Hochofenanlage

 

Das eigentliche Einschmelzen und Herauslösen des Eisens aus den Erzen erfolgt in Hochöfen, die etwa 30 m in die Höhe ragen und einen Gestelldurchmesser von rund 10 m aufweisen. Manche Hochöfen erreichen sogar Höhen von über 70 m und Durchmesser von 15 m. Die bis zu 2000 °C hohen Temperaturen im Hochofen erfordern eine enorm hitzebeständige Auskleidung. Hierfür werden künstlich hergestellte Schamottesteine aus Korund (Al2O3) verwendet, die gleichzeitig eine sehr hohe Kohlenmonoxidbeständigkeit aufweisen müssen.

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Abbildung: Aufbau eines Hochofens

Im unteren Teil des Hochofens mit den höchsten Temperaturen kommen sogar spezielle Kohlenstoffsteine zum Einsatz. Die Dicke der Ausmauerung beträgt in diesem Bereich teilweise über einen Meter. Zusätzlich wird die Mauerung durch ein Rohrleitungssystem speziell wassergekühlt. Auf diese Weise kann ein Hochofen für bis zu 15 Jahre im Dauerbetrieb laufen bevor dieser gewartet werden muss. Grundsätzlich werden Hochöfen auch nur zu diesen Zeiten abgeschaltet, ansonsten laufen diese rund um die Uhr. Ein Hochofen besteht im Wesentlichen aus den nachfolgend näher erläuterten Komponenten.

 

1. Gicht

Der Hochofen wird von oben mittels einer Schleuse abwechselnd mit Möller und Koks beschickt. Dieser Teil des Hochofens wird auch als Gicht bezeichnet. Der Gichtverschluss ist aus zwei getrennten Glocken konstruiert, die sich abwechselnd öffnen. Zunächst liegt das einzufüllende Material auf der obersten Glocke. Während sich diese dann öffnet, fällt das Beschickungsgut auf die untere, noch geschlossen gehaltene Glocke. Erst wenn die oberste Glocke wieder geschlossen hat, wird die darunter befindliche geöffnet und das Material fällt in das Innere des Hochofens. Somit wird verhindert, dass umweltschädliche Abgase (Gichtgase und Gichtstaub) in die Umgebung gelangen.

Gichtstaub, Hochofen

Abbildung: Gichtstaub

Die Gichtgase enthalten neben Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und geringe Mengen Wasserstoff auch das sehr giftige Kohlenstoffmonoxid. Die Gichtgase bzw. der Gichtstaub müssen deshalb durch Abzugsrohre nach außen geleitet und speziell gereinigt bzw. aufbereitet werden. Die heißen Gase werden zusätzlich für die Aufwärmung des eingeblasenen Windes verwendet sowie der Kokerei zur Aufbereitung des Koks zugeführt. Aber auch Dampfkraftwerke oder andere großtechnische Anlagen können Abnehmer dieses heißen Gases sein.

 

2. Schacht

Im Anschluss an die Gicht befindet sich der sogenannte Schacht, der die Form eines nach unten breiter werdenden Kegelstumpfes aufweist. Diese Form verhindert ein Verstopfen des Schachtes, da durch die nach unten zunehmenden Temperaturen auch eine Ausdehnung des Beschickungsgutes erfolgt. Im oberen Teil des Schachtes wird der schichtweise aufgetragene Möller vom nach oben aufsteigenden Kohlenmonoxidgas (entstanden durch die Verbrennung des Kokses) durchströmt. Es kommt zu chemischen Reaktionen, die die eisenhaltigen Oxidverbindungen aufbrechen und sich reines Eisen in noch nicht flüssiger Form herauslöst. Die zwischen dem Möller liegenden Koksschichten dürfen also nicht zerfallen und eine für die Gasdurchströmung undurchlässige Schicht bilden. Die etwa 100 mm großen Koksbrocken aus der Kokerei müssen deshalb sehr druckfest sein.

 

3. Kohlensack

Die Kegelform des Schachtes mündet schließlich in einem zylindrischen Ring. Ab dort beginnt das Schmelzen der noch festen Bestandteile und es bildet sich teilweise flüssiges Eisen und Schlacke. Das Absacken des Kokses bzw. des Möllers von der Gicht bis hin zum Beginn des Schmelzbereichs dauert mehrere Stunden. Dieser zylindrische Teil des Hochofens, bis wohin die Kohle absackt, wird auch als Kohlensack bezeichnet.

 

4. Rast & Gestell

Da beim Schmelzen das Volumen des Eisens abnimmt, verjüngt sich das Hochofeninnere ab dem Kohlensack wieder. Dieser Hochofenabschnitt wird auch als Rast bezeichnet. Die Rast hat folglich die Form eines umgekehrt stehenden Kegelstumpfes, bevor der Hochofen dann wieder zylindrisch wird. In diesem Ringabschnitt sammelt sich das flüssige Eisen, welches auch als Roheisen bezeichnet wird. Über dem flüssigen Roheisen befindet sich die Schlacke, die teilweise über wassergekühlte Schlackenformen aus Bronze oder Kupfer abgelassen wird. Dieser unterste Teil des Hochofens wo sich Roheisen und Schlacke sammelt wird auch als Gestell bezeichnet. Das Roheisen selbst wird in regelmäßigen Abständen aus einem verschlossenen Loch im Gestell abgelassen. Das Aufstechen des Stichlochs zur Entnahme des Roheisens wird Abstechen genannt. Zusammen mit der verbliebenen Schlacke wird das Roheisen dann über ein feuerfestes Rinnensystem im Boden zur Gießhalle geleitet. Die Schlacke wird durch speziell geführte Leitungssysteme (Fuchs genannt) abgetrennt.