DE165492C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Um technisch verwertbares schmiedbares Eisen zu erhalten, muß der Hüttenmann bei allen bisher bekannten Eisengewinnungsverfahren Sorge tragen, außer einer Reihe anderer Verunreinigungen vor allen Dingen die Einführung yon Phosphor in das metallische Eisen zu vermeiden oder den einmal bereits in das Eisen eingeführten Phosphor im Laufe der verschiedenartigsten Reinigungsverfahren

ίο aus demselben zu entfernen. Von solchen Verfahren haben in der ; Praxis nur zwei dauernde Anwendung gefunden, nämlich das Puddeln und das Thomas-Gilchrist-Verfahren. Das Puddeln kann angewendet werden auf Eisensorten, welche von ο anfangend einen Phosphorgehalt bis zu etwa ι Prozent aufweisen, während das Thomas-Gilchrist-Verfahren vorteilhafte Anwendung nur dort gefunden hat, wo Eisensorten zur Verarbeitung

ao gestellt werden können, welche I bis 3 Prozent Phosphor enthalten. Die Puddelarbeit ist im Aussterben begriffen, weil ihre wirtschaftlichen Leistungen mit den neueren Verfahren der Gewinnung schmiedbaren Eisens,

z. B. dem Bessemer- oder dem Thomas-Gilchrist-Verfahren nicht gleichen Schritt halten können. Selbst die neuesten Ausgestaltungen der Puddelarbeit, welche zur Anwendung mechanisch betriebener Puddelöfen von bisher unbekannten Größenverhältnissen geführt haben, sind nur unter ganz besonders ■ günstigen Verhältnissen wettbewerbsfähig gegenüber den genannten heute üblichen Verfahren, das Eisen in flüssigem Zustande zu reinigen. Es sind also gegenwärtig von Reinigungsverfahren zur Erzielung eines reinen schmiedbaren Eisens im wesentlichen nur in Gebrauch das Bessemern, ausgehend von ganz reinen phosphorfreien Eisenerzen, und das Thomas-Gilchrist-Verfahren, ausgehend von Eisenerzen mit einem verhältnismäßig hohen Gehalt an Phosphorverbindungen. Die in den gegenwärtig im Abbau befindlichen Eisenerzlagerstätten vorhandenen Mengen dieser beiden Arten von Eisenerzen sind indessen beschränkt, so daß heute schon der Marktpreis dieser Erze eine Höhe erreicht hat, welche die Erzeugung billigen Stahles nicht mehr gestattet. Die großen Eisenerzlagerstätten mit Eisenerzen yon mittlerem Phosphorgehalt werden dagegen gegenwärtig in großem Maßstabe nicht zur Gewinnung schmiedbaren Eisens herangezogen, und ihre Erschließung würde die Aussicht eröffnen, auf lange Zeit hinaus billigen Stahl erzeugen. zu können. .

Es ist das Bestreben des Erfinders, durch ein neues Verfahren diese Lücke der bisherigen Eisenreinigungsverfahren auszufüllen. Die beiden bisherigen Entphosphorungsverfahren für Roheisen beruhen auf der Anwendung der ihnen gemeinschaftlichen chemischen Reaktion, daß der Phosphor aus dem Eisen entfernt werden kann -dadurch, daß man dem Eisenbade Sauerstoff zuführt; also die Eisenphosphide des Eisenbades in Phosphorsauerstoffverbindungen umzuwandeln und auf diese Weise in eine.zu bildende Schlacke

hineinzuführen. Es ist bisher der Gedanke nicht zu einer technischen Anwendung gelangt, daß es möglich ist, den Phosphor dadurch aus dem Eisenbade zu entfernen, daß man die Eisenphosphide aus dem Eisenbade auf dem Wege ausscheidet, der unter der Bezeichnung der Steinbildung bei anderen hüttenmännischen Verfahren, z. ß. der Kupfergewinnung, schon seit langen Zeiten sich in

ίο Anwendung befindet. Diese Steinbildung kann nun dadurch ermöglicht werden, daß man die Eisenphosphide des Eisenbades in solche Phosphide überführt, welche sich, sei es, weil sie im Eisenbade unlöslich sind, oder sei es, weil sie ein wesentlich geringeres spezifisches Gewicht haben als das flüssige Eisen, bei längerem ruhigen Stehen des Eisenbades aus demselben abscheiden, indem sie zu der Oberfläche aufsteigen und dort einen Stein bilden. Zu diesem Zwecke führt der Erfinder dem Eisenbade Metalle zu, welche unter den gegebenen Verhältnissen in Beziehung zu Phosphor elektropositivere Eigenschaften haben als Eisen und gleichzeitig Phosphide bilden, welche bei längerem Stehen des Eisenbades in der oben geschilderten Weise von , demselben sich abscheiden. Hier kommen vorzugsweise die Metalle der alkalischen Erden in Betracht. Die Metalle können selbstverständlich auch in Form von Legierungen, sowie auch in Form ihrer Silicide angewendet werden. Ein Vergleichsfall dieses Absetzungsvorganges ist auch beim Eisen bekannt, indem manganhaltige Roheisensorten bei längerem Stehen im Eisenmischer Schwefelmangan als Stein an der Oberfläche abscheiden. Die Einführung der oben genannten Metalle kann nun in mancherlei Art erfolgen. So z. B., indem man die für sich gewonnenen Metalle dem Eisenbade im Eisenmischer oder schon im Hochofen zuführt, oder indem man diese Metalle gleichzeitig mit dem Eisen im Hochofen erzeugt. Eine besonders bequeme und wirtschaftlich günstige Ausgestaltung des Hochofenbetriebes ist aber die Elektrolyse des im Gestell des Hochofens bestehenden Metallschlackenbades. Diese Elektrolyse kann einfach dadurch bewirkt werden, daß man eine Elektrode in leitende Verbindung mit dem im Hochofengestell angesammelten Roheisen bringt und die andere oder die anderen Elektroden in einem höher gelegenen Teile des Ofens anordnet; diese Stelle muß so gewählt werden, daß die im Hochofen niedergehenden Massen daselbst die für den Vorgang erforderliche elektrische Leitfähigkeit besitzen. Es wird dann genau derselbe elektrolytische Vorgang im Hochofen eintreten, nach welchem heute bereits einige der genannten Metalle im elektrisehen Ofen erzeugt werden. Es erscheint möglich und wird wesentlich von der In- j tensität und Menge des verwendeten elektrischen Stromes abhängen, daß bei dieser Elektrolyse des Schlackenbades, welches im Hochofen überwiegend aus kieselsaurem Kalk besteht, auch die Kieselsäure der Elektrolyse unterworfen wird, und daß dabei mehr oder minder große Mengen von Silicium reduziert und dem Eisenbade einverleibt werden. Diese Nebenreaktion würde diesem ganzen Vorgang nicht hinderlich sein, sondern als eine willkommene Verbesserung des bisherigen Hochofenbetriebes betrachtet werden müssen, weil sie gestatten würde, ein hochsiliciumhaltiges Eisen bei einer wesentlichen Verminderung des Brennstoffverbrauches im Hochofen zu erzeugen. Das in der geschilderten Weise entphosphorte Eisen kann nun auf dem Wege der bekannten Frischverfahren in schmiedbares Eisen übergeführt werden. Die für die Ausführung des Verfahrens erforderliche elektrische Kraft kann in der billigsten Weise dadurch erzeugt werden, daß man dieselbe auf dem bekannten Wege der Ausnutzung der Hochofengase in Gasmotoren o. dgl. und Um-Wandlung der gewonnenen mechanischen Kraft in elektrischen Strom erhält. Selbstverständlich ist das Verfahren sinnentsprechend anwendbar bei der Gewinnung aller solcher Metalle, welche aus ihrem Rohstoff in phosphorhaltigem Zustande gewonnen werden.

In der englischen Patentschrift Nr. 1947/02 ist der Vorschlag gemacht, die Karbide der Erdmetalle zum Entphosphorn zu benutzen. Diese Karbide wirken insofern zunächst einmal anders und minder, prompt, als dieselben nicht in den Metallbädern löslich sind bezw. schnell darin diffundieren. Demgemäß ist auch in der englischen Patentschrift ausdrücklich gesagt, daß ein intensives Durchrühren der Bäder erforderlich ist. Außerdem ist wohl für den größten Teil der Zwecke die Gegenwart des Kohlenstoffes hinderlich, zumal derselbe keine selbständige Dosierung gestattet, die davon gegenwärtige Menge vielmehr von dem zuzusetzenden, mit ihm verbundenen Calcium, also weiter von dem Phosphorgehalt, abhängt. Dadurch, daß intensiv gerührt werden muß bis zur Vollendung der Reaktion, ist wiederum das Absetzen der Calciumphosphorverbindungen als Stein erschwert.

Claims (2)

1. Pate nt-An Sprüche:

   i. Verfahren der Entphosphorung von Roheisen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eisenbade die Metalle der alkalischen Erden oder ihre Legierungen zugesetzt werden, die sich mit dem Phosphor oder den Phosphiden des Eisens zu Phosphiden der alkalischen Erden umsetzen und als solche sich vom Eisen mechanisch scheiden

   und in Form eines Steines an der Oberfläche eines ruhenden Eisenbades erscheinen.
2. 2. Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks gleichzeitiger Gewinnung der Erdalkalimetalle mit dem Eisen im Hochofen eine Elektrolyse der gegebenenfalls durch geeignete Zuschläge an Verbindungen der alkalischen Erden angereicherten Schlacke derart erfolgt, daß das im Gestell des Hochofens angesammelte Eisen die Kathode bildet, während die Anoden innerhalb oder oberhalb der Schlackenschicht an einer Stelle angeordnet sind, wo sich die Beschickung des Ofens in elektrisch leitfähigem Zustande befindet.