DE676804C - Process and shaft furnace for melting metals - Google Patents

Description

Verfahren und Schachtofen zum Schmelzen von Metallen Das Schmelzen von Metallen, insbesondere von Eisen, geschieht in weitestem Umfange in Schachtöfen, den sogenannten Kuppelöfen (Abb. i). Das kennzeichnende Merkmal der bisher bekannten Verfahren besteht darin, daß in einem zylindrischen Schacht von beträchtlicher Höhe das Schmelzgut abwechselnd mit Koksgichten durch eine obere Füllöffnung eingebracht wird, während im unteren Teile des Schachtes die Verbrennungs-und Schmelzzone liegt, in welche durch die Windformen die Verbrennungsluft eingeblasen wird.Process and shaft furnace for smelting metals Smelting of metals, especially iron, is done to the greatest extent in shaft furnaces, the so-called dome furnaces (Fig. i). The distinguishing feature of the previously known Method consists in that in a cylindrical shaft of considerable height the melting material is introduced alternately with coke layers through an upper filling opening while the combustion and melting zone is in the lower part of the shaft, into which the combustion air is blown through the wind forms.

Den bisher bekannten Ofenausführungen ist das Gegenstromprinzip zugrunde gelegt, d. h. das Schmelzgut und die Koksgichten sinken allmählich, an den ihnen entgegenströmenden Verbrennungsgasen und durch Wärmeleitung sowie Wärmeübergang von den unteren Schichten in die oberen sich erwärmend, der Schmelzzone zu. Dieses allgemein angewandte Prinzip wird der wissenschaftlichen und technischen Erkenntnis der Verbrennungsvorgänge nicht hinreichend gerecht und hat daher .gewisse Nachteile wärmetechnischer und metallurgischer Art im Gefolge.The previously known furnace designs are based on the countercurrent principle laid, d. H. the melt and the coke layers gradually sink by them countercurrent combustion gases and through heat conduction and heat transfer warming from the lower layers to the upper ones, towards the melting zone. This Generally applied principle is scientific and technical knowledge the combustion processes are not adequately fair and therefore has certain disadvantages thermal and metallurgical type in the wake.

Es liegt in der Natur dieses Prinzips, daß dauernd zwischen dem Schmelzgut einerseits und dem Brenngut bzw. den Brenngasen. andererseits ein verhältnismäßig niedriges Temperaturgefälle besteht. Oben ist das Schmelzgut: verhältnismäßig kalt und ebenso die Koksgichten; die Verbrennungsgase sind ebenfalls stark abgekühlt. In dem Maße, wie das Schmelzgut während .des Niedersinkens in den Bereich wärmerer Gase und bereits erwärmten oder brennenden Brennstoffes tritt, ist es ebenfalls wärmer geworden, so daß bis zum Eintritt der Gichten in die Schmelzzone und auch in dieser das Wärmegefälle stets einen Mindestbetrag darstellt.It is in the nature of this principle that continuously between the melt on the one hand and the material to be fired or the fuel gases. on the other hand a proportionate one there is a low temperature gradient. Above is the melting material: relatively cold and also the coke dishes; the combustion gases are also greatly cooled. To the extent that the melt material is warmer during the sinking process Gases and already heated or burning fuel occurs, it is also got warmer, so that up to the entry of the gates in the melting zone and also in this the heat gradient always represents a minimum amount.

Das ist ein erheblicher Mangel, denn die Wärmeübertragung, d. h. die Vorbedingung für die Änderung des Aggregatzustandes, erfolgt sowohl durch Strahlung wie durch Leitung in je einem bestimmten Verhältnis zum Temperaturgefälle, und zwar ist die Wärmeabgabe durch Strahlung proportional der vierten Potenz der absoluten Temperaturen, die Wärmeabgabe durch Leitung einfach proportional der Temperaturdifferenz.This is a significant deficiency because the heat transfer, i.e. H. the A precondition for the change in the physical state occurs both through radiation like by line in a certain ratio to the temperature gradient, the heat given off by radiation is proportional to the fourth power of absolute temperatures, the heat dissipation through conduction is simply proportional to the temperature difference.

Hieraus erklärt sich, daß durch das bisher übliche und bekannte Schmelzverfahren in wärmetechnischer Beziehung nicht erreichbar höchste Wirtschaftlichkeit zu erzielen ist, indem der Verflüssigungsvorgang während verhältnismäßig langer Zeit vor sich geht, wozu gleichzeitig ,als Folge einerseits des unnötig verlängerten Schmelzvorganges, andererseits als Folge des Gegenstromprinzips gewisse Nachteile metallurgischer Art kommen.This explains that by the previously customary and known melting process to achieve the highest economic efficiency in terms of thermal engineering is by the liquefaction process for a relatively long time ahead of it goes, for which at the same time, as a result of the unnecessarily prolonged melting process on the one hand, on the other hand, as a result of the countercurrent principle, certain metallurgical disadvantages Kind of come.

Es sind Kuppelöfen bekannt, deren lichte Weite etwa gleich der benutzbaren Höhe des Schachtes ist. Diese Öfen dienen jedoch dazu, die mit Eisen und Koks erfolgende Begichtung gleichzeitig aus mehreren Beschickungsöffnungen durchzuführen, um ein Hängenbleiben des Schmelzgutes beim Begichten zu vermeiden und das Ofeninnere vom Eisen frei zu lassen.Dome ovens are known whose clear width is approximately the same as that which can be used The height of the shaft is. However, these furnaces are used for the one made with iron and coke Carry out charging simultaneously from several charging openings in order to achieve a Avoid getting the melted material caught when pouring and the inside of the furnace from To release iron.

Im Gegensatz zu den beschriebenen und bekannten Verfahren erfüllt dasjenige nach der Erfindung ,alle Anforderungen, die man auf Grund obiger Erkenntnisse an einen wirtschaftlichen Schmelzvorgang stellen muß, indem es diesen verlaufen läßt: i. Unter Ausnutzung eines höchsterzielbaren Temperaturgefälles zwischen Brennstoff und Schmelzgut und 2. unter gleichzeitiger Verwertung eines Höchstbetrages an Strahlungswärme des Brennstoffes, so da.ß .der Wärmeübergang zu einem höchsterzielbaren Anteil proportional der vierten Potenz der absoluten Temperaturen erfolgt.In contrast to the described and known method fulfilled that according to the invention, all requirements that one based on the above findings must provide an economical melting process by running this lets: i. Using the highest possible temperature gradient between fuel and melt material and 2. with simultaneous utilization of a maximum amount of radiant heat of the fuel, so that the heat transfer is proportional to the highest achievable proportion the fourth power of the absolute temperatures takes place.

Durch die hierdurch bedingte wirtschaftlichere Gestaltung des reinen Schmelzvorganges und seine Durchführung in einem Mindestmaß an Zeit ergibt sich als zusätzlicher Vorteil die Verringerung ungünstiger metallurgischerVeränderungsmöglichkeiten des Schmelzgutes, und zwar in einem Maße, das durch keines der bisher bekanntgewordenen Verfahren erreicht wird.Due to the more economical design of the pure Melting process and its implementation in a minimum of time results as an additional advantage, the reduction of unfavorable metallurgical change possibilities of the melting material, to a degree that has not been achieved by any of the previously known Procedure is achieved.

Die unter i. und 2. genannten Schmelzbedingungen werden im Verfahren nach -der Erfindung erfüllt, indem das kalte Schmelzgut unmittelbar dem vorher in helle Weißglut geblasenen und darum das Höchstmaß an Strahlungswärme besitzenden Koks zugeführt wird.The under i. and 2. mentioned melting conditions are in the process according to the invention fulfilled by the cold melt material immediately to the previously in bright incandescent blown and therefore have the highest level of radiant heat Coke is fed.

Das vorliegende Verfahren unterscheidet sich daher von allen bisher bekannten Verfahren dadurch, daß keine laufende, sondern eine absatzweise Begichtung stattfindet, indem stets nur eine Eisen- und darauf eine Koksgicht gesetzt wird, alsdann eine Beschickungspause eintritt, bis die obenliegende Koksgicht in Weißglut geblasen ist; erst nach Erreichen dieses Zustandes werden wiederum je eine .Eisen- und eine Koksgicht unmittelbar hintereinander aufgegeben.The present procedure therefore differs from all previous ones known method in that no ongoing, but intermittent fumigation takes place by always placing only one iron and on top of it a coke gout, Then there is a pause in loading until the overhead coke gout is white-hot is blown; only after this state has been reached are each an iron and gave up a coke gout in quick succession.

Will man besonders hohe Leistungen erzielen, so kann man in bekannter Weise mehrere Ofenschächte m=iteinander verbinden, in welchem Fall man die Beschickungspause, die verfahrensgemäß beim Betrieb nur eines Schachtes eintritt, günstig zur Beschickung des zweiten und dritten Schachtes ausnutzen. kann.If you want to achieve particularly high performance, you can use a well-known Way connect several furnace shafts with each other, in which case the loading pause, which, according to the method, occurs when only one shaft is in operation, favorable for loading of the second and third shaft. can.

Da bei dem Verfahren nach der Erfindung die Verbrennungsgase, entgegen dem Üblichen, bei jedem Heißblasen der Koksgicht ,als Gichtflamme entweichen, so ist die Veiwertung der Abhitze in beliebiger und bekannter Weise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft oder zu anderen dem Schmelzbetrieb dienenden Zwecken vorgesehen.Since in the method according to the invention, the combustion gases, contrary the usual, with each hot-blowing the coke gout, escape as a top flame, so is the use of waste heat in any known way for preheating the combustion air or for other purposes serving the melting operation.

Da jedoch die Abhitzeverluste dem Quadrat des Scbachtdurchmessers entsprechen, können beim Arbeiten nach dem Verfahren der Erfindung in öfen von geringerem Schachtdurchmesser selbst ohne Abhitzeverwertung erhebliche Vorteile erzielt werden, indem ein mäßiger Mehrverbrauch von Satzkoks gegenüber der beträchtlichen Gütesteigerung des erschmolzenen Metalls von ganz untergeordneter Bedeutung ist. Selbst bei großen Schachtdurchmessern wird die Entscheidung, ob der Nachteil des höheren Satzkoksverbrauches die Vorteile der Materialverbesserung wirtschaftlich aufwiegt, oft innerhalb sehr weiter Grenzen liegen können.However, since the heat losses are equal to the square of the shaft diameter correspond to, when working according to the method of the invention in ovens of less Significant advantages can be achieved even without waste heat recovery, by a moderate additional consumption of base coke compared to the considerable increase in quality of the molten metal is of very little importance. Even with big ones Shaft diameters will be the decision as to whether the disadvantage of the higher rate of coke consumption the benefits of material improvement outweighs economically, often within a great deal further limits may lie.

Als neu beansprucht wird die mittelbare oder unmittelbare Verwendung der Abhitze zur Beheizung des Ofenherdes, d. h. der Herdsohle des Ofens.Indirect or direct use is claimed as new the waste heat for heating the stove, d. H. the hearth of the stove.

Nach vorstehendem ergeben sich als einige Ausführungsformen für den dem Verfahren dienenden Ofen Ausführung nach Abb.2. In ihr ist der obere Teil des Ofenschachtes aus dem Schmelz-und Gattierungsbetrieb völlig ausgeschaltet. Es bezeichnet a die Gichtbühne, b die Füllöffnung, c den Windkanal, d die Windformen, e den Abstich und die Abstichrinne, f den Abzug für die Abgase, g die Funkenkammer, h den Windvorwärmer.According to the above, there are some embodiments for the The furnace used for the process according to Fig.2. In it is the upper part of the The furnace shaft is completely switched off from melting and charging operations. It denotes a the furnace platform, b the filling opening, c the wind tunnel, d the wind forms, e the tapping and the tapping channel, f the exhaust fume hood, g the spark chamber, h the wind preheater.

Die Ausführungsform, nach Abb. 3 gestattet außer Verwendung der Abhitze zur Luftv orwärmung Benutzung derselben zur Beheizung des Ofenherdes. Die Bezeichnungen in Abb. 3 sind die gleichen wie in Abb. 2.The embodiment according to Fig. 3 also allows the use of waste heat to preheat the air, use the same to heat the stove. The names in Fig. 3 are the same as in Fig. 2.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Schmelzen von Metallen, insbesondere von Eisen, im Schachtofen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen in absatzweiser Begichtung unter Ausnutzung eines höchsterzielbaren Temperaturgefälles zwischen Brennstoff und Schmelzgut erfolgt, indem stets nur je eine Eisen- und Koksgicht (die letztere auf der Eisengicht) aufgegeben werden, und diese Koksgicht erst auf Weißglut geblasen wird, bevor die Aufgabe je einer weiteren Eisen- und Koksgicht erfolgt. PATENT CLAIMS: i. Process for melting metals, in particular of iron, in the shaft furnace, characterized in that the melting in intermittent pouring using the highest possible temperature gradient between the fuel and the melted material, there is always only one iron and one coke oven (the latter on the iron gout), and this coke gout only on Incandescent is blown before the task of another iron and coke gout he follows. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhitze des Ofens ganz oder teilweise zur Heizung der Ofenherdsohle mittelbar oder unmittelbar nutzbar gemacht wird. 2. The method according to claim r, characterized in that the waste heat of the Oven wholly or partially for heating the hearth sole directly or indirectly is made usable. 3. Schachtofen zur Ausführung des Verfahrens. nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nutzbare Höhe des Ofenschachtes vb:er der Windform@enebene so groß ist, daß der Luftwiderstand der über der Windformenebene liegenden Schmelzsäule in senkrechter Richtung ihrem Luftwiderstand in waagerechter Richtung bis zur Schmelzsäulenmitte entspricht.3. Shaft furnace for carrying out the process. according to claim r and 2, characterized in that the usable height of the furnace shaft vb: he the Windform @ en level is so large that the air resistance above the wind form level lying melting column in the vertical direction their air resistance in the horizontal Direction up to the middle of the melting column.