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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Eisen und Stahl direkt aus den Erzen unter Verwendung eines zirkulierenden und von elektrischen Flammenbögen erhitzten Gases als Reduktionsmittel. Gegenüber bekannten Verfahren dieser Art ist das vorliegende Verfahren besonders dadurch gekennzeichnet, dass das auf elektrischem Wege erhitzte Gas vor seiner Verwendung als Reduktionsmittel durch einen zur gänzlichen oder teilweisen Fertigbereitung des Eisens dienenden Behälter, Vorherd oder dgl. hindurchgeleitet wird. Ferner wird nach der Erfindung durch besonders zugeleitete Oberwarme zum oberen Ende des Schachtes ein möglichst ökonomisches Zusammenwirken von Feue ungshitze und elektrische-Hitze herbeigeführt.
Soll die gesamte Schmelz-und Reduktionswäime der Beschickung auf elektrischem Wege 7ugefÜhrt werden, ist hiezu etwa l3 PS-Jahr pro Tonne Eisen erforderlich. Wird nun ein grösserer Teil dieser Energiemenge in Form von Verbrennungswärme am oberen Ende des Schachtofens zugeführt, so wird in dem suis erhitzen des Gases dienenden Flammenbogenofen eine ent- sprechende Energiemenge gespart (bei den höchsten Tempe aturen ist die elektrische Energie lohnend, während bin zu einer bestimmten Tempe@aturgrenze die Feuerung billiger ist). Die in Rede stehende Anordnung ist ind'tssen nur möglich in Fällen. wo Kohle und Erz separat zu-
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Das Verfahren soll nachstehehd an Hand der Zeichnung, welche die Anordnung der einzelnen Apparate in emer für die Durchführung des Verfahrens geeigneten Ofenanlage schematisch dar- stellt, näher erläutert werden.
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Zentrifugal- oder anderes Gebläse E, E, E elektrische Flammenbogenöfen und F einen zwischen den Flammenbogenöfl und dem Schachtofen angeordneten, einem Vorherd ähnlichen Stahlofen.
Die zur Reduktion dienenden billigen Gase werden im Generator B aus billigen K ohlen hergestellt. Dieser Generator wird möglichst na am Schachtofen A angeordnet und kann vorzugsweise nach dem Mondschen Svsteme oder dgl. hergestellt werden, wobei alle verunreinigenden Stoffe den Gasen entzogen werden. Die so erhaltenen reinen Gase werden mittels des Gebläses D durch die Flammenbogenöfen E getrieben, wo denselben die erforderliche Wärme- menge zugeführt wird, wonach dieselben durch den Stahlofen oder Vorherd F, der direkt vor dem Schachtofen A angeordnet ist, ziehen.
In diesem Vorherde, in welchem das von dem Schachtofen kommende Eisen ganz oder teilweise fertigbehandelt wird, streichen die heissen Gase über die Oberfläche des Eisenbades und führen dadurch dem Bade die für die Stahlbereitung erforderliche Wärme zu. Die Temperatur über dem Stahlbad kann durch Luftzuführung noch mehr gesteigert erden.
Vom Vorherde gehen die (. se in den Sehachtofen J, wo dieselben die Reduktion des Erzes und das Schmelzen desselben bewirken, und vom oberen Ende des Schachtofens strömt die
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hiebei gebildete Kohlensäure direkt in den Generator B über. An zweckentsprechender Stelle (nach dem Gebläse) wird auch Gas für die Zufuhr der vorerwähnten "Oberhitze" entnommen, um der Beschickung (z. B. bei X) zugeführt zu werden.
Die in den Generator geführte Kohlensäure trägt, zusammen mit Wasserdampf, dazu bei, die Temperatur bei der Verbrennung im Generator niedrig zu halten, derart, dass möglichst wenig vom Stickstoffgehalt des Brennstoffes verloren geht. Die Verbrennungstemperatur wird auf der richtigen Höhe dadurch erhalten, dass die vom Schachtofen kommende Kohlensäure eine annähernd geeignete Temperatur hat. Eine Regelung der Temperatur von aussen her erfolgt zweckmässig durch Zufuhr einer kleinen Sauerstoffmenge, wodurch dann gänzlich stickstofffreie Reduktionsgas erhalten werden können.
Der Schachtofen A wird mit Eisenerzen beschickt (eventuell auch mit einer kleinen Menge Kohle für das Kohlen bis zu etwa 1% sowie um die Wirkung der gegebenenfalls mit den Reduktionsgasen abziehenden Kohlensäure zu kompensieren). Im übrigen wird das Kohlen zweckmässig durch Einblasen von Kohlenpulver (oder Rohpetroleum) in das Gas vor dem Schachtofen, somit im Stahlofen durchgeführt,. Wird das Verfahren derartig durchgeführt, dass fast ganz reines Eisen gewonnen wird, so kann man zweckmässig vor dem Erzschacht einen kleinen Kohlenschacht anbringen, um das Kohlen zu bewirken und die Wirkung des Kohlensäure-und
Wasserdampfgehaltes im Gase zu kompensieren.
Alle gemauerten Teile der Ofenanlage werden soweit als möglich derartig eingerichtet, dass sie sich während des Betriebes auswechseln lassen, und von den elektrischen Flammenbogen- öfen E und dem Vorherde F werden zwei Agregate angeordnet, derart, dass durch Einschaltung von Reserve-Gasleitungen eine zusammenhängende Ofenanlage während des Ausmauerns der anderen Anlage in Gebrauch genommen werden kann.
Im Vorherde F, in welchem die gänzliche oder teilweise Fertigbehandlung stattfindet, erfolgt, wie schon erwähnt, die Wärmezufuhr mittels der von den Flammenbogenöfen kommenden Gase. Während der Fertigbehandlung im Vorherde kann man das Eisen vom Schachtofen direkt durch das Stichloch T in einen besonderen Behälter ablaufen lassen. Der im Vorherde fertigbehandalte Stahl wird in Formen abgelassen oder zu einem elektrischen Abgasungsofen geleitet.
Um den Schachtofen A sowie die oberen Teile des Vorherde3 F und der Flammenbogen- öfen E herum ist ein Mantel angeordnet, durch welchen die von den Waschapparaten Cl, C, ( ?' kommenden Gase strömen, ehe sie durch das Gebläse D in die Ofen E eingeführt werden.
Wo eine Regeneration der von dem Schacht abziehenden Kohlensäure nicht stattfindet, wird diese, wie bei gewöhnlichen Siemens-Stahlöfen, abwechselnd durch gewöhnliche, vor dem Vorberd F angeordnete Regenerationskammern geblasen.
Die Einzelheiten des beschriebenen Verfahrens können selbstverständlich innerhalb weiter Grenzen geändert werden. So kann dasselbe z. B. auch in folgender Weise durchgeführt werden :
Das Erz wird im Schachtofen nicht völlig reduziert, und das Eisen läuft, mit ein wemg Oxyd gemisch, in den Vorherd herunter. Das in diesem Vorherde befindliche Bad ist dann als ein in einem gewöh' hen Siemensofen niedergeschmolzenes und mit Erz versetztes oder in anderer \Vetse aufoxydiertes Bad anzusehen und wird als ein solches in bekannter Weise behandelt, auf den gewünschten Kohlenstoffgehalt gebracht und in Ingots gegossen oder auch, falls eine besondere Qualität herzustellen ist, in einen besonderen elektrischen Entgasungsofen eingeführt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von Eisen und Stahl direkt aus den Erzen unter Verwendung eines kreisenden und von elektrischen Flammenbögen erhitzten Gases als Reduktionsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das auf elektrischem Wege erhitzte Gas vor seiner Verwendung als Reduktionsmittel durch einen zur gänzlichen oder teilweisen Fertigbereitung des Eisens dienenden Behälter, Vorherd oder dgl. hindurchgeleitet wird.
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The invention relates to a method for extracting iron and steel directly from the ores using a circulating gas heated by electric flame arcs as a reducing agent. Compared to known methods of this type, the present method is particularly characterized in that the electrically heated gas is passed through a container, forehearth or the like serving for the complete or partial preparation of the iron before it is used as a reducing agent. Furthermore, according to the invention, the most economical possible interaction of Feue ungshitze and electrical heat is brought about by specially supplied upper heat to the upper end of the shaft.
If the entire melting and reduction heat of the charging is to be carried out electrically, about 13 HP-year per ton of iron is required for this. If a larger part of this amount of energy is now supplied in the form of combustion heat at the upper end of the shaft furnace, a corresponding amount of energy is saved in the flame arc furnace, which is used to heat the gas (at the highest temperatures, the electrical energy is worthwhile, while am to one certain temperature limit the firing is cheaper). The arrangement in question is, however, only possible in certain cases. where coal and ore are
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The method is to be explained in more detail below with reference to the drawing, which schematically shows the arrangement of the individual apparatus in a furnace system suitable for carrying out the method.
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Centrifugal or other fan E, E, E electric flame arc furnaces and F a steel furnace similar to a forehearth arranged between the flame arc furnace and the shaft furnace.
The cheap gases used for reduction are produced in generator B from cheap coals. This generator is arranged as close to the shaft furnace A as possible and can preferably be manufactured according to Mond's system or the like, with all contaminating substances being removed from the gases. The pure gases obtained in this way are driven through the flame arc furnaces E by means of the fan D, where the required amount of heat is supplied to them, after which they pass through the steel furnace or forehearth F, which is arranged directly in front of the shaft furnace A.
In this forehearth, in which the iron coming from the shaft furnace is completely or partially finished, the hot gases sweep over the surface of the iron bath and thereby supply the bath with the heat required for steel preparation. The temperature above the steel bath can be increased even more by supplying air.
From the forehearth they go into the shaft furnace J, where they bring about the reduction of the ore and the smelting of it, and from the upper end of the shaft furnace the
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The carbon dioxide formed in the process is transferred directly to generator B. At the appropriate point (after the fan), gas is also taken for the supply of the aforementioned "top heat" in order to be supplied to the feed (e.g. at X).
The carbon dioxide fed into the generator, together with water vapor, helps to keep the temperature low during combustion in the generator, so that as little as possible of the nitrogen content of the fuel is lost. The combustion temperature is kept at the correct level by the fact that the carbon dioxide coming from the shaft furnace has an approximately suitable temperature. Control of the temperature from the outside is expediently carried out by supplying a small amount of oxygen, so that completely nitrogen-free reducing gas can then be obtained.
The shaft furnace A is charged with iron ores (possibly also with a small amount of coal for the coal up to about 1% and to compensate for the effect of the carbonic acid which may be withdrawn with the reducing gases). In addition, the coal is expediently carried out by blowing coal powder (or crude petroleum) into the gas in front of the shaft furnace, thus in the steel furnace. If the process is carried out in such a way that almost completely pure iron is obtained, a small coal shaft can expediently be installed in front of the ore shaft in order to produce the coal and the effect of the carbonic acid and
To compensate for the water vapor content in the gas.
All masonry parts of the furnace system are set up as far as possible in such a way that they can be replaced during operation, and two units of the electric flame arc furnaces E and the forehearth F are arranged in such a way that a coherent furnace system is created by switching on reserve gas lines can be used while the other system is being bricked up.
In the forehearth F, in which the complete or partial final treatment takes place, the heat is supplied, as already mentioned, by means of the gases coming from the flame arc furnaces. During the final treatment in the forehearth, the iron can be drained from the shaft furnace directly through the tap hole T into a special container. The steel finished in the forehearth is drained into molds or fed to an electric exhaust furnace.
A jacket is arranged around the shaft furnace A as well as the upper parts of the forehearth 3 F and the flame arc furnaces E, through which the gases coming from the washing devices C1, C, (? 'Flow before they pass through the fan D into the furnace E be introduced.
Where there is no regeneration of the carbon dioxide withdrawn from the shaft, it is blown alternately through ordinary regeneration chambers arranged in front of the front deck F, as is the case with ordinary Siemens steel furnaces.
The details of the method described can of course be changed within wide limits. So can the same z. B. can also be carried out in the following way:
The ore is not completely reduced in the shaft furnace, and the iron runs down into the forehearth with a little mixture of oxide. The bath located in this forehearth is then to be regarded as a bath melted down in a customary Siemens furnace and mixed with ore or otherwise oxidized and is treated as such in a known manner, brought to the desired carbon content and cast in ingots or else if a special quality is to be produced, fed into a special electric degassing furnace.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the extraction of iron and steel directly from the ores using a circulating gas heated by electric flame arcs as a reducing agent, characterized in that the electrically heated gas prior to its use as a reducing agent by a for total or partial preparation of the iron Serving container, forehearth or the like. Is passed through.