DE3222130C3

DE3222130C3 - Verfahren zur Herstellung von Gußeisen im Kupolofen

Info

Publication number: DE3222130C3
Application number: DE19823222130
Authority: DE
Inventors: Kenji Fujii
Original assignee: Yoshida Iron Works Co Ltd
Current assignee: Yoshida Iron Works Co Ltd
Priority date: 1981-06-23
Filing date: 1982-06-11
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2002-06-12
Also published as: GB2103249A; FR2508062B1; DE3222130C2; FR2508062A1; GB2103249B; DE3222130A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her stellung von Gußeisen im Kupolofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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 erreicht. In den Ansprüchen 2 bis 7 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

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 aus zwei reduzierten Eisenbriketts gebildet ist, die in einem Papierrohr kontinuierlich eingeschlossen sind;

Fig. 4 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. 5 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 dem Ausgangsmaterial 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 6 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.

Nach dem Verfahren wird als Ausgangsmaterial für Gußeisen nach der Erfindung ein Brikett verwendet, das aus zerkleinertem Eisen schwamm als dem reduzierten Eisen hergestellt wird, dem kleine Teilchen eines festen kohlenstoffhaltigen Materials und Wasserglas beigemischt wird, wobei das Gemisch unter Druckverformung in Briketts übergeführt wird.

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 Koksklein 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 Wasserglas dem Material zugesetzt und, falls ein zusätzliches 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.

Nach dem Verfahren 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.

Dadurch wird ein Gußeisen hoher Qualität erhalten, 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 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 5 sind andere Ausführungsformen des Briketts dargestellt, wobei sie folgenden Aufbau aufweisen.

In Fig. 3 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 zum Verformen der Briketts, die ein festes kohlenstoffhaltiges Material und eine zugesetzte Verbindung zur Legierungs einstellung aufweisen, Wasserglas zugegeben, um die erforderliche Festigkeit zu erhalten.

In Fig. 4 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 das reduzierte Eisenbrikett 21 in dasselbe eingesetzt wird, während in Fig. 5 das Papierrohr 18 eine gegenüber der Fig. 4 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. 4 ist ein Zerbrechen und eine Oxidation des Briketts im festen Zustand, bevor es schmilzt, verhindert, während nach Fig. 5 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 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. Das nach stehende Diagramm 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.

Diagramm 1

Zusammenhang zwischen der Menge des beigemischten reduzierten Eisens und dem Ausmaß der Schlacken bildung beim Schmelzen mit einem Hochfrequenz ofen

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.

Durch den erwähnten Oxidüberzug wird eine Oxidation des Briketts während einer langandauernden Lagerung oder während des Schmelzens verhindert, wobei der Überzug zuerst schmilzt, um einen geschmolzenen Oxidüberzug auf der Ober fläche des Briketts zu bilden, der das letztere von der Umgebungsatmosphäre isoliert, um eine Oxidation des Metalls zu verhindern, wodurch eine verbesserte Ausbeute an geschmolzenem Metall und eine höhere Betriebs leistung erzielt wird.

Bei dem Verfahren wird das reduzierte Eisen, das im allgemeinen eine Dichte von höchstens 4 g/cm³ aufweist, zerkleinert, wobei es mit kleinen Teilchen eines festen kohlenstoffhaltigen Materials und Wasserglas unter Druck zu einer geeigneten Größe und Form verformt wird, 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 des reduzierten Eisenschwamms erforderliche Energie beträgt lediglich 1,2 bis 1,5 kWh/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 wird als solches zu Briketts druck verformt unter Zusatz kleiner Teilchen eines festen kohlenstoffhaltigen Materials, wie Elektrodengraphitabfall und Wasserglas.

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. Durch die Verwendung von Wasserglas ist es beispielsweise möglich, ein festes Brikett herzu stellen. Falls 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 reduziertes 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 Diagramme 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.

Diagramm 2

Abhängigkeit zwischen der Menge des beigemischten reduzierten Eisens und dem Ofendurchgangswiderstand (Blaskammerluftdruck) beim Schmelzvorgang im Kupol ofen

Diagramm 3

Abhängigkeit zwischen der Menge des beige mischten reduzierten Eisens und der Schmelz ausbeute beim Schmelzvorgang im Kupolofen

Diagramm 4

Abhängigkeit zwischen der Menge des beigemischten reduzierten Eisens und dem Ausmaß der Schlacken bildung während des Schmelzvorgangs in einem Kupolofen

Diagramm 5

Zusammenhang zwischen der Menge des beigemischten reduzierten Eisens und dem Ausmaß der Schlacken bildung in einem Hochfrequenzschmelzofen

Diagramm 6

Abhängigkeit zwischen der Menge des beigemischten reduzierten Eisens und der Ausbeute des Schmelz materials bei einem Hochfrequenzschmelzvorgang

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 der Hüttenindustrie heutzutage nach Material- und Energie einsparung Rechnung trägt, effektiver erfolgen.

Claims

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 eingeblasen wird, die gebildeten Abgase in der Nähe des Gestells oberhalb der Heißluftzuführung abgezogen und zur Vorwärmung der einzublasenden Heißluft verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenschwamm zunächst zu Teilchen mit einer Teilchengröße von höchstens 3 mm zerkleinert und zusammen mit dem festen kohlenstoffhaltigen Material sowie Wasserglas als alleinigem Bindemittel zu Briketts verpreßt wird, bevor er dem Kupolofen zugesetzt 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. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts eine zylindrische Form aufweisen und in einem Papierrohr eingeschlossen sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts in einem an beiden Enden offenen Papierrohr eingeschlossen sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Papierrohr und den Seitenflächen des Briketts ein Zwischenraum verbleibt, in den ein festes kohlenstoffhaltiges Material eingefüllt ist.