DE2725813B2 - Schmelzschachtofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schmelzschachtofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Verwendung einer vergleichsweise kleinen und gleichförmigen Charge aus Beschickungsmaterial in einem Schachtofen neigen wegen der relativen Gleichförmigkeit der Charge heiße, aus der unteren Aufschmelzzone des Schachtofens aufsteigende Gase dazu, längs der Seitenwände des Schachtofens zu entweichen. Hierdurch wird jedoch die gleichmäßige Gasdurchflutung der Beschickung und damit ein gleichmäßiges Vorheizen beeinträchtigt. Außerdem wird hierdurch der Verschleiß der Ofenwandung durch Wärme und Abrieb erhöht.

Aus der DE-PS 311 348 ist eine gußeiserne Ausmauerung für Kupolofen bekannt, bei der die einzelnen gußeisernen Abschnitte nach unten bezüglich der Unterkante des darüber befindlichen Abschnittes zurückspringen. Hierbei sind die einzelnen gußeisernen Abschnitte mit Schamottesteinen hintermauert. Es soll ein Minimum an senkrechten Fugen bei gänzlichem Fortfall der waagerechten Fugen in dem Verband der Schamottesteine sowie vorspringende Ränder vermieden werden. Durch eine derartige Auskleidung wird jedoch das bevorzugte Entlangströmen von Gasen an den Ofenwandungen und damit eine ungleichmäßige Verteilung der Gasdurchflutung über den Ofenquerschnitt sowie ein hoher Verschleiß der Ofenwandungen durch direkte Hitzeeinwirkung und Abrieb nicht verhindert.

Ferner ist aus der DE-AS 10 39 082 ein Schachtofen bekannt, der an seiner Innenwandung in den Schacht hinein ragende, übereinander angeordnete Kühlrohre aufweist, die zur Bildung der feuerfesten Auskleidung aus Bestandteilen der Beschickung dienen, bzw. zwischen denen eine feuerfeste Ausmauerung angeordnet ist. Ein derartiger Schachtofen stellt daher im Betrieb einen solchen mit Wasser gekühlter Wandung dar, wobei die Wasserkühlung innerhalb der — durch Bestandteile des Einsatzmaterials gebildeten oder gemauerten — Auskleidung angeordnet ist, d. h, daß sich eine im wesentlichen glatte, von Vorsprüngen freie j Innenwandung des Ofens in jedem Falle ergibt Hierdurch wird aber ebenfalls nicht die Gasdurchflutrng des in dem Schachtofen herabsinkenden Einsatzmaterials vergleichmäßigt und die Wandung vor Verschleiß durch Hitze und Abrieb besonders geschützt

ι« Ferner ist es aus der FR-PS 10 72 861 bekannt, an einer Ofenwandung außen übereinander angeordnete Wasserbehälter zur Kühlung anzuordnen, wobei das Wasser kaskadenartig von einem Wasserbehälter zum darunter befindlichen fließt Hierbei ist jedoch keine spezielle Ausbildung der Ofenwandung vorgesehen, diese ist vielmehr zylindrisch.

Spezielle Ausbildungen «on Kühleinrichtungen für Kupolofen sind ebenfalls an sich bekannt, vgl. z. B. DE-AS 11 21 277 und »Gießerei« 41 (1954), Seite 483, jedoch wird hierdurch ebenfalls nicht das bevorzugte Entlangströmen von Gasen an den Ofenwandungen beseitigt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schachtofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu

->·'■ schaffen, bei dem im Bereich der Vorheizzone die Gasdurchflutung über den Schachtquerschnitt vergleichmäßigt und der Verschleiß der Ofenwandung durch Wärme und Abrieb vermindert ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichne nenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die nach innen vorspringenden Wasserkühlringe wird der Strömungswiderstand für die nach oben strömenden Abgase im Bereich der Wandung des Schachtofens derart vergrößert, daß eine Vergleichmä-

i^r> ßigung des Strömungswiderstandes über den Schachtquerschnitt hinweg erzielt wird. Hierdurch ergibt sich eine Vergleichmäßigung des Ofengangs, indem ein gleichmäßiges Vorwänr.en des Einsatzmaterials erfolgt. Außerdem wird durch die vorspringenden Wasserkühl-

4<> ringe der Abrieb an der Ofenwandung und die Hitzeeinwirkung auf diese herabgesetzt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den

Γ· Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F i g. 1 zeigt teilweise im Schnitt einen Kupolofen.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie H-II von Fig. 1.

i» F i g. 3 zeigt teilweise im Schnitt einen Hochofen.

Fig.4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 3.

Der in F i g. 1 dargestellte Schachtofen 1 weist eine obere Vorheizzone uund eine untere Aufheizzone /auf,

>^r> die an einer Aufhängeeinrichtung 2, z. B. einem Trägerring, miteinander verbunden sind, obwohl auch andere Trägereinrichtungen verwendbar sind, z. B. ein Gestell oder Füße unter der Aufschmelzzone des Schachtofens 1. Bei einer derartigen bevorzugten

<^i(| hängenden Anordnung ist die obere Vorheizzone u frei und zur Ausdehnung in Aufwärtsrichtung befähigt, während sich die untere Aufheizzone i in Abwärtsrichtung unter den extremen Temperaturänderungen anschließen kann, die während des Betriebes oder der

'> Stillegung des Schachtofens 1 auftreten. Bei einer derartigen Anordnung ist der Schachtofen 1 ferner von einer Arbeitsbühne frei hängend angeordnet und damit leicht zugänglich. Der gesamte Schachtofen 1, nämlich

sowohl die obere als auch die untere Zone u und i, besteht selbstverständlich aus miteinander luftdicht verbundenen Umhüllungen, um eine Kontrolle der im Inneren des Schachtofens I befindlichen Gase zu ermöglichen.

Die Vorheizzone u aus konzentrischen Abschnitten 4, 5 und 6 gebildet, über denen sich eine konzentrische Beschickungszone 3 mit einem bestimmten Durchmesser befindet, während die Abschnitte 4, 5 und 6 in der Reihenfolge von oben nach unten jeweils einen größeren Durchmesser als die Beschickungszone 3 aufweisen. Der Durchmesser jedes Abschnitts 4,5 und 6 nimmt somit von der Beschickungszone 3 zum Abschnitt 6 an der Aufhängeeinrichtung 2 zu. Die Wände der Abschnitte 3 bis 6 sind in F i g. 1 senkrecht dargestellt, können jedoch auch kegelstumpfförmig sein. Die Beschickungszone 3 weist gemäß der dargestellten Ausführungsform eine zentrale Abzugsleitung 7 zum Abzug heißer Gase aus dem Schachtofen 1 und ferner eine rund um die Abzugsleitung 7 vorgesehene Beschickungseinrichtung 8 zum Einspeisen von pelletisiertem oder klassiertem Einsatzmaterial in den Schachtofen 1 auf. Die Beschickungseinrichtung 8, z. B. Begichtungswagen 9 und Atmosphärenabdichtmittel 10, ermöglicht ein gleichmäßiges Chargieren rund um den Innenbereich des Schachtofens 1. Eine derartige Beschickung rund um die Abzugsleitung 7 lenkt ferner heiße Gase vom Schachtofen 1 zur Abzugsleitung 7 zu deren Abführung.

Eine Wasserrinne 11 wird an der Verbindungsstelle zwischen der Beschickungszone 3 und dem benachbarten Abschnitt 4 mit Hilfe einer Wand 12 gebildet, die sich rund um den Schachtofen 1 erstreckt. Wie in F i g. 1 gezeigt, ist die Wand 12 vorzugsweise als sägezahnartige Wand mit Zacken 13 ausgebildet, um ein leichtes Überfließen von Wasser aus der Querrinne 11 zu gewährleisten, wobei das Wasser der Wasserrinne 11 durch Wasserdüsen oder Sprüheinrichtungen 14 zugeführt wird, vorzugsweise als ein tangentialer Strom, der ein kreisförmiges Fließen rund um die Querrinne bewirkt.

Ferner sind Wasserrinnen 15a, 15i>und 15c zwischen benachbarten Abschnitten 4, 5; 5, 6 und zwischen den Abschnitten 6 und der Aufschmelzzone 1 vorgesehen, die sich bei 16a, 166 und 16c unter Bildung von Ringen 17a, 17Z> und 17c, die in das Innere der Vorheizzone u reichen, nach innen erstrecken. Die Wasserrinnen 15a, 15£>und 15c werden ebenfalls durch Wände 18 gebildet, um eine bestimmte Menge Wasser zurückzuhalten und eine Kühlung der Ofenwand zu bewirken. Mit zunehmendem Durchmesser der Abschnitte 4, 5 und 6 nehmen auch die Durchmesser der Ringe 17a, 176 und 17c zu, obwohl jeder von ihnen nach innen relativ zum Inneren des Schachtofens 1 gerichtet ist. Die Wand 18 um die Wasserringe 15c weist eine Überlaufleitung ο auf zum Abfluß des Wassers hieraus, das Abwasser darstellt oder wiederverwendet werden kann.

Die Ringe 17a, 176 und 17c bilden, da sie nach innen gerichtet sind, Absätze 19, die einen Teil der chargierten Beschickung zurückhalten. Wegen der nach innen reichenden Ausgestaltung der Ringe 17a, 17£> und 17c werden Gase, die längs der Innenwand des Schachtofens 1 nach oben strömen, nach innen zur Mitte des Schachtofen 1 gelenkt, so daß eine Kanalisierung der Abgase längs der Wände verhindert wird. Während des Betriebes speisen umfänglich verteilte Wasserdüsen 14 Wasser tangential in de Wasserrinne 11, nach dem Auffüllen der Wasserrinne 11 über und kaskadenförmig an der Seitenwand des Abschnitts 4 hinab zur Wasserrinne 15a, von dort nach dem Überfließen die Seitenwand des Abschnitts 5 hinab zur Wasserrinne 15/j, von dort die Seitenwand des Abschnitts 6 hinab zur τ Wasserrinne 15c fließt, von wo es schließlich durch die Überlaufleitung 9 entfernt wird Die heißen Stellen h der Ringe 17a, YIb und 17c und der Wasserrinne 11 sind somit ständig im Kontakt mit einem Strom von Kühlwasser, ebenso wie die Außenwände der Abschnitte 4,5 und 6.

Die Aufschmelzzone 1 des Schachtofens 1 kann in Form einer üblichen bekannten Kupolofen-Schmelzzone konstruiert sein, jedoch mit der Ausnahme, daß wie in der dargestellten Ausführungsform eine verbesserte

ι > Kühleinrichtung vorgesehen ist Die Aufschmelzzone 1 hat einen Metallmantel 20, der an seinem Bodenbereich einen Schmelzraum 21 aufweist Der Schmelzraum 21 wird aus einer isolierenden Zementsohle 22 und einer feuerfesten Auskleidung 23 gebildet und besitzt

:o Abstichlöcher 24. Oberhalb des Schmelzraums 21 sind Winddüsen 25 angebracht, wobei eine übliche Windringleitung 26 die Winddüsen 25 beschickt. Die Aufschmelzzone 1 zwischen dem Schmelzraum 21 und der Aufhängeeinrichtung 2 ist derjenige Teil des

_'-i Schachtofens 1, der den höchsten Temperaturen ausgesetzt ist und deshalb erweist sich die Anbringung einer Kühleinrichtung dort als zweckmäßig. Eine Kühleinrichtung ist rund um die Wand des Schmelzabschnitts oberhalb der Winddüsen 25 vorgesehen, z. B.

ίο mit horizontal- oder Spiral-Kühlrohren oder mit vert kalen Kühlrohren gemäß der dargestellten Ausführungsform. Wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt wird, besteht die Kühleinrichtung aus einer Reihe von im Abstand voneinander angeordneten vertikalen Kühlrohren 27 ι rund um das Ofeninnere und im Abstand vom vertikalen Teil des Mantels 20. Ein feuerfester Zement 28 ist zwischen den Kühlrohren 27 und dem Mantel 20 vorgesehen, während den Kühlrohren 27 Wasser unten zugeführt und durch die Abflußleitung 30 abgeführt

■in wird.

Der Großteil der Kühlrohre 27 reicht von einer nahe der Aufhängeeinrichtung 2 gelegenen Stelle bis zu einer in geringem Abstand vom Schmelzraum 21 befindlichen Stelle, während diejenigen vertikalen Kühlrohre 27,

i") welche den Winddüsen 25 benachbart sind, nämlich die Kühlrohre 27a, kürzer sind als der Großteil der vorhandenen Kühlrohre 27 und in geringem Abstand oberhalb der Winddüsen 25 enden. Dies verhindert das Ausbrennen der benachbart zu den Winddüsen 25

■>M angeordneten Kühlrohre 27a.

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Hochofen benutzt eine Aufschmelzzone Γ und einen Schmelzraum 50 mit feuerfester Auskleidung 35, einem vorzugsweise wassergekühlten Metallmantel 36 und Winddüsen 31,

i-i die von einem Windring 32 gespeist werden. Abstiche 33 und 34 für Metall bzw. Schlacke sind vorgesehen.

Oberhalb der Aufschmelzzone /' befindet sich der Schacht oder die Vorheizzone u\ die in analoger Weise wie die in den F i g. 1 und 2 veranschaulichte

wi Vorheizzone u des Schachtofens mit der Ausnahme ausgestaltet ist, daß eine anders ausgebildete Beschikkungszone 37 vorgesehen ist. Die Vorheizzone u'is: mit Ausnahme der Beschickungszone 37 ähnlich derjenigen des in den F i g. 1 und 2 erläuterten Schachtofens 1 und

". weist eine mit Wasser aus den Wasserdüsen 14 gespeiste Wasserrinne 11 mit einer Wand 12 auf, die die Beschickungszone 37 mit dem benachbarten Abschnitt 4 der Vorheizzone u' verbindet. Die Konstruktion der

Bauteile zwischen der Beschickungszone 37 und dem untersten Abschnitt 6 ist analog derjenigen der Ausführungsform der F i g. 1 und 2.

Die Beschickungszone 37 hat eine Wand 38, an der ein Paar von im Abstand voneinander angeordneten konzentrischen Ringen 39 und 40 befestigt sind, die sich nach unten und innen von der Wand 38 in Richtung ihrer Achse erstrecken, wobei die Ringe 39, 40 eine Chargieröffnung 41 aufweisen, durch welche die Charge 42 dem Ofen zugeführt wird. Die Charge 42 wird ursprünglich durch eine öffnung 43 am Kopfende der Beschickungszone 37 eingespeist. Abzugsleitungen 44 erstrecken sich durch die Wand 38 zwischen dem Paar von im Abstand voneinander angeordneten Ringen 39 und 40, um heiße Gase aus dem Ofen abzuziehen, wobei die Abzugsleitungen 44 zu einer Ringleitung 45 führen.

Die im Abstand voneinander angeordneten Ringe 3! und 40 erstrecken sich von der Wand 38 nach innen um nach abwärts in einem Winkel <x zur Horizontalen, de größer ist als der Winkel, der die in den Hochofei

^r> eingespeiste Charge 42 in Ruhestellung einnimmt, se daß die Charge 42 durch die öffnung 41 nach unten ii den unterhalb der Ringe 39,40 gelegenen Bereich fällt.

Durch die Beschickung füllt die Charge 42 dei

Hochofen bis oberhalb der Ringe 39 und 40. Heiße Gase

'» die nach oben abgeführt werden, strömen daher durcl die vom Ring 40 gebildete öffnung und nach außei zwischen den Ringen 39, 40 wegen des Widerstandes den ihnen die oberhalb der beiden Ringe 39, 4( befindliche Charge 42 entgegensetzt. Auf diese Weisi

ι ■> werden die heißen Gase durch die Leitungen 44, di< Ringleitung 45 und Auslässe abgezogen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schmelzschachtofen mit einer oberen Vorheiz- und unteren Aufschmelzzone, in deren Bodenbereich Winddüsen vorgesehen sind, wobei die Vorheizzone aus konzentrischen, nach unten im Durchmesser zunehmenden, ringförmigen Abschnitten besteht, und mit einer Beschickungseinrichtung sowie einer Gasabzugsöffnung in einer Beschikkungszone über der Vorheizzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungszone (3) an ihrem unteren Ende und die Abschnitte (4—6) jeweils außen eine rundum verlaufende Wasserrinne (11, 15a, \5b, iSc) aufweisen, wobei sich die Wasserrinnen (15a, 15Z>, \5c) im Bereich der Abstände (4—6) unter Bildung von auflagenartig nach innen vorspringenden Wasserkühlringen (17a, 17b, 17c^in den Schacht hinein erstrecken, wobei die einzelnen Wasserkühlringe (17a, 176, Mc) nach unten im Durchmesser zunehmen.

2. Schmelzschachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserrinne (11) am unteren Ende der Beschickungszone (3) eine tangentiale Wassereinspeisung besitzt.

3. Schmelzschachtofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserrinne (11) eine sägezahnartige äußere Wand (12) aufweist.