DE8754C - Ofen und Verfahren zum Schmelzen und Reinigen von Metallen - Google Patents

Description

1879.

Klasse 18.

LAMBERT HERLITSCHKA in BAUTZEN. Ofen und Verfahren zum Schmelzen und Reinigen von Metallen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 18. Februar 1879 ab.

Obgleich vorliegende Construction zu den verschiedensten Raffinations- und Reductions-Schmelzereien verwendet werden kann, ist dieselbe doch vorzugsweise auf die Verfrischung solcher schwefel- und phosphorhaltigen Roheisenqualitäten berechnet, welche wegen ihres hohen Phosphor- und Schwefelgehaltes zur Verarbeitung nach den bisherigen Verfahren ungeeignet waren.

Da nächst der Möglichkeit zweckentsprechender Reductionen die Billigkeit der Anlage und das Verfahren eine Hauptrolle spielen, ist vorausgesetzt, dafs die Frischarbeit in demselben Apparat bewirkt werde, welcher zum Schmelzen dient. Aufser der Ersparnifs des eigentlichen Frischapparates ist damit eine Wärmeökonomie verbunden, indem ebenso wenig durch Anwärmen des Frischapparates, als durch Ueberleiten des Schmelzgutes vom Schmelzofen zum Frischapparate Wärmeverluste erwachsen. Aufserdem sollen aber auch die sich beim Schmelzen ergebenden überschüssigen Wärmemengen zum Zweck des Vorwärmens, Verdampfens, Ueberhitzens etc. der während des Frisehens erforderlichen Reagentien in Regeneratoren aufgespeichert werden.

Die Reagentien sollen so gewählt werden, dafs möglichst ein Austausch der Bestandtheile nach den Gesetzen der chemischen Affinität stattfindet.

Durch diese Auswahl und Vorwärmung der Reagentien sollen nicht nur solch bedeutende Wärmeentziehungen, wie durch den als Ballast mitgeschleppten Stickstoff der im Bessemerprocefs zur Verwendung gelangenden atmosphärischen Luft herbeigeführt werden, vermieden, sondern auch die Absorption der Wärme aus dem Metallbade überhaupt vermindert werden, d. h. das Wärmebedürfhifs der Ausscheidungsstoffe, welches sich aus den bei den chemischen Vorgängen entwickelten Wärmeeffecten decken wird, soll zu Gunsten der Temperatur des Metallbades überhaupt verringert werden.

Das Metallbad wird infolge dessen eine Temperatur annehmen können, welche gestattet, behufs Controle des Procefsverlaufes bezw. der Qualität, den Gang der Operationen zu unterbrechen oder nach Bedarf zu corrigiren, und schliefslich noch hinreichende Vergiefsbarkeit besitzen, um unter Umgehung' der theuren Puddel- bezw. Schweifsarbeit für die Verwalzung, Hammerschmiederei oder sonstige mechanische Weiterverarbeitung geeignete Güsse zu liefern.

Die Durcharbeitung des Metallbades geschieht, wie beim Bessemerprocefs, von unten nach oben, indefs ohne Zuhülfenahme maschineller Druckapparate, sondern unter Anwendung oder Mitwirkung überhitzter Dämpfe der einen oder anderen Flüssigkeit, welche man so zu wählen hat, dafs sie aufser der mechanischen Arbeit, die sie infolge der ihnen innewohnenden Expansionskraft zu verrichten bestimmt sind, als Reagentien in vorhin erwähntem Sinne ebenfalls zu wirken vermögen.

Die in Betracht kommenden Flüssigkeiten sind vorzugsweise Wasser und flüssige Kohlenwasserstoffe eventuell auch Säuren.

Es ist beispielsweise angenommen, dafs

ι. bei schwefel- bezw. phosphorhaltigen Roheisensorten schon durch alleinige Verwendung überhitzten Wasserdampfes eine erwünschte Frischung unter Ausscheidung von Kohlenoxydgas und Schwefel- bezw. Phosphorwasserstoffgas stattfinde, wenn man, nöthigenfalls durch directen Zusatz von Schwefel bezw. Phosphor oder Schwefel- bezw. Phosphormetallen das Metallbad auf den erforderlichen Procentgehalt dieses Stoffe bringt;

2. bei anderen oxyd- oder schwefelhaltigen Metallbädern, Kupfer etc., durch Anwendung verdampfter und überhitzter Kohlenwasserstoffe unter Bildung von Kohlenoxydgas, Wasserdampf, Schwefelwasserstoff etc. der verlangte Ersatz erzielt werde.

Die Art der Einführung und Verwendung dieser und anderer Reagentien wird nach Beschreibung der Ofenconstruction erläutert werden.

Der Ofen ist in den Fig. 1 bis 3 in zwei Verticalschnitten und einem Grundrifs dargestellt. Derselbe besteht aus zwei eisenummantelten, im Herdraum verbundenen Cupolöfen, welche infolge dieser Verbindung als communicirendes

Rohr angesehen werden können, dessen Schenkel wir mit A und B bezeichnen wollen.

Die Schächte ι können aufser der gezeichneten Form auch eine beliebige andere haben. Die Windzuführung erfolgt durch die Düsen 2, die Beschickung durch die Gichtöffnungen 3. Die Schlackenzug- und Probiröffnungen 4 dienen dazu, nöthigenfalls die auf dem Metallbade verbleibenden Brennmaterialreste und Schlacken vor Beginn des Raffinirens zu entfernen, sowie durch dieselben Proben zu entnehmen. Der Abstich ist mit 5 bezeichnet. In 6 sind Regeneratoren angedeutet, welche hinsichtlich der Form und Anlage indefs mannigfach modificirt werden können und dazu dienen, die überschüssige Wärme der Gichtgase und des Raffinirprocesses behufs Verwendung zum Ueberhitzen der Reagentien zu sammeln. Die Abführung der Gase erfolgt durch die Kanäle 7.

Sämmtliche Oeffnungen können nach Bedarf feuersicher und dampfdicht geschlossen werden, Auf dem dampfdicht genieteten Ofenmantel befinden sich noch die Sicherheitsventile 8 zur Vermeidung von Explosionen bei Verwendung dampfförmiger Reagentien, und die Dampfstrahlapparate 9. Mit Hülfe der letzteren können aufser dem Dampf nach Bedarf staubförmige, flüssige oder gasförmige Reagentien in das Metallbad eingeführt werden. Zum selben Zwecke können auch andere Vorrichtungen, wie z. B. Füllvorrichtungen nach Art der Cylinderschmierhähne oder horizontale Rohre • mit Schnecke für allmälige Zuführung bereits erhitzter fester Reagentien angewendet werden.

Der Gang der Operationen ist folgender:
Nachdem der Herd gehörig vorgewärmt ist, beschickt man den Ofen und versetzt die Gichtöffnungen, welche von da ab bis zur Beendigung des Processes nicht mehr benutzt werden. Ist der Satz bei möglichst hitzigem Ofengang heruntergeschmolzen, so entfernt man nöthigenfalls Brennmaterial und Schlacke und versetzt sämmtliche Düsen von A und B, sowie die Oeffnungen Α_Λ und B₁. Oeffhet man demnächst A₉ vorsichtig, so tritt das Metallbad unter Einwirkung der sich an A₆ und den Schachtwänden überhitzenden Reagentien zunächst in den Schenkel B, um dort in dem Mafse durchströmt zu werden, als Reagentien zugelassen werden.

Durch mehr oder minderes Oeffhen von A₉ ist die Dauer des Processes leicht zu reguliren und läfst sich demnach hinreichend Zeit gewinnen, um auf Grund von Probenehmen durch B< oder anderweitiger Beobachtungen Correcturen in der Wahl der Reagentien vorzunehmen, welche die gewünschte Qualität erzielen lassen.

Ob es erwünscht oder nothwendig sein wird, durch Wechsel der Verschlüsse den Procefs während dessen Dauer von einem nach dem

anderen Schenkel zu verlegen, mufs durch die Praxis entschieden werden.

Der Abstich des fertigen Productes erfolgt durch 5.

Im Verticalschnitt, Fig. 4, sind die Schmelzräume vorbeschriebener Construction horizontalliegend dargestellt. Dieselben können in dieser Gestalt als Flammofen betrachtet und mit Gasfeuerung zum Schmelzen des Rohmaterials versehen werden. Das schmelzende Rohmaterial fliefst durch das stets offene Stichloch α unausgesetzt nach dem communicirenden Herde. Die Entfernung überschüssigen Brennmaterials fällt weg. Das Verfahren bleibt im übrigen unverändert.

Soll schwefel- oder phosphorhaltiges Roheisen nach i. verfrischt werden, so kann der Zusatz des fehlenden Schwefels bezw. Phosphors in einer der dort genannten Formen durch eine der oben erwähnten Vorrichtungen gleich nach Beendigung des Schmelzens vor Oeffnung des Dampfstrahlapparates 9 erfolgen. Der reagirende Wasserdampf wird aus der Kesselanlage entnommen werden können, welche den Dampf zum Betriebe der Gebläsemaschine des Schmelzofens liefert. Die zu erwartende Reaction ist unter 1. angegeben.

Für oxydhaltige etc. Metallbäder nach 2. bleibt der Gang der Schmelzoperationen gleich dem Vorbeschriebenen.

Die Raffinade wird dadurch bewirkt, dafs man die gleiche Ofenversetzung wie vorher angenommen, den flüssigen Kohlenwasserstoff vermittelst eines cylinderschmierhahnähnlichen Gefäfses in entsprechend starkem Strahl in den zum Schenkel A gehörigen Regenerator fliefsen und sich dort verdampfen und überhitzen läfst. Die Durchströmung des sich bildenden Gases tritt infolge der Expansion desselben ein. Die Reaction ist an oben genannter Stelle erwähnt.

Selbstverständlich wird die Wahl der Reagentien durch das zu verarbeitende Rohmaterial bedingt und mancherlei Wechsel unterworfen sein, während das Verfahren bei Verwendung derselben durch die vorliegende Construction im allgemeinen bestimmt ist.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einen Doppel-Cupol- oder Flamm-Ofen in Form communicirender Röhren zum Raffiniren oder Reduciren der in demselben geschmolzenen Metalle und von solcher Beschaffenheit, dafs der zum Zweck genannter Arbeit dampfdicht zu schliefsende eine Schenkel des Ofens infolge der aus den Gichtgasen während der Schmelz- bezw. Raffinirarbeit in demselben bezw. dem zugehörigen Regenerator angesammelten Wärme als Vorwärmer, Verdampfer, Ueberhitzer und Druckerzeuger für zur Verwendung gelangende feste, flüssige oder gasförmige Reagentien dienen kann.

   Die Verwendung von flüssigen, in dem unter i. als Dampfentwickler charakterisirten Apparattheil verdampften, überhitzten und expandirten Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Petroleum etc., als Reductionsmittel für oxydirte, geschwefelte etc. Metallbäder.
   Die Verwendung in dem vorbeschriebenen Apparat von freiem Schwefel oder Phosphor oder von Schwefel- oder Phosphormetallen

   als Zuschläge zu kohlenstoffhaltigen Eisenbädern in dem Mafse, dafs unter Anwendung überhitzten Wasserdampfes als Reductionsmittel nach der chemischen Affinität sich Kohlenoxyd- und Schwefel- bezw. Phosphorwasserstoffgase als Ausscheidungs-Producte bilden und ein von genannten Stoffen befreites Schmelzproduct zurückbleibt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.