DE1758451A1

DE1758451A1 - Verfahren fuer das kontinuierliche Einschmelzen von Eisenschwamm

Info

Publication number: DE1758451A1
Application number: DE19681758451
Authority: DE
Inventors: Franz-Rudolf Dipl-Phys Block; Hermann Prof Dr-Ing Schenck; Werner Prof Dr-Ing Wenzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-06-04
Filing date: 1968-06-04
Publication date: 1971-04-01
Also published as: DE1758451B2

Description

Verfahren für das kontinuierliche Einschmelzen von Sisensch"

8$»nsehwamn, das Produkt der deä*tion von lisenesaM unter-

halb des iisensehaalspunktes, zu swMe vrrandlung ix tuhl

eiagesalrrwlsen@se@.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen nur

Auidbung dieses Verfahrens für das kontinuierliche rieedtrel-

ss* von nielnschwaln in einem xnduktionsofen. Rolche

ti%osiion eihd nach der Stande der ?ecNulk für dat 869l#

am vow Zivenebisher nicht geeignet. weil dis" figen-

sehaften des nisenschwanmes zu besonderen Schwierigkeiten im

Induktionsofen beim Einschmelzvorgang führen. Diese Schwie- rigkeiten beruhen einmal auf dem Gehalt des Eisenschwammes an Gangart, die in dem Erz, aus dem der Eisenschwamm hergestellt ist, in mehr oder minder größeren Mengen enthalten ist. Diese Gangart muß beim Sinschmelzvorgang des Eisenschwammes laufend aus dem verflüssigten Eisen entfernt werden, beispielsweise dadurch, daß sie aufgeschmolzen wird und als flüssige Schlaks ke laufend von der Oberfläche des verflüssigten Eisens entnommen wird. Der Induktionsofen bekannter Bauart ist für das Ausbringen von flüssiger Schlacke wenig geeignet, weil das Erhitzungsprinzip des Induktionsofens die auf der Oberfläche des flüssigen Eisens liegende Schlacke kalt läßt, wodurch diese zu frühzeitiger Erstarrung neigt und im Oberteil einen solchen Ofens zur Ansatzbildung und zur Verstopfung der Ausflutorgane führt.

Eine weitere äc*wierigkeit besteht darin, da# aus Gründen dar

Wirtschaftlichkeit des Reduktignspsoses»s die Reduktion des

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hier nur ilth#itn&0tßi9 leafM eifedhrarlsMwsdsa 11r: .

Diese ungünstigen Verhältnis» werden insbesondere dadurch

hervorgerufen, da# das Eisen in znduktionnofin an dir Ober-

fläche verhältnismäßig kalt bleibt.

Die erfindungsg«äaen Maßnahmen zur arsielung eines vorteil-

haften kontinuierlichen einschmelsvorganges von sisensobwem

in einem induktionsofen'bestehen darin, da# der liaensedieun

gemeinsam mit Kohlungsmitteln oder allgemein unter ainlaltung

reduzierender.Hedingungen in das in dem Induktionssehnelsofen

enthaltene flgssige eisen eingeführt wird, insbesondere im

Bereich der vertikalen Längsachse eines Induktionstiefelofeneb

wobei der Ofen mit einem - ggf. beheizten - Überlauf für flüssiges Eisen und flüssige Schlacke versehen ist. Die Abführung von Schlacke und Eisen kann erfindungsgemäß auch so vorgenommen werden, daß die Schlacke durch einen beheizten Überlauf abgeführt wird, während das flüssige Eisen am Boden des Induktionsschmelzofens, insbesondere am Boden des induktiv beheizten Tiegels, durch gesteuerte Ausflußorgane ausgetragen wird. Als solche gesteuerte Ausflußorgane werden in ansich bekannter Weise unter anderem elektromagnetisch gesteuerte Ventile oder Pumporgane eingesetzt.

Besondere Maßnahmen der Erfindung verhindern die Berührung der aus der Gangart des Eisenschwamms gebildeten Schlacke mit der keramischen Auskleidung des Ofens oder schränken diese ein. Solche Maßnahmen bestehen u.a. in der Verwendung eines von oben in das flüssige Eisen eintauchenden Schüttringes oder Schüttzylinders aus feuerfestem Material, in den das

einzuschmelzende Einer. IcrlE#,: "@'*ttet wird. Das Einschmelzen

erfolgt im wesentlichen iia Bereich "':::-s Schüttringes und die

hier gebildete Schlacke schwimmt in der R ndynrß des Schi.

ringen auf und tritt nach oben durch den entsprechend breiten freien Kreisring zwischen dem Schüttring und der Ofenwandung. aus dem Ofen aus.
Eine Weiterausgestaltung diesen Teiles der Erfindung besteht darin, daß der Schüttring oder Schüttzylinder soweit erhöht wird, daß sich eine schachtförmige Schüttsäule ergibt, die unter dem EinfluB der Schwerkraft in das flüssige Eisen eintaucht und infolge der hierbei eich ergebenden größeren Oberfläche mit ferhöhter Geschwindigkeit aufgeschmolzen werden kann. Nach Maßgabe des Abschmelzens dieser Schüttsäule an ihrem unteren Ende wird diese kontinuierlich in das flüssige Eisen von oben hineinbewegt. Die Schachtwandung der Schüttsäule kann bei dieser Ausführungsform vorzugsweise dicht oberhalb der Eisenoberfläche münden, so daß sie nicht-in das flüssige Eisen eintaucht und entsprechend geringeren Anforderungen an die Feuerfestigkeit ihres Materials ausgesetzt ist. Die Schachtwandung kann dann besonders weit von der Oberfläche des flüssigen Eisens zurückgezogen werden, wenn anstelle der Schüttsäule ein zusammenhängender verfestigter bzw. verdichteter Strang von Eisenschwamm kontinuierlich von oben in das Eisenbad abgesenkt oder hineingeschoben wird. Bei dieser erfindungsgemäßenAusführungsform kann die Schachtwandung bis über die Schlackenoberfläche zurückgezogen werden, ggf. kann dann auch auf einen solchen Aufgabeschacht verzichtet werden. Der Erzielung eines solchen zusammenhängenden Stranges aus Eisenschwamm gelten besondere erfindungsgemäße Maßnahmen. Solche Maßnahmen bestehen in der Zufügung von Bindemitteln, die entweder vor der Aufgabe des Eisenschwammes in den Schmelzofen oder während des Absenke% des Eisenschwammes durch den Aufgabeschacht zu einer Verfestigung des Stranges führen.

So können Eisenschwammpellets an ihrer Oberfläche mit einer dünnen Schicht von Pech bzw. pechartigen Kohlenwasserstoffen versehen werden, das oder die beim Absenken im Aufgabeschacht verkoken und die einzelnen Pellets an ihren Berührungspunkten ausreichend fest miteinander verbinden. Besonders vorteil- haft ist es, die Pechmenge so zu bemessen, daß der nach der Verkokung auf der Pelletoberfläche zurückbleibende Koks gera-de ausreicht, um gemäß der Erfindung die Eisenschmelze aufzukohlen und das im Eisenschwamm noch enthaltene Eisenoxyd zu metallischem Eisen zu reduzieren. Dieser Teil der Erfindung kann auch so ausgeführt werden, daa der Eisenschwammstrang wie bei einer kontinuierlichen Söderbergelektrode mit einem Eisenmantel umgeben wird, der zusammen mit dem Strang in den Induktionsofen abgesenkt und aufgeschmolzen wird.

Eine andere erfindungsgemäße Methode zur Verfestigung des

Eisenschwammstranges besteht in der elektrischen Verschwei-

aung der den Strang bildenden Eisenschwammteilchen an ihren

Berührungsstellen. Diese Methode ist besonders beint Binsehmel-

zen von ßisenschwammpellets vorteilhaft. in der Wandung des

äufg*beschachtes sind bei einer swro»aäßigen Ausführungsform

dieses Erfindungsgedankens dlektrojen angebracht, die an ih-

rer Innenfläche mit dem #ehaüttinhalt in beröhrunq treten.

Durch gogsnW»iliegende Elektroden w«dm kurse #troatdse

sfaßtrt dohseft#stro»e vrit entsprechend hoher atromtdrfue pge-

ben. Hierbei erfolgt auf dem atrow"gt durch den Zisensehwamm-

etrang hindurch ein punktUrmiqes Verschweißen der Minen-

Der Behandlung der schlacke wird im Vahmen der vorliegenden

Erfindung besondere Bedeutung beigemessen. Um die relativ gro-

ßen Schlackenmengen zu bewältigen, die beim Einschmelzen von

Eisenschwamm auftreten können, erhält der induktioneachmel.zofen einen besonderen Ofenteil bzw. Ofenraum, in dem die Schlacke gesammelt und warm gehalten wird und aus dem sie, vorzugsweise in kontinuierlichem Flua, abgeführt wird. Bei der Anwendung eines Induktionstiegelofens für dieses Einschmelzverfahrene besitzt der Tiegel an seinem oberen Ende eine muldenlärmige Erweiterung, deren feuerfeste Auskleidung besondern fug di e Aufgabe' des Sammelns und des Behandelns der #x&lacke geeignet ist. Während im Bereich des Tiegels, anlie- gend an die wassergekühlte stromführende Spule die normale keramische Tiegelauskleidung Verwendung findet, können im Bereich der Schlackensammelmulde gegen Schlackenkorrosion besonders widerstandsfähige feuerfeste Stoffe angewandt wer- den, wie Magnesit, holomit oder Kohle..

Die Beheizung der Sahlackemrulde zug ?trecke der Srzielung

einer guten SChlackAmfluidit$t kann durch Ölbrenner erfolgen,

die im Raum oberhalb der Schlackenoberfläche angebracht sind.

Besonders vorteilhaft ist ablas, die Schlackenbshaizung suf

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spielsweise im Bereich der Ausflußüffnung der Schlacks ob«-

halb der Schlackenoberfläche ßraphitdlektroden angeordnet

sein können, zwischen denen ein elektrischer Lichtbogen be-

steht.

Schließlich wird auch die NÜglichkeit herangezogen, die

Schlackenbeheizung mittlos eines ialektrofließbettes duirchzu-

führen. In diesem Fall wird über die Schlacke eine Schicht

feinteiliger Kohle gelegt, werden draphitelektroden so ange-

ordnet, daß sie in die Kohleschicht eintauchen, wobei der

durch die Kohleschicht geleitete Strom als Folge des elektrischenWiderstandes dieser Schicht die erforderliche Wärme erzeugt.

Um eine bestimmte Schlackenzusammensetzung zu erzielen, was zweckmäßig sein kann, um auf der Basis der Gangart des verwendeten Eisenerzes eine möglichst niedrige Schlackenschmelztemperatur zu erzielen, oder um die chemische Aggressivität der Schlacke auf das Ofenfutter herabzusetzen, oder um das erzeugte Eisen zu entschwefeln, oder von seinem Phosphor zu befreien und aus der gleichen anderen Gründen werden erfin-

dungsgemäß dem Eisenschwamm schlackenbildende Mineralien bei-

und in dieser Form in den Induktionsofen eingeführt.

1)ze beiiügung kann in Stückform durch Unternischen unter den

einzuscüjTslzenden Eisenschwamm erfolgen. inübe:@nndere bei der

Verarbeitung von e;2i1.ets können diese Mineralien @@1@z@r bereits

den Pellets bei der Eierstellung derselben in

z,1 x.irin beigefügt werden. Deswei. @-,er en sollen hei der fe'r wciit-Iizng

von Pellets solche Mineralien. auf :'. vor

Jcx-ei: Einsatz in den Ofen aufpelletiert

;3e lletie.rte Material kann beispielswei.me at;n

tann sehen, wobei auf diese Weise die zuvor beschriebene Ver.fe-

s_igungswirkung eines Pelletstranges erzielt werden kann, in

;aoutdiese Pellets nach dem Aufgeben in den Aufgahesch.-icht des

Induktionsofens an den Berührungsstellen miteinander abbinden,

x;x;@e: weitere vorteilhafte Variante dieser Erfindung zur Be-

h#:i;dl.ung des Schlackenproblems besteht darin, daß mit dem

Fi-yer"schwamm sov=iel Kalk und/oder Dolomit - beispielsweise

in anpzlletierter Form - in den Schmelzofen gegeben wird, das

<aus diesen Mineralien und der Gangart des Erzes eine hochba-

si.ache Schlacke entsteht, die bei der Schmelztemperatur des

Eisens nicht schmelzbar ist, sondern als sogenannte Krümelschlacke im geschmolzenen Eisen aufsteigt und sich oberhalb der Eisenoberfläche sammelt und von hier aus - ggf. mit mechanischen Mitteln - aus dem Ofenraum entfernt wird.

Die Erfindung widmet besondere Aufmerksamkeit den Maßnahmen für die Aufkohlung des Eisens bzw. der Zuführung des Kohlenstoffs in den Schmelzraum, um das korrodierende Eisenoxyd von der feuerfestenAuskleidung des Induktionsofens fernzuhalten. Erfindungsgemäß sollen u.a. die Kohlungsmittel gemeinsam mit dem Eisenschwamm in den Induktionsofen eingeführt werden, derart, daß beispielsweise diese Kohlungskohle bereits im Eisenschwamm enthalten ist. Diese Möglichkeit besteht bei der Verwendung von Eisenschwammnellets, die durch Reduktion von Eisenerzpellets erzeugt sind. Diese Kohle wird bei der Pelletherstellung in die Erzpellets eingebunden. Die erforderliche Kohlemenge kann aber auch nachträglich in die Porosität des Eisenschwamms oder auf die Oberfläche derselben aufgebracht werden, beispielsweise, indem Spaltungskohlenstoff aus der Spaltungsreaktion von Kohlenmonoxyd oder von Kohlenwasserstoffen abgeschieden wird oder indem Kohlenstoff an den Eisenschwamm anpelletiert wird. Schließlich kann auch Kohle geeigneter Stückgröße dem einzuschmelzenden Eisenschwamm untergemischt werden.
Eine besonders gut regulierbare Möglichkeit der Zufügung von Kohlungskohlenstoff besteht in dem Einbringen von fluiden Kohlenstoffträgern, wie wn aufgewirbeltem Kohlenstaub, von Ö1 und von gasförmigen Kohlenwaserstoffen.,Beispielsweise kann ein Ölzuführungsrohr durch die Mitte des Beschickungsschachtes geführt werden und am Abschmelzende der Beschickung münden. Durch dieses Rohr wird in dosierter weise Öl in die abschmelzenden Pellets, bzw. in das flüssige Eisen eingeblasen und hierbei in Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt. Der in der Beschickungssäule aufwärts strömende Wasserstoff wird in vorteilhafter Weise dazu ausgenutzt, den im Eisenschwamm noch enthaltenezSauerstoff weitergehend zu entfernen.
Eine Weiterausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Reduktionsaggregat für die Herstellung von Eisenschwamm direkt mit dem Einschmelzaggregat gekuppelt wird. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform ist eine wesentliche Verbesserung des bisherigen Stahlerzeugungsverfahrens auf der Basis von Eisenschwamm. Während bisher der Eisers chwamm aus dem Reduktionsaggregat auf verhältnismäßig schwierige Weise ausgetragen werden mußte, wobei die Heißaustragung besondere Schwierigkeiten macht, entfällt bei einer derartigen Kombination jegliche Maßnahme für das mechanische Austragen des Eisenschwamms. Desweiteren entfallen die Vorrichtungen für den Transport des Eisenschwamms zum Einschmelzaggregat und die Chargiervorrichtungen für das Einschmelzaggregat. Transportmittel und Chargiervorrichtungen sind dann besonders schwierig, wenn Eisenschwamm in heißer Form zum Zwecke der Einsparung von Schmelzenergie im Einschmelzaggregat zugeführt werden soll. Die Kombination im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt derart, daß das Reduktionsaggregat direkt über dem Einschmelzaggregat angeordnet ist. Handelt es sich beispielsweise um ein Schachtreduktionsverfahren, bei dem stückiges Eisenerz bzw. Eisenerzpellets im oberen Teil des Schachtes aufgegeben werden und bei dem Reduktionsgas durch zeitliche Einblasestellen im unteren Teil des Schachtes von unten nach oben durch den Schacht geleitet wird, so wird dieser Reduktionsschacht direkt über dem Einschmelzaggregat angeordnet, derart, daß der Eisenschwamm vermittels der Schwerkraft direkt der Schmelzzone des Induktionsschmelzofens zugeführt wird. Wenn beispielsweise der Induktionsschmelzofen ein Induktionsein-@T-schmelztiegel ist, so bildet dieser den Unterteil des Induk- tionsschachtes. Das im Einschmelzaggregät durch die Endreduktion des im Eisenschwamm verbliebenen Eisenoxydes gebildete Reduktionsgas, das aus Co bzw. aus Co und H2 besteht,`wird durch das Reduktionsaggregat geleitet und verringert den-Reduktionsmittelbedarf des eigentlichen Reduktionsprozesses. , Neben dem Induktionseinschmelztiegel sind auch Induktionsrinnenöfen verschiedener Hauarten und Anordnungen für die Durch- führung dieses Verfahrens nach der Erfindung geeignet. So kann das in einer Induktionsrinne aufgeheizte Eisen kontinuier lich durch die Einschmelzzone eines tiegelartigen Einschmelzgefäßes geführt werden, wobei der Heizumlauf deseflüssigen Eisens durch den Induktionsofen in horizontaler und vertika- ler Richtung erfolgen kann.
In den Abbildungen 1 bis 4'sind Vorrichtungen für die Durch- führung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise beschrieben.
Abbildung 1 ist ein Gerät für das kontinuierliche induktive Einschmelzen von Eisenschwamm, wobei dieser vornehmlich in stückiger Form, beispielsweise in Form von Eisenschwanmpellets vorliegt. 1 ist ein Induktionsschmelztiegel mit den wasser- gekühlten stromdurchflossenen Spulen 2 und der feuerfesten Auskleidung 3. Die feuerfeste Auskleidung bei der schemati- schen Darstellung ist nicht näher differenziert. In bekannter Weise wird vorausgesetzt, daßzwischen dem eigentlichen Ver- schleißfutter zum Tiegelinneren hin und der Wärmeisolierung ", nach außen hin zu unterscheiden ist, sowie daß verschiedene Qualitäten von feuerfestem Material im Bereich des flüssigen Eisens und im Bereich der Schlacke Verwendung finden. Desweiteren ist bei dieser schematischen Zeichnung von derDarstellung der stählernden Ofenwandungen, der Unterstützungskonstruktionen, sowie der Zuführungsleitungen für elektrischen Strom und für das Kühlmittel abgesehen.
4 ist eine muldenförmige Erweiterung des Einschmelztiefels an seinem oberen Ende für die Aufnahme der eingeschmolzenen Schlacke. 5 ist ein abnehmbarer Ofendeckel mit Durchführungen für Hilfselektroden.6. Der Ofendeckel 5 besitzt eine große zentrale Öffnung ß für den Beschickungsschacht. Der Einschmelztiegel besitzt im Bereich seiner muldenförmigen Erweiterung 4 am oberen Ende einen Auslaß 7 für die flüssige Schlacke, der als Überlauf arbeitet. Desweiteren besitzt er an seinem unteren Ende einen Auslaß 9 für das flüssige Eisen, der von einem speziellen Verschlußorgan 1o abgeschlossen ist. Mit Hilfe dieses Verschlußorganes 1o, das in ansich bekannter Weise auf elektromagnetischem Wege einen gesteuerten Gegendruck gegen das ausflieGende Eisen erzeugt, wird die pro Zeiteinheit ausfließende Eisenmenge gesteuert. Der Eisenausfluß wird so reguliert, daß sich ein konstanter Eisenspiegel bzw. eine Trennfläche zwischen flüssigem Eisen und flüssiger` Schlacke in einer bestimmten vorgegebenen Höhe selbst einstellt.
Durch die Öffnungen 6 im Ofendeckel 5 sind Graphitelektroden 12 hindurchgeführt, die bei 13 in die flüssige Schlacke eintauchen und dieser über die Stromzuührungsorgane 14 und die Graphitelektroden 12 einen Heilstrom zuführen.
Durch die große zentrale Öffnung 8 im Deckel 5 ist der Mantel 15 des AufgalDeschachtes hindurchgeführt. Am oberen Ende besitzt dieser eine trichterförmige Erweiterung 16. Das untere Ende mündet bei 17 oberhalb der Schlackenoberfläche 13. Durch den oberen Teil der Schachtwand 15 führen Elektroden 19, die dazu dienen, zwischen jeweils zwei in der Schachtwand gegen- überliegenden Elektroden kurze Stromstöße eines Schweißstro- mes entsprechend hoher Stromstärke zu geben. Für die Einbrin- gung des einzuschmelzenden Eisenschwamms in die trichterför- mige Erweiterung 16 des Aufgabeschachtes 15 ist oberhalb des- selben ein Zuführungsband 2o angeordnet. Durch die Mitte des Aufgabeschachtes 15 ist ein Öleinblaserohr 21 geführt, dessen Mündung 22 im Bereich der unteren Abschmelzzone des Eisen- schwammes liegt. Im. Füllbereich des Aufgabeschachtes 15 sowie im Bereich der Verfestigung des Schachtinhaltes durch Verschweißeng der Eisenschwammteilchen ist das öleinblaserohr 21 von einem keramischen Schutzrohr 23 abgeschirmt, das durch eine Halterung 24 in seiner Lage fixiert ist.
Die Arbeitsweise der in Abbildung 1 dargestellten erfindungs- gemäßen Vorrichtung ist die folgende: Der Eisenschwamm, bei- spielsweise Eisenschwammpellets, wird mittels des Bandes 2o an den Einschmelzofen herangeführt. Bei Verwendung eines Me- tallbandes kann der Eisenschwamm von Reduktionsaggregat auch in heißer Form herangeführt werden,biespielsweise mit einer Temperatur von aooo C. Das Band 2o wirft den stückigen Eisen- schwamm 25 in den Aufgabetrichter 16 des Aufgabeschachtes 15 ab. Der Trichter 16 wird stets gefüllt gehalten, so daß die Oberfläche 26 ständig oberhalb der Ebene der Schweißelektro- den 19 liegt. Durch die kurzen Schweißstromstöße, die durch die@Schweißelektroden 19 gegeben werden, findet eine Punktverschweißung der Eisenschwammkörper statt, so da ß unterhalb der Schweißelektroden 19 ein zusammenhängender verfestigter Strani von Eisenschwamm 27 vorliegt. Der Strang taucht bei 11 in das flüssige Eisen ein und wird von hieraus abwärts an seiner Berührungsfläche mit dem flüssigen Eisen 28 kontinuierlich abgeschmolzen. Die Eintauchtiefe des Eisenschwammstranges 27 in das flüssige Eisen 29 entspricht dem Gewicht des Stranges 27, da normalerweise der Strang durch den Aufgabeschacht 15 lediglich in seiner vertikalen Richtung fixiert ist, aber nicht gehalten wird. Die an der Abschmelzfläche 28 aufgeschmolzene Schlacke steigt die Fläche entlang nach oben und bildet oberhalb der Eisenfläche 11 das Schlackenbad 3o. Das Schlackenbad 3o entleert sich durch die Öffnung 7 nach Maßgabe der aufgeschmolzenenMengen kontinuierlich. Durch das Ölzuführungsrohr 21 wird der Ölstrom 31 bis 22 in den aufschmelzenden Eisenschwammstrang 27 bzw. in das flüssige Eisen 29 eingeblasen. Der hierbei gebildete Krackkohlenstoff wird im Eisen gelöst und dient der Reduktion der ggf. aus dem Eisenschwamm in die aufsteigende Schlacke übergagangenen Eisenoxyde. Der gleichzeitig gebildete Krackwasserstoff strömt zum großenTeil innerhalb der Porosität des Eisenschwammstranges nach oben und dient hier der Verminderung des im Eisenschwamm von der Gewinnung noch enthaltenen an Eisen gebundenen Sauerstoffs. Das aufgeschmolzene Eisen wird kontinuierlich durch die Öffnung 9 aus dem Schmelzaggragat abgeführt.
In der Abbildung 2 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform für das Einschmelzen von Eisenschwamm in einem Induktionsschmelzofen dargestellt, bei dem die Induktionsspulen sich am Boden des Schmelzgefäßes befinden. In dem Schmelztiegel 31 sind die Induktionsspulen 32 dicht über dem Boden angeordnet. Der Schmelztiegel 31 besitzt eine feuerfeste Zu-stellung bekannter Zusammensetzung, die Spulen 32 sind von einer feuerfesten keramischen Schutzschicht ebenfalls bekann- ter Zusammensetzung umgeben. Auf den Schmelztiegel 31 ist oben ein zylinderförmiger Aufsatz 33 aufgesetzt, der aus einem keramischen Material besteht, das insbesondere gegen Schlackenangriffe widerstandsfähig ist. .Das zylindrische Ober- teil des Schmelztiegels 33 besitzt einen Überlauf für flüssi- ge Schlacke 34 und eine Austrittsöffnung für flüssiges Eisen 35. In den Schmelztiegel taucht von oben zentrisch ein Be- schickungsring 36 ein, der aus einem gegen Schlacke und flüssiges Eisen wideretandfähigen kermaischem Material be- kannter Zusammensetzunghergestellt ist. Der Eisenschwamm wird von oben in den Beschickungsring 36 kontinuierlich singe-. schüttet, so daß er in diesem ein lockeres Haufwerk bildet, das auf dem in dem Schmelztiegel befindlichen Bisen 29 schwimmt und entsprechend seinem Gewicht in die Eisenoberflä- che eindringt und dort die Abschmelzfläche 29 bildet. Gemein- sam mit dem Eisenschwamm wird Kohle 37 in Stückform bzw. in kleinkörniger Form in den Beschickungsring 36 gegeben. Diese Kohle dient der Endreduktion des Eisenschwammes während des Einschmelzvorganges und der Einstellung einer bestimmten Endanalyse des durch die Öffnung 35 aus dem Einschmelztiegel ab- gezogenen flüssigen Eisens. Auf der Oberfläche 11 des flüssi- gen Eisens liegt eine Schicht flüssiger Schlacke 3o, die über den Überlauf 34.kontinuierlich abfließt. Die für das Auf- schmelzen des Eisenschwamms erforderliche Wärme wird im we- sentlichen in dem Kanal 38 zwischen den Induktionsspulen 32 erzeugt. Das heiße Eisen strömt indem Kanal aufwärts und wird unter Aufschmelzen des Eisenschwamms an der Trennfläche 28 des Eisenschwammhaufwerkes 25 und des flüssigen Eisens 29 umgelenkt und abgekühlt und strimt in der abwärts gerichteten Pfeilrichtung nach unten, um in dem Kanal 38 von neue® aufge- heizt zu werden. Für Einschmelzöfen besonders großer Bauart ist vorgesehen, daß mehrerer solcher Induktionseinschmelztiegel nebeneinander angeordnet sind, so daß die Zwischenwände zwischen jeweils benachbarten Spulenpaaren in Wegfall kommen und sich ein rechteckiger oder ovaler Wannenofen ergibt, bei dem der Fülltrichter 36 mit einer gemeinsamen Beschickungsvorrichtun über sämtliche Einschmelzspulen hinwegreichen kann. Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist in den Abbildungen 3 und 4 dargestellt. Es handelt sich um den Verüund einer Einrichtung zur Herstellung von Eisenschwamm aus Eisenerzen und einer weiteren Einrichtung zum Einschmelzen des Eisenschwamms auf induktivem Wege. 39 ist ein Reduktionsschacht für die Reduktion der Eisenerze mittels reduzierender Gase, wie Wasserstoff, Kohlenmonoxyd oder Mischungen derselben. Der Reduktionsschacht besitzt an seinem oberen Ende eire Beschickungseinrichtung 4o, die hier in Form des bekannten Doppelgiockengichtverschlußes dargestellt ist. Am Schachtmantel befinden sich Einblaseöffnungen für das Reduktionsaas 41. Im Kopf des Schachtes ist eine Auslaßöffnung für die Reduktionsabgase 42 vorgesehen. Im unteren Teil des Schachtmantels ist eine Auslaßöffnung 7 für flüssige Schlacke vorhanden und direkt über dem Schachtboden eine Auslaßöffnun-- 34 für das flüssige Eisen. Etwas unterhalb der Auslaßöffnung für die flüssige Schlacke befindet sich eine Einlaßöffnung 45 für heißes induktiv erhitztes Eisen, direkt über dem Schachtboden ist in der Schachtwand eine Auslaßöffnung 46 für das durch das Einschmelzen abgekühlte flüssige Eisen vorhanden. Von der Auslaßöffnung 46 führt ein Zuführungskanal 44 zu dem Gerät für die induktive Erhitzung des Eisens, das aus dem Spulenpaar 32 und aus dem Erhitzungskanal 38 besteht. Der Erhitzungskanal 38 setzt sich in einem Zuleitungskanal 43.fort, mittels dessen das erhitzte Eisen der Eiseneinführungsöffnung am Schmelzschacht 45 zugeleitet wird. Der Durchfluß durch das induktive Erhitzungsgerät für das flüssige Eisen erfolgt bei diesem Beispiel aufgrund der-Thermosyphonwirkung. Es können auch Pumporgane für flüssiges Eisen vorgesehen werden, die zweckmäßig in dem kalten Zuführungskanal 44 vorgesehen sind, beispielsweise in Form einer ansich bekannten elektromagnetischen Pumpe.
Die Arbeitsweise dieses Kombinationsgerätes für@Reduktion und Einschmelzen ist die folgende: Infolge des großen Gewichtes der Eisenschwamm- bzw. Erzsäule im Reduktionsschacht taucht der Eisenschwamm 27 tief in die Schlackeschicht 3o ein, wobei je nach der Ausbildung der Abschmelzfläche 28 auch ein Eintauchen in das unterhalb der Schlacke befindliche flüssige Eisen 2-9 erfolgt. Durch die Öffnung 45 wird über den Kanal 43 ständig heißes flüssiges Eisen in den Unterteil des Reduktionsschachtes eingedrückt, dessen Wärme das Aufschmelzen des Eisenschwamms und der im Eisenschwamm enthaltenen Gangart bewirkt. Das infolge des Schmelzprozesses abgekühlte Eisen wird am Boden des Schachtes durch die Öffnung 46 wieder abgezogen und im Kanal 38, dem es durch den Zuführungskanal 44 zugeleitet wird, induktiv mittels der Spule 32 erhitzt.
Eine Weiterausgestaltung dieser Ausführungsform der. Erfindung besteht darin, daß an einen Reduktionsschacht mehrere induktive Heizsysterae angeschlossen sind.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren für das kontinuierliche Einschmelzen von Eisenschwamm, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenschwamm in einen Induktionsschmelzofen, insbesondere im Bereich der vertikalen Längsachse eines Induktionstiegelofens, in das in diesem enthaltene flüssige Eisen eingeführt wird, wobei gleichzeitig Kohlungsmittel in das Eisen gegeben werden und der Ofen mit einem - ggf. beheizten - Überlauf für flüssiges Eisen und flüssige Schlacke versehen ist oder mit einem beheizten Überlauf für flüssige Schlacke, während das flüssige Eisen am Boden des Tiegels durch gesteuerte Ausflußorgane wie elektromagnetisch gesteuerte Pumporgane ausgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenschwamm durch einen in das Eisen von oben eintauchenden Schüttring oder Schüttzylinder aus feuerfestem Material in das einzuschmelzende Eisen lose eingeschüttet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenschwamm in eine schachtförmige Schüttsäule aufgegeben wird, die sich unter dem Einfluß der Schwerkraft und nach Maßgab% des Abschmelzens an ihrem unteren Ende ' in das flüssige Eisen von oben hineinbewegt und wobei die die Säule begrenzende stationäre Schachtwandung vorzugsweise äicht2'oberhalb der Eisenoberfläche mündet. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenschwamm zu einem zusammenhängenden Strang ver- dichtet wird und in dieser Form kontinuierlich von oben in das Eisenbad abgesenkt oder hineinbeechoben wird. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Strang aus'Eiaenschwamm und ggf. Bindemitteln wie Pech von einem Eisenmantel zusaao)ngehalten wird, der mit dem Bisenschwamm zusammen eingeschmolzen wird. G. Verfahren nach den Anäprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zusammenhalt der den Strang bil- denden Eisenschwammteilchen, insbesondere von Eisenschwaampellets durch punktförmiges elektrisches Ver- schweißen derselben erzielt wird, hervorgerufen durch das kurzzeitige Eindurchleiten eines elektrischen Stro- mes entsprechender Stärke. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis G, dadurch.gekennzeichnet, daß der Induktionstiegelofen an seinem oberen Ende eine muldenförmige Erweiterung besitzt, in der sich die Schlacke sammelt und ggf. durch besondere Maßnahmen wie Ölbrenner beheizt wird. B. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, daß in diein der Mulde befindliche Schlacke Hilfselektroden eintauchen, mit deren Hilfe ein seiz- strom durch die flüssige Schlacke geleitet wird. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde in ihrem oberen Teil von einem Elektrofl:L-ßbett aus feinteiliger Kohle ausgefüllt wird, in das Hilfselektroden eintauchen, mit deren Hilfe ein Reizstrom durch das Fließbett gegeben wird. 1o. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Eisenschwamm schlackenbildende Mineralien in den Induktionsofen eingeführt werden, die zusammen mit der Gangart des Erzes eine gewünschte Endschlacke ergeben, unter anderem eine solche, die auf das Ofenfutter keine oder nur geringe Korrosionswirkungen ausübt. 11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß soviel Kalk oder/und Dolomit eingeführt wird, das eine bei der Schmelztemperatur des Eisens nicht schmelzbare Krümelschlacke entsteht. 12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlungsmittel gemeinsam mit dem Eisenschwamm in den Induktionsschmelzofen eingeführt werden, derart, daß entweder Kohlungskohle im Eisenschwamm enthalten ist wie bei der Verwendung von Erzpellets für das vorgeschaltete Reduktiönsverfahren, in denen Kohlenstoff enthalten ist, gegeben durch Pellet mit Kokskern oder bei der Verwendung von Eisenschwammpellets , in deren Porosiät und/oder auf deren Oberfläche Kohlenstoff aus der Spaltungsreaktion von CO oder von Kohlenwasserstoff enthalten ist, bzw. dadurch gekennzeichnet, daß Kohle geeigneter Stückgröße dem einzuschmelzenden Eisenschwamm untergemischt wird. 13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 1o, dadurch Bekenn- zeichnet, daß mindestens ein.Teil des Kohlenstoffs in Form von fluiden Kohlenstoffträgern wie Kohlestaüb, Ö1 und gasförmige Kohlenwasserstoffe in das flüssige Eisen , eingebracht bzw. geblasen wird. 14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekenn- zeichnet, daß eine enge Verbindung zwischen dem Reduk- tionsaggregat für die Herstellung des Eisenschwamms aus den Erzen und dem Einschmelzaggregat vorliegt, derart, daß das Reduktionsaggregat, wie ein von Reduktionsgas durchflossener Schacht direkt über dem Einschmelzaggregat angeordnet ist, u.a. derart, daß der Induktionseinschmelztiegel den Unterteil des Reduktionsschachtes bil- det, desweiteren dadurch gekennzeichnet, daß das im Ein- schmelzaggregat gebildete Gas als Teil des Reduktions- gases durch das Reduktionsaggregat geleitet wird. 15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Einschmelztiegel teils eines Induktionsrinnenofens ist, derart, daß in der Induktionsrinne aufgeheiztes Eisen kontinuierlich durch die Einschmelz- zone hindurchgeleitet wird. 16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den An- sprächen 1, 3, 4, 6, 7, 9, 1o, 12 und 13, gezeichnet durch einen Induktionstiegelofen mit stromdurchflossenen Spulenwindungen in der zylinderförmigen Wandung, mit einer muldenförmigen Erweiterung nach oben, die von einem Deckel mit einer großen zentralen Durchführupgsöffnung und mit kleineren $lektrodendurchführungsöffnungen abge- schlossen ist, desweiteren gekennzeichnet durch einen zylinderförmigen Beschickungsschacht, der durch die. Durchführungsöffnung gesteckt ist und der nahe seinem oberen Ende von Schweißelektroden horizontal durchbro- chen ist, mit einem zentralen Öleinblaserohr, das im Bereich der Schweißelektroden von einem stationären Rohr abgedeckt ist, schließlich gekennzeichnet durch Graphitelektroden, die durch die entsprechenden Durchführungsöffnungen des Deckels gesteckt sind, durch mindestens eine Schlackenabführungsöffnung dicht unterhalb des Deckels und durch eine Eisenabführungsöffnung im Bereich des Tiegelbodens mit einer Verschluß- und Ausflußregelvorrichtung, vorzugsweise als elektromagnetische Pumpe ausgebildet. 17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 1o, 11, 12 und 15, gekennzeichnet durch einen =nduktionstiegelofen, bei dem über dem Ofenboden mindestens 2 Induktionsspulen angebracht sind mit einem Erhitzungskanal zwischen diesen Spulen, mit einem von oben in den Ofen eintauchenden Beschickungsring, mit einem Überlauf für flüssige Schlakke und mindestens einer Austragsöffnung für flüssiges Eisen in der Ofenwandung. 13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 3, 1o, 11, 12, 14 und 15, gekennzeichnet durch einen Reduktionsschacht für die Reduktion stückiger Eisenerze mit reduzierenden Gasen, mit einer.gasdichten Beschickungseinrichtung für die Eisenerze, mit Gaszuführungsöffnungen im unteren Schachtteil und einer oder mehrerer AbgasabfÜhrungsögfnungen oberhalb der Beschickungsoberfläche, mit mindestens einer Schlackenabführungsöffnung in der Schachtwand unterhalb der aaszuführungsöffnungen und mit minde-stens einer Eiaenabführungsöffnung im Bereich des Schachtbodens; desweitoren gekennzeichnet durch einen Bisenauslaß für aufzuheizendes Umlaufeisen im Bereich des Schachtbodens mit einem daran anschließenden Kanal für die Zuleitung des aufzuheizenden Eisens zum Erhitzungsaggregat, mit einer Eisenzuführungsöffnung für auf- geheiztes Eisen in der Achachtwand unterhalb oder im Be- reich der Schlackenabführungsöffnung und mit einem Zu- führungskanal für das aufgeheizte Eisen vom Erhitzungsaggregat, schließlich gekennzeichnet durch ein Erhitzungsaggregat, bestehend aus mindestens 2 Induktions- spulen, die auf mindestens einen Erhitzungskanal wirken, in den das vom Schacht kommende Eisen eingespeist.und aus dem das heiße Eisen in den Zuführungskanal zum Schacht gegeben wird.