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Verfahren zum Herstellen einer flüssigen, basischen Eisen-Eisenoxydul-Kalkschlacke
zum Frischen von Roheisen und Rohstahl Es ist bereits bekannt, flüssiges Roheisen
und Rohstahl mittels Zusatz von Erz im schmelzflüssigen Zustand zu frischen, doch
ist man beim Erz an den hohen Sauerstoffgehalt mit etwa 3o Teilen auf ;o Teilen
Eisengehalt gebunden, so daß der Eisengewinn beim Frischen von Roheisen mittels
Erz nur sehr gering sein kann.
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Zudem ist die Beschaffung solcher Erze, die sich überhaupt zum Frischen
von Roheisen und Rohstahl eignen, für viele Hüttenwerke mit hohen Frachtkosten verbunden,
weil dazu nur schwefelfreie und hoch eisenhaltige Erze in Frage kommen, die auch
möglichst kieselsäurefrei sein sollten, wenn es sich um das Frischen von phosphorhaltigem
Eisen handelt, während Stahlschrott in der Rel-el sehr billig zii haben wäre. Diesem
fehlt jedoch der Sauerstoffgehalt des Erzes für die hurchführung des Frischprozesses.
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Bekannt ist ferner auch ein Verfahren zur Durchführung des Thomasprozesses,
bei dem aus i Teil des Thomasroheisens und dem gesamten Kalkzuschlag durch L`berblasen
eine flüssige, reaktionsfähige, basische Schlacke hergestellt wird, die durch ihren
Eisensauerstoffgehalt auf die Fremdkörper des Roheisens des Resteinsatzes oxydierend
einwirkt und die Blasezeit verkürzt.
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Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls die 3 Erzeugung einer flüssigen,
hochbasischen Eisenoxydulkalkschlacke zur Durchführung des Frischbetriebes, wobei
jedoch Stahlschrott statt Roheisen als Ausgangsstoff verwendet wird. Durch teilweises
Verbrennen von Stahlschrott in Gegenwart von Kalk in einem Schachtofen mittels Heißwind
oder sauerstoffangereicherter Luft unter Verwertung der hierbei entstehenden Oxydationswärme
zum Schmelzen einer zusätzlichen Stalilschrottmenge, welche nicht wer- q brannt
wird, entsteht nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ein flüssiges Gemisch von
Eisen und einer Eisenoxydulkalkschlacke mit einem Schmelzpunkt, der nicht höher
liegt als der von Stahlschrott.
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Aus i kg mit dem Sauerstoffgehalt von Heißwind verbranntem Stahlschrott
entstehen 1,=@ k.- Eisenoxydul, und dabei werden 13,90 Cal
Wärme
frei. - Mit dieser Wärmemenge kann man praktisch bis zu 2,5 kg Stahlschrott schmelzen,
ohne diesen Anteil zu verbrennen. Dazu ist theoretisch eine Heißwindmenge von 1,35
kg erforderlich, praktisch von etwa 2,5 kg. Diese 2,5 kg enthalten nun aber noch
rd. 5oo Cal Erhitzungswärme, womit i weiteres kg Stahlschrott geschmolzen «-erden
kann, so daß ein Gemisch von 3,5 g Stahlschrotteisen + 1,28 kg Eisenoxydul entsteht,
das nur
6 °!p Sauerstoff enthält bzw.
Eisenoxydul gegenüber 3o Teilen 0, -Gehalt auf 7o Teile Eisengehalt im Erz
entsprechend ioo °/o Eisenoxyd.
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Wenn nun mit dem Sauerstoffgehalt dieses flüssigen Gemisches eine
bestimmte Menge phosphorhaltigen Roheisens gefrischt werden soll (aus dem vorher
schon durch Vorfrischen mit gasförmigem Sauerstoff das Silicium, das Mangan und
i Teil des Kohlenstoffs entfernt worden ist), so kann man mit den im flüssigen Eisenoxydul
enthaltenen o,28 kg Sauerstoff etwa o,i5 kg Phosphor und o,og kg Kohlenstoff oxydieren.
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iooo kg Rohlstahl mit 15 kg P- und 9 kg C-Gehalt erfordern somit zum
Frischen 28 kg Sauerstoff im flüssigen Eisenoxydul = i28 kg Eisenoxydul.
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Da nun in 4,78 kg des flüssigen Eisen-Eisenoxydul-Gemisches o.28 kg
Sauerstoff enthalten sind, so können auf iooo kg Rohstahl
des Gemisches zugesetzt werden, in dem 45o kg Eisen enthalten sind. Würde man diesen
Frischprozeß mit Erz von 30 °,!o Sauerstoffgehalt auf 7o kg Eisengehalt durchführen,
dann könnte nur eine zusätzliche Eisenmenge von rd. 65 kg erreicht werden.
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Der zum Frischen von Rohstahl bzw. zum Nachfrischen von vorgefrischtem
Roheisen erforderliche Sauerstoff wird nach diesem Verfahren durch teilweises Verbrennen
von Stahlschrott zuerst künstlich an Eisen gebunden und auf diesem Umweg nachträglich
in das Roheisen- oder Rohstahlbad eingebracht.
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Das Verhältnis von Eisen zu Eisenoxydul kann durch Zusatz von brennbarem
Gas zum Heißwind noch wesentlich verbessert werden, und zwar bis zu etwa 6 kg auf
1,28 kg Eisenoxydul, so daß die beim I# rischprozeß zusätzlich eingebrachte Eisenmenge
bis auf 7oo kg je iooo kg Rohstahl mit ii kg P- und 9 kg C-Gehalt gebracht «-erden
kann.
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In diesem Fall wird die anteilige Stahlschrottmenge teils durch den
überschüssigen Luftsauerstoff, teils durch den C O.- und H20-Gehalt der Verbrennungsgase
verbrannt. Da sich aber bei der Verbrennung von Eisen durch CO, und H20 CO
+ Hz bildet, wobei große Wärmemengen thennochemisch gebunden würden, so ist dieser
Prozeß nur unter der Voraussetzung durchführbar, daß im Verhältnis zum Brenngaszusatz
ein großer Luft- oder Sauerstoffüberschuß vorgesehen wird, der dazu dient, nicht
nur das fortlaufend sich bildende Kohlenoxyd-und Wasserstoffgas sofort wieder zu
verbrennen, sondern selbst auch an der Eisenverbrennung teilzunehmen. Wenn sonst
normalerweise zur Verbrennung eines kg Brenngas beispielsweise 2 kg Luft oder Heißwind
zugeführt werden, so soll hier erfindungsgemäß der Luft- oder Sauerstoffüberschuß
über den zur Gasverbrennung erforderlichen Bedarf hinaus auf das Doppelte und Dreifache
abgestellt werden.
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Je nach der im Verhältnis zur Roheisen-oder Rohstahlmenge (die durch
flüssiges Eisenoxydul auf diesem Wege gefrischt werden soll) jeweils verfügbaren
Stahlschrottmenge soll hier verfahrensgemäß der Heißwind oder Sauerstoffüberschuß
über den zur Gasverbrennung nötigen Bedarf hinaus erhöht bzw. die Gaszufuhr verringert
oder ganz eingestellt werden.
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Da nun aber zum Frischen von phosphorhaltigem Rohstahl oder Roheisen
auch eine hochbasische Schlacke gebraucht wird, so muß erfindungsgemäß auch der
für diese Schlacke erforderliche Kalk mitgeschmolzen werden. Es entsteht demnach
ein flüssiges Gemisch von Eisen, Eisenoxydul und Kalk, das zu etwa 46 bis 66 °/o
aus Eisen und zu je etwa 17 bis 27 °/" aus Eisenoxydul und Kalk besteht, je nachdem
mehr oder weniger Brenngas dem Heißwind zugesetzt wird.
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Die Beschaffung einer hochbasischen Kalkeisenoxydulschlacke zum Frischen
von Roheisen und Rohstahl bzw. zum Nachfrischen von vorgefrischtem Roheisen auf
dem hier angegebenen Wege ist das wesentliche Kennzeichen der Erfindung, da man
auf andere Weise eine kieselsäurefreie oder sehr kieselsäurearme, flüssige Kalkschlacke
nur mit hohen Schmelzkosten herstellen kann, weil kieselsäure- und tonerdearmer
Kalk einen viel zu hohen Schmelzpunkt besitzt, um in einfacher Weise im Schachtofen
mit Gasfeuerung geschmolzen werden zu können.
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In Verbindung mit einem genügenden Anteil von Eisenoxydul dagegen,
das nach der Erfindung durch absichtliches Verbrennen von Stahlschrott in zulänglichem
Ausmaß entsteht, sinkt der Schmelzpunkt auf etwa i5oo° und somit auf die Schmelztemperatur
des Stahlschrotts. .
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Nach dem Stande der . Technik auf diesem Gebiet ist nur das Frischen
von Roheisen mit festem oder flüssigem Eisenoxydul bekannt, das aber nicht den Gegenstand
der Erfindung bildet, da sich diese nur auf die Herstellung einer basischen Eisenoxydulkalkschlacke
mit reichlichem Eisengehalt durch absichtliches
teilweises Verbrennen
von festem Stahlschrott im Schachtofen bezieht.
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Bei der bisher üblichen Betriebsweise des basischen Frischprozesses
von Roheisen verläuft der Vorgang so, daß von dem eingesetzten flüssigen Roheisen
im Konverter durch den Sauerstoffgehalt des Windes z Teil zu Eisenoxvdul verbrannt
und bei der Oxydation der Eisenbegleiter durch das Eisenoxydul dieses wieder zu
Eisen reduziert wird. Hierbei wird der im festen Zustand zugesetzte Kalk nach erfolgter
Reaktion mit dem flüssigen Eisenoxvdul geschmolzen, indem die hierzu erforderliche
Schmelzwärme dem flüssigen Eisenbad entzogen wird.
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Im Gegensatz dazu «-ird bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
der Kalk schon vorher durch Verbrennen von festem Stahlschrott im Schachtofen geschmolzen
und dabei auch das zum Schmelzbarmachen des Kalkes und zum Nachfrischen des flüssigen
Roheisenbades nötige Eisenoxydul erzeugt.