DE290309C

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Die jedem Stahlfachmann bekannte Erscheinung der Aufnahmefähigkeit flüssigen Eisens für Sauerstoff und die damit verbundene Entstehung von Eisenoxydul, welches, wenn nicht entfernt, zu dem so gefürchteten Rotbruch Veranlassung gibt, beseitigt man dadurch; daß man dem nach diesem oder jenem Prozeß überfrischten Eisen Zusätze von Ferromangan oder Ferrosiliciurri oder beiden gibt.

ίο Man bezeichnet diese Vornahme als Reduktion oder Desoxydation.

Außer Mangan und Silicium hat man im Laufe der Zeit eine Reihe anderer Metalle und Metallegierungen mit hohem Verwandt schaftsgrad zum Sauerstoff, z. B. Aluminium, Magnesium,' Calcium usw., als Desoxydätionsmittel angewendet. Diese Art Desoxydation ist eine rein chemische und verläuft allgemein nach der Formel:

FeO + X = XQ + Fe.

Es wird hierbei dem Eisenbad. Sauerstoff entzogen, dafür treten aber, weil man immer mit einer mehr als stöchiometrisch notwen-

s5 digen Menge der Desoxydationsmittel für die Bindung des Sauerstoffs rechnen muß, andere Elemente, wie Mangan, Silicium, Aluminium usw., an seine Stelle und legieren sich mit dem Eisen. Da diese Elemente jedoch für gewisse Zwecke, z. B. für die Herstellung vieler Flußeisen- und Werkzeugstahl-Qualitäten nur bis zu einem gewissen, sehr niedrigen Grade erwünscht sind, so gestaltet sich in diesen Fällen eine gründliche Desoxydation schwierig

und ist noch von dem Übelstande begleitet, daß die in diesen Fällen festen Oxydationsprodukte allein oder in Verbindung mit Kieselsäure teilweise im Stahl suspendiert bleiben und beim Erstarren zu den berüchtigten Schlackeneinschlüssen Veranlassung geben.

Daß andererseits auch die Verwendung von Kohlenstoff zur Desoxydation Nachteile im Gefolge hat, die einesteils in der Entstehung von Kohlenoxyd im Stahl, andererseits in dem Umstand bestehen, daß entweder unvollständig desoxydiert oder zu stark zurückgekohlt wird, daß ferner neben hohem Kohlenstoffgehalt im Stahl noch ansehnliche Eisenoxydulgehalte bestehen können, ist eine dem Fachmanne bekannte Tatsache.

Erfinder strebt deshalb an, sein Verfahren zum Gegenstand eines Patentes zu machen, mit Hilfe dessen die Mängel der verschiedenen Desoxydationsverfahren ausgeschaltet oder doch auf ein Minimum reduziert werden.

Unter Anwendung eines elektrochemischen Vorganges soll dies auf Grund folgender Überlegung, erreicht werden:

Geht man, das Wesen der Elektrolyse als bekannt voraussetzend, von der Annahme aus, daß Eisenoxydul eine Base und folglich ein Elektrolyt und Leiter zweiter Klasse ist, so muß, ebenso wie z.B. die Base Na₂O, bzw. NaOH in Wasser gelöst un"d elektrolytisch dissoziiert ist, auch das Eisenoxydul im feurigflüssigen Zustande in dem Lösungsmittel, dem Eisen, in positive Ionen Fe und negative Ionen O elektrolytisch dissoziiert sein und folglich, da in einem überoxydierten Eisenbad außer Eisenoxydul nur noch elektrolytisch indifferente feste Körper und Gase gelöst sind,

(S. Auflage, ausgegeben am 10. Dezember 1920.)

Claims

den Gesetzen der Elektrolyse unterliegen, wenn Gleichstrom durch dasselbe fließt.

Ein überoxydiertes Eisenbad kann demnach als eine verdünnte Lösung von Eisenoxydul in Eisen * aufgefaßt werden. Da sich nun durch den elektrolytischen Zersetzungsprozeß aus dem Eisenoxydul Sauerstoff bildet, so muß, um nicht wieder eine Rückbildung von Eisenoxydul stattfinden zu lassen, dem an der

ίο Anode frei werdenden Sauerstoff Gelegenheit zu chemischer Arbeit gegeben werden. Dies wird dadurch erzielt, daß die aus Kohle bestehende Anode, in das Bad eintaucht. Setzt nun die Elektrolyse ein, so wird der Anödensauerstoff bei der hohen Temperatur von dem Kohlenstoff begierig aufgenommen, mit ihm Kohlenoxyd bildend. Handelt es sich um die Herstellung von ganz weichem Flußeisen, so ist dabei nicht zu befürchten, daß das Bad

ao Kohlenstoff aufnimmt, denn der Sauerstoff wird sich während der Dauer der Elektrolyse so um die Anode herum konzentrieren, daß infolge der bei der hohen Temperatur starken Verwandtschaft des Sauerstoffs zum Kohlenstoff auch etwa schon in Lösung gegangener Kohlenstoff sofort verbrannt wird. Infolge kurzer Dauer des Elektrolysierungsprozesses, bedingt durch des geringe Verhältnis des Eisenoxyduls zum Einsatz, kann eine Kohlcnstoffaufnahme auch nur in geringem Umfange eintreten. Bei der Herstellung von härterem Flußeisen und Stahl schadet natürlich eine etwaige Kohlenstoffaufnahme nichts.

Erst wenn die Kohlenoxydulbildung, welche sich durch Aufwallung des Bades um die Anode herum bemerkbar macht, aufgehört hat, besteht die Gefahr einer Kohlenstoffaufnahme von Seiten des Eisens, gleichzeitig ist dadurch aber auch das Zeichen für die Beendigung des Desoxydationsprozesses gegeben, und die Anode wird aus dem Bade herausgezogen. Dadurch, daß die Kohlenoxydbildung hier nicht im ganzen Bade stattfindet, sondern nur örtlich um die Anode herum, ist Gelegenheit für eine, schnellere Entgasung geschaffen.

Aus leicht einzusehenden Gründen darf nun der andere Pol, die Kathode, nicht aus Kohlenstoff bestehen, weil dadurch eine Kohlenstoff auf η ahme stattfinden würde, sondern aus einer mit Wasser, gekühlten Eisenelektrode oder einer sonstigen aus leitendem, indifferentem Stoffe gebildeten Elektrode, Vorrichtungen, die an in der Praxis bewährten Elektrostahlöfen schon Anwendung gefunden haben. Die Tragweite des Patentes soll sich deshalb auf alle Elektroofensysteme mit Ausnahme der reinen Induktionsöfen erstrecken.

Die praktische Anwendung des Verfahrens gestaltet sich folgendermaßen:

Das im Konverter, Martin- oder Elektroofen eines beliebigen Systems gereinigte und .überöxydierte, also Kohlenstoff, Mangan, Silicium nur in hundertstel Prozenten enthaltende Eisen wird in einen mit Gleichstrom betriebenen Elektroofen gefüllt, der aus schon erwähnten Gründen eine dem Wesen des Verfahren? Rechnung tragende Konstruktion besitzen muß, die Anode in das Bad gesenkt und Gleichstrom durch das Bad geschickt. Derselbe fließt von dem positiven Pol quer durch das Bad zu dem ebenfalls mit dem Bad in direkter Berührung stehenden negativen Pol, infolge des Jouleschen Effektes gleichzeitig wärmeerzeugend und elektrolysierend wirkend. Wenn die um die Anode herum stattfindende Kohlenoxydbildung, welche sich durch die blaue Flamme zu erkennen gibt, und welche im Anfange stürmisch, zuletzt schwach verläuft, ganz aufgehört hat, ist die Desoxydation beendet, und das Eisen kann jetzt als Flußeisen oder je nach den Zusätzen an Kohlenstoff und Ferrolegierungen als Stahl abgestochen werden.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, flüssiges Eisen mittels Gleichstromes zu desoxydieren; indessen taucht hierbei die positive Elektrode nicht unmittelbar in das zu reinigende Metall, sondern in einen auf dem Eisenbade schwimmenden schmelzflüssigen Elektrolyten aus Calciumchlorid.

Demgegenüber hat das beanspruchte Verfahren den Vorteil größerer Einfachheit, da bei ihm die positive Elektrode unmittelbar in das Metallbad eintaucht und somit der bei dem älteren Verfahren benötigte Elektrolyt (CaCl₂) fortfällt.

Außer Eisen kann in derselben Weise auch überoxydiertes Bessemerkupfer desoxydiert werden.

Patent-An SFEU ch:

Verfahren zum Desoxydieren von Flußeisen, Stahl oder Kupfer durch Behänd- X05 lung im flüssigen Zustande mit Gleichstrom, dadurch gekennzeichnet, daß im Konverter, Martin- oder Elektroofen überoxydiertes Eisen oder Kupfer der Wirkung von Gleichstrom in der Weise ausgesetzt wird, daß die aus Kohle bestehende Anode unmittelbar in das zu desoxydierende Metall taucht, während die ebenfalls mit dem Metallbade in Berührung stehende Kathode aus einem dem Eisen- oder Kupferbad gegenüber indifferenten Stoffe besteht.