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GasschmeIzverfahren für Hochöfen und Kupolöfen. Die Verwendung von
Gas für Schmelzzwecke bei. Kupolöfen wurde bereits einmal praktisch durchgeführt,
wenn auch ohne guten Erfolg, ist mithin bekannt.
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Weiter ist die Anwendung von Wärmespeichern zur Lufterhitzung bei
Hochöfen, zur Luft- und Gaserhitzung bei Martinöfen üblich, hinlänglich bekannt
und somit nichts Neues.
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Der obenerwähnte Versuch; im Kupolofen das Eisen mit Gas niederzuschmelzen,
ergab jedoch keine befriedigenden Erfolge und die Gasschmelzung bei Kupolöfen wurde
aufgegeben, trotzdem dabei hochwertiger Brennstoff im Gaserzeuger verwendet, die
Aussichten beim Schmelzprozeß infolge der Hochwertigkeit und Reinheit des dabei
verbrauchten Anthrazits die denkbar günstigsten waren.
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Die vorliegende Erfindung hat nun, unter gänzlicher Beseitigung der
den bisherigen Mißerfolg herbeiführenden Ursachen, die einwandfreie, zweckmäßige
Durchführung der Gasschmelzung zum Gegenstand, und zwar nicht nur bei Kupolöfen,
sondern insbesondere auch bei Hochöfen und im direkten Gegensatz gegen früher, nicht
bloß mit hochwertigem, sondern auch mit minderwertigem Brennstoff.
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Eine Nachahmung des beim Martinofen üblichen Verfahrens für Hochöfen
ist unmöglich, weil beim Martinofen infolge des geringen Zugwiderstandes Gas und
Luft durch Schornsteinzug angesaugt werden können, was bei einem Hochofen wegen
des von der Erzfüllung herrührenden Widerstandes vollkommen ausgeschlossen ist.
Abgesehen von der Ausführungsunmöglichkeit würde eine schwere Gasexplosion die Folge
sein. In üblicher Weise betriebene Gaserzeuger sind hierfür unverwendbar, wenn nicht
besondere Einrichtungen dazu geschaffen werden.
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Die vorliegende Erfindung erzielt nun die einwandfreie und explosionssichere
Anwendung des Gasschmelzverfahrens bei Hoch- und Kupolöfen dadurch, daß sie die
üblichen Gaserzeuger in Hochdruckgaserzeuger verwandelt, welche den bei der Hochofenschmelzung
notwendigen Drucken - von mindestens 0,5 Atm. und mehr - Widerstand zu leisten
vermögen.
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Dies geschieht dadurch, daß die alten an sich geschlossenen Gaserzeuger
sinngemäß stärker gebaut und an den Eintragöffnungen mit Umluft versehen werden.-
-Die modernen Drehrostgaserzeuger werden verstärkt, um den Schlackentrog druckdicht
gekapselt, mit besonderer Schlackenaustragung und an den Eintragöffnungen gleichfalls
mit Umluft versehen.
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Es erhalten dabei die Eintragöffnungen, welche aus den üblichen, wenn
auch entsprechend geänderten schleusenartigen Doppelverschlüssen bestehen können,
eine Umlaufleitung, womit der zur Aufnahme des Beschickungsgutes bestimmte Raum
entweder vom Gaserzeugerinnem oder direkt von der Luftleitung aus mit entsprechend
hochgespannter Luft aufgefüllt wird, so daß der Innenverschluß dann entlastet ist
und das Beschickungsgut eingebracht werden kann.
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Dieser neue Gedanke, so einfach und naheliegend er jetzt bei Bekanntmachung
erscheinen wird, ist, zusammen mit der Verwendung hocherhitzten Gaserzeugergases,
der zielbewußten Vereinigung bekannter Grundsätze aus verschiederien
Schmelzsystemen,
nebst richtiger Anordnung und Art der Gas- und Luftzuführung, tatsächlich der Schlüssel
zu dem bisher noch nicht durchgedrungenen Gasschmelzverfahren bei Hoch- und Kupolöfen.
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Schon die für den Gaserzeuger gebrauchte Luft, vor allen Dingen aber
das erzeugte Gas, sowie die für die Verbrennung desselben im Schmelzofen notwendige
Luft, werden in den üblichen, dem Schmelzofen unmittelbar vorgeschalteten Wärmespeichern,
welche in gleichfalls üblicher Weise durch Gichtgas abwechselnd geheizt werden,
erhitzt und dem . Ofen zugepreßt. Dabei steht das Gas, abweichend von anderen Systemen,
schon vom Gaserzeuger an unter der für den Schmelzofen erforderlichen Pressung.
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In den Öfen (Hochofen sowie Kupolofen) wird das hocherhitzte Gas und
die hocherhitzte Luft durch in der Schmelzzone am Umfang verteilte, vereinigte Heißgas-Luftdüsen
zugeführt.
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Die Düsen sind auswechselbar. Jeder Ofen erhält t bis 2 Düsen mehr
als notwendig. Jedes Düsenloch des Ofens erhält eine einfache Verschlußvorrichtung,
damit der Betrieb ohne jegliche Störung beliebig lange Zeit dauernd aufrechterhalten
und etwa schadhaft gewordene Düsen ohne Schwierigkeit ausgetauscht werden können.
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Die Hochöfen erhalten bei dem neuen Verfahren wassergekühlte oder
sonstwie schmelzsicher gemachte Düsen, am besten Runddüsen. Während bei denselben
das Heißgas im Ringmantel der Düse zugeführt wird, strömt die erhitzte Luft in der
Mitte zu, wird am Ende des Düsenrohres durch einen Konus auseinandergetrieben, mischt
sich infolgedessen in der Brenneröffnung innig mit dem erhitzten Gas und wirkt auf-
dieses, welches ohnehin unter Pressung zugeführt wird, noch saugend. Ein Rückschlag
in die Gasleitung ist vollkommen ausgeschlossen. Es kann jedoch auch erforderlichenfalls
umgekehrt das Gas, bei entsprechend geänderter Bauart, innen, die Luft im Außenring
der Düse eingepreßt werden. Auch können, -wenn auch nicht so gut, getrennte nebeneinanderliegende
Gasdüsen und Luftdüsen eingebaut werden. Immer muß jedoch auf innige Mischung von
Gas. und Luft beim Düsenaustritt hingearbeitet ,werden.
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Kupolöfen können auch einfachere, nur mit feuerfester Masse ausgekleidete
Düsen mit rechteckigem Querschnitt erhalten, mit einem Düsenende, welches eine innige
Mischung verbürgt, und bei welchem, die Heißluft gleichfalls saugend wirkt.
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Die beim Hochofen über den Düsen angebrachten Absperrvorrichtungen
werden miteinander blockiert, so daß unbedingt der Gasschieber zuerst- geschlossen
werden muß, bevor der Verschluß des Luftschiebers erfolgen kann. Der Betrieb wird
also ein durchaus "sicherer. Das Gleiche ist bei den Absperrvorrichtungen des Kupolofens
der Fall.
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Unmittelbar hinter dem Gaserzeuger wird außer dem üblichen Reiniger
am besten auch gleich eine der bekannten Entschwefelungsvorlagen für das erzeugte
Gas angebracht, damit das Eisen nicht mehr wie bei dem alten Verfahren mit Schwefel
verunreinigt wird und dadurch gleichzeitig auch an Kalkzuschlägen und somit wieder
- bei großer Reinheit des Eisens und einem Minimum an Schlacken @" an Brennstoff
gespart werden kann.
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Die ganze Anordnung für das neue Gasschmelzverfahren ist für Hoch-
und Kupolöfen folgende Gebläse, Höchd'ruckgaserzeuger, für hohen Druck gebaute Reiniger
und Entschwefler, Wärmespeicher für Gas und für Luft, Hochofen bzw. Kupolofen.
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Dazu kommen natürlich noch die bekannten Gichtgasabnahmeeinrichtungen
für Wärmespeicherheizung und für die Weiterverwertung der Gichtgase.
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Die vorhandenen Gebläse der Hochöfen -bei den Kupolöfen die Blower
- werden direkt weiter verwendet und pressen Luft und Gas in die Gaserzeuger und
Wärmespeicher.
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Die Gaserzeuger erhalten bei Inbetriebsetzung direkte kalte, vollgespannte
Luft vom Gebläge, während dieselben bei Einsetzen des normalen bzw. stetigen Betriebes
fortlaufend mit erhitzter, gepreßter Luft aus den Wärmespeichern gespeist werden.
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' Es ist dann notwendig, den Druck im HeW-luftspeicher etwas höher
zu halten. Dagegen die Verbrauchsluft zum Schrüelzofen hin etwas zu' drosseln, weil
die dem Gaserzeuger zugeführte Heißluft, außer ' der Überwindung der Zusatzwiderstände
im Gaserzeuger, Reiniger und Entschwefler, im Heißgasspeicher für das Schmelzgas
die gleiche Pressung erzeugen soll, wie sie die dem Heißluftspeicher entströmende
Luft besitzt.
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Die Gaserzeuger sollen so nahe als möglich bei den Wärmespeichern
stehen. Die Wärmespeicher für Luft und Gas müssen dicht beim Hochofen angeordnet
sein, damit die Wäxmeverluste so gering als möglich werden, und auch die Zuführungsleitung
der Gichtgase , kurz ausfällt. Mit diesen Wärmespeichern, den Gichtgasen, dem Schmelzgas
und der-Preßluft wird in der üblichen Weise chargiert.
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In üblicher Weise sind sowohl für -Luft alsauch für Gas je -zwei Speicher
zum Wechseln und je ein Speicher als Reserve erforderlich. Für einen Hochofen bzw.
für zwei wechselnd betriebene Kupolöfen sind somit etwa sechs = @'färmespe:cher
nötig.
Alle Heißluft- und Heißgasleitungen müssen innen mit feuerfester
Masse ausgekleidet und außen am besten isoliert sein.
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Von den Wärmespe:ehern kommend legen sich Gas- und Luftrohr_eitung
mit je einem Ring um den Ofen, an welche dann - beim Hochofen in üblicher Weise
mit Düsenstöcken, beim Kupolofen, evtl. auch direkt - die schon beschriebenen Heißgas-Luftdüsen,
in die Schmelzzone mündend, am Mantelumfang entsprechend verteilt, anschließen.
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Mit Hilfe der Hauptabsperrvorrichtungen bei dem Hochofen ist es nun
leicht möglich, entweder mehr Luft oder mehr Gas zu geben und dadurch ganz nach
Wunsch, und zwar unter sofortiger Anpassung an den Bedarf, entweder zu frischen
oder aufzukohlen, ein großer Vorteil gegenüber dem alten Koksverfahren, wo bei ungünstigem
Ofengang ein erhöhter Kokszusatz oft sehr spät zur Wirkung kommt.
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Die Führung des Ofens, der Wechsel in der Erzeugung verschiedener
Eisensorten wird also bei dem hier angewendeten neuen Verfahren überaus einfach
und leicht sein.
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Einen weiteren ganz außerordentlich großen Vorteil, der bei angebauter
Entschwefelung noch gesteigert wird, erzielt das neue Verfahren durch die große-
Reinheit des erschmolzenen Metalles, welches nun wieder die hervorrag3nde ualität
der alten guten Holzkohlen-Roheisenzeit- erreichen wird, da das Eisen mit dem Brennstoff
nicht mehr in direkte Berührung kommt.
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Hierzu kommt die Unabhängigkeit von der Güte des Kokses, die größere
Leistungsfähigkeit der Öfen bei gleicher Größe und die trotz der etwas verwickelteren
Anlage billigere Erzeugung infolge billigeren Brennstoffes. Letztere besonders bei
Verwendung von Braunkohle, welche, weit verbreitet, überall noch verhältnismäßig
leicht und billig erhältlich ist.
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Selbstverständlich können in den Gaserzeugern auch beliebige andere
Stoffe, z. B. Steinkohlen, Koks usw., zur Gaserzeugung verwendet werden.
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Ganz die gleichen Vorteile ergeben sich bei den Kupolöfen. Bei diesem
ist, wegen der erforderlichen zwangläufigen Luftzuführung die Verwendung von Blowern
statt der Ventilatoren unerläßlich.
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Bei dem hier meist vorhandenen tageweisen Betrieb erfolgt die Vorheizung
der Wärmespeicher, des Ofens und des Vorherdes mit Gaserzeugergas. Auch der Vorherd
erhält Düsen, was leicht durchführbar ist, um eine noch schärfere Einhaltung des
gewünschten Qualitätseisens zu ermöglichen, eine Einrichtung, die nicht nur eine
lange Eisenaufspeicherung ermöglichen, sondern die Schwierigkeiten der Gattierung
bedeutend vereinfachen wird. Bei den Kupolöfen werden dann überdies noch die Abgase
der Wärmespeicherheizung in der benachbarten Trockenkammer zurTrocknung der Formen
verwendet, während bei den Hochöfen diese Abgase für die Erzvorwärmung usw. benutzt
werden können.
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Die überschüssigen Hochofengichtgase können natürlich, wie bereits
üblich, in beliebiger Weise ausgenutzt werden, z. B. für Kesselheizungen, Gasmaschinenbetrieb
usw.
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Ein weiterer Vorteil ist e;, daß sich jede bestehende Hochofen- und
Kupolofenanlage unter Verwendung der. Öfen und Gebläse ohne Schwierigkeiten auf
das neue Gasschmelzverfahren umbauen läßt.
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Mit der Gaserzeugeranlage kann natürlich auch eine Anlage zur Gewinnung
der Nebenprodukte aus dem Gas (Teer usw.) verbunden sein.
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Was die Beschickung der Schmelzöfen (Hochwie Kupolöfen) anbelangt,
so wird bei dem neuen Gasschmelzverfahren der Kokszusatz in der Regel gänzlich entfallen,
so daß im Hochofen nur Erze und Zuschläge, in den Kupolöfen ner Masseln und Zuschläge
gegichtet werden. Ausnahmen hiervon werden sich nur selten, evtl, für Auflockerungszwecke,
für besondere Aufkohlungen usw. als notwendig erweisen, so daß im allgemeinen bei
dem neuen Gasschmelzverfahren die Leistungsfähigkeit und Fassung der Öfen an Schmelzgut
eine bedeutend größere wird und das Schmelzgut sowie das flüssige Metall nicht mehr
mit der Asche und den weiteren schädlichen Beimengungen des Kokses in Berührung
kommt, an sich schon bedeutende Vorteile, zu denen sich noch die Unabhängigkeit
vom Koksbezug und die Möglichkeit der Verwendung des in nächster Nähe gelegenen
ohne große Frzchtkosten erhältlichen Brennstoffs gesellt.
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Zum Schluß wird ausdrücklich bemerkt, daß selbstverständlich weder
die üblichen Gaserzeuger, Gebläse, Reiniger, Entschwefler, Wärmespeicher, Düsen,
noch die Verwendung von hocherhitztem Gas und hocherhitzter Luft für die Erz- und
Eisenschmelzung Gegenstand des Patentes sind, sondern vielmehr die Vereinigung und
Nutzbarmachung dieser Einzelheiten zu einem neuen Ganzen, für neue Zwecke, in Verbindung
. mit Hochdruckäiaserzeugern bei gleichzeitiger Einpressung im Gaserzeuger erzeugten
hocherhitzten Gases und hocherhitzter Luft, welche durch eine genügende Anzahl gekühlter
oder schmelzsicher gemachtcr Düsen, derart in den Ofen gedrückt werden, daß sie
sich an den D üsenenden innig miteinander mischen und eine hohe Schmelzhitze erzeugend,
verbrennen.
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Ein Patentschutz wird nur für die Zehe Gesamtheit und die dabei neuen
Verfahren angesprochen.
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Durch diese eingangs geschilderte Vereinigung
bekannter
Einzelheiten in Verbindung mit den erwähnten neuen Verfahren ergibt sich ein neuartiges,
für Hochöfen wie für Kupolöfen., verTenab,,a-Zes,-Gasschmelzsystem.
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Das hier-beschrieÜebgeerfahren unterscheidet sich auch.von#-allerlenr@eten
bisher patentierten Verfahren` insofern, als bei demselben bestehende Hochöfen-
und Kupolöfenanlagen unter Verwendung der Öfen, Wärmespeicher und Gebläse auf Gasschmelzung
hergerichtet werden können, und das Niederschmelzen des Metalles nicht nur mit hochwertigem
Brennstoff sondern auch mit Braunkohle erfolgen kann.