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Verfahren und Vorrichtung zum Verhütten vön Eisenerzen Bekanntlich
stellt man neuerdings im Hochofen durch Führung einer sauren oder halbsauren Schlacke
schwefelhaltiges Roheisen her, - das anschließend außerhalb des Hochofens -nachentschwefelt-
wird. Hierzu verwendet man,in steigendem Maße Erze mit niedrigem Eisengehalt. Erfahrungsgemäß
sinkt aber die Leistung der üblichen Hoch= öfen mit verringertem Eisenausbringen
sehr rasch,-wodurch man zur Verwendung sehr großer Hochöfen gelangt. Diese erfordern
einen besonders harten und druckfesten Koks; der Verlust durch Verstaubung der Beschickung
ist. groß; die Öfen sind gegen Feinerz und Staub im Möller sehr empfindlich. Damit
verbundene Störungen @ im Ofengang sind nur durch sehr vorsichtige Ofenführung zu
vermeiden; überdies erfordert die Errichtung-dieser Öfen hohe Geldbeträge.
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Man hat versucht, die Leistung der Hochöfen durch Brechen des Erzes
zu steigern. Hierbei -ist man aber bald an eine Grenze gekommen, an der die . Leistungssteigerung
durch Verstaubungsverluste und Ofenstörungen aufgezehrt wurde. Der Gedanke, die
Verbrennungsgeschwindigkeit des Kokses durch Anwendung von kleinstückigein Koks
zu steigern, hat sich als falsch erwiesen. Denn die Beschickung - liegt dann so
dicht, daß der Wind nicht bis in das Innere der weiten Öfen eindringen kann.. _
Splittriger Koks, wie,-man ihn-bei der Verkökung jüngerer Kohle er-
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alt, ist deshalb bei modernen Hochleistungsifen völlig ungeeignet. Andererseits
ist es unmöglich, die Hochöfen niedriger zu bauen, da sonst die Wärmeverluste an
der Gicht und damit der Koksverbrauch zu hoch werden.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Arbeitsweise vorgeschlagen,
die von der bisher-Üblichen wesentlich abweicht. Dieselbe besteht in der Verhüttung
der Erze in ungewöhnlich kleinstückiger Form in niedrigen Schachtöfen mit schmalem
länglichemGestell. Die Anwendung von Hochöfen mit länglichen Querschnitt ist bereits
früher versucht worden. Als Erfahrungstatsache galt aber bisher, daß die Leistung
derartiger Öfen bei gleicher Höhe und gleichem Nutzinhalt wesentlich niedriger ist
als bei den üblichen Hochöfen mit kreisrundem Querschnitt. Diese irrige Ansicht
gründet sich darauf, daß das Verhältnis von Gestellbreite zur Höhe wahllos angenommen
und eine Beziehung zwischen der besonderen Bauart des Ofens und der Beschaffenheit
des zu verschmelzenden Erzes hinsichtlich der Ofenleistung nicht vermutet wurde.
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Demgegenüber sind die gegen die Anwendung eines Hochofens mit längliclhem
Querschnitt bestandenen Vorurteile durch die Erkenntnis überwunden worden, claß
sich eine Leistungssteigerung gegenüber der herkömmlichen Arbeitsweise ergibt, wenn
<las zu verhüttende Erz auf 5o mm Stückgröße oder noch weitgehender zerkleinert
wird und dann entweder in zerkleinertem Zustand oder in Form von Ziegeln oder Sintergut
von gleicher Stückgröße in einem niedrigen Schachtofen mit länglichem Querschnitt
aufgegeben und auf Roheisen verarbeitet wird. Hierbei wird zweckmäßig als Brennstoff
Kleinkoks verwendet, dessen Stückgröße so bemessen ist, daß die größte Stückgröße
des Kokses nicht mehr als das Doppelte der größten Stückgröße des Erzes beträgt.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird für die Durchführung des
Verfahrens ein solcher niedriger Hochofen mit länglichem Querschnitt benutzt, dessen
Gestellbreite nicht über 3 m beträgt und dessen nutzbare Höhe das Vier- bis Sechsfache
der Gestellbreite nicht übersteigt, und bei welchem die Windformen so angeordnet
sind, daß die von den einzelnen Düsen bestrichenen Teilflächen des Gestellduerschnitts
gleich sind.
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Die Arbeitsweise ist beispielsweise folgende: Das Erz wird- zunächst
zerkleinert, und :war um so mehr, je dichter und schwerer reduzierbär es ist, und
in einer Körnung von beispielsweise 2,o bis 50 mm oder darunter aufgegeben.
Wenn man Sintergut verhüttet, muß man-gleichfalls darauf achten, daß dieses genügend
porös und kleinstückig ist. Andernfalls muß das Sintergut vorher auf die geeignete
Korngröße gebrochen werden. Das Feinerz wird in an sich bekannter Weise stückig
;;emacht, wobei darauf zu achten ist, daß die Korngröße derjenigen des Möllers entspricht
und nicht zu groß ist. Es dürfte im allgemeinen nicht erforderlich sein, das gesamte
Feinerz stückig zu machen, da man bei der neuen Arbeitsweise auch größere Mengen
Schlich und Staub unmittelbar aufgeben kann. Es sei bemerkt, daß Korn über i bis
2 mm bei dieser Arbeitsweise als Stückerz gilt und nicht stückig Beinacht zu werden
braucht.
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Der Koks wird gleichfalls zweckmäßig in Form von Kleinkoks aufgegeben.
Als Regel gilt, daß der Koks höchstens etwa die doppelte Stückgröße des Erzes haben
soll. Bei Erz bis 5o mm Stückgröße verwendet man deshalb Koks bis höchstens ioo
mm Stückgröße, und'bei Erz bis :2o mm Stückgröße verwendet man Koks bis höchstens
40 mm Stückgröße.
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Das Gestell des benutzten Schachtofens hat zweckmäßig eine Breite
von 1,5 bis 2,5 m bei beliebiger Länge. Über 3 in Breite soll man nicht hinausgehen,
da dann die Vorteile der beschriebenen Arbeitsweise wieder verlorengehen. Da man
das Erz außer durch Brechen auch zweckmäßig durch Rösten und Sintern vorbereitet,
kommt man mit einer sehr geringen Ofenhöhe aus. Im allgemeinen braucht die Nutzhöhe
nicht mehr als das Vier- bis Sechsfache der Gestellbreite betragen. Es ist zweckmäßig,
über diese Höhe nicht hinauszugehen und bei Verwendung von schwer reduzierbarem
Erz dieses vorher weitgehend zu zerkleinern oder durch Röstung leichter reduzierbar
zu machen. Grundsätzlich soll die Ofenhöhe so niedrig wie möglich gehalten werden,
da in höheren Öfen leicht eine Entmischung und Verstaubung des Möllers eintritt.
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Die Ausbildung des Schachtes eines solchen Hochofens kann entweder
so sein, daß dessen Querschnitt nach dem Kohlensack in üblicher @Äjeise sich vergrößert
oder gleichbleibt. Die zuletzt genannte Ausbildung hat den Vorteil, daß die Austrittsgeschwindigkeit
des Gases aus der Beschickung kleiner ist als bei einem konischen Schacht. Da nun
aber die Beschickung am schmalen Teil des Gestells lang> saurer heruntergeht als
am breiten Teil, könnte man schließlich den Schacht auch so ausbilden, daß dessen
breite Seite senkrecht und die schmale Seite sich in üblicher Weise konisch nach
unten erweitert.
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Eine weitere Ursache des Mißerfolges beim Betreiben von.-Hochöfen
mit länglichem Querschnitt war das ungleichmäßige Absinken der
Gichten
und damit ein ungleichmäßiger Hochofengang. Dieser machte sich z. B. bei der Erzeugung
von siliciumarmem Roheisen für die Herstellung von basischem Stahl stärker 'bemerkbar,
zumal wenn der Hochofen mit saurer Schlackenführung betrieben wird. Wenn ein derartiger
Hochofen nicht gleichmäßig über den ganzen Querschnitt arbeitet, entfällt entweder
Roheisen mit zu hohem Siliciumgehalt, oder es geht ein beträchtlicher Teil des Eisens
in der Schlacke verloren. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden,
daß der Wind gleichmäßig über den Ofenquerschnitt verteilt wird. Hierzu werden die
Winddüsen am Umfange des Gestells des Hochofens in solchem Abstande voneinander
angeordnet, daß die von den einzelnen Düsen bestrichenen Teilflächen des Gestellquerschnitts
gleich sind. Zweckmäßig werden die Winddüsen in bekannter Weise mit Meßvorrichtungen
versehen, um die den einzelnen Düsen zugeführten Windmengen zu messen und zu überwachen.
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Es hat sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, das erschmolzene Roheisen
ununterbröchen aus dem Ofen abzulassen. Man erreicht hierdurch ein gleichmäßiges
Niedergehen der Gichten, und es wird überdies vermieden, daß beim plötzlichen Absinken
der Beschickung während des Abstiches unvorbereitete Massen vor den Windformen ankommen.
Bei dein hohen Durchsatz und der geringen Höhe der länglichen Hochöfen ist das plötzliche
Absinken der Beschickung besonders leicht die Ursache von Unregelmäßigkeiten im
Hochofengang. Außerdem hält man auf diese Weise stets eine genügende Schlakkenmenge
im Hochofen, so daß die Schlacke genügend Zeit hat, auszureagieren. Hierdurch wird
auf einfachste Art erreicht, daß keine Abstichschlacke mitgeht und somit Eisenverluste
vermieden werden, die sich zwangsläufig durch das Mitlaufen von Abstichsehlacke
ergeben. Hierzu wird ein Vorherd .oder ein Syphon angeordnet, durch das das Roheisen
dauernd abfließen kann. Die Anwendung eines Vorherdes oder Syphons bei den üblichen
großen Hochöfen mit weitem, rundem Gestell empfiehlt sich.bekanntlich nicht, da
im Innern derartiger Hochöfen ein sehr hoher Winddruck herrscht. Im Gegensatz hierzu
arbeiten Hochöfen mit länglichem Querschnitt mit niedrigem Winddruck, und der Drück
im Gestell beträgt nur i bis höchstens 2 m. Wassersäule. Die Anwendung des Vorherdes
oder Syphons macht deshalb bei derartigen Hochöfen keine Schwierigkeiten.
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Die Vorteile des. erfindungsgemäßen Verhüttungsverfahrens gegenüber
den bisher üblichen Hochöfen mit rundem Querschnitt sind folgende i. Die Bau- und
Unterhaltungskosten der benötigten Schmelzöfen sind wesentlich geringer.
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2: Die Leistung j e ms Nutzinhalt ist wesentlich höher. Auch bei eisenarmen
Erzcn läßt sich eine Durchsatzleistung von i t/ms Tag erreichen.
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3. Das Verfahren läßt sich mit billigem Kleinkoks und weichem, splittrigen
und wen-,g tragfestem Koks durchführen. Sogenannter metallurgischer Koks wird dazu
nicht benötigt.
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Der Koksverbrauch ist infolge der gleichmäßigen Durchgasung der Beschickung
verhältnismäßig gering.
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5. Der erforderliche Winddruck ist wesentlich geringer als bei runden
Hochöfen gleicher Leistung. Dadurch werden die Anlagekosten und der Kraftbedarf
der Gebläsemaschinen wesentlich verringert. Auch kann man billige Stahlwinderhitzer
anwenden.
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6. Der Betrieb ist wesentlich gleichmäßiger und einfacher als bei
großen Hochöfen üblicher Bauart.
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7. Die Leistung je Ofeneinheit läßt sich durch Verlängerung des Gestells
beliebig steigern.
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B. Beim Erblasen von Thomasroheisen durch saures Schmelzen vermeidet
man eine unerwünschte Siliciumreduktion.
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Anwendungsbeispiel Ein Erzmöller, bestehend aus _ 44 Gewichtsteilen
gesintertem südbadischem Doggererz mit einem Eisengehalt von 29% und 56 Gewichtsteilen
geröstetem südbadischem Doggererz mit einem Eisengehalt von 23 °%, dessen Stückgröße
o bis 2o mm betrug, wurde mit Kleinkoks aus Saarkohle mit 6i/2@/p Asche und. einer
Stückgröße von 2o bis qo mm in einem Schachtofen von 1 X 3 m Gestellquerschnitt,
q. m nutzbarer Ofenhöhe und 17,8 m3 Nutzinhalt mit Wind von 500° C verhüttet. Die
Tagesleistung betrug im Mittel 23 t entsprechend etwa 1,3- t/ins Nutzinhalt je Tag.
Der Koksverbrauch betrug 103o kg/t Roheisen, bezogen auf Reinkoks ohne Wasser und
Asche. Die Gichttemper atur betrug etwa 12o° C. .