepipets so nahe wie möglich an
einer kubischen Gestalt. Die Größe der hochfesten
Blöcke
bewegt sich im Bereich von 30 bis etwa 150 mm. Als Folge davon lassen
sich große
Mengen Brennstoff (Schweröl,
Gas oder Kohlenstaub, Flußmittelpulver
oder dergleichen) in den Hochofen einblasen, da der hochfeste Block
langzeitig im Hochofen erhalten bleibt.
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Die Verwirklichung der Erfindung
unter Verwendung eines Versuchshochofens mit einer Abstichkapazität von 10
t/d wird im folgenden beschrieben:
Der Versuchshochofen 1 war
durch die Daten der nachfolgenden Tabelle III gekennzeichnet, die
auch die Werte für
den Möller
und die Windbedingungen wiedergibt. Die Daten für die Möllerung waren in allen Fällen gleich. Bei
den Versuchen wurde eine gepackte Zone mit den hochfesten Blöcken 6 der
Tabelle 1 in der Kernzone des Hochofens 1 unter den stabilen
Ofenbedingungen der Tabelle 1 geschaffen und ein Vergleich der Versuchsergebnisse
durchgeführt.
Während
jeden Versuchs wurde das Vorhandensein einer gepackten Zone im Ofenkern 7 und
dessen Normalität
durch Beobachtung des hochfesten Blocks 6 beim Absinken
zur Düsenebene 8 und
im Wege einer Überwachung
der Änderung
des Winddrucks im Hochofen beobachtet. Bei allen Versuchen dauerte
die Ofenreise 14 Tage, und in jedem Falle wurde der hochfeste
Block 6 am Ende; der Ofenreise im Anschluß an das
Entfernen aller Reststoffe im Ofen entfernt und der Ofen ab gekühlt.
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Die Tabellen IV und V geben die Daten
der vorerwähnten
Versuche und deren Ergebnisse wieder. In den Tabellen ist die Stabilität des Ofenbetriebs
in den drei Kategorien: Gleitgeschwindigkeit, Gasdurchlässigkeit
und Flüssigkeitsdurchlässigkeit
festgehalten. Außerdem
kennzeichnen in den Tabellen IV und V Bezeichnungen wie "Nr.1" den Typ des hochfesten
Blocks nach Tabelle 1 und "-" in der Spalte "Überwachung", daß keine Übwachung stattfand. Darüber hinaus
bedeutet die Bezeichnung "vor", daß die Kernzone
des Ofens mit dem hochfesten Block vor dem Zünden des Ofens geschaffen wurde
und sich die Erfindung durch zusätzliches dreimaliges
Chargieren von Koks in einer Menge von 20 kg/Charge nach dem Zünden des
Ofens während
der 14-tägigen
Ofenreise verwirklichen ließ.
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Die Daten der Tabellen IV und V zeigen
deutlich, daß die
Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
bei den Versuchen mit einer Kernzone aus herkömmlichem Koks wie beim herkömmlichen
Hochofenbetrieb geringer ist als bei der Anwendung der Erfindung.
Somit wird klar, daß sich
die Betriebsdaten bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Hochofenverfahrens
verbessern lassen. Dabei wurde die Gasdurchlässigkeit unter Zuhilfenahme
der Formel Δ P
(Druckverlust) / L (Wirksame Höhe)
im gesamten Hochofen bestimmt: Die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
zeigt eine Abweichung bei der Abstichmenge jeden Betriebszyklus
im Falle eines sechsmaligen Abstechens pro Tag. Ist die Abstichmenge
groß,
steht dies für
eine geringe Flüssigkeitsdurchlässigkeit
im Herd. Es liegt auch auf der Hand, daß die Stabilität des Ofenbetriebs
nicht verlorengeht, wenn Holzkohle als festes Reduktionsmittel geringer
Qualität
anstelle des üblicherweise
im Hochofen eingesetzten Kokses oder Kohlenstaub in einer Menge
von 200 kg/t Roheisen in den Hochofen eingeblasen wird. Darüber hinaus
ist klar, daß sich
dieselbe Wirkung beim Chargieren eines Gemischs aus Koks und Erzen
erzielen läßt. Tabelle
1
Tabelle
II
Tabelle
III
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
läßt sich
die Gas- und die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
in einem Hochofen wesentlich verbessern und dieser Zustand langfristig
beibehalten. Darüber
hinaus kann ein Hochofen auch unter stabilen Betriebsbedingungen
betrieben werden und ist ein sogenanntes gemischtes Chargieren des
Möllers
in den Hochofen möglich.
Des weiteren läßt sich
die Menge des für
den Hochofenbetrieb erforderlichen üblichen Hochofenkokses durch
Einblasen von Kohlenstaub in einer Menge von 200 kg/t Roheisen oder
die Verwendung großer
Mengen fester Reduktionsmittel niedriger Qualität im Hochofen verringern.
