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Verfahren zum Herstellen von Gußeisen im Gießereischachtofen Es ist
in der Gießereipraxis bekannt und üblich, beim Schmelzen von Gußeisen im Gießereischachtofen
der Gattierung einen mehr oder weniger großen Anteil an Stahlschrott, Schmiedeeisenabfällen
oder anderem kohlenstoffärmen Eisen, und zwar möglichst in einer dem Ofendurchmesser
angepaßten verhältnismäßig grobstüakigen und großquerschnittigen Stückgröße zuzusetzen
und zum Schmelzen derartiger Gattierungen nur die für das Umschmelzen von Grauguß
üblichen Koksmengen zu verwenden. Der Stahlzusatz zur Gattierung Gezweckt eine Erniedrigung
des Kohlenstoffgehaltes des erschmolzenen Eisens und bewirkt außerdem eine Erhöhung
der Schmelztemperatur.
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Als ,Stahlzusatz. zur Gießereischachtofengattierung hat man auch schon.
Stahl= oder @Schmiedeeisena@bfälle in Späne= oder Blechabfallform verwandt. Diese
minderwertigen kleinstückigen Abfälle hat man entweder mittels einer Exzenterpresse
in verdichtetem Zustand in die Schmelzzone des Ofens ein-. geführt oder man lzat
sie in möglichst dichtem Zustand in entsprechende Blechbehälter eingefüllt bzw.
auch in möglichst fest zusammengeballter dichter Form mit oder. ohne Bindemittel
brikettiert in den Ofen aufgegeben, wobei man größtenteils eine Erhöhung der Satzkoksmenge
für erforderlich hielt. Bei allen diesen Wiedereinschmeizverfahren läßt sich jedoch
ein beträchtlicher Abbrand an Eisen nicht vermeiden. ' .
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Bezüglich des Satzkoksverbrauches von Gießereischachtöfen finden sich
im Schrifttum Angaben, die unter der ausdrücklichen Voraussetzung,. d-aß keine nennenswerten
Mengen von Stahlabfällen einzuschmelzen sind, je
nach der Ofenbauart
und den Ofenbetriebsverhältniss:en mit 6 bzw. 6,6% als verm1nderte Satzkäksmengen
gegenüber normal üblichen anzusprechen .sind. In der Literatur ist jedoch hierzu
auch ausdrücklich betont, daf31 man selbst beim Zusammentreffen aller gün`= stigen
Umstände mit diesen verminderten Satzkoksmengen nur ein kaltes Eisen erhält und
daß ein Dauerbetrieb praktisch damit nicht möglich ist, so daß immerhin mindestens
ß bis io°to Satzkoks zur Erzeugung von einwandfreiem, .genügend heiß auslaufendem
Guß im Dauerbetrieb für erforderlich bezeichnet werden.
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Der Erfinder des vorliegenden neuen Verfahrens ehat nun erkannt, daß
einerseits die beim nicht zu vermeidenden Ah!brand von Stahlabfällen o. dgl. entwickelte
beträchtliche Wärme sich in überraschender Weise bei der Herstellung voll Gußeisen
im Gießereischachtofen im Wärmehaushalt des Ofens wirtschaftlich nutzbar dadurch
verwerten und andererseits dabei der Ofen tatsächlich auch im Dauerbetriebmit einer
geringeren Satzkoksmengeals üblich dadurch betreiben läßt, daß bei sonst gleichen
Verhältnissen der an der etwa üblichen Satzkoksmenge fehlende Koksanteil durch als
Wärmeträger in lockerer Form in den Ofen aufgegebene Stahlwolle oder dergleichen
großoberflächiges, geringquerschnittnges, kohlenstoffarmes Eisen ersetzt wird.
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In einem nicht vorveröffentlichten Patent ist schon vorgeschlagen
worden, zum Herstellen einer flüssigen basischen Eisen-Eisenoxydul-Kalkschlacke
zum Frischen von Roheisen und Rohstahl Stahlschrott in einem Schachtofen mit Heißwind
oder sauerstoffangereicherter Luft mit oder ohne Zusatz von Brenngas teilweise -zu
verbrennen und die bei diesem teilweisen Verbrennen des Stahlschrotts frei werdende
Oxydationswärme zum Schmelzen von Stahlschrott und Kalk in der gleichen Einrichtung
auszunutzen. Bei diesem Verfahren handelt es sich jedoch weder um die Herstellung
von Gußeisen noch um den Betrieb .eines Gießereischachtofens mit Koks als Brennstoff.
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Während bisher bei der Herstellung von Gußeisen -aus normalen Gattierungen'
für jeden Ofen .im praktischen Betrieb eine normale Mindestsatzkoksmenge benötigt
wurde, die beim Zusatz von Stahl zur Gattierung erst recht nicht unterschritten
werden konnte, gelingt es in völligem Gegensatz zu allen bisher bekannten Vorschlägen
und zur bisher gebräuchlichen Praxis gemäß dem neuen Verfahren, -unabhängig
von der Art der Gattierung, in allen Fällen mit bisher praktisch nicht für möglich
gehaltenen geringen Satzkoksmengen im Dauerbetriebe zu arbeiten und .dabei doch
ein genügend heißes Gußeisen laufend erschmelzen zu können, da trotz der verringerten
Satzkoksmenge infolge der Verbrennung der zugegebenen minderwertigen Stahlwolle
außerordentlich günstige Ofenverhältnisse bei ausreichend hohen Temperaturen geschaffen
werden.
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Zur :möglichst restlosen Ausnutzung der Verbrennungswärme der Stahlwolle
o. dgl. wird die als Wärmeträger dienende Stahlwolle vorzugsweise mit dem Koks zusammen
und mit diesem vermischt aufgegeben. Infolgedessen bleibt diese Stahlwolle bei Berechrrung
und Zusammenstellung der Gattierung außer Betracht, zumal sie auf die Gattierung
bzw. die Zusammensetzung des erschmolzenen Gußeisens unmittelbar kaum oder gar keinen
Einfluß hat.
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Infolge ihrer geringquersc'hnittigen und großoberflächigen Form nimmt
die Stahlwolle im Ofen sehr rasch außerordentlich hohe Temperatur an und verbrennt
in der Schmelzzone -unter hoher eigener Wärmeentwicklung, so daß es durchaus möglich
ist, mit verhältnismäßig geringen Zugaben von Stahlwolle einen erheblichen Teil
der normal üblichen Satzkoksmenge zu ersetzen.
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Es gelingt ..mittels des neuen Verfahrens ohne weiteres, 4o0.11) und
gegebenenfalls sogar mehr des normal üblichen Satzkokses durch einen gewichtsmäßig
bedeutend geringeren Stahlwollzvusatz, und zwar durch einen solchen in Höhe von
bis zu 309, des Gewichtes des normalen Satzkokses zu ersetzen.
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Obwohl, wie bei allen Wiedereinschmelzverfahren von kleinstückigen
Stahlabfällen, auch beim erfindungsgemäßen Verfahren durch das fast restlose Verbrennen
der Stahlwolle ein Eisenverlust durch Abbrand eintritt, gewährleistet -das neue
Verfahren infolge der .gewichts- und wertmäßig geringen Mengen der erforderlichen
Stahlwolle eine bedeutende Wirtschaftlichkeit, da nidht nur ;bis zur Hälfte und
mehr des normalen Satzkokses erspart wird, sondern weil diese eingesparte Koksmenge
durch eine gewichtsmäßig viel geringere Menge an ohnehin schwer brikettierbarer
oder anders verwertbarer Stahlwolle o. @dgl. ersetzt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens liegt darin, daß es möglich
ist, insbesondere bei schlechten Koksqualitäten mit hohem Schwefelgehalt die Satzkoksmenge
bedeutend zu verringern, ohne daß die Rinnentemperatur des ausfließenden Gußeisens
ungünstig beeinflußt würde. Bei dem neuen Verfahren, welches zufolge .der mengenmäßig
und räumlich verminderten Brennstoffmengen einen erhöhten Durchsatz ,gestattet,
zeigt sich in überraschender Weise, daß die Rinnentemperatur gegenüber der Rinnentemperatur
von mit normaler Koksmenge erschmolzenem Gußeisen
nicht nur,gleich
hoch, sondern gegebenenfalls bey entsprechend der Satzkoksverminderung richtig ibernessenem
Wollezusatz und diesem Wollezusatz angepaßten Windverhältnissen sogar höher ist.
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Infolge .der verminderten Satzkoksmenge ist bei dem neuen Verfahren
im Gießereischachtofen im allgemeinen für den gesamten Verbrennungsvorgang genügend
Wind, @d:h. Sauerstoff vorhanden. Je nach der Menge 'der Stahlwolle und je nach
der Ofenbauart bereitet es jedoch für den Fachmann keine Schwierigkeiten, -die der
jeweiligen verminderten Satzkoksmenge und der jeweiligen Stahlwollemenge entsprechenden
Verhältnisse bezüglich Windmenge und- Winddruck * bei einem Bestwert der Verbrennung
und der Rinnentemperatur .des ausfließenden Gußeisens zu regeln. So kann es in manchen
Fällen erforderlich sein, die Windmenge bzw. den Winddruck gegenüber den beim Schmelzen
mit normal üblichem Satzkoks gebräuchlichen Windverhältnissen zu erhöhen und wieder
in anderen Fällen, j e nach der Höhe des Stahlwollezusatzes, gegebenenfalls zu verringern.
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Ein beachtlicher Vorteil des neuen Verfahrens in metallurgischer Hinsicht
besteht auch darin, daß zufolge ,der verringerten Satzkoksmenge bedeutend weniger
Schwefel in den Einsatz .gelangt als .bisher, so daß ein äußerst schwefelarmes Gußeisen
ohne jegliche weitere Maßnahme hergestellt werden kann.
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Auch ist es ohne weiteres möglich, mit erheblich geringeren Kalkzuschlägen
als bisher zu arbeiten, wodurch für das Schmelzen der verminderten Kalkmenge ein
geringerer Wärmeaufwand nötig ist, der entweder eine Brennstoffersparnis oder eine
bessere Ausnutzung,der zur Verfügung stehenden Wärme zur Erhöhung der Temperatur
des erschmolzenen Eisens zur Folge hat. .
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Das neue Verfahren eignet sich zum Schmelzen von Gußeisen aus allen
Gattierungen; so kann die Gattierung beispielsweise lediglich aus Roheisen und Gußbruch
bestehen, es kann jedoch auch Stahl oder dergleichen kohlenstoffarines Eisen in
jeglicher Höhe als Gattierungsbestandteil Verwendung finden. Insbesondere im letzteren
Falle ergibt sich infolge der höhen Schmelztemperatur des Stahlschrotts ein heißes,
hochwertiges Gußeisen, welches infolge derniedrigen Satzkolcsmenge äußerst schwefelarrn
ist.
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Eingehende Versuche mit dem neuen Verfahren haben folgendes ergeben:
Ein Kupolofen; in welchem Roheisen und Gußbruch als ,Gattierung jeweils in Sätzen
von goo kg aufgegeben wurden, benötigte bisher pro Eisensatz eine Satzkoksmenge
von go kg.
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Gemäß dem neuen Verfahren wurde der gleiche Ofen mit ,dem gleichen
Eisensatz in Höhe von goo kg derart betrieben, daß für jeden Eisensatz nur 45 kg
Satzkeks gesetzt wurden, in welche 15 kg Stahlwolle verteilt waren. Es wurden in
dieser Weise zehn Sätze herunteugeschnzolzen, und .die Rinnentemperatur änderte
sich im Verlaufe des Herunterschmelzens ider Sätze praktisch nicht; sie betrug etwa
136o bis 135o°. Dagegen war das nach dem neuen Verfahren erschmolzene Gußeisen bedeutend
schwefelärmer als das in der üblichen Weise mit der Üblichen Satzkoksmenge erschmolzene
Gußeisen, und weiterhin waren die Schmelzkosten bedeutend geringer, da 45 kg I@olesdurch
nur 15 kg minderwertige Stahlwolle ersetzt wurden, wodurch sich eine Ersparnis von
0,75 AA ,bis i Add pro Tonne erschmolzenes Gußeisen ergab.
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An Stelle von Stahlwolle oder anderen lockeren, großoberflächigen,
geringquerschnittigen Stahlaabfällen, wie Blechabfällen, Blechbüchsen o. dgl., oder
zusammen mit diesen können als Wärmeträger gegebenenfalls auch ähnliche Abfälle
anderer leicht oxydierbarer Metajle, wie Aluminium o. dgl., Verwendung finden.