DE3222130C2 - - Google Patents
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- DE3222130C2 DE3222130C2 DE19823222130 DE3222130A DE3222130C2 DE 3222130 C2 DE3222130 C2 DE 3222130C2 DE 19823222130 DE19823222130 DE 19823222130 DE 3222130 A DE3222130 A DE 3222130A DE 3222130 C2 DE3222130 C2 DE 3222130C2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her
stellung von Gußeisen im Kupolofen nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie auf ein Brikett als Ausgangsmate
rial für die Herstellung von Gußeisen.
Beim Erschmelzen von Gußeisen im Kupolofen ist es üb
lich, dem Gestell festes, kohlenstoffhaltiges Material
aufzugeben und heiße Luft in den Ofen in der Nähe des
Ofengestells einzublasen, um dem Kupolofen einen leich
teren und gleichmäßigeren Gang zu erteilen. Um die Wirt
schaftlichkeit des Betriebes zu erhöhen, werden die ge
bildeten Abgase in der Nähe des Gestells abgezogen und
zur Vorerwärmung der einzublasenden Heißluft verwendet
(Zeitschrift "Gießerei" vom 13. Februar 1958, Seiten 92
bis 96).
Aus der DE-AS 22 63 945 ist eine Massel aus Roheisen be
kannt, die Eisenschwamm enthalten kann. Aus der
DE-OS 19 34 694 ist es bekannt, zur Herstellung von
Chrom-Zusatzmittel-Pellets Chromerz und Kohlenstoff mit
einem Bindemittel und einem Flußmittel zu vermischen.
Das Bindemittel kann z. B. Wasserglas sein.
Aus der Zeitschrift "Stahl und Eisen" 96 (1976) Nr. 14,
Seiten 679 bis 682 geht ferner der Einsatz von Eisen
schwamm als Ausgangsmaterial bei der Gußeisenerzeugung
im Kupolofen hervor. Die Druckfestigkeit von Eisen
schwamm ist jedoch gering, so daß der Ofendurchgangs
widerstand zunehmen kann, wenn der Eisenschwamm im Inne
ren des Kupolofens zerbricht. Dadurch wird eine große
Menge Schlacke aus nicht reduzierten Oxiden gebildet,
welche das reduzierte Eisen enthält. Diese Schlacke ist
nur schwer abzutrennen und zu entfernen, wodurch die Be
triebsleistung herabgesetzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Energieaufwand beim
Einschmelzen von Eisenschwamm im Kupolofen weiter herab
zusetzen.
Dies wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 ge
kennzeichnete Verfahren sowie mit dem im Anspruch 5 ge
kennzeichneten Brikett erreicht. In den Ansprüchen 2 bis
4 sowie 6 bis 12 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Briketts angegeben.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine teilweise längsgeschnittene voll
ständige Ansicht eines Kupolofens, der
bei einem Verfahren zur Herstellung von Gußeisen
unter Verwendung von reduziertem
Eisen als Ausgangsmaterial nach der Er
findung eingesetzt wird;
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Brikett, das
mit einer Oxidaußenschicht versehen ist
und als Ausgangsmaterial für Gußeisen
nach der Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Ausgangsmaterial
für Gußeisen, das reduzierte Eisenpellets,
eine Ferrolegierung sowie ein festes
kohlenstoffhaltiges Material umfaßt, das
von einem Papierrohr eingeschlossen wird;
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Ausgangsmaterial
für Gußeisen, das aus zwei reduzierten
Eisenbriketts gebildet ist, die in einem
Papierrohr kontinuierlich eingeschlossen
sind;
Fig. 5 eine Ansicht eines Ausgangsmaterials für
Gußeisen, das die Form eines zylindrischen
reduzierten Eisenbriketts, das in ein
Papierrohr der gleichen Länge eingesetzt
ist, aufweist; und
Fig. 6 eine Ansicht eines Ausgangsmaterials für
Gußeisen mit einem festen kohlenstoff
haltigen Material, das in einen Raum
zwischen einem zylindrischen reduzierten
Eisenbrikett und einem Papierrohr der
gleichen Länge gegeben ist.
Unter Berücksichtigung der Ergebnisse der vorstehend
beschriebenen Grundlagenversuche basiert das Verfahren
zur Herstellung von Gußeisen unter Verwendung von
reduziertem Eisen als Ausgangsmaterial nach der Erfindung
auf folgendem:
- 1) Als Schmelzofen für das reduzierte Eisen ist eine Schachtofenkonstruktion geeignet, wie nachstehend näher erläutert ist.
- 2) Da im Inneren des Ofens eine im wesentlichen reduzierende
Atmosphäre aufrechterhalten werden muß, wird festes
kohlenstoffhaltiges Material auf das Gestell gegeben,
wobei das kohlenstoffhaltige Material durch Koks mit
geringem Schwefelgehalt oder, falls erforderlich, durch
Graphitknollen gebildet wird und Luft in den Ofen nahe
dem Gestell eingeblasen wird, um zu ermöglichen, daß
die beiden Reaktionen
C+O₂→CO₂ (Exotherme Reaktion)
CO₂+C→CO (Endotherme Reaktion)in dem Ofen stattfinden, wodurch die erforderliche Wärme zum Schmelzen entsteht, sowie zur Reduktion des nicht reduzierten oxidierten Eisens, das in dem reduzierten Eisen enthalten ist. - 3) Um das Schmelzen des reduzierten Eisens zu erleichtern, muß sichergestellt sein, daß die Karburierung selbst im festen Zustand fortschreiten kann, wobei der Schmelz punkt gesenkt werden muß. Zu diesem Zweck ist es er forderlich, daß das feste kohlenstoffhaltige Material und das reduzierte Eisen im festen Zustand in inniger Berührung miteinander stehen. Um dies zu erreichen, werden das Eisen und das kohlenstoffhaltige Material vollständig miteinander vermischt, wenn das kohlen stoffhaltige Material auf das Gestell und das Aus gangsmaterial in den Schmelzofen gegeben wird.
- 4) Das reduzierte Eisen als Ausgangsmaterial weist, wie vorstehend erwähnt, im allgemeinen eine kleine Teilchen größe auf, so daß der Luftdruck ungewöhnlich ansteigen würde, wenn ein herkömmlicher Schmelzofen verwendet wird. Um den Ofendurchgangswiderstand herabzusetzen, muß deshalb die Abgasausgangsöffnung in einer relativ niedrigen Position der Schachtofenkonstruktion ange ordnet werden.
- 5) Die Abgase, die aus dem Ofen austreten, enthalten eine große Menge CO-Gas und weisen eine hohe Temperatur auf. Sie werden deshalb durch einen Wärmeaustauscher ge leitet, der an seinem Boden mit einer Verbrennungskammer versehen ist, in die sekundäre Luft geblasen wird, um eine sekundäre Verbrennung dieses CO-Gases zu bewirken, wobei die verbleibende Wärme und die Verbrennungswärme der Abgase zur Vorerwärmung der zugeführten Luft ver wendet werden.
- 6) Da im Vergleich zu Roheisen der Silicium- und Mangan gehalt relativ gering ist, ist es erwünscht, eine Einrichtung zum Einblasen von Metallsiliciumpulver und Metallmanganpulver in den Ofen vorzusehen.
- 7) Da das Ausgangsmaterial eine geringe Teilchengröße aufweist, wie vorstehend beschrieben, ist es erwünscht, eine Einrichtung anzubringen, die eine kontinuierliche Beschickung desselben ermöglicht.
Bei dem Betrieb der verbesserten Vorrichtung, die unter
Berücksichtigung der vorstehenden Feststellungen errichtet
worden ist, müssen folgende Punkte beachtet werden:
- 1) Um ein Eindringen der Schwefelkomponente des festen kohlenstoffhaltigen Materials, das sich auf dem Gestell befindet, und von dem festen kohlenstoffhaltigen Material, das mit demAusgangsmaterial oder dem reduzierten Eisen vermischt ist und in den Ofen gegeben wird, zu verhindern, besteht wenigstens die Hälfte der Menge des festen kohlenstoffhaltigen Materials aus Elektrodengraphit.
- 2) Wenn eine Karburierung des Ausgangsmaterials oder des reduzierten Eisens im festen Zustand durchgeführt wird, senkt sich seine Schmelztemperatur, so daß es bei einer relativ niedrigen Temperatur schmilzt, was den Betrieb des Ofens erleichtert. Die Teilchengröße des festen kohlenstoffhaltigen Materials, das zugegeben wird, wird deshalb kleiner gemacht, um ein zufriedenstellendes Vermischen mit dem reduzierten Eisen vor dessen Zugabe zu erreichen. Das Verfahren zur Herstellung von Gußeisen unter Verwendung von reduziertem Eisen als Ausgangsmaterial, bei dem diese Verfahrensschritte und die Einrichtung, die unter Berücksichtigung dieser Überlegungen errichtet worden ist, zum Einsatz kommen, ist ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen, das darin besteht, die Struktur des reduzierten Eisens, das als Ausgangsmaterial schwierig zu handhaben ist, zu kompensieren, d. h. dessen Nachteil, spröde zu sein im Vergleich mit einem Hochofenroheisen, wobei von seiner Eigenschaft Gebrauch gemacht wird, eine große Oberfläche aufzuweisen, die eine leichte Karburierung in der festen Phase ermöglicht, wodurch die Schmelz temperatur herabgesetzt wird, um den Ofenbetrieb zu erleichtern, wobei der Vorteil der kleinen Teilchen größe verstärkt wird, während das Abgas von dem Ofen an einer relativ niedrigen Position desselben entnommen wird, um den Widerstand der in den Ofen geblasenen Luft zu vermeiden, wobei von dem hohen CO-Gasgehalt der sekundären Verbrennung Gebrauch gemacht wird, um die zugeführte Luft zu erwärmen, so daß die thermi sche Effizienz vergrößert wird, während vorteilhaft Kohle mit kleiner Teilchengröße und Elektrodengraphit abfall als festes kohlenstoffhaltiges Material ver wendet wird, die einen geringen Handelswert besitzen, wobei die Einstellung der Qualität des geschmolzenen Metalls einfach ist.
Eine Ausführungsform des Schmelzofens, der bei den er
findungsgemäßen Verfahren Verwendung findet, ist nach
stehend erläutert. Mit der Ziffer 1 ist ein Schmelzofen
der vertikalen Bauart einer Schachtofenkonstruktion be
zeichnet, wobei das Ausgangsmaterial, das durch eine
Beschickungsöffnung 2 zugegeben wird, sich in dem Ofen 1
nach unten bewegt und unterhalb einer Abgasentnahmeöffnung
3 in eine rotglühende Schmelze übergeführt und als ge
schmolzenes Metall durch ein Anstichloch 3 entnommen wird.
Luft von einem Gebläse 22 wird einem Einlaß 9 für kalte
Luft eines Strahlungswärmeaustauschers 7 zugeführt und
strömt dann nach unten durch einen Zwischenraum zwischen
der Außenwand des Strahlungswärmeaustauschers 7 und einer
rohrähnlichen Wärmeübergangsplatte 23, wobei währenddessen
ein Wärmeaustausch durchgeführt wird, wodurch sie zu
heißer Luft umgewandelt wird, die dann von einem Auslaß 8
für heiße Luft über ein Luftzufuhrrohr 5 in den Ofen durch
die Düsen 4 des Schachtofens 1 strömt.
Auf der anderen Seite werden die Abgase, die zum Wärmeaus
tausch verwendet werden, durch die Abgasentnahmeöffnung 6
abgezogen, wobei diese Abgase hoher Temperatur, die eine
große Menge CO-Gas enthalten, mit einem Zündbrenner 10
entzündet werden und sekundär mit der Luft verbrannt werden,
die durch sekundäre Verbrennungskammerlöcher 11 zuströmt,
wobei ihre Temperatur erhöht wird, und in dem Strahlungs
wärmeaustauscher 7 einem Wärmeaustausch unterworfen werden,
wodurch die kalte Luft in heiße Luft übergeführt wird.
Die Abgase, die durch Wärmeaustausch abgekühlt worden sind,
werden über eine Abgasauslaßöffnung 12 einem Teil der Abgase
zugeführt, die unter Erwärmung der Ausgangsmaterialschicht
nach oben gestiegen sind, und strömen schließlich in einen
Kamin. Mit 13 ist ferner die Grundlinie und mit 14 die
Linie des ersten Stockwerks bezeichnet.
Ein Brikett, das als Ausgangsmaterial für Gußeisen
nach der Erfindung verwendet wird, wird aus kleinen
Teilchen oder einem Pulver eines Metalls hergestellt,
dem erforderlichenfalls kleine Teilchen eines festen
kohlenstoffhaltigen Materials und/oder ein anorganisches
Bindemittel beigemischt wird, wobei das Gemisch unter
Druckverformung in Knollen von geeigneter Form und Größe
übergeführt wird.
Beispielsweise wird im Falle eines Schmelzofens zur
Herstellung von Gußeisen unter Verwendung von reduziertem
Eisen als Ausgangsmaterial eine kleine Menge eines organi
schen Bindemittels, wie Wasserglas, dem Ausgangsmaterial
oder dem reduzierten Eisen sowie kleine Teilchen eines
festen kohlenstoffhaltigen Materials, das als Brennstoff
dient, beigemischt, wobei sie sorgfältig vermischt und
zu Briketts von geeigneter Größe druckverformt werden,
mit denen der Schmelzofen beschickt wird, wobei Gußstücke
guter Qualität unter Einsparung von Material und Energie
erhalten werden.
Wie vorstehend beschrieben, weist reduziertes Eisen
gegenüber Roheisen im allgemeinen eine kleine Knollengröße
und ein schwammiges Aussehen auf, ist porös und besitzt
eine geringe scheinbare spezifische Dichte, so daß seine
Oberfläche groß ist. Wenn reduziertes Eisen in einer
oxidierenden Atmosphäre erwärmt wird, schreitet deshalb
die Oxidation schnell von der Oberfläche aus fort, während
in einer reduzierenden Atmosphäre, wie CO-Gas, die
Karburierung schnell von der Oberfläche aus fortschreitet,
wobei sich sein Kohlenstoffgehalt erhöht.
Darüber hinaus wird eine Karburierung durch kohlenstoff
haltiges Material bei 1000°C sehr leicht durchgeführt,
wenn es in Berührung mit festen kohlenstoffhaltigem
Material erwärmt wird, das zu kleinen Teilchen zerkleinert
worden ist.
Auch ist von Vorteil, daß durch dieses Verfahren der
Schmelzpunkt des reduzierten Eisens herabgesetzt wird,
so daß es bei etwa 1400°C vollständig geschmolzen ist,
wodurch Energie eingespart wird.
Bei der Herstellung von Gußeisen unter Verwendung von
reduziertem Eisen als Ausgangsmaterial aufgrund der
vorstehend geschilderten Umstände wird die Verwendung von
Koks klein oder -grus als festes kohlenstoffhaltiges Material
gegenüber einer Zerkleinerung großer Koksknollen vorgezogen,
so daß die Energie, die zur Zerkleinerung benötigt wird,
eingespart wird. Darüber hinaus ist Koksgrus, das ein
Nebenprodukt bei der Koksherstellung durch Karburierung
von Kohle in einem gas- oder kokserzeugenden Betrieb
darstellt, Abfall, jedenfalls von geringem kommerziellen
Wert, so daß die Verwendung von Koksgrus vom Gesichtspunkt
der Materialeinsparung her sehr wünschenswert ist. Um die
Qualität des geschmolzenen Metalls, das dem Ofen entnommen
wird, aufrechtzuerhalten, ist es ferner nicht erforderlich
für die Bedienungsperson, die Menge des beigemischten
Ausgangsmaterials einzustellen, wobei das Ausgangsmaterial,
das in den Schmelzofen gegeben wird, auf einen Anteil
eingestellt wird, der der Güte der herzustellenden Guß
stücke in einer ausreichenden Menge entspricht, wobei,
um die Luftdurchgangsbedingungen in dem Schmelzofen
gleichförmig und konstant zu erhalten, es selbstver
ständlich von großem Vorteil ist, Briketts konstanter
Größe und konstanter Form zu formen.
Zum Formen wird eine geeignete Menge eines Bindemittels,
wie Wasserglas, dem Material zugesetzt und, falls ein
anderes Metall zugegeben werden soll, kann das Pulver
dieses Metalls, z. B. Ferrosilicium oder Ferromangan,
zugesetzt werden, wobei, nachdem sie vollständig mitein
ander vermischt worden sind, das Gemisch einer Druckver
formung unterworfen wird. Durch entsprechende Auswahl
der Art und Größe der Briketts ist es möglich, eine
ausreichende Anpassung der Belüftung bzw. des Durchzuges
in dem Schmelzofen zu erreichen.
Falls Briketts zur Verwendung als Ausgangsmaterial für
Gußeisen, die durch Vermischen kleiner Teilchen reduzierten
Eisens und kleiner Teilchen eines festen kohlenstoffhaltigen
Materials, beispielsweise Koksgrus oder Graphitteilchen
unter Zusatz einer geringen Menge eines anorganischen
Bindemittels, beispielsweise Wasserglas, vermischt werden,
wobei das Gemisch zu einer geeigneten Größe und Form
verformt wird, in den Schmelzofen gegeben werden, wird
eine Karburierung der festen Phase bewirkt, so daß der
Schmelzpunkt unter Erleichterung des Schmelzens herab
gesetzt wird, während ein gleichförmiger Durchzug erreicht
wird, so daß die Rotglutschicht gleichförmig ausgebildet
und der Betrieb stabilisiert wird.
Das Brikett ist daher als Ausgangsmaterial für Gußeisen
geeignet, wobei ein Gußeisen hoher Qualität erhalten wird
während Material und Energie eingespart wird.
Wenn die vorstehende Ausführungsform darüber hinaus
dadurch verbessert wird, daß eine Oxidschicht auf dem
Brikett gebildet wird, werden weitere Vorteile erzielt.
Diese Vorteile werden nun im Zusammenhang mit der in
Fig. 2 gezeigten Ausführungsform beschrieben.
In Fig. 2 ist mit der Ziffer 15 ein reduziertes Eisen
brikett bezeichnet, das durch Druckverformung eines
Gemischs aus reduziertem Eisen in partikulierter oder
pulvriger Form, kleinen Teilchen eines festen kohlen
stoffhaltigen Materials sowie einer kleinen Menge eines
anorganischen Bindemittels, wie Wasserglas erhalten worden
ist, wobei das Brikett zu einer geeigneten Größe und Form
verformt wurde. Mit der Ziffer 16 ist ein anorganisches
Oxid, beispielsweise ein Glas, in partikulierter oder
pulvriger Form bezeichnet, das auf die Oberfläche
des reduzierten Eisenbriketts aufgebracht ist, wobei das
anorganische Oxid bei einer Temperatur schmilzt, die
niedriger ist als der Schmelzpunkt des reduzierten Eisen
briketts. Das Material, das durch Schmelzen mit dem
reduzierten Eisenbrikett verbunden sein kann, wird auf
das letztere mit einem anorganischen Bindemittel, wie
Wasserglas, aufgetragen, wodurch eine Beschichtung aus
dem anorganischen Oxid 16, die hauptsächlich aus Glas
besteht, auf dem reduzierten Eisenbrikett 15 gebildet
wird.
Beim Schmelzen dieses reduzierten Eisenbriketts, bei
spielsweise in einem Induktionsofen, schmilzt das
anorganische Oxid an der Oberfläche bei etwa 800°C unter
Bildung eines geschmolzenen Glasüberzugs mit der Folge,
daß das reduzierte Eisenbrikett vollständig von der
Umgebungsatmosphäre isoliert ist und bei der Erwärmung
an einer Oxidation gehindert wird, wobei die Reduktion
des Eisenoxids aufgrund des festen kohlenstoffhaltigen
Materials in dem reduzierten Eisenbrikett fortschreitet
und es bei etwa 1400°C zu geschmolzenem Eisen schmilzt.
Nach dem Schmelzen schwimmt das Glas im geschmolzenen
Zustand, das den Überzug bildet, daher auf dem ge
schmolzenen Eisen aufgrund des unterschiedlichen
spezifischen Gewichts, so daß das geschmolzene Eisen
und die Umgebungsatmosphäre voneinander getrennt werden,
wodurch eine Oxidation des geschmolzenen Eisens verhindert
wird.
In Fig. 3 bis 6 sind Ausgangsmaterialien für Gußeisen
nach anderen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt,
wobei sie folgenden Aufbau aufweisen.
In Fig. 3 sind mit der Ziffer 17 reduzierte Eisenpellets
bezeichnet, die kleine reduzierte Eisenbriketts sein
können, die kleiner als Pellets sind, die durch Ver
formung der reduzierten Eisenteilchen gebildet sind.
Mit der Ziffer 18 ist ein Papierrohr bezeichnet, das aus
einem billigen Kraftpapier gebildet ist, das mit einem
anorganischen Klebemittel, wie Wasserglas, klebend aufge
wickelt worden ist, wobei die äußere Oberfläche des
Papierrohres mit einer wärmebeständigen anorganischen
Farbe bedeckt ist, um ein leichtes Verbrennen des Papier
rohres zu verhindern. Mit der Ziffer 19 ist eine Eisen
legierung bezeichnet und mit der Ziffer 20 festes kohlen
stoffhaltiges Material. Das Ausgangsmaterial für Gußeisen,
das in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt ein Gemisch aus
reduzierten Eisenpellets 17, einer Ferrolegierung 19,
wie Ferrosilicium, das zugegeben wird, um die Zusammen
setzung des Gußeisens einzustellen, sowie ein festes
kohlenstoffhaltiges Material 20, wie Koksgrus, um den
Zwischenraum zwischen den Pellets 17 und der Ferro
legierung 19 aufzufüllen, sowie das Papierrohr 18, das
das Gemisch umschließt. Das so gebildete Ausgangsmaterial
für Gußeisen bewirkt, daß das reduzierte Eisen und
Legierungselemente, wie Silicium, an einer Oxidation in
dem Ofen gehindert werden und die Ausbeute vergrößert
wird.
In Fig. 4 sind zwei reduzierte Eisenbriketts 21, die
als zylindrische Briketts geformt und nebeneinander
angeordnet sind, in einem Papierrohr 18 angeordnet,
dessen Dicke dem äußeren Durchmesser der Briketts ent
spricht, wobei die einander gegenüberliegenden Enden
des Papierrohres verschlossen sind. Mit dem so gebildeten
Ausgangsmaterial für Gußeisen werden die Eisenbriketts
in einer reduzierenden Gasatmosphäre während des Schmelzens
gehalten, da die Papierrohre 18, wenn sie in dem Ofen
verbrennen, einer vollständigen Verbrennung unterliegen,
so daß deren Oxidation im festen Zustand vor dem Schmelzen
verhindert ist und dadurch die Ausbeute zunimmt. Weiterhin
werden die Briketts durch das Papierrohr vor einem Zer
brechen aufgrund von Stößen während der Handhabung ge
schützt. Die Vorrichtung zur Formung der Briketts braucht
deshalb keine große Kapazität aufzuweisen, wobei es
möglich ist, Briketts geringer Bruchfestigkeit zu ver
wenden, die mit billigen Brikettiermaschinen hoher
Produktivität erzeugt werden können, beispielsweise
Brikettiermaschinen der Walzenbauart. Weiterhin wird beim
Verformen der Briketts, die ein festes kohlenstoffhaltiges
Material und eine zugesetzte Verbindung zur Legierungs
einstellung aufweisen oder bei großen Briketts ein anorga
nisches Bindemittel, wie Wasserglas, zugegeben, um die
erforderliche Festigkeit zu erhalten.
In Fig. 5 ist ein Schmelzausgangsmaterial dargestellt,
wobei ein Papierrohr 18, das eine solche Dicke aufweist,
daß es mit dem äußeren Durchmesser eines zylindrischen
reduzierten Eisenbriketts 21 in Berührung steht, auf die
Zylinderlänge des Briketts geschnitten wird und daraus
reduzierte Eisenbrikett 21 in dasselbe eingesetzt wird,
während in Fig. 6 das Papierrohr 18 eine gegenüber
der Fig. 5 größere Dicke aufweist, die den äußeren
Durchmesser des Briketts überschreitet und ein kohlen
stoffhaltiges Material in den Zwischenraum zwischen
dem reduzierten Eisenbrikett 21 und dem Papierrohr 18
gegeben ist. Nach Fig. 5 ist ein Zerbrechen und eine
Oxidation des Briketts im festen Zustand, bevor es
schmilzt, verhindert, während nach Fig. 6 das feste
kohlenstoffhaltige Material, das um den Umfang eingebracht
ist, diesen Effekt noch weiter verstärkt. Es ist also
möglich, die Feuerfestigkeit des Papierrohres dadurch
zu erhöhen, daß dem anorganischen Bindemittel oder einer
anorganischen Farbe, die bei der Herstellung des Papier
rohres verwendet wird, ein Pulver eines schwer schmelz
baren Materials beigemischt wird.
Da das Ausgangsmaterial für Gußeisen nach der Erfindung
von einem Papierrohr eingeschlossen ist, wie vorstehend
beschrieben, kann die Güte des Ausgangsmaterialbriketts
sehr leicht durch entsprechende Wahl der Qualität des
Papierrohres eingestellt werden, was einen weiteren
Effekt neben den vorstehend beschriebenen darstellt.
Die Effekte dieser Ausführungsform werden nachstehend
anhand von Versuchsergebnissen beschrieben. Die nach
stehende Tabelle 1 zeigt den Zusammenhang zwischen der
Menge des beigemischten reduzierten Eisens und dem Ausmaß
der Schlackenbildung, wie sie festgestellt wird, wenn ein
Gußeisenmaterial und ein reduziertes Eisen in einem
Hochfrequenzinduktionsofen geschmolzen werden. Die Ver
wendung der erfindungsgemäßen Briketts unterdrückt die
Oxidation des reduzierten Eisens; das Eisenoxid in dem
reduzierten Eisen wird durch das feste kohlenstoffhaltige
Material in den Briketts reduziert, wobei das Ausmaß der
Schlackenbildung abnimmt, wie durch die unterbrochene
Linie in dem Diagramm dargestellt ist.
Anmerkung :
Das Ausmaß der Schlackenbildung (be rechneter Wert), falls das FeO in reduzier tem Eisen zu 100% reduziert wird.
:
Das Ausmaß der Schlackenbildung (berechne ter Wert), falls das FeO in dem reduziertem Eisen überhaupt nicht reduziert wird.
Bei diesen Berechnungen ist die Menge der Schlacke, die aufgrund des Angriffs der Ofenwandung und anderer Ursachen gebildet wird, nicht berücksichtigt, wobei die Menge der Schlacke, bei der reduziertes Eisen nicht beigemischt ist, gleich 0 gesetzt worden ist.
Das Ausmaß der Schlackenbildung (be rechneter Wert), falls das FeO in reduzier tem Eisen zu 100% reduziert wird.
:
Das Ausmaß der Schlackenbildung (berechne ter Wert), falls das FeO in dem reduziertem Eisen überhaupt nicht reduziert wird.
Bei diesen Berechnungen ist die Menge der Schlacke, die aufgrund des Angriffs der Ofenwandung und anderer Ursachen gebildet wird, nicht berücksichtigt, wobei die Menge der Schlacke, bei der reduziertes Eisen nicht beigemischt ist, gleich 0 gesetzt worden ist.
Ein Oxidüberzug, wie er vorstehend beschrieben ist, kann
darüber hinaus auch auf anderen Briketts als denen unter
Verwendung von reduziertem Eisen bei der vorstehenden
Ausführungsform aufgebracht werden.
Es ist also möglich, auf die Oberfläche eines Briketts,
das durch Druckverformung von Teilchen oder einem Pulver
eines Metalls erforderlichenfalls mit einem zugesetzten
Bindemittel hergestellt worden ist, ein anorganisches
Oxid aufzubringen, das schmilzt und an dem Matallbrikett
haftet, in dem ein anorganisches Bindemittel, wie Wasser
glas, verwendet wird, wodurch ein Oxidüberzug auf der
Oberfläche des Briketts gebildet wird. Ein derartiger
Überzug dient dazu, eine Oxidation des Briketts während
einer langandauernden Lagerung oder während des Schmelzens
des Briketts zu verhindern, wobei der Überzug zuerst
schmilzt, um einen geschmolzenen Oxidüberzug auf der Ober
fläche des Briketts zu bilden, der das letztere von der
Umgebungsatmospähre isoliert, um eine Oxidation des
Metallbriketts zu verhindern, wodurch eine verbesserte
Ausbeute an geschmolzenem Metall und eine höhere Betriebs
leistung erzielt wird.
Bei dem Verfahren unter Verwendung von reduziertem Eisen
als Ausgangsmaterial für Gußeisen ist es vorteilhaft,
daß das reduzierte Eisen in Pelletform, das im allgemeinen
eine Dichte von höchstens 4 g/cm³ aufweist, zerkleinert
werden kann oder nicht, wobei es mit kleinen Teilchen
eines festen kohlenstoffhaltigen Materials und eines
anorganischen Bindemittels unter Druck zu einer geeigneten
Größe und Form verformt werden kann, so daß die Dichte
mehr als 4 g/cm³ beträgt. Die Herstellung von Gußeisen
unter Verwendung dieses reduzierten Eisenbriketts wird
nachstehend beschrieben.
Reduzierte Eisenpellets mit einer Dichte von 2 bis 3 g/cm³
werden zunächst zu kleinen Teilchen von höchstens 3 mm
zerkleinert.
Die für die Zerkleinerung der reduzierten Eisenpellets
erforderliche Energie beträgt lediglich 1,2 bis 1,5 KWT/T
für den Fall, daß 80% von ihnen 9 mm groß oder kleiner
sind und so zerkleinert werden müssen, daß 80% eine
Größe von höchstens 2,5 mm aufweisen. Das so zerkleinerte
reduzierte Eisen kann als solches zu Briketts druck
verformt werden oder erforderlichenfalls können kleine
Teilchen eines festen kohlenstoffhaltigen Materials, wie
Elektrodengraphitabfall und ein anorganisches Bindemittel,
wie Wasserglas, zugesetzt werden können und das Gemisch
druckverformt werden kann.
Das Mischen des festen kohlenstoffhaltigen Materials mit
den Briketts wird in den Fällen durchgeführt, bei denen
es erforderlich ist, nicht reduziertes Eisenoxid, das
in dem reduzierten Eisen enthalten ist, zu reduzieren und
das letztere aufgrund seines geringen Kohlenstoffgehalts
zu karburieren. Falls Elektrodengraphitabfall als festes
kohlenstoffhaltiges Material verwendet wird, so führt
dessen geringe Neigung, Schwefel zu absorbieren, zu
einem geschmolzenen Metall mit geringem Kohlenstoffgehalt,
so daß, falls eine Sphäroidisierungsbehandlung angewendet
wird, Kugelgraphitgußeisen leicht erhalten werden kann,
ohne daß irgendeine Entschwefelung erforderlich ist.
Der Zweck des Zusatzes eines Bindemittels besteht darin,
ein Zerbröckeln der Briketts zu verhindern, da die Ver
formbarkeit der Briketts schlecht ist, wenn festes
kohlenstoffhaltiges Material zugesetzt wird. Durch die
Verwendung eines anorganischen Bindemittels, wie Wasserglas,
ist es beispielsweise möglich, ein festes Brikett herzu
stellen. Falls weiterhin dieses organische Bindemittel,
beispielsweise Wasserglas, in einer Menge von 6% zuge
geben wird, so beträgt die Menge der Schlackenbildung 30%
oder weniger der Menge des Zusatzes, d. h. 1,8% oder
weniger der gesamten Menge der Chargen. Die Menge der
Schlacke ist also gering, und sie kann entfernt werden,
so daß keine Gefahr besteht, daß die Qualität abnimmt.
Wenn Briketts durch Druckverformung gebildet werden, so
daß ihre Dichte mindestens 4 g/cm³ beträgt, ist die
Porösität herabgesetzt, desgleichen die Oberfläche. Aus
diesem Grunde ist, selbst wenn sie bei hohen Temperaturen
in dem Ofen gehalten werden, der Verlust durch Oxidation
gering, die Schmelzausbeute hoch und das Ausmaß der
Schlackenbildung durch Oxidation nicht groß. Durch das
Brikettieren wird ferner die Bruchfestigkeit erheblich
erhöht, so daß die Briketts während der Handhabung nicht
zerbrechen oder zerfallen. Da das spezifische Gewicht
des reduzierten Eisens zunimmt, tritt kein Abfall der
Schmelzgeschwindigkeit auf, wenn Ausgangsmaterial oder
rduziertes Eisen zugegeben wird. Da weiterhin diese
Briketts so geformt sind, daß sie eine geeignete Größe
als Beschickung für einen Kupolofen aufweisen, besteht keine
Gefahr, daß sich der Ofendurchtrittswiderstand erhöht.
Anhand der Versuchsergebnisse dieser Ausführungsform
werden nun deren Wirkungen beschrieben.
Die nachstehenden Tabellen geben den Zusammenhang zwischen
der Menge des zugemischten reduzierten Eisens und dem Ofen
durchtrittswiderstand, der Schmelzausbeute bzw. dem Ausmaß
der Schlackenbildung an, wie sie angetroffen werden, wenn
Gußeisenmaterial und reduziertes Eisen in
einem Kupolofen geschmolzen werden. Es hat sich
herausgestellt, daß die Verwendung von erfindungsgemäßen
Eisenbriketts zu einer Herabsetzung des Ofendurchgangs
widerstandes und der Oxidation führte, was seinerseits
zu einer erhöhten Ausbeute und einer Herabsetzung der
Schlackenbildung führt. Die Verwendung eines Briketts,
das aus einem Gemisch von reduziertem Eisen und Elektroden
graphitabfall hergestellt ist, führte ferner zu einer
weiteren Herabsetzung der Schlackenbildung, wobei im
wesentlichen das gesamte unreduzierte Eisenoxid zu
reduziertem Eisen reduziert wurde. Bei dem Zusammenhang
der Menge des beigemischten reduzierten Eisens zu dem
Ausmaß der Schlackenbildung und der Schmelzausbeute, wie
sie sich herausstellte, wenn ein Gemisch aus Gußeisen
material und reduziertem Eisen in einem Hochfrequenz
induktionsofen geschmolzen wurde, unterdrückte die
Verwendung eines Briketts, das ausschließlich aus
reduziertem Eisen bestand, die Oxidation des reduzierten
Eisens, wobei die Schlackenbildung abnahm und eine
Verbesserung der Schmelzausbeute des reduzierten Eisens
auftrat.
: Ausmaß der Schlackenbildung (berechneter Wert), falls
das FeO im reduzierten Eisen zu 100% reduziert wird
: Menge der Schlackenbildung (berechneter Wert), falls das FeO im reduzierten Eisen überhaupt nicht reduziert wird bei diesen Berechnungen ist die Menge der Schlackenbildung aufgrund des Aschegehalts des Kokses und des Kalksteins berücksichtigt.
: Menge der Schlackenbildung (berechneter Wert), falls das FeO im reduzierten Eisen überhaupt nicht reduziert wird bei diesen Berechnungen ist die Menge der Schlackenbildung aufgrund des Aschegehalts des Kokses und des Kalksteins berücksichtigt.
Anmerkung :
Das Ausmaß der Schlackenbildung (berechneter Wert), falls das FeO im reduzierten Eisen zu 100% reduziert wird.
:
Ausmaß der Schlackenbildung (berechneter Wert), falls das FeO im reduzierten Eisen überhaupt nicht reduziert wird.
Das Ausmaß der Schlackenbildung (berechneter Wert), falls das FeO im reduzierten Eisen zu 100% reduziert wird.
:
Ausmaß der Schlackenbildung (berechneter Wert), falls das FeO im reduzierten Eisen überhaupt nicht reduziert wird.
Bei diesen Berechnungen ist das Ausmaß der Schlackenbildung
aufgrund eines Angriffs der Ofenwandung und anderer Ursachen
nicht berücksichtigt und das Ausmaß der Schlackenbildung,
bei dem kein reduziertes Eisen beigemischt wird, wird O
gesetzt.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Oxidation des reduzierten
Eisens während des Schmelzens nach dieser Ausführungsform
auf ein Minimum gesenkt werden, wobei die erhöhte Schmelz
ausbeute und die verminderte Schlackenbildung viel zur
Verbesserung der Wirksamkeit des Vorganges beitragen, wo
durch der Wert des reduzierten Eisens als Ausgangsmaterial
für Gußeisen sich erhöht.
Wie vorstehend beschrieben, kann durch die Erfindung die
Verwendung von reduziertem Eisen, die den Bedürfnissen
derr Hüttenindustrie heutzutage nach Material- und Energie
einsparung Rechnung trägt, effektiver erfolgen.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen im Kupolofen,
bei dem als Ausgangsmaterial Eisenschwamm und festes
kohlenstoffhaltiges Material eingesetzt sowie heiße
Luft in den Ofen in der Nähe des Ofengestells einge
blasen wird, die gebildeten Abgase in der Nähe des
Gestells oberhalb der Heißluftzuführung abgezogen
und zur Vorwärmung der einzublasenden Heißluft ver
wendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ei
senschwamm vor dem Einsatz festes kohlenstoffhal
tiges Material beigemischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das feste kohlenstoffhaltige Material Koks mit
einem geringen Schwefelgehalt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
daß das feste kohlenstoffhaltige Material Graphit
ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens die Hälfte des kohlenstoffhaltigen
Materials Elektrodengraphit ist.
5. Brikett als Ausgangsmaterial für die Herstellung von
Gußeisen, dadurch gekennzeichnet, daß es durch
Druckverformung aus einem Gemisch aus Eisenschwamm
geringer Teilchengröße, einem festen kohlenstoffhal
tien Material geringer Teilchengröße und Wasserglas
als Bindemittel gebildet ist, wobei der Eisenschwamm
und das kohlenstoffhaltige Material in enger Berüh
rung zueinander stehen.
6. Brikett nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die gesamte Oberfläche des Briketts aus einem Über
zug aus einem anorganischen Oxid kleiner Teilchen
größe gebildet ist, das bei einer Temperatur unter
halb der Schmelztemperatur des Briketts schmilzt.
7. Brikett nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das anorganische Oxid Glas ist.
8. Brikett nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das anorganische Oxid mit Wasserglas gebunden im
Überzug vorliegt.
9. Brikett nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Überzug ein Gemisch aus dem anorganischen Oxid
und Wasserglas ist.
10. Brikett nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieses
eine zylindrische Form
aufweist und in einem Papierrohr eingeschlossen ist.
11. Brikett nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
dieses eine zylindrische Form aufweist und in einem
an beiden Enden offenen Papierrohr eingeschlossen
ist, derart, daß an den Seitenflächen des Briketts
kein Zwischenraum besteht.
12. Brikett nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
dieses eine zylindrische Form aufweist und in einem
an beiden Enden offenen Papierrohr eingeschlossen
ist, derart, daß an den Seitenflächen des Briketts
ein Zwischenraum verbleibt, in den ein festes koh
lenstoffhaltiges Material eingefüllt ist.
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DE3222130C3 DE3222130C3 (de) | 1995-07-13 |
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