DE2401828A1

DE2401828A1 - Verfahren zur herstellung einer kohlenstoffhaltigen metallschmelze durch schmelzreduktion und ofen zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2401828A1
Application number: DE2401828A
Authority: DE
Inventors: Per Collin
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1973-01-23
Filing date: 1974-01-16
Publication date: 1974-07-25
Also published as: FR2321547A1; SE389877B; SU682141A3; CH606446A5; GB1453821A; US3908072A; FR2321547B1; JPS49103802A; JPS5424361B2; DE2401828C2

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Helmut Missling 63 ϋίβεεεη 11.1.1974

Dipl.-Ing. Richard Schlee Blemarcketraeee 43

Dr.-Ing. Joachim Boecker ^{Telefon: <0641) 71019}

Boe/He 11.879

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget Västeras/ Schweden

Verfahren zur Herstellung einer kohlenstoffhaltigen Metallschmelze durch Schmelzreduktion und Ofen zur Durchführung des Verfahrens.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer kohlenstoffhaltigen Metallschmelze durch Schmelzreduktion, d.h. durch Reduktion von Metalloxyden, z.B. Oxyderze, bei einer den Schmelzpunkt des gebildeten Metalls übersteigenden Temperatur, indem man metalloxydhaltiges Material in feinverteilter Form, -z.B. Erzschlich, Kiesabbrand, oder durch Vorreduktion teilweise metallisiertes Material und kohlenstoffhaltiges Material, wie z.B. feste Kohle in feinverteilter Form, wie Gestübe.von Koks oder Anthrazit oder Ruß, einer Metallschmelze zuführt, die hauptsächlich durch elektrische Induktion erwärmt wird. Das Verfahren ist in erster Linie für die Herstellung von zur Eisengruppe gehörenden Metallen geeignet, insbesondere kohlenstoffhaltigen Eisenlegierungen; es kann jedoch auch für andere Metalle verwendet werden. Die Erfindung betrifft auch einen Ofen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Bei einem Teil bekannter Schmelzreduktionsprozesse wird das Metalloxyd mit in der Metallschmelze vorhandenem, gelöstem Kohlenstoff

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reduziert. Bei einem dieser Verfahren wird Metalloxyd einer Metallschmelze zugeführt, die gelösten Kohlenstoff enthält. Dabei reagieren die Metalloxyde unter kräftiger Entwicklung von Kohlenmonoxyd sehr schnell mit dem Kohlenstoff. Der verbrauchte Kohlenstoff wird entweder isoliert durch Zusatz von Kohlenstoff bzw. kohlenstoffhaltigem Brennstoff oder in einer Mischung mit Metalloxyden in der Schmelze ersetzt. Ein Nachteil dieses Verfahrens sind die Kohlenoxydmengen, die sich unten in der Schmelze bilden und durch diese und durch die Schlacke entweichen, wodurch die Schmelze herausgeworfen werden kann und die Schlacke gären kann. Die Produktionska-

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pazität pro m Badoberfläche ist daher gering, weshalb dieses Ver-. fahren für die Reduktion von Metalloxyden keine praktische Verwendung gefunden hat.

Es wurden verschiedene Verfahren für die Zufuhr von Wärme und Zusatzmaterial vorgeschlagen, wie z.B. Wärmezufuhr in einem Flammofen und Einblasen des Zusatzmaterials oder Zufuhr desselben durch induktives Umrühren (z.B. Patent Nr. 208 538) oder Wärmezufuhr in einem Induktionsofen und Einblasen des .Zusatzmaterials (Patentanmeldung 2272/72) oder Zufuhr des Zusatzmaterials durch induktive Umrührung (z.B. deutsches Patent Nr. 639 658 oder schwedische Patentanmeldung Nr. 16348/69).

Bei einem anderen Verfahren versucht man, die durch die Gasentwicklung verursachten Schwierigkeiten dadurch zu vermeiden, daß man Feinkorn von Metalloxyd mit einem Teil der Fläche der Metallschmelze in Kontakt bringt, welche von Schlacke befreit wird, indem man sich bildende Schlacke unmittelbar von der Schmelzenfläche entfernt, so

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daß sich eine unbedeckte Stelle "bildet. Dabei entsteht eine schnelle Reaktion zwischen den Metalloxydkörnern und der Fläche der kohlenstoffhaltigen Schmelze. Dieses Verfahren wird in dem Patent Nr. 111 625 beschrieben, und die erhaltene sehr schnelle Reaktion wird Schmelzspiegelreaktion genannt. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist sehr von der Korngröße, der Temperatur und dem Kohlenstoffgehalt in der Schmelze abhängig. Die Temperatur soll z.B. bei der Reduktion von Eisenoxyd ca. l400°C oder mehr betragen. Bei diesem Verfahren wird Kohlenoxyd an der Oberfläche der Metallschmelze frei, so daß ein Kochen in der Metallschmelze nicht auftritt, weshalb

ρ man eine sehr hohe Reduktionskapazität pro m Badfläche erhalten könnte, wenn eine ausreichend große unbedeckte Oberfläche aufrechterhalten und gleichzeitig auch der Kohlenstoffgehalt in der Schmelze beibehalten werden könnte. Die Schmelzreduktion mit in der Schmelze gelöster Kohle ist eine endotherme Reaktion. Um den Wärmebedarf zu decken, wurde früher die Wärmezufuhr auf elektrischem Wege, z.B. in einem Induktionsofen des Tiegeltyps, vorgeschlagen.

In der schwedischen Patentanmeldung 5211/72 wird vorgeschlagen, eine Aufwärtsströmung, in der Metallschmelze zu erzeugen, so daß sich auf deren Oberfläche eine unbedeckte Stelle bildet. Ein metalloxydhaltiges Material und kohlenstoffhaltiges Material, eventuell gemischt, wird der unbedeckten Fläche zugeführt (aufgespritzt) und der Teil dieses Materials, der nicht mit der Metallschmelze an der unbedeckten Stelle reagiert, wird durch die Strömung der Metallschmelze an die Randzone der unbedeckten Stelle geführt, wo zurückgebliebenes Metalloxyd in einer aus zurückgebliebenem Kohlenstoff gebildeten Koksschicht reduziert wird. Die Auf-'

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wärtsströmung bringt es nämlich mit sich, daß die unbedeckte Stelle sich als Buckel auf der Oberfläche der Metallschmelze ausbildet, wodurch Schlacken- und Koksschichten zur Randzone der unbedeckten Stelle hinuntergleiten. In unmittelbarer Nähe der unbedeckten Stelle wird diese Zone möglicherweise nur aus Koks bestehen, der direkt auf der Metallschmelze schwimmt, während die Zone, welche die Randzone umgibt, aus Koks bestehen wird, der auf der Schlacke schwimmt, die ihrerseits auf dem geschmolzenen Metall schwimmt. Da die Auflösung von Kohle in der Schmelze bedeutend langsamer erfolgt als die Reduktion des Metalloxyds mit in der Schmelze gelöster Kohle, hat auch dieses Verfahren eine begrenzte Reduktionskapazität und ist für große Anlagen, beispielsweise in der Stahlindustrie, nicht geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die

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Reduktionskapazität pro m Badoberfläche wesentlich größer als bei den bekannten Verfahren ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Schmelze durch Induktion elektrische Ströme erzeugt werden, welche die Schmelze erwärmen und eine Aufwärtsströmung verursachen, die aus unbedeckter Schmelze bestehende Hügel bildet und daß metalloxydhaltiges Material und kohlenstoffhaltiges Material an den. geneigten Seiten der Hügel zugeführt wird. Auf diese Weise kann eine große unbedeckte Fläche auf der Schmelze geschaffen werden. Die unbedeckte Fläche kann durch Verlängerung des

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Hügels beliebig vergrößert werden, und die Schlacke von dem metalloxydhaltigen Material kann gleichzeitig den Kontakt des kohlenstoffhaltigen Materials mit der Fläche der Metallschmelze an den geneigten Seiten des Hügels, wo dieses zugeführt wird, nicht verhindern.

Die einfachste Ausführungsform erhält man durch Erzeugung einer Aufwärtsströmung längs einer in sich geschlossenen Linie. Auf diese Weise wird ein in sich geschlossener ringförmiger oder ovaler Hügel aufgebaut, der ein langgestrecktes Tal einschließt, auf dessen Hängen metalloxydhaltiges Material zugeführt wird, während auf der Außenseite des Hügels kohlenstoffhaltiges Material zugeführt wird. Dadurch, daß die Schmelze von dem Hügel nach den beiden Seiten strömt, wird eventuelle Schlacke in den Vertiefungen auf der Oberfläche der Schmelze gesammelt und kann abgeführt werden, während die Hänge (geneigten Seiten) des Hügels unbedeckt bleiben. Das Material wird diesen unbedeckten Hängen zugeführt und reagiert dann schnell mit der Schmelze.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine solche Aufwärtsströmung erzeugt, daß sich mehrere parallele Hügel auf der Oberfläche der Metallschmelze bilden, wobei metalloxydhalti-ges Material und kohlenstoffhaltiges Material auf den Hängen verschiedener langgestreckter Täler zwischen den Hügeln zugeführt wird.

Für die Erzeugung der Aufwärtsströmung und Erwärmung der Schmelze sind magnetische Wechselfelder von üblicher Netzfrequenz (50-60

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Hertz) gut geeignet. Wenn die Erzeugung des magnetischen Feldes mittels einer flachen, spiralgewickelten Spule, sogenannte Flachspule, unter dem Ofenboden erfolgt, erhält man über der Spule bei einea ausreichend großen Erregerstrom die gewünschte Hügelbildung auf der Badoberfläche.

Die Korngröße des zugeführten metalloxydhaltigen Materials soll möglichst 1 mm nicht überschreiten. Das Material kann vorreduziert sein und/oder eine geringe Menge Kohle enthalten, beispielsweise in Form von Ruß, der sich bei der Vorreduktion gebildet hat. Auch können eventuell erforderliche Schlackenbilder in das metalloxydhaltige Material gemischt werden. Die während der Reduktion gebildeten Gase können oberhalb der Schmelzoberfläche partiell verbrannt werden, um dadurch die Temperatur des Zusatzmaterials, der gebildeten Schlacke und auch der Metallschmelze aufrechtzuerhalten.

Ein Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen geschlossenen, flachbodigen Ofenraum, eine oder mehrere unter dem Ofenboden angeordnete flache, spiralgewickelte Induktionsspulen 7, 7a, Anordnungen für die Zufuhr von metalloxydhaltigem Material und kohlenstoffhaltigem Material (43, 46), sowie Öffnungen für die Abführung der gebildeten Gase, des gebildeten Metalls und der Schlacke.

Für die Schmelzreduktion gemäß der Erfindung verwendet man vorzugsweise einen länglichen Ofen, der mit einer wassergekühlten

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Kupferspule unter dem Ofenboden für die induktive Erwärmung der Metallschmelze versehen ist. Die Kupferspule besteht aus einem Kupferrohr, das in mehreren Windungen in einer hauptsächlich horizontalen Ebene gewickelt, ist. Wenn die Teilung zwischen den Spulenwindungen (Breite des Rohres + Isolierung zwischen den Rohren) = a ist, wird die Breite der Spule B = a.n.

Die in der Schmelze induzierten Ströme führen zu einer Erwärmung der Schmelze und erzeugen gleichzeitig Repulsionskräfte in der Schmelze. Diese Kräfte sind über der Mitte der Spulenbreite B am · größten und verursachen bei hoher Ofenleistung (650 kW/m ) eine so starke Aufwärtsströmung, daß sich ein Hügel über der Mitte der Spulenbreite bildet. Von diesem in sich geschlossenen Hügel strömt die Metallschmelze teils nach innen in eine Mulde in der Mitte des Ofens und teils zu den Ofenwänden.

Gemäß der Erfindung wird der feinverteilte Oxydrohstoff von oben der zur Mittelzone des Ofens strömenden Metallschmelze zugeführt, wobei es wichtig ist, daß die Zufuhr kontinuierlich mit einem gleichmäßigen Fluß und über eine so lange Strecke wie möglich geschieht, um eine partikeldicke Schicht des Oxydrohstoffes auf der Metallfläche zu erhalten. Dies bedeutet z.B., daß man auf einer "Strecke von 25 m einer Metallfläche mit der Oberflächengeschwindigkeit 1,0 m/s eine Kornschicht von 0,2 m zuführen kann, was bei einem Volumengewicht von 2,5 kg/dnP 12,5 kg/s oder 45 t/h entspricht.

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Um die Ofenatmosphäre kontrollieren und das bei der Reduktion erhaltene Gas ableiten zu können, wird der Ofen mit einer dichtschließenden Haube versehen. Diese kann zweckmäßigerweise über der Reduktionszone mit einem längsverlaufenden, wie ein wassergekühltes Rohrpaneel geformten Sammeldom für die Abgase und mit Spalten seitlich des Doms für die Dosierung des Oxydrohstoffes und eventuell erforderlicher Schlackenbilder für die Justierung der Zusammensetzung der Schlacke versehen werden, die man von der Gesteinsart des Oxydrohstoffes erhält. Feinverteilter Oxydrohstoff, der einen großen Anteil von Körnern enthält, die kleiner als 0,1 mm sind, wird vorzugsweise mit inertem oder reduzierendem Gas auf die Oberfläche der Schmelze geblasen, um allzu große Staubverluste in den Abgasen zu vermeiden. Die Staubverluste können weiter verringert werden, wenn man in dem Spalt ein elektrisches Feld erzeugt, so daß der Staub von der geerdeten Schmelze aufgeladen und angezogen wird.

Bei der Reduktion mit in der Schmelze gelöstem Kohlenstoff muß die Schmelze wieder aufgekohlt werden, was mit Kohle in fester Form, wie Pulver aus Steinkohle oder Koks, oder mit flüßigem oder gasförmigem Kohlenwasserstoff geschehen kann. Bei einer Schmelzreduktion gemäß der Erfindung kann dies an der Ofenwand in der Zone geschehen, die durch den aufwärtsströmenden Metallstrom von der Schmelzreduktion getrennt ist. Die Aufkohlung der genannten Zone wird dadurch erleichtert, daß sie von Schmelzreduktionsschlacke freigehalten werden kann. Dieser Vorteil ist besonders offensichtlich, wenn Koks oder andere feste Aufkohlungsmittel verwendet werden.

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Um einen schlackenfreien Metallstrom aufrechtzuerhalten, wo Metalloxydrohstoff zugeführt wird, ist es erforderlich, die Schlacke, die sich in der Mitte des Ofens bildet, zu entfernen. Dies geschieht am besten kontinuierlich zusammen mit der gewonnenen Metallschmelze , so daß die'Schmelze im Ofen auf einem konstanten Niveau gehalten wird. Das Ablassen von Metall und Schlacke kann durch ein Ablaßloch innerhalb des geschlossenen Hügels aus aufwärtsströmendem Metall geschehen. Der Abfluß durch das Ablaßloch geschieht dabei über öinen Randablauf bei dem Badniveau, welches man halten möchte. .Um den keramischen Stein (Würfel), der das Ablaßloch bildet, zu kühlen und dadurch seine Haltbarkeit zu verlängern, ist es möglich, im Würfelstein Kanäle anzuordnen, durch die kühlendes Gas oder kühlende Flüssigkeit geleitet wird.

Alternativ können Schlacke und Metall durch ein Ablaßloch in einer Ofenstirnwand abgelassen werden. Um dies zu ermöglichen, ohne daß zugleich die gesamte Mulde in der Mitte des Ofens mit Schlacke bedeckt ist, werden die auf die Metallschmelze wirkenden Repulsionkräfte an der Stirnwand, an der das Abflußloch angeordnet ist, herabgesetzt, so daß man an dieser Stelle ein niedrigeres Metallniveau erhält als oberhalb der Mitte der Spulenbreite im übrigen. Dies kann z.B. durch eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den Spulenwindungen oder durch eine Ausbiegung der Kupferspule an dieser Stelle geschehen, durch welche der Abstand der Spule vom Ofenboden vergrößert wird.

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Beim kontinuierlichen Ablassen von Schlacke durch die Ofenstirnwand ist es auch möglich, eine Koksschicht auf der Schlacke zu be^s^ten, was von Vorteil sein kann, um das Metalloxyd zu reduzieren, das eventuell nicht auf der Metalloberfläche reduziert wird, sondern sich in der Schlacke löst. Ferner ist es möglich, die Schlacke, die man eventuell von der Asche des Aufkohlungsmittels an den Ofenwänden erhält, zusammen mit der übrigen Schlacke abzulassen. Beim Ablassen von Metall und Schlacke in der Mittelzone des Ofens muß die in der Aufkohlungszone eventuell angesammelte Schlacke separat abgelassen werden. Diese Schlacke wird sehr gut reduziert und bei zweckmäßig angepaßter Basizität kaum korrodierend an der Ofenausfütterung. In der Reduktionszone kann man dagegen das Oxydationspotential der Schlacke beeinflussen, um z.B. bei der Reduktion von Eisenoxyden den Phosphor- und Schwefelgehalt des Roheisens zu regulieren. Dies kann durch Zusatz von kohlenstoffhaltigem Material in einer Mischung mit dem Metalloxydrohstoff oder separat geschehen.

Die Reaktionsfläche in dem in sich geschlossenen Metällhügel kann durch eine Erhöhung des Abstandes A zwischen den beiden Spulenseiten mit den Breiten B und B¹ (siehe Pig. I) vergrößert werden, so daß die Ofenbreite B + A + B¹ wird. Ebenfalls ist es möglich, die Aufkohlungszone durch Erweiterung der Ofenbreite zu vergrößern, so daß sie größer als B + A + B¹ wird. Das Schlackenvolumen im Ofen kann konstant gehalten werden, indem man das Schlackenniveau mit einem Schlackendamm in der Ablaßrinne beeinflußt, wenn das Ablassen durch die eine Ofenstirnwand geschieht. Beim Ablassen

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durch den Ofenboden wird ein konstantes Schlackenvolumen durch die Ausformung des Randablaufs oder die Placierung desselben im Verhältnis zur Mittellinie des Ofens vorgenommen.

Gas von der Schmelzreduktion und die evtl. verwendeten Kohlenwasserstoffe für die Aufkohlung können partiell in dem gassammelnden Dom verbrannt werden, um den Bedarf an elektrischer Energie zu verringern. Der noch verbleibende Wärmeinhalt in den Abgasen kann für Abgaskessel zur Gewinnung elektrischer Energie ausgenutzt werden.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 in stark vereinfachter Form einen Ofen gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines Ofens nach der Erfindung im Vertikalschnitt,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch den Ofen gemäß Fig. 2, Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch einen anderen Ofen gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen geschlossenen, flachbodigen, feuerfest ausgefütterten Ofenraum 41, mit einer unter dem Ofenboden angeordneten flachen Induktionsspule 42, einem Zuführrohr 43 für metalloxydhaltiges Material, das auf die innere geneigte Seite des Hügels 44 fällt, der sich aufgrund der durch Induktion verursachten Auf^rärtsströmung bildet. Das metalloxydhaltige Material wird bei

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Kontakt mit der kohlenstoffhaltigen Metallschmelze reduziert, und eventuelle Schlacke 45 sammelt sich im Tal zwischen den Hügeln und wird durch eine nicht gezeigte Ablaßanordnung abgeleitet. Kohlenstoffhaltiges. Material wird durch ein Rohr 46 an der äußeren geneigten Seite der Hügel zugeführt. Kohlenstoff wird in der .vorbeiströmenden Schmelze gelöst, und eventuelle Schlacke sammelt sich an der Ofenwand, von wo sie abgelassen werden kann, falls sie nicht mit der Schmelze fortgerissen wird. Die Gase, die sich bei der Reduktion des Eisenoxyds und evtl. bei der Erwärmung des kohlenstoffhaltigen Materials bilden und die partiell im Ofenraum verbrannt werden können, werden durch das Abgasrohr 47 abgeleitet.

Der längliche Ofen gemäß Fig. 2-3 ruht auf zwei horizontalen Fundamentsockeln 1, die den Boden 2 des Ofens, die Wände 3 und die Haube 4 tragen. Der Ofenboden ruht auf Trägern 5 aus wasserdichtem Lochprofil, bestehend aus rostfreiem Stahl und Webbakelit, um induktive Erwärmung zu vermeiden, die bei einem geschlossenen metallischen Profil auftreten würde. Mittels nicht gezeigter Anordnungen wird dem Innern der Träger 5 Kühlwasser zugeführt. Zwischen den Trägern wird feuerfester Zement eingegossen, so daß man einen tragenden, dichten, wassergekühlten Boden 6 erhält, der als Stütze für den eingestampften Ofenboden 2 dient. Unter dem wassergekühlten Boden 6 befindet sich eine stromführende, wassergekühlte Kupferspule 7 zur induktiven Erwärmung der Metallschmelze 8. An der einen Endwand des Ofens sind die Kupferleiter 7a angeordnet, und zwar spärlicher als am Ofen im übrigen. Die Kupferspule wird zusammen mit dem Blechpaket für die Abschirmung

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des magnetischen Feldes auf einem Wagen 9 montiert, der mit einer nicht gezeigten Hebeanordnung versehen ist, so daß die Rupferspule in versenkter Lage zwecks Reparatur herausgezogen werden kann und in herausgezogener Lage an der elektrischen Isolierung anliegt, die zwischen dem wassergekühlten Ofenboden 6 und der Kupferspule 7 vorhanden ist.

Beim Anliegen verteilt sich die Last von Schmelze und Ofenboden auf das wassergekühlte Rahmenwerk 6 und die Kupferspule 7.

Aufgrund der elektrischen Repulsionskräfte in der Schmelze erhält man eine Aufwärtsströmung, die im mittleren Bereich über der Spulenbreite am stärksten ist. Dabei bildet das aufwärtsströmende Metall einen in sich geschlossenen Hügel 10 mit einer Mulde 11 innerhalb des Hügels und einer weiteren Vertiefung 12 .an der Ofenwand. Feinverteilter Metalloxydrohstoff wird in einem gleichmäßigen Strom durch das Zuführungsrohr 13 auf die unbedeckte Metallschmelze dosiert, deren Oberflächenschicht aufgrund des Niveauunterschiedes zur mittleren Ofenzone strömt. Durch ein Zusatzrohr 14 wird der Vertiefung an der Ofenwand Aufkohlungsmittel zugeführt, das dabei in direkten Kontakt mit dem zur Wand strömenden Metall kommt.

Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Ofenhaube 4 sowohl von den Ofenwänden 3 als auch von einem wassergekühlten, gasdichten Dom 15 getragen, der wie ein Dampfkesseleinsatz ausgeführt ist und in der äußeren Trägerkonstruktion 30 des Ofens aufgehängt ist. Bei der Schmelzreduktion freiwerdendes Kohlenstoffmonoxyd

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wird im Dom gesammelt und mit einer angepaßten Luftmenge part ■■...:. verbrannt. Das partiell verbrannte Gas entweicht zum Abgaskessel z\,v Ausnutzung des verbliebenen Wärmeinhalts.

Gewonnenes Roheisen sowie Schlacke werden kontinuierlich durch ein Ablaßloch 16 in der einen Ofenstirnwand abgelassen. Das Ablaßloch 16 ist an einer Stelle angeordnet, an der der Zwischenraum zwischen den Windungen 7a der Spule 7 so stark vergrößert ist, daß die auf die Schmelze wirkende Repulsionskraft weniger stark ist, so daß die Höhe des Metallhügels 10 an dieser Stelle geringer als an den anderen Stellen des Ofens ist. Um die Schmelzreduktionsschlacke daran zu hindern, von der Ofenstirnwand in eine Aufkohlungszone zu fließen, wird der Ofen an den Ablaßstirnwänden mit einem nicht gezeigten Damm gegen die Aufkohlungszonen auf beiden Seiten des Ablaßloches versehen. Das Ablaßloch kann unter das Schlackenniveau verlegt und auf bekannte Weise mit einem Damm in der Abstichrinne 19 versehen werden, um eine eventuell wünschenswerte Koksschicht auf der Schmelzreduktionsschlacke zurückzuhalten.

Fig. 4 zeigt eine Variante des Ofens gemäß Fig. 2-3· Für entsprechende Teile sind die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 2-3 verwendet. Dem Ofen gemäß Fig. 4 wird feinverteilter, evtl. vorreduzierter Oxydrohstoff im warmen Zustand zugeführt-. Das Gut wird durch das Sturzrohr 31 auf eine längsverlaufende Rinne 20 chargiert, wo es durch ein Gas 7 fluidisiert wird, so daß es sich längs der Rinne verteilt.

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An mehreren Stellen zu "beiden Seiten der Rinne befinden sich Randabläufe zu den Fluidisierungsrinnen 22 für den Quertransport des Gutes. In diesen Rinnen 22 wird das Gut durch Gas fluidisiert gehalten, das von den Kanälen 21b durch die perforierten Böden 22a der Rinnen zugeführt wird. Von diesen Rinnen 22 sickert das Gut wie eine Gardine hinunter in die Spalten 23, die ein Stück über der strömenden Metallschmelze münden. In den Spalten wird eine so hohe Gasgeschwindigkeit gehalten, daß auch sehr feinkörniges Gut (<ClOO/um) gegen die Metallschmelze geblasen wird. Die Spalten und die Fluidisierungsrinnen sind von gasdichten, zusammengeschweißten Dampfkesselheizrohren umgeben, die gleichzeitig einen Dom 15 für die Sammlung und partielle Verbrennung des Gases von der Schmelzreduktion bilden.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer kohlenstoffhaltigen Metallschmelze durch Schmelzreduktion von metalloxydhsltigem Material mit Kohlenstoff, gelöst in einer induktiv erwärmten Metallschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schmelze durch Induktion elektrische Ströme erzeugt werden, welche die Schmelze erwärmen und eine Aufwärtsströmung verursachen, die aus unbedeckter Schmelze bestehende Hügel bildet,und daß metalloxydhaltiges Material und kohlenstoffhaltiges Material an den geneigten Seiten der Hügel zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Material getrennt von dem metalloxydhaltigen Material zugeführt wird und daß das kohlenstoffhaltige Material an der einen geneigten Seite des Hügels und das metalloxydhaltige Material an der anderen geneigten Seite des Hügels zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Aufwärtsströmung erzeugt wird, daß auf der Oberfläche der Schmelze ein in sich'geschlossener (z.B. ringförmiger oder elliptischer) Hügel entsteht und daß das metallhaltige Material innerhalb des in sich geschlossenen Hügels zugeführt wird und das kohlenstoffhaltige Material außerhalb des in sich geschlossenen Hügels zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Aufwärtsströmung erzeugt wird, daß auf der Oberfläche der

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Schmelze zwei oder mehrere parallele Hügel entstehen,und daß metalloxydhaltiges Material und kohlenstoffhaltiges Material im wesentlichen in getrennten talartigen Vertiefungen zwischen den Hügeln zugeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Ms 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in den Vertiefungen sammelnde Schlacke kontinuierlich abgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die induzierten elektrischen Ströme Netzfrequenz haben.

7. Ofen für die Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen geschlossenen,, flachbodigen Ofenraum, eine oder mehrere unter dem Ofenboden angeordnete flache, spiralgewickelte Induktionsspulen (7> 7a), Anordnungen für die Zufuhr von metalloxydhaltigem Material und kohlen- · stoffhaltigem Material (43, 46), sowie Öffnungen für die Abführung der gebildeten Gase, des gebildeten Metalls und der Schlacke.

8. Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Ofens mit Gaseinblasöffnungen zur Erzeugung oder Verstärkung der Aufwärtsströmung versehen ist.

9· Ofen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß er mit längsverlaufenden Dosierungsöffnungen für die Zuführung des metalloxydhaltigen Rohstoffes und evtl. Schlackenzusätze zu dem zur Mitte

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des Ofens strömenden Metalls und mit einem zentralen Dom zum Ableiten der Gase versehen ist.

10. Ofen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenboden auf wassergekühlten, voneinander isolierten, die Induktionsspule entlastenden Querträgern ruht, die ein nicht geschlossenes metallisches Profil haben.

11. Ofen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (7, 7a) derart angeordnet ist, daß der sich bildende, in sich geschlossene Hügel aus Schmelze an einer Stelle der Ofenwand eine geringsteHöhe hat und daß an dieser Stelle eine Ablaßöffnung (16) für das geschmolzene Material von der Oberfläche des vom Hügel umgebenen Bades angeordnet ist.

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