Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu
Herstellung eines reduzierten chromerzhaltigen Pulvers. Insbesondere
betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines stark
reduzierten chromerzhaltigen Pulvers, das zur Erzeugung eines
chromhaltigen Stahls, beispielsweise eines Edelstahls, in
einem Konverter verwendet wird und zur Übertragung durch ein
Trägergas geeignet ist und im Verlauf der Stahlgewinnung
direkt in die Stahlschmelze eingeblasen wird.
Stand der Technik
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Es wurden bereits verschiedene Verfahren zur
kostengünstigen Herstellung des chromhaltigen Ausgangsmaterials für
Edelstahl konzipiert. Auf die Vorteile und Nachteile dieser
Verfahren wirken sich die Verhältnisse bei den
Ausgangsstoffen und beim Strom sowie die örtlichen Gegebenheiten in der
Schmelzereianlage aus. Beispielsweise spielt es in Japan eine
ausschlaggebende Rolle, Chromerz in Pulverform, das eine
geringe Qualität aufweist, effektiv einzusetzen, um die
Herstellungskosten so gering wie möglich zu halten.
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Daneben werden Entwicklungen dahingehend fortgeführt,
einen Edelstahl dadurch herzustellen, daß Chromerzpulver in
einen Aufblas- und/oder einen Bodenwindkonverter mit
Sauerstoffeintrag über Ober- bzw. Unterwind zur Stahlgewinnung
eingeblasen wird. In der Grundreaktion in einem Konverter
wird der in geschmolzenem Roheisen enthaltene Kohlenstoff
mit Hilfe von Sauerstoff oxidiert und entfernt. Die
Verbrennungswärme erhält man durch die Oxidierung,und sie wird zur
Erhöhung der Temperatur der Stahlschmelze verwendet. Nach
Einleitung des chromerzhaltigen Pulvers in die Stahlschmelze
muß das Chromerz nicht nur geschmolzen sondern auch reduziert
werden. Zuerst muß das Chromerz geschmolzen werden, und
anschließend erfolgt im schmelzflüssigen Zustand die
Reduzierung
des Chromerzes. Eine Wärmeenergiequelle ist zum
Schmelzen und zur Reduzierung unerläßlich. Gewöhnlich wird in einen
Konverter zusätzlich ein kohlenstoffhaltiges Mittel
eingeleitet, das gleichzeitig als Reduktionsmittel und
Wärmeenergiequelle dient. Um die Verbrennung des kohlenstoffhaltigen
Mittels herbeizuführen, ist Sauerstoff nötig, und damit erhöht
sich die Menge des eingeblasenen Sauerstoffs, wodurch sich
die zum Frischen erforderliche Zeit erheblich verlängert. Von
einem eher hüttentechnischen Standpunkt aus bedingt der
Zusatz eines kohlenstoffhaltigen Mittels in einen Konverter
eine gleichzeitige Oxidierung (Verbrennung) des Kohlenstoffs
und die Reduzierung des Erzes. Eine Einschränkung ist
abhängig von der Frage gegeben, ob sowohl die Oxididations- als
auch die Reduktionsreaktion im gleichen Konverter ablaufen
können. Damit das Chromerz in einem Konverter gründlich
reduziert wird, liegt das Reduktionsmittel in einer erheblichen
Überschußmenge gegenüber der chemisch äquivalenten Menge vor,
die zur Reduktion des Chromerzes in einem Konverter zugesetzt
wird, mit der Folge, daß sie Produktionsleistung abnimmt und
die Kosten steigen. In den meisten Stahlwerken wird im
doppelt kontinuierlichen Betrieb gegossen. In diesem Fall
entspricht die zum Frischen benötigte Zeit der Gießzeit. Wird
nun in den Konverter ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel
eingeleitet, lädt sich der doppelt kontinuierliche
Gießvorgang nur mit Schwierigkeiten realisieren, mit der Folge, daß
Nachteile wie sinkende Produktionsleistung und geringere
Ausbeute bei gleichzeitigem Anstieg der Lohnkosten zu
verzeichnen sind.
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Durch das Einblasen von reduziertem chromerzhaltigen
Pulver scheinen die Nachteile überwunden zu werden, die beim
Zusatz von Chromerz auftreten. Es sind die folgenden Verfahren
zur Herstellung des reduzierten chromerzhaltigen Pulvers
bekannt.
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(1) Chromerz, ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel
und ein Bindemittel werden pelletisiert und bzw. in
Preßgranulat zusammengeschmolzen, das eine entsprechende
Körnung und Festigkeit aufweist und durch Erwärmen
in inerter Atmosphäre reduziert wird (JP-PS-38-1959).
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(2) Die in Pulverform vorliegenden Ausgangsstoffe werden
in einem Ofen verrührt, der zur Verbrennung von
kohlenwasserstoffhaltigem Brennstoff mit innenliegenden Brennern
ausgerüstet ist (US-PS 25 82 469).
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(3) Die in Pulverform vorliegenden Ausgangsstoffe werden
dadurch reduziert, daß ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas
hindurchgeleitet wird (JP 59-179725 A).
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Bei dem ersten dieser Verfahren, bei dem ein Preßgranulat
hergestellt und anschließend reduziert wird, müssen die
pulverförmigen Ausgangsstoffe gezielt einmal pelletisiert und
anschließend wieder vermahlen werden, um das Pulver zu
erhalten. Die Herstellung der Pellets und die Vermahlung sind
kompliziert und führen zu erhöhten Kosten. Außerdem sind bei den
Rohstoffen und den Verfahren zur Herstellung der Pellets
Grenzen gesetzt, damit die vorgegebenen Anforderungen
hinsichtlich der Festigkeit erfüllt werden können, wodurch sich
die Kosten erhöhen.
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In dieser Hinsicht wird in der FR-PS 2 018 497
ein Verfahren zum Reduzieren
chromhaltiger Erze beschrieben, bei welchem ein fein pulverisiertes
Chromerz mit einem fein pulverisierten kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittel vermischt wird und aus dem so entstandenen
Gemisch ein Agglomerat gebildet wird, das anschließend zur
Reduktion und zur Aufkohlung des Chroms bzw. zu dessen
Überführung in das metallische Chrom erhitzt wird. Wie schon
gesagt bringt jedoch die Herstellung eines solchen Agglomerats
den Nachteil mit sich, daß dieses vor seiner weiteren
Verwendung in einem Stahlkonverter erst vermahlen werden muß.
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Bei dem zweiten Verfahren, bei dem unter Verwendung
innenliegender Brenner eine Verbrennung von
kohlenwasserstoffhaltigem Brennstoff stattfindet, enthält die Atmosphäre im
Inneren des Ofens einen oxidierenden Strom, beispielsweise
einen CO&sub2;-Strom, der infolge der Verbrennung in den Brennern
gebildet wird. Wird ein Preßgranulat eingesetzt, so werden
dessen Teilchen nur in den Oberflächenbereichen erneut
oxidiert, weshalb man eine Reduktion nur in einem bestimmten
Umfang, beispielsweise zu 80%, erzielt. Wird mit Pulver
gearbeitet,erhöht sich wegen dessen großer spezifischer
Oberfläche der Umfang der Reoxidation noch weiter, und somit bleibt
der Umfang der Reduktion niedrig, beispielsweise beträgt er
höchstens 60%.
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Bei dem dritten Verfahren, bei dem das reduzierende Gas
und das in Pulverform vorliegende Chrom miteinander in
Kontakt gebracht werden, tritt die Reduktion in einer
Gasphasen-/Festphasen-Reaktion auf. Um das Gas und das Pulver
gründlich miteinander in Kontakt zu bringen, muß das Erz in
zufriedenstellender Weise verwirbelt werden, was zu einem
komplizierteren Aufbau der Anlage und auch dazu führt, daß
sich die Temperatur nicht auf einen hohen Wert anheben läßt.
Dementsprechend wird der Reduktionsgrad auf einen niedrigen
Wert gedrückt. Da außerdem Kohlenwasserstoff teuer ist,
erhöhen sich darüberhinaus die Kosten.
Kurzbeschreibung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung eines reduzierten chromerzhaltigen Pulvers
zu schaffen , bei dem im Vergleich zu den bekannten
Verfahren ein hoher Reduktionsgrad ohne Erhöhung der Kosten
erzielbar ist.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines
reduzierten chromerzhaltigen Pulvers durch Reduzieren des
Chromerzes mit einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel
vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, daß das Chromerz
und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in Pulverform
vorliegen, wobei die Pulverteilchen einen Durchmesser von
höchstens 3 mm aufweisen, und daß das kohlenstoffhaltige
Reduktionsmittel in einer Menge vorhanden ist, die mindestens
gleich der Menge ist, die zur Reduktion von Chromoxid und
Eisenoxid benötigt wird, die im Chromerz enthalten sind, und
wobei das Verfahren den Schritt umfaßt, daß das in
Teilchenform vorliegende Chromerz mit dem in Teilchenform
vorliegenden kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel bei einer Temperatur
zwischen 1200 ºC und 1500 ºC in einer inerten Atmosphäre
gerührt und vermischt wird.
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Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun im
folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung beschrieben, in welcher:
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Figur 1 eine Seitenansicht im Querschnitt eines extern
beheizten Drehofens zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist;
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Figur 2 einen Längsquerschnitt durch den Ofen gemäß Fig.
1 zeigt, und
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Figur 3 ein Längsquerschnitt durch einen Versuchsofen
ist.
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Die Erfinder (der vorliegenden Anmeldung) führten Versuche
unter Einsatz der in Fig. 3 dargestellten Heizvorrichtung
durch. Dabei ist eine gasdichte Reaktionskammer 31 in einem
Ofen 32 drehbar angeordnet. Ein rohrförmiger Schmelztiegel 34
aus Graphit wurde mit Ausgangsmaterial 33 von zweierlei Art
beschickt. Bei einem handelte es sich um ein Gemisch aus
Chromerz und pulverisiertem Weißblech, wobei beide Stoffe
einen Teilchendurchmesser von höchstens 3 mm aufwiesen. In der
nachfolgenden Tabelle 1 ist die jeweilige Zusammensetzung des
Chromerzes und des pulverisierten Weipblechs ausgewiesen. Das
andere Material wurde durch Vermahlung des
Chromerzes und des pulverisierten Weißblechs hergestellt, wobei
beide Stoffe die gleiche Zusammensetzung wie zuvor und zu 90%
eine Siebmaschenzahl von 150 aufwiesen, sowie durch Zusatz
eines Bindemittels zu dem Pulvermaterial, und durch
oberflächliches Zusammenschmelzen des Pulvers zur Herstellung von
Preßgranulat mit einem Teilchendurchmesser von 2,4 cm.
Anschließend wurde durch die Kernkammer 31 Stickstoffgas
geleitet, um die inerte Atmosphäre zu erzeugen. Nun wurde soweit
beheizt, bis eine Innentemperatur von mindestens 1300 ºC
erreicht wurde. Für jeden der Ausgangsstoffe wurde die
Reaktionskammer 31 gedreht und dann angehalten, um den Einfluß der
Drehbewegung auf die Geschwindigkeit zu untersuchen, mit der
die Reduktionsreaktion abläuft. Der Reduktionsgrad ist für
das Chrom (in %) in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 1
gebunden. Kohlenst.
flüchtige Stoffe
Asche
Gangmin.
Chromerz
Kohle
Weißblech
Tabelle 2
Reaktionszeit [in Std.]
pulverisierte Ausgangsstoffe
Preßgranulat
stationär
Verrühren
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Wie Tabelle 2 zeigt, ist die Reaktionsgeschwindigkeit
sowohl beim Verrühren als auch bei stationärer Verarbeitung
hoch, wenn das Preßgranulat bzw. die Pellets eingesetzt
werden, während bei Einsatz der Ausgangsstoffe in Pulverform die
Reaktionsgeschwindigkeit bei stationärer Verarbeitung sehr
gering ist, jedoch bei Verrührung genauso hoch wie bei
Preßgranulat ist. Auf dieser Entdeckung baut die vorliegende
Erfindung auf.
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Zur Erzeugung der inerten Atmosphäre im Ofen können
verschiedene Gase herangezogen werden. Es ist jedoch nicht
erforderlich, ein bestimmtes Gas in den Ofen einzublasen.
Findet die Reaktion in einem geschlossenen Ofen statt, so kann
das infolge der Reaktion gebildete CO-Gas die inerte
Atmosphäre erzeugen.
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Die Einrichtung zum Beheizen des Ofens kann jede
geeignete Einrichtung sein, bei der es im Innenraum des Ofens nicht
zur Oxidation kommt; beispielsweise können elektrische
Heizelemente im Inneren eines geschlossenen Ofens eingebaut
werden, oder der Ofen kann auch indirekt durch externe Brenner
beheizt werden. Beim letzteren Verfahren der indirekten
Ofenbeheizung treten erhebliche Schwierigkeiten beim Aufbau eines
Ofens auf, der fest genug ist, um eine ausreichend hohe
Temperatur zum Verrühren des Chromerzes zu erreichen, und zwar,
weil die zur Reduktion des Chromerzes erforderliche
Temperatur recht hoch ist. Für den Fall der indirekten Beheizung
empfiehlt sich ein Drehofen, der die folgenden Drehteile
aufweist, die sich mit ihm drehen können und integrale
Bestandteile desselben bilden: eine in der Mitte des Drehofens
angeordnete Reaktionskammer, die von hitzebeständigen
Keramikelementen mit mehreckigem Querschnitt gebildet wird, und eine
Vielzahl von Heizgaskammern, die um die Reaktionskammer herum
ausgebildet sind.
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Ein reduziertes chromerzhaltiges Pulver entsprechend
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält
ungebundenen Kohlenstoff in einer Menge zwischen 3 und 10
Gew.%, bezogen auf die Pulvermenge.
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Ein reduziertes chromerzhaltiges Pulver entsprechend
einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
enthält das gesamte Chrom in einer Menge zwischen 22 und 48
Gew.% und das gesamte Eisen in einer Menge zwischen 11 und 24
Gew.%, jeweils bezogen auf die Pulvermenge.
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Der Teilchendurchmesser des Ausgangsmaterials aus Chromerz
und reduzeirtem Chromerz, sowie des kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittels
beträgt 3 mm oder weniger, da das reduzierte chromerzhaltige
Pulver erfindungsgemäß durch Reduktion des Chromerzpulvers
erhalten wird, während es sich beim Verrühren und Mischen im
Ofen im Kontakt mit dem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel
befindet, so daß die Kontaktfläche
zwischen den Stoffen groß gehalten werden muß. Die Temperatur
ist auf den Bereich zwischen 1200 und 1500 ºC beschränkt, da
bei einer Temperatur unter 1200 ºC die Reduktion des
Chromoxids nicht in ausreichendem Maße vor sich geht, und
außerdem bei einer Temperatur über 1500 ºC das Chromerz weich wird
und an der Innenwandung eines Reaktionsraums anklebt, was den
Betriebsablauf schwieriger gestaltet.
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Wird das reduzierte chromerzhaltige Pulver in die
Stahlschmelze in einem Konverter eingeblasen, so werden, da
größere Anteile an Chrom und Eisen bereits in einen säurelöslichen
Zustand, d.h. in Chrom-Eisen-Karbid, überführt wurden, Chrom
und Eisen unter Bildung einer homogenen Legierung in der
Roheisenschmelze bzw. in der Stahlschmelze geschmolzen, ohne daß
sie einer Reduktion unterzogen werden. Deshalb ist eine zu
hohe Wärmemenge für die Reduktionsreaktion nicht nötig. Es
ist auch möglich, den Kohlenstoffzusatz und den Sauerstoff im
Konverter zu verringern, da der Reduktionsgrad in dem
reduzierten
chromerzhaltigen Pulver hoch ist. Hierbei spielt der
im reduzierten chromerzhaltigen Pulver in nicht oxidierter
Form verbleibende freie Kohlenstoff die Rolle des
Kohlenstoffzusatzes, so daß es möglich ist, die Menge des
Kohlenstoffzuschlags zu verringern. Außerdem kann wegen des
Zuschlags von chromhaltigem Material die Dauer der zum Frischen
erforderlichen Zeit im Konverter auf ein Mindestmaß verkürzt
werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermischt und
verrührt man das in Pulverform vorliegende Chromerz und das
kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel in inerter Atmosphäre bei
geeigneter Temperatur miteinander. Dies bedeutet, daß die
Reduktionsreaktion in inerter Atmosphäre abläuft, während das
Chromerzpulver und das kohlenstoffhaltige Pulver miteinander
vermischt und verrührt werden. Im Pulverzustand des
Chromerzes wird ein so hoher Reduktionsgrad erreicht, daß sogar 85%
oder mehr Prozent der gesamten Chrommenge in Chromkarbid,
also eine säurelösliche Chromform, übergeführt werden. Die
Reduktion des Eisens läuft vorzugsweise in einer mit der
Chromreduktion vergleichbaren Weise ab, wobei 95% oder mehr der
gesamten Eisenmenge in Eisenkarbid, also eine säurelösliche Eisenform,
umgesetzt werden. Da erfindungsgemäß die Ausgangsstoffe in Pulverform
eingesetzt werden, ist weder ein vorheriger Vorgang zur
Agglomeratbildung noch ein anschließender Vermahlungsschritt
überhaupt erforderlich. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Chromquelle besitzt einen hohen Reduktionsgrad und ist nicht
kostspielig.
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Im folgenden wird nun die vorliegende Erfindung anhand
von Fig. 1 und 2 weiter beschrieben, die einen extern
beheizten Drehofen zeigen.
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In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen extern beheizten Drehofens im Querschnitt vertikal zur
Drehachse dargestellt. Fig. 2 zeigt denselben Ofen,
allerdings im Querschnitt parallel zur Drehachse.
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Die Innenfläche des zylindrischen Stahlmantels 1 ist
dabei in radialer Richtung rundherum mit wärmeisolierenden
Ziegeln 2 ausgekleidet.
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Die Höhe der wärmeisolierenden Ziegel 2 ist um den
gesamten Stahlmantel 1 herum nicht gleichmäßig, sondern die
tragenden Ziegel 3 befindet sich in entsprechendem Abstand
dazwischen; beispielsweise ist bei dem in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel jeder siebte Ziegel ein tragender Stein.
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Die Tragziegel 3 tragen die Keramikplatten 4, die die
Trennwände zwischen den Heizgaskammern 6 bildet. Ein Reaktionsraum
5 mit mehreckig geformtem Querschnitt wird somit von den
Keramikplatten 4 und den Tragziegeln 3 umschlossen. Außerdem
ist eine Vielzahl von Heizgaskammern 6 um den Reaktionsraum 5
herum vorgesehen, die von den wärmeisolierenden Ziegeln 2,
den Tragziegeln 3 und den Keramikplatten 4 gebildet werden.
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Der Korpus 20 des Drehofens wird mittels Rollen 8 über
Ringe 7 gelagert und wird mittels einer (nicht dargestellten)
Stromquelle angetrieben und in Drehung versetzt. Der
Verbrennungsofen 22 und die Platten 21 sind mit dem Korpus 20 des
Drehofens so verbunden, daß eine integrale Konstruktion
entsteht. Und zwar bilden dabei der Korpus 20 des Drehofens, der
Verbrennungsofen 22 und die Platten 21 insgesamt einen
integral rotierenden Ofenkorpus.
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Der Korpus 20 des Drehofens wird in der Weise in
Schrägstellung gehalten, daß das neben den Platten 21 liegende Ende
höher liegt und gegenüber der Horizontalen einen kleinen
Winkel einschließt. Die Rohre zur Zuleitung von Brennstoff und
Luft sind über nicht dargestellte Kreuzgelenk an die Brenner
11 angeschlossen. Die Brenner 11 drehen sich dabei zusammen
mit dem Korpus 20 des Drehofens.
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Wegen ihres vorstehend erläuterten Aufbaus drehen sich
der Reaktionsraum 5 und die Heizgaskammern 6 bei Drehung des
Stahlmantels 1 integral zusammen mit diesem.
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Das in der Brennkammer 10 erzeugte heiße Gas wird durch
die Heizgaskammern 6 des Drehofenkorpus 20 geleitet, der der
Verbrennungskammer 10 gegenüberliegt. Die heißen Gase
erwärmen die Keramikplatten 4 der Trennwandungen, während sie die
Heizgaskammer 6 durchströmen, und werden nach dem Durchtritt
durch die Abgasöffnung 14 in der Abgaskammer 9 aufgefangen
und schließlich über einen Abgasauslaß 13 nach außen aus der
Heizanlage ausgetragen. In der Zwischenzeit werden die zu
verarbeitenden Stoffe über den Rohmaterialeintrag 15 in den
Reaktionsraum 5 eingebracht und anschließend zur Drehbewegung
im Reaktionsraum 5 veranlaßt, während sie indirekt durch das
gegenüber diesem Material isolierte Verbrennungsgas erwärmt
werden. Anschließend werden diese Materialien, die nun das
(fertige) Produkt darstellen, über den Endproduktauslaß 16 am
unteren Teil des Verbrennungsofens 22 aus dem Reaktionsraum 5
abgezogen. Anschließend wird das fertige Produkt über die
schräge Förderrinne 17 aufgefangen und abgezogen.
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Als wärmeisolierendes Ziegelmaterial werden Ziegelsteine
mit geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt, um so die
geringstmögliche Wärmeabstrahlung nach außen durch den
Stahlmantel zu erzielen. Aus praktischen Gründen liegt die
Wärmeleitfähigkeit (α-Wert) der wärmeisolierenden Ziegel zwischen
418,7 - 8374 J/m hºC [0,10 - 2,0 kcal/m hºC] (bei 1000ºC),
und vorzugsweise 418,7 - 2093,5 J/m hºC [0,10 - 0,5
kcal/m hºC]. Die wärmeisolierenden Ziegel können porös sein;
beispielsweise liegt ihre Porosität zwischen 60 und 70%. Die
wärmeisolierenden Ziegel können zweischichtig aufgebaut sein.
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Da die Tragziegel 3 zur Abstützung des Keramikpolygons
eingesetzt werden, sollten Ziegel mit hoher Festigkeit
verwendet werden, auch wenn dies geringfügig zu Lasten der
Wärmeleitfähigkeit
geht. Als Ziegelmaterial für die Tragziegel
wird vorzugsweise ein auf Schamotte und Tonerde basierender
Werkstoff verwendet. Die Ausmauerung mit den
wärmeisolierenden Ziegeln 2 kann unter Verwendung eines vergießfähigen
feuerfesten Materials erfolgen.
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Das zur Bildung des Polygons verwendete Keramikmaterial
sollte eine solche Festigkeit besitzen, daß es gegenüber
hohen Temperaturen von 1400ºC oder darüber widerstandsfähig
ist, und eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben, und außerdem
sollten die heilen Verbrennungsgase das Material nicht
beeinträchtigen. Zu den Werkstoffen, die diese Voraussetzungen
erfüllen, gehören Keramikstoffe wie Siliziumkarbid,
Aluminiumnitrid, Tonerde, und dergleichen. Besonders bevorzugt wird
Siliziumkarbid, da großflächige Sinterprodukte angeboten
werden. Gesintertes Siliziumkarbid besitzt eine
Wärmeleitfähigkeit von 41870 J/m hºC [10 kcal/m hºC] oder darüber (bei 1000
ºC), eine Verdichtungsfestigkeit (Biegefestigkeit) von 200
kg/cm² oder darüber (bei 1300ºC), und zeichnet sich durch
hohe Festigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Diese
Festigkeit genügt, um die Last der Materialcharge unter dem Einfluß
des Verbrennungsgasstroms zu tragen.
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Bei dem im folgenden beschriebenen Beispiel wurde ein in
gleicher Weise wie vorstehend erläutert aufgebauter Ofen
verwendet. Die Bemaßung des Ofens war dabei folgendermaßen:
Innendurchmesser des Eisenmantels - 1300 mm; Länge des
Eisenmantels - 11 m; Drehgeschwindigkeit - 0,12 UpM; Brennstoff
für die Brenner - Schweröl; höchste Temperatur der Wandung
des Reaktionsraums - 1475 ºC; und Länge des Bereichs der
Reaktionsraumwandung, an der eine Temperatur von 1200 ºC oder
darüber herrschte - 7 m.
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Das Chromerz, das Weißblech und die Kohle, jeweils in
pulverisierter Form und mit der in Tabelle 1 angegebenen
Zusammensetzung, wurden in der Weise abgewogen und vermischt,
daß die Kohlenstoffmenge die gleiche wie diejenige ist, die
zur 100%igen Reduktion des Chromerzes benötigt wird. Die
Ausgangsstoffe wurden über die Beschickungsöffnung in den
Reaktionsraum 5 eingebracht. Sie wurden dort unter Drehung des
Drehofenkorpus 20 in Drehung versetzt und miteinander
verrührt. Die Ausgangsstoffe wurden vermischt und sukzessive
durch den Reaktionsraum zur Austragsöffnung 16 hin gefördert,
wo das Produkt abgezogen wird. Während dieser Förderbewegung
wurden die Ausgangsstoffe durch den direkten Kontakt mit der
aus den Keramikplatten 4 bestehenden Trennwand und durch
abgestrahlte Wärme erwärmt. Das in Pulverform vorliegende
Chromerz und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wurden
durch die Rührbewegung zwangsweise miteinander in Kontakt
gebracht. Dabei werden die Kontaktpunkte durch das Rühren ständig
erneuert. Die Reduktionsreaktion lief zwischen den Festphasen
an den Kontaktpunkten ab, wo die Temperatur auf 1000 ºC oder
darüber anstieg.
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Die Verweildauer der Ausgangsstoffe in dem vorstehend
beschriebenen Drehofen mit externer Beheizung betrug 6,8
Stunden. Dabei wurden ingesamt 1,4 Tonnen Rohmaterial stündlich
verarbeitet. Das Rohmaterial wurde während einer Verweildauer
von 1,9 Stunden auf eine Temperatur von 1200ºC oder darüber
erwärmt. Die chemische Analyse des dabei entstandenen Produkts
ist in Tabelle 3 gezeigt. Der Reduktionsgrad des Eisens und
des Chroms betrug jeweils 99% bzw. 88.2%.
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Zum Vergleich wurde die gleiche Reduktionsbehandlung wie
zuvor mit dem Preßgranulat (Pellets) vorgenommen. Dabei
wurden die Pellets durch Feinzerkleinerung des in vorstehender
Weise abgewogenen und vermischten Rohmaterials auf eine
Korngröße gebracht, bei der es zu 90% eine Siebmaschenzahl von
200 aufweist. Dem Pulver wurden Bentonit und Wasser
beigemischt, anschließend wurde es auf einen Teilchendurchmesser
zwischen 5 und 20 mm pelletisiert und abschließend wurden die
Pellets getrocknet. Der Reduktionsgrad des Eisens und des
Chroms betrug 97,8% bzw. 93,6%, wie aus Tabelle 3 ersichtlich
ist.
Tabelle 3
Erfindung
Vergleich
t. = insgesamt
f. = fest
RR = (A/B) x 100 (%)
A = (Cr f.)/34,67 + (Fe f.)/55,85
B = (Cr t.)/34,67 + (Fe t.)/55,85
Industrielle Einsatzfähigkeit
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Das erfindungsgemäße reduzierte chromerzhaltige Pulver
läßt sich zur Gewinnung von Edelstahl und anderen
chromhaltigen Stahlsorten in einem anderen Konverter als einem
Verhüttungsbehälter einsetzen, in welchem die überwiegende Reaktion
die Oxidation ist. Wird ein Konverter mit einem
erfindungsgemäßen reduzierten chromerzhaltigen Material mit hohem
Reduktionsgrad beschickt, kann eine Reduktionsreaktion vermieden
werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine
Pelletisierung nicht notwendig. Die erfindungsgemäß eingesetzten
Wärmeenergiequellen können Schweröl oder andere Brennstoffe, oder
auch elektrischer Strom sein. Aus diesem Grund eignet sich
das erfindungsgemäße Verfahren zur kostengünstigen Gewinnung
eines reduzierten chromerzhaltigen Pulvers mit hohem
Reduktionsgrad.