DE2141132B2

DE2141132B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Eisenschmelze für Gußeisen mit Kugelgrafit und Lichtbogenofen zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2141132B2
Application number: DE2141132A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: KINOSHITA SADAMU HIROSHIMA (JAPAN)
Current assignee: KINOSHITA SADAMU HIROSHIMA (JAPAN)
Priority date: 1970-09-24
Filing date: 1971-08-17
Publication date: 1975-02-20
Also published as: DE2141132C3; GB1357785A; DE2141132A1

Description

mit Ausnahme der Beschickungsöffnungen und arbeitet mit einer reduzierenden Atmosphäre. Die Beschikkung besteht aus Roheisenspänen oder Roheisengra-

_____ 45 nulat, oder aus Stahlspänen oder Stahlgranulat, wobei

die einzelnen Komponenten mit körnigen Zuschlagstoffen gemischt werden, beispielsweise Kohlenstoffpulver, Calciumcarbid (CaC₂), Kalk (CaO), Ferrosilicium (Fe-Si), Siliciumcarbid (SiC). Diese Rohstoffe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuier- 5° werden im Lichtbogen innerhalb des geschlossenen liehen Herstellung einer Eisenschmelze als Ausgangs- Ofenraums aufgeschmolzen. Das geschmolzene Metall material für die Erzeugung von Gußeisen mit Kugel- wird versprüht und durchsetzt eine Schlacken-Filtergrafh durch Einschmelzen und Feinen im Lichtbogen- schicht, wobei durch Desoxidation und Entschwefelung °f^en- eine Feinung erfolgt. Die Desoxidation verhindert

Kontinuierliche Lichtbogenöfen sind beispielsweise 55 insbesondere die Entstehung von Siliciumoxiden, woin der deutschen Offenlegungsschrift 1 937 839 und der durch Gasblasen, Schlackenflocken und andere Un-

4. Lichtbogenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb jeder Beschickungsöffnung (4, 5) eine Sammelhaube (27) mit einer

USA.-Patentschrift 2 805 929 beschrieben. In diesen Lichtbogenofen wird das Schmelzbad durch die Wärme des Lichtbogens und durch Widerstandserwärmung

Vollkommenheiten in den Gußstücken ausgeschaltet werden. Die Wirksamkeit dieser Feinung wird dadurch verstärkt, daß eine reduzierende Ofenatmosphäre durch

erhitzt, so daß die Einsatzstoffe, die in das Schmelz- ^6o dichten Abschluß des Schmelzofens aufrechterhalten bad fallen, aufgeschmolzen werden. Allerdings erhält wird. Man kann auch die Reduktionswirkung einer man in dem Schmelzbad zwangsläufig einen Schwefel- Kohlenstoffatmosphäre hoher Temperatur, die durch anteil. Dieses ist für die Ausbildung von Kugelgrafit den Lichtbogen erzeugt wird, ausnutzen. Das hochnachteilig, gradig gefeinte Schmelzbad wird kontinuierlich abge-

In der deutschen Patentschrift 461 746 wird bereits ⁶5 stochen.
ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufschmelzen von Siliciumoxide gehören zu den Stoffen, die als

Suspension oder als molekulare Lösung anfallen.

Bekanntlich verhindert suspendierte Kieselsäure die

Metallen und Legierungen in einem Elektroofen beschrieben, wonach die Beschickung auf das im Ofen-

Kugelgrafitbildung in Gußeisen und macht den Grafit stückig. Infolgedessen beeinträchtigi ein übermäßiger Anteil suspendierter Kieselsäure sehr stark das Vergießen von Gußeisen. Dadurch wird nämlich die Fließgeschwindigkeit der Eisenschmelze herabgesetzt, die- selbe neigt zum Steckenbleiben. Dies bewirkt nicht nur einen schlechten Einfluß auf die Ausbildung der Gußhaut unU macht den Einsatz einer großen Menge eines Hilfsmittels für die Kugelgrafitbildung erforderlich, sondern erzeugt auch Fehler wie Lunker, Gasblasen und Schlackeuflocken in Gußstücken. Solche Gußstücke sind wertlos, weil sich solche Fehler nur unter größten Schwierigkeiten beseitigen lassen. Beim Aufschmelzen in einem herkömmlichen Lichtbogenofen werden ausnahmlos Siliciumoxide gebildet und können nur unter großen Schwierigkeiten entfernt werden. Dies ist die Ursache für einen großen Teil der Schwierigkeiten, die bei Gußeisen auftreten.

Das Aufschmelzverfahren nach der Erfindung läßt jedoch die Ausbildung von Siliciumoxiden in der beschriebenen Weise vollständig verschwinden, denn das Aufschmelzen erfolgt bei hohen Temperaturen des Lichtbogens; die Ofenatmosphäre ist so stark reduzierend, daß die Desoxidation erfolgt; fester Kohlenstoff (C) hoher Aktivität, der durch die Zersetzung von Carbiden erhalten ist, wird benutzt; Ausgangsstoffe in Spanform werden benutzt; das geschmolzene Metall wird zu feinen Tropfen versprüht, die beim Durchgang durch die Schlackenschicht gefiltert und gefeint werden. Wenn der Lichtbogenofen nach der Erfindung und das darin ausgeübte Verfahren eingesetzt werden, kann man eine Gußeisenschmelze hoher Güte erzeugen, die mit einem geringen Zusatz von Impfstoffen ein Gußeisen mit einem hohen Grad von Kugelgrafitbildung liefert. Dasselbe hat sehr gute mechanische Eigenschaften. Es läßt sich zu Gußstücken vergießen, die sehr wenige Fehler wie Lunker, Gasblasen und Schlackenflocken aufweisen. Dieses hochwerte Gußeisen läßt sich aus Rohstoffen geringer Güte erhalten wie Eisen- und Stahlspänen in Pulverform.

Das Gußeisenschmelzbad in dem Lichtbogenofen nach der Erfindung hat eine so hohe Güie, daß es vollständig dosoxidiert und entschwefelt ist. Wenn insbesondere dieses Gußeisen zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgrafit benutzt wird, läßt sich beobachten, daß Hilfsmittel zur Kugelgrafitbildung nur in sehr herabgesetzter Menge erforderlich sind, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen. Die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Gußstücke sind im Vergleich zu Gußstücken aus herkömmlichen Gußeisen mit Kugelgrafit verbessert. Außerdem kann das Volumen der Gießköpfe auf einen im wesentlichen verschwindenen Wert herabgesetzt werden, so daß die Ausbeute auf etwa 90% ansteigt.

Die Erfindung wird an Hand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen darstellen :

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Lichtbogenofen nach der Erfindung,

Fig. 2 den Lichtbogenofen nach Fig. 1 im Grundriß mit abgenommenem Ofendeckel,

Fig. 3 einen Querschnitt zu Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht durch den Lichtbogenofen mit den Elektroden,

Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch eine gemahlene Schlacken-Feinungsschicht in einem Lichtbogenofen nach der Erfindung und

Fig. 6, 7 und 8 jeweils im Grundriß, im Querschnitt und in der Stirnansicht eine Beschickungsvorrichtung für den dargestellten Lichtbogenofen.

Nach den Fig. 1 und 3 besitzt der Lichtbogenofen nach der Erfindung drei Elektroden 1, die in einer geradlinigen Reihe angeordnet sind und an einem Halteapparat 3 zur Halterung, zum Anheben und Absenken sitzen. Ein Ofendeckel 6 mit einem nahezu rechteckförmigen Querschnitt besitzt drei Durchgänge, in denen die drei Elektroden 1 aufwärts und abwärts bewegt werden können. Die Elektroden 1 sind innerhalb dieser Durchgänge des Ofendeckels dicht geführt. Der Ofendeckel 6 besitzt zwei Beschickungsöffnungen 4 und 5 für das Rohmaterial, deren Achse nahezu parallel zu der durch die Elektrodenreihe festgelegten Richtung verläuft. Ein Ofengefäß 8, das ebenfalls einen nahezu rechteckfönnigen Querschnitt hat, ist dicht schließend mit dem Ofendeckel 6 verbunden. Das Ofengefäß 8 hat eine Abstichöffnung, die zu einer Abstichrinne 7 führt. Die Abstichöffnung liegt im wesentlichen den Be^hickungsöffnungen 4 und 5 gegenüber.

Der Halteapparat 3 für die Elektroden ist an einer Tragvorrichtung 2 befestigt. Derjenige Teil des Ofendeckels 6, durch den die Elektroden 3 geführt sind, ist vollständig durch einen Metallrahmen 9 umschlossen, der einen feuerfesten Füllstoff 10 enthält.

Zwei fensterartige Beschickungsöffnungen 4 und 5 sind nahe beieinander in dem Ofendeckel 6 ausgebildet, damit das Rohmaterial zu beiden Seiten der Elektrodenreihe eingefüllt werden kann. Die Beschickungsöffnungen 4 und 5 können in dem Ofendeckel möglichst hoch angeordnet sein, also in Höhe der Innenfläche des Ofendeckels, damit der im Ofeninnenraum erzeugte Staub und Rauch durch die Beschickungsöffnungen austreten kann. Dadurch läßt sich in einfacher Weise eine Sammelhaube für Staub und Rauch nahe bei den Beschickungsöffnungen anordnen.

Da die Rohstoffe als Pulver oder Granulat eingesetzt werden können, brauchen die Beschickungsöffnungen 4 und 5 keinen großen Querschnitt haben, so daß ein Abschluß des Ofeninnenraums leicht möglich ist. Die Größe dieser Beschickungsöffnungen 4 und 5 wird so bemessen, daß sie offen bleiben können, ohne daß dadurch ein Überdruck im Ofeninnenraum abgebaut wird. Der Abstich des Schmelzbades ist ohne Rauchbildung möglich, so daß keine Umweltverschmutzung eintritt. Der Ofeninnenraum bleibt in einem abgeschlossenen Zustand, so daß die Atmosphäre im Ofeninnenraum stark reduzierend gehalten werden kann. Infolgedessen bringen das Aufschmelzen und die Feinung eine hohe Wirksamkeit. Insbesondere ist die Ausbildung schädlicher Siliciumoxide in dem Schmelzbad ausgeschaltet. Zur Erleichterung der gleichbleibenden und gleichförmigen Verteilung der Rohstoffe aul beiden Seiten der Elektroden 1 haben die Beschik· kungsöffnungen 4 und 5 einen Dreieckquerschnitt damit Mulden 11 und 12 ebenfalls mit Dreieckquer schnitt eingefahren werden können. Nach Drehuni um etwa 90° verteilen die Mulden 11 und 12 du körnigen Rohstoffe zu beiden Seiten der Eelektroden reihe. Die Beschickungseinrichtung ist so ausgebildet daß die Mulden 11 und 12 jeweils abwechselnd durci die Beschickungsöffnungen 4 und 5 eingefahren um ausgefahren werden. An Stelle von Beschickungsöff nungen 4 und 5 mit Dreieckquerschnitt kann man aucl Beschickungsöffnungen mit quadratischem, halbkreis förmigem oder anderem Querschnitt vorsehen. Jed Beschickungseinrichtung zur unmittelbaren und kon

tinuierlichen Beschickung wie eine Förderbandeinrichtung ist ebenfalls brauchbar, so daß dieselbe einer Beschickungseinrichtung mit abwechselnd hin- und hergehenden Mulden gleichwertig ist.

Ofendeckel 6 und Ofengefäß 8 bestehen aus Stahlplatten oder Eisenbändern, die auf der Innenseite mit feuerfestem Stoff ausgekleidet sind. Diese Teilung des Ofens in zwei Teile ermöglicht eine solche Konstruktion, daß der Herdteil mit dem Ofengefäß 8 mit Hilfe einer Vielzahl von Rollen 14 auf einem Unterbau verschiebbar ist. Dies erleichtert einen Austausch oder eine Reparatur des Ofengefäßes. Weil das Ofengefäß kontinuierlich zum Aufschmelzen und Feinen benutzt wird, tritt eine starke Abnutzung und ein starker Verschleiß zu dem Ofendeckel 6 auf. Diese Konstruktion mit einem austauschbaren Ofengefäß dient zur Steigerung der Kapazitätsauslastung und senkt die Reparaturkosten des Ofens.

Eine Abstichöffnung und eine Abstichrinne 7 ist am Ofengefäß 8 gegenüber den Beschickungsöffnungen 4 und 5, die sich im Ofendeckel 6 befinden, angeordnet. Die Abstichöffnung bildet mit der Abstichrinne 7 ein Siphonsystem, dessen Abstichpegel auf der gleichen H3he wie der Ofenherd liegt. Diese Anordnung erleichtert einen kontinuierlichen Abstich des Schmelzbades von dem Ofenherd 26, wo sich das Schmelzbad tropfenweise ansammelt, nachdem die Schmelztropfen durch den Lichtbogen versprüht und durch die bereitgestellte Schlacken-Filterschicht hindurchgetreten sind. Das Schmelzbad wird in einer Warmhaltepfanne 15 in unmittelbarer Nähe der Abstichrinne 7 gesammelt, von wo der endgültige Abstich erfolgt.

Die Warmhaltepfanne 15 sitzt auf einem Gestell oder einem Tragtisch 16, damit sie leicht durch Verschwenken des Handgriffs 17 geneigt werden kann. Dadurch kann man bei Bedarf das gesammelte Schmelzbad abschütten. Weil das in dem Lichtbogenofen nach der Erfindung erzeugte Gußeisenschmelzbad vollständig desoxidiert und entschwefelt ist. fließt es leicht und kühlt sehr langsam ab. Deshalb ist es möglieh, daß Schmelzbad lange Zeit in der Warmhaltepfanne 15 stehenzulassen. Das Ausschütten und Vergießen des Schmelzbades erfolgen mit viel größerem Nutzen im Vergleich zu herkömmlichen Arbeitsweisen.

Die Zufuhr der elektrischen Energie zu den Elektroden 1 erfolgt über Leitungen 18. Die Elektroden 1 hängen an Tragkabeln 19 zum Anheben und Absenken der Elektroden. Wagen 21 und 22 dienen zur Verschiebung der Mulden 11 bzw. 12, die durch eine Antriebskraft verstellt werden, damit die Mulden durch die Beschickungsöffnungen 4 und 5 eingefahren und ausgezogen werden. Die Mulden 11 und 12 werden mit Hilfe eines entsprechenden Führungsprofils innerhalb des Ofens geschwenkt oder gekippt, damit die Rohstoffe zu beiden Seiten der Etektrodenreihe entleert werden.

Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen eine Ausführungsform der Beschickungseinrichtung für den Lichtbogenofen nach der Erfindung. Mit dieser Einrichtung lassen sich Rohstoffe in Form von Schrott kontinuierlich in den Ofen einführen, in dem Maße wie die Aufschmelzung fortschreitet. Die Einrichtung umfaßt hauptsächlich zwei Beschickungsmulden U und 12, die durch die beiden Beschickungsöffnungen 4 und S eingeführt und ausgeführt werden können. Zum Antrieb und zum Kippen der Mulden U und 12 sind Einrichtungen vorgesehen, damit die Mulden jeweils abwechselnd und wechselweise durch die Beschickungsöffnungen 4 und 5 eingeführt und ausgezogen werden können. Ein Horizontalbandförderer 29 dient zum Einfüllen des Schrotts in die Mulden 11 und 12. Zwei Vertikal-Magnetbandförderer 31 und 32 dienen zum Eintragen der Rohstoffe in den Horizontalbandförderer 29. Zur Speicherung der Rohstoffe sind zwei Vorratsbunker 44 und 45 vorgesehen.

Die Antriebseinrichtung für den umschaltbaren Antrieb und für das Kippen der Mulden 11 und 12 umfaßt Drahttrommeln 35 und 36, die über eine Antriebswelle 37 von einem Motor 34 angetrieben werden. Da der Antrieb für beide Mulden gleich ist, wird nur die Arbeitsweise für die Mulde 11 in Einzelheiten erläutert. Nach Fig. 7 ist ein Zugdraht 28 an einem Wagen 21 befestigt, der auf einer Schiene 38 läuft und über eine Zugstange mit der Mulde 11 verbunden ist. Bei der Einschubbewegung läuft ein Führungsbolzen 39, der an der aus dem Hinterende des Wagens 21 herausragenden Zugstange sitzt, an der Innenseite einer Profilschiene 40 entlang. Diese Profilschiene 40 bewirkt eine Verschwenkung der Mulde 11 innerhalb des Ofens, so daß der Muldeninhalt ausgekippt wird.

Die Drahttrommeln 35 und 36 sitzen auf der Antriebswelle 37. Um jede Drehtrommel 35 und 36 ist ein Zugdraht 28 in mehreren Windungen mit jeweils entgegengesetzter Drehrichtung gewickelt, so daß die Mulden 11 und 12 gegenläufig zueinander bewegt werden. Prfoilschienen 40 und 41 dienen jeweils zur Verschwenkung und zum Auskippen der Mulden am Ende der Finschubbewegung. Die Bewegung der Mulden wird durch einen Grenzschalter für den umschaltbaren Motor 34 gesteuert. Man kann auch einen entsprechenden Schalter in Verbindung mit einem Untersetzungsgetriebe vorsehen. Außerdem ist eine von Hand ausrückbare Kupplung 43 vorhanden.

Für die beschriebene Beschickungseinrichtung kann man auch andere Profilflächen als Schienen vorsehen. Man kann auch Rollen und/oder Zahnräder an Stelle von Zugdrähten und Drahttrommeln einsetzen.

Der Bandförderer umfaßt einen endlosen Horizontalbandförderer 29, einen Beschickungstrichter 30 am Ende des Bandförderers und eine Leitplatte 42, durch die wechselweise die Mulden 11 und 12 aus dem Beschickungstrichter 30 gefüllt werden können.

Nach Fig. 8 sind die Vertikal-Magnetbandförderer

31 und 32 so aufgebaut, daß nur eisenhaltige Rohstoffe durch die magnetische Kraftwirkung von Permanentmagneten im Inneren dieser Förderer angezogen werden. Die Rohstoffe aus den Vorratsbunkern 44 und 45 werden durch diese Magnetbandförderer angehoben und auf den Horizontalbandförderer 29 übertragen. Die Vorratsbunker 44 und 45 haben jeweils Auslaßöffnungen 47 für die Rohstoffe, die mit vertikal verschiebbaren und einstellbaren Schieberplatten 48 ausgestattet sind. Die Verwendung solcher Magnetförderer ermöglicht eine automatische Trennung des Eisens von schädlichen Verunreinigungen aus Nichteisenmetallen, Sand und Erde, wenn die Rohstoffe als Pulver oder Granulat vorliegen. Dies ist ein großer Vorteil bei Verwendung von Rohstoffen als Pulver oder Granulat.

Für die Vorbereitung der Rohstoffchargen wird die laufgeschwindigkeit der Magnetbandförderer 31 und

32 so eingestellt, daß die Magnete Rohstoffe einer bestimmten Art anziehen, beispielsweise Eisenschneidspäne. Stahlschneidspäne, Eisengranulat, die gesondert in jewei ligen Vorratsbunkern 44 und 45 gespeichert sind.

Förderbänder 51 und 52 sind für die vorgeschriebenen Anteile an Zuschlagstoffen, wie Kohlenstoffpulver,

CaC₂, Fe-Si und SiC vorgesehen, die jeweils gesondert in Bunkern 49 und SO gespeichert und aus denselben zugegeben werden. Diese Bandförderer übertragen dann diese Zuschlagstoffe zu einem Bandförderer 33, der dieselben auf den Horizontalbandförderer 29 abgibt.

Diese Bandförderer für die Rohstoffe und die Zuschlagstoffe können durch Eimerförderer ersetzt werden, die sich schrittweise mit gleicher oder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegen.

Im folgenden wird die Herstellung eines Gußeisenschmelzbades erläutert. Das Ofengefäß 8, wird zunächst auf den Rollen 14 in eine Stellung unmittelbar unterhalb des Ofendeckels verfahren. Dann wird das Ofengefäß mit Hilfe eines Hubwerks angehoben und dicht mit dem Ofendeckel 6 verbunden. Schließlich werden die Elektroden 1 in die Nähe des Ofenherdes abgesenkt. Dann wird eine pulverförmige Beschickung aus Roheisen und Stahlspänen von den Mulden 11 und 12 durch die Beschickungsöffnur.gen 4 und 5 eingetragen, ao Bei der Beschickung der Rohstoffe wird zunächst ein Schlackenbildner mit einem größeren Calciumcarbidgehalt eingetragen, worauf ein Pulver in Form eines Gemisches von Roheisen, Stahlspänen, CaC₂ und Kohlenstoffpulver sowie erforderlichenfalls Fe-Si, SiC u dgl. folgt. Wenn diese Stoffe zu einem gewissen Teil des Gesamtbedarfs eingefüllt sind, wird elektrische Energie zugeführt. Unmittelbar nach Beginn des Schmelzvorgangs wird der Ofen mit Ausnahme der Beschickungsöffnungen 4 und 5 vollständig abgeschlossen, damit im Ofenraum ein Überdruck aufrechterhalten werden kann. Da im Ofenraum ein Überdruck und eine stark reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten werden, kann von außen keine Luft eindringen, infolgedessen steigt das beim Aufschmelzen gebildett Kohlenmonoxid durch die Spalte zwischen den Rohstoffen auf und reagiert teilweise mit dem Sauerstoff innerhalb der Beschickung 23, so daß sich Kohlendioxid bildet Nach der Erhitzung der Beschickung 23 wird das Kohlendioxid als Abgas über die Beschickungsöffnungen 4 und 5 aus dem Ofen abgezogen Die Rauchgase und der Staub lassen sich leicht und vollständig in der Sammelhaube 27 in der Nähe der Beschickungsöffnungen 4 und 5 sammeln. Die Beschickung 23, die als Pulver oder Granulat eingefüllt ist, schmilzt nach Fig. 4 unter der Wirkung des an den F.lektroden I brennenden Lichtbogens auf. Das Schmelzbad wird unter der Druckwirkung des Lichtbogens zu Tropfen versprüht. Dann tritt das Schmelzbad in Form von Tropfen durch die Schlackenschicht 24, die eingebracht worden ist. Dadurch erfolgt eine Filterung und eine Feinung. Das Schmelzbad sinkt dann zum Herd 26 ab. Beim Durchgang durch die Schlackenschicht 24 werden die Tropfen deT Schmelze desoxidiert und entschwefeln so daß gleichzeitig eine vollständige Feinung auftritt. Dies ist besonders wichtig, weil keine Siliciumoxide in Folge der stark reduzierende Ofenatmosphare erzeugt werden Die Entfernung dieser Oxide wäre außerordentlich schwierig im Rahmen herkömmlicher Arbeitsweisen. Die Schlakkemchtcht 24 wird zunächst durch Einbringung einer Charge eine» SchlackenNklners ausgebildet. Die Schlackenschicht 24 wird dann durch kontinuierliche Beschickung mit CaC₄, CaO u. dgl. innerhalb der Beschickung 23 erhalten. ⁶S

Weil die Schmelztropfen 25 Abmessungen von weniger ah 1.0 mm bis etwa 3,0 mm haben und in jedem Bereich der Schlackenschicht 24 in großer Anzahl vorhanden sind, wie dies Fig. 5 zeigt, und weil eine große Schwefelmenge in der Schlackenschicht enthalten ist, erreicht man offenbar beim Durchgang der Metallschmelztropfen durch die Schlackenschicht 24 eine vollständige Desoxidation und Entschwefelung.

Die CaC₂ als Hauptbestandteil enthaltende Schlakkenschicht kann auch einen kleinen Anteil Kalk (CaO), Flußspat (CaF₂) und ähnliche Mischungsbestandteile enthalten. In Folge ihres hohen Schmelzpunktes schmilzt die Schlackenschicht 24 nicht auf, sondern bleibt zu allen Zeiten in einem halbgeschmolzenen Zustand und schwimmt auf der Oberfläche des Schmelzbades. Die Schlackerschicht wird durch die Beschickung gespeist, der CaC₂ und andere Zuschläge beigemischt sind.

Die Zuschläge von Fe-Si, SiC u. dgl. in der Beschickung dienen zur Einstellung des Si-Gehalts des Roheisens. Der Beschickung wird auch Kohlenstoffpulver zugegeben, hauptsächlich zur Vergrößerung des Kohlenstoffgehalts in Abhängigkeit von dem Mischungsverhältnis von Eisen und Stahlspänen. Dasselbe dient jedoch auch zur Aufrechterhaltung einer stark reduzierenden Ofenatmosphare, weil ein Teil des zugefügten Kohlenstoffpulvers zur Erzeugung von CO bei der hohen Lichtbogentemperatur dient. Beim Durchgang durch die Beschickungsschicht setzt sich das CO folgendermaßen um 2 CO -♦ [C] + CO₂. Dieser Kohlenstoff (C) in statu nascendi ist instabil und sehr aktiv. Infolgedessen ist derselbe zur Vergrößerung des Kohlenstoffgehalts des Schmelzbades wirksam und auch zur Desoxidation des Schmelzbades. Wenn der Ofen nicht abgeschlossen ist wie bei herkömmlichen Arbeitsweisen, wird [C] nach der Reaktion [C] - 2 O -* CO₂ umgewandelt, wodurch nicht nur der Wirkungsgrad des Ofens herabgesetzt, sondern auch die Arbeitsweise beeinträchtigt wird.

Im Rahmen der Erfindung können Stahlspäne mit niedrigem Kohlenstoffgehalt benutzt werden. Hierin liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung im Hinblick auf die Feinung des Schmelzbades.

Die nach der Erfindung aufgeschmolzenen und gefeinten Metalle sammeln sich im Herd 26 in Form eines Schmelzbades, nachdem sie durch die Schlackenschicht gelangt sind. Der Abstich erfolgt über ein Siphonsystem, so daß das Schmelzbad kontinuierlich in eine Warmhaltepfanne 15 abgestochen wird.

Rohstoffe für den Lichtbogenofen nach der Erfindung liegen meist als Pulver oder Granulat vor. Jn einzelnen Fällen zum Aufschmelzen von Gußeisen kann man auch körniges Eisen oder verstückteo Eisenschrott ebensogut wie Eisen- und Stahlspäne benutzen. Ein Lichtbogenofen nach der Erfindung in entsprechender Größe kann auch Schrott in übiicbei Größe verarbeiten ebenso wie Granulat oder Stücke.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen Dreiphasen-Lichtbogenofen mit drei Elektroden, die nach einem gleichseitigen Dreieckmuster angeordnet sind, hat dei Dreiphasen-Lichtbogenofen nach der Erfindung im wesentlichen den gleichen elektrischen Aufbau abgesehen von der anderen Anordnung der Elektroden und den unterschiedlichen Arbeitsbedingungen derselben. Die Arbeitsweise ist insgesamt ebenso günstig wie bei einem herkömmlichen Lichtbogenofen. Der Verbrauch der elektrischen Energie ist gfckh oder sogar kltiner, so daß die Erfindung eine größere Wirtschaftlichkeit bringt.

In den folgenden Beispielen ist die Anwendung dei Erfindung erläutert Dabei sind gebrannte Elektroden

S095O3/30C

ίο

benutzt. Die automatische Steuerung für dieselben arbeitet gut und dient für einen einwandfreien Schmelzvorgang.

Beispiel 1

1. Betriebsbedingungen:

Transformatorleistung 1350 kVA

Elektrodendurchmesser 150 mm

Sekundärspannung 60 V

Sekundärstromstärke 7500 bis 8000 A

2. Rohstoffbeschickung:

Roheisenschneidspäne (A) 1000 kg/h

Roheisenschneidspäne (B) 300 kg/h

CaQj-Pulver 13 kg/h

Kohlenstoff pulver 1,3 kg/h

Die genannten Roheisenschneidspäne haben folgende Gehalte:

(A): C 3,12%; Si 2,15%
(B): C 3,2%; Si 1,9%.

Bei Anwendung der obigen Betriebsbedingungen beträgt der Abstich der Eisenschmelze 1300 kg/h. Die chemische Zusammensetzung dieses Schmelzbades beträgt C 3,53%; Si 2,1%; Mn 0,57%; P 0,058%; S 0,007%.

Der Schwefelgehalt in der Roheisenbeschickung beträgt 0,08 %. Dieses Eisenschmelzbad wird mit 0,6% eines handelsüblichen Hilfsmittels für die Kugelgraphitbildung (MgF₂-RF₃—Ca—Si-Zusammensetzung) und 0,5 % Fe-Si (75 %) geimpft, so daß man Gußeisen mit Kugelgraphit erhält: chemische Zusammensetzung C 3,48%; Si 2,54%; Mn 0,56%; P 0,058%; S 0,007%.

Mechanische Eigenschaften:

Zugfestigkeit 63 kg/mm²;

Dehnung 10%.

Beispiel 2

1. Betriebsbedingungen:

Transformatorleistung 1350 kVA

Elektrodendurchmesser 150 mm

Sekundärspannung · 55 V

Sekundärstromstärke 6500 A

2. Rohstoff beschickung:

Roheisenschneidspäne 800 kg/h

Stahlschneidspäne 250 kg/h

CaQ-Pulver 15 kg/h

Kohlenstoff pulver 7,5 kg/h

Mit den genannten Betriebsbedingungen erhält man einen Roheisenabstich von 1000 kg/h. Die chemische Zusammensetzung des Roheisenschmelzbades zeigt Dieses Roheisenschmelzbad wird mit dem gleichen Hilfsmittel für Kugelgraphitbildung wie im Beispiel 1 in einem Anteil von 0,6% und mit 0,5% Fe—Si geimpft, so daß man Gußeisen mit Kugelgraphit erhält. 5

Mechanische Eigenschaften:

Zugfestigkeit 62 kg/mm²;

Dehnung 12%

Man erhält weit weniger Gußfehler in den Gußstücken als bei Gußstücken nach herkömmlichen Verfahren. Der Ausschuß nimmt um etwa 20% ab, die Ausbeute steigt um 13% an.

Beispiel 3

1. Betriebsbedingungen :

Transformatorleistung 1350 kVA

_ao Elektrodendurchmesser 150 mm

Sekundärspannung 50 V

Sekundärstromstärke 7000 A

2. Rohstoff beschickung:

Roheisenschneidspäne (A) 500 kg/h

»5 Stahlschneidspäne 500 kg/h

CaC-s-Pulver 15 kg/h

Kohlenpulver 18 kg/h

Fe-Si (75%) 13,5 kg/h

Mit den obigen Betriebsbedingungen beträgt der Abstich des Roheisenschmelzb.ides 1000 kg/h. Die chemische Analyse des Roheisenschmelzbades ergibt folgende Gehalte: C 3,58%; Si 2,05%; Mn 0,53%; P 0,045%; S 0,005%.

Dieses Roheisenschmelzbad wird mit dem gleichen Hilfsmittel wie im Beispiel 1 in einem Anteil von 0,6 % und mit 0,5% Fe-Si (75%) geimpft, so daß man Gußeisen mit Kugelgraphit erhält.

folgende Gehalte: C
P 0,045%; S 0,006%.

3,6%; Si 2,1%; Mn 0,56%; Mechanische Eigenschaften:

Zugfestigkeit 64 kg/mm²;

Dehnung Ϊ3 %.

Im Rahmen des Beispiels 3 zeigte der Lichtbogenofen nach der Erfindung nahezu die gleiche Schmelzwirkung wie ein herkömmlicher Lichtbogenofen mit drei Elektroden, die nach einem gleichseitigen Dreieckmuster angeordnet sind. Der Lichtbogenofen nach der Erfindung verbraucht 568 kWh/t, der herkömmliehe Lichtbogenofen verbraucht 575 kWh/t Die Betriebsbedingungen des Lichtbogenofens nach der Erfindung konnten in großtechnischen Anlagen als wirkungsvoll und brauchbar erwiesen weruen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Eisenschmelze als Ausgangsmaterial für die Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgrafit durch Einschmelzen und Feinen im Lichtbogenofen, dadurch gekennzeichnet, daß Gußeisenoder Stahlspäne zusammen mit Kalziumkarbid und

und in einem oberhalb der Schlackenschicht brennenden Lichtbogen unter reduzierenden Bedingungen, die durch Zusatz von Kohlenpulver zur Be-

herd befindliche Schlackenbad schwimmend aufge bracht, reduziert und geschmolzen wird. In diesem FaI dient die SchJackenschicht im wesentlichen der Isolie rung der Schmelze gegen die Beschickung.

Wenn eine in üblicher Weise erschmolzene Stahlschmelze zu Gußeisen mit Kugelgrafit weiterverarbeite! werden soll, so wird diese Schmelze in einen zweiter Ofen eingebracht, wo mit entsprechender Schlacke eine Feinung erfolgt. Anschließend wild die Schmelze

gegebenenfalls weiteren Schlackenbildnern wie ia geimpft und vergossen. Das Arbeiten in zwei Schmelz-Kalk und Flußspat in den Ofen eingebracht werden öfen bedeutet einen erheblichen Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, das eine vereinfachte Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgrafit ermöglicht. Außerdem will die

Schickung erzeugt werden, eingeschmoJzen werden, 15 Erfindung einen dafür besonders geeigneten Ofen und daß die Schmelztröpfchen beim Durchtritt bereitstellen.

durch die Schlackenschicht desoxydiert und ent- Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch

schwefeit werden. gelöst, daß Gußeisen- oder Stahlspäne zusammen mit

2. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekenn- Kalziumkarbid und gegebenenfalls weiteren Schlackenzeichnet, daß die. Einsatzstoffe vor Beschickung in ao bildnern wie Kalk und Flußspat in den Ofen eingeden Ofen stückig gemacht werden. bracht werden und in einem oberhalb der Schlacken-

3. Lichtbogenofen zur Durchführung des Ver- schicht brennenden Lichtbogen unter reduzierenden fahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Recht- Bedingungen, die durch Zusatz von Kohlenpulver zur eckquerschnitt des Ofengefäßes, mit längs der Beschickung erzeugt werden, eingeschmolzen werden, längeren Mittellinie des Rechteckquerschnitts in 25 und daß die Schmelztröpfchen beim Durchtritt durch einer Reihe angeordneten Elektroden, mit einem die Schlackenschicht desoxydiert und entschwefelt das Ofengefäß abschließenden Ofendeckel, durch werden.

den die Elektroden hindurchreichen, und mit Be- In weiterer Ausbildung schlägt die Erfindung einen

schickungseinrichtungen, die parallel zur Richtung Lichtbogenofen mit einem Rechteckquerschnitt des der Elektrodenreihe verschiebbar sind, dadurch 30 Ofengefäßes, mit längs der längeren Mittellinie des gekennzeichnet, daß das Ofengefäß (8) und der Rechteckquerschnitts in einer Reihe angeordneten Ofendeckel voneinander lösbar sind, daß das Ofen- Elektroden, mit einem das Ofengefäß abschließenden gefäß gegenüber dem Ofendeckel geradlinig ver- Ofendeckel, durch den die Elektroden hindurchreichen, schiebbar ist und daß die öffnungen (4, 5) der und mit Beschickungseinrichtungen, die parallel zur Bcschickungseinrichtunger in Höhe der Innenfläche 35 Richtung der Elektrodenreihe verschiebbar sind, derart des Ofendeckels (6) angeordnet sind. vor, daß das Ofengefäß und der Ofendeckel voneinander lösbar sind, daß das Ofengefäß gegenüber dem Ofendeckel geradlinig verschiebbar ist und daß die öffnungen der Beschickungseinrichtungen in Höhe der Abzugseinrichtung für Staub und Rauch ange- 40 Innenfläche des Ofendeckels angeordnet sind. ordnet ist. Der Lichtbogenofen ist vollständig abgeschlossen