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Verfahren zur direkten Erzeugung von Eisen und Stahl im Drehrohrofen.
Das vorliegende Verfahren ist dazu bestimmt, Eisen oder Stahl direkt aus den Erzen unter Anwendung von Drehrohröfen mit Wassergasheizung herzustellen. Dies gelingt nicht ohne weiteres, vielmehr ist eine besondere Art und Weise der Erzeugung der Flamme und ihre Einwirkung auf das Eisenerz in einer bestimmten Stufenfolge notwendig.
Zunächst gelingt es nicht in einem gewöhnlichen Drehrohrofen auch mit einer reduzierenden Wassergasflamme Eisenerze in praktisch erheblicher Weise zu metallischem Eisen zu reduzieren und zugleich zu schmelzen, weit die Hitzeaufnahme und die Reaktion bei dem Durchgang einer einzigen Flamme nur in ungenügendem Masse vor sich gehen, so dass im allgemeinen wohl eine erhebliche Reduktion und wohl auch die Bildung von etwas Eisenschwamm möglich ist, nicht aber eine gleichzeitige Schmelzung auch unterhalb der Oberfläche und die Bildung einer Schlacke.
Hiezu sind wenigstens zwei Feuerungen notwendig, welche zweckmässig auch in zwei getrennten Drehrohröfen, die unmittelbar hintereinander geschaltet sind, zur Einwirkung kommen ; jedoch kann auch bei einem einzigen genügend langen Drehrohrofen eine Beheizung durch zwei am vorderen und am hinteren Ende eingeführte Brenner erfolgen. Hiedurch kann eine genügende Hitze auf auf dip Eisenerze und den sich bildenden Eisenschwamm übertragen werden, um die Schmelzung herbeizuführen.
Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, ist jedoch noch eine besondere Gestaltung der Flammen hinsichtlich ihrer reduzierenden Eigenschaften notwendig, die auf folgenden Erwägungen beruht : Eisenerze reduzieren sich zu Eisenschwamm schon bei verhältnismässig niedriger Temperatur, wenn sie in einer geeigneten Atmosphäre gehalten werden. Im besonderen geht die Reduktion schon bei 8500 von statten, wenn eine Atmosphäre von mindestens 21/4 Ranmteilen Kohlenoxyd auf ein Raumteil Kohlensäure vorhanden ist.
Dagegen erfährt der so gebildete Eisenschwamm eine Wiederoxydation später auch dann noch nicht, wenn die Flamme gleiche Teile Kohlenoxyd und Kohlensäure enthält, selbst wenn nur bis zum Schmelzpunkt erhitzt wird.
Weiter kommt in Betracht, dass eine stark reduzierende Flamme nicht-unter
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neutrale oder oxydierende Flamme.
Auf Grund dieser Umstände wird das vorliegende Verfahren so geleitet, dass die erste Flamme eine reduzierende Flamme mit verhältnismässig geringer Hitze von etwa 800-10000 C. ist und unter ihrem Einfluss eine Reduktion der Eisenerze im Drehrohrofen zu Eisenschwamm stattfindet. In diesem Drehrohrofen soll also die reduzierende Flamme zweckmässig mehr als zwei Raumteile Kohleuoxyd auf ein Raumteil Kohlensäure enthalten ; eine solche Flamme soll stark reduzierend"genannt werden.
Der hier gebildete Eisenschwamm wird dann der Einwirkung einer weit heisseren Flamme ausgesetzt, welche neutral oder besser schwach reduzierend sein soll, so dass die Vsrbrennungserzeugnisse etwa gleiche Teile von Kohlenoxyd und Kohlensäure enthalten. Diese Flamme muss eine erheblich höhere Hitze geben als die erste und ihre Temperatur muss bis etwa 17000 C reichen. Eine so heisse und dabei schwach reduzierende Flamme ist aber durch Verbrennung von Wassergas mit den entsprechenden Mengen Luft nicht so
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ohne weiteres zu erzielen ; et ist vielmehr bekanntlich notwendig, dass eine Vorerbitzung der Brennstoffe namentlich der Luft auf mehrere hundert Grade, zweckmässig bis 5000 C, stattfindet.
Mit dieser heissen Reduktionsssamme wird dann der Eisenschwamm geschmolzen und da von vornherein geeignete Zuschlag beigegeben sind, eine Schlacke gebildet, die das Verbronnen des Eisens verhindert.
Die Reduktion des Erzes kann noch begünstigt werden, wenn man es von vornherein mit so viel Kohle mischt, dass diese beim Verlassen der ersten Trommel bereits nahezu verbrannt ist. Ein grosser Kohlenüberschuss erschwert dagegen das Schmelzen.
. Während bei der Reduktion des Erzes die Anwendung einer Trommel notwendig ist, um das fein gemahlene oder von Natur feinkörnige Erz überhaupt verarbeiten zu können, sind für den zweiten Teil, die Schmelzung, auch andere Ofenarten, z. B. Flamm- öfen verwendbar ; vorausgesetzt, dass dabei eine neutrale oder besser schwach reduzierende heisse Flamme verwendet wird.
Es bedarf weiter keiner Erwähnung, dass die Reduktionsflamme auf verschiedene Weise hergestellt werden kann, wenn sie nur die angegebenen Eigenschaften besitzt. Wassergas erscheint hiezu als der geeignete Brennstoff ; es ist aber auch nicht ausgeschlossen, dass andere Gase von hoher Verbrennungshitze verwendet werden, wogegen arme Gase, wie Generatorgas, sowie Feuerungen mit festen Brennstoffen dazu unbrauchbar sind.
Es ist weiter ersichtlich, dass man durch geeignete Bemessung von Kohlenzusatz und Regelung der Flamme statt Eisen auch Stahl gewinnen kann. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens angegeben.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Anordnung mit zwei Drehrohröfen, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Drehrohrofen mit zwei Feuerungen.
Nach Fig. 1 läuft das. Erz mit Zuschlägen und gegebenenfalls mit Kohle gemischt aus dem Rumpf a in geregelten Mengen in den Drehrohrofen b, welcher in bekannter Weise drehbar und geneigt angeordnet ist. Das untere Ende dieses Ofens läuft in einem festen Verbindungsstück c, in welchem auch der schräggerichtete Brenner d angeordnet ist.
Das im wesentlichen unter der Wirkung dieser Flamme reduzierte Erz gelangt in den zweiten Drehrohrofen j, dessen unteres Ende in den festen Herd 9 reicht. Dieser Ofen wird durch den Brenner h beheizt. Das flüssige Eisen mit der Schlacke läuft in den Herd g, der mit zwei Abstichöffnungon in für die Schlacke und n für das Eisen versehen ist. Die Abgase des zweiten Ofens können entweder--wenn das Erz mit Kohle gemischt war-in den ersten Ofen ziehen (oder ebenso wie die Abgase des ersten Ofens) in einen Wärmespeicher geleitet und verbrannt werden, um dadurch die Erhitzung der Gebläseluft zu bewirken.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist wieder der Rumpf a vorhanden, welcher das Erz in den langen Drehrohrofen b liefert. In diesen ragt im unteren Ende in bekannter Weise der Brenner h herein, während im oberen Ende der Brenner k angeordnet ist.
Dieser besteht aus dem Gasrohr p, welches in dem weiteren Rohr g steckt, so dass das Gas am vorderen Ende des hinteren Rohres in das äussere strömt und sich auf seinem Weg stark erhitzt. Das äussere Rohr q ist mit Düsen t'versehen, die in das Luftrohr 8 hineinragen und ein Gas-und Luftgemisch durch die Öffnung t dieses Rohres und seines feuerfesten Mantels tt ausblasen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur direkten Erzeugung von Eisen und Stahl im Drehrohrofen, dadurch gekennzeichnet, dass das fein zerkleinerte Eisenerz mit Zuschlägen gemischt der Einwirkung zweier hintereinander angeordneter, regelbarer Gasfel1erungen ausgesetzt wird, von welchen wenigstens die erste reduzierend wirkt.