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Der Kupolofen arbeitet nach dem Schachtofenprinzip. Dabei wird in kontinuierlichen Abständen das von oben beschickte Material geschmolzen. Die eingesetzten Energieträger sind Koks, Öl und Erdgas.
In der nächsten Abbildung siehst du eine schematische Darstellung des Kupolofens.
Das eingehende Material ist dabei ein Gemenge aus metallischen Anteilen und dem Brennstoffanteil, in diesem Fall Koks. Durch die Verbrennung des Koks' wird eine tröpfchenweise Schmelzung der metallischen Anteile bewirkt. Die Schmelze sinkt im Schacht hinab und sammelt sich unten im Gestell des Ofens.
Im unteren Teil des Schachts bewirkt ein Gebläse, dass der Koks so stark erhitzt wird, dass er weiß glüht. Sobald ein flüssiger Eisentropfen in Kontakt mit dem Koks gelangt, gibt dieser Kohlenstoff und Schwefel an das Eisen ab. Bei einem Kontakt mit Schlackeoxiden hingegen findet eine Reduktion statt.
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Temperaturprofil des Kupolofens
Die Temperatur der Ofengase ergibt sich direkt aus den Verbrennungsvorgängen und der endothermen $ CO_2 $-Reduktion. Die Lage der Schmelzzone ist jedoch noch von weiteren Betriebsbedingungen abhängig. Denn je höher der Kokssatz und je feiner der Koks ist, desto ausgeprägter ist der Temperaturabfall infolge der $ CO_2 $ -Reduktion. Weitere Einflussfaktoren des Temperaturprofils sind die Höhe des Schachtes und die Stückigkeit des metallischen Einsatzes.
In der obigen Abbildung siehst du auch die unterschiedlichen Temperaturzonen eines Kupolofen.
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