Verfahren zur Herstellung von Eisen und Eisenlegierungen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren- zur direkten Herstellung von Eisen und Eisenlegierungen im Elektro ofen unter Verwendung von metalloxy dhal- tigem Material und Reduktionsmittel als Rohmaterialien.
Das metalloxydhaltige Ma terial besteht im allgemeinen aus Oxyderz und in der folgenden Beschreibung wird fast ausschliesslich nur von Erz ge sprochen; es sei aber bemerkt, dass das metalloxy dhaltige Material auch aus Abfall produkten und Zwischenprodukten von an dern Verfahren, zum Beispiel Kiesabbränden, metalloxy dha.ltigen Rückständen und der gleichen bestehen kann.
Das -Reduktionsmit- t.el besteht zweclzmä.ssig aus Kohle oder koh lenstoffhaltigem Material, kann aber ganz oder teilweise durch ein anderes als Reduk tionsmittel wirkendes Material, wie Mangan- eisen, Siliziumeisen, Siliziumaluminiumeisen oder Aluminium und dergleichen gebildet werden. Zur Durchführung des Verfahrens kann jeder beliebige Elektroofen verwendet werden, dessen Ofenraum von der äussern Luft abgeschlossen werden kann und in welchem somit eine reduzierende Atmosphäre aufrecht erhalten werden kann.
Am besten eignen sich indessen Ofen, die mit einer oder mehreren sich durch das obere Gewölbe in den Ofen herunter erstreckenden Elektroden versehen sind, die relativ zum Bade heb- und senkbar sind, wodurch die Wärme in verschiedenen Teilen des Bades bezw. des Ofens nach Wunsch geregelt werden kann.
Zu einer solchen Herstellung von Eisen und Stahl ist ein Verfahren bekannt, gemäss welchem man eine aus einem innigen und ho mogenen Gemisch aus feinzerkleinertem Erz und feinverkleinertem Reduktionsmittel be stehende Beschickung reduziert und schmilzt, welches Gemisch durch zweckmässige Behand lung in solche Form übergeführt worden ist, dass die Erz- und Reduktionsmittelkörnchen in ihrer gegenseitigen Lage fixiert worden sind.
Zur Herstellung von Eisen von beson ders hoher Qualität, zum Beispiel Eisen mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt, von etwa: 0,02 bis 0,04%, oder hochlegiertem Eisen und Stahl hoher Qualität, sowie Ferrolegierungen mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt, ist die- ses Verfahren sehr geeignet.
Wenn es sich aber um die Herstellung von gewöhnlichem Eisen und Stahl oder niedrigprozentigen le gierten Stählen, zum Beispiel gewöhnlicher Handelsqualität von sowohl einfacherer als besserer Beschaffenheit handelt, wird das Verfahren unnötig kostspielig, und zwar in folge der erforderlichen weitgehenden Fein zerkleinerung sowohl des Erzes, als auch des Reduktionsmittels, der Überführung der Be schickung in Brikett- oder andere Stückform und einer nachfolgenden Behandlung dieser Briketts oder Formstücke zwecks Fixierung der gegenseitigen Lage der Körnchen.
Dieses bekannte Verfahren beruht nämlich auf dem an sich richtigen Gedanken, dass jedes kleine Erzkörnchen die für seine Reduktion erfor derliche Menge an Reduktionsmittel unmit telbar bei sich liegend haben soll und dass die Briketts bezw. Formstücke derart beschaffen sein sollen, da.ss sie verhindert werden, zu zer fallen, ehe die Reduktion praktisch vollendet ist, da sonst unkontrollierbare Nebenreaktio nen entstehen könnten und die Reduktions kohle leicht durch die gebildeten Gase abge führt würde.
Es hat sich aber erwiesen, dass diese weit gehende Feinzerkleinerung des Erzes und des Reduktionsmittels sowohl als die nachfol gende Behandlung der Beschickung zwecks Fixierung der gegenseitigen Lage der Körn chen nicht absolut notwendig sind, indem man auf einem billigeren Weg vorgehen und gleichwohl den erstrebten Zweck, und zwar Eisen und Eisenlegierungen, vorzugsweise Flusseisen oder Flussstahl, unmittelbar aus Erz herzustellen, erreichen kann.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, da,ss die Rohmaterialien, das heisst metalloxydhaltiges Material und Reduktions mittel, in der Reduktion des Metalloxydes und dem gewünschten Kohlenstoffgehalt des Produktes abgepassten Mengen auf ein Schlackenbad in einem Elektroofen in einer dünnen Schicht eingeführt und auf diesem' Schlackenbad mit Hilfe ganz oder teilweise von in der Schlacke in Form elektrischer Widerstandswärme entwickelter Wärme re- duziert und geschmolzen \-erden, wobei die Beschaffenheit und Einführung der Roh materialien,
sowie der Betrieb des Ofens der art abgepasst werden, dass eine die Roh inaterialien tragende Haut auf der Schlacke gebildet wird.
Dadurch, dass der grösste Teil der dem Bade durch die Elektroden zugeführten Vv'ärme an der Oberfläche des Schlackenbades aufgebraucht wird, wird die Oberfläche käl ter als das Schlackenbad und wird eine er starrte, verhältnismässig steife bezw. zähe Haut auf der Schlacke an denjenigen Stellen, wo die Beschickung liegt, gebildet werden, welche Haut hinreichend kräftig ist, um die Rohmaterialien zii tragen, vorausgesetzt, da.ss die elektrische Wärme entsprechend zuge führt wird und die Beschaffenheit und Ein führung der Rohmaterialien in zweckmässiger Weise derart geregelt werden, dass die Stärke der Beschickungsschicht nicht allzu gross wird.
Zufolge der verhältnismässig zähen Ober fläche der Schlacke wird es möglich, verhält nismässig grobstückiges Erz und grobstückige Kohle zu verwenden, womit eine Feinzerklei nerung der Rohmaterialien unnötig wird. Dies trifft besonders dann zu, wenn das Raumgewicht des Erzes bezw. der Kohle ver hältnismässig klein ist, zum Beispiel wenn das Erz in Form von zu kleinen Körpern, soge nannte Nodulen übergeführtem aufbereitetem feinkörnigem Erz, sogenannter Erzschlich, ge sintertem oder brikettiertem und gebranntem Schlich, das heisst als poröses Produkt vor liegt.
Um aber sicher zu sein, dass die Schlak- kenoberfläche die Rohmaterialien tragen kann, ist es zweckmässig, das Erz und etwai- genfalls auch das Reduktionsmittel, zum Bei spiel kohlenstoffhaltiges Material, in den Ofen in verhältnismässig kleiner Körnun-, zum Beispiel höchstens Erbs- bis Nussgrösse. einzuführen.
Je feiner das Erz und das Re duktionsmittel zerkleinert sind, je vollständi ger und schneller findet die Umsetzung im Ofen statt und je geringer wird die Neigung, des Erzes, sich vom kolilenstoffha.ltimen ifIa- terial zu trennen und in die Schlacke her- unterzusinken. Das kohlenstoffhaltige Mate rial wird indessen leichter vom gebildeten Gas mitgerissen, je feinkörniger und je leich ter es ist, und deshalb soll die Feinzerkleine rung bei der Verwendung von beispielsweise Holzkohle zweckmässig nur. zum Beispiel bis Graupen- oder Sandgrösse getrieben werden.
Bei der Verwendung von schwerer Kohle, wie zum Beispiel Steinkohle und Anthrazit, kann die Körnung kleiner gewählt werden, ohne CTefa.hr zu laufen, dass die Kohle von dem Gas weggeführt wird.
Unter gewissen Umständen kann es zwecl:rnässig sein, zusammen mit den Roh materialien oder getrennt von diesen einen oder mehrere Zusatzstoffe solcher Bescha.ffen- heit in den Ofen einzuführen, die das Trag- verrrrögen der Oberfläche der Schlacke er höhen, das heisst die Schlacke zähflüssiger oder schwerer schmelzbar machen können.
Welcher Stoff bezw. welche Stoffe in jedem besondern Fall zu verwenden sind, ist von der Natur des im Erz enthaltenen Gesteins und der Beschaffenheit der Asche der Kohle abhängiy@. Als geeignete Zusatzstoffe seien Kalk, Dolomit, Quarz, Sand oder dergleichen erwähnt.
Die Einführung der Beschickung in den -Ofen soll zweckmässig ununterbrochen oder in kurzen Zwischenräumen stattfinden, um eine gleichfö rrnige Reduktion und dadurch eine (rleichförmige Gasentwicklung, einen gleich mässigen Betrieb und Stromverbrauch zu er halten.
Zu diesem Zweck sollen -die Einfüh rungsvorrichtungen für maschinellen Betrieb angeordnet und mit derartigen Regulierungs vorrichtungen versehen sein, da.ss die in der Zeiteinheit zugeführten Mengen an Erz und Reduktionsmittel durch Veränderung der Ge- >ichwindigkeit wirksam geregelt werden kön nen.
Das Erz kann getrennt vom Reduktions mittel oder mit diesem gemischt eingeführt werdep. Die Einführung geschieht zweck mässig derart, dass die Rohmaterialien auf ein im Ofen von Anfa.nr,, an befindliches oderwäh rend des Verlaufes der Schmelzung gebildetes Schlackenbad in Mischung herunterkommen, oder auch derart, dass das Reduktionsmittel der Schlacke zunächst und das Erz über das Reduktionsmittel zu liegen kommen, etwai genfalls abwechselnd in mehreren Schichten.
Das Erz soll dagegen zweckmässig nicht al lein unmittelbar auf die Schlacke aufge bracht werden, sofern es nicht spezifisch lichter als diese ist, in welchem Falle die Reihenfolge der Einbringung von Erz und Kohle von geringer Bedeutung ist.
Bei der Verwendung eines kohlenstoff haltigen Reduktionsmittels wird bei der Re duktion im Ofen durch die Reduktion des Erzes Gas gebildet, das grösstenteils aus Kohlenoxyd besteht. Das Gas hat zufolge seiner verhältnismässig hohen Temperatur und seines grossen Kohlenoxydgehaltes stark reduzierende Eigenschaften und kann des halb zweckmässig zur Erhitzung und Vor reduktion des Erzes in zweckmässigem Grad, ehe das Erz in den Schmelzraum des Ofens eingeführt wird, verwendet werden.
Diese Vorerhitzung und Vorreduktion kann zweck mässig in den Einführungsvorrichtungen des Erzes oder irgend einem andern für diesen Zweck geeigneten Apparat, den das Gas in Berührung mit dem Erz durchströmt, erfol gen. Inbesondere, wenn das Erz im voraus bis auf eine ziemlich hohe Temperatur, zum. Beispiel<B>800</B> bis 1000 C, vorgewärmt ist., findet dabei schnell eine teilweise Reduktion des Erzes unter Bildung von Kohlendioxt-rl aus einem Teil des Kohlenoxydes des Gases statt.
Wenn das Erz sehr feinkörnig ist, wer den zweckmässig die Einführungsvorrichtun gen bezw. Erhitzungsvorrichtungen für das Erz derart angeordnet, dass das Erz in dün nen Schichten, zum Beispiel auf gegen das Innere des Ofens geneigten Flächen ,oder dergleichen liegt und dem Gas eine grosse Oberfläche für Erhitzung und Reduktion bie tet, so dass das Erz teilweise vorreduziert wird, ehe es auf das Schlackenbad herunter kommt und dort vollständig reduziert und ge schmolzen wird.
Es ist einleuchtend, dass, wenn das Erz in den Einführungsvorrichtungen oder irgend einem andern Ofen bezw. Apparat vorredu- ziert wird, ehe es in den eigentlichen Ofen- raum des Elektroofens hineinkommt, die zu zuführende Menge an kohlenstoffhaltigem Material und etwaigem anderem Reduktions mittel entsprechend niedriger abgepasst wer den wird, so dass während jeder Schmelzung insgesamt nur diejenige Menge Reduktions mittel dem Ofen zugeführt wird, die in die sem für die Reduktion des Erzes, sowie für die Kohlenbindung des Metalles im beabsich tigten Grad erforderlich ist.
Ehe das Reduktionsmittel in den Ofen hineinkommt, kann es, wenn erforderlich, da durch erhitzt werden, dass ein zweckmässiger Teil des Gases durch die Einführungsvorrich- tungen für das Reduktionsmittel in Berüh rung mit diesem geleitet wird. Diese Gasmenge wird zweckmässig derart abgepasst, dass nur ein kleinerer Teil der Gesamtgasmenge, zum Beispiel 5 bis 15%, durch diese Einführungs vorrichtungen hindurchströmt, während der grössere Teil durch die Einführungsvorrich- tungen für das Erz geleitet wird.
Die Ge samtmenge des Gases kann natürlich auch durch die Erzeinführungsvorrichtungen ge leitet werden. Wird das Erz und das Reduk tionsmittel in sehr feinkörniger Form einge führt, so kann selbstverständlich das Gas dem Ofen durch einen besonderen Gasauslass, der sonst als Sicherheitsventil dienen kann, entnommen werden, wenn das Gas aus dem einen oder andern Grund durch die Einfüh rungsvorrichtungen nicht hinausströmen kann.
Das von den Einführungsvorrichtungen kommende Gas wird zweckmässig ganz oder teilweise zur Erhitzung und etwaigenfalls Rüstung des Erzes, ehe das Erz in die Ein führungsvorrichtungen hineinkommt, verwen det. Für diesen Zweck wird vorteilhaft ein Drehofen oder eine ähnliche Vorrichtung ver wendet, durch welche das Erz in Berührung mit durch die Verbrennung des Gases mit Luft erzeugten Flammen bezw. Rauchgasen geführt wird. Abhängig von den verwende ten Gas- und Luftmengen wird dabei das Erz erhitzt oder ausserdem geröstet.
Im letzteren Falle wird auch ein grosser Teil des Schwefel gehaltes des Erzes entfernt, was für die Qua, lität des hergestellten Metalles von Vorteil ist. Von der Vorrichtung zur Erhitzung und etwaigenfalls Rüstung des' Erzes wird das Erz unter möglichster Vermeidung von Wärmeverlusten den Einführungsvorrichtun gen des Ofens zugeführt, in welche es mit hoher Temperatur hineinkommt und dadurch leicht zu reduzieren sein wird.
Es ist selbst verständlich, dass zur Erhitzung bezw. Rü stung auch ein anderer Brennstoff als das vom Reduktionsprozess im Ofen oder etwai- genfalls von den Einführungsvorrichtungen oder dem Apparat zur Vorwärmug des Erzes erhaltene Gas verwendet werden kann. Die Erhitzung kann mit einem Prozess zur Über führung des Erzes in Nodulen, etwaigenfalls unter Verwendung eines geeigneten Bindemit tels, zum Beispiel Wasserglas oder Kalk milch, oder Zusatzmittels, vereinigt werden.
Die Rüstung, die zweckmässig mit einer Sin- terung des Erzes, falls dieses in feinkörniger Form vorliegt; vereinigt wird, soll derart durchgeführt werden, da.ss nicht'allzu grosse zusammengeballte Kugeln oder Stücke aus dem Erz gebildet werden. Eine Körnung bis auf Erbs- oder Nussgrösse ist für das vorlie gende Verfahren die zweckmässigste.
Während der Reduktion wird der Ofen zweckmässig derart getrieben, dass die Elek trode bezw. Elektroden nur in Berührung mir dem Schlackenbad oder oberhalb desselben gehoben stehen. Die grösste Wärmezufuhr wird dabei an der Oberfläche der Schlacke stattfinden,. wo der Wärmeverbrauch auch zufolge der dort vor sich gehenden Reduk tion am grössten ist. Wird die Temperatur des Metalles und der untern Schlackenschicht hierdurch zu niedrig, so kann der Ofen, we nigstens zeitweise, mit der Elektrode bezw. den Elektroden in der Schlacke eintauchend betrieben werden, um die Wärmezufuhr nach dem Boden hin zu erhöhen.
Ist der Ofen mit einer Bodenelektrode oder einem leitenden Boden versehen, so kann die V,rärme zum Bo den dadurch erhöht werden, dass diese Boden elektrode, wenigstens zeitweilig, in da,s Lei tungssystem eingeschaltet wird, so dass der Strom durch den Boden zu- oder abgeleitet wird.
\Fenn. eine zum Abstechen zweclkmässige 3lenge Metall at@sreduziert und am Boden des Ofens angesammelt worden ist, kann der Ofen, in Abhängigkeit von der Temperatur des Metalles und der Schlacke, entweder un mittelbar entleert werden, oder der Ofen kann wa.rrn getrieben werden, um etwaigenfalls <B>zu-</B> rü ckgc=bliebenes Erz zu reduzieren utid den Eisengehalt der Schlacke in geeignetem Mass zu vermindern,
sowie eine zum Abstechen zweckmässige Temperatur des Metalles und der Schlacke zu erhalten.
Beim Wa.rmtreiben des Ofens" können die 1:lc#l.#troden in derselben Stellung wie bei der lzd.duktion beibehalten werden oder sie kön nen gemäss den Umständen gehoben bezw. ge senkt werden, so dass der obere bezw. untere "feil des Schlackenbades stärker erhitzt wird.
Werden die Elektroden in das Schlackenbad so w(_-it als möglich herunter gesenkt, so wird der in Berührung mit dem Metall sich befin dende 'feil des Schlackenbades am stärksten fThitzt, wodurch die Temperatur des Meta.lles auch erhöht wird.
Werden die Elektroden in Berührung mit oder oberhalb der Oberfläche der Schlacke gehalten, so wird der obere Teil des Schla.ekenbades am stärksten erhitzt, wo- bf-i in der Schlacke vorhandene Eisenoxyde durch oben im Schlackenbad etwaigenfa.lls vorhandenes oder besonders zugeführtes Re- duktionsmittel reduziert werden.
Vor dem Wa.rrntreihen kann selbstv erstä.ndlich ein zweckmässiger Teil der Schlacke zuerst abge- wchen werden. Um zu verhindern, dass bei Verwendung von Kohlenelektroden das Ne- iall Kohlenstoff von diesen aufnimmt,
soll w ähren i cl der R-eduktion die Einführung n der Bese-hick.ung derart stattfinden, da.ss das Erz möglichst wenig mit den Elektroden in Be- rÜhrun-, kommt. Dies kann dadurch erreicht werden,
dass die Speisung zweckmässig abge- passt und der Ofen, wie oben erwähnt, wä,h- rend- der Reduktion mit den Elektroden ober halb des Schlackenbades gehoben, das. heisst rriittelst Lichtbogens betrieben wird.
Wenn die Schmelzung bezüglich der Re duktion des Erzes und etwaigenfalls der :ehlacke fertig ist, kaatn das Eisen entweder unmittelbar abgestochen werden oder auch in bekannter Weise raffiniert, zum Beispiel einem Entphosphorungs- und Entschwefe- lungsprozess unterworfen, desoxydiert oder durch zweckmässige /,usätze legiert werden.
Diese Fertigstellung des Metalles kann in einem andern Elektroofen geschehen, der hierfür zweckmässiger als der Reduktionsofen ist, durch Überführung des Meta.lles in diesen Ofen entweder unmittelbar oder über eine Gusspfanne oder .dergleichen.
Beim Abstechen kann entweder ein Teil der Schlacke im Ofen gelassen werden, der dann beim Beginn der nächsten. Schmelzung das Schlackenbad bildet, oder der Ofen kann auch vollständig entleert werden, so dass der Boden für etwaige Ausbesserungen zugäng lich wird. Im letzteren Falle wird zweck mässig vor der nächsten Schmelzung eine ge eignete Menge flüssiger Schlacke, zum Bei spiel vom vorhergehenden Abstich, zur Bil dung eines Schlackenbades in den Ofen einge führt. Hierdurch wird auch der Boden beim Anfang der Schmelzung geschützt.
Bei der Herstellung von schmiedbarem Eisen und Stahl gemäss dem beschriebenen Verfahren in voneinander getrennten Schmel zungen, das heisst nicht im kontinuierlichen Betrieb, in welch letzterem Falle das erhal tene Produkt zu jeder Zeit der Schmelzung abgestochen werden kann, sondern im inter- mittenten Betrieb:
Schmelzung nach Schmel zung, unter Verwendung von Erz und kohlen stoffhaltigem Material und gegebenenfalls einem andern Reduktionsmittel in Form ein zelner Stücke oder Körnchen ist es zweck mässig, dass während des ersten Teils jeder Schmelzung die Menge des zugeführten Re duktionsmittels ganz oder teilweise aus koh- lenst.offha.ltigem Material bestehend,
kleiner als die für vollständige Reduktion der gleich zeitig eingeführten Erzmenge theoretisch er forderliche Menge und während des letzten Teils der Schmelzung die Menge des zuge führten Reduktionsmittels höher als die für vollständige Reduktion der gleichzeitig ein- gefiihrten Erzmenge theoretisch erforderliche Menge gehalten wird.
Arbeitet man nämlich mit einer solchen losen Beschickung, wo die Erz- und" Kohlen körnchen während der Reduktion nicht mit einander fest verbunden sind, unter Verwen dung von dem erwünschten Kohlenstoffge halt des Produktes theoretisch abgepassten Mengen während der ganzen Schmelzungs- zeit, so besteht die Gefahr, Produkte von un bestimmtem Kohlenstoffgehalt und eisenreiche Schlacken zu erhalten.
Bei der Verwendung einer Beschickung aus grobstückigem Erz und grobstückigem Reduktionsmittel wird die Berührung zwischen den Materialien unvoll ständig, so dass am Boden des Ofens ein Eisen oder Stahl mit höherem Kohlenstoffgehalt als beabsichtigt erhalten wird und darüber eine eisenoxydreiche Schlacke, die .einen grö sseren oder kleineren Teil des Kohlenstoff überschusses nur langsam wegzufrischen ver mag.
Liegt die Beschickung in Form eines feinkörnigen, innigen, losen Gemisches aus Erz und Reduktionsmittel vor, so sind aller dings die Bedingungen einer vollständigen Umsetzung günstiger, aber in diesem Falle besteht die Gefahr, dass ein erheblicher und, was noch schlimmer ist, nicht kontrollier barer Teil der leichten Kohlenkörnchen von den bei der Reduktion gebildeten Gasen ab geführt wird, was zu einem Produkt mit einem im voraus nicht kontrollierbaren Koh lenstoffgehalt und zu grossem Eisenverlust in der Schlacke führt.
Ferner kann man sich in diesem Falle die Wärme und die reduzie renden Eigenschaften des Gases zur Vorwär- mung der Rohmaterialien und etwaigenfalls Vorreduktion des Erzes kaum zunutze ma chen, da es für das Gas schwierig ist, sich durch die zur Einführung des Erzes und der Kohle dienenden Vorrichtungen einen Weg zu bahnen.
Geschieht dagegen die Einführung der Beschickung, das heisst des Erzes und des kohlenstoffhaltigen Materials, mit einem Un- terschuss an Kohle während des ersten Teils der Schmelzung und mit einem Überschüss an Kohle während des letzten Teils derselben, so wird das Resultat ein anderes. Während des ersten Teils der Schmelzung wird am Bo- den des Ofens ein kohlenstoffarmes Eisen er halten und darüber eine eisenoxydreiche Schlacke.
Während des letzten '.teils der Schmelzung wird - zufolge des Überschusses an Kohle in der Beschickung Eisen mit höhe rem Kohlenstoffgehalt gebildet, das einen Teil des Sauerstoffes des etwas überoxydier ten Eisens vom ersten Teil der Schmelzung her wegnimmt, gleichzeitig wie dieses letz tere Eisen aufgekohlt wird, während ausser dem ein grosser Teil der in der Schlacke vor handenen Eisenoxyde, hauptsächlich Eisen- oxydul, durch den Überschusskohlenstoff der Beschickung reduziert wird..
Besonders wenn als Schlussbeschickung, etwaigenfalls nach der kohlenstoffreicheren Beschickung, Kohle oder kohlenstoffhaltiges Material, zum Beispiel Holzkohle, Koks, An thrazit, Torfkoks, Steinkohle oder derglei chen, allein verwendet wird, so wird eine Schlacke mit niedrigem Gehalt an Metalloxy den leicht erhalten.
Durch richtige Abpas- sung der Zusammensetzung der verschiede nen Beschickungen, sowie deren Mengen kann deshalb hier ein nicht besonders oxydreiches Eisen bezw. Stahl unmittelbar aus Oxy derz hergestellt werden, ohne däss der Metallver lust in der Schlacke von besonderer Bedeu tung zu werden braucht.
Ein gewünschter Kohlenstoffgehalt im Produkt wird dadurch erhalten, dass man die Menge der einzufüh renden kohlenstoffreichen Beschickung und oder des kohlenstoffhaltigen Materials der Metallmenge im Ofen abpasst. Während des Verlaufes der Schmelzung ist durch eine her ausgenommene Probe leicht festzustellen, wie viel Kohlenstoff in der einen oder andern Form noch zuzusetzen ist, um im Produkt den gewünschten Kohlenstoffgehalt _ zu er reichen.
Die Grösse des Kohlenstoffunterschusses, mit welchem man während des ersten Teils des Schmelzvorganges arbeiten soll, hängt unter anderem von der Reduzierfähigkeit des Erzes, sowie der Stückgrösse des Erzes und des Reduktionsmittels ab. Auch die Bauart des Ofens kann in diesem Falle mitbestim mend sein.
In der Regel ist es hinreichend, vvenn die Menge des Reduktionsmittels zwi schen 10U und 90 ö, zweckmässig etwa 95 ,o, der theoretisch erforderlichen Menge gehal ten wird, aber für gewisse Erze, zum Beispiel sehr schwer zu reduzierende titanhaltige Eisenerze, kann die zu verwendende Reduk- tionsmittelmenge bis auf 75% der theoretisch erforderlichen Menge oder noch niedriger her untersinken. Zweckmässig soll die betreffende Menge nicht über 99% gehalten werden.
Wenn das Erz leicht zu reduzieren ist und wenigstens das Reduktionsmittel sich in fein körnigem Zustand befindet, kann jedoch eine Reduktionsmittelmenge von etwa 100% der theoretisch erforderlichen Menge verwendet werden, da in diesem Falle während der Re duktion tatsächlich ein Unterschuss an Reduk tionsmittel dadurch auftritt, da.ss ein Teil der Kohle durch das Gas mitgerissen wird.
Der Überschuss an Reduktionsmittel wäh rend des letzten Teils der Schmelzung kann auf beliebigem Wert gehalten werden, soll aber vorteilhaft so abgepasst werden, dass der während des ersten Teils der Schmelzung vor handene Mangel durch den während des letz ten Teils der Schmelzung verwendeten Über schuss kompensiert wird, so da.ss, auf die ganze Schmelzungszeit gerechnet, die der zu geführten Erzmenge etwa entsprechende Menge Reduktionsmittel dem Ofen wirksam zugeführt wird.
Während des ersten Teils der Schmelzung kann phosphorhaltiges bezw. phosphorreiches Erz verwendet werden, wenn die in nicht ge nügendem Masse vorhandene Menge des Re duktionsmittels derart abgepa.sst wird, dass ein Eisen von einem Kohlenstoffgehalt von etwa. 0,10 b erhalten wird und eine hinrei chende Menge Kalk in der Schlacke vorhan den ist.
Der Phosphor wird .dabei nicht zu sammen mit dem Eisen ausreduziert, son dern wird als Phosphorsäure in die Schlacke 5,ufbenommen. Wird die so erhaltene phos phorreiche Schlacke vom Eisen getrennt, so kann dem Eisen in demselben oder einem an dern Ofen, etwaigenfalls nachdem eine neue geeignete Schlacke über dem Eisenbad gebil det worden ist, eine kohlenstoffreiche Be- schickung oder bloss kohlenstoffhaltiges Ma terial zugesetzt werden, so dass ein Eisen bezw. Stahl mit gewünschtem Kohlenstoff gehalt erhalten wird.
Wenn ein Eisen oder Stahl mit niedrigem Phosphorgehalt herzu stellen ist, so soll dabei in der kohlenstoff- reicheren Beschickung zweckmässig phosphor armes Erz verwendet werden. In dieser Weise kann aus phophorreichem Erz leicht ein phos phorarmes Erz bezw. Stahl hergestellt wer den, wobei jedoch die in der ersten Schlacke enthaltene Eisenmenge verloren geht.
Während des ersten Teils der Schmelzung wird die Schlacke leicht verhältnismässig dünnflüssig, und zwar zufolge ihres relativ grossen Eisenoxydulgehaltes, so dass sie die auf ihre Oberfläche eingebrachte Beschickung nur schwierig tragen kann. Besonders haben die schweren Erzkörnchen bezw. -Stücke eine Neigung, in die Schlacke herunter zu sinken. Es ist deshalb zweckmässig, während dieser Periode, wie früher angegeben, die Schlacke dadurch zäher zu machen, dass man zusam men mit der Beschickung oder getrennt von dieser geeignete, die Schlacke zähflüssiger machende Zusatzstoffe einführt.
Die oben angegebene Weise, Eisen und Stahl infolge von Mangel bezw. Überschuss an Kohlenstoff während aufeinanderfolgen der Perioden der Schmelzung herzustellen, kann verwendet werden, auch wenn die Re duktion und Schmelzung nicht mit der Be schickung auf der Oberfläche eines Sehlak- kenbades im Ofen ruhend vorgenommen wird:
Als Beispiel einer geeigneten Einrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfah rens in dessen vollständigster Ausführung, und zwar mit Vorerhitzung, Rösten ünd etwaigenfalls Überführung in Nodulen des Erzes, sowie Vorreduktion desselben soll im folgenden eine Einrichtung beschrieben wer den, die bloss als Beispiel dienen soll, an wel che jedoch das Zerfahren nicht gebunden ist.
Diese Einrichtung besitzt einen Drehofen, in welchem das Erz geröstet oder nodulisiert oder nur erhitzt wird, und zwar mit Hilfe von Gas, das zum Beispiel von dem Reduk- tionsofen kommt, und von welchem das be handelte Erz durch eine zweckmässige Beför derungsvorrichtung, zum Beispiel eine För derschnecke, einem Apparat zugeführt wird, in welchem das Erz durch beispielsweise vom Reduktionsofen kommendes Gas vorreduziert wird. Dieser Apparat kann zum Beispiel aus einem Schachtofen oder auch aus der Ein führungsvorrichtung des Elektroofens be stehen.
Wird ein besonderer Apparat zur Vorreduktion verwendet, so wird das Erz durch eine zweckmässige Vorrichtung, zum Beispiel eine geschlossene Förderschnecke, der Erzeinführungsvorrichtung zugeführt. Diese letztere kann zum Beispiel aus einem oder mehreren Schächten bestehen, die unten mit einer oder mehreren Förderschnecken ver sehen sind, welche das Erz in den Schmelz raum des Ofens einführen.
Als Schmelz- und Reduktionsofen wird vorteilhaft ein mit einer beliebigen Zahl relativ zum Bade heb- und senkbarer Elektroden versehener Elektroofen verwendet, dessen Arbeitsraum gegen die äu ssere Luft abgeschlossen werden kann, Der Ofen kann selbstverständlich auch mit einem oder mehreren Bodenelektroden oder einem leitenden Boden versehen sein. Ausser mit einer Erzeinführungsvorrichtung soll der Ofen, wenn das Reduktionsmittel nicht ge mischt mit dem Erz eingeführt wird, mit einer oder mehreren Einführungsvorrichtun gen für Reduktionsmittel versehen sein, die zum Beispiel entsprechend der Erzeinfüh- rungsvorrichtung ausgeführt werden können.
Sämtliche Einführungsvorrichtungen sollen mit regelbaren, mechanischen Förderorganen zur Einführung der Beschickungsmaterialien in den Ofen versehen sein, so dass die Mengen des zugeführten Materials jeder Art geregelt werden können.
Zur Regelung des durch jede Einfüh rungsvorrichtung strömenden Gases von der Reduktion kann ein mit regelbarem Ventil etc. versehener Ga.sauslass am obern Teil je der solchen Vorrichtung vorgesehen sein. Einer oder mehrere dieser Gasauslässe können mit einer Verbrennungskammer des Dreh ofens verbunden sein, wo das Gas durch Ver- brennung mit Luft die für Erhitzung, üö- stung oder Nodulisierung des Erzes erforder liche Wärme abgibt.
Als ein Vorteil des vorliegenden Verfah rens ist schon hervorgehoben worden, da.ss die Rohmaterialien nicht, wie früher als notwen dig erachtet worden ist, zuerst fein zerklei nert und dann etwaigenfalls mit Hilfe eines Bindemittels in Brikett- oder andere Stück form mit den Erz- und fe.eduktl0nsmitteIkörii- chen in ihrer gegenseitigen Lage fixiert über geführt zu werden brauchen.
Es ist aber ein leuchtend, dass das Verfahren auch unter Verwendung solcher Briketts oder Stücke durchgeführt werden kann, vorausgesetzt, da.ss die obep angegebenen Massnahmen zur Erhaltung einer zum Tragen der Briketts bezw. Stücke hinreichend starken Haut auf der Schlacke getroffen werden.
Process for the production of iron and iron alloys. The present invention relates to a method for the direct production of iron and iron alloys in an electric furnace using metal oxy-containing material and reducing agents as raw materials.
The material containing metal oxide generally consists of oxyder ore and in the following description only ore is used almost exclusively; It should be noted, however, that the metal oxide-containing material can also consist of waste products and intermediate products from other processes, for example gravel burn-off, metal oxide-containing residues and the like.
The reducing agent consists of coal or carbon-containing material, but can be entirely or partially formed by another material that acts as a reducing agent, such as manganese iron, silicon iron, silicon aluminum iron or aluminum and the like. Any electric furnace can be used to carry out the process, the furnace space of which can be closed off from the outside air and in which a reducing atmosphere can thus be maintained.
Most suitable, however, are ovens that are provided with one or more electrodes which extend down through the upper vault into the oven and which can be raised and lowered relative to the bath, whereby the heat in different parts of the bath or. of the oven can be regulated as required.
For such a production of iron and steel, a process is known according to which a charge consisting of an intimate and homogeneous mixture of finely comminuted ore and finely comminuted reducing agent is reduced and melted, which mixture has been converted into such a form by appropriate treatment, that the ore and reducing agent granules have been fixed in their mutual position.
This process is used to produce iron of particularly high quality, for example iron with a very low carbon content of around: 0.02 to 0.04%, or high-alloy iron and steel of high quality, as well as ferro alloys with a very low carbon content very suitable.
But when it comes to the production of ordinary iron and steel or low-percentage alloyed steels, for example ordinary commercial quality of both simpler and better quality, the process becomes unnecessarily costly, as a result of the required extensive fine-grinding of both the ore and also of the reducing agent, the conversion of the loading into briquette or other piece form and a subsequent treatment of these briquettes or shaped pieces in order to fix the mutual position of the granules.
This known method is based on the actually correct idea that each small ore grain should have the amount of reducing agent necessary for its reduction immediately with it and that the briquettes BEZW. Fittings should be designed in such a way that they are prevented from disintegrating before the reduction is practically complete, since otherwise uncontrollable side reactions could arise and the reducing carbon would be easily removed by the gases formed.
It has been shown, however, that this far-reaching fine comminution of the ore and the reducing agent, as well as the subsequent treatment of the feed for the purpose of fixing the mutual position of the grains, are not absolutely necessary, by proceeding in a cheaper way and nevertheless achieving the desired purpose, namely iron and iron alloys, preferably mild iron or mild steel, to be produced directly from ore.
According to the invention, this is achieved by introducing the raw materials, i.e. metal oxide-containing material and reducing agents, in the reduction of the metal oxide and the desired carbon content of the product, in a thin layer into a slag bath in an electric furnace and on this' The slag bath is reduced and melted with the help of the heat developed in the slag in the form of electrical resistance heat in whole or in part, whereby the nature and introduction of the raw materials,
and the operation of the furnace can be adjusted in such a way that a skin carrying the raw materials is formed on the slag.
Because most of the Vv'ärme supplied to the bath through the electrodes is used up on the surface of the slag bath, the surface is colder than the slag bath and becomes a stiff, relatively stiff or rather stiff one. tough skin can be formed on the slag at those points where the charge is located, which skin is strong enough to carry the raw materials, provided that the electrical heat is appropriately supplied and the nature and introduction of the raw materials can expediently be regulated in such a way that the thickness of the charge layer is not too great.
As a result of the relatively tough upper surface of the slag, it is possible to use relatively lumpy ore and lumpy coal, which makes fine grinding of the raw materials unnecessary. This is particularly true when the density of the ore BEZW. the coal is relatively small, for example if the ore is in the form of too small bodies, so-called nodules, processed fine-grained ore, so-called ore streak, sintered or briquetted and burned streak, i.e. as a porous product.
But to be sure that the slag surface can carry the raw materials, it is advisable to put the ore and possibly also the reducing agent, for example carbonaceous material, into the furnace in relatively small grain sizes, for example at most pea up to nut size. to introduce.
The finer the ore and the reducing agent are crushed, the more complete and faster the conversion takes place in the furnace and the lower the tendency of the ore to separate from the colil-containing material and sink down into the slag. The carbon-containing mate rial is more easily entrained by the gas formed, the finer-grained and the lighter it is, and therefore the fine crushing should only be useful when using, for example, charcoal. for example, until barley or sand size can be driven.
When using heavy coal, such as hard coal and anthracite, the grain size can be selected to be smaller without running CTefa.hr that the coal is carried away by the gas.
Under certain circumstances it may be useful to introduce into the furnace, together with the raw materials or separately from them, one or more additives of such a nature that the surface area of the slag increases, i.e. the slag make them more viscous or difficult to melt.
Which substance resp. which substances are to be used in each particular case depends on the nature of the rock contained in the ore and the nature of the ashes of the coal. Lime, dolomite, quartz, sand or the like may be mentioned as suitable additives.
The introduction of the charge into the furnace should expediently take place uninterrupted or at short intervals in order to maintain a uniform reduction and thus a uniform gas development, uniform operation and power consumption.
For this purpose, the introduction devices should be arranged for machine operation and provided with regulating devices such that the quantities of ore and reducing agent added in the unit of time can be effectively regulated by changing the speed.
The ore can be introduced separately from the reducing agent or mixed with it. The introduction is expediently done in such a way that the raw materials come down in a mixture of a slag bath located in the furnace from beginning no, or formed during the course of melting, or in such a way that the reducing agent is the slag first and the ore via the reducing agent come to rest, possibly alternately in several shifts.
In contrast, the ore should not be applied directly to the slag alone, unless it is specifically lighter than this, in which case the order in which the ore and coal are introduced is of little importance.
When using a carbon-containing reducing agent, gas is formed during the reduction in the furnace due to the reduction of the ore, which for the most part consists of carbon oxide. Due to its relatively high temperature and its large carbon dioxide content, the gas has strongly reducing properties and can therefore be used appropriately for heating and reducing the ore to an appropriate degree before the ore is introduced into the melting chamber of the furnace.
This preheating and prereduction can expediently in the introduction devices of the ore or any other suitable apparatus for this purpose, through which the gas flows in contact with the ore. In particular, if the ore in advance to a fairly high temperature, for . Example <B> 800 </B> to 1000 C, is preheated., A partial reduction of the ore quickly takes place with the formation of carbon dioxide from part of the carbon dioxide of the gas.
If the ore is very fine-grained, who the appropriate the Einführungsvorrichtun conditions respectively. Heating devices for the ore are arranged in such a way that the ore lies in thin layers, for example on surfaces inclined towards the interior of the furnace, or the like, and offers the gas a large surface for heating and reduction, so that the ore is partially pre-reduced, before it comes down to the slag bath and is completely reduced and melted there.
It is evident that when the ore is in the introducers or any other furnace or. Apparatus is pre-reduced before it enters the actual furnace chamber of the electric furnace, the amount of carbonaceous material and any other reducing agent to be fed is adjusted accordingly lower, so that during each melting process, only that amount of reducing agent is added to the furnace is supplied, which is required in this sem for the reduction of the ore, as well as for the coal binding of the metal in the intended degree.
Before the reducing agent enters the furnace, it can, if necessary, be heated, so that an appropriate part of the gas is passed through the introduction devices for the reducing agent in contact with the latter. This amount of gas is expediently adjusted in such a way that only a smaller part of the total amount of gas, for example 5 to 15%, flows through these introduction devices, while the larger part is passed through the introduction devices for the ore.
The total amount of gas can of course also be passed through the ore introduction devices. If the ore and the reducing agent are introduced in a very fine-grained form, the gas can of course be withdrawn from the furnace through a special gas outlet, which can otherwise serve as a safety valve, if the gas does not pass through the introduction devices for one reason or another can flow out.
The gas coming from the introduction devices is expediently wholly or partially used for heating and, if necessary, arming the ore before the ore comes into the introduction devices. For this purpose, a rotary kiln or similar device is advantageously used ver, through which the ore in contact with flames generated by the combustion of the gas with air BEZW. Flue gases is led. Depending on the amount of gas and air used, the ore is either heated or roasted.
In the latter case, a large part of the sulfur content of the ore is removed, which is advantageous for the quality of the metal produced. From the device for heating and, if necessary, arming the ore, the ore is fed to the introduction devices of the furnace, avoiding heat losses as much as possible, into which it comes at a high temperature and is therefore easy to reduce.
It goes without saying that for heating or A fuel other than that obtained from the reduction process in the furnace or possibly from the introduction devices or the apparatus for preheating the ore can also be used. The heating can be combined with a process for converting the ore into nodules, if necessary using a suitable binding agent, for example water glass or milk lime, or additives.
The armor, which expediently involves sintering the ore, if it is in fine-grained form; is combined, should be carried out in such a way that not too large aggregated balls or pieces are formed from the ore. A grain size up to pea or nut size is the most appropriate for the present process.
During the reduction, the furnace is expediently driven in such a way that the electrode BEZW. Electrodes are only in contact with the slag bath or raised above it. The greatest supply of heat will take place on the surface of the slag. where the heat consumption is greatest due to the reduction that is taking place there. If the temperature of the metal and the lower slag layer is too low as a result, the furnace can, at least temporarily, with the electrode or. the electrodes are operated immersed in the slag in order to increase the heat supply to the bottom.
If the furnace is provided with a floor electrode or a conductive floor, the heat resistance to the floor can be increased by switching this floor electrode, at least temporarily, into the power system so that the current flows through the floor - or is derived.
\ Fenn. If a length of metal suitable for parting has been reduced and accumulated at the bottom of the furnace, the furnace can either be emptied immediately, or the furnace can be driven in order, depending on the temperature of the metal and the slag if necessary <B> to- </B> backwards = to reduce remaining ore utid to reduce the iron content of the slag to a suitable extent,
and to maintain a suitable temperature of the metal and slag for tapping.
When heating the furnace "the 1: lc # l. # Trodes can be kept in the same position as during the dumping or they can be raised or lowered according to the circumstances, so that the upper or lower" for the slag bath is heated more strongly.
If the electrodes are lowered into the slag bath as much as possible, the part of the slag bath in contact with the metal is heated the most, which also increases the temperature of the metal.
If the electrodes are kept in contact with or above the surface of the slag, the upper part of the slag bath is heated the most, whereby iron oxides present in the slag are replaced by any remnants that may be present in the slag bath or that have been specially supplied. reducing agents.
Of course, a suitable part of the slag can first be washed off before the wa. To prevent the neighbors from absorbing carbon from carbon electrodes,
During the reduction, the introduction of the mining should take place in such a way that the ore comes into contact with the electrodes as little as possible. This can be achieved by
that the supply is appropriately adjusted and the furnace, as mentioned above, is lifted during the reduction with the electrodes above the slag bath, that is to say operated with an electric arc.
When the smelting is done with regard to the reduction of the ore and, if applicable, the enamel, the iron can either be tapped off immediately or refined in a known manner, for example subjected to a dephosphorization and desulfurization process, deoxidized or alloyed with appropriate additives will.
This finishing of the metal can be done in another electric furnace, which is more suitable for this than the reduction furnace, by transferring the metal into this furnace either directly or via a casting ladle or the like.
When tapping, either part of the slag can be left in the furnace, which then starts the next. Melting forms the slag bath, or the furnace can also be completely emptied so that the floor is accessible for any repairs. In the latter case, a suitable amount of liquid slag, for example from the previous tapping, is expediently introduced into the furnace to form a slag bath before the next melting. This also protects the soil at the start of melting.
In the production of forgeable iron and steel according to the process described in separate melts, i.e. not in continuous operation, in which latter case the product obtained can be tapped at any time during the melting, but in intermittent operation:
Melting after melting, using ore and carbonaceous material and possibly another reducing agent in the form of individual pieces or granules, it is advisable that during the first part of each melting the amount of reducing agent supplied is completely or partially carbonized existing material,
smaller than the amount theoretically required for complete reduction of the simultaneously introduced ore quantity and during the last part of the smelting the quantity of the added reducing agent is kept higher than the theoretically required quantity for complete reduction of the simultaneously introduced ore quantity.
If one works with such a loose charge, where the ore and coal grains are not firmly bonded to one another during the reduction, using theoretically adjusted amounts of the desired carbon content of the product during the entire melting time, then the Danger of receiving products with an undetermined carbon content and iron-rich slags.
When using a charge of coarse ore and coarse reducing agent, the contact between the materials becomes incomplete, so that an iron or steel with a higher carbon content than intended is obtained at the bottom of the furnace and above it a slag rich in iron oxide, which is larger or smaller Part of the excess carbon is only able to freshen away slowly.
If the feed is in the form of a fine-grained, intimate, loose mixture of ore and reducing agent, the conditions for complete conversion are more favorable, but in this case there is the risk that a considerable and, what is worse, uncontrollable bleeding Part of the light coal grains is removed from the gases formed during the reduction, which leads to a product with a carbon content that cannot be controlled in advance and to great iron loss in the slag.
Furthermore, in this case the heat and the reducing properties of the gas for preheating the raw materials and possibly prereduction of the ore can hardly be used, since it is difficult for the gas to get through the introduction of the ore and the coal Serving devices to pave a way.
If, on the other hand, the charge, that is, of the ore and the carbonaceous material, is introduced with a deficit of coal during the first part of the smelting and with an excess of coal during the last part, the result will be different. During the first part of the smelting process, a low-carbon iron is obtained at the bottom of the furnace, and above it a slag rich in iron oxide.
During the last part of the smelting, iron with a higher carbon content is formed due to the excess of coal in the charge, which removes some of the oxygen from the somewhat over-oxidized iron from the first part of the smelting, and at the same time as this latter iron is carburized while a large part of the iron oxides present in the slag, mainly iron oxide, is reduced by the excess carbon in the feed ..
Especially if coal or carbonaceous material such as charcoal, coke, anthracite, peat coke, hard coal or the like is used alone as the final charge, possibly after the higher carbon charge, a slag with a low metal oxide content is easily obtained.
Correct adjustment of the composition of the various feeds, as well as their quantities, can prevent iron or iron that is not particularly rich in oxides. Steel can be produced directly from oxy-derz without the loss of metal in the slag needing to be of particular importance.
A desired carbon content in the product is obtained by adapting the amount of carbon-rich charge to be introduced and / or the carbon-containing material to the amount of metal in the furnace. During the course of the melting process, it is easy to determine from a sample taken out how much carbon in one form or another still needs to be added in order to achieve the desired carbon content in the product.
The size of the carbon deficit with which one should work during the first part of the melting process depends, among other things, on the reducibility of the ore and the size of the ore and the reducing agent. The design of the furnace can also have a say in this case.
As a rule, it is sufficient if the amount of the reducing agent is kept between 10U and 90 °, expediently around 95.0, the theoretically required amount, but for certain ores, for example titanium-containing iron ores that are very difficult to reduce, the too The amount of reducing agent used should drop to 75% of the theoretically required amount or even lower. Appropriately, the amount in question should not be kept above 99%.
If the ore is easy to reduce and at least the reducing agent is in a fine-grained state, however, an amount of reducing agent of about 100% of the theoretically required amount can be used, since in this case a deficit of reducing agent actually occurs during the reduction, that some of the coal is carried away by the gas.
The excess of reducing agent during the last part of the melting can be kept at any value, but should advantageously be adjusted so that the deficiency present during the first part of the melting is compensated by the excess used during the last part of the melting , so da.ss, calculated on the entire melting time, which is effectively fed to the furnace, which corresponds to the amount of reducing agent to be fed.
During the first part of the melting, phosphorus can bezw. Phosphorus-rich ore can be used if the insufficient amount of the reducing agent present is matched in such a way that an iron with a carbon content of about. 0.10 b is obtained and there is a sufficient amount of lime in the slag.
The phosphorus is not reduced together with the iron, but is absorbed as phosphoric acid in the slag 5. If the phosphorus-rich slag obtained in this way is separated from the iron, a carbon-rich charge or material containing only carbon can be added to the iron in the same furnace or in another furnace, if necessary after a new suitable slag has been formed over the iron bath, so that an iron or Steel with the desired carbon content is obtained.
If iron or steel with a low phosphorus content is to be produced, it is advisable to use ore that is low in phosphorus in the charge that is higher in carbon. In this way, a phosphorus-poor ore can easily be or from phosphorus-rich ore. Steel produced who, however, the amount of iron contained in the first slag is lost.
During the first part of the melting process, the slag becomes relatively thin, due to its relatively high iron oxide content, so that it can only with difficulty carry the charge brought onto its surface. Especially the heavy ore grains respectively. -Pieces a tendency to sink into the slag. It is therefore advisable during this period, as stated earlier, to make the slag tougher by introducing suitable additives which make the slag more viscous, together with the charge or separately from it.
The above-mentioned way, iron and steel as a result of deficiency BEzw. Producing excess carbon during successive periods of melting can be used, even if the reduction and melting are not carried out with the loading resting on the surface of a tail bath in the furnace:
As an example of a suitable device for carrying out the described method in its most complete execution, namely with preheating, roasting and, if necessary, transferring it into nodules of the ore, as well as prereduction of the same, a device is described below, which is only intended to serve as an example which, however, the disintegration is not bound.
This device has a rotary kiln in which the ore is roasted or nodulated or only heated with the help of gas, for example, coming from the reduction furnace, and from which the treated ore is conveyed by a suitable conveying device, for example a För derschnecke, is fed to an apparatus in which the ore is prereduced by, for example, gas coming from the reduction furnace. This apparatus can, for example, be from a shaft furnace or from the introduction device of the electric furnace.
If a special apparatus is used for pre-reduction, the ore is fed to the ore introducing device by a suitable device, for example a closed screw conveyor. This latter can consist, for example, of one or more shafts, which are seen below ver with one or more screw conveyors, which introduce the ore into the smelting space of the furnace.
An electric furnace provided with any number of electrodes that can be raised and lowered relative to the bath is advantageously used as the melting and reduction furnace, the workspace of which can be closed off from the outside air his. In addition to an ore introduction device, if the reducing agent is not introduced mixed with the ore, the furnace should be provided with one or more introduction devices for reducing agents, which for example can be designed according to the ore introduction device.
All introduction devices should be provided with controllable, mechanical conveying elements for introducing the charging materials into the furnace, so that the quantities of the supplied material of any kind can be regulated.
To regulate the gas flowing through each introduction device from the reduction, a gas outlet provided with a controllable valve etc. can be provided on the upper part of each such device. One or more of these gas outlets can be connected to a combustion chamber of the rotary kiln, where the gas emits the heat required for heating, smelting or nodulating the ore through combustion with air.
It has already been emphasized as an advantage of the present process that the raw materials are not first finely ground, as was previously considered necessary, and then, if necessary, with the help of a binding agent in briquette or other piece form with the ore and Fe.eduktl0nmittmittelkörchen in their mutual position fixed need to be passed over.
It is, however, illuminating that the method can also be carried out using such briquettes or pieces, provided that the above-mentioned measures to maintain a for carrying the briquettes respectively. Pieces of sufficiently strong skin are hit on the slag.