DE299662C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 26. AUGUST 1919.

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- Jtt 299662 KLASSE 18 b GRUPPE

Gießerei- und Roheisen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. April 1915 ab.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft die Herstellung von Ersatz für hochwertiges Roheisen, wie Hämatit, Holzkohlenroheiserf u. dgl., welche in der Gießereitechnik wie auch als Zusatzeisen beim Martinofenbetrieb benötigt werden und bis jetzt zum Teil aus dem Auslande eingeführt, zum Teil aus fremdländischen Eisenerzen im Inlande im Hochofen erblasen wurden. Das hier beschriebene Verfahren gestattet, hierfür die einheimischen Erze wie z. B. die phosphorhaltige Minette zu verwenden, und besteht darin, daß ein aus den einheimischen Erzen im Hochofen erblasenes Roheisen in üblicher Weise, z. B. in Konverter, gefrischt wird, bis es ungefähr weniger als ο, ι Prozent an Phosphor behält, und daß man dann das so erhaltene Flußeisen unter tunlichster Zurückhaltung der Schlacke aus dem Konverter oder

so aus der Gießpfanne auf eine beispielsweise ein oder mehrere Meter starke Schicht von vorerhitztem Koks (stück-, grieß- oder pulverförmig) fließen läßt. Der Flußeisenstrahl reißt beim Durchfließen oder richtiger ge-

»5 sagt Durchfallen durch die Koksschicht Kokspartikelchen mit sich, diese lösen sich im Eisen, das sich hierbei, wie weiter ausgeführt, infolge der Kohlenstoffaufnahme noch stärker verflüssigt und in Kohlenstoffeisen bzw. synthetisches Roheisen umwandelt. Wird dem Koks kleinstückiges Ferrosilizium oder Ferromangan beigemengt, so nimmt das herunterfließende Eisen diese Zusätze auf, so daß man auf diese Weise auch Silizium- und manganhaltiges Kohlenstoffeisen erhalten kann.

Die sogenannte »direkte Kohlung des Flußeisens« zwecks dessen Umwandlung in Hartstahl, darin bestehend, daß man dem Flußeisen während des Einfließens in die Gießpfanne 0,2 oder 0,3 Prozent Kohlenstoff durch Kokszugabe einverleibt, ist ja bekannt und wird trotz ihrer Nachteile mitunter ausgeübt. Diese direkte Kohlung wird aber infolge ihrer großen Unsicherheit und viel-^s fachen gänzlichen Versagens im, allgemeinen nach Möglichkeit gemieden, und um so überraschender ist eSi daß in dem hier beschriebenen Verfahren das Flußeisen mehrere ganze Prozent Kohlenstoff aufzunehmen vermag. Die Erklärung für diese für d^n Stahlwerker auffallende Tatsache dürfte vielleicht darin liegen, daß die Schmelztemperatur von Flußeisen etwa bei 1 500°, des Eisens mit 0,1 Prozent Kohlenstoff bei 1 475 ° und die .des Eisens mit 0,3 Prozent Kohlenstoff noch bei 1 455⁰ liegt, d.h. daß die betreffenden Schmelztemperaturen sehr hoch und sehr nahe beieinander liegen, so daß z.B. eine auch nur geringe Steigerung der Verluste durch die bei diesen Temperaturen schon an sich sehr hohe Wärmeausstrahlung und -ableitung be-

ta. Auflage, autgegeben am i. Oktober ig20j

wirken kann, daß die Temperatur des,Ganzen unterhalb der der günstigsten Kohlenstoff- ■ aufnahmetemperatur (»des Optimums«) sinkt ' und sich der Erstarrungstemperatur bedenk^ lieh nähert.

Ganz anders gestalten sich die Verhältnisse, wenn man das heiße flüssige Flußeisen mit einem großen Überschuß an Kohlungsmitteln zusammenbringt, so daß es davon größere Mengen aufnehmen kann. Es tritt hierbei einerseits ein starkes Sinken der Schmelztemperaturen (Eisen mit 2 Prozent C .schmilzt schon bei 1310⁰, das mit 3 Prozent bei ι 250⁰ und das mit 4 Prozent C schon gar bei

1150⁰) und meistens eine damit verbundene Reaktionsbeschleunigung ein; anderseits sind die eintretenden Wärmeverluste, durch Ausstrahlung und Ableitung in Anbetracht der um mehrere Hundert Grad tiefer liegende den Schmelztemperaturen nicht mehr von so maßgebendem und hemmendem¹ Einfluß wie bei Herstellung von Hartstahl durch Kohlung des Flußeisens. Die weitere Ausbildung des Verfahrens hat diese Ansichten bekräftigt.

Es hat sich nämlich als von erheblichem Vorteil herausgestellt, die Koksschicht, auf welche man den flüssigen Eisenstrahl auffallen oder durch welche man ihn durchfließen läßt, in ihrer ganzen Höhe glühend zu machen.

, Die Fig. 1 zeigt einen geätzten Schliff in 120-facher VergroBenun'g des in üblicher Weise hergestellten, ganz weichen Thomasflußeisens mit 0,07· Prozent Kohlenstoff. Wird eine solche bis zur Desoxydation fertig geblasene Thomasflußeisencharge aus dem Konverter in die mit glühendem Koks beschickte Gießpfanne umgegossen, so entsteht ein Kohlenstoffeisen mit 2 Prozent Kohlenstoff und darüber, wobei der Pfanneninhalt so flüssig bleibt, daß er sich durch den Stopfen der Pfanne bequem vergießen läßt.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls in I2ofacher Vergrößerung einen geätzten Schliff einer in solcher Weise hergestellten Charge mit vollen 2 Prozent Kohlenstoff. Wie aus der Figur ersichtlich, ist die Verteilung des hell erscheinenden Cementits zwischen den dunklen Kristallen des Perlits recht gleichmäßig; vor allem aber zeigt die Fig. 2, daß der gesamte, durch die Analyse festgestellte Kohlenstoffgehalt im Eisen tatsächlich aufgelöst und nicht etwa mechanisch eingeschlossen enthalten ist.

Trotzdem man bei der hier beschriebenen Arbeitsweise stets einen erheblichen Überschuß an Kohlungsmitteln anwenden muß, gelingt es doch, das Flußeisen verschieden stark zu.kohlen und es nach Wunsch z. B. mit 1,5 Prozent, mit 2 Prozent, mit 3 Prozent oder mit noch mehr Kohlenstoff anzureichern, indem man das Flußeisen, das auch überfrischt sein kann, je nach dem gewünschten Kohlungsgrad durch eine glühende Koksschicht von geringerer oder größerer Stärke durchfließen läßt. ■

Will man das Flußeisen bis zur Sättigungsgrenze mit Kohlenstoff anreichern, so kann man den aus der ersten Kohlungsgießpfanne fließenden Eisenstrahl in ein zweites darunter stehendes Gefäß, das ebenfalls mit glühendem Koks beschickt ist, herunterfallen lassen.

Vielfach wird man statt dessen hierzu einen mit Koks gefüllten schachtförmigen Ofen benutzen, der in verschiedenen Höhenlagen mit Winddüsen versehen ist, und in welchem infolgedessen die Kokssäule durch Luftzug oder kalten oder gar heißen Wind in ihrer ganzen Höhe im Glühen gehalten werden kann. Ein solcher Schachtofen kann so eingerichtet werden, daß die das Flußeisen zuführende Rinne in etwa % der Schachthöhe in den Ofen mündet, so daß auch oberhalb dieser Einmündung sich noch glühender Koks befindet, welcher in dem Maße, als der tiefer liegende Koks von dem in einem oder mehreren Strah- ⁸S len herunterfließenden Eisen aufgelöst wird, nachsackt. In manchen Fällen, namentlich wenn beabsichtigt wird, dem Flußeisen neben viel Kohlenstoff noch Silizium und Mangan -einzuverleiben, kann es sich empfehlen, den Schachtofen in verschiedenen Höhenlagen mit Elektroden zu versehen und die Beschickung des Ofens, die aus Koks, welchem Ferromangan und Ferrösilizium beigemengt sind, besteht, durch elektrische Widerstandsheizung im Glühen zu erhalten. Auf diese Weise wird jegliche Sauerstoffzufuhr und der mit dieser verknüpfte Abbrand der wertvollen Elemente Silizium und Mangan ganz vermieden.

Die hier beschriebene Art der Herstellung von Gießerei- und sonstigem hochwertigen Roheisen aus gefrischtem flüssigen Eisen bietet erhebliche technische und wirtschaftliche Vorteile gegenüber einem früheren Vor- schlage, Flußeisenschrot im Kupolofen zu schmelzen und das abgestochene Metall in fein verteiltem Zustande durch eine glühende Koksschicht fließen zu lassen und so zu Gußeisen aufzukohlen. Das Umschmelzen von Schrot im Kupolofen erheischt nämlich einen außerordentlich großen Zusatz von Schmelzkoks ; hierdurch wird so viel Schwefel in die Gattierung eingeführt, daß man zu dessen wenigstens teilweiser Beseitigung die 1*15 Schlacke sehr stark basisch halten muß,, was wiederum dermaßen zerstörend auf die Ofenausfütterung wirkt, daß ein regelmäßiges Arbeiten nach diesem Vorschlage ausgeschlossen erscheint. Hierzu kommt noch der iao

erhebliche Übelstand hinzu, daß trotz der stark basischen Schlacke das abgestochene Metall stets stark schwefelhaltig ist.

Dagegen weist das nach der neuen Arbeitsweise hergestellte synthetische Roheisen in der Regel entweder gar keine oder nur ganz geringe Schwefelaufnahme aus dem Schwefelgehalt der Kohlungsmittel auf.

Das hier beschriebene Verfahren gestattet

ίο mithin, von der Verwendung von besonders reinen Eisenerzen, welche im Inlande immer knapper werden, und die daher aus dem Auslande bezogen werden müssen, Abstand zu nehmen und selbst beste Gießerei- und Roheisensorten aus den hierfür sonst gänzlich ungeeigneten Eisenerzen, wie z. B. aus der einheimischen, in sehr großen Mengen vorhandenen Minette, herzustellen. Angesichts der sonst sehr starken Einfuhr von schwedischen

so und spanischen Eisenerzen und von englischem Hämatitroheisen ermöglicht das hier beschriebene Verfahren, wichtige, mit der Herstellung des unmittelbaren Kriegsbedarfes eng zusammenhängende Gebiete unserer Volkswirtschaft von dem Auslande unabhängig zu machen.

Claims (2)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur synthetischen Erzeugung von hochwertigem Gießerei- und Roheisen durch Aufkohlen) von flüssigem kohlenstoffarmen Eisen mittels Durchfließenlassens durch eine vorerhitzte Koksschicht, dadurch gekennzeichnet, daß als kohlenstoff arm es Eisen in beliebiger Weise gefrischtes Eisen genommen wird.

2. Mit Winddüsen oder Stromzuführungen und Abstich versehener Schachtofen zur Ausführung des Kohlungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen mit Winddüsen oder Elektroden oder mit diesen beiden in verschiedenen Höhenlagen versehen ist, um das darin befindliche Kohlungsmittel in der ganzen Ofenhöhe glühend erhalten zu können, und daß der Ofen mit einer oder mehreren Zufuhrrinnen oder -röhren für flüssiges Eisen versehen ist, die zweckmäßigerweise so angeordnet sind, daß auch oberhalb derselben sich das Kohlungsmittel befinden und glühend erhalten werden kann. '

Hierzu r Blatt Zeichnungen.