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Verfahren zum unmittelbaren Erzeugen von Flußeisen oder Stahl oder
anderen kohlenstoffarmen Metallen und Legierungen im Elektroofen. Seit Jahrzehnten
hat man versucht, schmiedbares Eisen oder schmiedbare Eisenlegierungen unmittelbar
aus Oxyderz herzustellen, um an Zeit und Arbeit zu sparen und dadurch die Produktion
zu verbilligen. So z. B. ist für die Herstellung von Flußeisen ,ein Verfahren vorgeschlagen
worden, gemäß welchem ein fein pulverisiertes Gemenge von Eisenerz, Kohle und Zuschlägen
in einem Flammofen reduziert und geschmolzen werden sollte, in dem das Gemenge auf
einer geneigten Fläche einer Vorreduktion und Schmelzung ausgesetzt wurde, bevor
es in den Herd gelangte. . Auf diesem Weg war es aber zufolge der Anwesenheit oxydierender
Gase sowie auf Grund der entstehenden ungeeigneten Temperaturverteilung nicht möglich,
ein niedrig gekohltes Produkt zu erhalten.
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Man hat auch versucht, für den genannten Zweck einen elektrischen
Ofen zu verwenden, bisher aber zufolge der unrichtigen Durchführung des Prozesses
ohne praktischen Erfolg.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum unmittelbaren
Erzeugen von Flußeisen oder Stahl oder anderen kohlenstoffarmen Metallen und Legierungen
im Elektroofen unter Verwendung einer Beschikkung, die aus einer brikettierten oder
sonstwie stückig gemachten Mischung von fein verteiltem Erz, Reduktionsmittel und
gegebenenfalls Zuschlägen besteht, wobei das Reduktionsmittel aus Kohle oder kohlenstoffhaltigem
Material besteht. Die Kohle kann teilweise durch andere Reduktionsmittel ersetzt
werden.
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Die Erfindung besteht hauptsächlich darin, daß die Beschickung, auf
dem im Ofenherd befindlichen Schlackenbad schwimmend, gleichzeitig reduziert und
geschmolzen wird.
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Die Mischung, in welcher die Menge des Reduktionsmittels der Menge
des zu reduzierenden Erzes und dem beabsichtigten Kohlenstoffgehalt des ausreduzierten
Metalls entsprechend angepaßt wird, soll vor dem Einführen in den Ofen durch Trocknen
oder eine andere Art der Verfestigung, z. B. Brikettieren einer derartigen Vorbehandlung,
unterworfen werden, daß keine unbeabsichtigten Nebenreaktionen während des Erhitzers
und des Schmelzens im Ofen eintreten, und daß die Erz- und Kohlekörnchen ihre gegenseitige
Lage bis zur vollendeten Reduktion behalten.
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Die Beschickung soll, wie bei einem Verfahren zum Herstellen von Roheisen
im Elektroofen schon vorgeschlagen worden ist, in
den Ofen ununterbrochen
in kleinen Mengen oder in. dem Verlauf des Reduktionsvorganges angepaßten Zwischenräumen
eingeführt werden. Wenn größere Beschickungsmengen auf einmal in den Ofen eingeführt
werden, wird der Ofenbetrieb ungleichförmig und die Ofentemperatur schwankend. Es
entsteht eine stürmische Gasentwicklung, und die Gase schleudern dabei kleine Körner
oder Stücke, besonders leichtere Kohleteilchen, die durch die unvermeidliche Reibung
der Brikette gegeneinander abgetrennt werden, aus dem Ofen. Hierdurch wird die Innehaltung
eines bestimmten Kohlenstoffgehaltes im Metalle erschwert und die Ausbeute an Metall
erniedrigt. Ein ununterbrochenes Einführen in kleineren Mengen gibt dagegen dem
Reduktions- und Schmelzvorgang einen ruhigen Verlauf.
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Das Aufgeben von Reduktionsgut soll zweckmäßig eine kurze Zeit vor
dem Abstechen des Metalls eingestellt werden, um den zuletzt eingeführten Gut genügend
Zeit zur Reduktion zu geben. Wenn aber bei dem Abstechen nur ein Teil des erhaltenen
Metalls und Schlacke abgeführt wird, kann das Aufgeben der Beschickung auch während
des Abstechens fortgesetzt werden.
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Die Beschickung wird dem Schmelzraum des Ofens durch Füllschächte,
durch welche auch die bei der Reduktion entstandenen Gase entweichen, derart zugeführt,
daß nur eine Vorwärmung, nicht aber eine Vorreduktiou der Beschickung stattfindet.
Von den Schächten soll die Beschickung über einen möglichst großen Teil der Oberfläche
des Schlackenbades im Ofen verbreitet werden, jedoch zweckmäßig derart, daß sie
nicht in Berührung mit den gegen das Bad gerichteten Elektroden kommt, wenn solche
aus kohlenstoffhaltigem Material verwendet werden, da sonst leicht von diesen Kohlenstoff
aufgenommen und auch der Elektrodenverbrauch erhöht wird.
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Es ist für die Durchführung des Verfahrens ausschlaggebend, daß die
Beschickung, auf dem Schlackenbad schwimmend, oder mit anderen Worten an der Oberfläche
des Schlackenbades reduziert und geschmolzeiz wird. Vorzeitiges Heruntersinken verursacht
eine heftige Gasentwicklung, so daß, die Brikette -oder Stücke, @.vas die innige
Berührung zwischen den Erz- und Reduktionskohlekörnchen beeinträchtigt, leicht zerspringen
und die Schlacke so in Wallung kommt und so aufschwillt; daß der Betrieb unmöglich
wird. Wenn aber die Beschickung in einzelnen Stücken oder als eine dünne Schicht
auf dem Schlackenbad schwimmt, wie im vorliegenden Verfahren, schmelzen die einzelnem
Stücke allmählich ab, etwa in der Weise, wie Eisstücke in. Wasser. Hier hat jedes
Erzkörnchen den für seine Reduktion erforderlichen Kohlenstoff während der ganzen
ReduktIonszeit in seiner unmittelbaren Nähe, was einen vollständigen Verbrauch ;des
Kohlenstoffes und eine vollständige Reduktion des Erzes mit gewünschtem Kohlenstoffgehalt
des ausreduzierten Metalls gewährleistet.
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Durch Zusätze kann, wenn erforderlich, auch das spezifische Gewicht
der Schlacke erhöht werden, so daß die Beschickung vor der Vollendung der Reduktion
nicht untersinkt.
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Diese Zusätze, wie überhaupt die etwaigen Schlackenbildner, werden
vorteilhaft unmittelbar in den Elektroofen gegeben.
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Das kohlenstoffhaltige Reduktionsmaterial kann beliebig von fester
oder flüssiger Form sein, und es können alle beliebigen Bindemittel, zweckmäßig
aber wäßrige Bindemittel, z. B. Kalkmilch, verwendet werden. Enthält das Bindemittel
Kohlenstoff, so soll seinem wirksamen Kohlenstoffgehalt bei der Abpas.sung der Reduktionsmittelmenge
Rechnung getragen werden.
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Durch Zumischen von Erzen anderer Metalle zu der Beschickung, z. B.
von Manganerz, Chromerz, Vanadinerz, Titanerz o. dgl., kann legiertes Flußeisen
und/oder legierter Stahl gemäß dein vorliegenden Verfahren unmittelbar hergestellt
werden.
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Kohlenstoffarme Ferrolegierungen, wie Ferromangan, Ferrochrom, Ferrowolfram,
Ferrovauadm usw., können ebenfalls gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellt
werden, wobei das Eisenerz in der Mischung ganz oder teilweise .durch ein Erz ersetzt
wird, welches das in der Legierung gewünschte Metall enthält.