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Verfahren zur Herstellung von raffiniertem Roheisen oder Stahl.
Das gewöhnliche Herdfrischverfahren zur Erzeugung von Stahl oder Flusseisen wird bekanntlich in geheiztem Schmelzofen durchgeführt, wobei zur Erzielung einer besseren Frischwirkung oxydische Eisenverbindungen zugesetzt werden. Dabei gehen alle nicht reduzierten Bestandteile in die Schlacke über, die daher aus sehr verschiedenen Bestandteilen zusammengesetzt ist. Das gleiche gilt auch für die Windfrischverfahren, bei denen die Öfen oder Gefässe nicht durch Brennstoffe geheizt werden, z. B. das Thomasverfahren ; doch können oxydierende Frischmittel im Konverter nicht zugesetzt werden, weil sonst das Futter zu stark angegriffen wurde. Die sich bildende Schlacke enthält daher sowohl für die Wiederverwertung geeignete als auch unerwünschte Bestandteile, die eine solche Wiederverwertung beeinträchtigen.
Insbesondere sind die Verunreinigungen dann schädlich, wenn sie den sonstigen für das Verfahren nötigen Bedingungen entgegenwirken, wie z. B. der Kieselsäuregehalt der Schlacke im basischen Verfahren, der das Ofenfutter stark angreift. Mehrfaches Abziehen der Schlacke in bestimmten Intervallen bietet hiefür keine Abhilfe, da sich im Wesen auch in Zeitabständen doch eine gleichartig zusammengesetzte Schlacke bildet, die dann eben nur in Intervallen abgezogen wird.
Gemäss der Erfindung wird die Herstellung von raffiniertem Roheisen oder Stahl aus flüssigem Roheisen, unter Durchführung des Frischprozesses in einem ungeheizten Behälter, durch Zusatz von Oxyden und Kohlenstoff in der Weise durchgeführt, dass der Zusatz der Oxyd-Kohlenstoff-Mischung in gepulvertem Zustande in dem mit Roheisen gefüllten Behälter portionsweise erfolgt und die Verein- reinigungen, wie Kohlenstoff. Silizium, Mangan, Schwefel, und die dabei gebildeten Schlacken fraktioniert entfernt werden, worauf das so behandelte Metallbad in einem beheizten Raffinierofen fertig gemacht wird. Durch Umgiessen, Durchmischen, Schütteln oder sonstige Bewegung des Metallbades wird die Reaktion im ungeheizten Behälter beschleunigt.
Die Durchführung solcher Reaktionen ausserhalb des Ofens wird dadurch ermöglicht, dass nur ein
Teil dieser Reaktionen endothermiseh ist, während die ändern exothermiseh verlaufen. Die exothermischen Reaktionen lassen sich in einem beliebigen ungeheizten Gefäss ausführen, z. B. in der zum Transport der Beschickung dienenden Pfanne oder in mehreren derartigen Gefässen. Bei einer solchen Trennung der Reaktionen ergibt sich, dass auch die obenangeführte Bedingung erfüllt wird, dass nämlich diejenigen Reaktionen, die unerwünschte Beimengungen zur Schlacke liefern, ausserhalb des geheizten Ofens verlaufen und nur mehr diejenigen Reaktionen, die eine zusätzliche Feuerung verlangen, im Ofen selbst durchgeführt werden müssen. Diese letzteren liefern dann, z.
B. im basischen Prozess, keine sauren Schlacken, die das basische Ofenfutter angreifen, und die konzentrierten Schlacken sind dann weniger träge und reagieren besser, überdies sind sie wertvoller und für die Wiederverwendung besser geeignet.
Diese Teilung des Raffinationsprozesses hat noch den weiteren Vorteil, dass auch der Teil der exothermischen Reaktionen, die sonst im Ofen unterdrückt werden, so dass die von diesen gelieferte Wärme nicht ausgenützt wird, zur Wirkung kommt. Da nämlich die Heizflamme des Ofens kohlenstoffhaltig ist, so erfolgt bei Einbringung des üblichen Frischmittels (Fe2 03) die Zerlegung desselben noch vor dessen Einwirkung auf das Metallbad durch den Kohlenstoff der Flamme. Es fehlen also diese Reaktionen und die daraus entspringende Wärmeentwicklung beim üblichen Herdprozess überhaupt. Aus diesem Grunde und mangels einer innigen Bewegung des Bades verläuft der Frischvorgang in einem beheizten Ofen allein auch viel langsamer.
Es ergibt sich somit bei dem Verfahren gemäss der Erfindung auch eine wesentliche Verkürzung der zur Raffination des Einsatzes im Ofen nötigen Zeit.
Derjenige Teil des Verfahrens, der sieh in der Pfanne oder in einem andern ungeheizten Behälter abspielt, wird vorteilhaft weiter unterteilt, um bei jedem Teilvorgang eine Schlacke bestimmter Zusammensetzung zu erhalten. Umkehrbare Vorgänge in bestimmten Zeitpunkten, wie z. B. Rückschwefelung des Bades durch angesäuerte Schlacke usw., können so vermieden werden. Vermieden muss auch die direkte Reduktion von Fe2 03 zu Eisen werden, weil dieser Vorgang wärmebindend wirkt und dadurch zur Abkühlung des Bades führt. Auch hiefür sind eine innige Vermengung des Bades mit den Frischmitteln bei Anwesenheit von Kohlenstoff und Bewegung des Bades vorteilhaft.
Das Verfahren wird beispielsweise folgendermassen durchgeführt :
Das vom Hochofen oder Umschmelzofen abgestochene flüssige Roheisen wird in eine Transportpfanne laufen gelassen und gleichzeitig in die Rinne oder erst in die Pfanne oxydisches Erz (Feinerz) allein oder mit gepulvertem Kohlenstoff zugesetzt. Der Pfanneninhalt wird dann in eine zweite Pfanne eingegossen, in die nochmals Zusätze gegeben werden können. Beim Umgiessen wird die Schlacke teilweise oder gänzlich zurückgehalten. Der Vorgang kann wiederholt werden. Die Schlacke von jedem Teilverfahren erhält dabei eine ganz bestimmte, durch den Zusatz regelbare Zusammensetzung. So kann z.
B. nach Entfernung des Siliziums durch Kalk in der ersten Stufe, in der zweiten eine hoch manganhaltige Schlacke, die phosphorarm ist, durch Eisenoxyd bei Anwesenheit von Kohlenstoff gewonnen werden, während die Entschwefelung und Entphosphorung erst in weiteren Stufen durch Zusatz von Eisenoxyd,
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Kalk usw. vorgenommen werden. Die erhaltene manganhaltige Schlacke ist rein und weist einen Gehalt von 20-40% an metallischem Mangan auf ; für ihre Wiederverwertung ist es von Vorteil, dass sie bei niederiger Temperatur und meist heftiger Reaktion entsteht, so dass ihre spätere Reduktion zufolge der Porosität und des lockeren Gefüges leicht gelingt.
Der Reaktionsverlauf während des beschriebenen Teilverfahrens ist dabei der folgende :
Im flüssigen Roheisen ist der Kohlenstoff gelöst. Auf diesen wirkt das aus dem Frischmittel, wie später dargelegt, durch teilweise Reduktion entstehende Eisenoxydul, u. zw. besonders rasch und durchgreifend, wenn Roheisen und Schlacke in inniger Verengung geschüttelt werden, gemäss folgendem Verlauf :
EMI2.1
EMI2.2
das Metallbad und strebt an die Oberfläche, wo es vom entweichenden CO nach folgendem Reaktionsverlauf reduziert wird :
EMI2.3
EMI2.4
reaktionsfähiges Fe 0.
Die Anwesenheit von feinverteiltem Kohlenstoff in einem oxydierenden Frisehmittel verhindert Rückoxydation und bewirkt die fast restlose Reduktion von Eisen aus seinen oxydischen Verbindungen.
Sie begünstigt auch bei höherem Mangangehalt die Eisenreduktion, so dass sich Frischschlacke mit 30% Mn und nur 4% Fe erzielen lässt, während die normale Martinsehlaeke nur bis 15% Mn, aber bis zu 14% Eisen führt.
Das beim obenbeschriebenen Verfahren verwendete Gemisch von Feinerz mit fein verteiltem Kohlenstoff kann in einfacher Weise durch Verwendung des Gichtstaubes, der aus den Hochöfen oder Röstöfen abzieht, beschafft werden, da dieser sowohl fein verteiltes Erz als auch fein verteilten Kohlenstoff enthält.
Es können auch Kohleneisensteine, d. h. Eisenerz mit natürlichem Kohlenstoffgehalt, verwendet werden oder Erze, denen der Kohlenstoff flüssig aus Lösungen mitgeteilt ist.
Mit dem Frisehprozess nach diesem Verfahren ist auch eine kräftige Reinigung vom Schwefelgehalt verbunden, u. zw. auch ohne besonderen Kalkzusatz.
Die Entschwefelung wird begünstigt und wesentlich verbessert, wenn das Frischer Mangan enthält.
Sie gelingt auch dann, wenn das Roheisen manganarm ist. Es ist also nicht mehr nötig, Manganerze schon im Hochofen zu reduzieren, um manganhaltiges Roheisen zu verblasen.
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren beschleunigt und vereinfacht sonach den Frischprozess und gestattet ausserdem die Gewinnung von Konzentratsehlaeke bestimmter, für die Wiederverwendung günstiger Zusammensetzung unter gesonderter Ausscheidung der ungünstigen Schlackenbestandteile. Es bewirkt aber auch eine Verbesserung des Frischprozesses selbst, denn die bloss teilweise Durchführung im Ofen bewirkt, dass die schädlichen Einflüsse des Ofens wenigstens grösstenteils ausgeschaltet werden. So gelingt beispielsweise die Entschwefelung viel leichter und weitgehender, weil die Rückoxydation durch den fein verteilten Kohlenstoffzusatz verhindert wird.
Als Beispiel sei angeführt, dass ein Roheisen von 0'08% Sehwefelgehalt auf 0'01% Schwefelgehalt gebracht werden kann, was beim gewöhnlichen Martinofenprozess nicht erzielbar ist.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Verfahren zur Herstellung von raffiniertem Roheisen oder Stahl aus flüssigem Roheisen, bei welchem der Frisehprozess in einem ungeheizten Behälter durch Zusatz von Oxyden und Kohlenstoff erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz der Oxyd-Kohlenstoff-Mischung in gepulvertem Zustande in den mit Roheisen gefüllten Behälter portionsweise beigemischt wird und die Verunreinigungen, wie Kohlenstoff. Silizium, Mangan, Schwefel, und die dabei gebildeten Schlacken fraktioniert entfernt werden, worauf das so behandelte Metallbad in einem beheizten Raffinierofen fertiggemacht wird.