DE212294C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JVl 212294 — KLASSE 18*. GRUPPE

PAUL GREDT in LUXEMBURG.

im elektrischen Induktionsofen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. August 1905 ab.

Die großen Fortschritte, die in der Verwendung des elektrischen Ofens zur Gewinnung der Leichtmejtalle, insbesondere des Aluminiums und Natriums, gemacht worden sind, haben den Wunsch erweckt, auch die Gewinnung der wohlfeileren Metalle, insbesondere des Eisens, auf elektrischem Wege zu versuchen. Es erscheint wünschenswert, einen Weg zu finden, auf dem man Eisen und Stahl

ίο entweder unmittelbar aus den Erzen oder doch aus dem in Hochöfen erschmolzenen Roheisen ohne Anwendung von Kohlen- oder Gasfeuerung lediglich mit elektrisch erzeugter Hitze gewinnen kann. So einfach wie diese Aufgabe auf den ersten Blick erscheint, so große Schwierigkeiten ergeben sich bei der praktischen Ausführung, so daß noch heute in den Kreisen der Eisenhüttenleute die Möglichkeit bezweifelt wird, beispielsweise den

so Bessemer-Prozeß oder den Martin-Prozeß durch ein elektrisches Verfahren zu ersetzen. Die vorherrschende Meinung war bis vor kurzem, daß das elektrische Verfahren sich höchstens dazu eignen würde, die besten Stahlsorten aus fast fertigem Material herzustellen, also z. B. Werkzeugstahl vorzugsweise aus Schrott und geeigneten Zusätzen zu gewinnen.

Die Schwierigkeiten liegen vor allem darin, daß das elektrische Heizen, auch wenn billige Stromquellen zur Verfügung stehen, im Vergleich zu dem Heizen mit Kohle außerordent-. lieh teuer ist. Die meisten bekannten metallurgischen Prozesse erfordern zu ihrer Ausführung geraume Zeit, und da die elektri-

sehen Öfen im allgemeinen nicht geeignet sind, die Hitze aufzuspeichern und allmählich wirken zu lassen, so mußte man annehmen, daß bei Übertragung eines der bekannten älteren Prozesse auf den elektrischen Ofen ein unverhältnismäßiger Aufwand von elektrischer Energie erforderlich sein würde. Dies trifft z. B. zu für das unter dem Namen Talbot-Prozeß bekannte Verfahren, das darauf beruht, daß in einem Flammofen ein überoxydiertes Eisenbad hergestellt und in dieses flüssiges Roheisen gegossen wird. Eine Charge in diesem Prozeß erfordert etwa sechs Stunden und eine einfache Rechnung ergibt, daß unter diesen Umständen die Herstellung des Bades und das Fertigmachen der Charge mit elektrischer Erhitzung durchaus nicht in Betracht kommen könnte. Es kommt noch hinzu, daß bei der Verwendung von Induktionsöfen die Schmelzrinne wenigstens an einigen Stellen einen sehr engen Querschnitt haben muß, wenn sie den erforderlichen elektrischen Widerstand aufweisen soll. An diesen Stellen wird eine sehr große Hitze entwickelt, ■ die sich dann durch Zirkulation dem Bade in den weiteren Stellen mitteilt. . Die starke Überhitzung in den engen Teilen der Schmelzrinne hat eine so ungeheure Beanspruchung des Ofenfutters zur Folge, daß das Verfahren bei einer ähnlich langen Chargendauer wie bei den bekannten Prozessen auch aus diesem Grunde durchaus unökonomisch sein würde.

Versuche, die der Erfinder, von dem Talbot-Prozeß ausgehend, mit dem elektrischen Induktionsofen ausgeführt hat, haben indessen gezeigt, daß der Prozeß im elektrischen Induktionsofen wesentlich anders verläuft als im Flammofen. Der Grund hierfür scheint der zu sein, daß das Bad durch die Stöße der Induktionsströme in eine Art von Wallun-

gen oder molekularen Erschütterungen versetzt wird, durch die, wie es scheint, die Verunreinigungen teils unmittelbar beeinflußt, teils der.Wirkung des atmosphärischen Sauerstoffes in weit stärkerem Maße als bei den bekannten Prozessen ausgesetzt werden. Jedenfalls ergibt sich, wenn man im Induktionsofen durch Eintragen von Oxyden in einen etwa von der vorhergehenden Operation zurückgebliebenen Metallrest (Sumpf) Oxyde bis zur Überoxydation des Metalles einträgt und dann flüssiges Roheisen zusetzt, ein überraschender Erfolg. Es findet sofort eine heftige Reaktion statt, indem sich zunächst das Silizium des Roheisens mit dem in dem Metallbade gelösten Sauerstoff verbindet, der eben infolge der molekularen Erschütterungen des Bades schnell durch Sauerstoff aus den Eisenoxyden der Schlacke ersetzt wird. Hierauf beginnt die Verbrennung des Kohlenstoffes, die ebenfalls in überraschend kurzer Zeit verläuft.

Da dieser zweite Vorgang unter Verbrauch von Wärme erfolgt, die dem Bade entzogen wird, so ist es unter Umständen notwendig, in die Schmelzrinne Erweiterungen einzufügen, in denen eine genügende Menge Wärme aufgespeichert werden kann.

Das Verfahren kann dahin erweitert werden, daß nicht nur diejenige Menge von Oxyden in den Sumpf eingeführt wird, die zur Herstellung eines überoxydierten Bades nötig ist, sondern daß man eine weit größere "Menge von Oxyden zusammen mit Reduktionsmitteln in das Bad einführt. Hierdurch wird natürlich die Ausbeute an Eisen oder Stahl ' ganz bedeutend vergrößert. Das Verfahren wird z. B. folgendermaßen ausgeführt, wobei ein Ofen von 20 Tonnen Fassungsraum vorausgesetzt wird, zu dessen Betrieb ein Stromerzeuger von etwa; 1500 Kilowatt erforderlich ist.

Man gießt ' zunächst 15 Tonnen geschmolzenes Roheisen aus einem fahrbaren Mischer

o. dgl. in die Schmelzrinne des Ofens und läßt den Strom an. Hierauf führt man ziemlich schnell 4 Tonnen oxydisches Eisenerz mit den nötigen Zuschlagen ein, wodurch ein überoxydiertes Eisenbad erhalten wird, auf dem eine eisenoxydhaltige Schlacke schwimmt. Nach Wunsch, kann man auch Eisenschrott, Walzensinter, Hammerschlag oder andere aus Eisenoxyd bestehende oder Eisenoxyd enthaltende Stoffe zusetzen. Hierauf läßt man 5 Tonnen geschmolzenes Roheisen, sei es aus dem Hochofen, einem Mischer oder anderem passenden Behälter, zufließen.

Statt zum Zweck der Herstellung eines überoxydierten Bades nur Oxyde einzuführen, kann man, wie erwähnt, eine größere Menge von Oxyden mit Reduktionsmitteln gemischt zugeben, wodurch die Ausbeute beträchtlich erhöht wird.

Das Verfahren, Roheisen im elektrischen Ofen, insbesondere im Induktionsofen mit Eisenerz zu behandeln) ist an sich nicht neu. Ein solches Verfahren ist z. B. beschrieben in der britischen Patentschrift 28805 vom Jahre 1903 (Seite 3, Zeile «19 ff). Hiernach soll der Ofen mit Roheisen gefüllt, tond auf die Oberfläche des flüssigen Bades' seilen Erze mit den notwendigen Flußmitteln geschüttet werden. Das Erz schmilzt in Berührung mit dem Bade und wird durch den im Me'tfill gelösten'Kohlenstoff zu Metall reduzie^r^ das sich in dem ursprünglichen Bade auflöst, während Kohlenoxyd entweicht. Bei diesem Verfahren wirken die Oxyde von oben nach unten auf das spezifisch weit schwerere Metall. Zwischen der oxydischen Schicht und dem noch nicht gefrischten Eisen bildet sich eine Schicht von flüssigem Stahl, der die weitere Reaktion verhindert oder wenigstens verlangsamt. Die Folge ist, daß dies Verfahren, das als ein elektrischer Siemens-Martin-Prozeß angesprochen werden kann, viel zu langsam arbeitet, um bei den hohen Preisen der elektrischen Energie rentabel zu sein.

Im Gegensatz dazu wirkt das Oxydationsmittel . -bei dem vorliegenden Verfahren von allen Seiten auf das zu frischende Roheisen ein. Vöii unten hat man das sauerstoffhaltige Bad, das gleichwohl metallisch ist und sich sofort mit dem aufgegossenen Roheisen mischt; außerdem wirkt noch von oben die oxydhaltige Schlacke. Da- das sauerstoffhaltige, im Ofen vorhandene Eisen (der Metallsumpf) und das frisch hinzukommende Roheisen von fast gleichem spezifischen Gewicht sind und sich deshalb sofort innig mischen, so beginnt sofort eine stürmische Reaktion.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von Roheisen unter Verwendung von Eisenoxydverbindungen im elektrischen Induktionsofen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu

. verarbeitende Roheisen in der beim Talbotverfahren bekannten Weise in ein im Ofen vorhandenes überoxydiertes Eisenbad ge- no gössen wird.

2. Ausführungsart des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß

■ mit den oxydierenden Zuschlagen Reduktionsmittel in das Bad eingeführt werden. . ' ·