Titel: | Studien über die Darstellung eines weissen Roheisens für Sehne aus oolitischen Erzen des Grossherzothums Luxemburg. |
Autor: | Dürre |
Fundstelle: | Band 222, Jahrgang 1876, S. 540 |
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Studien über die Darstellung eines weissen
Roheisens für Sehne aus oolitischen Erzen des Grossherzothums Luxemburg.
(Schluß von S. 462 dieses Bandes.)
Wolters, über die Darstellung eines weißen Roheisens
etc.
Die Beziehungen des Hohofenganges zu der
Erzbeschaffenheit unter Annahme gleicher physikalischer Eigenschaften der
Kokes, aber ungleicher Zusammensetzung derselben und der Erze sind in folgender
Weise zu untersuchen.
Die Erfahrung liegt ja vor, daß es nicht möglich ist, die Erze eines Hohofenbetriebes
einfach durch andere von verschiedenem Gehalt in gleichem Gewicht zu ersetzen, ohne
den Ofen in seiner Wärmeentwicklung zu steigern oder zu schwächen. Es rührt dieser Unterschied
im Wärmeconsum davon her, daß die Behandlung des Eisenoxydes im Hohofen mehr Wärme
absorbirt als die Schmelzung der gleichen Quantität Schlackenbestandtheile.
Die Analyse der Erze gibt zunächst das Mittel an die Hand, die ökonomisch richtigste,
d.h. mit dem Minimum von Schlacke und dem Maximum von Metallgehalt ausgestattete
Mischung zu finden, wobei allerdings, des durch den spätem Puddelproceß nicht
vollkommen zu beseitigenden Schwefelgehaltes wegen, auf einen basischen Charakter
der Schlacke gesehen werden muß.
Ist die Möllerung einmal gemacht, so erübrigt nur, den Verbrauch an Erz, Brennstoff
und Zuschlag pro 1000k Roheisen zu
berechnen und danach die pro 1000k Kokes zu
verbrauchende Erz-, Brennstoff- und Zuschlagsmenge zu ermitteln. Man
bezeichnet mit
A
das Ausbringen in Erzprocenten
s
das Gewicht
der Kieselsäure in 1k Erz
a
„ „
der Thonerde
„ „
c
„ „
des
Kalkes
„ „
p
„ „
der Kohlensäure „
„
q
„ „
des
Wassers
„ „
n
„ „
des Aschengehaltes in 1k
Kokes
m
„ „
des
Wassers
„ „
r
„ „
der
Kohlensäure
„ „
S
„ „
der Schlacke pro 1000k Erz
E
„ „
des
Erzes „
„
Z
„ „
des
Zuschlages „
„
x
„ „
der
Kokes
„ „
Berechnet man zuerst S, E und Z als Function von x und mißt aufs Neue die
verschiedenen Wärmequellen und Wärmeverluste, indem man sie ebenfalls als Functionen
von x ausdrückt, setzt man dann die Summe der vom Ofen
producirt erhaltenen Wärme gleich der Summe der consumirten Wärmemengen, so gelangt
man zu einer Gleichung, welche den Werth von x gibt,
d.h. den Kokesverbrauch pro 1000k Roheisen,
welches sonst auch die Zusammensetzung und der Metallgehalt der Minetten, sowie die
in den Kokes enthaltenen Wasser- und Aschenbestandtheile sei.
Berechnung von S. Nach Abzug
des Kohlenstoffgehaltes der Kokes ist die Schlackenmenge gleich der Gewichtssumme
aller aufgegebenen Materialien, vermindert um:
1) den Theil der Möllerung aus welchem die Bestandtheile des Roheisens (der
Kohlenstoffgehalt wiederum ausgeschlossen) stammen;
2) das Gewicht des Staubes in den Gasen, abzüglich des Kohlenstoffgehaltes, der darin
immer auftritt;
3) die während der Schmelzung verflüchtigten Bestandtheile des Erzes.
Abzüglich des Kohlenstoffgehaltes von den Kokes ist das Totalgewicht pro 1000k Roheisen in den Ofen gelangenden
Materialien = E + x (m + n) + Z.
Nach frühern Ermittlungen waren die Erztheile, welche dem Roheisen die Bestandtheile
(mit Ausnahme des Kohlenstoffes) gegeben, = 1428k, die Gasstaubtheile dagegen = 16k pro 1000k Roheisen; die
flüchtigen Bestandtheile der Möllerung setzen sich zusammen aus dem hygroskopischen
Wasser, dem verbundenen Wasser und der Kohlensäure aus den Erzen = (p + q) E, der Kohlensäure des Zuschlages = Zr, dem Wassergehalte der Kokes = mx, und dem Sauerstoffgehalt der reducirten Eisen,
gleich dem Manganoxyde der Beschickung anzunehmen, = (0,7 S)/100. Daraus ergibt sich für das Schlackengewicht pro 1000k Roheisen:
S = E +
x (m + n) + Z – (1428 +16 +
(p + q) E + Zr + xm + 0,7S/100) (1)
Berechnung von E. Da mit A
das Ausbringen bezeichnet worden ist, so wird die Eisenmenge in E
k Erz gegeben sein durch AE/100. Die pro 1000k Roheisen aus dem Erz zu producirende
Eisenmenge dagegen setzt sich zusammen aus dem Eisengehalt der Roheisenproduction,
dem des Gichtstaubes und der Schlacken, vermindert um das Gewicht des in den
Aschenbestandtheilen des Brennstoffes enthaltenen Eisens.
Da das Roheisen nach den Ergebnissen der Analyse 960k,07 Eisen, der Gichtstaub (17k pro 1000k Roheisen) (17 × 40)/100 = 6k,80, die Schlacke (= S pro 1000k
Roheisen) 3,54 Proc., also (3,54 S)/100 Eisen enthalten,
da ferner die Kokesasche 7,60 Proc. metallisches Eisen enthält und in Folge dessen
aus der pro 1000k Roheisen erforderlichen
Kokesmenge x in die Schmelzung treten (7,60 nx)/100 Kilogramm metallisches Eisen, – so
führen die vorgängigen Erwägungen dazu, daß
AE/100 = 960,07 + 6,80 + 3,54S/100 – 7,69nx)/100
und
E = (96687 + 3,54 S – 7,69 nx)/A (2)
Berechnung von Z (Zuschlagskalkstein). Die mittlere Zusammensetzung der
während der Versuche und Beobachtungen von Wolters
gefallenen Schlacken hat gezeigt, daß der Kalkgehalt derselben ziemlich gleich blieb
bei den gegenseitigen Schwankungen in dem Kieselsäure- und Thonerdegehalt,
und daß ferner aus der Summe der letztern sich die zuzuschlagende Menge Kalkes durch
Multiplication mit 0,60 sicher bestimmen ließe.
Da 1k Erz s
k Kieselsäure, a
k Thonerde, c
k Kalk enthält, und 56 Calciumoxyd 100
Kalkcarbonat entsprechen, so ist:
((s + a)
0,60 – c)/0,56 E
gleich der Menge des pro 1000k Roheisen nothwendigen Zuschlags an reinem Kalkcarbonat.
In gleicher Weise findet man, daß die Verschlackung von 1k Aschenbestandtheilen der Kokes 0k,80 reines
Kalkcarbonat erfordert. Da nun nx das Gewicht der
Aschenbestandtheile in pro 1000k
Roheisenproduction consumirten Kokes bezeichnet, so verursacht die Kokesasche für
die Productionseinheit Roheisen einen Aufwand von 0,80 nx reinem Kalkcarbonat.
Da weiter aus der Analyse des Zuschlags hervorgeht, daß 1k reines Kalkcarbonat in 1k,08 gewöhnlichem Zuschlagskalkstein
enthalten ist, ergeben sich pro 1000k
Roheisen:
Textabbildung Bd. 222, S. 542
Die Combination der drei Ausdrücke (1) bis (3) gibt unter Elimination etc. drei neue
Gleichungen für die drei zu messenden Größen, in welchen dieselben als Functionen
von x erscheinen. Zur größern Uebersichtlichkeit hat Wolters für einzelne Glieder dieser etwas umfänglichen
Ausdrücke bestimmte Benennungen eingeführt und erhält dann:
I)
S = (α +
β n x)/γ
II)
E = δ + ε n x
III)
Z = λ + μ n x.
Es bezeichnen die eingeführten Zeichen α, β, γ, δ, ε, λ, μ
nachstehende, in den Combinationsresultaten enthaltenen Werthe:
Textabbildung Bd. 222, S. 542
Textabbildung Bd. 222, S. 543
Die von Wolters aufgestellten Formeln sind vom
Referenten etwas umgestaltet und weniger schwerfällig geordnet worden.
Einige derselben hatten ein durchaus unelegantes Gepräge.
Die Berechnung der verschiedenen Wärmequellen und des
Wärmeverbrauches als Functionen von x
geschieht, indem man den Kohlenstoffverbrauch pro 1000k Roheisen x₁ = x – (m + n) x setzt und
die Bezeichnungen S, E und Z
in der vorher angenommenen Bedeutung noch beibehält.
Die erste der Wärmequellen, die Verbrennung des
Kohlenstoffes, bestimmt sich wie früher, da das Verhältniß CO₂/CO, soweit es
durch Verbrennung producirt ist, unveränderlich = 0,672 angenommen werden muß. Wie
früher (S. 455 Gleichung 1) ist die producirte Wärme:
4155,100 x₁ –
70636,7 (4)
Die andere Wärmequelle, die Winderhitzung, wird ebenfalls
wie früher gemessen; es wurde gezeigt (S. 456), daß das Gewicht des feuchten
Gebläsewindes sein muß = 7,376 x₁ –
2023,864.
Die Wärmecapacität des feuchten Windes auf 0,239 und die Temperatur = 188°
angenommen, ergibt sich für die in den Hohofen gelangte Wärmemenge:
(7,376 x₁ – 2023,864)
0,239 × 188 = 331,444 x₁ –
90936,164 (5)
Die Addition von (4) und (5) ergibt 4486,544 x₁ – 161572,864 als die vom Hohofen
überhaupt aufgenommene Wärme.
Den Wärmeverbrauch des Hohofens anlangend, ist zunächst
die Reductions- und Schmelzwärme des Roheisens als
constant zu erachten und wie früher (S. 453) = 2199115c anzunehmen.Dieser Werth ist wohl nur dann als constant anzusehen, wenn die chemische
Zusammensetzung des Roheisens eine constante ist. Dies ist hier allerdings
vorausgesetzt, da man ja untersuchen will, wie verschiedenes Material zur
Darstellung gleichen Productes auf den Brennstoffconsum einwirkt. (6)
Die Schmelzwärme der Schlacke, welche von Gruner auf 450c
für 1k bestimmt worden ist, wird in Folge
dessen 450 S
sein (7)
Hierbei ist ein genaues Verfahren nur möglich, wenn für jedes Verhältniß von Thonerde
und Kieselsäure die Schmelzwärme gemessen werden kann. Thonerde wirkt stets auf die
Steigerung der Schmelzwärme etwas ein, so daß für eine Thonerde reichere Schlacke,
auch wenn der Roheisencharakter gleich geblieben ist, eher etwas mehr als etwas
weniger Schmelzwärme angenommen werden muß.
Die Zersetzungswärme des Kalkcarbonats im Erz und im
Zuschlagskalkstein ist offenbar:
373,5 (Zr + Ep)/0,44 = 848,864 (Zr + Ep) (8)
Die Wasserverdampfung ergibt sich durch den Ausdruck:
606,5 (Eq + mx)
(9)
Die Zersetzung des Wasserdampfes ergibt sich wie S. 458 =
148,212 x₁ –
40181,562 (10)
Die von den Gasen und Dämpfen durch die Gicht entführte
Wärme bestimmt sich, wie folgt: Es sind als Producte der Verbrennung früher (S. 458)
gefunden worden:
Kohlensäure
1,100 x₁
–
18,700
Kohlenoxyd
1,633 x₁
–
27,761
Stickstoff
5,638 x₁
–
1546,819.
Die kohlensauren Salze in der Beschickung ergeben noch Zr + Ep gasförmige Kohlensäure, so daß
sich ein Totalquantum an Kohlensäure von 1,100 x₁
– 18,700 + Zr + Ep ergibt.
Der Wasserdampfgehalt dieser Gase ist gegeben durch die Summe Eq + mx; die
Wasserstoffmenge kann, wie schon früher geschehen, ihrer Geringfügigkeit halber
vernachlässigt werden.
Eine mittlere Temperatur der Gichtgase von 180° angenommen, stellen sich
folgende durch die einzelnen Gase entführte Wärmemengen (Calorien) heraus.
Bei der Kohlensäure findet man:
(1,100 x₁ –
18,700 + Zr + Ep) 0,217
× 180 = 42,966 x₁ – 730,442 +
39,6 ( Zr + Ep).
Bei dem Kohlenoxyd ergeben sich:
(1,633 x₁ –
27,761) 0,226 × 180 = 66,430 x₁ –
1129,317.
Der Stickstoff absorbirt:
(5,638 x₁ –
1546,819) 0,244 × 180 = 247,621 x₁
– 67936,29.
Der Wasserdampf braucht:
( Eq + mx) 0,480 × 180 = 86,48 ( Eq + mx).
Addirt man die gefundenen Werthe und führt die Ziffernoperationen aus, so erhält man
als Gas- und Dampfwärme an der Gicht:
357,017 x₁ + 396 ( Zr + Ep) + 86,48 ( Eq + mx) –
69796,029 (11)
Die Wärmeverluste durch die Ofenwände, Kühlwasser und andere Nebenfunctionen kann man
der Einfachheit halber wie S. 459, obwohl das Verfahren kein correctes ist, auf
435024k
feststellen (12)
Durch Addition und Vereinfachung der Ausdrücke (6) bis (12) ergibt sich, alle
Verluste eingerechnet, der Gesammtverbrauch an Wärme:
505,229 x₁ + 450 S + 887,924 ( Zr + Ep) + 692,900 ( Eq + mx) + 2524161,409,
welcher gleich sein muß dem durch Addition der Ausdrücke (4)
und (5) früher gewonnenen Werthe der Wärmeaufnahme des Ofens. Es ist mithin
4486,544 x₁ – 161572,864 =
505,229 x₁ + 450 S +
887,924 (Zr + Ep) + 692,9
(Eq + mx) +
2524161,409.
Setzt man die Werthe für S, E, Z und x₁ (S. 542 und 543) ein, so ergibt sich daraus
für x der Werth IV =
Textabbildung Bd. 222, S. 545
aus welchem man für jede gegebene Erz- und
Kokeszusammensetzung den Kokesverbrauch pro 1000k Roheisen berechnen kann.
Setzt man den gefundenen Werth in die Gleichungen I bis III ein, so findet man die
Erz-Zuschlagsmengen E und Z, sowie die resultirende Schlackenmenge S des
normalen Hohofenbetriebes.
Um den praktischen Werth der Formeln I bis III zu beweisen, hat Wolters den von ihm untersuchten Betrieb nach den Analysen der Erze,
Zuschläge und Brennstoffe rechnungsmäßig construirt und den Kokes-,
Erz- und Zuschlagsverbrauch pro 1000k Roheisen ermittelt. Dadurch gewinnt man die Ueberzeugung, daß die
Rechnungsergebnisse mit denen des Ofenbetriebes übereinstimmen, und daß die
Grundlagen, wie auch deren Benützung zu Folgerungen richtige gewesen sein
müssen.
Zur Bequemlichkeit des Lesers folgen die im Anfang (S. 330 ff.) dieser Studien
mitgetheilten analytischen Belege nochmals.
Es war die mittlere Zusammensetzung des Erzes folgende:
Hygroskopisches Wasser
7,88
Gebundenes
„
7,66
Kieselsäure
12,33
Kalk
12,30
Thonerde
5,21
Magnesia
0,95
EisenoxydEisenoxydul
42,12 1,02
Metall. Eisen 30,32 Proc.
Mangansuperoxyd
0,68
Doppelschwefeleisen
0,06
Kohlensäure
8,35
Schwefelsäure
Spur
Phosphorsäure
1,22
–––––
99,78.
Die mittlere Kokeszusammensetzung war:
Hygroskopisches Wasser
5,53
Kohlenstoff
81,88
KieselsäureKalkThonerdeMagnesiaEisenoxydMangansuperoxydEinfachschwefeleisenSchwefelcalciumPhosphorsäureAlkalien
6,08 0,29 3,75 0,25 0,74 0,08 0,62 0,22 0,08 0,48
Aschenbestantheile12,59 Proc.
––––––
100,00.
Der Zuschlagskalkstein ergab:
Kohlensäure
41,65
Kalk
51,95
Eisenoxyd
0,35
Mangansuperoxyd
–
Magnesia
0,56
Schwefelsaurer Kalk
Spur
Phosphorsaurer
Kalk
Spur
Kieselsäure
5,41
Thonerde
Spur
Kohlenartige Stoffe
0,09
––––––
100,01.
Nach den frühern Annahmen bedeuten:
R = 30,32
c = 0,1230
p =
0,0835
r = 0,4165
q = 0,1554
n = 0,1259
s = 0,1233
m = 0,0553.
a = 0,0521
Substituirt man diese Werthe in die Ausdrücke für α bis μ, so findet man:
α = 27873,656
ε =
–0,087
β
= 39,902
λ = –114,238
γ
= 27,909
μ
= 0,867.
δ = 3305,487
Folglich geben die Formeln I bis IV pro 1000k Roheisen:
S = 1213k
Z = 15k
E =
2392
x = 1191,
d.h. genau die den wirklichen Betriebsverhältnissen entsprechendenensprechenden Mengen.
Nachdem durch diese Probe die angegebenen Rechnungsmethoden als hinreichend richtig
erkannt worden sind, ist es von Interesse, auch einige specielle Untersuchungen
anzustellen über die rechnungsmäßigen Betriebsverhältnisse, die sich bei der
Variation einzelner und der Constanz anderer Factoren ergeben.
Die erste Reihe von Bestimmungen macht Wolters unter der Annahme eines von 27 bis 35 Proc.
steigenden Eisengehaltes. Dabei wird in Betreff der sonstigen Bestandtheile
vorausgesetzt, daß der hygroskopische Wassergehalt gleich, der gebundene
Wassergehalt proportional dem Metallgehalt sei, und daß die
Schlackenhauptbestandtheile unter sich dasselbe Verhältniß beibehielten, während sie
sich mit Zunahme des Eisengehaltes verminderten. Weiter wird angenommen, daß
dieselbe Menge Phosphorsäure, Zweifach-Schwefeleisen, Mangansuperoxyd und
Eisenoxydul in allen Mischungen vorhanden sei. Die Zusammensetzung der Kokes und des
Zuschlags ist vorläufig die gleiche geblieben.
In der folgenden Tabelle sind zunächst die sich ergebenden procentalen
Erzzusammensetzungen, deren die resultirenden Werthe für A,
p, q, s, a, c, r, n, m und endlich die daraus für α, β, γ, δ, ε, λ, μ
berechneten Werthe enthalten, welchen sich in besonderer Tabelle die
Rechnungsresultate für S, E, Z und x anschließen.
Eisengehalt inProc.
27
28
29
30
31
32
33
34
35
Chemische Zusammensetzung.
Wasser, hygrosk.
7,88
7,88
7,88
7,88
7,88
7,88
7,88
7,88
7,88
Wasser, gebunden
6,83
7,08
7,33
7,58
7,83
8,08
8,33
8,58
8,83
Kieselsäure
14,09
13,56
13,03
12,50
11,97
11,44
10,90
10,39
9,86
Kalk
14,06
13,53
13,00
12,47
11,94
11,41
10,80
10,35
9,82
Thonerde
5,94
5,72
5,50
5,28
5,06
4,84
4,62
4,40
4,18
Magnesia
1,14
1,08
1,02
0,96
0,90
0,84
0,78
0,72
0,66
Eisenoxyd
37,41
38,83
40,25
41,67
43,10
44,53
45,96
47,39
48,82
Eisenoxydul
1,02
1,02
1,02
1,02
1,02
1,02
1,02
1,02
1,02
Mangansuperoxyd
0,68
0,68
0,68
0,68
0,68
0,68
0,68
0,68
0,68
Doppelschwefeleis.
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
Kohlensäure
9,51
9,16
8,81
8,46
8,11
7,76
7,41
7,06
6,71
Schwefelsäure
Spur
Spur
Spur
Spur
Spur
Spur
Spur
Spur
Spur
Phosphorsäure
1,22
1,22
1,22
1,22
1,22
1,22
1,22
1,22
1,22
R . . . .
.
27,0000
28,0000
29,0000
30,0000
31,0000
32,0000
33,0000
34,0000
35,0000
p . . . . .
0,0951
0,0916
0,0881
0,0846
0,0811
0,0776
0,0741
0,0706
0,0671
q . . . . .
0,1471
0,1496
0,1521
0,1546
0,1571
0,1596
0,1621
0,1646
0,1671
k . . . . .
0,1400
0,1356
0,1303
0,1250
0,1197
0,1144
0,1091
0,1039
0,0986
a . . . . .
0,0594
0,0572
0,0550
0,0528
0,0506
0,0484
0,0462
0,0440
0,0418
c . . . . .
0,1406
0,1353
0,1300
0,1247
0,1194
0,1141
0,1088
0,1035
0,0982
r . . . . .
0,4165
0,4165
0,4165
0,4165
0,4165
0,4165
0,4165
0,4165
0,4165
n . . . . .
0,1259
0,1259
0,1259
0,1259
0,1259
0,1259
0,1259
0,1259
0,1259
m . . . . .
0,0553
0,0553
0,0553
0,0553
0,0553
0,0553
0,0553
0,0553
0,0553
Eisengehalt inProc.
27
28
29
30
31
32
33
34
35
α . . . . .
32042,609
30797,313
29546,687
28276,724
27032,429
25756,134
24495,839
23235,545
21975,250
β . . . . .
34,959
36,448
37,937
39,426
40,915
42,404
43,893
45,382
46,872
γ . . . . .
24,589
25,589
26,589
27,589
28,589
29,589
30,589
31,589
32,590
δ . . . . .
3752,000
3605,000
3470,000
3344,000
3227,000
3118,000
3016,000
2920,000
2831,000
ε . . . . .
–0,097
–0,094
–0,091
–0,088
–0,085
–0,082
–0,079
–0,076
–0,074
λ . . . . .
–145,876
–136,274
–127,418
–116,037
–107,136
–95,526
–90,782
–83,220
–76,437
μ . . . . .
0,867
0,867
0,867
0,867
0,867
0,867
0,866
0,866
0,866
Pro 1000kRoheisen
Schlackenmenge k
1529
1426
1330
1240
1158
1080
1007
940
876
Unterschied
k
103
96
90
82
78
73
67
64
Erzmenge
k
3737
3590
3456
3331
3214
3106
3005
2909
2821
Unterschied
k
147
134
125
117
108
101
96
88
Zuschlagskalk k
8
–1
7
15
22
28
34
40
45
Unterschied
k
7
8
8
7
6
6
6
5
Kokesmenge
k
1262
1239
1218
1198
1179
1161
1144
1129
1115
Kokesersparn. k
23
21
20
19
18
17
15
14
Pro 1000k Kokeseine Gicht
an
Erz
k
2961
2897
2837
2780
2726
2675
2627
2577
2530
Unterschied
k
64
60
57
54
51
48
50
47
„
Zuschlag k
–6
–1
6
13
19
24
30
35
40
Unterschied k
5
7
7
6
5
6
5
5
Untersucht man die zwei letzten Gruppen von Resultaten, so ergeben sich als
Schlüsse:
1) Daß mit zunehmendem Eisengehalt der relative Kokesverbrauch abnimmt; doch wird die
Ersparniß mit jedem Gehaltsprocent mehr eine immer kleinere. Der Mittelwerth der
Ersparniß pro Gehaltsprocent ist 18k Kokes
und der Grund liegt in der relativ geringern Schlackenmenge.
2) Daß mit jeder Gehaltszunahme von 1 Proc. die Erzgicht um durchschnittlich 54k abnimmt, die Zuschlagsgicht aber um etwa
6k zunimmt. Diese nicht sehr bedeutende
Zunahme erklärt sich aus dem abnehmenden Kalkgehalt der reicher werdenden Erze und
dem gleichbleibenden Gehalt der Kokes an erdigen Materialien.
Die zweite Anwendung der früher entwickelten Formeln
bezieht sich auf die Aenderung der Schmelzverhältnisse bei zunehmendem Erdengehalt
der Kokes. Wenn es sich beispielsweisebespielsweise darum handelt, die Mischung mit 33 Proc. Eisen zu Verblasen, und wenn man
annimmt, daß der Wassergehalt in den Kokes unveränderlich bleibt, dieselben aber sonst 17 Proc.
erdige Stoffe anstatt 12,59 Proc. enthielten, so erhält man:
R =
33,0000
c = 0,1088
p = 0,0741
r = 0,4165
q = 0,1621
n = 0,1700
s = 0,1091
m = 0,0553.
a = 0,0462
Da nur n sich ändert, so bleiben
die Größen α bis μ unverändert, und man erhält aus den Formeln I bis IV:
S = 1101k
Z = 91k
E = 3000
x = 1230.
Der Gichtsatz wird also bestehen aus 2439k Erz, 74k Zuschlag auf 1000k Kokes. – Der Kokesverbrauch wächst
also pro 1000k Roheisenproduction von 1144
auf 1230k und die Erzcharge wird von 2627
bis auf 2439k, also um 188k vermindert, die Zuschlagsgicht von 30 auf
74k, also um 44k vergrößert werden müssen.
Aus diesem einen Beispiel schon lassen sich folgende Schlüsse ziehen:
1) Jede Zunahme des Kokesaschengehaltes um 1 Proc. belastet die Productionseinheit
stärker, als sie das Wachsen des Eisengehaltes der Beschickung um 1 Proc. entlastet.
In der That ergab sich soeben eine Vermehrung des Kokesverbrauches um 80k für eine Steigung des Aschengehaltes von
12,59 auf 17 Proc.; daraus folgt für 1 Proc. Aschengehalt mehr 86 : 4,41 oder 20k in runder
Zahl. Die Tabellen ergaben aber für jedes Eisengehaltsprocent mehr im Erz nur eine durchschnittliche Kokesersparniß von 18k, sobald der Aschengehalt im Brennstoff
als vollkommen gleichbleibend vorausgesetzt wird. Die Nothwendigkeit, möglichst
aschenfreie Kokes zu verwenden, ergibt sich aus den oben erlangten Resultaten für
den Hohofen-Ingenieur von selbst.
2) Jedes Procent weniger an Kohlenstoffgehalt der Kokes
veranlaßt eine nothwendige Verminderung der Erzgicht um 43k und eine Vermehrung der Zuschlagsgicht um
10k.
Die letzte Untersuchung betrifft den Gang des Hohofens
bei Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes der Erze sowohl als der Kokes. Nimmt man
wieder das Erz mit 33 Proc. Eisengehalt und verdoppelt die Menge des darin
enthaltenen hygroskopischen Wassers, so erhält man eine etwas modificirte procentale
Zusammensetzung, nämlich:
Hygroskopisches
Wasser
15,76
Gebundenes
7,61
Kieselsäure
9,97
Kalk
9,94
Thonerde
4,22
Eisenoxyd
42,01
Eisenoxydul
0,93
Mangansuperoxyd
0,62
Doppelschwefeleisen
0,05
Kohlensäure
6,75
Schwefelsäure
Spur
Phosphorsäure
1,12
–––––
99,69.
Der Eisengehalt sinkt von 33 auf 30,16 Proc.
Nimmt man weiter an, daß auch die Feuchtigkeit der Kokes sich verdoppelt, so wird
deren Zusammensetzung:
Wasser
11,06
Kohlenstoff
77,05
Asche
11,89.
Es werden in Folge dessen:
R =
30,1600
c = 0,0994
p = 0,0675
r = 0,4165
q = 0,2337
n = 0,1189
s = 0,0997
m = 0,1106.
a = 0,0422
Nach erfolgter Substitution und Ausrechnung sind:
α = 22457,000
ε = –0,087
β
= 40,108
λ = 92,632
γ
= 27,953
μ = 0,866.
δ = 3299,000
Die Formeln I bis IV ergeben alsdann pro 1000k Roheisen:
S = 1026k
Z = 42k
E = 3286
x = 1303.
Die Gicht pro 1000k
Kokes besteht folglich aus 2522k Erz und
33k Zuschlagskalk.
Der Vergleich dieser Zahlen mit den früher für dasselbe Erz gefundenen zeigt, daß, um
den Ofen bei verdoppeltem Feuchtigkeitsgehalt des Erzes wie der Kokes in
regelmäßigem Gang zu erhalten, man die Erzmenge um 105k vermindern muß, während die Menge des
Zuschlagskalkes wesentlich dieselbe bleibt.
Aus dem Vorhergehenden entspringt die außerordentlich wichtige praktische Regel, daß man niemals versäumen darf, bei nassen Erzen und Kokes mit
leichtern Gichten zu arbeiten, daß
man sofort, wenn die Materialien eine Zunahme an Feuchtigkeit zeigen, an dem
Satze abbrechen muß.
Schon bei dem gewählten Beispiel einer einfachen Verdopplung der Feuchtigkeit ergibt
sich die Verminderung der Gicht an mehr als 100k. Bei naßgeregneten Erzen, welche zeitweilig jedem Hohofen zugehen
können, ist naturgemäß ein weit stärkerer Abbruch vom Erzsatz erforderlich, als es
sich im betrachteten Fall als nothwendig erwies.
Aus den behandelten Beispielen geht hervor, daß mittels der Formeln I bis IV man den
Erzsatz und den Zuschlag berechnen kann, sobald aus der Analyse die Zusammensetzung
von Erz und Brennstoff bekannt ist. Auch kann man sich, unbekümmert um das
Verhältniß von Kieselsäure und Thonerde, oder über die Zuschlagsmenge und die
resultirende Schlackenmenge, unterrichten. Natürlicherweise sind diese Formeln nicht
allein für jede Roheisensorte, sondern auch für jeden Hohofen bestimmbar, sobald man
durch Gasanalysen das Verhältniß CO₂/CO in den Gichtgasen erfahren hat. Die gezogenen
Schlußfolgerungen gelten aber ohne Unterschied für alle Hohofenverhältnisse.
Anmerkung des Referenten. An die Reihe der im
Vorstehenden mit unbedeutenden Veränderungen genau wiedergegebenen Rechnungen und
Discussionen hat Wolters noch Bemerkungen über
Schlackenverhältnisse bei der Verarbeitung der Minetten, über Schwefelelimination
durch Veränderung der Schlackenformel und über die Unmöglichkeit der
Phosphorelimination zugefügt, die indessen das abgeschlossene Bild der
Hohofenstudien nicht weiter ergänzen oder vervollständigen. Sie werden deshalb hier
fort gelassen und müssen auch bedeutend erweitert und vervollständigt werden, wenn
sie auf gleiche Beachtung Anspruch machen sollen.
Es ist zu wünschen, daß Hohofen-Ingenieure in gleicher Weise wie Wolters die ihnen bekannten Verhältnisse analysirten,
anstatt, wie es oft geschieht, derartige Rechnungen einer nicht ganz reinen Kritik
zu unterwerfen.
Prof. Dr. Dürre.
Aachen, Herbst 1876.