Aufbau
Der Ofen selbst ist ein hoher, vertikaler Schacht, der aus einem Stahlmantel mit einer feuerfesten Auskleidung aus Schamottesteinen und Graphit besteht. Es lassen sich fünf Abschnitte erkennen. Unten befindet sich ein parallel verlaufender Herd, in dem sich flüssiges Metall und Schlacke sammeln, und darüber ein umgekehrter Kegelstumpf, die so genannte Bosh. Die Luft wird durch Tuyeres in den Ofen geblasen, das sind wassergekühlte Düsen aus Kupfer, die oben auf dem Herd in der Nähe der Verbindungsstelle mit der Bosh angebracht sind. Ein kurzes vertikales Teilstück, die so genannte Bosh-Parallele oder das Fass, verbindet die Bosh mit dem aufrechten Kegelstumpf, der den Schornstein bildet. Der fünfte und oberste Abschnitt schließlich, durch den die Charge in den Ofen eintritt, ist der Schlund. Die Ausmauerung von Schornstein und Herd, wo die höchsten Temperaturen herrschen, besteht in der Regel aus Kohlenstoffsteinen, die durch Pressen und Brennen einer Mischung aus Koks, Anthrazit und Pech hergestellt werden. Kohlenstoff ist widerstandsfähiger gegen die korrosive Wirkung von geschmolzenem Eisen und Schlacke als die für die übrige Auskleidung verwendeten Aluminosilikat-Schamottesteine. Die Qualität der Schamottesteine wird nach dem Tonerdegehalt (Al203) bemessen, so dass Steine mit einem Tonerdegehalt von 63 Prozent im Schornstein parallel verwendet werden, während 45 Prozent Tonerde für den Schornstein ausreichend sind.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Bis vor kurzem verwendeten alle Hochöfen das Doppelglockensystem, um die Charge in den Schornstein einzuführen. Diese Anlage besteht aus zwei Kegeln, den so genannten Glocken, die jeweils gasdicht verschlossen werden können. Im Betrieb wird das Material zunächst auf die obere, kleinere Glocke aufgegeben, die dann ein Stück abgesenkt wird, damit die Charge auf die größere Glocke fallen kann. Anschließend wird die kleine Glocke geschlossen und die große Glocke abgesenkt, damit die Charge in den Ofen fallen kann. Auf diese Weise wird verhindert, dass Gas in die Atmosphäre entweicht. Da es mit diesem System schwierig ist, die Charge gleichmäßig über den Ofenquerschnitt zu verteilen, und weil die abrasive Wirkung der Charge die Glocken abnutzt, so dass schließlich Gas austritt, werden immer mehr Öfen mit einem glockenlosen Aufsatz ausgestattet, bei dem die Materialflussrate aus jedem Trichter durch einen einstellbaren Schieber gesteuert wird und die Zufuhr zum Stapel über eine rotierende Rutsche erfolgt, deren Neigungswinkel verändert werden kann. Diese Anordnung ermöglicht eine gute Kontrolle der Chargenverteilung, da die aufeinanderfolgenden Teile der Charge als Ringe mit unterschiedlichem Durchmesser in den Ofen eingebracht werden können. Das Beschickungsmuster, das die beste Ofenleistung ergibt, kann dann leicht gefunden werden.
Die allgemeinen Prinzipien, auf denen die Konstruktion von Hochöfen beruht, sind folgende. Die kalte Beschickung (hauptsächlich Erz und Koks), die am oberen Ende des Schornsteins eintritt, erhöht ihre Temperatur, wenn sie nach unten sinkt, so dass sie sich ausdehnt. Aus diesem Grund muss der Schornsteindurchmesser vergrößert werden, damit sich die Charge ungehindert nach unten bewegen kann. In der Regel wird die Schornsteinwand in einem Winkel von 6° bis 7° zur Vertikalen nach außen verschoben. Schließlich kommt es zum Schmelzen von Eisen und Schlacke, und die Hohlräume zwischen den Feststoffen werden mit Flüssigkeit gefüllt, so dass sich das Volumen scheinbar verringert. Dadurch wird ein kleinerer Durchmesser erforderlich, und die Wand der Glocke neigt sich daher nach innen und bildet einen Winkel von 6° bis 9° zur Senkrechten. Im Laufe der Jahre haben die inneren Linien des Ofens, die ihm seine charakteristische Form geben, eine Reihe von evolutionären Veränderungen erfahren, aber die wichtigste Veränderung war eine Zunahme des Umfangs, so dass das Verhältnis von Höhe zu Bodenparallele immer kleiner wurde, je größer die Öfen wurden.
Viele Jahre lang bestand die akzeptierte Methode zum Bau eines Ofens darin, den Stahlmantel zu verwenden, um der Struktur Steifigkeit zu verleihen, und den Schornstein mit Stahlsäulen in regelmäßigen Abständen um den Ofen herum zu stützen. Bei sehr großen Öfen ist die Masse jedoch zu groß, so dass eine andere Konstruktion verwendet werden muss, bei der vier große Säulen mit einem Kastenträger verbunden werden, der den Ofen auf einer Höhe nahe der Oberkante des Schornsteins umgibt. Der Stahlmantel nimmt immer noch den größten Teil der Masse des Schornsteins auf, aber die Oberseite des Ofens wird unabhängig gestützt.