DE1105441B

DE1105441B - Verfahren zur unmittelbaren Herstellung von Stahl aus hochschwefelhaltigen Eisenerzen

Info

Publication number: DE1105441B
Application number: DEW15542A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Anton Wimmer
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Priority date: 1954-12-13
Filing date: 1954-12-13
Publication date: 1961-04-27

Description

Verfahren zur unmittelbaren Herstellung von Stahl aus hochschwefelhaltigen Eisenerzen Es ist bekannt, Stahl aus Erzen mit Hilfe des aluminothermischen Verfahrens, in Sonderheit unter Verwendung von Aluminium-Silizium-Legierungen, zu erzeugen. Dabei werden die Erze mit Aluminium-Silizium-Legierungen gemischt, wobei von einer Mischung ausgegangen wird, die viel mehr Erz enthält, als der Brennstoff zu reduzieren vermag. Auch müssenReagenzien, wieNitrate, Chlorate, Perchlorate, zugesetzt werden, also leicht sauerstoffabgebende Reagenzien, damit die Wärmebilanz ausgeglichen ist. Es entstehen hierbei einerseits Schlacken mit hohen Eisenoxydgehalten und andererseits aber ein Eisenbad, das einen wechselnden Gehalt an Silizium hat. Die Schlacke kann keine nennenswerten Schwefelmengen aufnehmen, da sie trotz Kalkzugabe sehr stark eisenoxydhaltig ist. Auch eine weitere Kalkzugabe hat keinen Zweck. Nach Abziehen der Schlacke wird in einer weiteren Stufe durch Aufsetzen einer aluminothermischen Mischung aus der obigen Legierung mit sehr viel Überschuß an Erz der Rest an Si entfernt und ein Weichstahl gebildet. Ein Weichstahl kann aber nur dann erzeugt werden, wenn die Aluminium-Silizium-Legierung keinen Kohlenstoff besitzt, denn der Kohlenstoffgehalt kann bei diesem Verfahren nicht entfernt werden.
Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, hochschwefelhaltige Eisenerze und Abbrände unmittelbar auf Stahl zu verarbeiten, und zwar mit Hilfe einer üblicherweise als geringwertig zu bezeichnenden Aluminium-Eisen-Silizium-Legierung, die aus wirklich minderwertigem Ausgangsstoff billig herzustellen ist.
Dabei werden unter hochschwefelhaltigen Eisenerzen und Abbränden solche verstanden, die über 0,25 bis 3,4% und mehr Schwefel enthalten.
Die in Frage kommenden Aluminium-Eisen-Silizium-Legierungen sind solche, die 20 bis 601% Aluminium, 60 bis 20°/o Silizium, bis 20% Eisen, bis 100% Titan, Rest Kohlenstoff und sonstige Verunreinigungen enthalten. Es ist ohne weiteres klar, daß für solche Legierungen minderwertige Ausgangsstoffe genommen werden können und daß diese Legierungen billig hergestellt werden können, weil ihreZusammensetzung weitestgehend variabel ist. Sie können im Durchschnitt 1% Kohlenstoff aufweisen. Kohlenstoff freie Legierungen sind sehr teuer in der Herstellung.
Erfindungsgemäß erfolgt die unmittelbare Herstellung von Stahl aus solchen hochschwefelhaltigen Eisenerzen durch nachstehende aufeinanderfolgende Maßnahmen: a) Pulverförmig zerkleinerte schwefelhaltige Eisenerze werden mit einer so großen Menge einer zu Pulver zerkleinerten Aluminium-Eisen-Silizium-Legierung mit 20 bis 60% Aluminium, 60 bis 20% Silizium, bis 20% Eisen, bis 10% Titan, Rest Kohlenstoff und sonstigen Verunreinigungen gemischt, daß die Legierungsmenge größer ist, als zum Abbinden des Reduktionssauerstoffes der Erze erforderlich ist.
b) Diese Mischung wird in ein Reaktionsgefäß eingebracht, in das vorher, unabhängig von der Mischung, bis zu 50% Kalk, bezogen auf die Mischungsmenge, aufgegeben worden sind.
c) Die Mischung wird im Reaktionsgefäß zur Entzündung gebracht.
d) Nach dem Abbrennen wird durch das Bad ein nicht oxydierendes Gas geblasen.
e) Die Schlacke wird bis auf eine kleine, nicht ohne weiteres abziehbare Restmenge abgekippt.
f) Erz wird zum Frischen zugegeben und nochmals geblasen.
Es ist zwar an sich bekannt, die Entschwefelung bei der Roheisenherstellung bei saurer Schlackenführung durchzuführen, allerdings verlangt diese Art der Entfernung des Schwefels längere Zeit, weil der Schwefel über die Gasphase abgeführt wird. Des weiteren ist bekannt, die Entschwefelung im üblichen Stahlherstellungsverfahren mit stark basischen Schlacken bzw. Kalkaluminatschlacken durchzuführen. Demgegenüber wird bei der Erfindung die Entschwefelung mit Hilfe von Schlacken durchgeführt, bei denen das Verhältnis von Kalk zu Kieselsäure zwischen 1,2. 1 und 1 : 1 liegt, d. h., es sind neutrale Schlacken.
Auch ist es an sich bekamt, daß eine Badbewegung von Vorteil ist. Man hat schon die Entschwefelung im Konverter oder in einem ähnlichen Gefäß mittels Kalk und Blasen mit einem Gas, welches eine reduzierende Atmosphäre erzeugt, z. B. Hochofengas, vorgeschlagen. Ebenso hat man auch schon eine Badbewegung durch das Eingießen des Stahles und durch Kochenlassen erzeugt, schließlich hat man eine Arbeitsweise mit reduzierenden hochbasischen Schlacken, bei denen das Verhältnis Ca 0 : Si 02 größer als 2,5 :1 ist, unter leichtem Blasen mit nicht oxydierenden Gasen, wie Stickstoff, Propan, Argon usw., empfohlen.
Den bekannten Verfahren ist aber die erfindungsgemäß beanspruchte Kombination nicht zu entnehmen, bei der zur unmittelbaren Stahlerzeugung aus schwefelhaltigen Erzen eine billige kohlenstoffhaltige Aluminium-Eisen-Silizium-Legierung angewandt und zur Einstellung einer neutralen Schlacke sowie der Gleichgewichtsverhältnisse eine begrenzte Menge Kalk zugeschlagen und durch das Schmelzbad geblasen wird. Wendet man nur einzelne Merkmale an, so kann das Problem, das der Erfindung zugrunde liegt, nicht gelöst werden. Die Anwendung der aus billigen Rohstoffelementen hergestellten Aluminium-Eisen-Silizium-Legierung zusammen mit den verwendeten Erzen ergibt hohe Kieselsäuregehalte in der Schlacke; also ist man nicht in der Lage, rein basische Schlacken durch Kalkzugabe herzustellen, da sonst die Energiebilanz dieses Prozesses nicht mehr ausgeglichen ist und eine äußere Wärmezufuhr erforderlich ist.
Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten umgangen, indem man mit neutralen Schlacken arbeitet, wodurch die erforderliche Kalkzugabe verhältnismäßig klein gehalten werden kann. Der nicht zu umgehende Kohlenstoffgehalt bei Anwendung der billigen Aluminium-Eisen-Siliziurn-Legierung kann nur durch intensives Durcheinanderwirbeln von Bad und Schlacke entfernt werden.

Für die praktische Durchführung des Verfahrens kommen beispielsweise folgende schwefelhaltige Eisenerze und Kiesabbrände in Frage:

Stollber5 Stollberb Stordoe- Cypern-

Limonit Magnetit Abbrand Abbrand

°/o °/o °/o °/o

Fe, ges. ........ 27,66 63,84 55,15 63,75

Fe0........... Spur 38,18 7,55 Spur

Fe203 ......... 39,55 48,22 70,50 91,16

Si 02 .......... 14,48 3,34 10,81 4,96

A1203 ......... 8,33 0,67 2,67 0,59

Ti 02 .......... 0,15 0,05 0,30 0,03

CaO........... 1,43 2,16 0,76 0,22

Mg 0 .......... 0,43 1,06 1,03 0,14

P ............. 0,040 0,033 0,081 0,051

S .............. 0,266 3,43 2,058 1,175

C . . . . . . . . . . . . . 0,05 0,12 0,20 0,01

Mn ............ 17,01 2,11 0,43 Spur

Zn ............. 0,51 0,49 0,13 0,08

Pb ............ 0,11 0,27 0,02 0,01

Glühverlust .... 12,77 - 3,25 2,02

Glühzunahme .. - 1,16 - -

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur unmittelbaren Herstellung von Stahl aus hochschwefelhaltigen Eisenerzen, gekennzeichnet durch nachstehende aufeinanderfolgende Maßnahmen a) Pulverförmig zerkleinerte schwefelhaltige Eisenerze werden mit einer so großen Menge einer zu Pulver zerkleinerten Aluminium-Eisen-Silizium-Legierung mit 20 bis 60°/o Aluminium, 60 bis 20°/o Silizium, bis 20% Eisen, bis 10% Titan, Rest Kohlenstoff und sonstigen Verunreinigungen gemischt, daß die Legierungsmenge größer ist, als zum Abbinden des Reduktionssauerstoffes der Erze erforderlich ist. b) Diese Mischung wird in ein Reaktionsgefäß eingebracht, in das vorher, unabhängig von der Mischung, bis zu 50% Kalk, bezogen auf die Mischungsmenge, aufgegeben worden sind. c) Die Mischung wird im Reaktionsgefäß zur Entzündung gebracht. d) Nach dem Abbrennen wird durch das Bad ein nicht oxydierendes Gas geblasen. e) Die Schlacke wird bis auf eine kleine, nicht ohne weiteres abziehbare Restmenge abgekippt. f) Erz wird zum Frischen zugegeben und nochmals geblasen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 681340, 213 721, 898 595; schweizerische Patentschriften Nr. 198 461, 115 356; französische Patentschriften Nr. 955 811, 955 813, 524 603, 1060 082, 767 389, 880186; britische Patentschriften Nr. 581888, 609 850; USA.-Patentschriften Nr. 2 290 961, 2 665 982; »Demag-Nachrichten«, 1953, S. 1 bis 10.