DE2401828C2

DE2401828C2 - Verfahren zur Herstellung einer kohlenstoffhaltigen Metallschmelze durch Schmelzreduktion und Ofen zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2401828C2
Application number: DE2401828A
Authority: DE
Inventors: Peter Falun Collin
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1973-01-23
Filing date: 1974-01-16
Publication date: 1985-11-21
Also published as: SU682141A3; SE389877B; FR2321547A1; GB1453821A; DE2401828A1; JPS49103802A; CH606446A5; US3908072A; JPS5424361B2; FR2321547B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer kohlenstoffhaltigen Metallschmelze durch Schmelzreduktion gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einen Ofen zur Durchführung des Verfahrens. Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist bekannt aus der DE-PS 6 39 658.

Bei einem solchen Verfahren erfolgt die Herstellung der kohlenstoffhaltigen Metallschmelze durch Reduktion von Metalloxiden, zum Beispiel Oxiderzen, bei einer den Schmelzpunkt des gebildeten Metalls übersteigenden Temperatur, indem man metalloxidhaltiges 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 Gcsitübe von Koks oder Anthrazit oder Ruß, einer Metallschmelze zuführt, die hauptsächlich durch elektrische Induktion erwärmt wird. Das Verfahren nach der Erfindung 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.

Aus der DE-PS 6 39 658 ist ein Verfahren zur Stahlherstellung bekannt, bei dem in das Metallbad aus Eisen oder Stahl Eisenoxid und eine solche Menge an Kohlenstoff zugeführt werden, daß unmittelbar ein Stahl der gewünschten Zusammensetzung entsteht. Eisenoxid und Kohlenstoff werden durch eine starke Badbewegung von der Oberfläche des Metallbades weg emulsionsartig in das Bad gerührt. Das Stahlbad dient dabei zugleich als Wärmeträger. Es befindet sich in einem mit Drehstrom gespeisten kernlosen Industrieofen mit Flachspulen, die der Herdform angepaßt sind. Ein solches Verfahren hat die im übernächsten Absatz näher beschriebenen Nachteile.

Aus der DE-PS 6 16 906 ist ein kernloser Induktionsofen bekannt, bei dem drei drehstromgespeiste Induktionsspulen derart geschaltet sind, daß sich an einer Stelle in der Schmelze eine nach oben gerichtete Strömung ergibt Hierdurch soll erreicht werden, daß — im Gegensatz zu den durch starke Badbewegung gekennzeichneten metallurgischen Reaktionsphasen — während der Feinungsphase eine möglichst geringe Badbewegung stattfindet, damit Schlackenteilchen zur Oberfläche steigen können. Die notwendige induktive Heizung soll also möglichst keine Badbewegung verursachen.

Bei einem Teil bekannter Schmelzreduktionsverfahren wird das Metalloxid mit in der Metallschmelze vorhandenem, gelöstem Kohlenstoff reduziert. Bei einem dieser Verfahren wird Metalloxid einer Metallschmelze zugeführt, die gelösten Kohlenstoff enthält. Dabei reagieren die Metalloxide unter kräftiger Entwicklung von Kohlenmonoxid sehr schnell mit dem Kohlenstoff. Der verbrauchte Kohlenstoff wird entweder isoliert durch Zusatz von Kohlenstoff bzw. kohlenstoffhaltigem Brennstoff oder in einer Mischung mit Metalloxiden in der Schmelze ersetzt. Ein Nachteil dieses Verfahrens sind die Kohlenoxidmengen, die sich unten in der

24 Ol

Schmelze bilden und durch diese und durch die Schlacke entweichen, wodurch die Schmelze herausgeworfen werden kann und die Schlacke gären kann. Die Produktionskapazität pro m² Badoberfläche ist daher gering, weshalb dieses Verfahren für die Reduktion von Metalloxiden keine praktische Verwendung gefunden hat

Es wurden verschiedene Verfahren für die Zufuhr von Wärme und Zusatzmaterial vorgeschlagen, wie z. B. Wärmezufuhr in einem Flammenofen und Einblasen des Zusatzmaterial oder Zufuhr desselben durch induktives Umrühren (z. B. SE-PS 2 08 538) oder Wärmezufuhr in einem Induktionsofen und Einblasen des Zusatzmaterials (schwedische Patentanmeldung 2 272/72) oder Zufuhr des Zusatzmaterials durch induktive Umrührung (z. B. DE-PS 6 39 658 oder schwedische Patentanmeldung 16 348/69).

Bei einem anderen Verfahren versucht man, die durch die Gasentwicklung verursachten Schwierigkeiten dadurch zu vermeiden, daß man Feinkorn von Metalloxid mit einem Teil der Fläche der Metallschmelze in Kontakt bringt, welche von Schlacke befreit wird, indem man sich bildende Schlacke unmittelbar von der Schmelzenflächc entfernt so daß sich eine unbedeckte Stelle bildet Dabei entsteht eine schnelle Reaktion zwischen den Metalioxidkörnern und der Fläche der kohlenstoffhaltigen Schmelze. Dieses Verfahren wird in dem SE-PS 1 11 625 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 Eisenoxid ca. 14C0°C oder mehr betragen. Bei diesem Verfahren wird Kohlenoxid an der Oberfläche der Metallschmelze frei, so daß ein Kochen in der Metallschmelze nicht auftritt, weshalb man eine sehr hohe Reduktionskapazität pro m² 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 ge löster 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.

Die ältere, nicht vorveröffentiichte DE-PS 22 53 228 hat ein Verfahren zur Gewinnung von Roheisen zum Gegenstand, bei dem eisenoxidhaltigen Material zunächst vorreduziert und dann in dem Schmelzbad nachreduziert wird, indem das vorreduzierte eisenoxidhaltige Material zusammen mit kohlenstoffhaltigem Material dem geschmolzenen Metall, welches den Kohlenstoff gelöst enthält, zugeführt wird. Der dabei erforderliche Wärmebedarf wird auf elektrischem Wege zugeführt. Die Zufuhr des vorreduzierten eisenoxidhaltigen Materials einerseits und des kohlenstoffhaltigen Materials andererseits erfolgt getrennt in das Metallbad.

Um die Reduktionskapazität pro Flächeneinheit der Badfläche /u vergrößern, wäre es denkbar, durch die elektrische Heizung eine in der Schmelze nach oben gerichtete Strömung zu erzeugen, durch die sich auf der Oberfläche ein Buckel ausbildet, der von Schlacke frei ist und auf dem das eisenoxidhaltige Material und das kohlenstoffhaltige Material zugeführt werden. Der Teil dieses Materials, der nicht mit der Metallschmelze an der unbedeckten Stelle reagiert, v/ürde dabei durch die Strömung der Metallschmelze an die Randzone der unbedeckten Stelle geführt werden, wo zurückgebliebenes Metalloxid in einer aus zurückgebliebenem Kohlenstoff gebildeten Koksschicht reduziert werden würde. In ui.-mittelbarer Nähe der unbedeckten Stelle würde diese Zone nur aus Koks bestehen, der direkt auf der Metallschmelze schwimmt während die Zone, welche die Randzone umgibt, aus Koks bestehen würde, 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 Metalloxids mit in der Schmelze gelöster Kohle, hätte ein solches Verfahren nur eine begrenzte Reduktionskapazität und wäre für große Anlagen, beispielsweise in der Stahlindustrie, nicht geeignet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches sich durch eine große Reduktionskapazität pro Flächeneinheit der Badoberfläche auszeichnet und bei dem ein Herauswerfen von Schmelze durch unter der Badoberfläche entstehendem Kohlenoxid vermieden wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 genannt.

Ein Ofen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die im Anspruch 5 genannten Merkmale.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Ofens sind in den Ansprüchen 6 bis 9 genannt.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird durch Induktion elektrischer Ströme die Schmelze erwärmt und gleichzeitig eine Aufwärtsströmung verursacht die aus unbedeckter Schmelze bestehende Hügel bildet. Auf den Neigungen dieser Hügel werden das metailoxidhaltige Material und das kohlenstoffhaltige Material getrennt zugeführt, und zwar so, daß die Hügel Trennwälle für die beiden zugeführten Komponenten bilden. Auf diese Weise wird eine große unbedeckte Fläche auf der Schmelze geschaffen, wobei ein Teil dieser unbedeckten Fläche eine kohlenstofflösende Reaktionsfläche bildet und ein anderer Teil eine metalloxidreduzierende Fläche unter Verwendung des in der Schmelze gelösten Kohlenstoffes bildet. Die unbedeckte Fläche kann durch Verlängerung des Hügels beliebig vergrößert werden, und die Schlacke von dem metclloxidenhaltigen Material kann gleichzeitig den Kontakt des kohlenstoffhaltigen Materials mit der Fläche der Metallschmelze an den geneigten Stellen des Hügels, wo dieses zugeführt wird, nicht verhindern.

Die einfachste Ausführungsform erhält man durch Erzeugung einer Aufwärtsströmung läng;s einer in sich geschlossenen Linie. Auf diese Weise wird ein in sich geschlossener ringförmiger oder ovaler Hügel aufgebaut, der ein langgestrecktes Tal einschließt. Auf den Hängen dieses Tales wird metalloxidhaltiges Material zugeführt, 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 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 metalloxidhaltiges Material und kohlenstoffhaltiges Material auf den Hängen verschiedener langgestreckter Täler zwischen den Hügeln züge-

24 Ol 828

führt wird.

Für die Erzeugung der Aufwärtsströmung und Erwärmung der Schmelze sind magnetische Wechselfelder von üblicher Netzfrequenz 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 einem ausreichend großen Erregerstrom die gewünschte Hügelbildung auf der Badoberfläche.

Die Korngröße des zugeführten metalloxidhaltigen 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 metalloxidhaltige 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 mit einem geschlossenen, flachbodigen Ofenraum, einer oder mehrerer unter dem Ofenboden angeordneten flachen Induktionsspulen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ist gekennzeichnet durch Anordnungen für die Zufuhr von metalloxidhaltigem 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 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 ■ π.

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/m²) 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 Oxidrohstoff 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 Oxidrohstoffes 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/dm³ 124 kg/s oder 45 t/h entspricht.

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 Oxidrohstoffes und eventuell erforderlicher Schlackenbildner für die Justierung der Zusammensetzung der Schlacke versehen werden, die man von der Gesteinsart des Oxidrohstoffes erhält. Feinverteilter 5 Oxidrohstoff, 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 Schmel/.e 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 Schmclzreduktion 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.

Um einen schlackenfreien Metallstrom aufrechtzuerhalten, wo Metalloxidrohstoff 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 einen Randablauf bei dem Badniveau, welches man halten möchte. Um den keramischen Stein, der das Ablaßloch bildet, zu kühlen und dadurch seine Haltbarkeit zu verlängern, werden im Stein Kanäle, durch die kühlendes Gas oder kühlende Flüssigkeit geleitet wird, angeordnet.

Alternativ können Schlacke und Metall durch ein Ablaßloch in einer Ofenstimwand 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 Repulsionskräfte 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 weiche der Abstand der Spule vom Ofenboden vergrößert wird.

Beim kontinuierlichen Ablassen von Schlacke durch die Ofenstirnwand ist es auch möglich, eine Koksschicht auf der Schlacke zu behalten, was von Vorteil sein kann, um das Metalloxid 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 wirkt bei zweckmäßig angepaßter Basizität kaum korrodierend an der Ofenausfütteruns. In Her

24 Ol 828

Reduktionszone kann man dagegen das Oxidafionspotential der Schlacke beeinflussen, um z. B. bei der Reduktion von Eisenoxid den Phosphor- und Schwefelgehait des Roheisens zu regulieren. Dies kann durch Zusatz von kohlenstoffhaltigem Material in einer Mischung mit dem Metalloxidrohstoff oder separat geschehen.

Die Reaktionsfläche in dem in sich geschlossenen Metallhügel kann durch eine Erhöhung des Abstandes A zwischen den beiden Spulenseiten mit den Breiten B und B' (siehe Fig. 1) vergrößert werden, so daß die Ofenbreite B + A + B' wird. Ebenfalls ist es möglich, die Aufkohlungszone durch Erweiterung der Ofenbreite zu vergrößern, so daß sie größer als B + A + B' 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 durch den Ofenboden wird ein konstantes Schlackenvolumen durch die Ausformung des Randablaufs oder die Plazierung desselben im Verhältnis zur Mittellinie des Ofens vorgenommen.

Gas von der Schmelzreduktion und die eventuell 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 gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 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 F i g. 2,

Fig.4 einen Vertikalschnitt durch einen anderen Ofen gemäß der Erfindung.

F i g. 1 zeigt einen geschlossenen, flachbodigen, feuerfest ausgefütterten Ofenraum 41, mit einer unter dem Ofenboden angeordneten flachen Induktionsspule 42, einem Zuführrohr 43 für metalloxidhaltiges Material, das auf die innere geneigte Seite des Hügels 44 fällt, der sich aufgrund der durch Induktion verursachten Aufwärlsströmung bildet Das metalloxidhaltige Material wird bei Kontakt mit der kohlenstoffhaltigen Metallschmelze reduziert, und eventuelle Schlacke 45 sammelt sich im TaI zwischen den Hügeln und wird durch eine nicht gezeigte Ablaßanordni.ing 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 Tortgerissen wird. Die Gase, die sich bei der Reduktion des Eisenoxids und eventuell 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 F i g. 2 und 3 ruht auf zwei horizontalen Fundamentsockeln 1, die den Boden 2 des Ofens, die Wände 3 und die Haube 4 tragen. Der Ofen-■boden ruht auf Trägern 5 aus wasserdichtem Lochprofü, bestehend aus rostfreiem Stahl und Webbakelit, um induktive Erwärmung zu vermeiden, die bei einem geschlossenen metallischen Profil auftreten würde. Mittels nicht gezeigter Anordnungen v/ird 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,

ίο und zwar spärlicher als am Ofen im übrigen. Die Kupferspule wird zusammen mit dem Blechpaket für die Abschirmung des magnetischen Feldes auf einem Wagen 9 montiert, der mit einer nicht gezeigten Hebeanordnung versehen ist, so daß die Kupferspule 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 Metalloxidrohstoff wird in einem gleichmäßigen Strom durch das Zuführrohr 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

■4o äußeren Trägerkonstruktion 30 des Ofens aufgehängt ist Bei der Schmeizreduktion freiwerdendes Kohlenstoffmonoxid wird im Dom gesammelt und mit einer angepaßten Luftmenge partiell verbrannt. Das partiell verbrannte Gas entweicht zum Abgaskessel zur 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 den Fi g. 2 und 3. Für entsprechende Teile sind die gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. 2 und 3 verwendet Dem Ofen gemäß F i g. 4 wird feinverteilter, eventuell vorreduzierter Oxidrohstoff im warmen Zustand zueeführt

24 Ol

Das Guit 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.

An mehreren Stellen zu beiden Seiten der Rinne befinden siich 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 21Zj durch die perforierten Böden 22a der Rinnen zugeführt wird. Von diesen Rinnen 22 sickert das Gut wi:e eine Gardine hinunter in die Spalte 23, die ein Stück über der strömenden Metallschmelze mündet. In den Spalten wird eine so hohe Gasgeschwindigkeit gehalten, daß auch sehr feinkörniges Gut (< 100 μπι) 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

20

25

30

35

40

45

50

55

«O

•5

Claims

24 Ol 828 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer kohlenstoffhaltigen Metallschmelze durch Schmelzreduktion von metalloxidhaltigem Material mit Kohlenstoff, gelöst in einer induktiv erwärmten Metallschmelze, bei dem in der Schmelze durch Induktion elektrische Ströme mit Netzfrequenz erzeugt werden, welche die Schmelze erwärmen und Strömungen in ihr verursachen, dadurch gekennzeichnet, daß nach oben gerichtete Strömungen solcher Stärke erzeugt werden, daß aus unbedeckter Schmelze bestehende Hügel mit seitlichen Neigungen gebildet werden, und daß metalloxidhaltiges Material den Neigungen der Hügel derart zugeführt wird, daß die beiden zugeführten Komponenten durch die Hügel voneinander getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Aufwärtsströmung erzeugt wird, daß auf der Oberfläche der Schmelze ein in sich geschlossener, insbesondere ringförmiger oder elliptischer Hügel entsteht und das metalloxidhaltige Material innerhalb des in sich geschlossenen Hügels und das kohlenstoffhaltige Material außerhalb des in sich geschlossenen Hügels zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Aufwärtsströmung erzeugt wird, daß auf der Oberfläche der Schmelze zwei oder mehrere parallele Hügel entstehen, und daß metalloxidhaltiges Material und kohlenstoffhaltiges Material in getrennten talartigen Vertiefungen zwischen den Hügeln zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in den Vertiefungen sammelnde Schlacke kontinuierlich abgeführt wird.

!5. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend einen geschlossenen flachbodigen Ofenraum mit einer oder mehreren unter dem Ofenboden angeordneten flachen Induktionsspulen, gekennzeichnet durch Anordnungen für die Zufuhr von metalloxidhaltigem Material und kohlenstoffhaltigem Material (43, 46) sowie Öffnungen für die Abführung der gebildeten Gase, des gebildeten Metalls und der Schlacke.

6.. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Ofens mit Gaseinblasöffnungen zur Erzeugung oder Verstärkung der Aufwärtsströmung versehen ist.

/'. Ofen nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß er mit längsverlaufenden Dosierungsöffnungen für die Zuführung des metalloxiclhaltigen Rohstoffes und eventueller Schlackenzusätze zu dem zur Mitte des Ofens strömenden Metall und mit einem zentralen Dom zum Ableiten der Gase versehen ist.

8. Ofen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenboden auf wassergekühlten, voneinander isolierten, die Induktionsspule entlastenden Querträgern ruht, die ein nicht geschlossenes metallisches Profil haben.

9. Ofen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die induktionsspule (7, Ta)derart angeordnet ist, daß der sich bildende, in sich geschlossene Hügel aus Schmelze an einer Stelle der Ofenwand eine geringste Höhe hat und daß an dieser Stelle eine Ablaßöffnung (16) für das geschmolzene Material von der Oberfläche des vom Hügel umgebenen Bades angeordnet ist