-
Verfahren zum Entschwefeln von Eisen oder Eisenlegierungen Die Verhüttung
von Eisenerzen, insbesondere solchen, die einen hohen Kieselsäuregehalt haben, wird
vielfach so geleitet, daß mit saurer Schlacke -gearbeitet wird. Hierbei entsteht
ein Eisen, 'das Schwefelgehalte bis i % und darüber aufweisen kann. Auch
beim Einschmelzen von Schrott kann Eisen mit ähnlich hohen Schwefelgehalten anfallen.
Derartige und andere Eisensorten werden gewöhnlich entschwefelt, damit sie für ihren
Verwendungszweck geeignet werden. Die Entschwefelung geschieht entweder mittels
Mangan, ,z. B. im Mischer, oder es werden besondere Entschwefelungsverfähren angewendet,
bei denen def Schwefel aus .dem Eisen durch Benutzung basischeSchlacke entfernt
wird, wobei man in der Praxis :bisher -nur mit sodahaltiger Schlacke: brauchbare
Ergebnisse ertelte. Im Siemens-Martiii-Ofen -flder Elektroofen werden auch flüssige
Kälkschlaklken zur Entschwefelung benutzt. Die allgemeine Ansicht der Fachwelt ging
bisher dahin,. daß nur eine flüssige Schlacke enfschwefeind wirken kann. Diese bekannten
Entschwefelungsverfahren sind aber teuer, da :sie nicht ohne Aufwand wertvoller
Entschwefelungsmittel; wie Mangan, Calciumcarbid oder Soda, auskommen können. Außerdem
erfordern .sie verhältnismäßig lange Zeit.
-
Nach älteren bekannten. Verfahren wurden Mischungen von Manganoxyden,und
Eisenoxyden oder Kalkeisenerzschlacken im Schmelzfluß angewendet, um insbesondere
Phosphor, aber gleichzeitig - auch Schwefel, Silizium und andere Verunreinigungen
aus geschmolzenem Eisen zu entfernen. Für .diese Verfahren wurden Schaukelöfen oder
Trommelöfen -verwendet. Hierbei mußten indessen
die Reinigungsmittel
bei jeder Charge wiederholt erneuert werden, um eine einigermaßen brauchbare Wirkung
zu erzielen. Trotzdem war die Entfernung der Verunreinigungen _ und insbesondere
die Entschwefelung nicht -sehr weitgehend, so daß für den zuletzt genannten Zweck
diese Verfahren nicht genügten. Um Eisenschwamm z, u entschwefeln, der durch Reduktion
von Eisenerzen unterhalb der Schmelztemperatur des Eisens gewonnen worden war, hat
man den fein zerkleinerten Eisenschwamm in. Mischung mit fein gemahlenem Kalk auch
schon bei Temperaturen von etwa 75o bis 85o° C im Drehofen in reduzierender Atmosphäre
erhitzt und dadurch den Schwefelgehalt des Eisens auf et-,va 0,03 0(o erniedrigen
können. Auf Eisen. das bereits den flüssigen Zustand durchlaufen hat, ist dieses
Verfahren indessen nicht anwendbar. Denn, wenn derartiges Eisen selbst nach weitgehender
Zerkleinerung diesem Verfahren unterworfen wird, tritt eine wesentliche Entschwefelung
nicht ein. Es ist ferner bekannt, kleinstückiges Eisen, insbesondere in Form von
nach dem Krupp-Rennverfahren hergestellte Eisenluppen zwecks Entfernung von Schwefel,
Arsen und anderen schädlichen Beimengungen mit feinkörnigen Reinigungsmitteln zu
mischen und die Mischung z. B. im Herdofen auf Temperaturen zu erhitzen, bei denen
das Eisen schmilzt. Beim Schmelzen des Eisens tritt das Reinigungsmittel an die
Oberfläche und wird vom Eisenbad abgezogen. Auch bei diesem Verfahren ist die Reinigungswirkung
nicht besonders weitgehend: Es wurde nun gefunden, daß sich die Wirkung des Reinigungsmittels
noch wesentlich erhöhen läßt, so daß es gelingt, schwefelhaltiges Eisen, das durch
Reduktion im schmelzflüssigen- Zustande oder durch Einschmelzen von Schrott gewonnen
worden ist, sehr weitgehend .bis auf Schwefelgehalte von- etwa o,oi o% und vorzugsweise
noch weniger zu entschwefeln und auf diese Weise ein: hochwertiges Sondereisen zu
erzielen,. das sich vorzüglich für- Gießereizwecke oder für die Stahlherstellung
eignet. Eine derart weitgehende Entschwefelung läßt sich nach den bekannten Verfahren,
die nicht im Elektroofen durchgeführt werden, kaum erreichen. Nach der Erfindung
wird im Drehrohrofen gearbeitet, und zwar wirderfindungsgemäß das flüssige Eisen
mit solchen Mengen Kalk behandelt, @daß die bei der Aribeitstemper atur entstehende
Schlacke in trockenem, nicht fließen= dem.Ztzstand vorliegt, wobei nach Abstich
des flüssigen Metalls die Schlacke durch Kippen des -Ofens ausgetragen wird.
Dadurch, daß die Kalkschlacke in ungeschmolzenem Zustande bzw. in Form eines außerordentlich
zähen Breies vorliegt, wird sie durch die Bewegung des Ofens ständig in das flüssige
Eisen hineingearbeitet. Obwohl eine flüssige Schlacke während der Entschwefelung
nicht vorliegt, wird durch diese besondere Art der Mischung von Eisen und Entschwefelungsnittel
die Entschwefelung außerordentlich wirksambeschleunigt. SiegehtinkürzesterZeit vor
sich, und es lassen sich die gewünschten niedrigen Schwefelgehalte im Fertigerzeugnis
vonä,ozofobequem erreichen, insbesondere auch dann, wenn als Ausgangsstoff hochschwefelhaltige
Eisensorten verwendet werden, die bis zu 1110 Schwefel und darüber.enthalten. Die
Kalkmenge, die dabei angewendet wird,- ist gering; ebenso der Aufwand an Brennstoff,
insbesondere wenn das Eisen flüssig in den Ofen eingesetzt wird.
-
Für das Verfahren gemäß der Erfindung können an sich bekannte Drehöfen
oder auch Schaukelöfen verwendet werden. Diese Öfen werden so ausgebildet, daß die
trockene Schlacke nach dein Abstich des Eisens .durch Kippen des Ofens entleert
werden kann. Da die Schlacke nicht fließt, sind große Entleerungsöffnungen vorzusehen
und ist die Innenform des Ofens so zu wählen, daß die Schlacke auch tatsächlich
von allen Stellen des Ofens nach der Austrageöffnung rutschen kann.
-
Als besonders vorteilhaft für die Ausführung des Verfahrens hat sich
ein für andere metallurgische -Zwecke schon angewendeter Drehofen erwiesen, der
um eine waagerechte Achse umläuft, um eine senkrechte Achse drehbar ist und z. B.
auf einer Drehbühne angeordnet ist. Der Ofen-ist in der Weise kippbar ausgebildet,
daß die Schlacke und zweckmäßig auch das Eisen durch eine seiner Stirnseiten entleert
werden können. Zweckmäßig liegt die Kippachse nahe dem einen oder anderen Ofenende,
wobei die Anordnung so getroffen ist, daß -der Ofen um diese Kippachse schräg oder
senkrecht gestellt werden kann, In ähnlicher Weise können natürlich auch Schaukelöfen
kippbar ausgebildet werden, so daß das Eisen und die -Schlacke durch eine Stirnseite
aus dem Ofen entfernt werden können.
-
Beispiel z In dem beschriebenen Drehofen wurden io t Roheisen eingeschmolzen.
Das geschmolzene Eisen enthielt etwa 4,5 °/o C, 0,3'1" Mn, 0,o15°la Si, o,oz°/o
P und 0,4'J, S. Nach dem Einschmelzen wurden 50o kg gebrannter Kalk zugesetzt, während
der Ofen umlief. Die Beheizung des Ofens erfolgte durch Kohlenstaubbrenner mit vorgewärmter
Luft von etwa 50o° C. Zur Vermeidung von ° KohlenstoffvL-rLusteil:beim Einschmelzen
wurden 5001:g
Koksgrus dem Einsatz beigegeben. Beim Drehen des Ofens
Floß das Eisen ständig über die trockene und nachher dickbreiige Kalkschlacke hinweg..
Nach etwa r Stunde wurde das Eisen unter der Schlackendecke abgegossen und die Schlacke
danach durch weiteres Schrägstellen des Ofens ausgekippt. Das abgezogene Eisen hatte
folgende Zusammensetzung; C 4.,i6010, P o,oi50/" Mn o,30/" Si 0,0.i50/0, S o,oio0/0,
Rest Eisen.
-
Die. Zusammensetzung der angefallenen Schlacke war folgende: Fe O
80I0, Ca 0,5 5,60%, M90 4,40%" Si0? 220/" A1.03 60/" S 3650/0. Beispiel 2
-Dieselbe Menge des gleichen Eisens wurde flüssig in den Ofen eingesetzt. Gebrannter
Kalk in der im Beispiel r angegebenen Menge und 3ookg Koksgrus waren vorher in den
Ofen gebracht worden. Der Brenner war mit neutraler Flämme eingestellt. Die Entschwefelung
erfolgte in der gleichen Weise und annähernd in der gleichen Zeit wie im Beispiel
i. Eisen und Schlacke. hatten annähernd dieselbe Zusammensetzung, mit dem Unterschied,
daß der Kohlenstoffgehalt des Eisens etwas höher, nämlich bei 4,7/, lag. Es ist
natürlich auch. möglich, Kalk und Kohle erst nach Einsetzen des flüssigen Eisens
aufzugeben. Beispiel 3 Roheisen mit o;7010 P, o,350Io S und o;80% Si wurde mit oxydierender
Flamme im Trommelofen unter Kalkzusatz eingeschmolzen. Mit dem Einschmelzen war
eine starke Frischwirkung verbunden, die die Entfernung des Kohlenstoffes bis auf
o,o8% und eine ähnlich @veitgehende Entfernung von Phosphor und Silizium zur Folge
hatte. Die Entschwefe-Jung erfolgte dann wie beschrieben, nachdem nochmals 60o kg
gebrannter Kalk zugesetzt wurden. Nach der @ Entschwefelung enthielt das Eisen-
0,05%.C, 0;020I0 Si, 0,05010P, ö,oo6% S, Rest Eisen. - Setzt man der Charge, zweckmäßig
nach der Entsch-#vefelung, noch Kdhlenstoff. zu, z. B. in Form von Koksgrus oder
Anthrazit, so läßt sich dieses Eisen wieder bis auf 4,5 bis 4,801o C aufkohlen,
ohne daß die Phosphor=, Silizium- und Sch*efelgehalte zunehinen. Diese Ausführungsform
der Erfindung führt also zu einem hochwertigen, dem schwedischen Holzkohleneisen
gleichen Sondereisen unter Verwendung minderwertiger Eisensorten als Ausgangsgut.
-
Bei der Fintschwefelung muß natürlich dafür Sorge getragen werden,
daß die Wirkung des Kalkes nicht durch Verschlackting von im Eisen enthaltenen Bestandteilen,
insbesondere Kieselsäure oder Silizium, geschwächt wird. Doch läßt sich selbst mit
Schlacken, die auf i Gewichtsteil Kieselsäure 2,5 Gewichtsteile Kalk enthalten,
noch eine guteEntschwefelungswirkungerzielen. Zweckmäßig ist es, in manchen Fällen
den Kalk-Behalt höher zu halten, z. B. das Verhältnis Kieselsäure zu Kalk bis zu
i : 3,5 und in Ausnahmefällen bis zu i : 5 zu wählen.