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Verfahren zur unmittelbaren Erzeugung von Eisen und anderen Metallen
sowie deren Legierungen mit bestimmtem Kohlenstoffgehalt Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur. unmittelbaren Erzeugung von Eisen und anderen Metallen sowie
deren Legierungen mit bestimmtem Kohlenstoffgehalt aus oxydischen Erzen im Elektroofen
unter Verwendung von Kohle oder köhlenstoffhaltigen Stoffen als .Reduktionsmittel,
wobei die Kohle bzw. die kohlenstoffhaltigen Stoffe teilweise durch ,andere Reduktionsmittel,
wie z. B. Ferrosilicium, Ferromangan, Aluminium o. dgl., ersetzt werden können.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine brikettierte oder auf anderem
Wege stückig gemachte Mischung von Erzen und Reduktionsmitteln in einem elektrischen
Ofen zu reduzieren und zu schmelzen, wobei man den gewünschten Kohlenstoffgehalt
im Fertigerzeugnis dadurch zu erhalten versuchte, daß der Gehalt an Reduktionsmitteln
in den Briketten oder Stücken entsprechend bemessen wurde. Somit mußte man eine
besondere Brikettsorte für jeden gewünschten Kohlenstoffgehalt herstellen, was natürlich
den Betrieb schwerfällig machte.
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Es hat sich nun bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrens
erwiesen, daß es Schwierigkeiten bietet, den gewünschten Kohlenstoffgehalt im Fertigerzeugnis
inner=e halb der engen Grenzen, die innegehalten werden müssen, nur durch Bemessung
des Gehaltes der Brikette an Reduktionskohle zu treffen. Dies beruht auf dem schwankenden
Kohlenstoffgehalt der kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel und auf dem gleichfalls
schwankenden Gehalt der Erze an Metall und Sauerstoff, wodurch der Verbrauch an
Reduktionsmitteln und somit der Kohlenstoffgehalt des gewonnenen Metalls von einer
Schmelzung zur anderen ebenfalls in der Regel Schwankungen unterworfen ist. Ein
anderer Grund für diese Schwankungen sind die Nebenreaktionen, die im Ofen z. B.
durch zu hohen Wassergehalt der Brikette eintreten können. Es ist daher nicht möglich,
bei dem erwähnten Verfahren während des Betriebes eine gegebenenfalls erforderliche
Regelung oder Änderung des Kohlenstoffgehaltes zu erreichen.
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Diese Nachteile werden gemäß vorliegender Erfindung dadurch beseitigt,
daß das Metall in zwei verschiedenen Sorten von Briketten oder Formlingen zur Verwehdung
gelangt, von denen. die eine Erz und Reduktionsmittel in einer der Reduktion des
Erzes und dem etwaigen Kohlenstoffgehalt des reduzierten Metalls entsprechenden
Menge
und die andere gleichfalls Erz, aber eine verhältnismäßig
größere Menge von Reduktionsmitteln als die erste enthält.
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Hierdurch wird der Betrieb leichter anpassungsfähig, da man z. B.
mit nur zwei normalisierten Brikettsorten Erzeugnisse mit jedem beliebigen Kohlenstoffgehalt
herstellen kann. Der Betrieb wird außerdem billiger. Auch hat man die- Möglichkeit,
während des Betriebes den Kohlenstoffgehalt genau zu regeln und etwaige Fehler bei
der Hattierung wieder gutzumachen.
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Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens verfährt man z. B.
auf folgende Weise: Man mischt fein verteiltes Erz und fein verteilte Holzkohle,
Koks usw. und führt die Mischung gegebenenfalls unter Verwendung von geeigneten
Bindemitteln und Zuschlägen in Brikett- oder eine andere die Reduktionsmittelteilchen
und die Erzkörnchen in ihrer gegenseitigen Lage festhaltende Stückform über, deren
Festigkeit durch Trocknen der Brikette bzw. Stücke erhöht werden kann.
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In dieser Weise werden zwei Sorten von Briketten hergestellt, die
eine mit einer derart bemessenen Reduktionsmittelmenge, daß das reduzierte Metall
einen niedrigen Kohlenstoffgehalt, z. B. o,ro ojo, aufweist, und die andere mit
einer größeren Reduktionsmittelmenge, so daß das reduzierte Metall einen höheren
Kohlenstoffgehalt erhält. Diese zwei Sorten von Formlingen beerden dann entweder
miteinander gemischt oder in beliebiger Reihenfolge nacheinander, zweckmäßig ununterbrochen,
in den Elektroofen eingeführt und darin reduziert und geschmolzen.
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Im ersten Falle werden die aus der kohlenstoffreicheren Brikettsorte
reduzierten hochgekohlten Eisentropfen mit den aus der kohlenstoffärmeren Brikettsorte
reduzierten niedriger Bekohlten Eisentropfen gemischt, so daß ein Eisen sich am
Boden des Ofens ansammeln wird, das den gewünschten Kohlenstoffgehalt mehr oder
weniger genau aufweist. Dieser Kohlenstoffgehalt wird dabei unterhalb desjenigen
des aus dem kohlenstoffreicheren Beschickungsteil reduzierten Eisens und oberhalb
desjenigen des aus dem kohlenstoffärmeren Beschickungsteil reduzierten Eisens liegen.
Während der Schmelzung, z. B. nachdem der größte Teil der zu schmelzenden Beschickung
in den Ofen eingeführt worden ist, wird eine Probe genommen, und falls diese Probe
nicht den richtigen Kohlenstoffgehaft aufweist, wird das Verhältnis der beiden Brikettsorten
zueinander während des letzten Teils der Schmelzung entsprechend geändert.
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Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von raffiniertem Eisen
vorgeschlagen worden, nach dein zwei Brikettsorten verwendet wurden, von denen die
eine Erz und Reduktionskohle in großem überschuß enthielt, während die andere nur
Erz und Raffniermittel, aber keine Reduktionskohle enthielt. Es ist einleuchtend,
daß das vorliegende Verfahren sich von diesem alten Verfahren grundsätzlich unterscheidet,
indem bei dem Verfahren nach der Erfindung beide Brikettsorten Reduktionsmittel
mindestens in der zur Reduktion des Erzes erforderlichen Menge enthalten, während
mach dem bekannten Verfahren außer den Erz-Kohle-Briketten Erzbrikette in den Ofen
eingesetzt werden, welche in derselben Weise wie das Erz beim Siemens-Martin-Verfahren
als Frischmittel wirken.
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Die beiden Brikettsorten können indessen, wie oben erwähnt, auch nacheinander
reduziert und geschmolzen werden.
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Ist es aus irgendeinem Grunde zweckmäßig, die kohlenstoffärmere Beschickung
zuerst und dann die kohlenstoffreichere zu reduzieren und zu schmelzen, so erreicht
man noch außerdem den Vorteil, daß das aus der kohlenstoffärmeren Beschickung reduzierte
Eisen, das etwas Sauerstoff enthalten kann, durch das aus der kohlenstoffreicheren
Beschickung reduzierte Eisen desoxydiert wird. Diese Ausführungsform des Verfahrens
ist daher in qualitativer Hinsicht manchmal vorzuziehen. Der Gehalt an Metalloxyden
in der Endschlacke wird in diesem Falle auch sehr gering. Das Verfahren kann als
eine Art Aüfkohlungsverfahren betrachtet werden, aber die Aufkohlung erfolgt nicht
wie bei den gewöhnlichen Aufkohlungsverfahren durch Kohle, Koks o: dgl., sondern
durch aus der kohlenstoffreicheren Beschickung ausreduzierbes höher Bekohltes Eisen.
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Auch dann, wenn das Erz einen hohen Gehalt an Phosphor enthält, ist
diese Art der Ausführung des Verfahrens die vorteilhafteste. Es wird dann, nachdem
die kohlenstoffärmere Beschickung reduziert und geschmolzen ist, die gebildete phosphorhaltige
Schlacke abgestochen, ehe die kohlenstoffreichere Beschickung in den Ofen eingeführf
wird. Dabei wird zweckmäßig in der letzten Beschickung phosphorarmes Erz verwendet,
um ein Enderzeugnis mit niedrigem Phosphorgehalt zu erzielen.
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Schlackenbildende Stoffe können entweder bei der Bereitung der verschiedenen
Sorten von Briketten oder Formlingen oder unmittelbar in den Ofen bei der Reduktion
und Schmelzung der Beschickung eingeführt werden oder bei beiden Gelegenheiten.
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Zur Durchführung des Verfahrens eignen sich am besten solche Elektroöfen,
die mit
gegen das Bad gerichteten heb- und senkbaren Elektroden
versehen sind. Wird ein Elektroofen dieser Art verwendet, so wird zweckmäßig die
kohlenstoffreichere Beschikkung in den Ofen derart eingeführt, daß sie um die Elektroden
herum auf das Schlackenbad zu liegen kommt, während die kohlenstoffärmere Beschickung
in die Nähe der Ofenwandung gebracht wird. Hierdurch wird eine Kohlenstoffaufnahme
aus den Elektroden beinahe vollständig vermieden.