DE181888C

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Publication number: DE181888C
Application number: DENDAT181888D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-M 181888 KLASSE 186. GRUPPE

GUSTAVE GIN in PARIS.

und Rückkohlung unterworfen wird.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Mai 1905 ab.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung von Stahl im elektrischen Ofen, und zwar in einem Ofen derjenigen Art, bei der die gleichzeitige und ununterbrochene Durchführung der zur Herstellung von Stahl notwendigen Arbeiten, nämlich Schmelzen, Oxydieren der Verunreinigungen, Entoxydieren des gereinigten Metalles, Kohlen oder Zuschlagen der Bestandteile des fertigen Stahls vor sich geht, während die geschmolzene Metallmasse verschiedene Kammern des Ofens durchfließt.

Die Erfindung "besteht einmal in der besonderen Anordnung, daß die Stromzuführung an der einen Kammer, der Oxydationskammer, erfolgt, die Stromabführung aber gleichzeitig, durch parallel geschaltete Elektroden, aus zwei anderen, in der Richtung des fließenden Metalles hinter der ersten gelegenen Kammern, in denen die Entoxydierung und Kohlung bezw. das Fertigmachen des Stahles erfolgt. Hierdurch soll, gegenüber sonst bekannten Schmelzöfen mit parallel geschalteten Kammern, erreicht werden, daß, während die Schmelzmasse hintereinander durch die verschiedenen Kammern fließt, in der Oxydationskammer eine größere Stromwärme zur Verfügung steht als in den beiden anderen Kammern. Zur Verstärkung der Stromwärme werden dabei — was an und für sich nicht neu ist — die Schmelzmassen mit einer Oberflächenwiderstandsschicht aus Schlacke versehen. Gemäß der Erfindung geschieht das aber in der Weise, daß die Oxydationskammer eine oxydierende, die beiden anderen Kammern dagegen Schichten aus neutraler Schlacke erhalten.

Des weiteren besteht die Erfindung darin, während des Ofenbetriebes die in bekannter Weise heb- und senkbar angeordneten Elektroden so zu verschieben, daß Höhenunterschiede zwischen den Oberflächen der geschmolzenen Metallmassen in den einzelnen Kammern nicht eintreten oder geregelt werden können.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungform eines Ofens dargestellt, der zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Fig. ι und 2 stellen Querschnitte des Ofens dar'; Fig. 3 ist ein Grundriß.

Der Ofen besteht im wesentlichen aus einer Schmelzkammer 1, in der gleichzeitig die Reinigung und Oxydation geschieht, einer Kammer 2 für die Entoxydierung und Kohlung und endlich einer Kammer 3, in der die endgültige Zusammensetzung des Stahls geregelt wird.

Die Elektroden in der Abteilung 1 sind mit einem der Pole der Elektrizitätsquelle und die Elektroden der Abteilungen 2 und 3 in Parallelschaltung mit dem anderen Pol verbunden. Der elektrische Strom geht von den Elektroden zum Metall durch eine auf dem Bade schwimmende Schicht von geschrnol-

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zener Schlacke hindurch, die einen zur Er-. zeugung des wesentlichen Teiles der Stromwärme dienenden Widerstand bildet, und zwar ist, wie bereits bemerkt, die Schlackenschicht in Kammer ι oxydierend, diejenige in den Kammern 2 und 3 aber neutral. Die Metallbäder sind durch die Kanäle B miteinander verbunden, deren Querschnitt so gewählt ist, daß der Widerstand des sie erfüllenden Metalles stets groß genug ist, um eine Stromwärme zu erzeugen, die das Metall unter keinen Umständen zum Erstarren gelangen läßt.

In der Kammer 1, in der die Schmelzung vor sich geht, und in der daher die größte Wärmemenge erforderlich ist, wirkt also die gesamte Stromstärke, während auf die beiden anderen Kammern der Strom sich verteilt. Dadurch wird also die Verteilung der Stromwärme entsprechend dem Wärmebedarf der Kammern geregelt. Eine noch genauere Regelung kann dann durch entsprechende Wahl der Dicke der Schlackenschicht in den einzelnen Kammern bewirkt werden.

Die Abteilungen sind je ihrer Zweckbestimmung gemäß ausgekleidet. Die Sohle und die W^Tände des Oxydationsraumes 1 bestehen in dem dauernd vom Metall eingenommenen? Raum aus basischen oder sauren Massen, je nachdem das zu reinigende Metall phosphorhaltig ist oder nicht. Dagegen muß der Teil, der mit den Schlacken in Berührung ist, neutral sein, beispielsweise aus Chromeiseristein bestehen. In den Abteilungen 2 und 3 verwendet man für die Sohle und die Wandflächen, die nicht mit den Schlacken in Berührung kommen, vorzugsweise Magnesia, und benutzt Chromeisenstein für den oberen Teil. :

Um den Ofen in Betrieb zu setzen, führt man durch die Öffnung A geschmolzenes Roheisen ein, das sich über die drei Kammern verteilt, oder man breitet auf den Sohlen Brucheisen aus, nachdem man Eisenstücke in die Verbindungskanäle B eingelegt hat. Man bildet alsdann den Lichtbogen und führt all-, mählich die Masseri ein, die nach dem Schmelzen die Widerstandsschicht auf der Oberfläche bilden sollen.

Das oxydierende Bad in der Kammer 1 besteht aus Eisenstein oder einer eisenoxydreichen Schlacke, der Kalk zugeschlagen wird, wenn das zu reinigende Metall phosphorhaltig ist. Die Bäder in den Kammern 2 und 3 sind dagegen neutral und nur wenig reduzierbar durch den Kohlenstoff. Besonders günstige Resultate werden mit Calcium- und Magnesiumaluminat erhalten, die man leicht durch Mischen von Bauxit mit KaIkstein oder Dolomit erhalten kann. Es ist zweckmäßig, Fluorcalcium hinzuzufügen, um sie leichter schmelzbar und flüssiger . zu machen.

Die Wirkungsweise des Ofens ist folgende:

In der Kammer 1 erfolgt die Schmelzung der Massen und die Ausscheidung der Verunreinigungen durch die Reduktion der Oxyde der oxydierenden Schlacke auf Kosten des Siliciums, des Mangans und des Kohlenstoffes des Metallbades. Je nach der Menge der reduzierbaren Oxyde und der Reduktionsstoffe ist die Reaktion mehr oder weniger lebhaft. Sie macht sich durch eine Wirbelbewegung des Bades bemerkbar, die das Metall durcharbeitet und die Oxydation durch fortwährende Erneuerung der Berührungsflächen sehr schnell verlaufen läßt. Der Oxydationsprozeß wird unterhalten und bezüglich seiner Lebhaftigkeit geregelt durch die allallmähliche Zuführung von Eisenoxyd oder Hammerschlag.

Wegen der hohen Temperatur erfolgt die Entfernung des Kohlenstoffs äußerst schnell, fast, in derselben Zeit wie diejenige des SiIiciums und des Mangans.

Dank der vorgesehenen weiter unten beschriebenen Art des Umlaufs der geschmolzenen Massen tritt nun das in der Kammer 1 gereinigte Metall alsbald in die Kammer 2, wo die Reduktion des im Bade aufgelösten Eisenoxyduls und die Kohlung des Metalles stattfindet. Diese beiden Vorgänge werden durch die bloße Einwirkung des Kohlenstoffes bewirkt, der in Form von Schmelzkoks, von Eisen oder von solchem Roheisen eingeführt wird, das durch Schmelzung von Eisen oder Stahl in einem elektrischen Ofen in Gegenwart eines großen Überschusses von Kohlenstoff besonders dargestellt wird.

Die Regelung der Kohlung und der Zuschläge, die der herzustellende Stahl aufweisen soll, geschieht in der Kammer 3, aus der Proben gezogen werden, deren Untersuchung die Zusammensetzung und den Kohlungsgrad erkennen läßt und angibt, welche Zuschläge zur Verbesserung der etwa beobachteten Mängel notwendig sind.

Die Verwendung von manganhaltigem Eisen oder Siliciumeisen, die im Martinofen zur Verhinderung einer Oxydation des Bades vor dem Abstich unbedingt erforderlich ist, ist hier so gut wie überflüssig. Der Stahl ist nämlich in den beiden letzten Kammern jeder oxydierenden Einwirkung entzogen, da er außer Berührung mit der atmosphärischen Luft ist und sich nur in Gegenwart einer neutralen Schlacke befindet. Überdies liefert unter der Einwirkung der hohen Temperatur und des vorhandenen Kohlenstoffes diese Schlacke eine geringe Menge Aluminium, die sich in dem Stahlbad verteilt und den Sauer-

Claims

Stoff absorbiert, der darin in irgendwelcher Form vorhanden ist. Die Beschickung des Ofens mit den festen Massen und die Entfernung überschüssiger Schlacke geschieht durch Öffnungen C, der Abstich des Stahls durch die Öffnung D, die in einer gewissen Höhe oberhalb der Sohle liegt. Beim Abstich senkt man die Elektroden in ίο der Kammer 3 und taucht sie in das Metallbad ein, während zugleich die Elektroden in der Kammer 1 gehoben werden, damit die Betriebsspannung keine Änderung erfährt. Während des Ausfließens des Metalles werden die Elektroden in 3 weiter gesenkt, und zwar so, daß die Höhe des Metalles oberhalb der Abstichöffnung annähernd gleich bleibt. Sobald die Elektroden den Boden des Tiegels berühren, kann die Höhe des Metallbades nicht weiter gehalten werden und senkt sich, bis die Schlacke in dem Strahl erscheint, dessen Ausfluß in dem Augenblick unterbrochen wird. Die eben beschriebenen Maßnahmen sind von erheblicher Wichtigkeit. Durch das Eintauchen der Elektroden wird nämlich der Eintritt eines Höhenunterschiedes in den Kammern 2 und 3 verhindert und damit auch eine Vermischung der Metallmengen, die sich noch in verschiedenen Stufen [der Reinigung befinden. Demgemäß wird also nur vollständig fertig gestellter Stahl von genau der gewünschten Zusammensetzung abgestochen. Die mit dem Eintauchen der Elektroden verbundene Auflösung von Kohlenstoff im Stahlband muß berücksichtigt werden. Da jedoch die Dauer des Abstiches fast gleichbleibend ist, so ist die Menge des aufgenommenen Kohlenstoffes wenig veränderlich, und man kann daher für das Enderzeugnis stets eine in engen Grenzen bestimmte Zusammensetzung gewährleisten. Nach dem Abstich hebt man die Elektroden in der Kammer 3 und taucht diejenigen in der Kammer 1 in das Metall ein. Eine gewisse Menge oxydierten. Metalles tritt von ι nach 2, während der gekohlte Stahl in 2 nach 3 übertritt. Man bringt auf diese . Weise das Metallbad auf die richtige Höhe, indem die in 1 eingetauchten Elektroden einfach den Platz einnehmen, den der soeben abgestochene Stahl eingenommen hatte. Wenn man alsdann Roheisen in die erste Kammer einführt, indem man zugleich die Elektroden darin hebt, so füllt das eingeführte Metall den von den Elektroden freigegebenen Raum aus, ohne daß es unmittelbar in die Kammer 2 eintreten könnte, da ein wirksamer Höhenunterschied nicht vorhanden ist. Die verschiedenen Maßnahmen bleiben also vollständig getrennt und unabhängig und können einander regelmäßig folgen, umsomehr, als die Beschickung stets im wesentlichen die Reaktionstemperatur beibehält, wenn man den einzelnen Abteilungen ein genügendes Fassungsvermögen gibt, um bei jedem Abstich nur einen Teil des vorhandenen Metalles austreten zu lassen, während der zurückbleibende Teil zum Wärmeausgleich dient. Endlich ist noch zu bemerken, daß das in ι oxydierte Metall nach 2 übertritt, ohne die geringste Menge von Schlacke mitzunehmen, wodurch jede nachträgliche Wiedereinführung von Verunreinigungen ausgeschlossen ist. Pate ν τ-An Sprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Stahl aus rohem oder teilweise gereinigtem Eisen in einem mehrräumigen elektrischen Ofen, bei dem das Metall ununterbrochen verschiedene Räume des Ofens durchfließt und dabei der Oxydation, Reduktion und Rückkühlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallbad in der Ofenkammer (1), in welcher der elektrische Strom zugeführt wird, unter einer als Oberflächenwiderstand wirkenden Decke aus oxydierender Schlacke behandelt wird, während die Weiter- und Endbehandlung unter einer ebenfalls als Oberflächenwiderstand wirkenden Decke aus neutraler Schlacke in Kammern (2 und 3) erfolgt, die parallel geschaltet sind und zur Abführung des Stromes dienen.

2. Verfahren zum Betriebe des Ofens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter Weise heb- und senkbar angeordneten Elektroden beim Abstich und bei Zuführung von neuem Rohstoff oder Schlacke so weit in das Bad eingesenkt oder so weit aus ihm herausgehoben werden, daß die verdrängte Metallmasse oder der freigemachte Raum dem Rauminhalt der zugeführten oder abgestochenen Metallmassen angepaßt ist und Höhenveränderungen des Metallbades in den einzelnen Kammern daher vermieden oder geregelt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.