<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Es sind Verfahren zum Herstellen von Roheisen bekannt, bei denen festes Eisenerz und
Reduktionskohlenstoff in ein feuerflüssiges, in einem Herdofen befindliches gekohltes Eisenbad auf- gegeben werden. Bei einem dieser bekannten Verfahren besteht der Herdofen aus einem Hauptherd und einem damit in Verbindung stehenden Nebenherd. Das Eisenerz dient als Beschickung des Hauptherdes. Der Kohlenstoff wird getrennt davon dem Nebenherd zugeführt, u. zw. in solcher Menge, dass das im Ofen befindliche Eisenbad mit Kohlenstoff möglichst gesättigt ist.
Bei diesem bekannten, mit einer Sonderausführung eines Ofens arbeitenden Verfahren besteht insbesondere der Mangel, dass der auf dem Hauptherd befindliche Teil des Eisenbades infolge weitgehenden Verbrauehes seines Kohlenstoffgehaltes zur Reduktion des aufgegebenen Eisenerzes erheblich kohlenstoffärmer wird, während der auf dem Nebenherd befindliche Teil des Eisenbades durch den hier zugeführten Kohlenstoff aufgekohlt wird. Der notwendige Austausch von Kohlenstoff zwischen dem Nebenherd und dem Hauptherd erfolgt zwar an der Oberfläche des Eisenbades verhältnismässig schnell, in allen übrigen Teilen des Eisenbades aber durch verhältnismässig langsame Diffusion, die eine wirtschaftliche, praktische Anwendung dieses bekannten Verfahrens ausserordentlich erschwert.
Weiterhin ist ein grundsätzlich ähnliches Verfahren bekannt, bei welchem, ausgehend von der Feststellung, dass feuerflüssiges Eisen bis zu maximal 5% Kohlenstoff aufzunehmen vermag, angeregt wird, das Eisenerz in ein hoehgekohltes Eisenbad einzubringen. Die notwendige Ergänzung des Kohlenstoffgehaltes des Eisenbades soll dabei entweder in einem besonderen Arbeitsgang nach jedem Abstich des fertigen Eisens bzw. Stahles erfolgen, was aber zweifellos recht unwirtschaftlich ist, oder aber gleichzeitig mit der Reduktion des Eisenerzes. In letzterem Falle sollen besondere Öffnungen an der Seite oder im Boden des Ofens vorgesehen sein zur Aufgabe von kohlenstoffhaltigen Stoffen. Bei diesem bekannten Verfahren bestehen zunächst in vollem Umfange die gleichen Mängel wie bei dem an erster Stelle erörterten bekannten Verfahren.
Hinzu kommt aber ausserdem noch, dass gerade beim Arbeiten mit einem hochgekohlten Eisenbad insofern sehr ungünstige und damit unwirtschaftliche Verhältnisse auftreten, als eine hohe Aufkohlung eines Eisenbades sieh nur ausserordentlich langsam in der Praxis durchführen lässt.
Ferner sind auch noch zwei Verfahren zur direkten Herstellung von Roheisen bekannt, bei denen das Erz in ein Eisenbad, das entweder keinen Kohlenstoff oder eine nicht näher angegebene Menge Kohlenstoff enthält, in Mischung mit vorzugsweise brikettiertem Erzkohlenstoffgemisch oder mit wenig, nichtbackendem Brennstoff eingebracht wird. Beide bekannten Verfahren benötigen ebenfalls die Anwendung von Spezialöfen und ausserdem sind sie für kontinuierlichen Betrieb, d. h. ohne Zwischenbehandlung des Eisenbades nach dem Abstich, kaum verwendbar.
Das Verfahren gemäss der Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Verfahren dadurch. dass das Eisenerz und der Kohlenstoff in Form eines Gemisches in ein Eisenbad mit etwa 2-8% Kohlenstoff eingeführt werden. Dadurch wird es möglich, das Verfahren in beliebigen Herdöfen durchzuführen, dessen wesentlicher Vorteil hauptsächlich darin besteht, dass einerseits in der Nähe von zu für den Kohlenstoffgehalt des Eisenbades eine schnelle Ergänzung des zur Reduktion von Eisenerz verbrauchten Kohlenstoffes durch den zugeführten Kohlenstoff betriebsmässig erfolgt und dass anderseits bei der Durchführung des Verfahrens keine nennenswerten Änderungen des Gehaltes an Kohlenstoff
<Desc/Clms Page number 2>
im Eisenbad in Erscheinung treten.
Es wird sich vielmehr sogleich der zur Reduktion des Erzes verbrachte Kohlenstoff des Eisenbades wieder durch Auflösung der zunächstliegenden Teile des zugeführten festen Kohlenstoffes längst der ganzen Ausdehnung des Eisenbades ergänzen und damit während der gesamten Durchführung des Verfahrens der Kohlenstoffgehalt in allen Teilen der feuerflüssigen Ofenbesehiekung praktisch den gleichen Wert von etwa 2-8% haben und auch beibehalten.
Gegebenenfalls kann man auch bei diesem Verfahren die Einstellung von Schwefel, Phosphor und Silizium auf die gewünschten Werte dadurch vornehmen, dass man-wie üblich-die Schlacke im Laufe des Verfahrens, erforderlichenfalls unter Änderung ihrer Zusammensetzung, erneuert.
Es ist bei dem erfindungsgemässen Verfahren auch vorteilhaft, die an sich bekannte Wärmezuführung durch primäre Verbrennung von Brennstoffen über dem Herd unter Zusatz von mit Sauerstoff angereicherter Luft durchzuführen, um die vielfach üblichen Vorwärmer für die zugeführte Luft zu ersparen.
Schliesslich ist es beim vorliegenden Verfahren auch noch besonders'vorteilhaft, im allgemeinen als minderwertig angesehene feinstüekige Erze (Schlich), gemischt mit ebenfalls feinstückigem Reduktionskohlenstoff, als Beschickung ohne weiters in das Eisenbad einzuführen. Die Anwendung solcher Ausgangsstoffe bei Verfahren zur Eisengewinnung ist zwar an sich bekannt. Jedoch wurde bei dem bisher bekannten Verfahren das vorerwähnte einstückige Gemisch zunächst angefeuchtet und an- schliessend brikettiert, bevor es in den Ofen gelangte.
Das vorliegende Verfahren ist ohne Anwendung einer Vorrichtung zum Anfeuchten und einer solchen zum Brikettieren des Gemisches ohne weiters. also einfacher, durchführbar : das dabei zur Anwendung kommende gekohlte Eisenbad reagiert sogar schneller und lebhafter, wenn die Beschickung ohne vorherige Brikettierung aufgegeben wird.
Ausführungsbeispiel :
Als Ofen wird ein kippbarer Herdofen von etwa 250 t Fassungsvermögen mit Kohlenstaubfeuerung und ohne Vorwärmkammer benutzt. Vor der Ingangsetzung wird der Ofen zweckmässig mit 130 t Roheisen beschickt, das zum Schmelzfluss gebracht wird. Steht kein Roheisen zur Verfügung. so kann der Ofen auch mit Schrott beschickt werden, dann aber muss dem geschmolzenen Bade Kohlenstoff in Form einer beliebigen Kohle zugesetzt werden, bis es einen Gehalt von etwa 2. 8% aufweist.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass es wirtschaftlich möglich ist, Eisenbäder durch Zugabe von Kohlenstoff bis auf diesem Gehalt aufzukohlen. Ein wesentlich höherer Gehalt ist schwer zu erreichen, aber auch nicht erforderlich. Hierauf wird dem Bade die Beschickung, die aus einer Mischung aus Erz beliebiger Körnung mit der erforderlichen Menge an Reduktionskohlenstoff in Form einer beliebigen Kohle besteht, allmählich zugesetzt. Die Menge der Beschickung wird so gewählt, dass der schmelzflüssige Inhalt des Ofens an Roheisen vor dem Abstich etwa 200 t beträgt. Nach 2-3stündiger Ofenführung. bei der die in beträchtlicher Menge im Ofen entstehende Schlacke entfernt und erneuert oder ihre Zusammensetzung geändert werden kann, ist die ganze Beschickung reduziert.
Die Dauer des Verfahrens ist von verschiedenen Umständen, vor allem von der je Zeiteinheit in den Ofen gebrachten Wärmemenge abhängig und kann demgemäss auch wesentlich kürzer gehalten werden. Ergibt sich während des Beschicken, dass die Temperatur des Bades zu rasch sinkt, dann wird der Ofen bei geschlossenen Türen kurze Zeit stärker geheizt. Auch nach dem Abstich von 70 t Roheisen kann das Bad vor Zugabe
EMI2.1
etwas aufgekohlt werden.
Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens sind folgende :
1. Das Verfahren kann in einem der üblichen Siemens-Martin-Öfen ohne wesentliche bauliche Änderungen durchgeführt werden,
2. Das Verfahren ist ausserordentlich anpassungsfähig an verschiedene Betriebsverhältnie. denn der Ofen kann ohne Änderung auch zur Erzeugung von schmiedbarem Eisen verwendet werden.
Die Abgase des Ofens sind durch Endverbrennung vermittels Frischluftzuführung unter Abhitzekesseln od. dgl. zu verwerten. Dies erscheint insbesondere deshalb notwendig, weil der Reduktionkohlenstoff als Kohlenoxyd entweicht und zum grössten Teil als solches von den Abgasen fortgeführt wird.
Das nach diesem Verfahren anfallende Roheisen von höchstens 3% Kohlenstoff kann sowohl für Giessereizweeke als auch zur Umwandlung in schmiedbares Eisen gebraucht werden. Zum Zwecke der Gewinnung von schmiedbarem Eisen wird der Kohlenstoffgehalt zweekmässigerwgise niedrig (rehalten, da der Kohlenstoff beim Frischverfahren mehr oder weniger ausgeschieden werden muss. In der Giesserei wird heute vielfach ein verhältnismässig niedrig gekohlter Guss mit besonders günstigen mechanischen Eigenschaften angestrebt, so dass das Verfahren gemäss der Erfindung auch nach dieser Richtung hin ein Bedürfnis erfüllt.
In Abänderung der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung kann man sowohl bei Anwendung eines flammenbeheizten Herdofens als auch bei Anwendung eines Elektroofens die Abgase. statt zur zusätzlichen Ofenbeheizung zu verbrennen, zur Vorwärmung und auch zur Vorreduktion der Ofenbeschiekung benutzen. Dies geschieht am besten in einem dem Schmelzofen vorgeschalteten Drehrohrofen. Die Anwendung eines dem Schmelzofen vorgesehalteten Drehofens ist an sich bei der direkten Herstellung von Eisen bekannt.
<Desc/Clms Page number 3>
Das in den Drehrohrofen eingebrachte, möglichst feinstückige Gemiseh von Erz und Kohlenstoff wird von den hauptsächlich Kohlenoxyd enthaltenden Abgasen des Schmelzofen, zweckmässig im Gegenstrom, durchspült. Vorteilhaft dient dabei die Öffnung zur Einführung des Gemisches von Eisenerz und Reduktionskohlenstoff in den Schmelzofen zugleich als Austrittsöffnung für die unver- änderten Abgase des Schmelzofens. 1an kann dann das untere Ende des Drehrohrofens in den Schmelzofen münden lassen und am oberen Ende des Drehrohrofens eine Absaugevorrichtung für die Gase anschliessen. Es empfiehlt sich, zwischen der Anschlussstelle der Absaugevorrichtung und dem Beschickungbehälter für den Drehrohrofen einen doppelten Gichtverschluss vorzusehen.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Vorrichtung schematisch dargestellt. In einem Ofen 1, z. B. einem flammenbeheizten Herdofen oder einem Induktionsofen, befindet sich ein durch unvollkommenes Abstechen
EMI3.1
in eine etwa unter einem Winkel von 3 bis 50 gegen die Horizontale geneigte Drehtrommel 6 ; es ist zentral in das obere Ende der Drehtrommel eingeführt. Das untere Ende der Drehtrommel 6 steht mit einem Rohr 7 in Verbindung, das zu dem Ofen 7 führt, u. zw. zweckmässig zu der höchsten Stelle des Ofens.
In dem Ofen 1 wird dann der Betrieb so geregelt, dass ein Roheisen von der jeweils ge- wünschen Qualität entsteht und dieses Roheisen darauf unter Belassung eines Eisenbades im Ofen. beispielsweise durch Kippen des Ofens, ausgebracht wird. Das Eisenbad füllt etwa die Hälfte des
Ofens oder noch etwas mehr und dient als Wärmespeicher und Reduktionsmittel für jede folgende
Beschickung. Die sich bei dem Reduktionsprozess im Ofen bildenden Gase werden mittels eines Ex- haustors 8, der an das Rohr 5 unterhalb des doppelten Gichtverschlusses 4 angeschlossen ist, abge- saugt. Sie durchstreichen dabei das Rohr 7, die Drehtrommel 6 und einen Teil des Rohres 5 im Gegen- strom zu der Beschickung.
Infolge der hohen Temperatur der Gase, die etwa 10000 C beträgt, wird die Beschickung nicht unerheblich vorgewärmt und gleichzeitig auch noch infolge des verhältnis- mässig hohen Kohlenoxydgehaltes der Abgase vorreduziert. Die Anwendung einer möglichst fein- stückigen Beschickung sowie das Drehen der Trommel 6 ermöglicht eine innige Berührung der Abgase mit der Beschickung. Um ein Nachfallen der Beschickung während des Kippens des Ofens 1 zu ver- hüten, ist in dem feststehenden Rohr 7 ein Absperrschieber 9 vorgesehen, der gleichzeitig auch noch zur Dosierung der jeweils zugeführten Menge der Beschickung dienen kann.
Für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens ist es angebracht, den von dem Eisenbad 2 bedeckten Teil des Ofens 1 (Herd) und gegebenenfalls auch das darüber befindliche Ofengewölbe aus
Kohlenstoffsteinen herzustellen. Lediglich an der Stelle der Seitenwandung des Ofens, die mit der
Oberfläche des Eisenbades 2 in Berührung kommt, dürften im allgemeinen Kohlenstoffsteine als Aus- kleidung eine zu hohe Beanspruchung erfahren, so dass an dieser Stelle Magnesit oder ein ähnlicher
Stoff für die Auskleidung zweckmässigerweise verwendet wird.
In solchen Fällen, wo der Kohlenoxydgehalt der Abgase oder ihre Menge so gross ist, dass die
Abgase nicht mehr vollständig für die gewünschte Vorwärmung und Vorreduktion der Beschickung ausgenutzt werden können, ist es möglich, einen Teil der Abgase nach Mischung mit Sauerstoff, ins- besondere Luft, zur zusätzlichen Beheizung der Drehtrommel 6, sei es von innen oder von aussen, zu verwenden, wie dies an sich bekannt ist. Im ersteren Falle genügt es, wenn am Rohr 7 eine Zutritts- öffnung für Luft vorgesehen wird, etwa an der Berührungsstelle des Rohres mit der Drehtrommel 6, während im zweiten Falle ein zusätzliches Rohr vorgesehen werden muss, das die Gase vom Ofen oder vom Rohr 7 aus nach der Aussenwand der Drehtrommel 6 hinführt. Ein Teil der Abgase kann ge- wünschtenfalls auch zur Beheizung des Ofens mitverwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur direkten Erzeugung von Roheisen durch Aufgabe eines Gemisches von festem
Eisenerz und Reduktionskohlenstoff in ein feuerfliissiges, Kohlenstoff enthaltendes Eisenbad, dadurch gekennzeichnet, dass das Erz-Kohlenstoff-Gemisch in ein Eisenbad eingebracht wird, dessen Kohlen- stoffgehalt etwa 2. 8% beträgt.