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Vorrichtung zum kontinuierlichen Vor- und Fertigfrischen von Roheisen
Es ist bereits vergeschlagen worden, das Roheisen nicht satzweise, sondern fortlaufend
in einem Fließvorgang in Stahl umzuwandeln. Die praktische Durchführung dieses Gedankens
ist aber auf große Schwierigkeiten gestoßen. Ausgehend von Kleinversuchen, die mit
Modellen durchgeführt worden sind, in denen anstatt flüssigen Roheisens Quecksilber
und anstatt flüssiger Schlicke NVasser -verwendet wurde, konnte festgestellt werden,
daß diejenigen Fachleute, die sich bisher mit dem kontinuierlichen Verblasen beschäftigt
haben, sich der Bedeutung der richtigen Ausführung des Verfahrens nicht bewußt gc-,vesen
sind.
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Beim kontinuierlichen Windfrischen sind -folgende Bedingungen innezuhalten:
1. die Wärmeverluste nach außen müssen weitgehend vermindert werden. Insbesondere
ist die Abstrahlung einzuschränken; 2. die benutzte Vorrichtung muß so eingerichtet
sein, daß man den Arbeitsvorgang leicht unterbrechen und wieder beginnen kann;
3. dem Metall muß Gelegenheit geboten werden, sich von der Schlacke zu trennen;
4. der Wind muß durch das Bad hindurchgeblasen werden; 5. die Auskleidung
der Frischvorrichtung muß unter Vermeidung aller verwickelten Formen so einfach
als möglich gehalten werden, damit eine genügende Haltbarkeit des Futters erzielt
wird; 6. das Verfahren muß die Herstellung von gebrauchsfertigem Stahl in
einem Arbeitsgang ermöglichen.
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Diese Voraussetzungen werden gemäß der Erfindung durch die Verwendung
eines um seine waagerechte Längsachse drehbaren'und mit Windzuführungsdüsen versehenen
allseitig geschlossenen Behälters, wie er zum satzweisen Frischen an sich bereits
bekannt ist, erfüllt, wenn die beiden Seitenwände mit einem Zu- und Ablauf für das
Roheisen bzw. den Stahl versehen sind und der Behälter in drei Räume unterteilt
ist, von denen nur
der mittlere mit Winddüsen versehen ist, während
die beiden sich seitlich anschließenden als Scheideräume für Metall und Schlacke
dienen. 'Um während des Frischvorganges in beim satzweisen Arbeit-en bekannter Weise
feste Frischmittel, Flußmittel u. dgl. in den Behälter einführen zu können, sind
zweckmäßig in der Trommeldecke Öffnungen vorgesehen.
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In weiterer Ausbildung derErfindung sind, wie beim satzweisen Frischen
ebenfalls bekannt ist, am Behälter mehrere Windzuführungen getrennt angeordnet,
durch welche nacheinander verschiedene Arten von Wind, z. B. anfänglich mit Sauerstoff
angereicherter und hernach gewöhnlicher Wind, in das Bad eingeführt werden können.
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. In -der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung
in vier Abbildungen dargestellt. Es zeigt Abb. i die Trommel im Längsschnitt, Abb.
2 einen Ouerschnitt nach a-a der Abb. i, Abb. 3 einen Querschnitt nach b-b
der Abb. i und # Abb. 4 einen Querschnitt nach c-c der Abb. i.
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Die Blechtron-imel- A ist auf den Laufringen Bl,
B. waagerecht gelagert und ist uni mindestens go' um ihre Längsachse
verdrehbar eingerichtet. Sie ist mit geeigneten feuerfesten Stoffen C ausgekleidet.
Zum Vorfrischen wird zweckmäßig ein saures Futter, zum Fertigfrischen nach dem basischen
Verfahren eine Aüskleidung aus Dolomit un#I Magnesit gewählt.. Im Mittelteile der
Tronimel ist die in der Längsrichtung verlaufende längliche trogförmige Mulde
D vorgesehen, durch deren Boden Winddüsen E geführt sind. Unterhalb
der Düsenreihe- ist der Windkasten F angeordnet, in welchen die in der Stopfbüchse
X drehbar gelagerte und an der Trommel befestigte Windleitung G führt, die
auch durch biegsame Rohre, Schläuche o.*dgl. ersetzt sein kann. Mit H ist die in
der Drehachse der Vorrichtung angebrachte Einfüllöffnung für das flüssige Roheisen
bezeichnet, mit J (--*ibl:>. 2) der überlauf für die Schlacke, mit K der
Fuchs, durch den das vorgefrisclite Eisen oder der fertige Sfahl abfließt, und mit
L die während des Betriebs verschlossen bleibende EntleerungsÖffnung.-- Die öffnung
ill, ist am oberen Teil des Trommelmantels zur Einfühfum, der Zuschläge und Zusätze
in festen', vorgewarmtein oder flüssigem Zustande bestimmt. Durch sie oder eine
weitere Öff-
nung 11. Können die Abgase entweichen. In der 'Mitte
der DüsenzoneP ist ein Querdamm 0, und an ihrem Ende, 0, vorgesehen,
der einen unmittelbaren übergang des inittleren Raumes P in den angrenzenden Seiteniaum
R verhindert. Auf der anderen Seite schließt sich an den Raum P der seitliche Trommelteil
Q an.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird wie folgt in Benützung genommen.
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IN'ach Vorwärmen der Trommel A mittels durch die Öffnungen
H oder ill, eingeführter Gas- oder Ölbrenner wird zunächst eine Dreliung um gol
vorgenommen, so daß sich der Trog D mit der Düsenreihe E in der Höhe
der waagerechten Trommellängsachse befindet. Hierauf werden durch -111 die
Zuschlagstoffe und über eine Rinne bei H das Roheisen der Trommel zugeführt. Sobald
eine genügende Menge Roheisen eingebracht ist, beginnt die Zuführung von Luft, Sauerstoff
oder ang-ereichertem Wind, in ],altem oder erwärmtem Zustande durch die Leitung
G unter gleichzeitiger Rückdrehung der Trommel in ihre ursprüngliche Lage.
Ununterbrochen werden nunmehr Roheisen und Zuschläge aufgegeben, bis das gefrischte
Metall aus dem Fuchs K austritt und die Frischschlacke bei J überläuft. Windmenge,
Roheisenzufluß und Zuschläge werden so ausgewählt, daß das Metall bei K mit der
ge-%iünschten Zusammensetzung abfließt.
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Es ist auch möglich, das Blasen mit verschiedenen Windarten, z. B.
mit satierstoffangereichertem und gewöhnlichem Wind, durchzuführen. Zu diesem Zwecke
ist der Windkasten F durch eine Scheidewand in zwei Kammern geteilt. Das Arbeiten
mit verschiedenen Arten von Wind ist beim satzweisen Verblasen bereits früher angewendet
worden. Während aber das Arbeiten mit verschiedenen Arten von Wind sehr umständliche
Maßnahmen erfordert, eignet sich diese Arbeitsweise für das stetige Frischen deshalb
sehr gut, weil ein Umschalten'von der einen auf die andere Windart unnötig ist und
die Anlage zur Herstellung von angereichertem Wind gleichmäßig belastet wird.
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Im Mittelteil P der Trommel befindet sich das Bad in lebhafter Durchwirbelung,
während sich im Seitenraum Q die Frischschlacke abscheidet, so daß sie, oline
Roheisen mitzuführen, durch J abfließen kann. Der Seitenraum R dient in ähnlicher
Weise dazu, da-s Fertigerzeugnis schlackenrein zu gewinnen. Dabei wird vorausgesetzt,
daß die beim Frischen sich bildende Schlacke einen derart niedrigen Schmelzpunkt
besitzt, daß sie am Überlauf J noch hinreichend flüssig ist. Falls es der
Frischvorgang nicht gestattet, die Flußmittel oder Vorfrischmittel, 'z. D. Sand,
kieselsitire- und alkalilialtige Massen oder Eisenoxyde oder beide Stoffe, init
den Zuschlägen, beispielsweise mit dein Kalk, aufzugeben, werden diese durch die
Üffnung N an gee#igneter Stelle in kaltem oder vorgewärmtein
.Zustande
in den Arbeitsgang eingeführt. Der Zusatz fester Frischen- und Flußmittel ist beim
satzweisen Verblasen in der Thomasbirne bereits früher angewendet worden. Da die
Temperaturverlustebeim ununterbrochenen -Blasen wesentlich geringer sind als in
der, Birne, ist der Zusatz von Kühlschrott und Eisenoxyden von wesentlich größerer
Bedeutung als beim satzweisen Arbeiten. Dadurch lassen sich aber auch größere Mengen
von Schrott verarbeiten, und es wird ein wesentlich größerer Teil der Eisenoxyde
zu'meta.1-lischem Eisen reduziert. Als Folge hier-von steigt das Ausbringen, und
zwar bis zu dem Maße, daß man auf ioo Teile Roheisen beim Thornasverfahren mehr
als ioo Teile Stahl alusbringt, wenn manein Roheisen verwendet, das iveriig Mangan
und viel Silicium enthält.
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Um zu verhindern, daff sich das fertige Erzeugnis mit dem halbfertigen
vermischen kann, -sind inmitten des Trommelraumes P und an der Kante zwischen
den Räumen P und R die Dämme 01 und 0. oder auch eine oder mehrere
Zwischenwär7de vorgesehen, welche den Weg des Roheisens verlängern.
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Die aus der öffnung H, entweichenden Ab-
gase können zum Vorwärmen
der Zuschläge und Zusätze oder zum Brennen des Kalks benutzt werden, Die Verwertung
der Abhitze der Thomasbirne zur Vorwärmung von Kalk u. dgl. oder zur Dampferzeugung
ist schon mehrfach vorgeschlagen worden, das Verfahren hat aber keinen Ein,-ang
in die Praxis gefunden, -da das satzweise Arbeiten in der Thomasbirne die wirtschaftliche
Verwertung der Abhitze erschwert. Wenn der Frischvorgang aber so viel Wärme entwickelt,
daß am, Schluß noch Wärrne abgeführt werden muß, können die Zuschläge durch ill,
kalt eingeführt werden. Es kann dann zweckmäßig sein, Kühlschrott zuzugeb-en, und
es ist möglich" die Abhitze zur Erzeugung von Dampf, zur Vorwärmung des Windes und
zu anderen Zwecken auszunutzen. Wird die Austrittsöffnung für die Abgase auf der
Seite des Robeiseneintritts bei M. angebracht, so erzielt man den Vorteil,
diß die Frischschlacke durch die darüberstreichenden Flammen warmgehalten wird.
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Will man nach Beendigung eines Arbeitsganges die Trommel entleeren,
so öffnet man die Hilfsöffnung L, dreht die Trommel um go' und läßt den Inhalt in
einen geeigneten Behälter oder in ein Masselbett ab. Dabei entleert sich auch der
Fuchs K, so daß sich in -diesem das Metall nicht festzusetzen vermag.
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Falls das Erzeugnis des Frischvorgangs nachbehandelt, beispielsweise
desGxydiert werden soll, kann an den kaum R noch ein weiterer Raum angegliedert
werden, der dieser Nachbehandlung dient. Der fertig gefrischte Stahl fließt dann
durch die Öffnung S in der Trennwand T (Abb. 1 und 4) in den
Desoxydationsraum. Die Desoxydationsmittel werden durch die Öffnung V zugesetzt.
Um den Herd -,varmzuhalten, kann die öffriung V dazu benutzt werden, die Abgase
oder einen Teil -derselben durch den Raum R zu ziehen. Hierbei wird die Öffnung
M, zeitweilig durch einen Deckel verschlossen: Der desoxydierte Stahl fließt durch
den FucligK ab, und die bei der Desoxydation zugesetzte oder gebildete Schlacke
dagegen wird bei W abgezogen.
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Die Vorteile des kontinuierlichen Windfrischens gegenüber dem satzweisen
Arbeiten bestehen in wesentlich niedrigeren Anlagekosten bzw. höherer Leistung der
Anlage bei gleichen Baukosten und gleichem Platzbedarf. Ferner erzielt man ein höheres
Ausbringen an Stahl, eine Tholnasschlacke mit sehr hohem Gehalt an löslicher
Phosphorsäuxe und einen Stahl, der weniger Phosphor enthält als der übliche Thamasstahl,
der sogar dem Martinstahl überlegen ist. Endlich ermöglicht die Ahwendung der Einrichtung
gemäß der Erfindung die bisher in Thomas- und Bessemerstahlwerken nicht gelungene
Ausnutzung der Abwärine des Frischverfahrens und damit auch die restlose Gewinnung
des beim Verblasen entstehenden Staubes, der wegen seines Gehalts an Mangan, Phosphcr,
Vanadin usw. einen hohen Wert besitzt und bisher die Nachbarschaft der Stahlwerke
belästigte.
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Im Betriebe ist es gelungen, in einer Vorrichtung der beschriebenen
Art fortlaufend 22 Tonnen Roheisen in der Stunde mit 0,4 bis o,6
% Vanadin
so zu frischen, daß das
ab-
fließende Roheisen nur noch 0,02 bis
0,05 "/" Vanadin enthielt und daß eine Frischschlacke mit
9 bis io
% Vanadin entfiel. Gleichzeitig an der Einlauföffnung, in der Mitte und am
Auslauf entnommene Metallproben ergaben, daß die Abnahme des Kohlenstoff-, Mangan-und
Vanadingehalts stufenweise erfolgt, Die Analysen waren die folgenden:
| Kohlenstoff Mangan Vanadin |
| Einlauf :2j2 0/, 1,00 '/o 0,43 |
| Mitte ..... 0,95 "/, 0,261/, 0,05 |
| Ablauf .... o,630/, 0j2 "/,) 0,02 Ojo |