Verfahren zum Frischen von Roheisen. Es sind bereits Vorschläge zum Frischen von Roheisen mit einem sauerstoffreicheren Gas als Luft gemacht worden. Beim Wind frischen bringt eine solche Arbeitsweise den Vorteil mit sich, dass durch den teilweisen oder vollständigen \Wegfall des Stickstoffes Wärme eingespart wird, und das Eisen weni ger Stickstoff aufnimmt, als wenn es mit ge wöhnlicher Luft geblasen wird.
Die erforder liche Wärme wird beim Windfrischen durch die Verbrennung des Sauerstoffes mit den Begleitelementen des Eisens erzeugt, und diese Wärme übersteigt bei weitem den für die Durchführung des Prozesses erforder lichen Wärmeaufwand, so dass mit dem sich ergebenden Wärmeüberschuss Schrott ge schmolzen werden kann.
Anders liegen die Verhältnisse in wärme technischer Hinsicht beim Herdofen. In die sem Ofen wird der Sauerstoff nicht in freier, sondern in gebundener Form als Eisen-Sauer- stoff-Verbindung zugesetzt, so dass gegenüber dem Windfrischen noch die Wärme zur Zer legung der Eieen-Sauerstoff-Verbindunb auf gebracht werden muss. Darin liegt der Haupt grund dafür, dass der Herdofen zusätzlich beheizt werden muss, weil die aus der Ver brennung von Erzsauerstoff mit den Begleit elementen des Eisens gewonneneWärme nicht ausreicht.
Ein weiterer Grund für-den erhöh ten Wärmebedarf beim offenen Herdofen; ist die Chargendauer, die nach Stunden zählt, während beim .Windfrischen nur etwa eine Viertelstunde notwendig ist. Die Wärmever- luste beim offenen Herdofen sind wesentlich grösser, und infolgedessen ist auch ein erhöh ter Wärmeaufwand erforderlich.
Man hat auch schon angeregt, Sauerstoff beim Siemens-Martin-Ofen zu verwenden. Dabei wurde aber stets der Ofen in .seiner üblichen Bauweise, also mit den Kammern zur Vorwärmung von Luft und Gas, sowie die übliche Arbeitsweise grundsätzlich bei behalten. Der Unterschied bestand nur darin, dass an Stelle von gewöhnlicher Luft eine mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet wurde. Die Beheizung des Ofens findet aber nach wie vor bei allen diesen Vorschlägen .durch die Verbrennung eines Brennstoffes, wie Gas oder Öl, mit Sauerstoff statt.
Weder die Bauweise des Siemens-Martin-Ofens noch der Betrieb des Ofens hat bei diesen Vor schlägen eine durchgreifende Änderung er fahren.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum Frischen von Roh eisen im Herdofen, bei welchem das Roheisen direkt mit einem sauerstoffreicheren Gas als Luft im Herdraum des Ofens gefrischt wird, wobei das Bad mindestens zum grössten Teil durch die Verbrennung der Eisenbegleiter mit -dem sauerstoffreicheren Gas als Lufterhitzt wird. Bei diesem Verfahren kann also der sonst durch die Kammern zugeführte Brenn stoff, d. h. Generatorgas oder öl, weggelas sen werden.
Es braucht in den Herdraum des Ofens bloss ein sauerstoffreicheres Gas als Luft eingeblasen zu werden. Infolgedessen können die umfangreichen Einrichtungen am Siemens-Martin-Ofen, insbesondere die Kam mern, vollständig wegfallen, so dass nur der muldenförmige Herd als solcher übrigbleibt.
Im Nachstehenden sollen zwei Ausfüh- rungsformen des Verfahrens mit einigen zweckmässigen Abwandlungen; beispielsweise beschrieben werden. Beim sauren Arbeiten wird das flüssige Roheisen nach weitgehender Entfernung der Schlacke in die Mulde eines Herdofens ge bracht, und ein sauerstoffreicheres Gas als Luft wird von oben her oder von seitwärts auf das blanke Eisen aufgeblasen. Die Re aktion zwischen dem Sauerstoff und den Be gleitelementen setzt sofort ein.
Unter dem Einfluss der starken Temperatursteigerung beginnt die Kohlenstoffverbrennung und da mit das Kochen sehr rasch. Es bilden sich durch die Verbrennung von Silizium und Mangan und durch das Abschmelzen der Ofenwände geringe Schlackenmengen, die eine dünne Schicht über dem Eisen bilden. Infolge des $ochens brodelt der ganze Ofen inhalt, und die Schlackendecke wird fort während durch die aufsprudelnden Eisenteile durchrissen. Dadurch kommen alle Teile des Roheisens mit dem Sauerstoff in Berührung und die Eisenbegleiter werden oxydiert.
Im Gegensatz zum Windfrischen ver brennt bei dieser Arbeitsweise der Kohlen stoff des Eisens praktisch vollständig zu C02. Im Bad und an der Badoberfläche wird der Kohlenstoff nur bis zu CO oxydiert. Das in den Gasraum übertretende Kohlen oxyd verbrennt aber mit dem über .dem Bad befindlichen Sauerstoff sofort zu C02. Durch diese Verbrennung wird Wärme erzeugt.
Es ist daher zweckmässig, den Herdofen so zu bauen, dass die durch die Verbrennung des Kohlenoxydes entstehende Wärme durch das Gewölbe wieder auf das Bad gestrahlt wird. Die abziehenden heissen Gase können gege benenfalls noch ausgewertet werden, wenn sich dies entsprechend .den örtlichen Verhält nissen lohnt. Die Gasmengen sind natürlich bei dieser Arbeitsweise egenüberdenen, die beim S:emens-Martin-Verfahren auftreten, ausserordentlich gering.
Die Wärmewirtschaft und die Tempera- tur können bei dem beschriebenen. Verfahren in verschiedener Weise reguliert werden. Einen Wärmeüberschuss kann man durch Zu gabe einer entsprechenden Menge von Schrott ausnutzen. Steht Schrott nicht zur Verfü gung oder ist er zu teuer, so kann man auch Erz zugeben, das durch die überschüssige Wärme und den im Eisen geführten Kohlen stoff reduziert wird. Gegebenenfalls kann dem Erz auch zur Erleichterung der Reduk tion Kohlenstoff zugesetzt werden. Soll aus irgendwelchen Gründen mehr Wärme erzeugt werden, so kann dies beispielsweise auch durch eine Schrottzugabe erfolgen.
Wird nämlich dünner Schrott, etwa in Form von Spänen, während des Einblasens von Sauer stoff in .den Ofen eingeworfen, so oxydiert der Schrott sehr lebhaft unter starker Wärme entwicklung. Das sich bildende Eisenoxydul wird in der Hauptsache von der Schlacke und nur zum geringen Teil vom Eisenbad aufgenommen. Auf diese Weise kann nicht nur zusätzliche Wärmeerzeugt werden, son dern man kann auch den Eisenoxydulgehalt der Schlacke nach Wunsch einstellen.
Wenn der Schrott im Gegensatz dazu lediglich als Kühlschrott zugesetzt werden soll, d. h. zu dem Zweck, um überschüssige Wärme zu verbrauchen, so muss gegebenenfalls wäh rend der Zugabe des Schrottes, insbesondere wenn es sich um dünnen Schrott handelt, der Sauerstoff abgestellt werden, um eine Oxy dation zu vermeiden,. Eine weitere Möglich keit, zusätzliche Wärme zu erzeugen, besteht in der Zugabe von Kohle in irgendeiner Form auf das Bad. Die auf der Schlacke schwim mende Kohle wird vom Sauerstoff lebhaft verbrannt und erzeugt erhebliche Wärme mengen.
Weiterhin kann auf diese Weise eine Verminderung des Eisenoxydulgehaltes der Schlacke und eine Aufkohlung des Bades herbeigeführt werden. Diese Aufkohlung ist beispielsweise dann von Interesse, wenn der Eochprozess gefördert werden soll, In der beschriebenen Weise kann somit ein einfacher Herdofen ohne die Unterbauten de,s Siemens-Martin-Ofens unter alleiniger Verwendung von einem sauerstoffreicheren Gas als Luft in ungemein elastischer Wehe betrieben werden.
Im Gegensatz zum Siemens- 1lartin-Ofen handelt es sich nicht mehr um eine Beheizung des Bades im üblichen Sinne durch Flammengase, welche durch Verbren nung von Generatorgas oder Öl mit Luft sauerstoff oder mit an Sauerstoff angerei cherter Luft erzeugt werden. Vielmehr wird dis Bad durch direkte Verbrennung der Eisenbegleiter mit einem sauerstoffreicheren Gas als Luft im Herdraum des Ofens erhitzt, wobei die Wärmewirtschaft durch entspre chende Zusätze von Schrott oder Kohle und durch Regelung der Sauerstoffzufuhr, wie oben erläutert, geregelt werden kann.
Wenn die Entfernung von Phosphor und Schwefel erforderlich ist, wird mit basischer Charge gearbeitet. Hierzu ist die Gegenwart c#ine,r kalkreichen Schlaoke zweckmässig. Während beim. sauren Arbeiten das Bad meist nur von einer dünnen Schlackendecke überzogen ist, kann die Schlacke beim ba.si- .schen Arbeiten. einen wesentlich grösseren Raum einnehmen.
Das Arbeiten mit basischer Charge vollzieht sich beispielsweise derart, da.ss das geschmolzene Roheisen. zunächst in die Mulde des Herdofens eingeführt wird, wor auf man mit dem Blasen eines sauerstoffrei cheren Gases als Luft auf das blanke Bad beginnt. Erst wenn das Bad sehr stark erhitzt :st und das Kochen intensiv eingesetzt hat, wird die kalkreiche Schlacke zugegeben, .die unter der Einwirkung der hohen Tempera tur schmilzt.
Da der Kochprozess bereits im Gange ist, -wird in der bei der Beschreibung des sauren Verfahrens erwähnten Weise das Bad mit dem im Gasraum vorhandenen Sauer stoff in Berührung gebracht; denn das bro delnde Eisenbad durchbricht dauernd die Schlackendecke. Das flüssige Eisen wird durch das Kochen fortwährend auf die Ober fläche gebracht, so dass das blanke Eisen mit der :sauerstoffreichen Atmosphäre zusammen kommt.
Während des Aufspritzens der flüs- sigen Eisenteilchen, d. h. während ihres Auf enthaltes in der .sauerstoffreichen Atmo sphäre, werden diese Teilchen durch den Sauerstoff weitgehend oxydiert und fallen in dieser oxydierten und dadurch stark über heizten Form in das Bad zurück, wobei sie dieses erhitzen und gleichzeitig frischen. Der , Sauerstoff wird durch die aufspritzenden Eisenteilchen als Zwischenträger mit dem Baal in Berührung gebracht, und auf diese Weise -wird der Frischprozess erheblich geför dert.
Man erhält ein Roheisen, das weit gehend von Phosphor und Schwefel befreit ist. Der Herdofen kann durch Arbeitstüren oder von oben her beschickt werden. Es ist daher vorteilhaft, den Ofendruck, d. h. den Druck der Ofenatmosphäre, etwa gleich gross zu halten wie den äusseren Druck, damit, wenn die Verbindung mit der äusseren Atmo sphäre durch Öffnen der Arbeitstüren her gestellt wird, kein starkes Herausschlagen der Flamme oder umgekehrt auch kein Gtar- kes Ansaugen von Aussenluft erfolgt.
Um die Sauerstoffatmosphäre im Ofen nicht ungün stig zu beeinflussen, d. h. den Sauerstoff Behalt während des Öffnens der Arbeitstüren nicht merklich herabzusetzen, ist es zweck mässig, den Ofen mit einem ganz geringen Überdruck zu betreiben. Man verliert auf diese Weise beim Öffnen der Türen zwar etwas Sauerstoff, aber die Ofenatmosphäre bleibt in ihrer Zusammensetzung praktisch unverändert. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass man an den Herdofen seitlich einen kleinen Drehofen an schliesst. Durch diesen Drehofen kann man die Beschickung, insbesondere den; beim basi schen Arbeiten erforderlichen Kalk, zufüh ren.
Die heissen, eventuell noch Kohlenoxyd enthaltenden Abgase des Herdofens werden durch den Drehofen geführt und können dort vollständig zu CO. verbrannt werden. Der im Gegenstrom herabrutsehende Kalkstein, den man im Drehofen aufgibt, wird zu Kalk ge brannt. Der glühende Kalk fällt dann in den Herdofen, wo er schmilzt und als Schlacke zur Entfernung des Phosphors dient.