DE3226992A1

DE3226992A1 - Verfahren zur verminderung des titan- und aluminiumgehaltes in blockeisen

Info

Publication number: DE3226992A1
Application number: DE19823226992
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Chem. Dr. 5030 Hürth Frank; Joachim Dipl.-Chem. Dr. 5042 Erftstadt Kandler; Hans Dieter Dipl.-Ing. 5030 Hürth Thiel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1982-07-19
Publication date: 1984-02-02
Also published as: EP0100869A1

Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT HOE 82/H 023

Verfahren zur Verminderung des Titan- und Aluminiumgehaltes in Blockeisen

Bei der Herstellung von Schmelzkorund aus Bauxit im elektrischen Lichtbogen bei über 200O⁰C fällt als Beiprodukt eine metallische Phase an, die im allgemeinen aus etwa 8 bis 20 Gew% Silizium, etwa 3 bis 9 Gew# Titan, etwa 0,5 bis 7 Gew#> Aluminium, geringen Mengen an Kohlenstoff, · Phosphor und Schwefel sowie Rest Eisen besteht. Da diese metallische Phase sich als fester Block unter der erstarrten Korundschmelze bildet, wird sie vom Fachmann als "Blockeisen" bezeichnet. Grundsätzlich stellt das Blockeisen somit eine Ferrosilizium-Titanlegierung dar.

Nach der DE-PS 1 030 272 ist es bekannt, das Blockeisen nach dem Vermählen als Schwerstoff zur Bereitung von Schweretrüben für die Schwimmsinkscheidung von Mineralien zu verwenden. Obwohl das Blockeisen wegen seines Siliziumgehaltes auch als wertvoller Rohstoff in der Eisenmetallurgie einsetzbar wäre, war diese Anwendungsform bisher aufgrund des relativ hohen Titangehaltes nicht realisierbar. Titan wirkt hierbei störend, da es mit Kohlenstoff Titancarbid und mit Stickstoff Titannitrid bildet, welche bei- de aus Eisenschmelzen ausfallen, wodurch die Eigenschaften des Werkstoffs verschlechtert werden.

Es bestand nunmehr die Aufgabe, Mittel und Wege zur Verminderung des Titan- und Aluminiumgehaltes in Blockeisen zu finden, um eine vielseitig verwendbare FerroSiliziumlegierung, welche annähernd dem Hochofenferrosilizium gleichzusetzen ist, zu erhalten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß derart gelöst, daß man das Blockeisen in Gegenwart bestimmter Zuschlagstoffe umschmilzt.
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Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Verminderung des Titan- und Aluminiumgehaltes in Blockeisen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man stückiges Blockeisen in Gegenwart von jeweils stückigem Kalkstein und Koks sowie gegebenenfalls Glasbruch und/-oder Magnetit als Zuschlagsstoffe bei einer Temperatur von etwa 1350 bis 1600⁰C umschmilzt und aus der zwei Schichten bildenden Schmelze die Metallschmelze von der Schlackenschmelze abtrennt .

Es hat sich für den Ablauf des Verfahrens der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn die eingesetzten Produkte folgende Korngrößen besitzen:

Blockeisen	etwa	20	bis	200	mm
Kalkstein	etwa	-40	bis	.100	mm
Koks	etwa	80	bis	100	mm
Glasbruch	etwa	20	bis	50	mm
Magnetit	etwa	10	bis	30	mm

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man, bezogen auf die Gewichtsmenge des Blockeisens,

30 etwa 2,5 bis 5 Gew% Kalkstein

etwa 13 bis 15 Gew% Koks und gegebenenfalls

etwa 0 bis 5 Gew% Glasbruch und/oder

etwa 0 bis 5 Gew% Magnetit

35 einsetzt.

Das Blockeisen kann im wesentlichen

etwa 8 "bis 20 Gew96 Silizium etwa 3 bis 9 Gew% Titan
etwa 0,5 bis 7 Gew% Aluminium etwa 63 bis 87 Gew% Eisen sowie geringe Mengen an C, P und S enthalten.

Schließlich wird das erfindungsgemäße Umschmelzen des Block-10 eisens in Gegenwart der Zuschlagstoffe mit Vorzug in einem Kaltwind-Kupolofen mit niedrigem Herd durchgeführt, wobei die über die Windleitung in den Kupolofen eingeblasene Luft durch Zusatz von Sauerstoff eine Sauerstoffkonzentration von etwa 21 bis 25 Vol?6 aufweisen soll.

Das Verfahren der Erfindung ist kontinuierlich durchführbar und ermöglicht die Reduzierung des Titangehaltes des Blockeisens auf beispielsweise 0,4 Gew% und des Aluminiumgehaltes auf 0,03 Gew%, d.h. daß ein Produkt erhalten wird,

20 das in seiner Zusammensetzung angenähert mit dem Hochofenferrosilizium vergleichbar ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erwies sich der Kaltwind-Kupolofen, wie er zum Erschmelzen von Temperguß verwendet wird, als geeignet. Zum Betrieb des Ofens werden Herd und Schachtunterhälfte zunächst mit Koks beschickt, der Koks in der Düsenebene gezündet und durch Anstellen des Windes verbrannt, wodurch Herd und Ofenschacht heißgefahren und auf die erforderliche Betriebstemperatur gebracht werden. Anschließend werden

satzweise vorbestimmte Mengen an Blockeisen, Koks, Kalkstein und gegebenenfalls Glasbruch und Magnetit von oben in den Ofenschacht gefüllt. In gleichem Maße, wie durch den Schmelzvorgang die Schachtfüllung abgebaut wird, wer-

35 den von oben weitere Ansätze des Beschickungsmaterials in den Schacht nachgefüllt, so daß im Schacht stets etwa 3

Sätze Inhalt vorhanden sind. Die Temperatur im Herd und Schacht wird von dem über die Windleitung in den Schacht eingeblasenen Luftstrom und der damit bewirkten Koksverbrennung bestimmt. In die Windleitung kann zusätzlich Sauerstoff eingeführt werden; auf diese Weise wird es ermöglicht, den Sauerstoffgehalt des Windes zwischen etwa 21 und 25 Vol% zu variieren. Metall- und Schlackenschmelze werden nach Verlassen des Herdes durch das Abstichloch einem Siphon zugeführt, wo sich das flüssige Metall von der Schlakkenschmelze trennt. Die Schlackenschmelze wird in einem mit Sand ausgekleideten Eisengefäß bis zur Erstarrung abgekühlt, wogegen das flüssige Metall in eine vorgeheizte Gießpfanne aufgenommen und anschließend in einem Sandbett zu ausgeformten Masseln vergossen wird.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Perrosiliziumlegierung kann beispielsweise als Schaumträger in der Eisen- und Stahlindustrie sowie als Rohstoff für die Herstellung von verdüstern Ferrosilizium 15 für die Sink-Schwimm-

20 Aufbereitung verwendet werden.

Beispiel

Es wurden in 11 unter verschiedenen Verfahrensbedingungen durchgeführten Versuchen jeweils größere Mengen Blockeisen in Sätzen von 200 kg in Gegenwart unterschiedlicher Mengen an Zuschlagsstoffen in einem Kaltwind-Kupolofen mit einem Durchmesser von ca. 500 mm, gemessen in Höhe der DUsenebene, bei Temperaturen von 1400 - 1500⁰C umgeschmolzen, wobei die eingeblasene Windmenge 23 Nnr/Minute und der Sauerstoffgehalt im Wind 21 bis 25 Vo1% betrug. In dem Maße, wie durch das Schmelzen die Schachtfüllung vermindert wurde, wurden von oben weitere Ansätze des Beschickungsmaterials in den Schacht nachgefüllt, so daß im Schacht stets etwa 3 Sätze vorlagen.

Blockeisen und Zuschlagstoffe besaßen die in Tabelle 1 ausgewiesene Körnung und Zusammensetzung.

Tabelle 1

Material	Zusammensetzung	Körnung	200	mm
Blockeisen	18,2 % Si; 6,0 % Ti; 0,56 % Al	20 bis	100	mm
Koks	üblicher Gießereikoks	80 bis	100	mm
Kalkstein	ca. 95 % CaCO^	40 bis	50	mm
Glasbruch	Flaschenglas	20 bis	30	mm
Magnetit	89 % Fe₃O₄	10 bis

Metall- und Schlackenschmelze wurden durch das Stichloch des Herdes abgezogen und im Siphon getrennt. Die gemäß den Versuchen jeweils erhaltenen Metallschmelzen wurden nach Erkalten analysiert. Die Analysenergebnisse sowie weitere wesentliche Versuchsparameter sind aus der Tabelle 2 ersichtlich. Zur Beurteilung der Fließfähigkeit der Schmelze wurde folgende Bewertungsskala zugrunde gelegt:

1 = Schlacke fließt nicht

2 = Schlacke fließt schlecht

3 = Schlacke fließt gut

4 s= Schlacke fließt sehr gut

Wie aus Tabelle 2 hervorgeht,wird eine optimale Reduzierung der Titangehalte in den analysierten Legierungen auf weniger als 0,7 % nur dann erreicht, wenn der Ansatz aus Blockeisen, Kalk und Koks auch Magnetit und Glasbruch als Zuschlagstoffe enthält, wobei Magnetit als festes Oxidationsmittel und der Glasbruch als Schlackenbildner und Flußmittel dient.

Tabelle 2

Versuch- Nr.	Block eisen kg	Koks kg	Kalk stein kg	Glas bruch kg	Magne tit kg	0₂-Gehalt Im Wind	Tempe ratur	Beurtei lung des Schmelz flusses	Meta Si	llanaly Ti	se Al	r *
1 2	200 200	26 28	5 8	0 0	0 0	τ- T- CM CM	nicht gemessen nicht gemessen	1 1		—	-	ι* r 1 * t *
3	200	28	8	10	0	21	1 400	2	17,2	2,2	0,20	00
4	200	30	8	0	10	23	1 480	2	15,6	0,6	0,04
VJl	200	30	8	10	0	23	1 480	4	16,4	1,2	0,06
6	200	28	8	10	5	21	1 420	3	16,6	1,1	0,07
7	200	28	8	10	10	21	1 400	2	15,8	0,7	0,04
8	200	30	8	10	10	21	1 430	3	16,5	1,3	0,08
9	200	28	8	10	10	23	1 440	2	15,3	0,5	0,03
10	200	30	8	10	10	25	1 500	2	15,0	0,4	0,03	PO
11	200	30	8	10	10	23	1 470	4	15,8	I 0,5	0,03

CD CD K)

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verminderung des Titan- und Aluminiumgehaltes in Blockeisen, dadurch gekennzeichnet, daß man stückiges Blockeisen in Gegenwart von jeweils stückigem Kalkstein und Koks sowie gegebenenfalls Glasbruch und/oder Magnetit als Zuschlagsstoffe bei einer Temperatur von etwa 1350 bis 16OO°C umschmilzt und aus der zwei Schichten bildenden Schmelze die Metallschmelze von der Schlackenschmelze abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Produkte folgende Korngrößen besitzen:

Blockeisen etwa 20 bis 200 mm

Kalkstein ' etwa 40 bis 100 nun

Koks etwa 80 bis 100 mm

Glasbruch etwa 20 bis 50 mm

Magnetit etwa 10 bis 30 mm

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man, bezogen auf die Gewichtsmenge des Blockeisens,

etwa 2,5 bis 5 Gew% Kalkstein

etwa 13 bis 15 Gew% Koks und gegebenenfalls

etwa 0 bis 5 Gew% Glasbruch und/oder

etwa 0 bis 5 Gew% Magnetit

"Z

einsetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockeisen im Wesentlichen

etwa 8 bis 20 Gew% Silizium etwa 3 bis 9 Gew% Titan etwa 0,5 bis 7 Gew% Aluminium etwa 63. bis 87 Gew% Eisen sowie geringe Mengen an C, P und S enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Umschmelzen des Blockeisens in Gegenwart der Zuschlagsstoffe in einem Kaltwind-Kupolofen mit niedrigem Herd durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Windleitung in den Kupolofen eingeblasene Luft durch Zusatz von Sauerstoff eine Sauerstoffkonzentration von etwa 21 bis 25 Vo1% aufweist.