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Verfahren zur Verringerung des Schwefelgehaltes im Eisen und zur Ersparnis von Koks im Kupolofen
Zum Erschmelzen von Grau- und Temperguss sowie von Rinneneisen zur Herstellung von Stahlguss hat man bisher vorteilhaft den Heisswind-Kupolofen verwendet. Infolge der hohen Windvorwärmung von 4000 C und mehr wurde eine Kokseinsparung von 30% und mehr gegen- über dem Kupolofenbetrieb mit Kaltwind erreicht. Durch die geringeren Koksmengen des Heisswindofens gegenüber dem Kaltwind-Kupolofen können im Heisswindofen Schwefelgehalte von 0, 1% S und weniger eingestellt werden, d. h. die Schwefelgehalte liegen etwa in der Grössenordnung um 30% niedriger als bei dem im Kaltwindofen hergestellten Eisen.
Andere bekannte Verfahren zur Entschwefelung von Eisen werden mit Hilfe von Kalziumkarbid durchgeführt. Die Entschwefelung mit Kalziumkarbid fand meistens in der Pfanne statt, u. zw. wurde Kalziumkarbid in Stabform eingeblasen oder in stückiger Form aufgegeben. Das Verfahren ist verhältnismässig umständlich und bringt auch keine befriedigenden Ergebnisse, zumal der Temperaturabfall des Eisens giesstechnische
Schwierigkeiten verursacht.
Es ist ferner bekannt, Kalziumkarbid in den Elektroofen aufzugeben, um mit Hilfe der sich durch Kalziumkarbid bildenden kalkhaltigen
Schlacke eine Entschwefelung durchzuführen.
Kalziumkarbid ist ferner als sogenannter Impfstoff bei der Herstellung von Grauguss schon früher verwendet worden.
Es gehört auch zum Stand der Technik, Kalziumkarbid in den Kupolofen aufzugeben, um ein schwefelarmes Kupolofeneisen zu erzielen.
Bisher hat man bei allen Versuchen mit Kalziumkarbid ein Karbid verwendet, bei dem ein hoher Gasgehalt, der in Litern ausgedrückt wird, eingestellt wurde. Diese Karbide zeigen aber eine sehr hohe Schmelztemperatur von 18000 C und mehr.
Bei der Aufgabe dieses Karbids mit einer
Schmelztemperatur von 18000 C in den Kupolofen zeigte es sich, dass eine Beeinflussung des Kupolofeneisens, d. h. eine Reaktion des aufgegebenen Kalziumkarbids, erst verhältnismässig spät, u. zw. nach einer Anzahl von Chargen, auftrat, nämlich dann, wenn oberhalb der Düsenebene im Kupolofen eine solche Temperatur eingestellt werden konnte, dass die Schmelztemperatur des Karbids erreicht wurde. Bei dem Kalziumkarbid mit einem Schmelzpunkt von 1800 C und mehr musste also auch im Kupolofen eine Temperatur von 18000 C erreicht werden, um eine Auflösung des Karbids zu erreichen und das Karbid zur Wirkung kommen zu lassen.
Überraschenderweise hat es sich nun gezeigt, dass die Reaktionsgeschwindigkeit des Karbids im Kupolofen ganz bedeutend gesteigert werden kann, wenn man ein solches Karbid in den Kupolofen aufgibt, dessen Schmelztemperatur niedriger als 18000 C, möglichst zwischen 1650 und 17000 C, liegt, d. h. ein etwa 66-70%igues Kalziumkarbid. Es konnte nicht vorausgesehen werden, dass der mit diesem niedrigen Schmelzpunkt im Karbid zwangsweise vorhandene niedrigere Gasgehalt bzw. die Gasausbeute, die bis zu 10% und mehr niedriger liegt als bei Kalziumkarbid mit über 1800 C liegender Schmelztemperatur, sich vorteilhafter bei der Aufgabe in den Kupolofen erweisen würde als ein Karbid mit einem Schmelzpunkt über 1800 C und einer Gasausbeute von mindestens 300 Liter.
Das Karbid mit einem Schmelzpunkt niedriger als 1800 C, möglichst zwischen 1650 und
1700 C, wird in Mengen von etwa bis zu 4% vom Eisengewicht der Kupolofengattierung beigefügt, u. zw. vorzugsweise in Mengen von etwa 2%.
Die durch den Karbidzerfall freiwerdende Wärme im Kupolofen ermöglicht bedeutende Kokseinsparungen. Beispielweise wird bei 2% Karbidaufgabe des Karbids mit einer Schmelztemperatur zwischen 1650 und 1700 C eine Ersparnis an Koks von 30 bis 50% erreicht, wobei die Temperatur des flüssigen Eisens keinen Abfall gegenüber der Gattierung erleidet, die ohne Karbid niedergeschmolzen wurde. Entsprechend dieser geringeren Koksmenge ermässigt sich auch der Schwefelgehalt gegenüber dem Kupolofeneisen, das ohne Karbid mit entspre-
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chend höherem Kokseinsatz erschmolzen wurde, ebenfalls um etwa 30-50%. Gleichzeitig erhöht sich entsprechend dem geringeren Koksaufwand auch die Leistung des Kupolofens.
Durch die vor und oberhalb der Düsenebene erreichte hohe Schmelztemperatur wird die Aufkohlung des Kupolofeneisens auf einen höheren Kohlenstoffgehalt als das bei einem Niederschmelzen ohne Karbid der Fall ist, erreicht.
Man kann deshalb zur Erzielung hochwertiger Eisensorten den Anteil an Roheisen ermässigen, d. h. den Anteil an Schrott erhöhen, und damit die Wirtschaftlichkeit des Kupolofenbetriebes steigern.
Die Verwendung von Kalziumkarbid mit niedrigem Schmelzpunkt unter 1800 C hat einen weiteren Vorteil, dass dieses Karbid ein viel grösseres und schnelleres Reaktionsvermögen zeigt als ein Karbid mit höherem Schmelzpunkt von 1800 C und mehr.
Oberhalb der Düsen des Kupolofens entstehen bei Verwendung von Kalziumkarbid in der Gattierung des Kupolofens Temperaturen, die sonst nur in sogenannten Heisswindöfen unter Verwendung einer Windvorwärmung von 400 bis 500 C und mehr erzielt werden konnten. Durch diese hohen Temperaturen wird die Reduktionstemperatur der Kieselsäure eingestellt, so dass durch Reduktion von Si02, beispielsweise aus der Schlacke, ein Abbrand des Siliziums aus der Gattierung verhindert wird, was ebenfalls zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Kupolofenbetriebes beiträgt.
Die Eisentemperaturen am Abstich liegen bei Verwendung des Kalziumkarbids mit niedrigerer Schmelztemperatur von 1650 bis 17000 C keinesfalls niedriger als die Abstichtemperaturen bei Verwendung von Kalziumkarbid mit höherem Schmelzpunkt von 18000 C und mehr und Verwendung der gleichen Koksmenge. Immerhin konnten durch Ersparnis von 30 bis 50% Koks unter Verwendung von 2% Kalziumkarbid, auf den Eiseneinsatz bezogen, die gleichen Abstichtemperaturen erzielt werden wie bei Schmelzen mit einem Mehreinsatz von 30 bis 50% Koks ohne Verwendung von Kalziumkarbid.
Der ganze Ofengang, u. a. der Ausbrand des Futters ist schliesslich der wirtschaftlichen und metallurgischen Auswirkungen infolge des niedrigeren Koksverbrauches im Kupolofen und bei dem damit verbundenen niedrigeren Schwefelgehalt genau so, wie bei Kupolöfen, die mit Heisswind gefahren werden. Das Kalziumkarbid wird zweckmässigerweise in stückiger Form in der Gattierung des Kupolofens aufgegeben, wobei man vorteilhaft die Stückgrösse nicht zu klein wählen darf, damit diese nicht von dem Wind herausgetragen werden.
Es ist auch möglich, durch die Düsen oder oberhalb der Düsen in den Schmelzraum Kalziumkarbid in stückiger oder in staubförmiger Form einzubringen bzw. einzublasen.
Weiter ist es möglich, Kalziumkarbid einem Heisswind-Kupolofen aufzugeben, wobei gegen- über den durch den Heisswindbetrieb erzielten Ersparnissen noch weitere Ersparnisse durch Einsparung von Koks und die genannten metallur-
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können.
Es ist selbstverständlich auch möglich, Kalziumkarbid mit niedrigerem Schmelzpunkt im Kupolofen mit basischer oder neutraler Auskleidung zur Anwendung zu bringen, wobei eine basische oder neutrale Schlackenführung gegebenenfalls vorteilhaft ist. Selbstverständlich wird Kalziumkarbid in Verbindung mit den im Kupolofenbetrieb üblichen Kalkzusätzen heruntergeschmolzen.
Die Gesamtwirkung des Karbids, insbesondere die Erhöhung der Temperatur in der Schmelzzone, wird noch besonders begünstigt, wenn das Karbid bzw. das Karbid mit dem inerten Zusatz in Umhüllungen aufgegeben wird.
Dadurch wird bewirkt, dass das aufgegebene Karbid oder auch das aufgegebene Karbid in Mischung mit dem gebrannten Kalk durch den Wassergehalt der Verbrennungsluft nicht zersetzt wird. Bei feuchter Witterung, wo der Koks und das Roheisen besonders feucht sein können, tritt nämlich bei ohne Umhüllung aufgegebenem Kalziumkarbid eine vorzeitige Zersetzung ein.
Dieser Zersetzung kann man dadurch begegnen, dass man das Karbid, gegebenenfalls im Gemisch mit dem gebrannten Kalk, in brennbaren Umhüllungen, d. h. in Säcken oder Beuteln aus Kunststoff oder Papier verpackt, oder auch in nicht brennbaren Umhüllungen dem Kupolofen aufgibt. Als solche Umhüllung ist besonders Eisenblech geeignet, wobei das Karbid in guter Durchmischung mit Kalk, gegebenenfalls in Blechpakete od. dgl. eingepresst, verwendet wird.
Der Vorteil, das Karbid in Blechpakete zu verpacken bzw. in Blech einzupressen, d. h. in einen nicht brennbaren Umhüllungsstoff, liegt darin, dass das Karbid mit dem Schmelzgut im Kupolofen bis zur Schmelzzone vordringt, ohne von dem Wassergehalt der Verbrennungsluft (Ofenwind) vorzeitig zersetzt zu werden. In der Schmelzzone wird das Karbid gleichzeitig mit der : Gattierung zum Schmelzen gebracht, und es kann dort in konzentrierter Form seine temperatursteigernde und schwefelverringernde Wirkung im Kupolofen ausüben. Es konnte festgestellt werden, dass durch das erfindungsgemässe Verfahren, d. h. : durch die Verwendung von normalem Handelskarbid mit gebranntem Kalk, die gleichen technischen Vorteile erzielt werden konnten wie bei der Verwendung von Karbid mit niedrigem
Schmelzpunkt.
Es hat sich insbesondere gezeigt, dass der Schwefelgehalt im Eisen durch Aufgabe von Kalziumkarbid mit gebranntem Kalk in demselben Masse herabgesetzt wird, wie Einsparungen an Koks gemacht werden, so dass auf eine zusätzliche Entschwefelung in der Pfanne verzichtet werden kann. Es zeigen sich ferner die gleichen günstigen und erwünschten Aufkohlungserscheinungen. Auch wird die in und direkt
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unter der Schmelzzone bzw. in der Schmelzebene erwünschte hohe Schmelztemperatur erreicht und die dadurch bewirkte günstige Temperatursteigerung des Rinneneisens. Durch den geringeren Kokssatz wird ferner auch eine wesentliche Leistungssteigerung des Kupolofens bewirkt.
Beispiel : Auf 1 t Metalleinsatz in den Kupolofen, bestehend aus Roheisen, Gussbruch und Schrott sowie Kreislaufmaterial, werden 20 kg normales Handelskarbid in der Körnung von etwa 5-50 mm in guter Durchmischung mit 1, 48 kg gebranntem Kalk der gleichen Körnung, entsprechend 7, 4% des Karbids, in den Kupolofen eingebracht, wobei das Karbid-Kalk-Gemisch in dünnwandigen Blechtrommeln verpackt ist. Das Handelskarbid hat eine Gasausbeute von 300 l Azetylen pro kg Karbid ; der Schmelzpunkt des Karbids liegt bei über 1840 C.
Dazu kommt der übliche Kalksteinzusatz von 3 bis 7% des Eisenanteils, d. h. etwa 30-60 kg. Der CaO-Gehalt des dem Karbid zugesetzten gebrannten Kalks beträgt etwa 96%, der Kokssatz beispielsweise 12, 5%, während dieser früher ohne Verwendung von Kalziumkarbid ohne und
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Höhe durch die Zusammensetzung der Gattierung bestimmt wird, geht auch der Schwefelgehalt des Rinneneisens von etwa 0, 19% auf 0, 13% zurück, d. h. etwa um die gleiche Menge wie die Ersparnis an Koks.
Die Mischung von normalem Handelskarbid mit 7, 4 Gew.-Teilen an gebranntem Kalk, auf das Handelskarbid bezogen, besitzt einen Schmelzpunkt von etwa 17000 C. Gibt man auf 100 Gewichtsanteile normales Handelskarbid mit 300 I Azetylenausbeute pro kg Karbid aber 12 Gewichtsanteile gebrannten Kalk, d. h. bei einem Kupolofensatz von 1000 kg Eisenanteil und 20 kg normalem Handelskarbid 2, 4 kg gebrannten Kalk der genannten Körnung mit einem CaO-Gehalt von etwa 96%, so kann der Schmelzpunkt der Mischung bis auf 1650 C ermässigt werden. Bei diesen Temperaturen kommt das Karbid in Verbindung mit dem gebrannten Kalk in der Schmelzzone zum Schmelzen und damit auch zur Wirkung.
Es ist aber nicht erforderlich, Kalziumkarbid mit hohem Schmelzpunkt und einer hohen Gasausbeute in Mischung mit gebranntem Kalk in den Kupolofen einzubringen, sondern es kann selbstverständlich auch Kalziumkarbid mit niedrigerem Schmelzpunkt und geringerer Gasausbeute, beispielsweise von nur 270 I je kg Karbid, in den Kupolofen eingebracht werden, wobei der Schmelzpunkt auch dieses Karbids durch Zusatz von gebranntem Kalk weiter ermässigt werden kann.
Dabei sei noch weiter bemerkt, dass das Kalziumkarbid mit Kalziumoxyd labile Molekularverbindungen bildet, denen verschiedene Eutektika entsprechen. Bei etwa 16340 C liegt ein Minimum mit dem tiefsten Schmelzpunkt. Von diesem Minimum an steigt mit zunehmendem Gehalt an Kalziumoxyd die Schmelztemperatur wieder an, bis ein neues Maximum erreicht wird. Infolgedessen entsprechen bei den tiefer schmelzenden Karbid-Kalk-Gemischen einer bestimmten Temperatur zwei oder mehr Gemische mit verschiedenem Kalkgehalt. Diese Gemische kann man als Lösungen der labilen Molekularverbindungen im Kalziumoxyd oder umgekehrt auffassen.
Der technische Fortschritt des vorliegenden Verfahrens besteht darin, dass sowohl das Kalziumkarbid mit erniedrigtem Schmelzpunkt als auch das normale Handelskarbid mit entsprechendem Kalkzusatz infolge ihres niedrigen Schmelzpunktes mit der aufgegebenen Gattierung herunterschmelzen und die entschwefelnde und temperatursteigernde Wirkung des Karbids sofort eintritt.
Darüber hinaus bewirkt dieser Karbidzusatz auch eine Leistungssteigerung, die etwa in der Grössenordnung der prozentualen Koksersparnis liegt, und eine bedeutende Ermässigung des Schwefelgehaltes des Rinneneisens, wobei die Verringerung des Schwefelgehaltes selbstverständlich von der Basizität der Schlacke abhängig ist.
Bei Kupolöfen mit saurer Auskleidung muss die Schlacke sauer gehalten werden und die erreichte Erniedrigung des Schwefelgehaltes im Rinneneisen entspricht prozentuell der Ersparnis an Koks gegenüber dem Kaltwindbetrieb ohne Verwendung von Kalziumkarbid mit gebranntem Kalk.
Bei Kupolöfen mit basischer Auskleidung oder Kupolöfen mit neutralem Futter, beispielsweise aus Kohlenstoffstampfmasse im Gestell, kann die entschwefelnde Wirkung des Kalziumkarbids mit erniedrigtem Schmelzpunkt ganz bedeutend gesteigert werden, da der Ofen mit hochbasischer Entschwefelungsschlacke gefahren werden kann. Es ist deshalb auch möglich, fast den gesamten Schwefel in die Schlacke zu überführen und Rinneneisen mit Schwefelgehalten zu erhalten, die in der Grössenordnung von etwa 0, 01 bis 0, 02%, teils niedriger, liegen. Die durch die Verwendung von Kalziumkarbid in Verbindung mit gebranntem Kalk zu erreichende sehr hohe Schmelztemperatur vor den Düsen bewirkt eine gute Aufkohlung, d. h. eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes des Rinneneisens und die damit verbundenen qualitätsmässigen Vorteile.
Der mengenmässige Zusatz von Kalziumkarbid mit erniedrigtem Schmelzpunkt bzw. von Kalziumkarbid in Mischung mit gebranntem Kalk darf bei Kupolöfen mit saurer Auskleidung nur so hoch erfolgen, dass die Schlacke noch vorwiegend sauer, also kieselsäurehaltig, ist. Mengenmässig ist deshalb der prozentuale Anteil des Kalziumkarbids bzw. von Karbid mit Kalkzusatz an der Gattierung nach oben hin begrenzt.
Bei Kupolöfen mit basischer Auskleidung bzw. mit neutraler Auskleidung hingegen, die beide eine hochbasische Schlackenführung zulassen, sind dem Mengenanteil von Kalziumkarbid und in Mischung mit gebranntem Kalk keine Grenzen gesetzt.
Das Verfahren zur Verringerung des Schwefelgehaltes im Eisen und zur Einsparung von Koks
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im Kupolofen unter Verwendung von Kalziumkarbid mit niedrigerem Schmelzpunkt als 1800 C, vorzugsweise mit einem Schmelzpunkt von 1650 bis 1700 C, bietet also nicht nur bedeutende metallurgische Vorteile, insbesondere durch die Erreichung niedrigerer Schwefelgehalte und einer besseren Aufkohlung in Verbindung mit einer hohen Schmelzüberhitzung und der damit verbundenen feineren Graphitausscheidung, sondern auch wirtschaftliche Vorteile. indem infolge der bedeutenden Koksersparnis unter Einsatz der für den Kalziumkarbid-Verbrauch aufzuwendenden Kosten eine Senkung der Herstellungskosten für das flüssige Eisen erzielt werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verringerung des Schwefelgehaltes im Eisen und zur Ersparnis von Koks im Kupolofen unter Verwendung von Kalziumkarbid, das der Gattierung des Ofens aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Kalziumkarbid, dessen Schmelztemperatur niedriger als 18000 C, vorzugsweise zwischen 1650 und 1700 C liegt, d. h. ein etwa 66-70%igues Kalziumkarbid verwendet.
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Process for reducing the sulfur content in iron and for saving coke in the cupola furnace
The hot-blast cupola furnace has hitherto been advantageously used to melt gray and malleable cast iron and channel irons for the production of cast steel. As a result of the high wind preheating of 4000 C and more, coke savings of 30% and more were achieved compared to cupola operation with cold wind. Due to the lower amount of coke in the hot blast furnace compared to the cold blast cupola furnace, sulfur contents of 0.1% S and less can be set in the hot blast furnace, i.e. H. the sulfur content is around 30% lower than that of iron produced in a cold blast furnace.
Other known methods of desulfurizing iron are carried out with the aid of calcium carbide. The desulphurisation with calcium carbide mostly took place in the pan, u. between. Calcium carbide was blown in in stick form or given up in lump form. The process is relatively cumbersome and does not produce satisfactory results, especially since the temperature drop in the iron is technical in terms of casting
Causing trouble.
It is also known to add calcium carbide to the electric furnace in order to use the calcium carbide-forming calcium carbide
Desulfurization of the slag.
Calcium carbide has also been used as a so-called vaccine in the manufacture of gray cast iron.
It is also known in the art to add calcium carbide to the cupola to achieve a low sulfur cupola iron.
So far, in all experiments with calcium carbide, a carbide has been used in which a high gas content, which is expressed in liters, was set. However, these carbides show a very high melting temperature of 18,000 C and more.
When doing this carbide with a
Melting temperature of 18000 C in the cupola it was found that an influence on the cupola iron, i.e. H. a reaction of the abandoned calcium carbide, only relatively late, u. between a number of batches, namely when a temperature above the nozzle level in the cupola furnace could be set such that the melting temperature of the carbide was reached. In the case of calcium carbide with a melting point of 1800 C and more, a temperature of 18000 C had to be reached in the cupola in order to dissolve the carbide and let the carbide take effect.
Surprisingly, it has now been shown that the reaction speed of the carbide in the cupola furnace can be increased significantly if you add such a carbide to the cupola furnace, the melting temperature of which is lower than 18000 C, if possible between 1650 and 17000 C, i.e. H. an approximately 66-70% igues calcium carbide. It could not be foreseen that the lower gas content inevitably present in the carbide with this low melting point or the gas yield, which is up to 10% and more lower than with calcium carbide with a melting temperature of over 1800 C, would be more advantageous for the task in the cupola furnace would prove to be a carbide with a melting point above 1800 C and a gas yield of at least 300 liters.
The carbide with a melting point lower than 1800 C, preferably between 1650 and
1700 C, is added in amounts of up to 4% of the iron weight of the cupola furnace, u. between. Preferably in amounts of about 2%.
The heat released by the carbide disintegration in the cupola furnace enables significant coke savings. For example, with 2% carbide loading of the carbide with a melting temperature between 1650 and 1700 C, a saving in coke of 30 to 50% is achieved, the temperature of the molten iron not being reduced compared to the type that was melted down without carbide. Corresponding to this lower amount of coke, the sulfur content is also reduced compared to the cupola iron, which without carbide with corresponding
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chend higher coke was melted, also by about 30-50%. At the same time, the output of the cupola also increases in accordance with the lower coke expenditure.
The high melting temperature achieved in front of and above the nozzle plane results in the carburization of the cupola iron to a higher carbon content than is the case with melting down without carbide.
One can therefore reduce the proportion of pig iron in order to obtain high-quality iron types. H. Increase the proportion of scrap and thus increase the profitability of the cupola furnace operation.
The use of calcium carbide with a low melting point below 1800 C has a further advantage that this carbide shows a much greater and faster reactivity than a carbide with a higher melting point of 1800 C and more.
When calcium carbide is used in the cupola furnace, temperatures above the nozzles of the cupola furnace can otherwise only be achieved in so-called hot blast furnaces using wind preheating of 400 to 500 C and more. The reduction temperature of the silica is set by these high temperatures, so that the reduction of SiO2, for example from the slag, prevents the silicon from burning off from the charge, which also increases the profitability of cupola operation.
The iron temperatures at tapping are by no means lower when using calcium carbide with a lower melting temperature of 1650 to 17000 C than the tapping temperatures when using calcium carbide with a higher melting point of 18000 C and more and using the same amount of coke. After all, by saving 30 to 50% coke using 2% calcium carbide, based on the iron input, the same tapping temperatures could be achieved as with smelters with an additional 30 to 50% coke input without using calcium carbide.
The whole oven course, u. a. The burnout of the fodder is ultimately the same as in the case of cupolas that are operated with a hot wind, due to the economic and metallurgical effects due to the lower coke consumption in the cupola furnace and the associated lower sulfur content. The calcium carbide is expediently given up in lumpy form in the charge of the cupola, whereby it is advantageous not to choose too small the size of the lump so that it is not carried out by the wind.
It is also possible to introduce or blow calcium carbide in lumpy or dusty form into the melting chamber through the nozzles or above the nozzles.
It is also possible to add calcium carbide to a hot-blast cupola furnace, whereby, compared to the savings achieved by the hot-blast operation, further savings are made by saving coke and the aforementioned metallurgical
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can.
It is of course also possible to use calcium carbide with a lower melting point in the cupola furnace with a basic or neutral lining, with a basic or neutral slag flow being advantageous if necessary. It goes without saying that calcium carbide is melted down in conjunction with the lime additives commonly used in cupola operation.
The overall effect of the carbide, in particular the increase in the temperature in the melting zone, is particularly favored if the carbide or the carbide with the inert additive is placed in casings.
This has the effect that the abandoned carbide or the abandoned carbide in a mixture with the quick lime is not decomposed by the water content of the combustion air. In damp weather, where the coke and the pig iron can be particularly damp, calcium carbide will decompose prematurely if the calcium carbide is not coated.
This decomposition can be countered by placing the carbide, optionally in a mixture with the quick lime, in combustible casings, i.e. H. packed in sacks or bags made of plastic or paper, or in non-flammable envelopes in the cupola furnace. Sheet iron is particularly suitable as such a covering, the carbide being used in good mixing with lime, if necessary pressed into sheet metal stacks or the like.
The advantage of packing the carbide in stacks of sheet metal or pressing it into sheet metal, i.e. H. in a non-flammable wrapping material is that the carbide penetrates with the melt in the cupola to the melting zone without being prematurely decomposed by the water content of the combustion air (furnace wind). In the melting zone, the carbide is melted at the same time as the: compound, and there it can exert its temperature-increasing and sulfur-reducing effect in the cupola furnace in concentrated form. It was found that the method according to the invention, i. H. : through the use of normal commercial carbide with quick lime, the same technical advantages could be achieved as with the use of carbide with low
Melting point.
In particular, it has been shown that the sulfur content in iron is reduced by adding calcium carbide with quick lime to the same extent as savings in coke are made, so that additional desulfurization in the ladle can be dispensed with. It also shows the same favorable and desirable carburization phenomena. Also, the in and direct
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reaches the desired high melting temperature below the melting zone or in the melting plane and the resulting favorable temperature increase of the channel iron. The lower coke rate also results in a significant increase in the output of the cupola furnace.
Example: For 1 t of metal used in the cupola furnace, consisting of pig iron, cast iron and scrap as well as recycled material, 20 kg of normal commercial carbide with a grain size of about 5-50 mm are mixed well with 1.48 kg of quick lime of the same grain size, corresponding to 7 , 4% of the carbide, introduced into the cupola, the carbide-lime mixture being packed in thin-walled tin drums. The commercial carbide has a gas yield of 300 l of acetylene per kg of carbide; the melting point of the carbide is over 1840 C.
In addition, there is the usual addition of 3 to 7% of the iron content, i.e. H. about 30-60 kg. The CaO content of the quick lime added to the carbide is about 96%, the coke rate, for example, 12.5%, while this used to be without the use of calcium carbide without and
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If the level is determined by the composition of the type, the sulfur content of the channel iron also falls from about 0.19% to 0.13%, i.e. H. about the same amount as the savings in coke.
The mixture of normal commercial carbide with 7.4 parts by weight of quick lime, based on the commercial carbide, has a melting point of about 17000 C. If one adds to 100 parts by weight of normal commercial carbide with 300 l of acetylene yield per kg of carbide but 12 parts by weight of quick lime, d. H. With a cupola furnace set of 1000 kg of iron and 20 kg of normal commercial carbide 2.4 kg of quick lime of the specified grain size with a CaO content of about 96%, the melting point of the mixture can be reduced to 1650 ° C. At these temperatures, the carbide in combination with the quick lime in the melting zone melts and thus becomes effective.
However, it is not necessary to introduce calcium carbide with a high melting point and a high gas yield mixed with quick lime into the cupola furnace, but calcium carbide with a lower melting point and lower gas yield, for example of only 270 l per kg of carbide, can of course also be introduced into the cupola furnace The melting point of this carbide can also be further reduced by adding quick lime.
It should also be noted that calcium carbide forms labile molecular compounds with calcium oxide, to which various eutectics correspond. At about 16340 C there is a minimum with the lowest melting point. From this minimum on, the melting temperature rises again with increasing calcium oxide content, until a new maximum is reached. As a result, in the case of the lower-melting carbide-lime mixtures, two or more mixtures with different lime content correspond to a certain temperature. These mixtures can be regarded as solutions of the labile molecular compounds in calcium oxide or vice versa.
The technical progress of the present process consists in the fact that both the calcium carbide with a reduced melting point and the normal commercial carbide with the corresponding addition of lime melt down with the given type due to their low melting point and the desulphurising and temperature-increasing effect of the carbide occurs immediately.
In addition, this carbide addition also brings about an increase in performance that is roughly in the order of magnitude of the percentage coke savings, and a significant reduction in the sulfur content of the channel iron, the reduction in the sulfur content of course being dependent on the basicity of the slag.
In cupolas with an acidic lining, the slag must be kept acidic and the reduction in the sulfur content in the channel iron corresponds in percent to the savings in coke compared to cold wind operation without the use of calcium carbide with quick lime.
In cupolas with a basic lining or cupolas with a neutral lining, for example made of rammed carbon in the frame, the desulphurizing effect of calcium carbide with a lowered melting point can be increased significantly, since the furnace can be operated with highly basic desulphurisation slag. It is therefore also possible to transfer almost all of the sulfur into the slag and to obtain channel irons with sulfur contents that are in the order of magnitude of about 0.01 to 0.02%, in some cases lower. The very high melting temperature in front of the nozzles that can be achieved by using calcium carbide in conjunction with quick lime results in good carburization, i.e. H. an increase in the carbon content of the channel iron and the associated quality advantages.
The quantitative addition of calcium carbide with a lower melting point or calcium carbide mixed with quick lime may only be added to cupolas with acidic lining so that the slag is still predominantly acidic, i.e. containing silicic acid. In terms of quantity, therefore, the percentage of calcium carbide or of carbide with added lime in the charge is limited.
In the case of cupolas with a basic lining or with a neutral lining, on the other hand, both of which allow highly basic slag management, there are no limits to the amount of calcium carbide mixed with quick lime.
The process to reduce the sulfur content in iron and to save coke
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in the cupola furnace using calcium carbide with a melting point lower than 1800 C, preferably with a melting point of 1650 to 1700 C, thus not only offers significant metallurgical advantages, in particular through the achievement of lower sulfur contents and better carburization in connection with high melt overheating and the associated associated finer graphite precipitation, but also economic benefits. in that as a result of the significant savings in coke using the costs incurred for the consumption of calcium carbide, a reduction in the production costs for the liquid iron can be achieved.
PATENT CLAIMS:
1. A method for reducing the sulfur content in the iron and for saving coke in the cupola using calcium carbide, which is added to the furnace, characterized in that a calcium carbide whose melting temperature is lower than 18000 C, preferably between 1650 and 1700 C. lies, d. H. an approximately 66-70% igues calcium carbide is used.