Stahl und Eisen, Jg. 53, Heft 42

STAHL UND EISEN

Z E I T S C H R I F T F Ü R DA S D E U T S C H E E I S E N H Ü T T E N W E S E N

H erausgegeben vom V erein deutscher E isenhüttenleute G eleitet von Dr.-Ing. Dr. mont. E. h. O . P e t e r s e n

unter verantwortlicher Mitarbeit von Dr. J.W. Reichert und Dr.M.Sdhlenker für den wirtschaftlichen Teil

HEFT 42 19. O K T O BER 1933 53. JA H R G A N G

Einfluß der Windführung auf den Hochofengang.

Von A l f r e d M ic h e l in H ückingen.

[Bericht Nr. 142 des Hochofenausschusses des Vereins deutscher Eisenhüttenleute1).]

(Bedeutung des Verbrennungsraumes vor den Windformen für die Stoffbewegung im Hochofen. Einfluß von Menge und Temperatur des Windes, Abstand und Gestalt der Blasformen— kurze und lange kegelige Form, Venturiform und Form mit eingebautem Regelkolben ^— auf die Ausdehnung des Verbrennungsraumes. Möglichkeit, die Windführung bei Blasformen

mit Regelkolben den jeweiligen Anforderungen an den Ilochofengang anzupassen.)

V on der Stoffbewegung im Hochofen h ä n g t die Aus­

nutzung des Gases u n d d a m it der E rfo lg des Hoch­

ofenverfahrens ab. Es is t allerdings n u r beschränkt möglich, in einem Schachtofen die S to ff bcwegung zu beein­

flussen und n u r zu erreichen, wenn m an die Beschaffen­

heit und V erte ilu ng der zugeführten Stoffe ändert. A ber selbst in der A nw endung dieser M itte l is t m an n ic h t frei, denn die bestehenden technischen E in ric h tu n g e n lassen v ie l­

fach Veränderungen n ic h t zu. So können bei der Bauweise der meisten G ichtverschlüsse der S c h ü ttw in k e l und die Möllerverteilung n ic h t geändert werden; veränderlich is t lediglich die Schütthöhe im Ofen un d die Schichtenfolge von Erz und Koks. A e h n lich liegen die Verhältnisse bei der Stückgröße der S toffe ; auch h ie r is t m an du rch die v orh an­

denen Erz- und K okssorten gebunden. A m leichtesten is t noch die W in d fü h ru n g zu ändern. D e r E in ba u von B las­

formen unterschiedlicher Länge und Q uerschnitts, das E in ­ legen von F u tte rn , das A bstopfen v on F orm en sind bekannte und wirksame M itte l. Ih re A nw endung h a t jedoch betriebs­

technisch einen großen N a c h te il, denn man is t gezwungen,

"■ährend der Aenderung den Hochofen stillzusetzen. D a ­ durch ist aber eine ständige Regelung des Hochofenganges nicht mehr m öglich. N u n w urde bei den M annesm annröhren- Werken ein V e r f a h r e n e n tw ic k e lt, das diese N achteile nicht aufweist, sondern d u r c h e in e w e itg e h e n d e B e ­ herrschung d e r W i n d f ü h r u n g je d e r z e it e in e a u g e n ­ b lic k lic h e u n d f o r t l a u f e n d e R e g e lu n g des O fe n - Sanges z u lä ß t.

Um den E in flu ß der W in d fü h ru n g beurteilen zu können,

■d es notwendig, sich zunächst die B e d e u tu n g d e r O x y ­ dationszone v o r d e n F o r m e n k la r zu machen. Im Gegensatz zu der bei gewöhnlichen Feuerungen üblichen Bc- wicimungsweise ve rste h t m an in der H o chofentechnik u n te r bwdationszone den gesamten Verbrennungsraum , also das Gebiet m it Sauerstoff, Kohlensäure und Wasserdampf. D er ustand dieser Zone, besonders deren T em peratur und Vo- umen, beeinflußt maßgebend den gesamten Hochofengang.

Nach den bisherigen Kenntnissen e rstre ckt sich diese

°ne nicht über den gesamten G estellquerschnitt, sondern ae le ite t sich in kug elfö rm ige r G estalt bis zu 1 m Tiefe in

) Erstattet in der 37. Vollsitzung am 23. Februar 1933. — i wabdrucke des Berichtes sind vom Verlag Stahleisen m. b. H.,

äSC rf, Postschließfach 664, zu beziehen.

138 42.

das Gestellinnere aus2). Es besteht danach in der M itte des Ofens ein kohlensäure- und sauerstofffreier R aum , in dem keine W ärm e erzeugt w ird . D ie T e m p e ra tu r in der Form en- ebene is t so m it ö rtlic h verschieden und von dem V olum en der Verbrennungszone abhängig. Je k le in e r bei gleich blei­

bendem B rennstoffum satz der Verbrennungsraum is t, um so höher lie g t dessen T em peratur, um so größer sind aber die Tem peraturunterschiede in der Formenebene. B e i der A b ­ h ä n g ig k e it d e r m e t a l lu r g is c h e n V o r g ä n g e v o n d e r T e m p e r a t u r is t deren V e rte ilu n g in d e r F o r m e n e b e n e auch von E in flu ß a u f die Zusammensetzung des erzeugten Eisens. Je nach dessen Q u a litä t w ird m an eine kle ine V er­

brennungszone m it hoher T em pe ratur oder einen größeren V erbrennungsraum m it einer gleichm äßigen W ärm ckonzen- tra tio n in der Form enebcnc anstreben. So e rfo rd e rt b e k a n n t­

lic h die Erzeugung s iliz iu m re ic h e r Roheisensorten eine kleine tiefliegende Verbrennungszone von hoher T em pe ratur, w ä h­

rend ein großer, in die B re ite gehender V erbrennungsraum die E rzeugung s iliz iu m a rm e r Roheisensorten begünstigt.

E in e weitere B e z ie h u n g besteht z w is c h e n d e r V e r ­ b r e n n u n g s z o n e u n d d e r S t o f f b e w e g u n g im H o c h ­ o fe n . D u rch die Vergasung des Brennstoffes v o r den Form en w ird die Stoffbewegung im Ofen eingeleitet. Es e n t­

steh t in der Verbrcnnungszone ein fre ie r R aum , in den die Beschickungsstoffe nachrücken3). E in e Folge dieser B e­

wegungsvorgänge is t eine A u flo cke ru n g der über der V e r­

brennungszone lagernden Stoffe. D a durch is t die Bewegung von Gas und Beschickung über den O fe nq uersch nitt n ic h t gleichförm ig, sondern das über den Form en gebildete Gas n im m t den W eg des geringsten W iderstandes u n d d u rch ­ s trö m t den aufgelockerten T e il der B eschickung stärker.

Aus der G estalt der Verbrennungszone e rg ib t sich s o m it eine ganz besondere F o rm der Stoffbewegung. Es lä ß t sich daher durch eine andere Lagerung der Verbrennungszone die V e r­

te ilu n g des Gasstromes und d a m it der N iedergang der Be­

schickung wenigstens in der unteren H ä lfte des Hochofens ändern. G eht z. B . ein Ofen randgängig, so w ir d d u rch eine V e rtie fu n g der Verbrennungszone auch die Gasström ung

2) Vgl. W . Len n in g s: Arch. Eisenhüttenwes. 1 (1927/28) S. 549/64 (Hochofenaussch. 92); A. M und, J . S to cck e r und W . E ile n d e r: Stahl u. Eisen 51 (1931) S. 1449/62 (Hochofen­

aussch. 124).

3) G. Eich en b erg und P . O b e rlio ffe r: Arch. Eisen­

hüttenwes. 1 (1927/28) S. 613/18 (Hochofenaussch. 94).

1073

1074 Stalli und Eisen. A. Michel: Einfluß der W indf ührung auf den Hochofengang. 53. Jahrg. Nr. 42.

m ehr nach der O fc n m ittc verleg t. D ie bessere V e rte ilu n g des Gasstromes b e w irk t in jedem F a ll eine bessere A usnutzung des Gases u n d d a m it einen geringeren Energiebedarf.

V ie lfach w a r m an nun bisher der Auffassung, daß die v o r den Form en lagernde O xydationszone wegen der W ied er­

ox y d a tio n des Eisens n a c h te ilig w ir k t 4). Diese Beispiele weisen aber darauf h in , daß u n te r Um ständen eine E rw e ite ­ ru n g der O xyda­

tionszone v o rte ilh a ft sein kan n. W ie w e it die V o rte ile einer besseren Gasvertei­

lu n g die etwaigen N achteile einer stär-

Z u r B eobachtung des F orm enquerschnitts sind zwei Schau­

löcher in dem V erschlußstück angebracht, in deren Seh­

schlitze besondere Hähne eingebaut sind, so daß die Schau­

gläser w ährend des Betriebes gewechselt werden können.

D e r R egelkörper w ird von H a n d m it der Führungsstangc in jede beliebige S tellung gebracht un d dadurch der Blas- q u e rs c lm itt geändert. B e fin d e t sich der Regelkörper an der Formenspitze, so engt er den Blas- qu crschn itt ein; ist er dagegen bis zur Düsenspitze in die F o rm zurückgezo­

gen, so wird der

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Abbildung 1. Blasform von 200 mm 1. W . mit verstellbarem Einschnürungskegel von 140 mm Dinr.

keren W ie d e ro x y d a tio n des Eisens überwiegen, h ä n g t von den jew eiligen B etriebsverhältnissen ab und k a n n n a tü r­

lic h n u r von F a ll zu F a ll u n d du rch den pra ktische n Versuch entschieden werden. D u rch den E in b a u der sogenannten V e n tu rifo rm erreichte z. B . A . W a g n e r 5) wesentlich bessere L e istu n g u n d K oksverbrauch, E rfolg e, deren Ursache betviesenermaßen n u r in der anderen G estaltung der O x y ­ dationszone v o r den F orm en zu suchen ist.

M an e rke n n t also, daß die G estalt der O xydationszone von maßgebendem E in flu ß a u f den Hochofengang is t. Jeder Hochofen s te llt entsprechend seinem Betriebszustand be­

sondere A nforderungen an die A u s b ild u n g der O xyda tions­

zone, die sich bei einem W echsel der B etriebsverhältnisse ändern. D ie Verbrennungszone is t s o m it dem jew eiligen Betriebszustand anzupassen. D a die Größe und F o rm der Verbrennungszone fa s t ausschließlich von der A r t der W in d ­ z u fu h r und dem Zustand des W indes bei E in t r i t t in den Ofen abhängig is t, so is t die W i n d f ü h r u n g d a s w i c h ­ t i g s t e M i t t e l z u r B e e in f lu s s u n g d e r V e r b r e n n u n g s - z o n o u n d d a m i t z u r R e g e lu n g des O fe n g a n g e s .

D ie zur B e e in f lu s s u n g d e r W in d f ü h r u n g bei den M annesm annröhren-W erken, H e in ric li-B ie rw e s -H ü tte , e in ­ g e f ü h r t e V o r r i c h t u n g besteht aus einer gewöhnlichen kegeligen F o rm , in der ein beweglicher, w assergekühlter Regel­

körp er e in g e fü h rt is t (v g l. Abb. 1 ). D e r V erdrängungskörper kan n entweder eine kleine B la sfo rm oder ein geschlossener K olbe n v on beliebiger F o rm sein, dessen G rundfläche kle ine r als der F orm en qu erschn itt der äußeren F o rm sein muß. Ge­

tragen un d g e fü h rt w ird der R egelkörper von einer F ühru ng s­

stange, die gleichzeitig als Zu- u n d A b flu ß ro h r fü r das K ü h l­

wasser ausgebildet is t. E in e in den V erschlußdeckel einge­

baute Stopfbüchse schließt die Führungsstange nach außen lu ftd ic h t ab u n d d ie n t gleichzeitig als A ufla ge r. Das V e r­

schlußstück h a t ein Kugelgelenk, du rch das die E in s te llu n g des Regelkörpers in jede beliebige R ic h tu n g e rm ö g lich t w ird .

4) Vgl. F . W ü s t: Stahl u. Eisen 46 (1926) S. 1213/21; 47 (1927) S. 1005/08 ; 48 (1928) S. 505, 1076/93 u. 1273/87.

») Stahl u. Eisen 50 (1930) S. 122/26.

ganze Q u e rsch n itt der äußeren F o rm freigegeben. Zweck­

m äßig w ä h lt m an den Durchmesser der äußeren Form etwas größer, als die H öchstle istung des Ofens erfordert, während m an dem V erdrängungskörper eine Größe gibt, die bei vorgeschobenen K olbe n n u r den fü r die geringste Pro­

d u k tio n notwendigen Q ue rsch nitt fre i lä ß t.

D u r c h d e n B la s q u e r s c h n i t t w i r d g le ic h z e itig a u c h d ie G rö ß e u n d F o r m d e r O x y d a tio n s z o n e be­

e i n f l u ß t . D ie E in w irk u n g b e ru h t a u f der Aenderung der kinetischen Energie und der S tröm un gsrichtun g des aus der F o rm austretenden W ind stro m s. D u rc h den vorgeschobenen K olbe n w ird z. B . die Ström ungsenergie erhöht und der ein­

zelne W in d s tra h l du rch die K egelfläche von der axialen R ic h tu n g abgelenkt, die Verbrennungszonc w ird in die B re ite getrieben und a u f diese Weise vergrößert. Eine solche V e rb re ite ru n g der O xydationsräum e erreicht man auch, wenn m an den Verdrängungskegel durch die Form hindurchschiebt. In diesem F a ll w ird n u r die Oxydations­

zone ohne E rhö hu ng der lebendigen K r a f t des eintretenden W indes aufgew eitet. W ir d der Verdrängungskegel in die B la sfo rm hereingezogen, so g e ht sein E in flu ß a uf die Breitung der O xydationszone a llm ä h lic h zurü ck, es t r i t t immer mehr der E in flu ß der G estalt der B la sfo rm in den Vordergrund.

N u n k a n n m an die L a g e d e r O x y d a tio n s z o n e auch noch d a d u r c h ä n d e r n , d a ß m a n d ie B la s fo r m ver­

l ä n g e r t . A u f diese Weise ve rä n d e rt m an das

des nutzbaren O fenquerschnitts zu r Gesamt-Sauersto - fläche im Gestell. Das w ird erre icht, wenn man an Stelle

des Kolbens eine kleine B la sfo rm als Regelkörper einbau . B r in g t m an einen solchen K ö rp e r ganz oder teilweise außer- ha lb der W in d fo rm in das G estell des Ofens, so bildet er p ra k tis c h eine V erlängerung der B lasform an sich, es Ja sich m it ih m also der Form enabstand im Betrieb rege ■ W ird der K ö rp e r in die B la sfo rm zurückgezogen, so ge sein E in flu ß auf die W in d s trö m u n g verloren. D ie klein B la s f o r m i s t a ls o z u r V e r lä n g e r u n g d e r Form u d a m it z u r R e g e lu n g d e r w ir k s a m e n G estellfis®

d . h . z u r S c h m e lz le is t u n g , des O fe n s zu verweb e

19. Oktober 1933. A . Michel: Einfluß der Windführung auf den Hochofengang. Stahl und Eisen. 1075

Uni den E in flu ß der W in d fü h ru n g kennen zu lernen, wurde die G a s z u s a m m e n s e tz u n g in d e r F o r m e n e b e n e in A b h ä n g ig k e it v o n d e r M e n g e , T e m p e r a t u r u n d V e rte ilu n g de s W in d e s u n t e r s u c h t (vgl. A lb . 2 ). Die Gasproben w urden m it einem R o h r äh nliche r A r t,

Abbildung 2. Jlcßstellen an dem untersuchten Hochofen.

wie es bereits Le nn ing s2) und W agn er5) verwendeten, e n t­

nommen; der äußere Durchm esser des Rohres wurde auf 45 mm beschränkt, u m einen etwaigen E in flu ß des Probe­

rohres auf die Ström ungsverhältnisse in der V erbrennungs­

zone soweit wie m öglich auszuschalten. G leichzeitig wurde

unterschiedlich und n ic h t a lle in von der W in d fü h ru n g , son­

dern auch von der G estalt des O fe np rofils u n d dem Zustand der v o r den F orm en be find lich en Stoffe abhängig sind. D ie vergleichenden Messungen w urden daher an ein u n d dem ­ selben Düsenstock in m ög lich st kurzen Z eitfolgen ausge­

fü h rt. Es stellte sich w e ite rh in heraus, daß die E ntn ahm e der Gasproben du rch die B la sfo rm in der R ic h tu n g des W in d stro m s keinen eindeutigen A ufschluß über die Zusamm ensetzung der V er- brennungszonc g ib t. D ie A nnahm e a u f G rund der Untersuchungen von W . v a n V l o t e n 6), daß die Verbrennungszone kugelförm ige G estalt a u f­

w eist, t r i f f t n u r u n te r ganz be stim m te n Be­

triebsverhältnissen zu. So zeigten im vorlieg en­

den F a lle die Gasuntersuchungen in der diago- nalen R ic h tu n g zur Formenachse, daß die Zusammensetzung der Gasphasc n ic h t nach allen Seiten gleich is t, son­

dern in der R ic h tu n g des W indstrom es der K oh le n­

säure- und S auerstoffgehalt größer is t, d. h. daß die A u s d e h n u n g d e r O x y d a t io n s z o n e in d e r T ie f e g r ö ß e r a ls n a c h d e r S e ite is t . D e r Verbrennungsraum h a t so m it eine ellipsen­

förm ige G estalt, was bei der hohen Ström ungs­

energie des W indes beim E in t r i t t in den Ofen m ehr W a h rsch e in lich ke it h a t als die A nnahm e einer kugelförm igen A usb ildun g. In einem A b ­ stand v on 40 cm von der Formenachse fanden sich keine oxydierenden B estandteile in der Gasphasc (vg l. Abb. 3 bis 5 ). D ie Verbrennungszonen v o r den Form en bild e n dem nach keinen zusammenhängenden O xyda tionsring, sondern zwischen zwei benachbarten Form en besteht eine reduzierende Zone. D ie in R ic h tu n g der Formenachse gefundenen K on zentrationsverhältnisse s tim -

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Abbildung 3. Sauerstoffgehalt der Verbrennungs­

zone bei verschiedenen Formenarten.

die Temperatur, der D ru c k u n d die Menge des die B lasform wrehströmenden W indes gemessen. Z u r Mengenmessung diente ein in den Düsenstock eingebauter Flansch aus hitze - fständigeni S tahl. Das M eß rohr kon nte von H a nd in den Wen eingeführt werden, die größte E in drin gu ng stiefe be tru g nun; ein tieferes E in d rin g e n erwies sich als überflüssig, a die Oxydationszone in keinem der untersuchten F älle 'ese Grenze üb e rs c h ritt. W enn auch die durchgeführten -ju n g e n die Beziehungen zwischen W in d fü h ru n g und

engang nicht genau zu erfassen gestatten, so lassen die

^'bnisse doch d e u tlic h den E in flu ß der W in d fü h ru n g

® tnnen; Bei den Untersuchungen zeigte sich, daß die V er- rennungsverhältnisse bei den einzelnen Blasform en sehr

so s o füsfoodso/77 for/ne on/sse /rh c

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Abbildung 4. Kohlensäuregehalt der Verbrennungszone bei verschiedenen Formenarten.

men sehr g u t m it den S chrifttum sangaben überein. F re ie r Sauerstoff is t danach in einem A bsta nd v on 50 cm vom Form enrüssel im V erbrennungsraum n ic h t m eh r vorhanden.

Das Gebiet der Kohlensäure re ic h t dagegen bis zu 90 cm tie f in das Gestell h in e in , wobei sie fü r einen Form enabstand

«) Stahl u. Eisen 13 (1893) S. 26/29.

1076 Stahl und Eisen. A. Michel: Einfluß der Windführung auf den Hochofengang. 53. Jahrg. Nr. 42.

Zahlentafel 1. E in f lu ß der W in d m e n g e a u f die G aszu sam m o n setzu n g in der Fo rm eno ben o . (Kegelige Form von 200 mm Dm r.)

W in d ­ druck cm / Q S

W in d ­ menge Nm*/min

Sauerstoffg eb alt in % an der M eßstelle Koblensäurogehalt in % an der M eßstelle K oh lcno xyd g eh alt in % an der

Meßstelle!

200 | 400 I C00

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2b 3 b 4b

200 ! 400 | GOO

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v o r den Form en

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200 i 400 j 000 ! 800 mm ; mm ; mm ; mm

vo r den Fo rm en

2b 3b

4b 10 12 10,8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 9,2 16,0; 2,0 0,0 1,8 1,4 0,0 0,0 4,2 32,2; 38,1 31,2 27 2 36,li 20 37 11,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 9,0 15,6| 2,4 0,0 2,5 1,0 0,0 0,0 5,4 32,6! 36,8 29,1 30,4 36,0' 30 47 11,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 8,4 15,6; 4,4 0,0 6,2 3,2 0,0 0,2 7,4 25,6 35,6 22,8; 28,8 34,2 40 58 13,3| 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 6,3 15,0; 6,6 0,0 6,8 12,0 1,0 0,2 8,0 20,4: 35,0 21,2! 12,0 33,0 50 75 15,2 0,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,8 13,4! 9,0 1,0 10,4 13,4 2,8 0,6 7,0 17,4' 33,8 17,4 10,8 28,2 60 91 15,8 4,8 0,0 0,0 0,0 4,2 0,0 4,8 13,6 9,4 2,6 12,0 10,4 9,2 0,2 0,8 17,4; 27,4 13,8 7,4 17,4 von 60 cm einen H ö chstge ha lt von 1 6 % aufw eist. D ie B il­

dung v on K o h le n o x y d in b e trä ch tlich e n Mengen b e g in n t erst, nachdem der Sauerstoff aus der Gasphase verschwunden is t, also in einer E n tfe rn u n g von 40 cm v o m Form enrüssel.

W \--- :--- ^--- z--- ---

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O 78 28 32 VO SO 20 72 22 20 /lös/a/rtf yom Formerri/sse/ m cm --- --- Abbildung 5. Kohlenoxydgchalt der Verbrennungszono

bei verschiedenen Formenarten.

U m den E i n f l u ß d e r W in d m e n g e a u f d ie A u s d e h ­ n u n g d e r O x y d a t io n s z o n e zu e rm itte ln , w urde die den B lasform en zugeführte W indm enge vo n 12 m 3/m in auf 90 m 3 in mehreren S tufen gesteigert. In Z ahlentafel 1 sind die gefundenen K on zentrationsverhältnisse in der T iefen­

ausdehnung der Verbrennungszone wiedergegeben. M an ersieht, daß die Ausdehnung des Verbrennungsraum es in der K ic h tu n g der Form en achse, wenn m an v on den W erten bei der höchsten W indm enge absieht, p ra k tis c h u n v e rä n d e rt b le ib t, w ährend die K onzentrationsverhältnisse in n e rh a lb des V er- brennungsraum es gewisse Unterschiede aufweisen. D ie Sauerstoffgehalte nehmen in der Nähe der F o rm zu, die Kohlensäure- un d K oh le noxyd ge ha lte nehmen je nach der E n tfe rn u n g vom F orm cnrüsscl ab oder zu. I m Gegensatz dazu zeigen die A nalysen s e itlic h der Formenachse, daß du rch die gesteigerte W indm enge n ic h t n u r die K on zen tra tion sver­

hältnisse in der B re ite , sondern auch die seitliche Ausdeh­

nu ng selbst b e e in flu ß t w ird . A us diesen Ergebnissen geht also he rvor, daß d ie V e r b r e n n u n g s z o n e v o n d e r W i n d ­ m e n g e i n i h r e r T ie f e n a u s d e h n u n g p r a k t i s c h u n ­ a b h ä n g ig is t , w ä h r e n d d ie s e i t l ic h e A u s d e h n u n g m i t s t e ig e n d e r W in d m e n g e z u n im m t .

U m zu sehen, wie d ie T e m p e r a t u r des W in d e s d ie O x y d a t io n s z o n e b e e i n f lu ß t , w u rde n entsprechende Messungen bei 500 und 800° W in d te m p e ra tu r u n te r sonst gleichen Bedingungen d u rch g e fü h rt. Nach den Ergebnissen

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in Z ahlen ta fe l 2 n im m t m it steigender T em peratur die Kon­

zen tra tio n der oxydierenden B estandteile an den einzelnen M eßstellen ab. J e h ö h e r d ie T e m p e r a t u r im Ver­

b r e n n u n g s r a u m i s t , u m so k l e i n e r w i r d u n t e r sonst Zahlentafel 2. E in flu ß d er W in d to m p e ra tu r auf die

G asz u sam m en setz u n g v o r den Fo rm en.

M eßstelle

Sauerstoff­

g ehalt in % bei W in d te m ­ peraturen von

Kohlcnsäure- g eh alt in % bei Windtem- peraturen von

Kohlcnoiyd- gehalt in % bei Windtem­

peraturen von

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200 mm \ ,

län vor dem

400 mm _{.1 ”} { ^T-> _Formen-

600 mm „ , 800 mm J russel 2 b ...

3 b ...

4 b ...

17,8 0,4 0,0 0,0 0,0 00 0,0

18,2 6,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

1.4 11,0

3.4 0,0 9,0 16,0 6,6

0,8 12,0 10,2 1,8 17,0 15,4 8,4

1,0 10,0 30,0 37.6 20,8 6,4 25.6

0,6 0,8;

13,8 34,2 3,4 5,6 | 20,4 g le ic h e n B e d in g u n g e n d ie O x y d a tio n s z o n e . Dieser E in flu ß der T em pe ratur auf die Ausdehnung der Verbren­

nungszone fin d e t in der R e a k tio n s fä h ig k e it des Kohlen­

stoffs eine E rk lä ru n g . D e r K o k s is t u m so reaktionsfähiger, je höher seine T em pe ratur is t. M it zunehmender Wind­

te m p e ra tu r w ird also auch die Reaktionsgeschwindigkeit des Kokses je O berflächeneinheit größer und infolgedessen das V olum en der Verbrennungszone kle ine r. Dieser Einfluß einer erhöhten W in d te m p e ra tu r besteht na tü rlich nur so lange, bis der G renzw ert der R e aktio nsfäh igke it erreicht ist.

W e ite rh in w urden m ehrere B la s f o r m e n v o n ver­

s c h ie d e n e r G e s t a lt (v g l. A lb . 6 ) e in g e b a u t , um den E i n f l u ß d e r W i n d v e r t e i l u n g k e n n e n z u le r n e n . Die Untersuchungen w u rden bei gleichbleibender Menge und T em pe ratur des W indes du rch g e fü h rt. D ie Meßergebnisse in Abb. 3 bis 5 lassen erkennen, daß die Konzentrationsver­

hältnisse in R ic h tu n g der Formenachse bei allen Formen annähernd gleich sind, d. h. die Tiefenausdehnung der Ver­

brennungszone is t vom Form enrüssel ab gemessen von der G estalt der B la sfo rm unabhängig. Dagegen is t die Lage der O xydationszone vo n der Länge der Form en abhängig. Be­

rü c k s ic h tig t m an n ä m lic h , daß die Meßstcllen bei der langen

F o rm u m 250 m m tie fe r im Ofen liegen, die gefundenen

A nalysenw erte aber in A b h ä n g ig k e it vom Formenabstan

keine Abw eichungen zeigen, so ersieht man, daß die Ver-

brennungszone ebenfalls u m 250 m m tie fe r in das Ofeninnere

h in e in ra g t. D ie Form enlänge b e s tim m t som it den Abstau

der Verbrennungszone v on der O fe nm itte. Der Einfluß der

B la sfo rm ge sta lt a u f die B re ite der Oxydationszone geht aus

.466. 7 un d 8 he rvor. D anach liegen die Höchstgehalte an

Kohlensäure u m so w e ite r von der Formenachse ab, je gro

der B la squ erschn itt is t. D ie B re ite der Oxydationszone un

d a m it auch deren G esam traum is t also u m so größer, E

größer der F o rm e n q u e rsch n itt is t. D ie breiteste -Aui , e

nung w urde bei der V e n tu rifo rm e rm itte lt. Diese e-

Stellung s te h t in W ide rspruch zu der M itteilun g

der fü r sie eine kleinere O xydationszone als bei

gewöhnlichen F o rm a n gibt. D a W agner jedoch nur •-

19. Oktober 1933. A . Michel: Einfluß der Windführung auf den Hochofengang. Stahl und Eisen. 1077

—» W ü rze fb rm y o n 7ffO m m ß m r.

F o rm y o r 2ÛÜm m D m r . - o F o rm y o r 7 00 /20 ü m m fm r.

m /7 ffe g e ffro /o e n

- ® /e rfo r/-F o rm yo i7 2 0 û /2 S û m m f)m r.

Afe/fsfe/fez

J Abbildung 7. Kohlensäuregehalt der Ver- brennungszonc seitlich von der Windform.

größer. Sie be trä g t, wie aus Z ahlentafel 3 h e rv o rg e llt, bei der V c n tu rifo rm 172 m kg/s, bei der regelbaren F o rm 1582 m kg/s. Diese Zahlen lassen erkennen, daß die Blas- form ge stalt einen größeren E in flu ß als die S tröm ungs­

energie h a t, die allerdings auch n ic h t von unw esentlicher B edeutung is t.

--- Es wurde be- *—~ ~ • reitse in gan gsa uf

« den Z u s a m m e n - ___

b a n g z w is c h e n

d e n V e r b r e n - „ \ \

n u n g s v o r g ä n - ^ \ g e n v o r d e n ^ ^ \ X \ F o r m e n u n d = ^ \ \

d e n S t r ö -

m u n g s - u n d ! \ R e d u k t i o n s - § 20 ---\

V e r h ä l t n i s s e n | d e r G ase i m ^ 76

S c h a c h t des _______

Hochofens h in - \ gewiesen. U m

diesen E in flu ß \

kennen zu 1er-

V

nen, w urden bei

gleichbleibender

Menge und Tem ­ p e ra tu r des W in ­ des, aber bei

wechselnder K olbe nstellun g Gasproben 1 m u n te r der Be- sehickungsoberfläche über den Q u e rsch n itt des Schachtes genommen. Z ahlentafel 4 g ib t die A nalysenw erte einer V e r­

suchsreihe wieder. M an e rke n n t zunächst, daß der K o h le n ­ säuregehalt u m so niedriger lie g t, je näher die P roben der Schachtwand entnom m en sind. D e r Ofen g in g s o m it ra n d ­ gängig. D ie Ström ungsgeschw indigkeit der Gase am Rande is t w esentlich größer als im O feninnem , u n d daher is t die

fto rz e Form ro p 7S 0/n/n üm r.

F orm yo/7 200mm ß m r

fo rm ro p 7V0/200m m /?m r --- m /Y/?eçe//fo/ùep

F e p fi/r/'-fo rm y o r

200

2

0

A bstand von der Schachtw and Gichtgas im M itte l

--- " —

v i t ■ / U .

U / U /V /u ./V /V Kolben

zurück­

gezogen 35,6 4,4 32,11 7,5; 30,6 9,3 24,3 17,5 29,2 10,9 Kolben

vorge-

__ schoben 32.3 7.1 30,8 9,3; 29,4 10,7 25,0 17,2 28,0 11,8 Regelkolben dem Form enrüssel nä he rt. Im Gegensatz zu

< en übrigen Form en e rg ib t sich h ie r eine u m so größere O xy- ationszone, je k le in e r der B la squ erschn itt is t. Dieses zu- öaclist überraschende E rgebnis fin d e t eine E rk lä ru n g , wenn

®an sich die W irk u n g eines solchen K olbens vergegenw ärtigt, weh die Kolbcnfläche w ird der W in d s tra h l in seitlicher , tung zur Formenachse abgelenkt un d dadurch der V cr- fennungsraum aufgew eitet. Dieser E in flu ß der K olben- ache ist um so stärker, je m eh r sich der K olben dem

°rnienrüssel n ä h e rt; die W irk u n g v e rfla c h t, je w e ite r der 0 >en io die F o rm zurückgezogen is t. V ergleicht man die n ersuchungsergebnisse, so fin d e t m an, daß die V e rh ä lt-

A fe ß e fo f/e :

Abbildung 8. Kohlenoxydgehalt der Ver­

brennungszone seitlich von der Windform.

probenin R ichtun gderF orm enachseentnom m enhat.sohaben diese Messungen auch n u r G ü ltig k e it fü r die Ausdehnung der Oxydationszone in dieser R ic h tu n g ; sie können n ic h t auf den Gesamtumfang des Verbrennungsraum es übertragen werden.

nissc bei dem in E n d s te llu n g befindlichen K olbe n u n g e fä lir den V erhältnissen der V c n tu rifo rm entsprechen. Z um Unterschied hiervo n is t jedoch bei der F o rm m it dem Regel­

kolben die kinetische E nergie des W indes um ein Vielfaches

1078 Stahl und Eisen. A. Michel: Einfluß der Windführung auf den Hochofengang. 53. Jahrg. Nr. 42.

R e d u ktio n sa rb e it über den O fe n q u e rsclin itt verschieden.

D u rc h das Vorschieben der K olben erhöhte sieb der K ohlen- säuregelialt am Rand u m rd . 3 % , im G esa m tm ittel u m etw a 1 % . Diese Beobachtungen w urden bei säm tlichen V er­

suchsreihen im m e r wieder gem acht, es kann daher kein Z w eife l bestehen, daß diese E rh ö h u n g des K ohlensäure­

gehaltes a u f den E in flu ß der K olbe n zu rü ckzu fü lire n ist.

I m E in b a u der Regclkolben h a t m an so m it ein M itte l, um die G asström ung u n d d a m it die R e d u ktio n sa rb e it im S chacht w irk s a m zu beeinflussen. D ie W in d fü h ru n g kann dem je ­ weiligen Betriebszustand des Hochofens augenb licklich an­

gepaßt werden, u n d Störungen im Ofengang, wie Schief­

gehen, R andgängigkeit, können du rch die entsprechende E in s te llu n g der K olben bzw. H o h lk ö rp e r behoben werden.

I n diesem Zusammenhang sei da rau f hingewiesen, daß bei den M annesm annröhren-W erken derartige K olbenform en seit eineinhalb Jahren ununterbrochen im B etriebe ver­

wendet w urden. D u rc h die laufende Anpassung der W in d - fü liru n g an die jew eiligen B etriebsverhältnissc wurde eine K oksersparnis von etw a 30 k g / t Roheisen im Jahresdurch­

s c h n itt erzielt. A ls besonders v o rte ilh a ft erwies sich die M ö g lic h k e it, den F o rm e n q u e rs c h n itt der v erlangten L e istu n g augenb licklich u n d ohne vorherigen Formenweehsel anzu­

passen ; so konnte die E rzeugung in ne rh a lb 24 h von 400 auf 7 5 0 1 ohne jede na chteilige Folge f ü r den Ofengang gesteigert werden. Das bedeutet eine n ic h t zu unterschätzende E rle ic h ­ terun g in der F ü h ru n g des Hochofens, die besonders in den Zeiten großer K on ju n ktu rsch w a n ku n g e n äußerst w e rtv o ll is t.

D ie Tatsache, daß du rch das Vorschieben der K olben der Kohlensäuregehalt des Gichtgases v e rm e h rt wurde, is t auch ein Beweis d a für, daß die G estalt und Größe der O x y ­ dationszone fü r den Hochofengang und den Energiebedarf dieses Prozesses maßgebende B edeutung h a t. D urch eine Vergrößerung der O xydationszone w ird der Ofengang und d a m it die Schm elzleistung begünstigt, die V e rte ilu n g und A usn utzun g der Gase verbessert. E rschw ert w ird dagegen die K o n z e n tra tio n der W ärm e im G estell; diese lä ß t sich n u r du rch eine Verlegung der O xydationszone nach der Ofen­

m itte steigern. Es w ird von den jew eiligen B etrie b sve rh ä lt-

* An den Bericht schloß sich folgende E rö rte ru n g an.

G. B u lle , Hagen-Haspo: Herr Michel hat die Erfahrungen von S. P . K in n e y 7) neu bestätigt, daß die Verbrennungszone bei verschiedenen Belastungen gleich weit in das Gestell reicht, aber er hat ergänzend festgcstellt, daß die B re ite der Verbrcnnungs- zono von der Belastung und der Gestalt der Windform abhängt.

M it der Breite der Verbrennungszone ändert sich natürlich die Möllerbewegung nach unten. Wenn Herr Michel also die Breite der Verbrennungszono durch Verschieben des Regelkörpcrs in der Windform beeinflußt, w irkt er auch auf die A rt der Möller­

bewegung nach unten ein. Ich verstehe nicht ganz, wie Herr Michel die Möllerbewegung erkennt, die er durch Regelung der Windform verändern will.

A. M ich e l, Hückingen: Eine Regelung wird man dann vor­

nehmen, wenn die Reduktionsarbeit des Ofens schlechter geworden ist, d. h. wenn die Gichtgasanalyse nicht den höchsterreichbaren Gehalt an Kohlensäure aufweist. Die Zusammensetzung des Gichtgases ist somit ein Maßstab für den Ofengang. Es kommt also darauf an, die Windmenge immer so zu beeinflussen, daß cino gute Ausnutzung des Gases gewährleistet ist, dabei wird in erster Linie eine gleichmäßige Zusammensetzung des Gases über den Ofenquerschnitt anzustreben sein. Geht z. B . ein Ofen randgängig, worüber die Gichtgasanalyse Aufschluß gibt, so kann man durch eine entsprechende Verlagerung der Oxydationszone nach der Ofenmitte auch den Gasstrom mehr der M itte des Ofens zuführen. Man erreicht dies dadurch, daß man die Form durch Hineinschieben des Hohlkörpers verlängert und auf diese Weise den Verbrennungsraum mehr nach der Ofenmitte verlegt.

7) Blast Furn. & Steel Plant 13 (1925) S. 243/47; vgl. Stahl u. Eisen 46 (1926) S. 441/44.

nissen abhängen, besonders von der A r t und Menge des zu erblasenden Eisens, ob eine V ergrößerung oder Verlegung der O xydationszone von V o rte il is t. Diese Feststellung über den E in flu ß der O xydationszone, die als wertvollste E rk e n n tn is dieser Untersuchungen gelten kann, würde der Tatsache n ic h t entgegenstellen, daß die Wiederoxydation u n d -re d u k tio n des Eisens im Gestell v ie lle ic h t thermisch ein ne gativer V organg ist. Entscheidend is t aber nicht alle in die W irk u n g der O xydationszone auf die Tempe­

r a tu r der S toffe, sondern auch D ir E in flu ß auf deren Be­

w egung; denn die ric h tig e G estaltung der mechanischen Vorgänge im Hochofen is t die Voraussetzung fü r den wirt­

schaftlichen V e rla u f der m etallurgischen Reaktionen.

Z u s a m m e n fa s s u n g .

D e r V erbrennungsraum v o r den W in d fo rm e n is t für den H ochofen deshalb von besonderer Bedeutung, w e il von seiner G estalt im wesentlichen die Stoffbewegung in Schacht und R ast u n d d a m it der Ofengang abhängt.

Messungen an einem B etriebsofen zeigten, daß eine erhöhte W indm enge diese O xydationszone lediglich ver­

b re ite rt, w ährend be i einer S teigerung der Windtemperatur sowohl die B re ite als auch die Tiefe des Verbrennungsrauines v e rk le in e rt w ird . D e r E in flu ß der Blasform gestalt wurde dahingehend e r m itte lt, daß die O xydationszone um so b re ite r w ird , je größer der innere Durchmesser der Blas­

fo rm is t, daß dagegen die Tiefe des Verbrennungsbereiches von der B la sfo rm ge sta lt unabhängig is t. E in E influß der Form enlänge besteht le d ig lic h insow eit, als durch sie der Ab­

stand der V erbrennungszone von der O fe nm itte bestim m t wird.

I n diesem Zusam m enhang w urde eine Vorrichtung be­

schrieben, m it deren H ilfe es m ög lich is t, während des Be­

triebes die G estalt der O xydationszone zu ändern und damit den Ofengang zu regeln, ohne daß die Zustandsgrößen des W indes v e rä n d e rt werden. A u f diese Weise konnte die O xydationszone dem je w eiligen B etriebszustand des Hoch­

ofens a u ge nb licklich angepaßt, eine bessere Verteilung und A usn ützun g des Gasstromes über den Ofenquerschnitt und d a m it eine K okserspam is e rz ie lt werden.

*

Einen weiteren Anhalt über die Windvcrteüung bietet-außer­

dem die Messung der Windmengen, die durch die einzelnen 1 orincn im Ofen eintreten. Durch eine entsprechende. Einstellung der Kolben lassen sich diese Mengen in einfachster Weise einrcgeln.

A. H olsoh u h , Völklingen: Die Mannesmannröhren-Werke hatten uns zu Versuchszwecken die Prinzipskizzc der regel­

baren Blasform überlassen. W ir konnten mit der Einrichtung leider nur kurze Zeit Untersuchungen anstellen, sio mußten aus betrieblichen Gründen wieder unterbrochen werden und ste on erst jetzt vor der Fortsetzung. Es ist wesentlich für die Beurtci lung unserer Ergebnisse, daß die V ersu che an einem Gießerei eisenofon vorgenommen wurden. Der Einfluß des Kolbens kann aber beim Gießereieisenofen wegen der stärker notwendigen Wärmekonzentration ganz anders sein als beim Thomaseiseno en.

Zum Vergleich stellten wir eine ganz offene konische Form, eine auf engeren Querschnitt ausgefütterte Form und eine offeno in dem Blaskolben versehene Form einander gegenüber, cnse ^ Untersuchungen erstreckten sich auf die Gasanalyse des brennungsraumes, indem wir seitlich von der Nachbarform sc ■ - vor der Versuchsform durch die Oxydationszono ein Pr°

Vortrieben; außerdem wurde die Gichtgasanalyse laufen obachtet. Die Tiefenausdehnung der Oxydationszono zeig e ^ den verschiedenen Formen kaum Veränderungen. Nur , ausdehnung war bei der ganz offenen Form natürlicherweise ^ größer. Die übrigen Betriebsergebnisse waren aber bei uns ganz so überzeugend, wie sio bei Herrn Michel crscherncI3- mittlere Gichtgasanalyse war in der Zeit, als mit den ,OIjnprozrnt gearbeitet wurde, im Kohlensäurcgehalt um einige zehnte ^

höher. Der Koksverbrauch war zwar in absoluter Zan “ ^

Kleinigkeit niedriger als sonst, dabei war aber gle:icnzei ^

Siliziumgehalt des Luxemburger Eisens um mehr als b e

19. Oktober 1933. A. Michel: Einfluß der ]Vindfuhrung auf den Ilocliofcngang. Stahl und Eisen. 1079

über dem Betrieb mit gefutterter Form gefallen. Das Sinken des Siliziumgehalts läßt sieh vielleicht dadurch erklären, daß dio Wind- temperatur durch die abkiihlende Wirkung des Kolbens mit seinem Wasserzuführungsrohr fühlbar herabgedrückt wird. W ir haben am Kolben Wassertemperaturen gemessen, die auf einen Temperatur- veriust des Windes von 40 bis 50° schließen lassen; das bedeutet nach Bansen einen Mehrverbrauch an Koks von 25 bis 30 kg.

Was nun den Einfluß des Kolbens auf dio Windführung vor der Form und die Gasströmung im Oberofen betrifft, so erscheint in diesem Punkt doch der Erfolg des Kolbens weniger eindeutig.

Das besagen eigentlich auch die von Herrn Michel mitgetcilten Versuchsergebnisse. Nach seinen Gcstellanalysen wurde der Windstrom beim vorgeschobenen Kolben mehr in die Breite ge­

trieben, der Ofen soll also dadurch randgängig gewordon sein.

Aber nacli den im oberen Teil der Beschickung genommenen Gas­

proben steigerte sich der Kohlensäuregehalt am O fenrand beim Kolbenbctrieb um 3 % gegenüber dem Normalbetrieb, weiter innen im Ofen aber nur um rd. 1 % . Das besagt, daß beim Kolben­

betrieb das Gas am Rand eine größere Ausnutzungssteigerung erfuhr als das Gas der Ofenmitte, daß also der Gasstrom am Rand seine Geschwindigkeit in höherem Maße verlangsamt haben muß.

Der Ofen kann daher durch den Kolbenbetriob nicht randgängiger geworden sein. Die Ergebnisse der Gasanalysen im Schacht widersprechen den Ergebnissen der Gestellgasanalysen. Es erscheint auch durchaus erklärlich, daß die Gasströmung im Schacht nicht wesentlich durch die Ausbildung der Eormenmündung beeinflußt wird. Der Einfluß der Beschickung und ihrer Lagerung ist hier viel größer. Das Gas geht im Schacht den Weg des geringsten Widerstandes, ganz gleichgültig, wie die Formenmündung be­

schaffen ist. Auch Herr Michel hat schon gesagt, daß Unter­

schiede in der kinetischen Energie des Windes nicht von Einfluß sind; die kinetische Energie ist durch den Widerstand der Be­

schickung schon auf so kurzem Wege herabgemindert, daß sie im oberen Teil des Ofens überhaupt keine Verschiedenheit der Gas­

strömung mehr hervorrufen kann.

A. M ichel: Nach den Ausführungen von Herrn Holschuh hat nmn in Völklingen bei einem Gießereiofen ebenfalls Kolben eingebaut und durch entsprechende Einstellung die Oxydations­

zone in der Formenebene vergrößert. Man hat also das Um­

gekehrte von dem getan, was für die Erzeugung eines silizium- reichen Roheisens zweckmäßig ist, denn anstatt den Vcrbren- nungsraum zu verkleinern und ihn mehr nach der Ofenmitte zu verlegen, wurde er vergrößert und in die Breite getrieben. Das erzielte Ergebnis spricht daher keineswegs gegen, sondern für die Regelung der Oxydationszono.

Was die Temperaturverluste durch das Kühlwasser betrifft, so haben wir in Hückingen auch darüber Messungen ausgeführt and festgestellt, daß eine gewisse Wärmemenge durch das Kühl- wasser des Kolbens abgeführt, wird. Hierbei ist aber zu berück­

sichtigen, daß die Temperatur des Kühlwassers der Blasform mit der Einführung der Kolben zurückgeht. Der Kolben fängt nämlich einen großen Teil der Wärmestrahlcn aus dem Ofen- mnern auf und schützt dadurch die Form vor der Erwärmung.

Venn auch kein vollständiger Ausgleich in der Wärmcabfülirung dadurch eintritt, so sind doch die Temperaturverluste wesentlich geringer, als wie sie von Herrn Holschuh errechnet wurden.

Herr Holschuh glaubt nun einen Widerspruch darin zu sehen, daß durch die Kolben einerseits eine Vergrößerung und V erbreiterung der Oxydationszone und anderseits eine Besserung in der Zusammensetzung des Gases am Bande des Ofens hervor­

gerufen wird. E r zieht daraus den Schluß, daß die Gasströmung im Schacht durch die Ausbildung der Formenmündung nicht wesentlich beeinflußt wird. Diese Auffassung wird durch das Ergebnis unserer Untersuchungen, die gerade eine erhebliche -enderung in der Zusammensetzung des Gichtgases durch die Kolben erkennen lassen, widerlegt. Man darf nicht übersehen, o die Stoffbewegung im Hochofen durch die Vorgänge im erbrennungsraum eingeleitet wird und die Windverteilung somit Pfimär wie die übrigen Vorgänge im Ofen beeinflußt. Daß hierbei e ^kinetische Energie des Windes keinen wesentlichen Einfluß 6usübt, habe ich ausführlich nachgewiesen. Maßgebend ist dagegen e “ trömungsrichtung des Windes. Dadurch, daß die Kolben

% indstrahl nach den Seiten ablenken und die Oxydationszone ver reitem, wird eine bessere Verteilung des Windes auf den Ofen-

”m a/S erzwungen. W'cnn man außerdem berücksichtigt, daß J 1'' ;n zwei Blasformen sich ein toter Raum befindet, so ist e erzielte Besserung in der Zusammensetzung des Gichtgases am ande ohne weiteres verständlich und ergibt sich als notwendige 0 §c der Wirkung der Kolben auf die Gasströmung.

Jj' v- Deiche, Oberscheld: H at man schon Versuche gemacht,

^fli^J^Selbaren Form den Siliziumgehalt des Roheisens zu be-

A. H o lsch u h : Gerade mit der Absicht, über die Regelung der Windmenge und des Winddruckes eino Einwirkung auf den Siliziumgehalt zu erhalten, wurden bei uns die Kolbenformen am Gießercicisenofen versucht. Dio Dauer der Versuchp war aber zu kurz, um das Ergebnis eindeutig erkennen zu können.

Was die Ausführungen von Herrn Michel über die Tempera- turverlusto des Heißwindes angoht, so haben wir allerdings die betreffenden Formen nicht auf Wassertemperatur geprüft, son­

dern nur dio Kühlwassertemperatur des Kolbens. Darin könnte ein Fehler liegen. Um einer falschen Beeinflussung des W ind­

stromes beim Gießercieisen vorzubeugen, hatten wir unsero Kolben schon etwas anders ausgebildet; sie waren doppelkonisch, also vorne wieder enger. Die Mantellinio des vorderen Kegel- stumpfes lag dabei parallel zu der des Formenmantcls. Wenn bei den Huckinger Versuchen der Ofen tatsächlich durch dio vor­

geschobenen Kolben randgängiger geworden wäre, so liätto im oberen Teil der Beschickung der Kohlensäuregehalt an der Wand gegenüber dem normalen Betrieb sinken müssen.

B . v. S o tlie n , Düsseldorf: Aus den höheren Kohlensäure- gehalten des Gichtgases am Rande kann man nicht ohne weiteres erkennen, ob der Ofen rand- oder mittelgängiger geworden ist, da man aus der Gaszusammensetzung keine Rückschlüsse auf dio Strömungs- und Mengenverhältnisse ziehen kann.

Nach Berechnungen auf Grund der Hochofenuntersuchungen von H. B a n se n 8) läßt eine im Dauerbetrieb erzielte Steigerung des Kohlensäurcgclialtes um 1 % eine Koksersparnis von etwa 60 kg/t Roheisen und eine Steigerung des Anteils der indirekten Reduktion von 55 auf 60% erwarten. W ie änderte sich bei den Versuchen von Herrn Mieliel der Koksverbrauch ? Handelt es sich um mehrtägige Versucho und Gasanalysen, die Mittelwerte über mehrero Tage darstellen, oder um verhältnismäßig kurzfristige Aenderungen von einer halben Stunde bis zu einigen Stunden Dauer, die bei bestimmten Kolbenstellungen beobachtet wurden ? Auch im gewöhnlichen Hochofenbetrieb kann man feststellen, daß sich zugleich mit der Windmenge auch die Gichtgaszusam­

mensetzung vorübergehend ändert. Allmählich stellt sich aber, spätestens nach einigen Stunden, meist schon nach 20 bis 30 min, wieder ein Gleichgewichtszustand ein, und man kommt annähernd zu der gewöhnlichen Gichtgaszusammensetzung zurück.

A. M ich e l: Die Beobachtungen, dio Herr von Sothen gemacht hat, stimmen vollkommen mit unseren Erfahrungen überein. Eine Aenderung in der Windführung w irkt sich anfangs wesentlich stärker aus. Die mitgeteilten Werte beziehen sich auf dio im Dauerversuch ermittelten Ergebnisse. Der Koks­

verbrauch ist schätzungsweise im Jahresdurchschnitt um 30 bis 50 kg/t Eisen durch die laufende Beeinflussung der Oxydations­

zone verringert worden. Dabei bleibt zu berücksichtigen, daß der Koksverbrauch in Hückingen schon an und für sich sehr niedrig war, und es daher schwierig ist, den Verbrauch noch weiter zu vermindern.

Um die Randgängigkeit des Hochofens zu beeinflussen, ist der Hohlkörper wesentlich geeigneter als der Kolben, da mit ihm der Verbrennungsraum in der Längsrichtung weitgehend verlagert werden kann. Der Kolben übt in dieser Beziehung einen wesent­

lich geringeren Einfluß aus, er dient in erster Linie zur Regelung der Menge, Richtung und Verteilung des Windes und zur Ver­

größerung oder Verkleinerung der Oxydationszone. Da in Völk­

lingen Kolben von doppelkonischer Form verwendet wurden, wo die Mantellinie des vorderen Kegelstumpfes parallel zu der des Formenmantels lag, muß bezweifelt werden, daß bei diesen Versuchen überhaupt eine Beeinflussung der Windrichtung und der Größe der Oxydationszone stattgefunden hat.

Versuche über eine Beeinflussung des Siliziumgehaltes des Roheisens mit Hilfe der Kolben haben wir noch nicht gemacht.

Bei Thomasroheisen ließ sich allerdings ein Einfluß der Kolben auf den Siliziumgchalt nicht fcststellen.

J . Sto e ck e r, Bochum (nachträgliche schriftliche Acuße- rung): M it einer gleichmäßigen Beschickung, einer zweckmäßigen Schüttung und dem „richtigen“ Profil wird im allgemeinen ein störungsfreier Ofengang erzielt hei normaler Durchsatzzeit.

Bei wechselnden Ofenbelastungen treten aber größere oder kleinere Veränderungen in der Gasströmung auf, die entsprechende Störungen im Ofengang hervorrufen können. Bei einem E r­

zeugungsrückgang wird man die Verringerung des Blasquer- schnittcs in dem Augenblick vornehmen müssen, in dem die kinetische Energie des Windes nicht mehr ausreicht, Formen­

störungen zu verhindern. Das Abstopfen von Windformen, auch wenn es abwechselnd geschieht, kann auf die Dauer nicht befriedigen, da unerwünschte Profiländerungen sich als Folge dieser Maßnahme einstellen. Bei ausgesprochen mittelgängigen

8) Arch. Eisenhüttenwes. 1 (1927/28) S. 245/66 (Hochofen-

aussch. 86).

1080 Stahl und Eisen. E. Lupberger: Neuere Entwicklung des Dampfkesselbaues. 53. Jahrg. Nr. 42.

Hochöfen wird dadurch die Mittelgängigkeit meistens nur noch verstärkt. Man kann durch dio W ahl des Blasquerschnittcs die Gasströmung wenigstens im Unterofen beeinflussen. Nach den Untersuchungen von Herrn Mieliel verbreitert sich mit steigender Windmenge die Oxydationszone. Sie wird aber kleiner bei hohen Windtemperaturen. Darum gelingt es nicht immer, dio großen auf weißes Roheisen gehenden Hochöfen mit heißem Wind zu be­

treiben. Die Ursache liegt nicht immer in den Möllerverhältnissen und in der Roheisensorte begründet, sondern auch in der Größe und in der Ausbildung des Eormenquerschnittes. Wenn durch die A rt der Windführung unter denselben Betriebsbedingungen eine Verbreiterung der Oxydationszone erzielt wird, so kann dieser Umstand das Blasen mit hohen Windtemperaturen ermöglichen.

Die von Herrn Michel beschriebene Wind form mit Rcgel- kolben hat ohne Zweifel bei wechselnden Ofenbelastungen sehr große Vorteile, und zwar hauptsächlich deshalb, weil bei ver­

breiterter Oxydationszono dio jeweils crforderlicho kinetische Energie des Windes erzielt werden kann. Bei randgängigem Ofen kann man durch Zurückziehen des Kolbens dio G asström ung nach der M itto hin erleichtern und bei mittclgängigem Ofen durch Vorschieben des Kolbens dio G asström ung am R an d e unterstützen. Hierdurch wird eine Verbreiterung der Oxydations­

zone bewirkt, die auf Grund der Michelschen Untersuchungen für den Wärmehaushalt des Hochofens auch in der Gasphase positiv wirkt8). Außerdem wird durch die gleichmäßigere Windführung und Gasströmung die indirekte Reduktion ebenfalls begünstigt.

Die Frage einer zweckmäßigen Windführung hat uns in Bochum bei der stark verringerten Erzeugung ebenfalls beschäf­

tigt. Nachdem wir fcstgestellt hatten, daß dio üblen Begleit­

erscheinungen bei starken Einschränkungen, wie Schmieren und Zulaufen der Formen, damit verbundener häufiger Formcn- wechsel, hoher Herd usw., fast immer ihre Ursachen in einer fehlerhaften Gasströmung hatten, entwickelten wir eine W ind­

form, welche die Druck- und Oxydationsverhältnisso im Unter­

ofen grundlegend änderten. Abb. 9 zeigt in anschaulicher Weise die Wirkung der M au lfo rm gegenüber einer üblichen Blasform im Schnitt und in der Draufsicht. Durch die Querschnitts­

verminderung des Windaustritts bis zu 50 % unserer gewöhnlichen Windform wird der Winddruck infolge der besonderen Gestaltung des Formenrüssels bei gleicher Windmenge nicht wesentlich erhöht10). D ie k in e tisch e E n e rg ie e rfä h rt a lle rd in g s in diesem F a lle eine vie rfa c h e Steigeru n g .

W ir haben derartige Formen seit dem Jahre 1931 in Betrieb.

Die obenerwähnten Schwierigkeiten sind schlagartig dadurch 8) Siehe auch Stahl u. Eisen 51 (1931) S. 1461.

10) M itt. Wärmestelle V. d. Eisenh. Nr. 95 (1926).

Abbildung 9.

Arbeitsweise der Maulform und der gewöhnlichen Blasform.

beseitigt worden. Die Windnnnahme blieb auch bei hohen Windtemperaturen gleichmäßig. Das weite Gestell erwies sich nunmehr auch bei eingeschränkter Erzeugung als nützlich. Boi stark mittelgängigen Ocfen werden diese Formen um 60 bis 90*

gedreht, oder ihr Austrittsquerschnitt wird durch Abbiegen des oberen und unteren Rüssclblcches in Venturiform vergrößert, um die hoho kinetische Energie teilweise in Druck umzusetzen.

Da dio Windrichtung der Maulform dadurch verändert werden kann, daß sio um ihre Achse drehbar ist, ist hiermit die Möglichkeit gegeben, im Betrieb den Einfluß einer größeren oder geringeren Wiederverbrennung des Eisens auf den Wärmc- haushalt des Hochofens fcstzustellen. Denn es liegt auf der Hand, daß die Menge des wiederverbrannten Eisens bedeutend geringer wird, wenn man dio Maulform um 90° dreht, da der fächerförmig aufgeweiteto Windstrom dem niedertropfenden Eisen in waagerechter Lage eine größere Oxydationsflächc ent- gegenstcllt als in senkrechter Lage. Zu berücksichtigen bleibt allerdings dabei, daß auch die Gasströmung durch das Drehen eino Veränderung erfährt.

Neuere Entwicklung des Dampfkesselbaues.

V on E r n s t L u p b e r g e r in B e rlin . [Schluß von Seite 1064.]

(Chemische, und thermische Enthärtung des Kesselspeisewassers, seine Entgasung und Behandlung; Schäumen, Spucken und Salzmitreißen. Ausblick auf die weitere Entwicklung des Dampfkesselbaues.)

V I . C h e m is c h e F r a g e n .

B ei den E nthärtungsanlagen f ü r dio S p e is e w a s s e r ­ a u f b e r e it u n g haben sich bestim m te Grundsätze fü r die Beanspruchung der Größe der notw endigen R eaktions- gefäße herausgebildet. M an v e rla n g t bei Tem peraturen von G0 bis 70° eine A ufe n th a ltsd a u e r von 3 h, bei 90 bis 95° eine A u fe n th a lts d a u e r von m indestens 2 h. G rundsätzlich is t v o r der E rric h tu n g einer A ufbereitungsanlage eine sorg­

fä ltig e U ntersuchung des zu r V erfügung stehenden R oh­

wassers erfo rd e rlich . Gegebenenfalls werden von mehreren Rohwasserqucllcn, z. B . Flußwasser, Grubenwasser, B runnen­

wasser, diejenigen ausgewählt, die sich am günstigsten und m it geringsten K osten aufbereiten lassen. V ie lfa c h werden ohne sorgfältige U ntersuchung derW asseranalyse Reinigungs­

anlagen m it bestim m ten Chem ikalien e rric h te t; z. B . w ird o ft eine reine Sodaanlage fü r Wässer verw endet, die einen hohen G ehalt an Magnesiasalzen haben, fü r deren Ausschei­

dung als M agnesium hydroxyd O H -Io n e n e rfo rd e rlic h sind.

W ic h tig is t auch eine genügende Bemessung der F ilte r . Die W assergeschwindigkeit im F ilt e r soll n ic h t m ehr als 1 bis 2 m m /s betragen.

Wässer, die k o llo id a l gelöste S toffe enthalten, müssen v o r ih re r chemischen B ehandlung voraufbereitet werden, da k o llo id a le Beimengungen das A usfallen der Härtebildner s ta rk b e hinde rn35).

D ie A u s fü llu n g organischen Stoffes, der in deutschen F lu ß - und Oberflächenwässern sowie auch in Moorwässern re ic h lic h v o rk o m m t, wobei der G ehalt der Flußwässer in den le tz te n Jahren gestiegen is t, w ird am häufigsten Aluminium- S ulfat b e n u tz t. D ie A lu m in iu m s u lfa tk lä ru n g muß in cmpr besonderen, dem R e iniger vorgeschalteten Anlage bei einem p H-W c rt von n ic h t über 6 % v o r sich gehen, weil bei alka­

lischer R e a ktio n das gebildete Aluminiumhydroxyd, ^{mit dem}

der organische S to ff ausgeflockt w ird , sich wieder zuJjöc' b ild e t. B e i Verw endung v on Eisensalzen, deren Hydra e dieser R ü c k b ild u n g im alkalischen Wasser n ich t unterliegen, kan n gegebenenfalls dio A usflo ckun g in der Enthärtung®

anlage selbst v o r sich gehen. Eisensulfatchlorid ist hierzu m it E rfo lg verw endet worden. H ie rb e i kann man befriedigende Fällungsergebnisse erhalten, wenn

über 8 % lie g t. Ueber die B ra u c h b a rk e it anderer N11' '

35) M itt. Ver. Großkesselbes. 1931, Heft 32, S. !«■

19. Oktober 1933. E. Lupberger: Neuere Entwicklung des Dampfkesselbaues. Stahl und Eisen. 1081

z. B. N a triu m a lu m in a t und M agnesium sulfat, liegen noch keine genügenden E rfah ru ng en v o r; ih re W irk u n g scheint gering zu sein.

M it chemischen Aufbereitungsanlagen werden Rest- liärten von 0,3° d erreicht. Noch geringere R esthärten (höchstens 0,1°) sind m it dem Basen-Austauschverfahren er.cichbar.

Als Basenaustauscher werden poröse Zeolithe m it zahl­

reichen kleinen H o hlrä um e n sowohl als n a tü rlic h e Zeolithe oder a ls . solche aus gebrannten A lu m in iu m o x y d e n her­

gestellt verwendet. I n D eutschland is t aus pa tentrechtlichen Gründen bis zum A b la u f des N eoperm utit-P atentes im Jahre 1938 bisher n u r die V erw endung von P e rm u tit m öglich.

Die A ustauschfähigkeit is t p ro p o rtio n a l der Oberfläche.

Die porösen Z eolithe haben auch im In n e rn a k tiv e Ober­

flächen, während andere Zeolithe n u r auf der äußeren Fläche austauschen. Poröse Zeolithe haben den N achteil, daß ein hoher G ehalt an Eisen oder organischem S to ff die Aufnahmefähigkeit der F ilte r m it der Z e it herabsetzt. N ic h t­

poröse Zeolithe sind weniger em p find lich . D ie Regenerations­

zeit beträgt bei nichtporösen Zeolithen n u r 20 bis 30 m in , gegenüber einer solchen von m indestens 2 h bei porösen Zeolithen.

Bei chemischen un d bei Basen-Austauschverfahron w ird die Kieselsäure des Rohwassers n ic h t beseitigt. Dakieselsäure- haltiger Kesselstein eine geringere W ärm eleitzah l h a t, muß durch geeignete B ehandlung des Kesselwassers die Ausschei­

dung eines solchen Steines v e rh in d e rt werden. Versuche von Stümper36) ergaben, daß in n a tü rlic h e n Wässern die gelöste Kieselsäure hauptsächlich in m olekulardispersem Zustand vorhanden is t. D e r k o llo id a l gelöste A n te il is t vcm ach- lässigbar gering. Andere U ntersuchungen ergaben, daß der Lösungszustand v o m p H-W e rt abhängt, du rch den die Gleichgewichte der verschiedenen Form en b e einfluß t werden.

Es ist denkbar, daß du rch weitere Forschung h ie r M ög lich­

keiten zur B eseitigung der Kieselsäure gefunden werden.

Bisher sind praktische Betriebsuntersuchungen noch n ic h t möglich gewesen. Speisewasser kan n auch aus F ilte rn Kieselsäure aufnehmen. Das V erhalten des F ilte rk o m s hängt hauptsächlich v on seiner m ineralischen und p h y s ik a li­

schen Beschaffenheit ab. W e iß e r Quarzkies, der aus Einkristallen besteht, is t besonders w iderstandsfähig (z. B.

Amberger Kies aus dem H u n srü ck, N iederlausitzer Kies).

Eine Herabsetzung der R esthärte des chemisch auf- bereiteten Wassers k a n n du rch Zusatz von Phosphorsäure erreicht werden. Diese w ird in Deutschland hauptsächlich als T rinatrium phosphat dem aufbereiteten Wasser zugesetzt.

Anfangs war es ü b lic h , die Lösung u n m itte lb a r dem Kessel­

speisewasser zuzusetzen, so daß die N achenthärtungsreaktion

>m Kessel selbst v o r sich g in g ; neuerdings is t es ü b lich geworden, den R eaktionsvorgang der K alksoda- und anderen Verfahren stark abzukürzen und in einer zweiten Stufe

® Reiniger selbst das phosphorsaure Salz zuzufügen.

Hierdurch w ird in dem h in te r den Reiniger geschalteten Liter das von P hosphat A usgefällte ebenfalls m it abge­

schieden.

Eine fast völlige Beseitigung der in den Wassern gelösten

^alze ist nur durch V e r d a m p f u n g des Z u s a tz w a s s e r s niöglich. Dabei w ird aber die R esthärte des Verdam pfer- e»tillats im allgemeinen n ic h t geringer sein als z. B . beim .a:en'Austauschverfahren. Sie soll bei guten Verdam pfern y l,: “ Her 0,1° d liegen. D e r gesamte Salzgehalt des D e stil- p.e® darf dabei n ic h t m eh r als 12 mg/1 betragen. M it dem y 1 eines V erdam pfers, fü r dessen D ruckbereich u n d b jn z a h l y ° r allem wärmetechnische G esichtspunkte

” ) Wärme 55 (1932) S. 272/78.

maßgebend sind, w ird die v on manchen B e trie b sle ite rn erstrebte völlig e B efreiung des Kesselbetriebes von chem i­

schen Fragen aber n ic h t erre icht. D e r Restsalzgehalt und die R esthärte des V erd am p fe rde stilla ts zusammen m it den aus u n dichten K ondensatoren stam m enden H ä rte - und Salzgehalten des Turbinenkondensats, sowie etw aiger Oel- ge ha lt des Wassers und die N o tw e n d ig k e it, zu r V erm ei­

dung der Säure W irkung des reinen D e s tilla ts den p H-W e rt zu erhöhen, m ach t auch bei A nw endung v o n V erdam pfern eine N achbehandlung des Speisewassers m it T rin a triu m ­ phosphat u n d m it A e tz n a tro n (N a tro nla ug e, N a O lI) n o t­

wendig. I n einigen F ällen , wo m an in K ra ftw e rk e n m it V erdam pfern glaubte, sich über diesen G rundsatz hinw eg­

setzen zu können, waren schwere Betriebsstörungen die n o t­

wendige Folge, die aber so fo rt behoben werden konnten, nachdem die Nachbehandlung des Wassers cinsetzte.

I n N iedcrdruckanlagen waren S auerstoffkorrosionen v e r­

hä ltnism äß ig sehr selten. B e i der Steigerung der D rü cke au f 30 a t und darüber setzten diese aber in m anchen A n ­ lagen sehr s ta rk ein und zerstörten R ohre und T ro m m e l­

wände. D ie Folgen zu hohen Sauerstoffgehaltes können n u r d u rch völlig e E n t g a s u n g beseitigt werden. B e i Kesseln m it einem B etrie bsd ruck über 30 a t m uß der S auerstoff­

ge ha lt u n te rh a lb 0,05 mg/1, bei Kesseln m it D rü cke n von 100 a t u n te rh a lb 0,02 bis 0,01 mg/1 gehalten werden. I n vielen F ä lle n is t es in K ra ftw e rk e n gelungen, d u rch B ese iti­

gung a lle r F lanschverbindungen an K ondensat- und Speise- wasserlcitungen den Sauerstoffgehalt des Speisewassers herabzudrücken. Das K ondensat soll m ög lich st ohne langen A u fe n th a lt in v ö llig geschlossenen L e itu n g e n , die u n te r U eberdruck stehen, und in die auch im S tills ta n d keine L u f t gelangen kan n, in die Kessel- oder V orw ärm eranlagc be­

fö rd e rt werden. Jeder unnü tze A u fe n th a lt und besonders offene B eh älte r u n d Le itun ge n müssen verm ieden werden.

Neuerdings w ird in m anchen A nlagen als N a c h e n t ­ g a s u n g schweflige Säure (S 0 2) oder N a triu m s u lfit zugesetzt, die beide u n te r U m w and lu ng in N a triu m s u lfa t Sauerstoff binden. D ie U m w and lu ng g e h t bei niedrigen Tem peraturen langsam, über 80° aber äußerst rasch v o r sich. E in etw a lOOprozentiger Ueberschuß is t e rford erlich. Diese S u lfit­

entgasung h a t den Vorzug, daß auch n a c h trä g lic h e in tre te n ­ der Sauerstoff v ö llig beseitigt w ird .

Z u r Verm eidung von K orrosionen, A usfa lle n v on Rest­

hä rte , Schäumen u n d Spucken is t eine sorgfältige c h e m i­

s c h e B e h a n d lu n g des K e s s e lw a s s c r s notw en dig . D e r p H-W e rt des Kesselwassers m uß du rch E in h a ltu n g einer N a tro n za h l vo n 200 bis 400 mg/1 a u f genügender Höhe gehalten werden. Diese Z a h l kann bei gleich zeitige r ¿An­

wesenheit von T rin a triu m p h o s p h a t bis a u f etw a 100 mg/1 herabgesetzt werden. F ü r die Kesselwasserbehandlung is t die E rre ich u n g m ög lich st günstiger G leichgew ichtsverhält- nisse der im Wasser gelösten Salze erfo rd e rlich . L e id e r sind diese G leichgewichtsverhältnissc fü r die hohen W asser­

tem peraturen noch n ic h t genügend e rfo rs c h t; A rbe iten darüber sind im Gange. E rs t fü r einfache Salze, z. B.

K a lz iu m s u lfa t, liegen U nterlagen über die L ö s lic h k e it der einzelnen F orm en bis zu höheren Tem peraturen vor.

E ine günstige Verschiebung der G leichg ew ichtsverh ält­

nisse w ird besonders du rch einen geringen Ueberschuß an P 0 4-Ione n erreicht. Die dann sich bildenden Phosphate fallen als schwerstlösliche u n d n ic h t zusammenbackende Salze aus. Kesselsteinbildung k a n n au f diese W eise in allen F ällen verm ieden werden.

V ö llig steinfreie Kessel haben gelegentlich zu A nfressun­

gen ge fü h rt, wenn die Zusammensetzung des Kesselwassers oder die W asser-U m laufverhältnisse diese begünstigen. D ie

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