DE1064201B - Cupola furnace equipped with two rows of nozzles above the slag room - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

Gegenstand der Erfindung ist ein Kupolofen, der vornehmlich dazu bestimmt ist, ein als Einsatz für einen Herdofen, z. B. einen Siemens-Martin- oder Elektroofen, bestimmtes Vorschmelzeisen zu liefern. Für diesen Zweck ist in den letzten Jahren der sogenannte Heißwindkupolofen entwickelt worden, der mit hohem Schrottanteil, zum Teil sogar ausschließlich aus Schrott, ein Vorschmelzeisen mit Kohlenstoffgehalten von etwa 3,2 bis 3,6 °/o herstellt. Versuche, im Heißwindkupolofen in betriebssicherer Weise ein hiedriggekohltes Vorschmelzeisen zu erschmelzen, haben bisher nicht zum Erfolg geführt. Dieses Ziel ist aber deshalb anzustreben, weil mit einem solchen Vorschmelzeisen die Frischdauer im Herdofen erheblich abgekürzt wird und auch der Anteil des flüssigen Einsatzes erhöht werden kann.The invention relates to a cupola, which is primarily intended to be used as an insert for a hearth furnace, e.g. B. a Siemens-Martin or electric furnace to deliver certain premelting iron. For this purpose, the so-called hot blast cupola has been developed in recent years, the with a high proportion of scrap, sometimes even exclusively from scrap, a premelting iron with carbon content produces from about 3.2 to 3.6%. Attempts in the hot blast cupola in a safe manner Melting low-carbon premelt iron has so far not been successful. That goal is but to be striven for because with such a premelting iron the fresh time in the hearth furnace is considerable is abbreviated and the proportion of liquid use can also be increased.

Eingehende Untersuchungen haben nun ergeben, daß die Herstellung eines niedriggekohlten, weniger als 3,0% Kohlenstoff enthaltenden Vorschmelzeisens durch Umschmelzen von Stahlschrott oder eines Gemisches von Stahlschrott und Gußbruch gelingt, sofern bei einem in bekannter Weise über dem Schlackenraum mit zwei Düsenreihen ausgestatteten Kupolofen auch das Profil des Ofens diesem Erfordernis angepaßt ist.In-depth research has now shown that the manufacture of a low-carbon, less as premelting iron containing 3.0% carbon by remelting steel scrap or a mixture of scrap steel and cast iron succeeds, provided that in a known manner above the slag chamber Equipped with two rows of nozzles cupola furnace, the profile of the furnace is also adapted to this requirement is.

Auf Grund langjähriger Untersuchungen und Beobachtungen ist nun Gegenstand der Erfindung ein über dem Schlackenraum mit zwei Düsenreihen ausgestatteter Kupolofen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Profil des Ofens kurz über jeder Düsenreihe mit flach konischen Übergängen erweitert und dabei der zwischen den Düsenreihen befindliche Ofenabschnitt, wie das Gestell des Ofens, zylindrisch oder nach oben zu schwach konisch gestaltet ist, während sich der über dem Konus der oberen Düsenreihe ansetzende Ofenschacht in bekannter Weise zur Gicht des Ofens hin konisch verengt.Based on long-term investigations and observations, the subject of the invention is now a Cupola furnace equipped with two rows of nozzles above the slag chamber, which is characterized by that the profile of the furnace expanded just above each row of nozzles with flat conical transitions and thereby the furnace section located between the rows of nozzles, such as the frame of the furnace, cylindrical or is too weakly conical at the top, while the one above the cone of the upper row of nozzles attaches itself The furnace shaft conically narrows in a known manner towards the top of the furnace.

Die Höhe des Kupolofens nach der Erfindung soll, von der unteren Düsenreihe bis zur Unterkante der Gichtöffnung gemessen, das Vierfache des lichten Gestelldurchmessers nicht wesentlich übersteigen:The height of the cupola according to the invention should, from the lower row of nozzles to the lower edge of the Gout opening measured, not significantly exceeding four times the clear frame diameter:

Die beiden Düsenreihen des Ofens sind jeweils an eigene Windringleitungen angeschlossen, die von getrennten Windzuführungsleitungen gespeist werden.The two rows of nozzles of the furnace are each connected to their own wind ring lines, which are separated by separate ones Wind supply lines are fed.

Der vorstehend beschriebene Kupolofen nach der Erfindung besitzt einen mit zwei Rasten ausgestatteten und einen seinem Gestell gegenüber erheblich erweiterten Schacht. Das mit beträchtlich verlängerter Durchsatzzeit bereits im oberen Schachtteil geschmolzene bzw. aus Erzen reduzierte und aufgekohlte Eisen tropft durch den gegenüber dem Gestell erweiterten Mittelteil des Ofens, in welchem es von der unteren Düsenreihe her gefrischt wird. Eine nennenswerte Wiederaufkohlung des Eisens findet im Mit zwei über dem Schlackenraum, befindlichen Düsenreihen ausgestatteter KupolofenThe above-described cupola according to the invention has one equipped with two notches and a shaft that is considerably wider than its frame. That with considerably longer Throughput time already melted in the upper part of the shaft or reduced and carburized from ores Iron drips through the central part of the stove, which is wider than the frame, in which it is from the lower row of nozzles is refreshed. A notable carburization of iron takes place in the Cupola furnace equipped with two rows of nozzles located above the slag chamber

Anmelder: Metalurski institut pri Tehniski fakultetiApplicant: Metalurski institut pri Tehniski fakulteti

Univerze ν Ljubljani, Ljubljana (Jugoslawien)Univerze ν Ljubljani, Ljubljana (Yugoslavia)

Vertreter: Dr.-Ing. G. Eichenberg, Patentanwalt, Düsseldorf, Cecilienallee 76Representative: Dr.-Ing. G. Eichenberg, patent attorney, Düsseldorf, Cecilienallee 76

Dipl.-Ing. Ciril Rekar, Ljubljana (Jugoslawien), ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Ciril Rekar, Ljubljana (Yugoslavia), has been named as the inventor

Gestell nicht mehr statt, da Möller und Brennstoff, von den beiden Rasten getragen, weit weniger als sonst in das im Gestell befindliche Eisenbad eintauchen. The frame is no longer in place, since the Möller and fuel, carried by the two notches, are far less than otherwise immerse in the iron bath in the frame.

Der Betrieb des Kupolofens nach der Erfindung und damit auch dessen Erzeugnis sind durch die Arbeit der beiden Düsenreihen in weitem Umfange zu beeinflussen. So läßt sich z. B. der Oxydationsgrad der Mittelzone des Ofens mit der Temperatur und der Menge des in die untere Düsenreihe eingeführten Windes verändern. Auf diese Weise kommt man dann ohne Schwierigkeiten und in betriebssicherer Weise zu einem Vorschmelzeisen, dessen Kohlenstoffgehalt unter 3% liegt und leicht auf 2 bis 2,5 % und darunter gesenkt werden kann.The operation of the cupola according to the invention and thus also its product are through the work to influence the two rows of nozzles to a large extent. So z. B. the degree of oxidation the central zone of the furnace with the temperature and the amount of the introduced into the lower row of nozzles Change the wind. In this way you can get there without difficulty and in a reliable manner to a premelting iron, the carbon content of which is below 3% and slightly to 2 to 2.5% and below can be lowered.

Der Kohlenstoffgehalt des Eisens läßt sich in Heißwindkupolofen bekanntlich auch dadurch erniedrigen, daß man einen aus Stahlschrott, Erzen und schlackenbildenden Bestandteilen bestehenden Einsatz verarbeitet. Auf diese Weise gelangt man dann zu einem metallurgischen, dem Hochofen ähnlichen Schmelzverfahren. Es hat sich nun aber gezeigt, daß diese Art zu arbeiten bei den üblichen Heißwindkupolofen mit zylindrischem Schacht und nur einer Düsenreihe zu unwirtschaftlich ist, da sie nur mit stark erhöhtem Koksverbrauch möglich wird. Das rührt daher, daß für die Reduktion der Erze die Durchsatzzeit in den bekannten Heißwindkupolofen zu gering ist. Auch hier schafft nun der Kupolofen nach der Erfindung dadurch eine Änderung, daß durch die Erweiterung des Schachtes in zwei Etagen die Durchsatzzeit sprunghaft erhöht und damit dem Erz und den Zu-As is well known, the carbon content of iron in hot blast cupolas can also be reduced by that an insert consisting of steel scrap, ores and slag-forming components is processed. In this way one arrives at a metallurgical melting process similar to the blast furnace. It has now been shown, however, that this type of work can be done with the usual hot blast cupola with a cylindrical shaft and only one row of nozzles is too uneconomical, as it is only available with a greatly increased Coke consumption becomes possible. This is due to the fact that the throughput time in the for the reduction of ores known hot blast cupola is too small. Here, too, the cupola furnace according to the invention creates thereby a change that through the expansion of the shaft in two floors the throughput time increased by leaps and bounds and thus the ore and the

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Claims (6)

schlagen Zeit zur Reduktion gegeben wird, die dann mit wesentlich geringerem Koksaufwand stattfinden kann. Schließlich ist es auch möglich, den Kupolofen nach der Erfindung unmittelbar als reduzierenden Niederschachtofen zu betreiben, d. h. ihn vorwiegend mit Erzen, Zuschlägen und Koks zu beschicken und dann mit Hilfe der zweiten Düsenreihe ein niedriggekohltes Eisen herzustellen. Der Ofen kann anstatt mit Koks auch mit unverkokten Brennstoffen, z. B. mit Braunkohle, betrieben werden, vorteilhaft in Form von Briketts aus einer Mischung von Braunkohle und Erz bzw. Erz und Zuschlagen. In der Zeichnung ist der Kupolofen nach der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform im senkrechten Längsschnitt dargestellt. Das im Querschnitt runde Gestell 1 des Kupolofens ist in an sich bekannter Weise mit einer Winddüsenreihe 2 ausgestattet, deren Düsen an eine Windringleitung 3 angeschlossen sind. Letzterer wird der Wind durch den Anschlußstutzen 4 zugeführt. Kurz oberhalb der Winddüsenreihe 2 erweitert sich das Profil des Ofens, indem sich an einen flach konischen Übergang 5 nach oben hin ein zylindrischer oder sich schwach konisch zur Gicht hin erweiternder Wandabschnitt 6 anschließt, der mit einer zweiten Düsenreihe 7 ausgestattet ist. Diese Düsenreihe ist in gleicher Weise wie die Düsenreihe 2 an eine selbständige Ringleitung 8 mit Zuführungsstutzen 9 angeschlossen. Über der Düsenreihe 7 erweitert sich das Ofenprofil ein zweites Mal, und zwar wiederum durch einen flach konischen Abschnitt 10, über dem sich der Schacht 11 des Kupolofens fortsetzt. Der Querschnitt des Schachtes nimmt nach der Gicht zu allmählich ab. Der Schacht ist also leicht konisch ausgebildet. Die Beschickung des Ofens erfolgt über die Gichtschüssel 12, und die Gichtgase verlassen den Ofen durch die Gasstutzen 13, 14. Mit 15 ist der Schlackenabstich und mit 16 der Eisenabstich bezeichnet. Beim Kupolofen nach der Erfindung können beide Düsenreihen 2, 7 mit Heißwind arbeiten. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, die Düsenreihe 2 mit Kaltwind und die Düsenreihe 7 mit Heißwind zu betreiben oder umgekehrt. Schließlich können die Düsenfeihen auch mit unterschiedlichen Windmengen gefahren werden, wobei die Regelung entweder über die Hauptzufuhrleitungen 4, 9 oder aber durch in die Düsenstöcke eingebaute Regelschieber 17 erfolgen kann. Die Höhe des Kupolofens nach der Erfindung soll, von der Winddüsenreihe 2 bis zur Unterkante 18 der Gichtöffnung gemessen, das Vierfache des lichten Gestellquerschnitts nicht wesentlich überschreiten. Durch die mehrfache Erweiterung des Ofenprofils ergibt sich eine so starke Verlängerung der Durchsatzzeit der Beschickung, daß der erfindungsgemäße Ofen bei sonst gleicher Leistung wesentlich niedriger gebaut werden kann als an sich bekannte, mit Kalt- oder leißwind betriebene Kupolofen. Als Niederschachten ist der Kupolofen nach der Erfindung auch ohne weiteres in der Lage, ein Vorschmelzeisen anstatt aus Stahlschrott bzw. Stahlschrott und Gußbruch wirtschaftlich auch aus Erzen herzustellen, und zwar unter Verwendung sowohl verkokter als auch unverkokter Brennstoffe als Reduktionsmittel und Wärmeträger. Beim Kupolofen nach der Erfindung läßt sich der Kohlenstoffgehalt des Vorschmelzeisens in bekannter Weise noch über den Brennstoffanteil in der Be- Lo Schickung regeln, beispielsweise dadurch, daß nur so viel Satzkoks gegichtet wird, wie zum Schmelzen des Einsatzes erforderlich ist. Eine solche Arbeitsweise ist hier bei der wesentlich verlängerten Durchsatzzeit mit besonderem Erfolg anzuwenden. Patentansprüche:suggest time is given for reduction, which can then take place with significantly less coke expenditure. Finally, it is also possible to operate the cupola furnace according to the invention directly as a reducing low-shaft furnace, d. H. to feed it mainly with ores, aggregates and coke and then to produce a low-carbon iron with the help of the second row of nozzles. Instead of using coke, the furnace can also use uncoked fuels, e.g. B. with lignite, are operated, advantageously in the form of briquettes from a mixture of lignite and ore or ore and aggregates. In the drawing, the cupola furnace according to the invention is shown in an exemplary embodiment in vertical longitudinal section. The frame 1 of the cupola furnace, which is round in cross section, is equipped in a manner known per se with a row of tuyeres 2, the nozzles of which are connected to a wind ring line 3. The wind is fed to the latter through the connecting piece 4. Shortly above the tuyere row 2, the profile of the furnace widens in that a cylindrical or slightly conical wall section 6, which is equipped with a second row of nozzles 7, adjoins a flat, conical transition 5 at the top. This row of nozzles is connected in the same way as the row of nozzles 2 to an independent ring line 8 with a feed nozzle 9. The furnace profile widens a second time above the row of nozzles 7, again through a flat conical section 10, above which the shaft 11 of the cupola furnace continues. The cross-section of the shaft decreases too gradually after the gout. The shaft is thus slightly conical. The furnace is charged via the top dish 12, and the top gases leave the furnace through the gas nozzles 13, 14. 15 denotes the slag tapping and 16 the iron tapping. In the cupola furnace according to the invention, both rows of nozzles 2, 7 can work with a hot blast. However, it is also easily possible to operate the row of nozzles 2 with a cold blast and the row of nozzles 7 with a hot blast, or vice versa. Finally, the nozzle rows can also be operated with different amounts of wind, with the regulation being able to take place either via the main supply lines 4, 9 or by regulating slides 17 built into the nozzle assemblies. The height of the cupola according to the invention, measured from the tuyere row 2 to the lower edge 18 of the top opening, should not significantly exceed four times the clear cross-section of the frame. The multiple expansion of the furnace profile results in such a great increase in the throughput time of the charging that the furnace according to the invention can be built much lower than known cupola furnaces operated with a cold or liss wind with otherwise the same output. As a sheath, the cupola furnace according to the invention is also readily able to economically produce premelting iron from ores instead of steel scrap or steel scrap and cast iron, using both coked and uncoked fuels as reducing agents and heat carriers. In the cupola furnace according to the invention, the carbon content of the premelting iron can also be regulated in a known manner via the fuel content in the feed, for example by adding only as much set coke as is required to melt the insert. Such a mode of operation can be used with particular success in the case of the significantly extended throughput time. Patent claims: 1. Mit zwei über dem Schlackenraum befindlichen Düsenreihen ausgestatteter Kupolofen, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil des Ofens kurz über jeder Düsenreihe (2, 7) mit flach konischen Übergängen (5, 10) erweitert und dabei der zwischen den Düsenreihen (2, 7) befindliche Abschnitt (6) wie das Gestell des Ofens zylindrisch oder nach oben zu schwach konisch gestaltet ist, während sich der über dem Konus (10) der oberen Düsenreihe (7) ansetzende Ofenschacht (11) zur Gicht des Ofens hin in bekannter Weise konisch verengt.1. Cupola furnace equipped with two rows of nozzles located above the slag chamber, thereby characterized in that the profile of the furnace just above each row of nozzles (2, 7) with flat conical transitions (5, 10) expanded and that located between the rows of nozzles (2, 7) Section (6) like the frame of the furnace is designed to be cylindrical or too weakly conical at the top while the furnace shaft above the cone (10) of the upper row of nozzles (7) is located (11) conically narrows towards the top of the furnace in a known manner. 2. Kupolofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen jeder Düsenreihe (2, 7) an selbständige Windringleitungen (3, 8) angeschlossen sind, die wahlweise mit Heiß- und Kaltwind betrieben werden können.2. Cupola according to claim 1, characterized in that the nozzles of each row of nozzles (2, 7) are connected to independent wind ring lines (3, 8) which can be operated with either hot or cold wind. 3. Kupolofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Höhe, gemessen von der unteren Winddüsenreihe (2) bis zur Unterkante (18) der Gicht, das Vierfache des Gestelldurchmessers nicht wesentlich überschreitet und vorzugsweise kleiner ist.3. cupola according to claims 1 and 2, characterized in that its height is measured from the lower row of tuyeres (2) to the lower edge (18) of the gout, four times the frame diameter does not significantly exceed and is preferably smaller. 4. Die Verwendung des Kupolofens nach den Ansprüchen 1 bis 3 für die Herstellung eines zum Einsatz in Herdofen z. B. in Siemens-Martinoder Elektroöfen geeigneten Vorschmelzeisens mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 3,0 °/o, vorzugsweise von 2,0 bis 2,5% Kohlenstoff und darunter.4. The use of the cupola according to claims 1 to 3 for the production of a for Use in hearth furnace z. B. in Siemens-Martin or electric furnaces with suitable premelting iron a carbon content of less than 3.0%, preferably from 2.0 to 2.5% carbon and underneath. 5. Die Verwendung des Kupolofens nach den Ansprüchen 1 bis 3 für die Herstellung des Vorschmelzeisens aus einem Möller, der ganz oder teilweise aus Erzen und Zuschlagen und im Rest aus Umschmelzeisen besteht.5. The use of the cupola furnace according to claims 1 to 3 for the production of premelting iron from a Möller, which consists wholly or partly of ores and aggregates and the remainder of remelting iron. 6. Der Betrieb des Kupolofens nach Anspruch 5 mit unverkoktem Brennstoff, vornehmlich mit Braunkohle.6. The operation of the cupola furnace according to claim 5 with uncoked fuel, primarily with Brown coal. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 851 412, 42 580;
C. Geiger, »Handbuch der Eisen- und Stahlgießerei«, III. Band, zweite, erweiterte. Auflage, Berlin, 1928, S. 56 bis 58.Considered publications:
German Patent Nos. 851 412, 42 580;
C. Geiger, "Handbook of Iron and Steel Foundry", III. Volume, second, advanced. Edition, Berlin, 1928, pp. 56 to 58. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings