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Verfahren zum Reduzieren von Eisenerzen
Beim Frischen von Roheisen nach dem Roheisen-Erz-Verfahren ist der Prozess mit der Reduktion der
Eisenerze verbunden, durch die dem Metallbad entsprechende Eisenmengen zuwachsen. Man hat immer wieder versucht, diese Tatsache für die unmittelbare Herstellung von Eisen aus Erzen nutzbar zu machen und dabei von einer Reduktion der Erze durch flüssigen Kohlenstoff gesprochen. Ein solches Verfahren wird aber nur dann betrieblich brauchbar, wenn es gelingt, den zur Reduktion der Erze in dem flüssigen
Eisenbad verbrauchten Kohlenstoff laufend und in dem Mass zu ersetzen, wie er benötigt wird.
Nach einem bekannten Verfahren zum Herstellen von Eisen und Stahl unmittelbar aus Erzen und
Zuschlägen geschieht das dadurch, dass dem z. B. mit Elektrowärme beheizten Eisenbad der Reduktion- kohlenstoff durch in das Bad eintauchende nachstellbare, aus Kohle bestehende, nach Art von Kohle- elektroden gebildete Formkörper geliefert wird und das reduzierte Eisen und die Schlacke periodisch oder laufend abgestochen werden. Andere Vorschläge befassen sich mit dem Einpressen von Kohlenstoff in das die Reduktion auslösende Eisenbad in Form von Kohle und auch von flüssigen oder gasförmigen Kohlen- wasserstoffen.
Zum Stand der Technik gehört schliesslich ein Verfahren zur Gewinnung von Eisen im
Flammofen unter Benutzung eines Bades von flüssigem hochgekohlten Eisen als Reduktionsmittel, dessen
Kohlenstoff nach Bedarf durch Zugabe von Kohlungsmitteln dadurch wieder ersetzt wird, dass in den einen von zwei getrennten, durch im Boden vorgesehene Öffnungen miteinander verbundenen, das Eisenbad enthaltenden Herden die zu reduzierenden Eisenerze, in den andern die Kohlungsmittel für das Eisenbad eingetragen werden. Bei diesen Verfahren kann nicht nur auf Roheisen, sondern auch unmittelbar auf
Stahl gearbeitet werden, dadurch nämlich, dass die Zufuhr des Kohlenstoffs zum Eisenbad unterbrochen und an letzterem danach, wie beim Roheisen-Erz-Verfahren, frischend gearbeitet wird.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein in besonderem Masse betrieblich einfaches, wirtschaftliches und wirksames Verfahren zum Eintragen von Kohlenstoff in ein in bekannter Weise zur Reduktion von Eisenerzen über die flüssige Phase verwendetes Eisenbad. Das Verfahren besteht darin, dass das die Reduktion bewirkende flüssige Eisen portionsweise in ein evakuierbares Gefäss eingesaugt, dort aufgekohlt und anschliessend wieder an das Bad zurückgegeben wird. Das Einsaugen und Wiederabgeben des aufgekohlten Eisens an das die Reduktionsarbeit leistende Bad kann entweder dadurch geschehen, dass das unter konstantem Vakuum stehende und mit einem rohrförmigen und in die Schmelze eintauchenden Bodenauslass versehene Gefäss periodisch angehoben und gesenkt wird, wodurch sich die barometrischen Verhältnisse in der verlangten Weise ändern.
Man kann das Eisen aber auch unter Vakuum ansaugen, aufkohlen und durch Änderung des Drucks im Entgasungsbehälter (Fluten mit Gas) wieder ablassen.
Neben der betrieblichen Einfachheit dieses Aufkohlungsverfahrens ergeben sich für den Ablauf des Reduktionsprozesses dadurch ganz besondere Vorteile, dass die Lösung des Kohlenstoffs im Eisen unter Vakuum aussergewöhnlich rasch vor sich geht und das periodische Fortsaugen und Wiederzupumpen der Schmelze eine für den wirtschaftlichen Ablauf der Eisenreduktion unbedingt erforderliche lebhafte Badbewegung erzeugt.
Das erfindungsgemässe Verfahren sei an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Reduktionsofen und Fig. 2 eine Aufsicht auf diesen Ofen darstellt.
Der mit einem Vorherd 2 ausgestattete Herdofen 1 ist mit einem Roheisenbad 3 gefüllt, das entweder
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7.zugeführt, das im vorliegenden Falle durch eine Stirnwand des Ofens ragt. Mit 10 ist ein Brenner bezeichnet, der die für die Erzreduktion erforderliche Wärme aufbringt. An der Längsseite des Ofens befinden sich der Eisenabstich 11 und der Abstich 12 für die Schlacke. Natürlich können die zu reduzierenden Erze dem Ofen auch anders als in der gezeichneten Form zugeführt werden, u. zw. entweder mit den erforderlichen schlackengebenden Zuschlägen gemöllert oder auch getrennt von diesen. Die Beheizung des Ofens kann mit festen und gasförmigen Brennstoffen erfolgen, aber auch durch Elektrowärme.
In dem beschriebenen Ofen spielt sich das Verfahren nach der Erfindung nun folgendermassen ab :
Nachdem das flüssige Roheisen mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 4 bis 4, 5% in den Ofen eingebracht worden ist, beginnt die Zugabe des zu reduzierenden Erzes, das vornehmlich pulverförmig oder körnig ist und beispielsweise aus den bekannten Konzentraten, Schlichen und auch aus Klesabbränden bestehen kann. Zusammen mit den Erzen werden auch die Zuschläge eingeführt und dabei so gemöllert, dass sich beim Reduzieren auf dem kohlenstoffhaltigen Eisenbad eine gut flüssige Schlacke bildet, deren Menge im übrigen aber von der Reinheit der jeweils verwendeten Erze abhängt, bei hochhaltigen Erzen also verhältnismässig klein sein wird.
Da mit ihrer Aufgabe auf das kohlenstoffhaltige Schmelzbad die gegichteten Eisenerze reduziert werden und dabei flüssiger Kohlenstoff verbraucht wird, muss dem Bad fortlaufend die zur Reduktion erforderliche Kohlenstoffmenge zugeführt werden. Das geschieht nun erfindungsgemäss dadurch, dass die die Reduktion bewirkende Schmelze portionsweise in das Vakuumgefäss 4 eingesaugt, dort aufgekohlt und wieder in das Schmelzbad zurückgegeben wird. Da das Aufkohlen im Vakuum ausserordentlich rasch erfolgt, ist die Leistung des Verfahrens eine sehr grosse. Dabei kommt aber auch der durch das portionsweise Absaugen und Einpumpen in der reduzierenden Schmelze erzeugten lebhaften Badbewegung eine überragende Bedeutung zu.
Deshalb kann die Reduktion von Eisenerzen nach dem erfindungsgemässen Verfahren auch in andern
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B.durchgeführt werden.
Wie bei der Reduktion von Eisenerzen über flüssigen Kohlenstoff überhaupt, kann auch beim erfindungsgemässen Verfahren das freiwerdende Kohlenoxydgas zur Beheizung des freien Ofenraumes verwendet werden. Man kann es dabei auch zur Vorwärmung und Vorreduktion der Feinere verwenden, indem man teilweise verbranntes Gas beispielsweise durch die sich drehende Zufuhrtrommel 9 dem Erzstrom entgegen abführt.
Bei der Herstellung von Stahl unmittelbar aus Eisenerzen über flüssigen Kohlenstoff unterbleibt bei unveränderter Erzaufgabe bekanntlich die Kohlenstoffzufuhr, nachdem eine'bestimmte Roheisenmenge erzeugt worden ist. Es findet dann ein Frischen des kohlenstoffhaltigen Eisenbades wie beim Roheisenerzprozess statt. Die Erfindung schlägt nun vor, auch während dieser Frischarbeit das Eisen portionsweise in den Vakuumbehälter einzusaugen und es nach dem Evakuieren dem Bad wieder zurückzugeben. In dieser Weise dient die Vakuumanlage wiederum als Rührgerät zur Herstellung einer intensiven Badbewegung. Das Frischen kann nicht nur durch Erze, sondern auch in bekannter Weise durch Auf- und Einblasen von Sauerstoff geschehen.
Durch die ständige Vakuumbehandlung wird dabei, solange genügend Kohlenstoff für die Kohlenoxydreaktion zur Verfügung steht, der Sauerstoffgehalt des Bades auf Werten gehalten, die weit unter den sonst beim Frischen auftretenden Sauerstoffgehalten liegen. Das Bad wirkt dann reduzierend auf die Schlacke, die am Ende des Frischprozesses infolgedessen sehr eisenarm ist.
Wenn der Kohlenstoffgehalt des Bades am Ende des Frischprozesses so weit gesenkt ist, dass er nicht mehr zum stöchiometrischen Umsatz mit dem Sauerstoff des Bades ausreicht, dann kann die Entfernung weiteren Sauerstoffs durch entsprechende Mengen in das Evakuierungsgefäss eingeführten Kohlenstoffs geschehen. Im Vakuum kann man den Stahl auch auf jeden gewünschten Endgehalt aufkohlen, seine Zusammensetzung durch Erz korrigieren sowie seine Güte durch Desoxydieren, Denitrieren usw. weitgehend beeinflussen.
Im gezeichneten Falle ist zum Aufkohlen und Behandeln der Schmelze an den Reduktions- und Behandlungsofen nur ein Entgasungsbehälter angeschlossen. Man kann auch mit mehreren solchen Be-
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hältern arbeiten und die Behälter anders als über Vorberde an die Schmelze bzw. den Ofen anschliessen, z. B. dadurch, dass man den oder die Behälter über dem Ofen anordnet und ihre Ansaug- und Ablaufstutzen unmittelbar durch den Herdraum des Ofens führt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Reduzieren von Eisenerzen durch fortlaufendes Aufgeben der Erze und Zuschläge auf ein hochgekohltes, flüssiges Eisenbad, dessen Kohlenstoff in dem Umfang ersetzt wird, wie ihn die Reduktion der Erze verbraucht, dadurch gekennzeichnet, dass das die Reduktion bewirkende flüssige Eisen portionsweise in ein evakuiertes Gefäss eingesaugt, dort aufgekohlt und anschliessend wieder an das Bad zurückgegeben wird.