Bányászati és Kohászati Lapok - Öntöde, 1954. (5. évfolyam, 1-12. szám)
1954-01-01 / 1. szám
KOHÁSZATI LAPOK V. évfolyam 1. szám 1954. január ÖNTÖDE AZ ORSZÁGOS MAGYAR BÁNYÁSZATI ÉS KOHÁSZATI EGYESÜLET ÖNTÖDEI SZAKOSZTÁLYA FOLYÓIRATA Vasipari Kutató Intézet közleményei A meleglevegős kupolókemence és mai helyzete* VARGA FERENC Ф. Варга: ВАГРАНКА С ПРИМЕНЕНИЕМ ГОРЯЧЕГО ДУТЬЯ И ЕЁ СЕГОДНЯШНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ Dipl. Ing. Franz Varga : Der Heisswindkupolofen und sein heutiger Stand. Metall Eng. F. Varga : The Hot-Blast Cupola and its Present Stage. 1. Történeti fejlődés A mult évszázad elején, 1804-ben az Antonienhütte kupolakemencéjében a kokszfogyasztás 76% volt és még a negyvenes évek körül is 47 %-os adagkokszról olvashatunk (4). Ledebur szerint 1860—1860 között a kupoló kokszfogyasztása 30%-nál több. A 70 százaléknál nagyobb kokszfogyasztással is elégedettek voltak akkoriban, mert a kupolókemencét „kis nagyolvasztónak“ tekintették és ugyanakkor a nagyolvasztó kokszfogyasztása 100 kg nyersvasra 800 kg-nál több volt. A nagyolvasztó levegőjének a melegítését 1828- ban James Beaumont Neilson szabadalmaztatta (6) és ezzel 50%-os kokszmegtakarítást ért el. A kupola levegőjének melegítésére vonatkozó kísérletekről 1831- ből származó feljegyzések tanúskodnak. Faber du Faur Wasseralfingenben az adagoló szint feletti aknarészbe épített be csöveket a levegő melegítésére. 1834-ben Gleiwitzben dolgozik egy kupola meleg levegővel és 50%-os kokszmegtakarítással, míg 1841- ben a lengyel Malapanéban kettősfalú köpenyt szereltek a kupoló felső részére, amivel 150—160°-os levegőt kaptak. A múlt század második felében a fúvógépek tökéletesítésével megnőtt a kupolóba befúvott levegő mennyisége, ami a torokgázok hőmérsékletének csökkenését eredményezte. Ezzel az eddigi levegőmelegítési megoldások is vesztettek jelentőségükből. Ekkor a kupola sugárzó hőjével próbálták a levegőt melegíteni, a falba beépített csőrendszerben vagy az akna teljes hosszában elhelyezett szélszekrényben vezetve a levegőt. Találkozunk olyan megoldással is, ahol az adagolóajtó alatt elszívták a füstgázokat és a szélszekrénybe visszavezették. A 19. század végén kezdték a kupola levegőjének melegítésére a rekuperatív tüzelési elvet használni. Az akna felső részét üreges öntöttvasformákkal falazták és ebben ellenirányban áramlott a levegő. Az idők folyamán a kupola füstgázaival távozó hőenergiát számtalan megoldással próbálták hasznosítani levegő melegítésére, de azok nem terjedtek el. Csak az elmúlt 10—15 esztendőben, néhány alapvető kérdés kísérleti tisztázása után kezdtek elterjedni a meleg levegővel dolgozó kupolókemencék. A legutóbbi 2—3 esztendőben viszont az olvasztókoksz mennyiségi és főleg minőségi romlása miatt rohamosan terjed a meleg levegő használata a kupolókemence üzemében is. A több mint 100 éves eredménytelen próbálgatás alatt 2 körülmény akadályozta a meleg levegőnek a kupolókemence üzemében való elterjedését (10) : 1. Az a téves felfogás, hogy meleg levegő használatakor a CO2 redukciója akkora, hogy kokszmegtakarítás nem lehetséges, sőt a meleg levegő több kokszfogyasztást okoz. B. Osann 1918-ban megjelent könyvében (3) arra az álláspontra helyezkedik, hogy a nagyolvasztóban kézenfekvő a levegő melegítése, mert az akna alsó részében keletkező szénmonoxid az érc oxigénjével széndioxiddá ég el. De nem ez a helyzet szerinte a kupolánál, ahol hajó képződik, az a füstgázokkal eltávozik és rontja a kupolókemence hatásfokát. A levegő melegítése tehát а СО képződését segíti elő. O. Irresberg (4) 1928-ban azt írja, hogy a gazdaságos kupolaolvasztás alapja a hideg levegő. Álláspontját azzal magyarázza, hogy a koksz karbonjának az elégése a hőmérséklettől függ. 450°-on csak C02 keletkezik, míg 950°-on csak CO. A C02 és СО képződési hőjének az arányában (8080 : 2440) 70%-ban változhat az égési viszony a kupola égési övében. Meleg levegő fuvatása esetén az izzó koksz hőmérséklete jóval nagyobb a legkedvezőbb égési hőmérsékletnél, ezért csak СО keletkezhetne. A régebbi kísérletek kimutatott eredményei szerinte onnét adódtak, hogy a nagynyomású, de mennyiségileg kevés levegővel dolgozó kupolákban csak СО keletkezett s így a levegő melegítése már nem ártott. 2. A levegőmelegítő berendezések szerkezete, kivitele nem volt arra alkalmas, hogy üzemekben elterjedjen és üzemük sem volt biztos. Csak a legutóbbi 20 esztendőben tudnak olyan berendezéseket gyártani, melyek a 800°-os hőmérsékletet is bírják. A levegőmelegítő berendezések hatásfoka sem volt eleinte kielégítő. Az előbbiekben vázolt régebbi nézetekkel szemben vizsgáljuk meg, hogy a legújabb üzemi tapasztalatok kutatások alapján mi tette lehetővé, illetve indokolttá a meleglevegős kupolók üzemi alkalmazását. 2. A meleg levegő hatása a kupolókemence égési folyamatára Meleglevegős kupoló üzemét úgy kell beállítani, hogy a meleg levegő révén megnövelt kemencehőmérsékleten elkerüljük az optimálisnál több μt képződését. P. F. Szabanyejev szerint (13) a füstgázok szénmonoxid-tartalmának 5 %-os növekedése akkora hőveszteséget jelent, amely a 400° C-ra melegített levegővel bevitt hőtöbbletet kb. felemészti. * Érkezett 1953. november 17-én