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Verfahren zum Betrieb eines Schachtofens In dem Patent 95.2
8i9 ist ein Verfahren zum Verblasen von Kohle im Schachtofen, der mit flüssigern
Abstich der Schlacke bei gleichzeitiger Gewinnung hochprozentiger Legierungen, mit
einer oder mehreren Komponenten hoher Affinität zu Sauerstoff, z. B. Si oder Cr,
beschrieben, bei dem das Gemisch der Oxyde der Legierungsbestandteile mit der Reduktionskohle
durch ein: in der senkrechten Achse des Schachtofens angeordnetes Rohr unmittelbar
der Reduktions- und Schmelzzone zugeführt wird, während in den verbleibenden Ringraum
zwischen dem senkrechten Rohr und der Innenwand des Ofens die Heizkohle chargiert
wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die im Zentralrohr niedergeführten Stoffe
von denen im Ringraum während des ganzen, Prozesses weitgehend getrennt zu halten.
Es war weiter ausgeführt worden, daß beim Niedrighalten des Strömungswiderstandes
im Zentralrohr gegenüber den, im Ringraum (für die Durchführung dieser Maßnahme
stehen verschiedene Ausführungsformen zur Verfügung) es erreicht werden kann, daß
die Gase bim Abströmen aus dem Unterofen zur Gicht in der Hauptsache ihren Weg durch
das Zentralrohr nehmen.. Hierdurch werden die in der Randzone der Forrnenebene entstehenden
heißen Gase in. die
Mitte des Ofens gelenkt und ermöglichen dort
unter Wärmeabgabe den, Ablauf endothermer metallurgischer Reaktionen.
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Die vorstehend gekennzeichneten; Verfahrensmerkmale können, nun durch
weitere Abwandlungen des Verfahrens ergänzt und verbessert werden. Besonders wichtig
sind diejenigen Maßnahmen, die darauf hinzielen., direkt im Schachtofen Stahl oder
stahlartige Produkte zu gewinnen. Die grundsätzliche Anordnung für diesen Prozeß
ist die gleiche. wie sie z. B. zuvor für die Gewinnung von, Ferrolegierungen beschrieben
war. Für die Stahlherstellung wird im Zentralrohr das Eisenerz mit der Reduktionskohle
chargiert. Es ist besonders. auch in diesem Falle vorteilhaft, wenn Erz und. Reduktionskohle
in Form von Briketts verwandt werden, in denen. die Reaktionsbestandteile in: feinkörniger
Form nebeneinander enthalten sind. Bei dieser Verfahrensweise ist es möglich, durch
geeignete Zusammensetzung des Briketts zu erreichen, daß ein Eisen mit niedrigem
in engen Grenzen. liegendem Kohlenstoffgehalt im Gestell des. Ofens anfällt.
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Der Kohlegehalt im Brikett rnuß im besonderen die Tatsache berücksichtigen.,
daß an der Mantelfläche der mittleren Beschickungssäule diese in Berührung steht
mit der Heizkohle, so daß durch diese in Grenzzone- eine zusätzliche Reduktions-und
Kohlungswirkung eintritt. Die- besonderen Maßnahmen. für die Stahlgewinnung im Schachtofen
erstrecken sich nun darauf, die übrigen Begleitelemente und Verunreinigungen des
Eisens in den Grenzen zu halten, wie sie für die Verwendung desselben. als. Stahl
notwandig sind.. Als Bestandteile des Schachtofenmöllers können. in den. Stahl normalerweise
nur die folgendem, Elemente geraten: Mn', Si,C,P,S,0.
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Der Mangangehalt des Eisens, kann durch entsprechende Möllerung leicht
auf die erforderliche Höhe eingestellt werden. Der Si-Gehalt hängt ab von der Reduktionstemperatur,
der relativen Menge der Reduktionskohle und: von dem S'02-Gehalt der Schlacke. Wird
mit Erz-Kohle-Briketts gearbeitet, so ist die Haupteinflußgröße das Verhältnis der
Menge der Reduktionskohle zur Menge des Erzsauerstoffes. Ist die Brikettzusammensetzung
z. B. derart, da.ß nach Verbrauch der gesamten Reduktionskohle noch ein geringer
Prozentsatz von Fe0 in der Schlacke verbleibt, so ist die Bildung von Si nicht möglich.
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Die Silizium-Reduktion kann, im Rahmen. dieser Erfindung vorteilhaft
für die Ausgleichung der Wärme- und Temperaturverteilung in der Reaktionszone herangezogen
werden. Die aus der Verbrennungszone vor den Formen durch das Zentralrohr zur Gicht
abziehenden, Gase erhitzen die auf ihrem Wege berührten Möllerbestandteile auf hohe
Temperaturen. Entsprechend dem Strömungsverlauf im Ofen liegt die Zone hoherTemperaturen:,
die für die Durchführung der endothermen Reduktionsreaktionen nötig sind, von der
Formenebene bis nahe an die untere Mündung des Zentralrohres heran. Infolge der
in dieser Zone stattfindenden Reaktionen verringert sich von oben nach unten die
Stückgröße der Möllerbestandteile, so daß z. B. die in das Zentralrohr aufgegebenen.
Erz-Kahle-Briketts, die ursprünglich etwa Faustgröße 'haben. in der Formenebene
im Durchschnitt nur noch ein Drittel bis ein Viertel so groß sind. Dies hat zur
Folge, daß der Strömungswiderstand der Beschikkungssäule nach unten hin zunimmt,
so daß die untersten Partien derselben in der Mitte von verringerten Gasmengen durchströmt
sind, so daß das Wärmeangebot, die Temperatur und die Reaktionsgeschwindigkeit hier
kleiner sind. Um den mittleren Teil des Ofens in der Formenebene und darunter für
die Durchführung der Reaktionen auszunutzen, wird das. folgende Verfahren vorgeschlagen::
Die Erz-Kohle-Briketts erhalten einen Überschuß an, Erz, so daß bei Verbrauch der
gesamten darin enthaltenen Kohle noch ein Restbetrag an Eisenoxyd in der Schlacke
verbleibt. Die, für die Reduktion dieses Restes erforderliche Kohle wird als Stückkolfle
mit den. Briketts chargiert. Dies hat zur Folge, daß in der heißesten Zone des Mittelofens,
die von. den: heißen Verbrennungsgasen durchströmt wird, an der Peripherie der Briketts
immer ein Kohlenstoffüberschuß vorliegt, der im Verein mit der hohen Temperatur
zu einer kräftigen Siliziumreduktion führt. Das in dieser Zone entstandene höher
silizierte Eisen, kommt in tiefer liegenden Bereichen der Beschickungssäule in Berührung
mit dem von Kohle, infolge mangelnden Angebotes derselben. nicht mehr reduzierten
Erz und reagiert mit diesen unter Bildung von Eisen und Kieselsäure und Freisetzern,
von, Wärme. Der Ofen. wird bei dieser Fahrweise also in seinen: unteren kälteren
Mittelschichten durch die Oxydation der in oberen, heißeren Schichten. entstandenen
Produkte geheizt.
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Eine weitere Ausgestaltung dieses Verfahrens ist die, daß man mit
den kohleunterschüssigen Erz-Kohle-Briketts solche in entsprechendem Verhältnis
chargiert, die vermöge ihrer Zusammensetzung durch im Inneren ablaufende Reduktionsreaktionen.
in der heißesten: Ofenzone eine höher silizierte Eisenlegierung ergeben. Die Größe
dieser Briketts ist zweckmäßig kleiner als die der übrigen:; so groß, daß sie in
der Hauptsache in der heißesten. Zone des Ofens restlos ausreagieren. Die Entfernung
des Phosphors und des Schwefels ist eine Aufgabe, die durch Schlackenoperationen
gelöst wird. An sich besteht die Möglichkeit, den, für die Entpho-sphorung und für
die Entschwefelung notwendigem, Kalk dem im Zentralrohr chargierten. Möller zuzufügen
bzw. diesen als weitere Komponente den Erz-Kohle-Briketts einzumischen.. Ist der
Kalksatz aber bei ungünstiger Gangart oder/ und niedrigem Fe-Gehalt des Erzes, hoch,
so ist es zweckmäßiger, den Kalk nicht mit dem Möller im Zentralrohr, sondern mit
der Heizkohle im Ringraum des Schachtofens zu chargieren, denn der hochschmelzende
Kalk liegt als indifferente Substanz zwischen den reagierenden Bestandteilen Eisenoxyd
und Kohle und verringert die Reduktionsgeschwindigkeit. Die Entphosphorung und Entschwefelung
erfolgt dann beim Durchtropfen
des Eisens durch die im Gasteil des
Ofens gebildete basische Schlacke.
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Die Desoxydation des Schachtofen.eisens ist grundsätzlich mit denselben
Mitteln möglich, die zuvor bei der Darstellung der Siliziumreduktion, beschrieben
waren. Man muß dafür sorgen, d.a.ß regelbar desoxydierende Substanzen, in den Unterofen
gelangen und dort den im Eisen gelösten Sauerstoff binden. Dies kann erfindungsgemäß
in der beschriebenen Weise erfolgen, daß in der heißesten. Zone des Ofens teilweise
ein höher siliziertes Eisen hergestellt wird, das sich im Untero:fe:n wieder umsetzt.