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Verfahren zum Betrieb von Schachtöfen Die Anwendung von Sauerstoff
oder an Sauerstoff angereicherter Luft heim Betrieb von Schachtöfen ermöglicht die
Erzeugung wesentlich höherer Temperaturen, als dies in einem mit Luft betriebenen
Schachtofen möglich ist. Die damit verbundenen erhöhten Anforderungen an die Feuerfestigkeit
der Ofenwandung lassen es als zweckmäßig erscheinen, die Düsen zum Einführen der
sauerstoffhaltigen Gase in die Beschickung hineinragen zu lassen, so daß der zwischen
Innenwanduirg und Düsenmündungen befindliche Teil der Beschickung die Wandung wirksam
vor den sehr hohen Temperaturen schützt. Die Düsen bestehen meist aus gut wärmeleitendem
Metall und werden mit Wasser gekühlt. Sie können verstellbar angeordnet werden,
so, daß man den Ofen mit verschiedenen Belastungen betreiben kann.
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Beim Verstellen und gelegentlich erforderlichen Auswechseln der Düsen
begegnet man erheblichen Schwierigkeiten, da die teilweise in flüssigem bis teigigem
Zustand befindliche Beschickung, welche die Düsen umgibt, an den kalten Düsen zu
festen Krusten erstarrt und die Düsen oft so fest umschließt, daß sie nicht mehr
oder nur unter großen Schwierigkeiten bewegt werden können. Die Veränderung des
Reaktionsraumes durch Verschieben der Düsen und die Auswechslung von Düsen wird
dadurch sehr erschwert und oft sogar unmöglich gemacht.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile vermieden werden, wenn
die Düsen dauernd oder zweitweise bewegt werden, so daß sie mit der Beschickung
nicht verbacken können. Diese Bewegung braucht, wie sich gezeigt hat, nicht besonders
rasch zu sein. Es genügt vielmehr meistens eine langsame Bewegung, 1Tan kann die
Düse z. B. um ihre Längsachse rotieren oder, was noch einfacher ist, eine hin- und
hergehende, teilweise Drehbe,#vegung ausführen lassen. Die Düse kann auch lediglich
eine Hin- und Herbewegun:g in der Richtung der Längsachse ausführen. Je nach Art
des Beschickungsgutes kann es genügen, die Bewegung nur in der ersten Zeit nach
der Inbetriebnahme des Ofens und bei Änderung der Belastung des Ofens vorzunehmen.
Wenn die erstarrte Kruste, welche die Düse umgibt und in welcher sich die Düse bewegt,
eine hinreichende Festigkeit erlangt hat, kann die Bewegung meistens eingestellt
werden.
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Es ist eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Verbrennungsvorgänge
im Gestell von Schachtöfen, insbesondere von Hochöfen, bekanntgeworden, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß eine beliebigeVerlegung des Windeintritts und der vor den
Formen befindlichen Oxydationsräume in das Gestell der Schachtöfen durch im Windstrom
der Blasformen angeordnete Hohlkörper erfolgt, die während des Betriebes des Ofens
ganz oder teilweise aus den Windformen in deren Achsrichtung in das Gestell des
Ofens hinein vorgeschoben werden können. Dabei ist die eigentliche Windform jedoch
fest angeordnet, und nur der im Formkopf eingebaute, verhältnismäßig kurze Hohlkörper
ist nach vorn verschiebbar, um das ungleichmäßige Niedergehen der Beschickung des
Ofens beheben und die Lage der Oxydationszone beeinflussen zu können. Diese Vorrichtung
mag für das Betreiben eines normalen Hochofens mit normalemWind zweckmäßig sein;
sie ist jedoch nicht geeignet, das bei den nach dem sauerstoffthermischen Verfahren
arbeitenden Schachtöfen auftretende Festbacken der Sauerstoffdüsen in dem sich in
der Randzone des Reaktionsraumes bildenden Krustenwulst zu verhindern. Beispiel
In der Zeichnung ist mit 1 ein Ofen für die sauerstoff-therrnische Herstellung von
Calciumcarbid bezeichnet, der mit der feuerfesten Auskleidung 2 versehen ist und
die Charge 3 enthält, die aus einer Mischung von gebranntem Kalk und Koks besteht
und mittels der Vorrichtung 4 eingeführt wird. Durch die wassergekühlten Düsenrohre
5 wird Sauerstoffgas in die Charge eingeblasen, wodurch Temperaturen von 2000° und
mehr erzeugt «-erden. Bei diesen Temperaturen verbindet sich der Kohlenstoffgehalt
des Kokses mit dem Calciumoxyd zu Calciumcarbid und Kohlenmonoxyd. Eine an Calciurncarbid
reiche Schmelze sammelt sich in flüssigem Zustand am Boden des Ofens, wo sie durch
die Öffnung 6 in zeitlichen Abständen von 5 bis 20 Minuten entnommen wird. Ein an
Kohlenmonoxyd reiches Gas wird durch das Rohr 7 abgezogen.
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Sobald das Verfahren in Gang gekommen ist, bildet sich ein kraterförmiger
Wulst 8 zwischen der heißesten
Stelle 9 und den umgebenden, nicht
umgesetzten Teilen der Charge, weil die aus Calciumcarbid, Calciumoxyd und Koksasche
bestehende Schmelze die umgebende kältere Zone durchdringt und in dieser Zone erstarrt,
sobald die Temperatur unter den Schmelzpunkt der-Mischung fällt. Dies ist wenig
unterhalb 1800° der Fall. Besonders harte Krusten bilden sich an denjenigen Stellen,
wo die wassergekühlten D'isenröhre in dem Wulst stecken und viel Wärme ihrer Umgebung
entziehen.
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Um nun ein Steckenbleiben der Düsenrohre in den umgebendem Krusten
zu verhindern, sind die Rohre mit einem Griff oder Handrad 5 a. versehen, mit deren
Hilfe die Rohre in der oben beschriebenen Weise bewegt werden. Diese Bewegung kann
auch durch hydraulisch oder mechanisch betriebene Vorrichtungen herbeigeführt werden.
Weiterhin kann man von v ibratiönserzeugenden Vorrichtungen Gebrauch machen, die
den Düsenrohren schnelle Stöße erteilen.
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Die Bewegung der Rohre soll während der ersten Stunden nach der Inbetriebnahme
des Ofens ziemlich häufig sein, beispielsweise in Abständen von 20 bis 60 Minuten
vorgenommen werden. Nach einer Betriebsdauer von etwa 10 bis 12 Stunden können die
zeitlichen Abstände z. B. auf 2 bis 6 Stunden ausgedehnt werden, und nach einer
Betriebsdauer von mehreren Tagen hat sich der Wulst meistens vollständig ausgebildet,
und es hat sich ein fast stationärer Zustand eingestellt. Von diesem Zeitpunkt an
genügt ein ein- oder zweimaliges Bewegen der Rohre am Tag. Je nach den BetrielAsbedingungen
können. natürlich die nur als Beispiele angegebenen Perioden kürzer oder länger
gewählt werden.
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Auch bei der Gewinnung von Ferrosilicium nach dem sauerstoffthermischen
Verfahren treten in der Reaktionszone des Schachtofens dieselben Erscheinungen auf.
Der sich hier bildende Krustenwulst besteht ebenfalls zum Teil aus nicht oder teilweise
umgesetzter Beschickung, wie Koks, Holzkohle, Ouarz, Eisen oder ähnlichen Stoffen,
in welche jedoch eine Schmelze aus Ferrosilicium, einem Teil der Koksasche, Quarz
u. dgl. eindringt und in der kühleren Randzone erstarrt.
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Die geschilderten Erscheinungen sind in analoger Weise auch bei der
Herstellung anderer Produkte oder Legierungen nach dem sauerstoffthermischen Verfahren
zu verzeichnen. Hierbei ändert sich im wesentlichen lediglich die Zusammensetzung
der Krustenzone, die von der jeweiligen Beschickung naturgemäß abhängig ist. In
allen diesen Fällen läßt sich das Festbacken der Düsen in der. Krusten der Randzone
des Reaktionsraumes durch die oben beschriebenen Maßnahmen vermeiden, so daß im
Bedarfsfall sowrrhl der Durchmesser des Reaktionsraumes genau eingestellt oder das
Auswechseln einer schadhaft gewordenen Düse oder eine sonstige für den verhältnismäßig
empfindlichen Betrieb des nach dem sauerstoffthermischen Verfahren arbeitenden Schachtofens
erforderliche wichtige -Maßnahme rasch und ohne wesentliche Störung des Ofenganges
getroffen werden kann.