DE90356C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 18: Eisenerzeugung.

oder raffinirtem Eisen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 29. März 1896 ab.

In dem gewöhnlichen Puddelofen wird bekanntlich Roheisen auf einem Eisenschlackenboden gepuddelt; wenn es jedoch in den schmiedbaren Zustand übergeht, so ist die Temperatur nicht länger heifs genug, um es flüssig zu halten; das Metall setzt sich infolge dessen und kommt als Frischluppen heraus, also in einer schwammigen Form schmiedbaren Eisens voller Eisenschlacke; Bei der Herdofen-Stahlfabrikation, wie sie gewöhnlich in Ausübung steht, wird das Roheisen (im sauren Procefs) auf einem kieselsä'urehaltigen Boden geschmolzen, der so rein wie möglich sein mufs; ist das Metall flüssig geworden, so wird ein Quantum Eisenerz hineingeworfen, das oben auf dem geschmolzenen Roheisen schwimmt und wesentlich die Umwandlung dieses Roheisens in Stahl unterstützt: da aber das Eisenerz oben auf dem Roheisen schwimmt, so nimmt die Umwandlung eine lange Zeit, in Anspruch.

In dem basischen Herdofen wird der Boden aus Kalk und Magnesia gebildet und wenn das Eisen geschmolzen ist, wird Kalk und gelegentlich auch etwas Eisenoxyd eingebracht. Nach vorliegender Erfindung werden nun in der nachstehend beschriebenen Weise die Vorbedingungen des Puddelofens mit denen des Stahlschmelzofens verbunden, indem das Roheisen auf einem Eisenoxydboden geschmolzen, das gewonnene schmiedbare oder stahlartige Eisen aber verhindert wird, in die feste Form überzugehen (wie dies im Puddelofen der Fall ist), indem eine genügend hohe Temperatur unterhalten wird, um das Metall flüssig zu erhalten, so dafs es schliefslich als flüssiger Stahl oder homogenes Eisen (schweifsbarer Stahl) abgelassen werden kann.

In einer früheren Veröffentlichung des Erfinders (engl. Patent Nr. 3440 vom Jahre 1867) wurde vorgeschlagen, Gufsstahl und homogenes Eisen durch Behandlung von Roheisen oder raffinirtem Eisen mit reichen Eisenschlacken in einem Puddelofen zu behandeln, woselbst durch die Einwirkung von Eisenoxyd Läuterung und Umwandlung erzielt wurde, und dann bei dem oder vor dem Stadium des Fertigpuddelns (also gerade, ehe das Metall anfängt zu verdicken und ehe es zur Luppenbildung reif ist) das Metall in einen anderen Ofen überzuleiten, der die zum Schmelzen des Gufsstahles oder homogenen Eisens erforderliche hohe Hitze zu liefern im Stande ist.

Es hat sich aber in der Praxis herausgestellt, dafs, wenn das Metall in dem Puddelofen einen.genügenden Grad der Reinheit zur Ueberführung erlangt hatte, es nicht mehr genügend flüssig war, um in den zweiten Ofen übergeführt zu werden.

Um nun den eben genannten Nachtheil des 1867 veröffentlichten Verfahrens zu vermeiden und anstatt einen Puddelofen mit Eisenoxydausfütterung an Seiten und Boden zu benutzen und das Metall aus demselben in einen anderen Ofen überzuführen, soll nach vorliegender Erfindung das gesammte Verfahren sich in ein und demselben Ofen vollziehen, in welchem ein reiches Eisenoxydfutter (in Form von

reichen Eisenerzen) und eine Temperatur vorhanden ist,, die genügend hoch ist, um Gufsstahl oder homogenes Eisen (schweifsbarer Stahl) zu schmelzen. Der Ofenboden, auf welchem das geschmolzene Metall ruht, und die Ausfütterung an den Seiten ist, statt dafs diese Theile aus kieselsäurehaltigem Material, wie für das saure Verfahren, oder aus Kalk und Magnesia, wie für das basische Verfahren, bestehen, aus reichem Eisenoxyd in einem fein zertheilten Zustande zusammengesetzt. Geeignetes Material für diese Ausfütterung, besonders an den Seiten, ist ein reicher Ilmenit (Titaneisenerz), welches Metall weniger schmelzbar als gewöhnliches Eisenerz ist; pulverisirtes reiches Magneteisenerz jedoch, 70 bis 72 pCt. Eisen enthaltend, wird auch entsprechen und ist leicht erhältlich.

Es ist nicht nöthig, reiches Magneteisenerz zu benutzen; jedes Eisenerz, wenn es nur reichhaltig genug ist, wird dem Zweck entsprechen; auch ist es absolut nicht nothwendig, obgleich vorzuziehen, natürliche Eisenerze zu verwenden. Künstliche Eisenerze, wie gerösteter kupferhaltiger Eisenkies, Eisenoxyduloxyd (sogenannter Hammerschlag) aus Walzwerken, allein oder mit natürlichen Eisenerzen gemischt, werden dem Zwecke entsprechen, wenn sie reich genug an Eisen sind.

Es mufs grofse Sorgfalt darauf verwendet werden, dafs bei der Herstellung des Bodens A und der Seiten des Ofens nur Eisenoxyde, mögen dieselben nun natürliche oder künstliche sein, von der reichsten Art Verwendung finden und dafs sie in Pulverform eingebracht und gut niedergeschlagen werden, entweder auf einem kieselsäure- oder magnesiahaltigen Fundament. Im ersten Falle werden Seiten und Wölbung aus kieselsäurehaltigen Ziegeln und im letzteren Falle aus magnesiahaltigen Ziegeln hergestellt; es kann auch in einigen Fällen das Eisenoxyd bett dadurch hergestellt werden, dafs man flüssige reiche Eisenschlacke über das kieselsäurehaltige oder magnesiahaltige Fundament einlaufen und sich darauf absetzen läfst. Die Schlacke kann in einem kleinen benachbarten Ofen geschmolzen werden. Wird die Ofenausfütterung und der Boden aus granulirtem Eisenerz hergestellt, so feuchte man das Erz zuvor mit Wasser an, das irgend eine alkalische oder basische Substanz oder Lösung enthält; vorzuziehen ist eine gewöhnliche Kochsalzlösung, so dafs letztere unter der Einwirkung der Hitze die kleinen Partikel des Eisenerzes zusammenbackt bezw. überzieht, um auf diese Weise die Ofenausfütterung und den Boden so fest wie möglich zu machen.

In den Zeichnungen ist zur Ausführung des vorliegenden Erfindungsgegenstandes ein Doppelofen dargestellt, welcher dergestalt mit Regeneratoren C C ausgerüstet ist, dafs, während Metall bei hoher Temperatur auf dem Boden in dem einen Ofen (ζ. B. D) erhitzt wird, die aus letzterem entweichende Hitze ausgenutzt wird, um Metall auf dem Boden des anderen Ofens E niederzuschmelzen. Jeder Ofen D E wird abwechselnd mit Roheisen besetzt und dem Eisenoxydboden A überlassen, den Frischprocefs zu beginnen und denselben aufrecht zu erhalten, sobald das "Roheisen geschmolzen ist; nachdem es geschmolzen ist, wird in gewöhnlicher Weise verfahren, d. h. es wird je nach Bedarf Eisenerz, schmiedbares Eisen oder Stahlabfälle auf das flüssige Eisen aufgebracht wie es auch sonst geschieht. Sobald das Roheisen zu schmelzen beginnt, wird der allmälig schmelzende Eisenoxydboden auf dasselbe einwirken und die durch das Eisen emporsteigende Schlacke wird zersetzt. Der Sauerstoff verbindet sich mit dem Silicium, Phosphor und Kohlenstoff, etwa vorhandenem Schwefel und Mangan, und das an diese Körper gebundene Eisen bleibt mit demjenigen metallischen Eisen, welches durch Sauerstoffentziehung aus dem Erze gewonnen wurde, zurück, wodurch mehr oder weniger reines Eisen oder Stahl erzeugt wird, der durch die Hitze des Ofens in geschmolzenem Zustande erhalten bleibt. Das Eisen bezw. der Stahl wird, nachdem er in gewöhnlicher Weise mit Ferromangan und Ferrosilicium behandelt ist, abgelassen und zu Blöcken gegossen.

Ehe das Verfahren durch den Zuschlag von Ferromangan und Ferrosilicium beendet wird, kann je nach Wahl die Hauptmasse der oben auf dem flüssigen Eisen oder Stahl schwimmenden flüssigen Schlacke aus dem Ofen abgelassen werden.

In der Anordnung des Doppelofens nach Fig. ι (Vertikalschnitt), Fig. 2 (waagrechter Schnitt), Fig. 3 (Stirnansicht) und Fig. 4 (theilweiser Grundrifs) wird heifse Luft abwechselnd aus jedem Regenerator C C nach der entsprechenden Brennkammer F übergeleitet, welche für Oberflächenverbrennung mit festem Brennstoff auf einem massiven Herde G nach dem D. R. P. Nr. 80502 des Erfinders eingerichtet ist; die Brennkammer kann auch auf einem Roste mit geschlossenem Aschefall und Wasserabschlufs oder Dampfstrahl nach D. R. P. Nr. 86359 (Zusatz zu D. R. P. Nr. 80502) sich befinden.

In der Abänderung des Ofens nach Fig. 5 (theilweisem Verticalschnitt) und Fig. 6 (theilweisem waagrechten Schnitt) wird die heifse Luft in der Brennkammer F mit gasförmigem Brennstoff gemischt, der aus dem Gaszuleitungsrohr / zugeführt wird.

In jedem Falle werden die Oefen in einem Winkel zu einander angeordnet, so dafs die beiden Brennkammern mit den über letzteren liegenden Regeneratoren an ein und demselben Ende des Ofens neben einander liegen. Ob-

gleich solche Oefen durch den Zug eines Schlotes oder durch einen, mittels Dampfstrahldüsen hervorgerufenen verstärkten Windstrom in Betrieb erhalten werden können, erachtet es der Erfinder für vortheilhafter, die Oefen mit einem gelinden Windstrom zu betreiben, der durch ein Gebläse H erzeugt und durch ein Rohr H¹ mit Umstellklappe K (Fig. 3 und 4) in den oberen Theil eines jeden Regenerators übergeführt wird.

Statt des Doppelofens kann ein gewöhnlicher Stahlschmelzofen verwendet werden (Fig. 7), dessen Boden A und dessen Ausfütterung B rund um die Seiten des Herdes (ebenso wie in dem Ofen nach Fig. 1 bis 6) aus reichem Eisenoxyd besteht.

Roheisen, ob dasselbe nun verhältnifsmäfsig frei von Phosphor ist oder ein gut Theil Phosphor enthält, kann mit gleichem Vortheil durch dieses Verfahren des Frischens auf einem reichen Eisenschlacken- (Eisenoxyd-) Boden verarbeitet und ein reineres Product erhalten werden, als durch die gegenwärtig in Benutzung befindlichen sauren oder basischen Verfahren.

Es sei noch bemerkt, dafs es nicht nothwendig, ja dafs es schädlich ist, irgend welchen Kalk oder Magnesia zu der Beschickung bei diesem Frischprocefs auf einem Eisenoxydboden zuzuschlagen und ist es nicht nöthig, dafs das Eisenoxyd absolut frei von Phosphor ist, nur mufs es. genügend reich und verhältnifsmäfsig frei von Schwefel sein. Obgleich angegeben wurde, dafs das Roheisen kalt auf den Eisenoxydboden des Schmelzofens eingebracht wurde, kann es auch in geschmolzenem Zustande zugeführt werden, direct vom Hochofen oder vom Kupolofen oder aus einem Mischer, . da das Eisenoxydfutter das Frischen des Eisens befördert, das ferner noch, in den Anfangsstadien, durch ein gewisses Mafs von Rühren unterstützt werden kann, wie dies gewöhnlich in Puddelöfen geschieht.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Verfahren zur Herstellung von Stahl oder homogenem Eisen (schweifsbarem Stahl) aus Roheisen oder raffinirtem Eisen, darin bestehend, dafs letzteres in ein und demselben Ofen der gleichzeitigen Einwirkung einer Ausfütterung aus reichem Eisenerzoxyd oder Ilmenit (Titaneisenerz) und einer so hohen Temperatur ausgesetzt wird, dafs der Stahl in flüssigem Zustande erhaltenwird.
2. 2. Zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch ι ein (vorzugsweise mit gelindem Winddruck arbeitender) Doppelofen (D E) in derartiger Verbindung mit Regeneratoren (C CJ, dafs, während das Metall bei hoher Temperatur auf dem Bett des einen Ofens erhitzt wird, die aus letzterem tretenden heifsen Gase zum Niederschmelzen des Metalles auf dem Bett des anderen Ofens ausgenutzt werden.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.