DE808749C - Kupolofen - Google Patents

Description

• Kupolofen Die Erfindung bezieht sich auf Kupolöfen, wie sie zur Herstellung verschiedener Sorten des Gußeisens gebraucht werden, und bezweckt eine besondere Ausgestaltung dieser Ofen, welche es ermöglicht, die notwendigen Ausscheidungs- und gewisse Verfeinerungsprozesse verfahrensmäßig tief unter der Oberfläche des Ofenbades selbst durchzuführen.
• So bildete beispielsweise die Entschwefelung des Gußeisens einen schwierigen Punkt im Herstellungsprozeß, da man die Soda entweder nur in die Gießpfanne einbringen oder bestenfalls auf die Badoberfläche des Ofens oder eines etwa vorhandenen Vorherdes aufbringen konnte. Das Aufbringen von Soda auf das flüssige Eisen hat jedoch in der Hauptsache nur Oberflächenwirkung, bei der ein großer Teil der Soda ungenutzt verdampft und selbst durch Rühren nicht tief genug eingebracht werden kann.
• Bei der Pfanne könnte man zwar, wie schon vorgeschlagen, die gesamte Sodamenge am Boden oder in Nischen des Behälters unterbringen, bevor dieser mit flüssigem Eisen gefüllt wird, doch tritt dabei die Entschwefelung unter derart heftigen Reaktionen ein, daß Bedienung und Behälter gefährdet wären. Man war also beim Kupolofenbetrieb schon bisher allein auf die Oberflächenaufstreuung angewiesen, die jedoch auch bei öfterem Abziehen der Schlacke nur eine Entschwefelung bei größerem Zeitaufwand und einem empfindlichen Temperaturverlust ergab.
• Die Rauchbelästigung und der Arbeitsaufwand bei dieser Oberflächenentschwefelung 'sind zwar bei Zusatz von Blocksoda im Schacht und bei den bekannten Entschwefelungsvorherden an Kupolöfen vermieden, doch ist hier diese Oberflächenwirkung auch nicht größer und der Temperaturverlust nicht wesentlich geringer, weil die Wärmetönung bei der Sodareaktion auf der Badoberfläche nicht dem flüssigen Eisen zugute kommt und ein nicht unbeträchtlicher Teil der Soda schon durch bloße Verdampfung nutzlos verlorengeht.
• Nach der Erfindung wird die Zuführung der Soda und der anderen Wirkstoffe tief unter die Badoberfläche in flüssigem Zustand gefahrlos bei restloser Ausnutzung und unter Vermeidung von nennenswerten Temperaturverlusten, Zeitaufwand und Rauchbelästigung in einfacher Weise ermöglicht, und zwar durch einen von unten eintretenden Gasdurchsatz im Eisenbad, welcher die Wirkstoffe zur Entschwefelung, Aufkohlung und sonstigen Verfeinerung mitführt. Der Durchsatz der Wirkstoffe erfolgt unter einem den ferrostatischen Druck etwas übersteigenden Überdruck und geht am besten von einer mit dem Hauptbad kommunizierenden Vorkammer aus. Der Durchsatz erfolgt gleichmäßig fortlaufend oder stufenweise mit den notwendigen längeren Unterbrechungen bei Abstichen des Ofens und gewährleistet durch die zeitlich unterteilte Zuführung einen gefahrlosen Reaktionsvorgang. Die aus der Soda ausgeschiedene Kohlensäure, das Druckgas und die flüssige Sodaentschwefelungsschlacke müssen bei ihrem Aufsteigen durch das Eisenbad eine durch die verlagerten Zwischenräume im Füllkoks immer wieder abgelenkte Richtung nehmen, wodurch die Zeit des Aufsteigens verlängert und die innige Mischung und Berührung der Soda mit dem Eisen gefördert werden, wodurch ihre restlose Ausnutzung und ein hoher Entschwefelungsgrad gesichert werden.
• Der Gas- und Wirkstoffdurchsatz im Eisenbad führt ferner zu einer stetigen Bewegung und Aufwallung des flüssigen Eisens im Ofenherd, welche wie beim planmäßigen Rütteln und Schleudern zu einer Steigerung der Festigkeitseigenschaften, der Dichte und der Graphitverfeinerung führen sowie auch metallurgische Möglichkeiten eröffnen, die bisher beim Kupolofen unbekannt waren.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung für die erfindungsgemäße Behandlung des Eisenbades im Kupolofen dargestellt, und zwar in einem Längsschnitt durch einen auf diese Weise ausgebauten Ofen.
• Der Ofen ist von der vorherdlosen Type und besteht aus dem mit Winddüsen i und dem Schlackenabstich 2 versehenen Schacht 3, aus dem Boden 4 mit seiner Entleerungsklappe 5, aus dem Ausflußkanal 6 und aus dem Abstich 7 samt seiner Rinne B. Zwischen dem Abstich 7 und der Schachtwandung ist nun eine Vorkammer '9 eingeschaltet, in der das flüssige Eisen aufsteigen kann, und zwar höhengleich mit dem Flüssigkeitsspiegel im Hauptschacht 3. Geeignete Abschrägungen io verbessern die Form der Kanaloberkante i i., unter welcher Gas und Flüssigkeit aufsteigen müssen. Nach letzterer wird auch der ferrostatische Druck der Schmelzmasse bestimmt, der sich aus der jeweiligen Höhe der über diese Kante i i bis zum Schlackenabstich z stehenden Eisenmasse ergibt.
• Der Abschrägung io entsprechend verengt sich die Vorkammer 9 nach oben und schließt in geeigneter Höhe über dem Flüssigkeitsspiegel mit einem Gußkörper 12 ab, in dessen Hohlraum 13 das Gas unter einem bestimmten Druck über die Leitung 14 eingeführt wird, der sich nach dem jeweils in dem Eisenbad an der Kante i i vorhandenen ferrostatischen und Winddruck richtet. Zu große überschreitungen des notwendigen Gasdruckes werden durch das Abblaseventil 15 und gegebenenfalls weitere Ventile dieser Art verhindert.
• Mit dem Hohlraum 13 steht ferner ein Behälter 16 in Verbindung, welcher den Wirkstoff enthält und diesen durch eine Förderschnecke 17 dem darunter befindlichen Eisenbad gleichmäßig zuteilt. Im Behälter 16 ist zunächst die zur Entschwefelung notwendige Soda enthalten, es können aber auch andere Wirkstoffe beigemischt sein oder für diese besondere Behälter 16 angeschlossen werden. Die Zuführungsvorrichtung 17 und der Behälter 16 sind selbstverständlich druckdicht gegen außen abgeschlossen und stehen unter demselben Druck wie der gesamte Raum 13 und 9.
• Läßt man aus der Gasleitung 14 in mäßiger Menge Gas, welches den jeweiligen ferrostatischen und Winddruck im Eigenbad mit einem geringen Überdruck überwindet, stetig zuströmen, so drückt es die Oberfläche des Bades in der Vorkammer bis an die Oberkante i i des Kanals 6 hinunter, um dann unter dieser Kante i i hinweg seiner Zuströmungsmenge entsprechend in den Ofenherd dauernd abzufließen. Die in zeitlichen Abständen von außen gedrehte Förderschnecke 17 fördert die beabsichtigte Sodamenge auf die Badoberfläche in der Vorkammer 9. Die Soda schmilzt sofort und fließt dann ebenfalls in den Ofenherd ab.
• Der im Kupolofen höchstmögliche Stand des flüssigen Eisens ist durch das Schlackenabstichloch 2 gegeben. Für diese Druckhöhe zuzüglich Windpressung im Ofen und einer geringen Zugabe wird das Abblaseventil 15 eingestellt, so daß ein höherer Druck durch übermäßige Gasmenge in der Vorkammer 9 nicht auftreten kann. Ein solcher würde zeitweise z. B. bei Beginn der Entschwefelung, solange das Eisen besonders in der Vorkammer noch den höheren Anfangsschwefelgehalt besitzt, entstehen und auch bei zu großer plötzlicher Sodazuführung eintreten können. Die durch das Eisenbad aufsteigende Sodaentschwefelungsschlacke vermischt sich mit der Kupolofenschlacke und trägt nicht unwesentlich zur Erhöhung der Basizität dieser Schlacke bei.
• Vor jedesmaliger Entleerung des Ofenherdes wird die Gas- und Sodazuführung unterbrochen, bis das wieder ansteigende geschmolzene Eisen die Oberkante i i des Kanals 6 erreicht hat, das ist ein Viertel bis ein Drittel des ganzen Fassungsvermögens im Ofenherd. Da bei Kupolöfen alle 15 bis 20 Minuten abgestochen wird, steht für die Entschwefelung und den Gaszufluß ungefähr eine Viertelstunde zur Verfügung, und der Schmelzgang erleidet dadurch keine Unterbrechung. In dieser Zeit kann die Sodazugabe zeitlich und mengenmäßig beliebig oft unterteilt und die Kleinmenge, welche die Förderschnecke 17 bei jeder Drehung fördern soll, leicht ermittelt werden. Auch staubförmige Desoxydations- und Legierungsstoffe, der Soda beigemischt, werden von der geschmolzenen Soda als Tragflüssigkeit und durch die Abströmung des Gases in das flüssige Eisen des Ofenherdes getragen und hier besser zur Wirkung und Legierung gebracht, als dies auf der Oberfläche des Eisens möglich ist.
• Durch die fortwährende Aufwallung und dadurch bewirkte Wegspülung der verschlackten Asche an den glühenden Koksstücken wird schnellstens und immer wieder neuer Kokskohlenstoff freigelegt; die unmittelbare Berührung des flüssigen Eisens mit den nunmehr stärker kohlenden Koksstücken bewirkt dann auch aus dem Koks eine bessere Aufkohlung. Auch in Staubform der Soda beigemischter aktiver Kohlenstoff, z. B. Torfkoks mit seinem nur 3% betragenden Aschegehalt, wird innerhalb des Eisenbades besser aufgenommen als auf der Oberfläche, auch besser als der Kohlenstoff des Sch;nelz- oder Füllkokses, welcher 8 bis 12% und mehr Asche enthält. Diese Zuführungsmenge beider Kohlenstoffarten in das Gußeisen, welche bei gewöhnlicher Betriebsweise des Kupolofens nicht erreichbar ist, ermöglicht es, das Silicium im Gußeisen bei gleichbleibendem Sättigungsgrad beträchtlich zu vermindern, womit Verfeinerung des Graphits und Festigkeitssteigerung verbunden sind.
• Bei einem Eisen, das mit hohen Stahlzusätzen erschmolzen und dann entschwefelt und aufgekohlt wird, sind die Eigenschaften Festigkeit, Lunkerfreiheit und Reinheit höher als bei einem Eisen von gleicher Analyse, das nur aus grauem Eisen erschmolzen wird, wobei der erst durch die verbesserte Aufkohlung im Kupolofen ermöglichte höhere Stahlschrottzusatz eine weitgehende Überhitzung sichert, die ihrerseits wiederum zur Verbesserung dieser Güteeigenschaften wesentlich beiträgt. Man kann also aus einem Einsatz von nur Stahlschrott und Gußbruch weiche und hochwertige Gußeisensorten erzeugen, deren verstärkte Graphitisierung durch erhöhten Kohlenstoffgehalt man bisher, von einigen besonders teuren Kupolofengattungen abgesehen, nur im Elektroofen oder anderen Herdöfen mit einem Aufwand von Temperatur, Zeit und Kosten hat erzielen können.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: t . Kupolofen zur Herstellung von entschwefeltem oder schwefelarmem Gußeisen verschiedener Desoxydations- und Legierungsgrade, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenbad unter der Wirkung eines mit Überdruck vorzugsweise von unten einfließenden geringen Gasdurchsatzes steht, der Wirkstoffe zur Entschwefelung, Aufkohlung u. dgl. mitführt, so daß innerhalb des Eisenbades unmittelbar im Kupolofen selbst entschwefelt, aufgekohlt und veredelt werden kann.
2. 2. Kupolofen nach Anspruch t, gekennzeichnet durch eine mit dem Haupteisenbad des Ofens bzw. seines Vorherdes kommunizierende Vorkammer (9) an beliebiger seitlicher Stelle des Ofens, deren Gaszufluß unter einem den ferrostatischen und Winddruck etwas übersteigenden Überdruck steht.
3. 3. Kupo1ofen nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein oder mehrere an den Vorkammerraum angeschlossene Abblaseventile (15), welche eine wesentliche Überschreitung des Druckes verhindern. .
4. 4. Kupolofen nach :Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorkammer (9) ein oder mehrere Behälter (16) mit den beizumischenden Wirkstoffen aufgesetzt sind, welche diese Stoffe mittels einer Zuteilvorrichtung(17) auf die Oberfläche des in der Vorkammer (9) befindlichen flüssigen Eisens bringen.
5. 5. Kupolofen nach .Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuteilvorrichtung (17) die notwendige Gesamtmenge der Wirkstoffe in kleinere Dosen unterteilt und diese kontinuierlich oder stufenweise der Vorkammer (9) und dem Eisenbad zuführt.
6. 6. Verfahren unter Verwendung des Kupolofens nach Anspruch i bis 5, gekennzeichnet durch das Einbringen von Soda tief unter die Oberfläche des Haupteisenbades, welche im geschmolzenen Zustande aus der Druckkammer (9) mit dem Gas in das Haupteisenbad abfließt und dieses durchströmt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Soda die Tragflüssigkeit für weitere weniger leicht schmelzbare staubförmige Desoxydations- und Legierungsstoffe bildet.