DE2308888C3 - Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von EisenschwammInfo
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Description
Gußeisen mit Lamellen-Graphit (GG) oder solches mit kugeliger Ausbildung des Graphits (GGG) oder
Temperguß (GT), wird sowohl in Schacht-, Flammoder Elektroofen erschmolzen. Zum Erschmelzen dieser
Gußwerkstoffe gibt man in diese öfen ein Gemenge aus Gußbruch, Stahlschrott, Kreislaufmaterial und
Roheisen. Im Gußeisen sowie im Stahl und damit im Gußbruch und Stahlschrott vollzieht sich in zunehmendem
Umfang eine Anreicherung von chemischen Elementen, welche entweder den Gebrauchsgütern bewußt
zur Veränderung ihrer mechanischen Eigenschaften bei der Herstellung zulegiert wurden, oder aus den
Erzen herrührend im Roheisen enthalten waren. Während aus der Mitverwendung solcher Einsatzstoffe im
üblichen GG normalerweise keine Störungen entstehen, wird die Herstellung der hochwertigen Sorten GGG
oder Temperguß zunehmend schwieriger. Dies hat zunächst zu einer Auswahl von Einsatzstoffen geführt,
die jedoch wirtschaftlich ungünstig sein können. Die für GGG und Temperguß eingesetzten Spezialroheisensorten
müssen wegen ihrer technischen Reinheit
eigens hergestellt werden. Als Stahlschrott dagegen werden solche Abfälle ausgewählt, die auf Grund ihrer
früheren Verwendung von besonderer Reinheit sein müssen, z. B. Tiefziehbleche. Auch ist beispielsweise
die Verwendung von Armcoeisen bei der Erzeugune von Edelstahlen und anderen Stählen seit langem
üblich.
Ein Einsatzstoff von hervorragender Reinheit ist der Eisenschwamm. Seine Verunreinigungen bestehen Iediglich
aus kleinen Mengen Kieselsäure, Tonerde und Spuren von Kalk oder Magnesia, welche verschlackt
werden. Von den Begleitelementen Kohlenstoff, Silicium, Mangan, Phosphor und Schwefel ist nur Kohlenstoff
vertreten. Spurenelemente, wie z. B. Kupfer, Titan, Chrom, Aluminium, Arsen und Blei, sind nur in
äußerst kleinen Mengen, z. B. jeweils weniger als 0,01 %, vorhanden.
Die Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung der Einsatzstoffe sowie ihr unterschiedliches
Abbrandverhalten in Abhängigkeit vom Schmelzverfahren
werden durch Zugaben, beispielsweise von Ferrosilicium oder manganhaltigen Zuschlagstoffen,
ausgeglichen. Die bei dieser Verfahrensweise erzielbaren Analysentoleranzen werden jedoch den neueren
Abforderungen, z. B. bei GGG, keinesfalls immer gerecht. Schon gar nicht läßt sich auf diese Weise der
Anteil (Spiegel) der Spurenelemente beeinflussen.
Es wurde nun ein Verfahren gefunden zur Herstellung von Eisenschwamm aus Eisenerzen mit 95% und
mehr Eisenoxid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man dem pulverisierten Eisenerz Siliciumcarbid zumischt,
das Gemisch pelletiert und der Direktreduktion unterwirft.
Beim Einschmelzen des erfindungsgemäß anfallenden Eisenschwamms, gegebenenfalls unter Mitverwendung
von Kreislaufanteilen, sowie nach Einstellung der unterschiedlich chemischen Zusammensetzungen
(z. B. Siliciumgehalt), können die Schmelzen beispielsweise zur Herstellung von GGG, schwarzem Temperguß,
übereutektoidem Stahlguß, dessen oberhalb 0,9% liegender Kohlenstoffgehalt als Kugelgraphit im Rohguß
ausgeschieden wird, Siliciumbaustähle oder andere Stahlsorten verwendet werden.
Beim Einschmelzen des bekannten Eisenschwammes, der im Vergleich zu Schrott einen höheren Sauerstoffgehalt
aufweist, bildet sich eine eisenoxidhaltige Schlacke, weiche das saure Ofenfutter stark angreift.
Es ist bekannt, daß sich dank der besonders guten Desoxydationswirkung von Siliciumcarbid der Eisenoxidgehalt
der Schlacke beim Einschmelzen von Schrott erniedrigt und damit die Futterhaltbarkeit des Ofens
steigert. Dies gilt allerdings nur für die bisherige Praxis ohne die Zugabe von Eisenschwamm, weil durch die
Zugabe von Eisenschwamm die Schlackenmenge beträchtlich ansteigt. Um den Eisenoxidgehalt der
Schlacke beim Einsatz von Eisenschwamm zu vermindern, sind zusätzliche Maßnahmen notwendig.
Man vermischt die erfindungsgemäßen Eisenerze in feingemahlenem Zustand mit feinkörnigem Siliciumcarbid
und bringt sie in bekannter Weise in stückige Form. Dabei verwendet man Eisenerze, die beispielsweise
mindestens 80% auf eine Korngröße von kleiner als 40 μ auf gemahlen sind. Das Siliciumcarbid wird in
einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 6 Gewichtsprozent bezogen auf die
Gesamtmenge und einer Korngröße von 10 μ bis 2 mm, vorzugsweise 10 bis 400 μ verwendet. Dieses
Siliciumcarbid wird in adäquater Korngröße dem zu
pelletierenden Eisenerz zugesetzt und das Gemisch in bekannter Weise pelletiert, gegebenenfalls gebrannt
und reduziert.
Die hochfeine Verteilung des unschmelzbaren SiIiciumcarbids im Eisenschwamm bewirkt, daß mit der
Verflüssigung des Eisenschwammes und damit der Auflösung des Siliciumcarbids, dessen Verteilung in
der Schmelze äußerst gleichmäßig erfolgt und der vom Eisenschwamm mitgeführte Anteil an Eisenoxid bevorzugt
reduziert wird.
Bei der bisherigen Art der Zugabe von Siliciumcarbid
auf bzw. in das Bad kann eine solche Gleichmäßigkeit, wie bei der geschilderten innigen Verteilung
von beispielsweise nur 2 oder 4% Siliciumcarbid im Eisenschwamm nicht erreicht werden.
Mit der erfindungsgemäßen Einbringung von Siliciumcarbid in den Eisenschwamm ist eine wesentliche
Verkürzung der Chargendauer und eine eisenärmere Schlacke gewährleistet; beides zusammen ist in Verbindung
mit der besseren Futterhaltbarkeit ein bedeutender technischer Fortschritt.
Ein Einschmelzblock von 900 kg Gewicht GGG wurde in den Ofen gesetzt und mit Kreislaufmaterial
bedeckt. Nach dem Niederschmelzen wurde nachgefüllt unter Verwendung von neuen, blanken Blechpaketen,
bis der Ofen voll war. Dann wurde eine größere Schlackenprobe von der Oberfläche entnommen.
Das Gewicht dieser Schlackenprobe in erkaltetem Zustand betrug 800 g. Nach der Vermahlung konnten
mit Hilfe eines Magneten 300 g überwiegend kugelige, metallische Einschlüsse herausgezogen werden. In den
restlichen 500 g wurden 16,34% Fe und 6,12% Mn gefunden. Dieser Analysenwert liegt im Rahmen
üblicher Analysenbefunde.
Unter Einhaltung der gleichen Gewichtsverhältnisse wie im Beispiel 1 wurde die Schmelze wiederholt.
Anstatt des im Beispiel I verwendeten Anteils an Blechpaketen wurden 500 kg Eisenschwamm und getrennt
0,9% metallurgisches Siliciumcarbid bezogen auf die gesamte Füllung hintereinander eingeschmolzen. Damit
wurden rund 28 kg Siliciumcarbid mit knapp 20 kg Reinsilicium eingebracht (etwa 0,55% Si). An Eisenoxid
wurden aus dem Eisenschwamm 33 kg eingeführt. Schon mit bloßem Auge zeigte sich, daß die Schlacke
heller aussah. 315 g Schlacke wurden nach dem Erkalten ausgewogen. Man konnte nur 2 g metallischer
Einschlüsse mit dem Magneten herausziehen. Die restlichen 313 g enthielten 2,73% Eisen und 4,54%
Mangan.
Einer sauber abgeschlackten Schmelze im Gewicht von 3,5 t entsprechend Beispiel I wurden 1500 kg
Eisen zum Vergießen entnommen. Als Ersatz wurden zunächst 900 kg (25%; Eisenschwamm beigegeben,
welchem erfindungsgemäß vor der Reduktion 2% Siliciumcarbid zugesetzt wurden. Der Rest wurde mit
K reis/auf material aufgefüi/t.
Die Analyse des zugesetzten Schwammes ist: 92,2% Gesamteisen, davon 86,6% metallisch, 0,7% AI2O3,
2,5% SiO2, i,0% CaO, 6,7% FeO entsprechend 5,4%
metallischem Eisen, 0,85% C, 2% Siliciumcarbid (metallurgische Qualität mit 90% SiC). Aus diesen
900 kg Eisenschwamm wurden entsprechend obiger Analyse folgende Schlackenbildner eingebracht: 58 kg
FeO, 23 kg SiO2, 6,0 kg AI2O3, 10,0 kg CaO, 1,0 kg
MgO und zusätzlich aus dem metallurgischen Siliciumcarbid 1 kg SiO2. Der SiC-Gehalt ist 17 kg mit rund
12 kg Reinsilicium.
Die 99 kg Schlackenbildner ergeben theoretisch 58 % FeO, 23% SiO2, 6% AI2O3, 10% CaO, 1,0% MgO.
Tatsächlich wurden in der Schlacke gefunden: 6.0% Fe entsprechend 8% FeO, 1% Mn, 68% SiO2, 17%
CaO, 12% Al2O3 und 1,2% MgO. Statt des theoretisch
erwarteten FeO-Gehaltes von 58 % enthielt die Schlakke nur 8%. Die Differenz des SiO2-Gehaltes rührt mit
25 kg SiO2 aus den für die Reduktion verbrauchten 12 kg Reinsilicium aus dem Siliciumcarbid.
Addiert man diese Menge von 25 kg SiO2 zu den
eingebrachten 23 kg SiO2, so ergeben sich 48 kg SiO2.
Die Gewichtsmenge der Schlacke sinkt durch das ausreduzierte FeO auf 87 kg; also stellen obige 48 kg
mithin 55 % SiO2 dar. Ein Zugang aus dem Ofenfutterverschleiß
und anhängendem Sand des Kreislaufmaterials ergibt die Differenz auf 68 %.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm aus Eisenerzen mit 95% und mehr Eisenoxid,
dadurch gekennzeichnet, daß man
dem pulverisierten Eisenerz Siliciumcarbid zumischt, das Gemisch pelletiert und der Direktreduktion
unterwirft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Eisenerze in feingemahlenem
Zustand mit feinkörnigem Siliciumcarbid vermischt und in bekannter Weise in eine stückige Form
bringt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenerze, von denen mindestens
80% auf eine Korngröße von kleiner als 40 μ aufgemahfen sind, verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Siliciumcarbid in einer Menge
0.1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 6 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge
und einer Korngröße von 10 μ bis 2,0 mm, vorzugsweise 10 bis 400 μ, verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Siliciumcarbid in adäquater
Korngröße dem zu pelletierenden Eisenerz zugesetzt, das Gemisch in bekannter Weise pelletiert
und gegebenenfalls gebrannt wird.
6. Verwendung von Eisenschwamm nach Anspruch 1 bis 5 zur Herstellung von GGG.
7. Verwendung von Eisenschwamm nach Anspruch 1 bis 5 zur Herstellung von schwarzem
Temperguß.
8. Verwendung von Eisenschwamm nach Anspruch I bis 5 zur Herstellung von übereutektoidem
Stahlguß, dessen oberhalb 0,9% liegender Kohlenstoffgehalt als Kugelgraphit im Rohguß abgeschieden
wird.
9. Verwendung von Eisenschwamm nach Anspruch 1 bis 5 zur Herstellung von Siliciumbaustählen
oder anderen Stahlsorten.
Priority Applications (12)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (3)
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