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Verfahren zum Entschwefeln von flüssigem Eisen oder Eisenlegierungen
Nach dem Hauptpatent 7 15 908 werden flüssiges Eisen oder flüssige Eisenliegierungen
mit Kalk im Drehofen in der Weise jentschwefelt, daß der Kalk bei der Arbeitstemperatur
in trockenem, nicht fließendem Zustande vorliegt. Die nach beendigter Entschwefelung
vorliegende Schlacke soll dabei auf etwa 2,5 Gewichtsteile Calciumoxyd höchstens
i Ge,#vIchtsteil Siliciumdioxyd enthalten. Zweckmäßig wird mit einem Drehofen gearbeitet,
der durch Neigen in der Längsrichtung um eine nähe am Ofenende .senkrecht zur Drehachse
angeordnete waagerechte Kippachse senkrecht oder schräg gestellt werden kann. Diese
Ofenbauart ermöglicht es, die trockene oder teigige Schlacke nach dem Abstich des
Metalls durch Neigen des Ofens .auszutragen. Das Ents,chwefelungsverfahren nach
dem Hauptpatent kann gleichzeitig mit einem Frischverfahren verbunden werden. Es
verläuft dann etwa derart, daß das Eisen mit wesentlichen Gehalten an Silicium,
Phosphor, Schwefel und gegebenenfalls anderen Verunreinigungen zunächst unter Kalkzusatz
oxydierend erhitzt wird, bis Silicium, Phosphor !o. dgl. und gegebenenfalls vorhandener
Kohlenstoff oxydiert und aus dem flüssigen Eisen entfernt sind. Das Eisen wird dann
zweckmäßig unter weiterem Kalkzusatz lents;chwefelt und wieder aufgekohlt.
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Die Erfindung hat eine weitere Ausgestaltung dieses mit einer Frischwirkung
verbundenen Entschwefelungsverfahrens zum Ziel, die es ermöglicht, besonders brauchbare
Eisensorten
zu gewinnen. Nach der Erfindung wird silicium- und phosphorhaltiges Eisen entschwefelt,
wobei mit Kalk- und Kokszuschlag und neutraler oder reduzierende Flamme gearbeitet
wird. Llberrascliend,cfweise gelingt es dabei, außer dem Schwefel ,auch noch den
größten Teil des Siliciums aus;' dem Eisen zu .entfernen, während der Phosphor darin
praktisch erhalten bleibt. hnlich wie Phosphor verhält sich auch das :Mangan. Auch
der Koh:eastoftgehalt des Eisens -erfährt bei diesem Verfahren keine wesentliche
Abnahme. Durch ausreichende Bemessung des Kokszuschlages gelingt es sogar, während
der Entschwefelung eine gewisse Aufkohlung herbeizuführen, so daß das Eisen auch
mit einem Kohlenstoffgehalt aus dem Verfahren gemäß der Erfindung hervorgehen kann,
der höher liegt als der des eingesetzten Eisens.
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Durch die Erfindung gelingt es, ein für das Thomas- oder das Siemens-Martin-Verfahren
vorzü;lich geeignetes Roheisen auch aus solchen Eisenorten zu erzeugen, die für
diese Verfahren bisher wenig geeignet warn. Natürlich zeichnet sich das Eisen auch
durch einen niedrigen Schwefelgehalt aus, so daß es möglich ist, nach den bekannten
Verfahr°n aus erfindungsgemäß behandeltem Eiseen sehr brauchbare Flußeisen- und
Stahlsorten ztt gewinnen. Besonders -eeigrnet für das Verfahren gemäß der Erfindung
ist ein mit Kohlenstaubfeuerung betriebener Drehofen, weil es mittels der Kohl°nstatibfeuerung
gelingt, die Oxydation des Siliciums und die. Entfernung des Schwefels am weitgehendsten
durchzuführen und dabei den Phosphor-, Mangan- und Kohlenstoffgehalt des Eisens:
am sichersten aufrechtzuerhalten. Aber auch g.asgefeuerte C)fen sind verwendbar.
Nur muß man bei dieser Arbeitsweise für eine weSentlich stärker reduzierende Ofenatmosphäre
sorgen und.'oder mit vermehrtem Kokszuschlag arbeiten.
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Es ist bekannt, bei der Entscliivefelutig von Eisen das Entschwefelungsmittel
in Gegenwart von Koks auf das flüssige Metall -einwirken zu lassen. Bei diesem Verfahren
werden flüssiges Eisen und flüssige Schlacke in einen gegebenenfalls heizbaren Behält--r
eingetragen. Durch einen besonderen Abstich wird dafür gesorgt, daß der Behälter
ständig mit Eisen bis zu einer gewissen Hölle g°füllt ist. Dann wird Koks auf die
Schlacke aufgegeben und der Koks durch ein Gitter in die Schlacke hineingedrückt.
Das zu raffinierende Eisen wird auf das Gitter gegossen, so daß es in feiner Verteilung
durch den Koks und die Schlacke niederrieselt. Dabei wird durch die gleichzeitige
Einwirkung des Kokses und der Schlacke der Schwefel des Eisens in die Schlacke übergeführt.
Da mit einem feststehenden Ofen und finit einer flüssigen Schlacke gearbeitet -wird,
lälit sich mit diesem bekannten Verfahren nur eine mäßige Entschwefelung des Eisens
erzielen. Es,kann aber der Schwefel nicht weitgehend aif dem Eisen entfernt und
gleichzeitig das ' cium unter Erhaltung des Phosphors oxyiert werden.
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Nach einem anderen bekannten Verfahren «-erden Alkalien zum Entschwefeln
von flüssigem Roheisen verwendet. D*,e Entschwefelung findet in einem Konverter
mit basischer oder neutraler Auskleidung oder einem ähnlichen Ofen statt, in dem
die Möjliclikeit gegeben ist, dem zu behandelnden Gut noch zusätzliche Wärme zuzuführen.
Wird dann auf die Alkalischmelze ein schwacher Windstrahl gerichtet, um sie in ständiger
Bewegung zu halten und oxydierende Bedingungen in dem Raffiniergefäß zu schaffen,
so geht außer dem Schwefel auch noch das Silicium in die Schmelze übe:-. Mangan
und Eisen werden dagegen nicht oxydiert. Es werden also oxydierende: Bedingungen
in der Schmelze aufrechterhalten, um zu einer gleichzeitigen Entfernung des Schwefels
und Siliciums aus dem Roheisen zu gelangen. Würde man im Drehrohrofen unter Benutzung
von Kalk und Koks als Raffinationsmittel eine oxydierende Atmosphäre aufrechterhalten,
so würde mit dem Silicium auch gleichzeitig der Phosphor aus dem Eisen entfernt
werden. Es zeigt sich somit, daß beim Raffinieren mit Alkalien andere Reaktionsbedingungen
eingehalten werden müssen .als beim erfindungsgemäßen Raffinieren mit Kalk und Koks
im Trommelofen, um die gleichen Wirkungen herbeizuführen. Man kann also die Raffinati:on
mit Alkalien überhaupt nicht mit der Raffination mit Kalk vergleichen. Außerdem
bestehen zwischen dem bekannten Verfahren und der Erfndung noch die Unterschiede,
daß bei jenem mit einer flüssigen Schmelze und in nicht @ie@@egtem Ofen raffiniert
wird, -während es erfindungsgemäß unerläßlich ist, daß das Raffinationsmittel im
trockenen Zustande angewendet und ein bewegter Ofen benutzt wird.
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Auch Erdalkalien sind schon als Raffinationsmittel für flüssiges Eisen
verwendet worden. Hierbei wurde jedoch zunächst das Eisen geschmolzen und die Schlacke
von dem Eisen getrennt. Auf das flüssige Eisen wird dann in einem Mischer oder Transportgefäß
die erste Portion des Raffinatiotismittels aufgegeben, um den Schwefel -zu entfernen.
Dann wird die aus der Entschwefelung herrührende Schlacke entfernt und das Eisen
in beliebiger Weise gefrischt. Hierbei entstand durch Oxydation des Siliciums wieder
eine Schlacke, die Kieselsäure enthielt und die infolge ihres Gehalts an Kieselsäure
die letzte Phase des
Verfahrens, die Phosphorentfernung, verhindern
würde. Die Phosphoroxydatüon erfolgt dann nach Entfernung dieser Schlacke und unter
Zusatz neuer Raffinationsmittelmengen. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden
weder Schwefel und Silicium nacheinander entfernt, noch: wird bei der Raffinatiön
von .einem Frischverfahren Gebrauch gemacht. Im Gegenteil soll mit neutraler oder
reduzierender Atmosphäre im Raffinationsofen gearbeitet werden, da sonst mit dem
Silicium auch der Phosphor oxydiert werden würde. Beispiel In einem Drehofen, der
auf einer Drehbühne aufgestellt ist und schräg bzw. hoch gestellt werden kann, wurden
6o t Rofheisen mit einer Temperatur von rund 1250' C eingebracht. Der Ofen war vorher
auf etwa 1300° C aufgeheizt und Kalksplit entsprechend einer Menge von 3 t Ca-0
in den Ofen gebracht. Das Roheisen hatte folgende Zusammensetzung: C ............
3,71 %, Si ............ 0,82 0/0, - Mn ........... 0,422 %, P ............. 1,80
%, S ............. o,168%.
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Das Eisen wurde etwa 1 Stunde lang im Ofen behandelt, während der
Ofen ständig gedreht und auf eine Temperatur bis etwa 135o° C aufgeheizt -wurde.
Das Eisen hatte dann die nachstehende Zusammensetzung: C . . . . . . . . . . . .
4,01 %, Si ............ 0,21 %, Mn ........... 0,40 %, P ............. 1,76 %, S
............. 0,035%. Bei 2stündiger Behandlung desselben Aus:-gangseiAens unter
den gleichen Bedingungen hatte das erfindungsgemäß veredelte Eisen folgende Zusammensetzung:
C ............ 4,19 %, Si ............ 0,05 %, Mn .. . .... .... 0,40 %, P .............
1,70.0/(), S ............. 0,o16%.
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Die Endtemperatur lag bei etwa 1400 bis 145o° C. In beiden Fällen
war das Eisen im Konverter gut verblasbar, bei geringem Auswurf. und gutem Ausbringen.
Die Schlacke, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung entstand, enthielt nur sehr
wenig Eisen und läßt sich auf Grund ihres hohen Kalkgehalts gut zu Zement verarbeiten.
Der Drehofen: wurde mittels Kohlenstaubfeuerung beheizt, wobei die zugeführte Verbrennungsluft
auf das 7- bis 8fache des Kahlenstaubgewichtes eingestellt wurde, was einer vollständigen
Verbrennung ohne Luftüberschuß entspricht. In den Ofenahgasen wurden Kohlenmonoxydgehalte
von etwa 4,20/0 festgestellt.