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Verfahren zum Reinigen flüssigen Roheisens mit Soda oder sodahaltigen
Massen Bei der Verhüttung kieselsäurereicher Erze im Hochofen mit saurer Schlackenführung
und bei der Herstellung von Thomasstahl durch Erschmelzen eines manganarmen Roheisens
pflegt man das Roheisen außerhalb des Hochofens mit Schmelzen aus Soda und sodahaltigen
Massen in der Roheisenpfanne nachzubehandeln, insbesondere zu entschwefeln. Dabei
erfolgte diese Behandlung des Roheisenbades durch einfaches Zusammengießen des flüssigen
Roheisens mit der flüssigen Soda oder Sodamischung oder aber durch Einbringen der
festen Zusätze auf den Boden der Pfanne, in welche hierauf das Metallbad eingegossen
wird, dessen Wärme dann die Massen zum Schmelzen brachte. Die Reaktion wurde durch
Umgießen und Durchwirbelung unterstützt. Vielfach wurde hierbei die Roheisenpfanne
zum Zwecke der Trennung von Roheisen und Sodaschlacke als sogenannter Schlackenfuchs
ausgebildet, so daß das vorentschwefelte Roheisen schlackenfrei durch eine siphonartige
Öffnung und die Sodaschlacke über den Pfannenrand abfloß.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, das Verfahren zur Entschwefelung
von Roheisen zweistufig zu gestalten, und zwar so, daß das Roheisen zunächst in
der Roheisenpfanne mit fester oder flüssiger Soda oder sodahaltigen Massen vorentschwefelt
und hiernach das noch flüssige Roheisen in ununterbrochenem Strome durch eine hohe
flüssige Schlackenschicht hindurchgegossen wird,
die in einen siphonartigen,
mit einem unteren Durchlauf für das flüssige Roheisen und mit einem Überlauf für
die Sodaschlacke versehenen Behälter eingebracht wird, wozu die bei der Vorentschwefelung
in der Pfanne anfallende Sodaschlacke benutzt werden kann. Um auch dann eine hohe
Schlackensäule zu erzielen, wenn die Schlackenmenge im Verhältnis zur Roheisenmenge
nur gering ist, verwendet man zweckmäßig hohe und enge Reaktionsgefäße, aus deren
Siphon das entschwefelte Roheisen ständig abfließt. In beiden Fällen wirkt das durch
die Schlackensäule hindurchfließende, gereinigte Roheisen am Auslauf des Siphons
als Flüssigkeitsverschluß und übernimmt die Aufgabe, die Schlacke mit Sicherheit
daran zu hindern, vom ausfließenden Eisen mitgerissen zu werden.
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Zur Verstärkung seiner chemischen Behandlung kann hierbei das Roheisen
in ununterbrochenem Strome durch zwei oder mehr Schlackensäulen gleicher oder verschiedener
Zusammensetzung hindurchgeleitet werden, die sich in mehreren hinter-: einandergeschalteten
Reaktionsgefäßen befinden.
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Die Erfindung sieht überdies vor, in der zweiten Arbeitsstufe der
l'Tachentschwefelung den Roheisen-und Schlackenfluß im Gegenstrom aufeinander einwirken
zu lassen, wobei Roheisen und Schlacke in ununterbrochenem Strome einem gemeinsamen
Reaktionsgefäß zugeleitet werden. Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich
ein U-förmig gestalteter Behälter mit langen Schenkeln, wobei in den einen Schenkel
die Schlacke eingegossen wird, die unmittelbar in den anderen Schenkel übertritt,
welchem das Roheisen zugeleitet wird, um nach erfolgter Durchdringung der Schlackensäule
aus einem unterhalb des metallführenden Gefäßschenkels angeordneten Überlauf abzufließen.
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Das neue Verfahren dient dazu, die Behandlung des Roheisens mit Soda
und solohaltigen Massen in hohem Maße zu verstärken. Besonders die Entschwefelung
des Roheisens wird überraschenderweise sehr stark gesteigert.
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Der Gedanke, Roheisen und Stahl mit Schlackenbädern zu behandeln,
indem man das Metall in flüssigem Zustand durch eine in einen Behälter eingebrachte
Schicht von flüssiger Schlacke hindurchfließen läßt, ist bereits vorgeschlagen worden.
Hiernach soll das flüssige Metall im Reaktionsraum am Boden des Behälters angesammelt
werden, um dann von Zeit zu Zeit durch einen Abstich abgezapft werden zu können.
Dieser Vorschlag hat jedoch keinen Eingang in die Technik gefunden, weil das häufige
Abzapfen eines unter dem Druck einer Schlackensäule stehenden Metallbades unüberwindliche
Schwierigkeiten macht. Das Stichloch wird nämlich entweder von der nachfließenden
Schlacke ausgefressen und läßt sich dann nicht mehr verschließen, oder aber es setzt
sich mit erstarrtem Metall zu. Außerdem führt die wechselnde Höhe der Trennfläche
zwischen Eisen und Schlacke zur raschen Zerstörung der Auskleidung. Diese Bauart
ist besonders für die Behandlung großer Mengen Roheisen mit leichtschmelzender,
dünnflüssiger Sodaschlacke ungeeignet. Demgegenüber wird in der zweiten Stufe des
erfindungsgemäßen Verfahrens die Schwierigkeit des Abstiches durch Verwendung des
siphonartigen Behälters umgangen und gleichzeitig eine während des Hindurchgießens
des Roheisens gleichbleibende Höhe der Schlackenschicht erzielt, wodurch die Wirkung
der Behandlung gleichmäßig wird.
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In der Zeichnung sind einige Beispiele für die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens schematisch dargestellt.
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Fig. r zeigt ein U-förmiges Gefäß mit einem oben erweiterten, längeren
Schenkel A und einem engeren, kürzeren Schenkel B. Der Überlauf für die Schlacke
befindet sich bei C, derjenige für das behandelte Roheisen bei D. Die Vorbehandlung
des Roheisens erfolgt in der Roheisenpfanne E. Das sich in der Pfanne bildende Gemisch
von Roheisen und Sodaschlacke wird in den erweiterten Schenkel A eingegossen. Das
Roheisen steigt in beiden Schenkeln A und B gleichmäßig hoch, bis
es bei D überläuft und in der Pfanne E oder in einem anderen Sammelbehälter aufgefangen
wird. Die auf dem Roheisenbade schwimmende Sodaschlacke sammelt sich in A, bis sie
bei C überfließt oder abgezogen wird. Nachdem der Schlackensammelraum bis zumÜberlauf
gefüllt ist, fließt dasflüssige Roheisen fortwährend durch die von der Trennungsfläche
G bis -zum Überlauf C reichende Schlackensäule hindurch und wird auf- diesem Wege
weitgehend chemisch behandelt.
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Durch entsprechend hohe Ausbildung des Reaktionsgefäßes kann eine
beliebig hohe Schlackensäule, beispielsweise eine solche von mehreren Metern erzielt
werden. Wird die Abkühlung der Vorrichtung durch Ummantelung mittels Wärmeschutzmassen
vermieden, so bleibt das Roheisen lange genug flüssig, so daß eine Erstarrung von
Roheisen und Schlacke nicht zu befürchten ist.
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Fig. z zeigt eine andere Ausführungsform des Verfahrens. Aus der Pfanne
E, in welcher die Vorbehandlung durchgeführt wird, wird das Roheisen mit der Sodaschlacke
in den Zwischenbehälter H gegossen und durcheinandergewirbelt. Der Zwischenbehälter
H hat ein so enges Abstichloch J, daß die Schlacke sich in dem Behälter anstaut.
Auf diese Weise kommt das Roheisen mit einer verhältnismäßig hohen Schlackensäule
in Berührung, auch wenn die Menge der Schlacke im Verhältnis zur Roheisenmenge gering
ist. Die weiteren Bezugszeichen benennen dieselben Teile wie in Fig. r. Dieses Umgießverfahren
hat sich in der Praxis besonders bewährt.
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Fig. 3 versinnbildlicht eine Einrichtung zur Behandlung des Roheisens
mit mehreren Schlacken gleicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung. Das Gemisch
von Roheisen und Schlacke wird aus der Pfanne E in das obere Reaktionsgefäß mit
den Schenkeln A und B eingegossen. Roheisen und Schlacke trennen sich
voneinander; die Trennfläche ist mit G bezeichnet. Die gesättigte Schlacke fließt
bei C ab. Das Roheisen fließt bei D über und fällt nun durch die im Schenkel Al
des zweiten Reaktionsgefäßes enthaltene frische Schlacke, die
aus
der Pfanne El eingefüllt worden ist und die gleiche oder eine andere Zusammensetzung
aufweist wie die anfänglich mit dem Roheisen in Reaktion gebrachte Schlacke. Die
überfließende zweite Schlacke wird in der Pfanne K aufgefangen und dann zweckmäßig
zur Vorbehandlung des Roheisens benutzt. C1 bezeichnet den Überlauf für die zweite
Schlacke, D1 denÜberlauf für das fertigbehandelte Roheisen, das in der Pfanne F
gesammelt wird, und mit G1 ist die Trennfläche zwischen der zweiten Schlacke und
dem fertigen Roheisen angedeutet. Durch in der Zeichnung nicht dargestellte Abstichlöcher
kann die im Schenkel Al enthaltene Schlacke vollständig abgelassen und durch frische
Schlacke ersetzt werden. Um die Vorrichtung gefahrlos entleeren zu können, wird
sie kippbar gestaltet.
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Will man bei der Behandlung einen vollkommenen Gegenstrom zwischen
Roheisen und Schlacke herbeiführen, so führt man die zweite Verfahrensstufe in der
in Fig. q. gekennzeichneten Vorrichtung durch, die aus einem U-förmigen Gefäß mit
einem langen Schenkel A und einem kurzen Schenkel B
besteht. Dicht
über der Trennfläche von Schlacke und Eisen G mündet das Einlaufrohr L für die Schlacke
ein. Die Schlacke wird fortwährend aus dem Behälter Ei oder dem Schmelzofen nachgegeben
und steigt in den röhrenförmigen Schenkel A hoch, reagiert hier mit dem andauernd
aus der Pfanne E zufließenden Roheisen und fließt als verbrauchte Schlacke bei C
in den Sammelbehälter K über. Das behandelte Roheisen steigt in den Schenkel B hoch,
fließt bei D über und sammelt sich in der Pfanne F.
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Nach dem beschriebenen Verfahren wurde sauer erschmolzenes Roheisen
mit etwa o,65o%Schwefel zunächst mit etwa 3010 seines Gewichtes flüssiger
Soda in der Pfanne behandelt. Das Roheisen enthielt dann noch rund o,i2o% Schwefel.
Daraufhin wurde das Roheisen samt der darauf schwimmenden Sodaschlacke aus der Pfanne
durch ein Siphon gemäß Fig. i gegossen, in welchem sich eine Schlackensäule von
etwa o,6 m Höhe bildete. Das Roheisen enthielt jetzt nur noch o,o5o% Schwefel. Die
erzielte Reinigungswirkung betrug also insgesamt 92 0/0.