DE198953C

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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JVr 198953 KLASSE 186. GRUPPE

Dr. OTTO MASZENEZ in WIESBADEN.

Herdfrischverfahrens.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Juli 1907 ab.

Zur Darstellung schmiedbaren Eisens aus Roheiseneinsätzen mit hohem Silicium- und Phosphorgehalt ist das Herdfrischverfahren wenig geeignet. Das für die Möglichkeit ' der Phosphorabscheidung unerläßliche basische Herdfutter wird bei Verarbeitung derartigen Roheisens nach dem gewöhnlichen Herdfrischverfahren durch die langewährende Berührung mit der anfänglich sehr sauren Schlacke rasch

ίο zerstört, und die sehr bedeutenden Zuschläge basischer Substanzen (Kalk, Eisenoxyde), welche bei hohem Siliciumgehalt des Roheisens erforderlich sind, um die Schlacke genügend basisch und für die Aufnahme von Phosphorsäure geeignet zu machen, vermehren die Schlackenmenge dermaßen, daß, auch wenn der Phosphorgehalt des Roheisens sehr beträchtlich war, doch nur eine Schlacke mit niederem Phosphorsäuregehalt erfolgt, deren Marktwert gering ist. Auch die neueren Herdfrischverfahren, welche eine möglichst vollständige Phosphorabscheidung vor der Kohlenstoffverbrennung erstreben, sind aus den angegebenen Gründen auf Roheisen mit niederem Siliciumgehalt angewiesen, wenn auf gute Haltbarkeit des Futters und hohen Phosphorsäuregehalt der Schlacke Wert gelegt wird.

Die Absicht, die erwähnten Übelstände, welche ein hoher Siliciumgehalt des zur Verwendung kommenden phosphorhaltigen Roheisens im Gefolge hat, zu vermeiden, hat, wie bekannt und in Lehrbüchern der Eisenhüttenkunde beschrieben (z. B. Ledebur, 4. Auflage, 3. Abteilung, Seite 1037 und 1038), zur Anwendung des sogenannten kombinierten Bessemer-Herdfrischverfahrens geführt, bei welchem das Roheisen zunächst zur Entfernung des Siliciumgehaltes in der sauer ausgekleideten Birne vorgeblasen wird bis zum Beginn der Kohlenstoffverbrennung, wonach das entsilicierte Roheisen dem basischen Herdfrischofen zugeführt und dort in gewohnter Weise entkohlt und entphosphort wird. Dieses Verfahren verhindert zwar die schnelle Zerstörung des basischen Herdfutters, ermöglicht aber auch bei hohem Phosphorgehalt des Roheisens nicht die Entstehung einer wertvollen Schlacke von hohem Phosphorsäuregehalt. Letzteres findet seine Erklärung in der Notwendigkeit, zum Zwecke der Entkohlung und Entphosphorung und zur möglichsten Abkürzung des Verbleibens des Einsatzes im Herdfrischofen bedeutende Zuschläge von oxydierenden Körpern, wie Eisenoxyden (neben Kalk), zu machen. Auch wenn das Verblasen in der sauren Birne bis zur völligen Entkohlung getrieben wurde, ist bei hohem Phosphorgehalt des Einsatzes ein mehrstündiges Verbleiben desselben im Herdfrischofen unerläßlich, da ' bei der hohen Temperatur, auf der der Einsatz gehalten

werden muß, selbst bei reichlichem Zusätze von Oxydationsmitteln, die Entphosphorung nur langsam vonstatten geht.

Die beschriebenen Übelstände, welche bei der Umwandlung eines zugleich silicium- und phosphorreichen Roheisens in schmiedbares Eisen nach den bekannten Verfahren eintreten, lassen sich vermeiden, wenn man solches Roheisen, unter dem Roheisen mit

ίο mehr als ι v. H. Silicium und mehr als ι v. H. Phosphor verstanden wird, zunächst gemäß dem aus der Patentschrift 167962 bekannten basischen Windfrischverfahren, jedoch nur bis zur Entfernung des größten Teiles des Phosphorgehaltes, behandelt und ihm dann den Rest des Phosphors durch Behandlung in einem basischen Herdfrischofen entzieht, wonach es in diesem Herdfrischofen oder in einer Gießpfanne in bekannter Weise desoxydiert und rückgekohlt wird.

Es empfiehlt sich, das gekennzeichnete kombinierte basische Windfrisch-/basische Herdfrischverfahren in der folgenden Weise auszuführen:

Einsätze des Roheisens mit mehr als 1 v. H. Silicium und mehr als 1 v. H. Phosphor werden in der basisch ausgekleideten Birne unter Zusatz von Oxyden (wie Eisenerzen) und Kalk verblasen bis zur völligen oder fast völligen Oxydation des im Einsatz enthaltenen Siliciums. Die Menge des Zusatzes sowie seine Beschaffenheit muß so gewählt sein, daß er mit der durch Oxydation des Siliciums enstehenden Kieselsäure (und dem durch Verbrennung von im Einsatze vorhandenen Mangan entstehenden Manganoxydul) eine leichtflüssige Schlacke bilden kann, die so sauer sein muß, daß sie irgendwie erhebliche Mengen von Phosphorsäure nicht aufzunehmen vermag. Diese saure Schlacke wird unmittelbar, nachdem sie gebildet ist, was sehr rasch vonstatten geht, möglichst vollständig abgegossen. Darauf wird, indem jetzt die Erfindung einsetzt, nur etwa ²J₃ der Kalkmenge, welche erforderlich wäre, um den gesamten im Metallbade enthaltenen Phosphor nach Neutralisierung eines in der Birne etwa zurückgebliebenen Restes saurer Schlacke als Phosphorsäure in Form vierbasischen Kalkphosphats zu binden, zugesetzt und weitergeblasen bis zur Oxydation des größten Teiles des ursprünglich im Einsatz vorhandenen Phosphors. Das Blasen wird zweckmäßigerweise unterbrochen, wenn der Phosphorgehalt des Einsatzes bis auf ungefähr 0,3 v. H. gesunken ist. Nach Abgießen der sehr phosphorsäurereichen und eisenarmen , Schlacke wird das nunmehr völlig entkohlte, aber noch in geringem Maße phosphorhaltige Metall aus der Birne in eine Pfanne entleert, dem basischen Herdfrischofen zugeführt und dort unter Anwendung von basischen Zusätzen bis zum gewünschten Grade weiter entphosphort, wonach der Einsatz in gewohnter Weise entweder im Herdfrischofen selbst oder in der Gießpfanne desoxydiert und rückgekohlt wird.

Bei Herdfrischöfen mit großem Fassungsraum werden die in der basischen Birne, wie beschrieben, vorbereiteten Einsätze nacheinander in den Ofen eingebracht, bis er gefüllt ist. Auch läßt sich in diesem Falle das Verfahren im Herdfrischofen kontinuierlich gestalten, da bei Vorhandensein einer größeren . Menge bereits genügend entphosphorten Eisens im Ofen sowie einer das Metallbad bedeckenden, stark basischen und an -Qxyjieri_ reichen Schlackenschicht die Entphosphorung neuer Einsätze, welche durch diese Schlackenschicht hindurchgegossen werden, so rasch vonstatten geht, daß die Einbringung weiter in der Birne vorbereiteter, noch phosphorhältiger Einsätze mit der Entnahme bereits entphosphorten Metalls aus dem Herdfrischofen abwechseln kann. Soll der Betrieb im Herdfrischofen in dieser Weise kontinuierlich geführt .werden, so muß die sich bildende phosphorsäurereiche Schlacke von Zeit zu Zeit entfernt und durch frische Zusätze von j basischen und oxydierend wirkenden Körpern] ersetzt werden. Wie oben erwähnt, ist das' Blasen in der Birne zu unterbrechen, wenn noch ungefähr 0,3 v. H. Phosphor im Metall enthalten sind. Eine weitergehende Entphos-^ phorung schon in der Birne ist aus mehreren"! Gründen unzulässig; bei weiter fortgesetztem'] Blasen findet eine starke Vermehrung des'^₁ Eisenabbrandes statt (wie bekannt, ist der j Verlust an Eisen durch Oxydation beim¹! basischen Windfrischverfahren im Anfange des Nachblasens, solange noch größere Mengen Phosphor im Bade sind, nur gering, steigt dagegen sehr gegen das Ende des Nachblasens, während der Verbrennung der letzten Zehntel vom Hundert Phosphor), was nicht nur einen unmittelbaren Verlust durch geringeres Ausbringen an Metall bedeuten würde, sondern auch eine Wertverminderung der erfolgenden Schlacke, deren Phosphor Säuregehalt um so geringer ist, je größere Mengen oxydierten Eisens von ihr aufgenommen werden. Die Anwesenheit einiger Zehntel vom Hundert Phosphor in dem völlig entkohlten Metall ist auch erforderlich, um die Gefahr des Erstarrens während seiner Überführung in den Herdfrischofen zu vermindern. Um diese Gefahr noch weiter zu verringern, ist es, namentlich bei größerer Entfernung des Herdfrischofens von der Birne, in welcher das Verblasen besorgt wird, zweckmäßig, eine Rückkohlung des Metalls mittels festen Kohlenstoffs (Anthrazit, Koks)

vorzunehmen, nachdem es die Birne verlassen hat. Eine mäßige Rückkühlung des in der Birne vorgeblasenen Metalls ist auch für den Verlauf des Verfahrens im Herdfrischofen von Vorteil, da die Anwesenheit eines geringen Kohlenstoffgehalts (etwa 0,5 v. H.) den Eintritt einer kurzen Kochperiode veranlaßt, wodurch die Entphosphorung im Herdofen beschleunigt wird; auch schützt ein geringer Kohlenstoffgehalt das Eisen selbst vor zu starker Oxydation während des Verweilens des Einsatzes im Ofen.

Der durch das neue. Verfahren erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß es mittels desselben möglich ist, silicium- und phosphorreiches Roheisen unter gleichzeitiger Gewinnung einer sehr phosphorsäurereichen wertvollen Schlacke in schmiedbares Eisen umzuwandeln, welches in jeder Beziehung dem nach den bekannten Verfahren hergestellten Herdfrischeisen ebenbürtig ist. Das Futter der in Anwendung kommenden Apparate wird nur sehr wenig angegriffen, da die saure Schlacke, welche zunächst in der Birne gebildet wird, nur ganz kurze Zeit mit dem basischen Birnenfutter in Berührung bleibt und dann entfernt wird, während das basische Futter des Herdfrischofens mit Körpern, welche auflösend auf es einwirken könnten, überhaupt nicht in Berührung kommt. Ein weiterer großer Vorzug des Verfahrens besteht in der Schnelligkeit, mit welcher die Umwandlung des Roheisens in schmiedbares Eisen erfolgt, da der Aufenthalt des vorgeblasenen Metalls im Herdfrischofen nur kurze Zeit währt.

Claims

Patent-An Sprüche:

I. Verfahren zur Herstellung von schmiedbarem Eisen aus Roheisen mit mehr als 1 v. H. Silicium und mehr als ι v. H. Phosphor mittels vereinigten basischen Windfrisch- und Herdfrischverfahrens, bei welchem das Roheisen zuerst in der basisch ausgekleideten Birne mit Zusätzen von basischen Körpern (wie Kalk j Eisenoxyden) in der Menge und Zusammensetzung verblasen wird, daß diese Zusätze, mit der durch Oxydation des im Metallbade enthaltenen Siliciums entstehenden Kieselsäure eine leichtflüssige, stark saure Schlacke bilden, diese Schlacke unmittelbar nach geschehener Oxydation des Siliciums aus der Birne entfernt und darauf nach Zusatz von Kalk . zur Oxydation des Phosphors geschritten wird, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Abgießen der sauren Schlacke nur etwa ²/₃ der Kalkmenge, welche erforderlich wäre, um den gesamten im Bade enthaltenen Phosphor in Form vierbasischen Kalkphosphats zu binden, zusetzt und nur so lange weiterbläst, bis der größte Teil des vorhandenen Phosphors oxydiert ist, worauf man nach Abgießen der entstandenen phosphorsäurereichen Schlacke das Metall in flüssigem Zustande in einen basisch ausgekleideten Herdfrischofen überführt und darin unter Anwendung von basischen Zusätzen weiter entphosphort, und es sodann in gewohnter Weise desoxydiert und rückkohlt.
2. Rückkühlung des nach Anspruch 1 bis zur Oxydation des größten Teiles des vorhandenen Phosphors vorgeblasenen Metalls mittels festen Kohlenstoffes zum Zwecke der Erniedrigung seiner Schmelztemperatur und Herbeiführung eines Kochvorganges während seiner Weiterbehandlung im Herdfrischofen.