DE1433295C

DE1433295C - Verfahren zur Herstellung von Ferrochrom mit 1 bis 7 % Kohlenstoff

Info

Publication number: DE1433295C
Application number: DE19641433295
Authority: DE
Inventors: Günther Dr Ing 7500 Karlsruhe Volkert Georg Dipl Ing Dr phil 7501 Kleinstem bach Siebert
Original assignee: Fried Krupp GmbH, 4300 Essen
Priority date: 1964-03-20
Filing date: 1964-03-20
Publication date: 1973-02-15

Description

in die Mitte zwischen den Elektroden des Raffinationsofens einzubringen. Hierdurch wird in der Regel in der Badmitte stattfindende Überhitzung und als Folge davon das Schäumen bzw. Kochen des Ofeninhaltes in diesem Bereich vermieden.

Nach Beendigung des Raffinationsverfahrens können durch Nachgießen von flüssigem Vormetall in das raffinierte Metall kohlenstoffhaltige Zwischenlegierungen hergestellt werden, die in ihrem Kohlenstoffgehalt zwischen der raffinierten Legierung und dem Vormetall liegen. Dieses Herstellungsverfahren von Zwischenlegierungen ist besonders vorteilhaft, weil es mit einem geringstmöglichen Energie- und Elektrodenverbrauch durchgeführt werden kann.

Ein weiterer Vorteil läßt sich bei der Durchführung des neuen Verfahrens dadurch erzielen, daß die Raffination in einem eine große Herdfläche aufweisenden offenen Elektroofen durchgeführt wird. Hierdurch wird bei einer vergleichsweise geringen Badtiefe zwischen Schlackenschicht und umgebender Atmosphäre die Reaktion wesentlich gefördert, da große Reaktionsflächen vorliegen.

Abgesehen von dem ruhigen Ofengang, der durch das neue Verfahren gewährleistet ist, werden durch den niedrigen Schwefelgehält des Endproduktes wesentliche qualitative Vorteile sowie durch den niedrigen Energie- und Elektrodenverbrauch ins Gewicht fallende Kostenvorteile gegenüber den bisher bekannten Raffinationsverfahren erzielt. Außerdem wird das Ausbringen an fertigen Ferrochromlegierungen durch das neue Verfahren um etwa 3 bis 5% erhöht. Folgende Vergleichswerte haben sich z. B. bei der Herstellung von Ferrochromlegierungen mit etwa 2?/o Kohlenstoff nach dem neuen Raffinationsverfahren gegenüber dem bisher bekannten zweistufigen Verfahren ergeben, wobei sich alle Zahlenangaben, soweit nicht anders angegeben, auf die Tonne fertige Ferrochromlegierung beziehen.

Ofenl

bekanntes Verfahren neues
Verfahren

Ofen 2

bekanntes
Verfahren

neues
Verfahren

°/o Kohlenstoff in der fertigen Ferrochromlegierung

kg Erz/t

kg festes Vormetall/t

kg flüssiges VormetaH/t

kWh/t (Vormetallstufej

kWh/t (Raffinationsstufe)

Sa. kWh/t

Ausbringen an fertiger Ferrochromlegierung in %

2,2
1160
750

3600 5850 9450 85 bis 2,3
460

1025
3600
3476
7076
88 bis 90

2,0
1080
620

3600
5100
8700
85 bis 87

2,3
473

1048
4296
3585
7881
88 bis 90

Der Schwefelgehalt der Ferrochromlegierungen, die nach dem neuen. Verfahren hergestellt werden, liegt zwischen etwa 0,03 und 0,04%, während der Schwefelgehalt der nach den bekannten Verfahren hergestellten Ferrochromlegierungen in der Regel oberhalb 0,050°/o liegt.

Wie bereits erwähnt, wird nach dem neuen zweistufigen Verfahren im Gegensatz zu dem bekannten zweistufigen Verfahren das in der ersten Stufe gewonnene hochkohlenstoffhaltige Vormetall nicht im festen, sondern im flüssigen Zustand in den offenen Räffinationsofen gegeben. Die Verwendung eines schmelzflüssigen Einsatzes ohne Zwischenerstarrung zur Vermeidung unnötiger Energieverluste ist zwar in manchen Bereichen der Metallurgie, z. B. in der Eisen-Metallurgie, üblich und bekannt. Auf diese bekannte Verfahrensweise konnte jedoch bei der Herstellung von Ferrochrom nicht ohne weiteres zurückgegriffen werden, da die Ferrochrom-Metallurgie wegen der schwierigen Schmelzbarkeit der Chromerze und chromoxydhaltigen Schlacken wesentlich höhere Temperaturen erfordert, als sie beispielsweise in der Eisen-Metallurgie üblich sind. Außerdem erfordert die große Sauerstoff- und Kohlenstoff-Affinität des Chroms beim zweistufigen Verfahren in der Ferrochrom-Metallurgie eine besondere Arbeitsweise, insbesondere dann, wenn das in der ersten Stufe gewonnene hochkohlenstoffhaltige Vormetall im flüssigen Zustand in den Raffinationsofen eingebracht wird.

Die Herstellung von Ferrochrom nach einem solchen Verfahren ist demgemäß mit besonderen Schwierigkeiten verbunden, zu deren Überwindung besondere Überlegungen angestellt werden mußten.

Claims

1 2 ten Stufe dieses Verfahrens geht in einem besonderen Patentansprüche: - Lichtbogenofen die Raffination des in der ersten Stufe gewonnenen und zur Erstarrung gebrachten hochkohlenstoffhaltigen Vormetalls auf den gewünschten

1. Verfahren zur Herstellung von Ferrochrom 5 Kohlenstoffgehalt vonstatten. Zu diesem Zweck wird mit 1 bis 7°/o Kohlenstoff, bei dem aus Chromerz, ein Gemisch aus dem zerkleinerten hochkohlenstoffetwaigen sonstigen, nicht verwertbaren Chrom- haltigen Vormetall und zum Teil schwer reduzierträgern und Kohlenstoff ein Vormetall mit 8 bis barem Chromerz eingeschmolzen, wobei die zuzu-10% Kohlenstoff erschmolzen, in einen offenen setzende Erzmenge auf den abzubauenden Kohlen-Raffinationsofen gegeben und ohne weitere Zu- io stoff des Vormetalls abgestimmt wird. Zur Erzielung gäbe von Kohlenstoff mit schwer reduzierbarem eines ruhigen Ofenganges und zur Vermeidung eines Chromerz auf den Endkohlenstoffgehalt raffiniert starken Auswurfes ist es dabei notwendig, den Rafwird, dadurch gekennzeichnet, daß das finationsprozeß durch laufende Kokszugaben zu Vormetall schmelzflüssig in den Raffinationsofen steuern, wodurch der Prozeß verlängert, der Energieeingegeben wird und das Verhältnis des durch das 15 und Elektrodenverbrauch erhöht und eine uner-Sauerstoffs zu dem durch das Vormetall einge- wünschte Aufschwefelung der Legierung durch den brachten Kohlenstoff kleiner als 1 ist. Schwefelgehalt des zugesetzten Koksgruses hervor-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- gerufen wird.

kennzeichnet, daß das Verhältnis des durch das Durch die vorliegende Erfindung werden diese schwer reduzierbare Chromerz eingebrachten 20 Nachteile weitgehend beseitigt; insbesondere wird ein Sauerstoffs zu dem durch das Vormetall einge- ruhiger Verfahrensablauf, infolgedessen ein verminbrachten Kohlenstoff zwischen 0,4 und 0,8 liegt. derter Energie- und Elektrodenverbrauch und_gleich-

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, zeitig ein niedrigerer Schwefelgehalt im Endprodukt dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein er- erreicht. Nach dem der Erfindung zugnmde liegenden heblicher Teil des schwer reduzierbaren Chrom- as Verfahren wird aus Chromerz, .das minderwertig sein erzes in die Mitte zwischen den Elektroden des kann, etwaigen sonstigen, nicht verwertbaren Chrom-Raffinationsofens eingebracht wird. trägern und Kohlenstoff ein Vormetall mit etwa 8 bis

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, da- lO°/o Kohlenstoff erschmolzen, dieses alsdann im durch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des flüssigen Zustand in einen offenen Raffinationsofen Raffinationsverfahrens durch Nachgießen von 30 gegeben und mit schwer reduzierbarem Chromerz auf flüssigem Vormetall in das raffinierte Metall koh- den Endkohlenstoffgehalt raffiniert, wobei dafür lenstoffhaltige Zwischenlegierungen hergestellt Sorge zu tragen ist, daß das Verhältnis des durch das werden. schwer reduzierbare Chromerz eingebrachten Sauer-

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, da- Stoffs zu dem durch das Vormetall eingebrachten durch gekennzeichnet, daß die Raffination in 35 Kohlenstoff kleiner als 1 ist, vorzugsweise zwischen einem eine große Herdfläche aufweisenden offenen 0,4 und 0,8 liegt.

Elektroofen durchgeführt wird. Dem neuen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es widersinnig ist, bei einem Entkohlungsverfahren zusätzlichen Kohlenstoff dem Metallbad

40 zuzufügen. Dementsprechend wird während des Raffinationsverfahrens auf keine andere Weise als durch das zu raffinierende Vormetall Kohlenstoff in den

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Raffinationsofen eingebracht. Um ein ruhiges, ohne lung von Ferrochrom mit 1 bis 7% Kohlenstoff. Auswurf bzw. Schäumen ablaufendes Verfahren zu Es ist bekannt, derartige Ferrochromlegierungen 45 gewährleisten, wird während der gesamten Raffinaentweder nach einem einstufigen oder einem zwei- tionsdauer ein Verhältnis von Sauerstoff, der durch stufigen Verfahren herzustellen. Die Erzeugung von das schwer reduzierbare Chromerz eingebracht wird, Ferrochrom mit einem Kohlenstoffgehalt von 1 bis zu Kohlenstoff, der durch das Vormetall in den Ofen 4°/o im einstufigen Verfahren, bei dem die Herstel- eingebracht wird, eingehalten, das kleiner als 1 ist. lung einer hochkohlenstoffhaltigen Vorlegierung und 5° Der zur Raffination benötigte restliche Sauerstoff wird deren anschließende Raffination im gleichen Ofen aus der umgebenden Ofenatmosphäre gedeckt. Neben vorgenommen werden, hat für die Durchführbarkeit der Raffinationsreaktion zwischen Legierungskohlendes Verfahrens zur Voraussetzung, daß Chromerze mit stoff und Sauerstoff des schwer reduzierbaren Chrombesonderen Eigenschaften hinsichtlich ihrer Reduzier- erzes, das sich normalerweise am Boden des Raffinabarkeit als Ausgangsprodukt verwendet werden. Der 55 tionsofens befindet, läuft infolgedessen eine weitere Mangel an solchen Erzen und ihr hoher Preis, vor Raffinationsreaktion an der Grenzfläche zwischen allem aber auch die qualitativen Mängel des nach Metallbad und Schlacke nach etwa folgender Fordiesem Verfahren erzeugten Ferrochroms, wie hohe mel ab: ,
Gehalte an Schwefelverunreinigungen, Eisen- und Cr O -I- C 2 CrO 4- CO
Chromoxyden sowie größere Verluste an Chromoxyd 60 23-*·

in der Reduktionsschlacke, haben zu einem zwei- An der Schlackenoberfläche findet darauf eine

stufigen Verfahren geführt. In der ersten Stufe dieses Neubildung von Chrom(III)-oxyd etwa nach der

ebenfalls bekannten Duplexverfahrens erfolgt die Re- Formel

duktion von Chromerz möglichst leichter Reduzier- 2 CrO + V2 O₂ -»- Cr₂O₃

barkeit in einem Elektroniederschachtofen unter Mit- 65 statt.

einsatz von sonst nicht verwertbaren Chromträgern. Im Gegensatz zu den bekannten Raffinationsver-

Es entsteht hierbei ein hochkohlenstoffhaltiges Vor- fahren ist es ferner vorteilhaft, wenigstens einen er-

metall, das zur Erstarrung gebracht wird. In der zwei- heblichen Teil des schwer reduzierbaren Chromerzes