DE2443177A1

DE2443177A1 - Metallurgisches verfahren zur direkten reduktion von metalloxyden zu metall

Info

Publication number: DE2443177A1
Application number: DE2443177A
Authority: DE
Inventors: Lars-Gunnar Dr Ing Norberg; Karl-Erik Dr Ing Oeberg
Original assignee: Uddeholms AB
Current assignee: Uddeholms AB
Priority date: 1973-11-28
Filing date: 1974-09-10
Publication date: 1975-06-12
Also published as: FR2252414B1; IT1025039B; IN143021B; JPS5530041B2; FR2252414A1; DE2443177C2; CA1040863A; NO743247L; FI66203B; FI262374A7; US3942978A; FI66203C; JPS5085511A; AU7292974A; LU70867A1

Description

Pa ten t a aw alte
Dr. E. Koettnrar

D i) Liin'iiien 80 Ltteile-Grahn-Stt. 38, Tel. 47 Sl

Uddeholms Aktiebolag, Hagfors (Schweden)

Metallurgisches Verfahren zur direkten Reduktion von Metalloxyden zu Metall

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein metallurgisches Verfahren, welches die direkte Reduktion eines Metalloxydes zum Metall zum Gegenstand hat,, wobei das Metalloxyd dem geschmolzenen Metall in einem metallurgischen Konverter zugesetzt wird. Die Erfindung macht hierbei insbesondere von der Emulsions-Metallurgie für die direkte Reduktion eines Metalloxydes zu einem Metall Gebrauch. ;■

Die Fachwelt kennt zahlreiche metallurgische Prozesse, bei denen eine Injektion bzw. ein Einblasen von ein oder zwei Phasen, die in einer fließfähigen Matrix-Phase emulgiert und dispergiert sind, in das geschmolzene Metall e.rfolgt. Ein technisches Gebiet, auf dem solche Prozesse von besonderer Bedeutung sind, ist dem Fachmann unter dem Begriff "Emulsions-Metallurgie" bekannt^ Die auf diesem Gebiet ausgeübten technischen Prozesse nutzen den Vorteil

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des innigen Kontaktes zwischen geschmolzenem Metall, Feststoffen und Gas aus, 'den man .in vollständig dispergierten Systemen erreichen kann, und sie haben sich als besonders nützlich bei den Verfahren zum Herstellen und zum Prischen von Eisen und Stahl erwiesen. Solche Verfahren, bei denen Suspensionen von Pulvern in fließfähigen Phasen unter die Oberfläche des geschmolzenen Metalls eingeblasen werden, ergeben größere Reaktionsflachen im Vergleich zu Verfahrensweisen, bei denen das einzuführende Mittel auf die Oberfläche der Schmelze aufgegeben wird.

Von der Emulsions-Metallurgie kann man mit Vorteil bei der Reduktion von Metalloxydpulvern Gebrauch machen, z.B. bei der Reduktion von Eisenoxydpulvern zwecks Herstellung von Roheisen und bzw. oder für Entkohlungszwecke. Eine der Hauptschwierigkeiten beim Betrieb derartiger Reduktionsprozesse ist jedoch die Aufrechterhaltung der Temperatur des geschmolzenen Metalles, da das Einblasen des Metalloxydpulvers und die Reaktionen zwischen dem Oxyd und dem Reduktionsmittel, in der Regel Kohlenstoff, eine beträchtliche Herabsetzung der Temperatur im Metall bewirken. Es ist natürlich möglich - und früher bereits vorgeschlagen worden - dieser Schwierigkeit dadurch zu begegnen, daß man Arbeitsgefäße in Form der konventionellen Lichtbogenöfen verwendet. In den üblichen Lichtbogenöfen wird jedoch die elektrische Energie nicht wirkungsvoll ausgenutzt. Ferner ist vorgeschlagen worden, die Gesamtmenge des zu behandelnden Metalls in Gefäßen, die durch elektrische Induktionsheizung aufgeheizt werden, zu erhitzen, bei denen die elektrische Energie mit größerer Ausbeute als in elektrischen Lichtbogenöfen ausgenutzt wird. Doch würde die Erhitzung des gesamten Inhalts eines Konverters mit-

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tels elektrischer Induktionsheizung einen Kapitalaufwand von eixier Größenordnung erfordern, der bei einer großtechnischen Anlage schwer zu rechtfertigen wäre. Darüber hinaus macht ein verhältnismäßig hoher elektrischer Wirkungsgrad der induktions-beheizten Gefäße eine dünne Auskleidung' bzw. ein dünnes Futter des Gefäßes erforderlich. Ein.dünnes Futter ist jedoch in einem Reaktionsgefäß aus praktischen Gründen nicht empfehlenswert, und zwar wegen der. Gefahr von Beschädigungen, die durch den Verschleiß der. Auskleidung während des Betriebes verursacht werden. Wird jedoch andererseits die Dicke des Futters verstärkt, so geht der hohe elektrische Wirkungsgrad verloren. ;

Es ist nun gefunden worden, daß es möglich ist, die Vor-_ teile der elektrischen Induktionsheizung auszuschöpfen, ohne daß die Probleme, die mit den nur mit einem dünnen Futter ausgekleideten Konvertern verbunden sind, deren gesamter Körper mit Induktionsheizwicklungen umwickelt ist, in Erscheinung treten. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Konverter verwendet, der wenigstens einen vorstehenden Teil mit« einem einen Flüssigkeitsweg zum Konvertergefäß schaffenden Kanal aufweist, wobei der besagte Kanal mit wenigstens einer Heizzone in einem Abstand vom Gefäß versehen ist, die Kanalmündung in das Gefäß in einer Höhe einmündet, die unter der Oberfläche des geschmolzenen Metalles während des Betriebes liegt, wobei die genannte Heizzone ein feuerfestes Futter aufweist, welches beträchtlich dünner als das Futter des Gefäßes ist, und sie mit Elementen zum Aufheizen des In- "-halts der Zone vermittels elektrischer Induktionsheizung auf eine so hohe Temperatur ausgerüstet ist, daß ein Temperaturgradient bzw. -gefälle zwischen dem Inhalt der Zone und dem Inhalt des Gefäßes geschaffen wird.

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Die genauen Ausmaße der Heizzone sind nicht von kritischer Bedeutung, doch ist es erforderlich, daß eine verhältnismäßig kleine Teilmenge der Gesamtmasse des geschmolzenen Metalles in der Vorrichtung in der Heizzone vorhanden bleibt und so durch Induktionsheizung auf eine Temperatur erhitzt werden kann, die hoch genug über der Temperatur der Hauptmasse des geschmolzenen Metalles liegt, um ein ausreichendes Temperaturgefälle aufrecht zu erhalten oder um die Hauptmasse des geschmolzenen Metalles auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen.

Um die mit dem Temperaturgefälle verbundenen technischen Vorteile optimal auszuschöpfen und um zu gewährleisten, daß die angestrebten Reduktionsprozesse wirksam in allen Teilen des Gefäßes stattfinden, wird das Metalloxyd in Form eines in einem Trägergas suspendierten Pulvers in das geschmolzene Metall in dem Gefäß durch ein Düsenrohr eingeblasen, welches durch das Futter des Gefäßes hindurchtritt und im Gefäß in einem gewissen Abstand von der Kanalmündung endet, wobei die Suspension in einer solchen Weise durch das besagte Düsenrohr eingeblasen wird, daß die fe— sten Metalloxydpartikel, die in der Suspension mitgeschleppt werden, bewirken - und zwar im wesentlichen ohne in die Heizzone einzutreten -, daß das heissere Metall außerhalb der Kanalmündung bzw. -mündungen schnell zusammen mit dem Metalloxyd zu allen Teilen des geschmolzenen Metalls in dem Gefäß transportiert wird, wobei die gewünschten Reduktionsprozesse wirksam bei der zweckentsprechenden Temperatur stattfinden können. Gleichzeitig beseitigt der wirksame Transport des heissen Metalls vom Kanal bzw. den Kanälen die Gefahr des Erstarrens des geschmolzenen Metalls im Düsenrohrbereich oder verringert diese Gefahr zumindest erheblich.

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Es wurde gefunden, daß es zweckmäßig ist, die Erhitzungszone nutzbar zu machen, die Teil einer Schleife ist, die gebildet wird durch den Kanal zwischen den beiden Mündungen (öffnungen) in der Gefäßwand oder dem Bodenteil und durch das Metall, das in dem Gefäß enthalten ist und die Verbindung zwischen den beiden Kanalmündungen herstellt. Die Kanalmündungen sollen vorzugsweise die Gefäßwand bzw. den Bodenteil in der gleichen Hohe durchstoßen. Es ist auch möglich, mit mehr als einer Schleife zu arbeiten oder eine einfache Erweiterung des Hauptkonverterkörpers, die einen einzigen Verbindungsweg für die Flüssigkeit zum Hauptkonverterkörper schafft, zu benutzen. Wie auch immer die genaue physikalische Form der Erhitzungszone beschaffen sein mag, es ist jedenfalls vorteilhaft, dafür zu sorgen, daß die Erhitzungszone von den Induktionsheizungs-Wicklungen vollständig umwunden ist.

Das Gefäß und die Heizelemente können im übrigen von konventioneller Bauart sein und die üblichen Dimensionen auf-' weisen. Dies bedeutet, daß das Gefäß ein Futter von ausreichender Dicke aufweist, um gegen einen starken Verschleiß während des Betriebes widerstandsfähig zu sein. Ferner muß das Gefäß einen ausreichenden freien Raum über der Oberfläche des geschmolzenen Metalles aufweisen, um Platz für ein Spritzen und Schäumen der Schlacke und des Metalls während des Betriebes zu schaffen. Die Hohe dieses freien Raumes im Gefäß ist vorzugsweise_Aebenso groß wie die Tiefe des geschmolzenen Metalles während des Betriebes. Der Konverter ist vorzugsweise in einer solchen Weise kippbar, daß das geschmolzene Metall aus dem Gefäß entfernt werden kann, ohne geschmolzenes Metall aus· der Erhitzungs-zone abzuziehen. Die Aufheizschleife oder ein anderer Aufheizkanal kann gemäß den Baugrundlagen konstruiert sein,

wie sie ganz allgemein in "Elektrougnar och Induktiva Omrörare" (Kapitel 5) I969 von Yngve Sundberg, Ugnsbyrän, ASEA, VästerÄs, Schweden angegeben sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise zur direkten Reduktion von gepulverten oxydischen Eisenerzkonzentraten durch Kohlenstoff zu Roheisen und bzw. oder Stahl angewendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Erzeugung von Edelstahl Anwendung finden, wobei das Oxyd nicht notwendigerweise Eisenoxyd zu sein braucht, sondern vorteilhafterweise zumindest teilweise aus anderen Metalloxyden besteht, die in dem geschmolzenen Metall durch Kohlenstoff reduzierbar sind, wobei die in Rede stehenden Metalle als legierende Elemente in den zu erzeugenden. Stahl eingebracht werden sollen.

Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitstechnik auf dem Gebiet der Emulsionsmetallurgie verfügbar zu machen, wobei der Grundcharakter dieser Ärbeitstechnik außergewöhnlich flexibel ist, was bedeuten soll, daß sie auf verschiedenen Gebieten der Metallurgie, die weit voneinander entfernt sind, angewendet werden kann, d.h. nicht allein bei der Eisenmetallurgie, sondern auch bei der Metallurgie von gewissen anderen Metallen.

Ein wichtiger Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, eine Arbeitsmethode zu offenbaren, bei der stets wohlfeilste Rohmaterialien zur Erzeugung von Edelstahl oder zur Erzeugung von hochreinen Stählen benutzt werden können, die gemäß dem Stand der Technik nach dem sauren Herdfrischverfahren oder durchdas Elektro-Schlackenumschmelzverfahren gewonnen werden. Es ist ferner ein Erfindungsgegenstand,

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eine Arbei tstechnik verfügbar zu machen, die insbesondere. für Betriebe, die sich auf die Erzeugung von hochwertigen metallurgischen Produkten spezialisiert haben, nützlich ist. So kann die erΓindungsgemäße Arbeitsmethode z.B. mit technischem Vorteil Anwendung finden bei der Herstellung von Werkzeugstählen, Schnellarbeitsstählen, martensitisehen Chromstählen, Kugellagerstählen, Nickelstählen für Tiefsttemperaturzwecke und Siliciumstählen für elektrische Zwecke u.a.m. Es ist sogar möglich, die mit der erfindungsgemäßen Arbeitsmethode verbundenen Vorteile bei allen Stufen der Erzeugung von rostfreien Stählen aus der nämlichen Reduktion von Eisenerz und Chromerz bis zur end-' gültigen Entkohlung der rostfreien Stahlschmelze auszuschöpfen. Die erfindungsgemäße Arbeitsmethode kann"jedoch auch mit anderen Behandlungen als der Reduktion von Me- talloxyden per se im Konverter oder anderen Arbeitsgefäßen kombiniert werden. Der letztgenannte Hinweis soll bedeuten, daß der erfindungsgemäße Reduktionsprozeß eine Stufe in einem Zweistufen- oder Mehrstufenverfahren bilden kann. · . . "

In den beigefügten Zeichnungen stellt Figur 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Konverter dar, der für die technische Durchführung der erfindungsgemäßen Arbeitsmethode verwendet wird. . ■ ■

Figur 2 gibt einen Schnitt gemäß der Linie II - II der Figur 1 durch den gleichen Konverter wieder. . ■ .

Figur j5 stellt ein Diagramm dar, welches die Erzeugung von unlegiertem Stahl nach der erfindungsgemäßen Arbeitsmethode veranschaulicht.

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Figur 4 ist ein Diagramm, welches schematisch die Erzeugung eines chromhaltigen Werkzeugstahls erläutert; und in

Figur 5 ist ein Diagramm abgebildet, welches schematisch die Erzeugung eines niedrig legierten Werkzeugstahl, der Chrom und Wolfram enthält, veranschaulicht.

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen in allen Einzelheiten erläutert werden.

Der Konverter, der ganz allgemein mit 1 bezeichnet ist, weist Seitenwände 6 auf, die aus einem geneigten Bodenteil Ja. und aus dem Bodenteil 7a gegenüberliegenden Bodenteilen 7b und 7c, die gleichfalls geneigt sind, besteht. Der Konverter selbst besteht aus dem Stahlgehäuse 2, das innen mit einem feuerfesten Futter j5 ausgekleidet ist. Die Dicke des Futters 3 muß so ausreichend stark sein, daß dieses gegen einen Verschleiß während des Betriebes des Konverters widerstandsfähig ist. Es sind weiter die Achsbügel 4 - auf (nicht eingezeichneten) Lagern montiert vorgesehen, so daß der Konverter um eine Achse, die durch die Achsenbügel 4 verläuft, gekippt werden kann.

Am unteren Ende des schrägen Bcdenteils 7a ist ein Schmelzkanal 8 vorgesehen, wo das feuerfeste Futter entfernt ist, um eine schwach konische Aussparung bzw. Vertiefung 5 im Bodenteil 7a zu bilden. Der Kanal 8 bildet eine Schleife zwischen den beiden Mündungen 9 ^und 10 in den Hauptteil des Konverters im Bereich der Vertiefung 5· Die Mündungen 9 und 10 liegen in der Vertiefung 5 auf gleicher Höhe. Der Kanal 8 ist mit Induktionsheizwicklungen 12 umwickelt,. die dem Zweck der Aufheizung des Inhalts des Kanals 8 dienen.

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Der Kanal weist eine - in die Zeichnung nicht eingezeichnete - feuerfeste Auskleidung auf, die mit Wasser gekühlt wird und beträchtlich dünner als das Futter 3 des Gefäßes ist, um eine hohe Heizstromausnutzung des Induktionsheizelementes sicherzustellen.

Ein Düsenrohr Ik ist am Bodenteil 7b gegenüber dem Kanal 8 angebracht. Das Düsenrohr Ik stößt senkrecht durch den
schrägen Bodenteil Jh hindurch und ist auf den gegenüberliegenden Bodenteil Ja. gerichtet, wo die Vertiefung 5
vorgesehen ist. Im Gefäß 1 ist der freie Raum 18 über der Oberfläche des geschmolzenen Metalls vorhanden, um Platz
zu lassen für dasjenige Spritzen und Schäumen, das während des Ablaufs der meta.lurgisehen Reaktionen unvermeidbar auftritt. Gemäß der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsform hat der erwähnte freie Raum eine Höhe, die etwa zweimal so groß ist wie die Tiefe des geschmolzenen
Metalls während des Betriebes. In der Konverterwand ist
über der erwarteten Schlackenhöhenlinie und auf derselben Seite des Konverters, auf der sich die Schleife 8 befindet, ein Abstichloch 15 vorgesehen. Dieses Abstichloch kann,während der Konverter in Betrieb ist, durch einen Gleitschieber l6 verschlossen gehalten werden. Am Konverterkopf ist die Beschickungsöffnung 17 vorhanden.

Ein (nicht eingezeichneter) Pulver-Verteiler verwirbelt
das in den Konverter einzudüsende Metalloxydpulver in
•einem Gas (fluidisiert es), und dann wird eine Suspension des Pulvers durch das Trägergas und fluidisierende Gas
in das Düsenrohr I^ gefördert. Das hierbei verwendete
fluidisierende Gas kann ein Gas des gleichen Typs wie das Trägergas oder ein hiervon verschiedenes Gas sein. Es ist

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auch möglich, Verteiler zu verwenden, bei denen das gesamte Trägergas zum Verwirbeln des Metalloxydpulvers benutzt 'wird.

Wenngleich die oben beschriebene Vorrichtung nur eine einzige Schmelzschleife auf v/eist, so ist es doch auch möglich, einen Konverter mit mehr als einer Schleife des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Typs zu verwenden. Außerdem ist es nicht wesentlich, daß die Induktionserhitzungszone die Form einer Schleife mit zwei in die Konverterwand einmündenden Kanalöffnungen aufweist;" sie kann vielmehr auch aus einer einzigen Induktionserhitzungszone mit einer einzigen Öffnung in die Konverterwand bestehen. Es ist ferner möglich, mehr als ein DUsenrohr in der Wand oder.in dem Boden des Konverters in Kombination mit einem oder mehreren Kanälen, die zweckmäßigerweise gegenüber dem Düsenrohr angeordnet sind, vorzusehen, wobei zumindest ein Düsenrohr gegen jeden der Kanäle gerichtet ist, die in der Konverterwand oder im Konverterboden enden. Normalerweise wird die AufMζschleife 8 mit dem geschmolzenen Metall gefüllt gehalten, das zwischen den einzelnen Folgen der Operation in geschmolzenem Zustand gehalten wird, d.h., die Schleife wird nicht entleert, wenn die Hauptmasse des geschmolzenen Metalles in dem Konverter durch das Abstichloch 15 abgestochen wird.

Eine typische Operationenfolge zum Betrieb der Vorrichtung bei Ausführung der erfindungsgemäßen Arbeitsmethode ist folgende: Es wird eine adäquate Menge des geschmolzenen Metalls durch die Beschickungsöffnung 17 in den Konverter 1 eingefüllt. Es wird die Temperatur des geschmolzenen Metalles gemessen, und sie wird - sofern es für den gewünschten

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Reduktionsprozess erforderlich ist - durch entsprechende Regulierung der Kraftstromzufuhr zu den Induktiorisheizwicklungen 12 erhöht. Ist die gewünschte Temperatur--erreicht,. so wird die Metalloxydpulver-Suspension durch das Düsenrohr lh eingeblasen. Zuerst jedoch wird die Suspension in ' einem Pulver-Verteiler zubereitet und durch eine Rohrleitung dem Düsenrohr l4 zugeführt. Das Düsenrohr 1-4 ist auf den gegenüberliegenden Bodenteil gerichtet, wo sich die' Schmelzschleife 8 befindet. Dieser Umstand in Verbindung mit einer zweckentsprechend hohen Einblasegeschwindigkeit der festen Oxydpartikel macht einen schnellen Austausch des heisseren Metalls in der Aussparung 5 möglich, d.h. in dem außerhalb der Kanalmündungen 9 ^un(ä 10 liegenden Bereich, und zwar im wesentlichen ohne daß irgendwelche festen Metalloxydpartikel aus dem Düsenrohr in den Ka-" nal 8 eintreten. Auf diese Weise wird das heissere Metall in der Aussparung 5 außerhalb der Kanalmündungen-9 und wirksam durch kälteres Metall aus den anderen Teilen der Hauptmasse des geschmolzenen Metalls im Konverter 1 ersetzt, was den Wärmeaustausch zwischen dem Kanal 8 und der Hauptmasse des geschmolzenen Metalls im Konverter 1 verbessert. Darüber hinaus wird das durch das Düsenrohr eingeblasene Metalloxydpulver zusammen mit dem heissen Metall aus dem Aufheizkanal 8 schnell und innig im Körper des geschmolzenen Metalls im Konverter verteilt, was für die Kinetik des gewünschten Reduktionsprozesses wichtig ist und es ermöglicht, daß der Reduktionsprozess vermittels der Umsetzung zwischen dem Metalloxyd und einem Reduktionsmittel in allen Teilen des Gefäßes bei einer geeigneten Temperatur abläuft. Ein weiterer Vorteil der Wechselwirkung^; zwischen dem heissen geschmolzenen Metall aus dem Aufheizkanal 8 und der durch das Düsenrohr 14 eingeblasenen Suspension liegt darin, daß das Metall aus dem Aufheizkanal'

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verhindert, daß aieh die DUseurohr-MUndung aufgrund von Erstarrungsvorgangen zusetzt, und daß andererseits dnr KUhleffekt, der durch die eingeblasene Suspension zustandekommt, eine Schutzwirkung auf das Futter in der Vertiefung 5 ausübt, so daß das Futter im Bereich der Kanalmündungen nicht zu schnell zerfressen wird.

Für gewöhnlich besteht das am Reduktionsprozess beteiligte Reduktionsmittel aus Kohlenstoff. Der Kohlenstoff kann von Beginn an im geschmolzenen Metall im Konverter gelöst sein, oder er kann nach und nach während des Betriebes zugegeben werden. Es kann ferner beispielsweise Kohlenstoff in Form von Kohlepulver mit dem Metalloxydpulver gemischt und dann mit dem Oxyd durch das Düsenrohr eingeblasen werden und bzw. oder kann es auf das geschmolzene Metall von oben aufgegeben werden.

Wenn der Reduktionsprozeß bzw. die Reduktionsprozesse beendet ist bzw. sind, wird das Einblasen des Metalloxydpulvers abgebrochen, und nach Einstellung der chemischen Zusammensetzung wird der Konverter gekippt, so daß das Metall durch das Abstichloch 15 abgezogen werden kann. Vor dem Abstechen wird für gewöhnlich die Schlacke durch die Konverterschnauze 17 entfernt, wobei ein ständiges Einblasen von Luft oder anderen Gasen durch das DUsenrohr 14 die Entfernung der Schlacke erleichtert. Für gc wohnlich wird geschmolzenes Metall im Kanal 8 und im Raum der Aussparung 5 belassen, so daß die Mündungen 9 und 10 des Kanals miteinander unter Bildung einer geschlossenen Schleife verbunden bleiben. Vor dem Abstich kann das geschmolzene Metall auch durch Vakuumbehandlung gefeint werden, und zwar zur gleichen Zeit, wenn das Metalloxydpulver durch das DUeenrohr 14 eingeb.lasen wird. Es

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können auch andere behänd 1 ungsrnethoden einsohLieOlleh der an sich bekannt.on Rai'i'J nation.-.operaliorieri berücksichtig': werden.

Die Erfindung soll nun anhand der folgenden Detriebsbeisplole, welche die Erfindung veranschaulichen, näher erläutert werden.

1. Erzeugung von Rohelsen

Die direkte Reduktion von EJ.cenerz kann gemäß der erfindungsgemäßen metallurgischen Arbeitsmethode sowohl absatzweise als auch kontinuierlich durchgeführt werden. Ein absatzweise durchgeführter direkter Reduktionsprozeß zur Eicenherstellung kann in einem Konverter der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Bauart durchgeführt werden. Ein- mögliche Folge von Arbeitsschritten ist die folgende: Der Konverter wird zunächst mit einer Ausgangsschmel- 7.C, vorzugsweise geschmolzenem Roheisen, beschickt. Es kann auch eine Beschickung mit geschmolzenem Stahl erfolgen. Ea ist jedoch am empfehlenswertesten, wenn das gesehmoLzene Metali reich an Kohlenstoff 1st, was bedeuten soll, daß es wenigstens J5 % (Gew.-^) Kohlenstoff enthält, um einen niedrigen Liquidus-Punkt zu erreichen, was eine Vorbedingung für eine niedrige Verarbeitungs-(Reduktions) Temperatur 1st, die ihrerseits wiederum eine Vorbedingung laffir ist, daß nur· ein geringer Verschleiß des Futters erfolgt, Die Menge der Ausgangsschmelze wird durcn die Ausmaße des Reaktionsgefäßes bestimmt, und zwar inafern, als die Ausgang uschmelze eine genügende Füllhöhe aufweisen muß, damit die gewünschte Reduktionsreaktion wirksam eintreten kann, wobei man diejenigen zweckentsprechenden kinetischen Bedingungen ausnutzt, die der Prozeß und die apparative Ausrüstung bieten können.

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Danach wird die Reduktionsreak':lon durch das Einblasen des gepulverten Elsenorz-Konzentra;es in das geschmolzene Metall im Konverter durch das DUsenrohr 14 mittels eines Trägergases in Gang gesetzt,, Weiteres Eisenerz kann von oben in den Konverter in Form eines Agglomerates, z.B. in Form von Pellets, eingetragen werden. Nach und nach wird auch der Kohlenstoff in das geschmoizene Metall eingetragen, und zwar in im wesentlichen stb'chiometrischen Mengen, wie sie gemäß der nachstehenden Reduktionsreaktion benötigt werden, und zwar für den FaIL, dai3 das Erz aus Hämatit besteht:

Fe₂O^ + 3 C ► 2 Fe_(l) + 3 C0_(g) (1)

und für den Fall, daß das Erz aus Magnetit besteht:

Fe₃O₄ + 4 C * 3 Fe₍₁₎ + 4 C0_(g) (2).

Es können auch Gemische von verschiedenen Erzen berücksichtigt werden, wobei der Kohlenstoff in diesen Fällen in im wesentlichen stöchiometrischen Mengenverhältnissen, bezogen auf das kombinierte Erzkonzentrat, zugeführt wird, oo daß alles Eisen in dem kombinierten Konzentrat durch die Reduktion freigemacht wird.

Der Kohlenstoff kann in Form eines festen Kohlematerials, wie Graphit, Koh.leprodukte (Anthrazit und Holzkohle) und Koka, aber auch in Form von brennbaren kohlenstoffhaltigen Verbindungen, wie Heizöl und gasförmige Kohlenwasserstoffe, zugeführt werden. ZwenUmüGigerweiso wird der Kohlenstoff Jedoch in Form von Kohle und am besten in Form von Koka zugeführt. Es ist auch möglich, ihn in Ήο Schmölze über ein oder mehrere separate DUsenrohro, dlo in den Zeichnungen

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nicht dargestellt sind, einzuführen. Es 1st Jedoch zweckmäßig, ein Gemisch aus fein verteiltem Erzkonzentrat und fein gepulvertem Kohlematerial vorher zuzubereiten, wobei das Gemisch zumindest stcjchiometrische Mengen von Kohlenstoff und Erz für die genannte Reduktionareaktion enthält. Durch das vorherige Vermischen von Erz und Kohle werden Regulierungsschwierigkeiten vermieden. Das Gemisch wird in das geschmolzene Metall mittels eines Trägergases durch das Düsenrohr 14 eingeblasen. Es kann zusätzliches Erz und zusätzliche Kohle auch von oben eingeführt werden.

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es äußerst empfehlenswert, Luft als Trägergas für die Durchführung dieses Reduktionsprozesses zu verwenden. Dies erfordert einen Extrazusatz von Kohlenstoff entsprechend der Sauerstoffmenge, die mit der Luft eingeführt wird. Anstelle von Luft können auoh reduzierende Gase, z.B. bestimmte Kohlenwasserstoffe, und ebenso inerte Gase, wie Argon, verwendet werden. Die Verwendung von Luft ist Jedoch am empfehlenswertesten.

Der Reduktionsprozeß verbraucht große Mengen von Wärmeenergie aus dem geschmolzenen Metall in dem Gefäß. Es besteht daher eine Neigung zu einem schnellen Temperaturabfall in der Hauptmasse des geschmolzenen Metalls·. Die Temperatur wird daher während des Reduktionsprozesses im wesentlichen dadurch konstant gehalten, daß man den Induktionöhelzwicklungen 12, mit denen der Kanal 8 umwickelt ist, genügend elektrische Energie zuführt. Das heissere Metall aus dem Kanal wird in die Vertiefung 5 "hinausgepumpt", von wo es mit dem Strom vom DUsenrohr 14 an alle Stellen des Gefäßes transportiert wird. Auf diese Weise kann der Reduktiunsprozeß in allen Stellen der Hauptmasse

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des geschmolzenen Metalles bei der gewünschten Temperatur stattfinden. Die Temperatur wird vorzugsweise auf einer Höhe gehalten, die gerade über der Liquidus-Temperatur des Metalles in dem Konverter liegt, insbesondere auf einem Temperaturbereich zwischen der Liquidus-Temperatur und einer um 200⁰C über jener Temperatur liegenden Temperatur, vorzugsweise auf einer Temperatur, die nicht mehr als 100⁰C über der Liquidus-Temperatur liegt, was durch entsprechende Regelung der Stromzufuhr zu den Induktionsheizwicklungen eingestellt wird. Das Einblasen des Erzkonzentrates und der Kohle wird fortgesetzt, bis die gewünschte Menge Eisen erhalten worden ist. Danach kann das geschmolzene Metall je nach der Art des Futters zwecks Entfernung des Schwefels raffiniert werden, und zwar durch Einblasen von CaO oder eines anderen Entschwefelungsmittels durch das gleiche Düsenrohr 14, das für das Einblasen des Erzes und der Kohle benutzt wurde. Vor dem Gießen wird die Temperatur des geschmolzenen Metalles auf eine geeignete Gießtemperatur dadurch erhöht, daß die elektrische Energie, die dem mit dem Heizkanal 8 verbundenen Induktor zugeführt wird, erhöht wird.

2. Erzeugung von unlegierten Stählen

Bei der Erzeugung von unlegierten Stählen gemäß der Lehre der Erfindung wird der Konverter zunächst mit einer ausreichenden Menge Roheisen beschickt. Abweichend hiervon wird eine ausreichende Menge Roheisen in dem Konverter in situ nach den oben beschriebenen Arbeitsprinzipien hergestellt. Die Temperatur des geschmolzenen Metalles wird dann mit Hilfe der elektrischen Heizwicklungen 12, die um den Kanal 8 angebracht sind, auf'etwa 1500⁰C erhöht. Danach wird Eisenerzpulver - in Luft suspendiert - durch das

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Düsenrohr l4 eingeblasen. Während der ersten Blasperiode werden Silicium und Mangan oxydiert. Je nach der Temperatur der Schmelze wird auch eine gewisse Menge Kohlenstoff gleichzeitig entfernt. Nachdem das Silicium und das Mangan oxydiert worden sind, wird die Schlacke von der Oberfläche des geschmolzenen Metalles abgezogen, und danach kann die Haupt-Entkohlung in Gang gebracht werden. Die Schmelze wird vorzugsweise in einer einzigen Stufe auf den gewünschten Kohlenstoffgehalt gebracht, und zwar mit Hilfe von Eisenoxydpulver, welches durch das Düsenrohr eingeblasen wird. In der Regel wird Luft als Trägergas verwendet. Wenn der gewünschte Kohlenstoffgehalt erreicht ist, wird das Gas von Luft auf Argon umgeschaltet, und es werden die erforderlichen legierenden Zusätze - für gewöhnlich von oben - zugegeben. Argon wird'hier lediglich verwendet, um eine schnelle Homogenisierung der Schmelze sicherzustellen. Während der Entkohlung wird die Temperatur auf der gewünschten Höhe durch zweckentsprechende Einstellung der Kraftstromzufuhr zu den .elektrischen Heizwicklungen 12 gehalten. Da die Liquidus-Temperatur des Metalles vom Kohlenstoffgehalt in der geschmolzenen Eisen/ Kohlenstoff-Legierung abhängt, soll die Temperatur vorzugsweise durch entsprechende Regulierung der den elektrischen Heizwicklungen 12 zugeführten Stromenergie allmählich so erhöht werden, daß die Temperatur auf einer Höhe im Bereich zwischen der Liquidus-Temperatur und einer 200⁰C darüberliegenden Temperatur gehalten wird, vorzugsweise: auf einer Temperatur, die zwischen der Liquidus-Temperatur und einer um lOO'
liegt.

um 100⁰C über der Liquidus-Temperatur,liegenden Temperatur

Es ist auch möglich, die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Schmelzen von Schrott bei .der Stahler-

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zeugung zu verwenden. Ist der Kohlenstoffgehalt zu hoch, wenn aller Schrott geschmolzen, ist, so kann der überschüssige Kohlenstoff durch das Einblasen von gepulvertem Eisenerz-Konzentrat in der eben beschriebenen Weise eliminiert werden, und zwar in der Zeit, in der die Temperatur der Schmelze auf einer über der Liquidus-Ternperatur liegenden Höhe vermittels der Induktionsheizvorrichtung gehalten wird.

Es wird nun ein Beispiel unter Bezugnahme auf das Diagramm der Figur 3 angeführt, welches die Entkohlung von Roheisen nach der erfindungsgemaßen Arbeitsmethode erläutert. Der Konverter, wie er in den Figuren 1 und' 2 dargestellt ist, wird mit etwa 4,5 metrischen Tonnen geschmolzenem Roheisen beschickt. Der Raum 5 und der Kanal 8 enthielten bereits vorher 800 kg geschmolzenen Stahl. Das kombinierte geschmolzene Metall wies die nachstehende ungefähre Zusammensetzung auf: 3,8 % C , 1,4 % Si, 0,3 % Mn, Rest Eisen und beiläufige Verunreinigungen. Es wurde eine Suspension von Magnetiterz-Konzentrat (Fe^O₂,) in Luft durch das Düsenrohr l4 eingeblasen. Insgesamt wurden etwa 1 000 kg Fe^Oh-Konzentrat eingeführt und in dem geschmolzenen Roheisen in dem Konverter emulgiert. In dem Diagramm der Figur 3 veranschaulicht die Kurve I das angesammelte Erzkonzentrat, das während des Ablaufes dieser Periode eingeblasen wurde. Die Temperaturkurve veranschaulicht, wie die Temperatur des geschmolzenen Metalls während dieser Blasperiode von etwa l48O°C auf etwa 155O°C anstieg. Die anderen Kurven veranschaulichen, wie die Gehalte an Kohlenstoff, Silicium und Mangan sich während des Einblasens des Eisenoxyds ändern. So werden während der Anfangsperiode im wesentlichen das gesamte Silicium und Mangan oxydiert, und danach setzt augenscheinlich die_Afintkohlungsperiode ein. Nachdem 1000 kg

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"ZA 4 3.17

Erz-Konzentrat eingeblasen worden sind, ist der Kohlenstoffgehalt auf etwa 1,0 % herabgesetzt worden. Das ErzKonzentrat enthielt etwa 90 % Fe^O^. Wenn der gewünschte Kohlenstoffgehalt erreicht ist, werden Mangan und Silicium zum geschmolzenen Metall von oben zugegeben und-vermittels Einblasen von Argon durch das Düsenrohr 14 homogenisiert.. Gleichzeitig wird die Temperatur des geschmolzenen Metal- les auf etwa l600°C, was eine geeignete Abstich-Temperatur ist, erhöht.

3. Erzeugung von legierten Stählen

Stähle mit mittleren Chromgehalten, z.B. Chromgehalten von etwa 1 bis 15 %, können nach der Lehre der Erfindung auf die nachstehend beschriebene Weise hergestellt werden. Zunächst wird der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Konverter mit einer kohlenstoffreichen Eisenschmelze beschickt. Gemäß einer abgewandelten Arbeitsweise wird die Eisenschmelze in dem Gefäß in situ hergestellt, wie es vorangehend beschrieben ist. Die Temperatur des geschmolzenen Metalles wird mittels der Induktionswicklungen 12 auf eine zwischen l600 und 175O°C, vorzugsweise zwischen "■ l600 und 1700⁰C, liegende Temperatur erhöht. Ist die gewünschte Temperatur erreicht, wird eine Suspension von oxydischem Chromerz-Konzentrat, in Luft suspendier-t, durch das Düsenrohr 14 eingeblasen. Das oxydische Chromerz besteht vorzugsweise aus Chromit, d.h. einem Eisen^Chrom-Oxyd FeO · CrpO^,. Das gepulverte Erzkonzentrat wird in alle Teile des Gefäßes verteilt und reißt das helssere ■ Metall aus dem außerhalb der Kanalmündungen9 und 10 gelegenen Raum 5 mit sich fort. Die Temperatur "wird während des Einblasens des Chromits durch die Regulierung der ■Kraftstromzufuhr zu den elektrischen Wicklungen 12 auf I60Ö bis 175O°C, vorzugsweise 16OO bis 1700⁰C, gehalten. Ist der

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Kohlenstoffgehalt der Schmelze hoch genug, dann läuft die Umsetzung im Sinne der rechten Seite der nachstehenden Gleichung (3) ab:

Cr₂O₃ + 3 C ^ 2 Cr₁ + 3 C0_g (3).

Nach einer Ausgestaltung der erfindungsgemaßen Arbeitsweise zur Erzeugung von Chromstählen mit mittleren Chromgehalten soll der Kohlenstoffgehalt während des Einblasens des Chromoxyds wenigstens 1 % betragen. Dies bedeutet, daß der Schmelze eine Extramenge Kohlenstoff zugesetzt werden muß, falls der Kohlenstoffgehalt auf 1 % herabgesetzt worden ist, bevor der gewünschte Chromgehalt erreicht ist. Es ist ebenso gut möglich, den Kohlenstoff während der Dauer des Einblasens des Chromoxyds zuzusetzen, und zwar kann dies entweder durch Zugabe von oben oder zusammen mit dem Einblasen des Oxydpulvers erfolgen. Vorzugsweise wird der Kohlenstoffgehalt während der Reduktion des Chromoxyds durch Kohlenstoff auf über 2 % gehalten. Ist der gewünschte Chromgehalt in der Schmelze erreicht, kann der Kohlenstoffgehalt durch Einblasen des Eisenerz-Konzentrates (weiter) herabgesetzt werden, und zwar zu der gleichen Zeit, in der die Temperatur in der Hauptmasse des geschmolzenen Metalles annähernd konstant gehalten wird.

Das Diagramm der Figur 4 veranschaulicht schematisch ein Beispiel einer Erzeugung von Chromstahl mit mittlerem Chromgehalt in dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Konverter. Der Konverter wird zunächst mit Roheisen beschickt, das mit dem geschmolzenen Metall vermischt wird, welches im Kanal 8 und im Raum 5 vorhanden ist, so daß das kombinierte Metall die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist: 3,8 % C , 1,6 % Si, 0,8 % Mn, 0,01 % S, Rest Eisen,und beiläufige Verunreinigungen.

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Die Temperatur dieses geschmolzenen Metalles wurde mittels der Heizwicklungen 12 auf etwa l65O°C erhöht. Ist diese Temperatur erreicht, werden etwa 1025 kg Chromiterz-Konzentrat in Form eines Pulvers zusammen mit gepulvertem Kalk als schlackenbildendes Mittel, die. als- eine Suspension in Luft mitgeschleppt werden, durch das Düsenrohr 14 eingeblasen. Die Kurve II des Diagramms gibt die zunehmende Menge des. Erzkonzentrates wieder, die während des Ablaufs dieser Stufe in das geschmolzene Metall eingeblasen wurde. Die Temperatur wurde während der gesamten Chromit-Einblaseperiode auf l600 bis 175O°C, vorzugsweise l600 bis 1700⁰C, gehalten. Das eingeblasene Pulver enthielt etwa 47 % Cr₂O-*. Das Einblasen wurde abgebrochen, wenn der Kohlenstoffgehalt auf 1 % herabgesetzt worden. war. Der Chromgehalt in dem geschmolzenen'Metall war dann auf etwa 5,5 % angestiegen. Während der gleichen Zeit war der Schwefelgehalt aufgrund Ser^verünreinigungen im Chromit-Konzentrat angestiegen. Um den Schwefel zu entfernen,wurde daher Kalk CaO - veranschaulicht durch Kurve III in Figur 4 - eingeblasen, wie es im Diagramm dargestellt ist. Zum Schluß wurden die Mangan- und Siliciumgehalte vermittels Zugabe dieser legierenden Elemente von oben eingestellt, wobei durch das Düsenrohr 1.4 Argon- eingeblasen wurde, um die Schmelze in dem Gefäß durchzurühren.

Nach den vorangehend beschriebenen Arbeitsprinzipien können auch rostfreie Stähle und andere Chromlegierungen mit Chromgehalten über I5 % erzeugt werden. Jedoch werden rostfreie Stahllegierungen und andere Chromlegierungen mit · hohem Chromgehalt empfehlenswerterweise zunächst in konventioneller Art in einem elektrischen Lichtbogenofen geschmolzen, wonach die geschmolzene Legierung, die den ge-

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wünschten Chromgehalt aufweist, in den Konverter der in

wird den Figuren 1 und 2 dargestellten Bauart eingefüllt^ in dem die Legierung entkohlt wird. Für diese Entkohlung wird Eisenoxyd oder.ein anderes Metalloxyd verwendet, das leichter als Chromoxyd reduzierbar ist, z.B. Nickeloxyd NiO. Diese Entkohlung wird vermittels Einblasen des gepulverten Oxyds in einem Trägergas durch das Düsenrohr 14 vorgenommen. Auch in diesem Fall wird die Temperatur vorzugsweise auf etwa l600 bis 1750⁰C, am besten auf l600 bis 1700⁰C, gehalten, und zwar vermittels entsprechender Regulierung des den Heizwicklungen 12^; zugeführten Kraftstroms. Zum Einblasen wird vorzugsweise Luft als Trägergas verwendet, bis der Kohlenstoffgehalt auf etwa 1 % herabgesetzt worden ist. Danach wird am besten Argon und bzw. oder Wasserdampf anstelle von Luft als Trägergas verwendet, um eine Aufnahme von Stickstoff durch das geschmolzene Metall zu verhindern. Um niedrige Kohlenstoffgehalte ohne Oxydation des Chroms zu erreichen, soll die Konzentration des Argons und bzw. oder des Wasserdampfes ausreichend hoch sein. Es ist auch möglich, hohe Konzentrationen eines Verdünnungsgases (Argon und bzw. oder Wasserdampf) einzublasen zu der gleichen Zeit, in der die Atmosphäre in dem Konverter über der Oberfläche des geschmolzenen Metalles mit Hilfe von Vakuumpumpen evakuiert wird, während das Einblasen des Erzkonzentrates fortgesetzt wird. Diese Kombination der Verdünnungsgas-Behandlung mit der Vakuumentkohlung wird vorzugsweise zur Erzeugung von sogenannten ELI-Stählen angewendet, d.h. von Stählen, die sehr niedrige Gehalte an Kohlenstoff und Stickstoff aufweisen. Der Ausdruck "sehr niedrige Gehalte" soll in dieser Erfindungsbeschreibung eine Gesamtmenge von nicht mehr als 0,O^ %, vorzugsweise nicht mehr als insgesamt 0,015 % Kohlenstoff und Stickstoff bedeuten. Diese Stähle enthalten häufig Molybdän als legierendes Element. Dieser Umstand

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kann gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemaßen Arbeitsmethode in der Weise ausgenutzt werden, daß die Entkohlung des chromhaltigen geschmolzenen Metalles teilweise mittels Einblasen von gepulvertem Molybdänoxyd MoO^ in der Art und Weise erfolgt, wie sie für die Erfindung kennzeichnend ist. Für diesen Zweck wird mit Vorteil auch Nickeloxyd NiO verwendet.

Was nun Figur 5 anbelangt, so veranschaulicht sie 'beispielhaft die Erzeugung eines SpezialStahls, der mehr, als ein legierendes Metall enthält. Wie in dem Schemadiagramm dargestellt, wies das geschmolzene Ausgangsmetali eine Temperatur von 1200⁰C auf und enthielt 3,5 % C, 1,75 $ Si und 0,5 % Mn. Die Temperatur des geschmolzenen Metalles. wird nun mittels der Induktionsheizwicklungen 12 auf . -. 1600 C erhöht. Wenn diese Temperatur erreicht worden ist, werden etwa 200 kg Chromit-Konzentrat, durch Kurve II veranschaulicht, in der gleichen Art wie im vorangehenden Beispiel in den Konverter eingeblasen, während zugleich die Temperatur nach den Arbeitsprinzipien der Erfindung annähernd konstant gehalten wird. Das Chromoxyd in dem eingeblasenen Chromitpulver wird durch das in der Schmelze vorhandene Silicium und Mangan und zu einem gewissen Grad auch durch Kohlenstoff reduziert. Es wird so in dem geschmolzenen Metall .eh Chromgehalt von etwa 1,1 % erreicht. Als Trägergas für das Chromitpulver wurde Luft verwendet. In der folgenden Stufe werden 600 kg Scheelit-Konzentrat, wie in Kurve IV der Figur 5 veranschaulicht, in Form eines in Luft mitgeschleppten Pulvers in das geschmolzene Metall eingeblasen. Scheelit ist ein oxydisches Wolframerz, und " das in das geschmolzene Metall eingeblasene Konzentrat enthielt etwa 32 $ WCU. Die Temperatur wurde auch während des Einblasens des Scheelits durch entsprechende Regulierung des den Heizwicklungen 12 zugeführten -Kraftstroms

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konstant gehalten. Das Wolframerz wird durch den in der Schmelze vorhandenen Kohlenstoff reduziert, so daß in der Schmelze.ein Wolframgehalt von etwa 2,5 % erreicht wird. Während dieser Stufe wird der Kohlenstoffgehalt Inder Schmelze von etwa 2,25 % auf etwa'1,75 % herabgesetzt. Um den Kohlenstoffgehalt in dem geschmolzenen Metall weiter herabzusetzen, werden etwa 225 kg Magnetiterz-Konzentrat, durch Kurve I veranschaulicht, eingeblasen. Auch dieses Erzkonzentrat wurde unter Verwendung von Luft als Trägergas eingeblasen. Das erfindungsgemäße Einblasen wurde abgebrochen, wenn der Kohlenstoffgehalt einen Wert von 0,5 % erreicht hatte. Die Temperatur wurde die ganze Zeit über auf etwa l600°C gehalten, indem die hierzu erforderliche Kraftstrommenge den Induktionsheizwicklungen 12 zugeführt wurde. Als Schlußstufe wurden zum Zweck der Schwefel-Raffination etwa 300 kg CaO, durch Kurve III dargestellt, in das geschmolzene Metall mit Hilfe von Argon als Trägergas eingeblasen.

Dieses Beispiel veranschaulicht zwei charakteristische Merkmale der erfindungsgemäßen Arbeitsmethode: wenn nämlich ein Spezialstahl oder eine andere Legierung, die mehr als ein legierendes Metall enthält, hergestellt werden soll und die Metalloxyde entsprechend der Lehre der Erfindung stufenweise eingeblasen werden, dann werden die Oxyde in der Reihenfolge, die ihrer abnehmenden Affinität zu Sauerstoff entspricht, eingeblasen. Das bedeutet, daß das Oxyd, welches am leichtesten durch Kohlenstoff oder ein anderes Reduktionsmittel zu reduzieren ist, in der letzten Stufe eingeblasen wird, während das Oxyd, das am schwersten zu reduzieren ist, in der ersten Stufe eingeblasen wird, und dazwischen werden alle übrigen möglichen Metalloxyde entsprechend ihrer Sauerstoff-Affinität eingeblasen. Das Bei-

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spiel veranschaulicht ferner, daß in der Ausgangssehrael-. ze vorhandenes Silicium und Mangan in vorteilhafter Weise zur Reduktion von z.B. Chromoxyd, das in der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens in das geschmolzene Metall eingeblasen wird, verwendet v/erden kann.

Eine andere Art von legierten Stählen, die nach den Arbeitsprinzipien der Erfindung hergestellt werden kann, ist der für kryogene Zwecke (Tiefsttemperaturzwecke) verwendete Stahl, das sind z.B. die Stähle mit 5 % oder 9 % Niekelgehalt. Hierzu wird zunächst der Konverter der In den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Bauart mit einer kohlenstoffreichen Eisenschmelze beschickt oder es wird eine solche Schmelze nach irgendeiner der vorangehend beschriebenen Methoden im Konverter erzeugt. Zu der Zeit, in der die Temperatur mittels der Induktionsheizvorrichtung gemäß der Erfindung auf dem gewünschten Bereich gehalten wird, wird dieser Schmelze erfindungsgemäß NiO zugeführt, wobei das heisse Metall zu-allen Teilen des geschmolzenen Metalles transportiert wird, und zwar vermittels des Pulverstrornes, der durch das Düsenrohr eingeblasen wird. Der Zusatz des Nickelerz-Konzentrates wird fortgesetzt, bis der gewünschte Kohlenstoff- und bzw. oder Nickelgehalt durch die Umsetzung zwischen dem NiO und dem in der Schmelze gelösten Kohlenstoff erreicht ist, wobei der besagte Kohlenstoff durch die Umsetzung mit dem Sauerstoff in dem Nickeloxyd das metallische Nickel freisetzt.,

In allen oben beschriebenen Fällen ist es möglich, in Kombination mit dem Einblasen des Metalloxydes in Form eines Pulvers durch das Düsenrohr auch.Metalloxyd in Form eines Agglomerates in den Konverter von oben einzuspeisen.

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Gemäß einer weiterentwickelten Ausgestaltung der Erfindung besteht das Trägergas im'Falle der Entkohlung vorteilhafterweise aus Sauerstoff, einem Gemisch aus Luft
und Sauerstoff oder einem Gemisch aus einem anderen Gas und -Sauerstoff. In einem solchen Fall kann der Sauerstoff in erster Linie für die Entkohlung verantwortlich sein, während das zusammen mit dem Gas eingeblasene MetalloJtyd in erster Linie als Kühlmittel dient und als Mittel zur Erhöhung des Impulses des eingeblasenen Gas/Pulver-Gemisches.

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Claims

Patentansprüche

1, Metallurgisches Verfahren zur direkten Reduktion eines Metalloxydes zu Metall durch Zusatz des Metalloxydes zu dein geschmolzenen Metall in einem metallurgischen Konverter, der wenigstens einen überstehenden Teil mit einem einen Flüssigkeitsweg zum Konvertergefäß schaffenden Kanal aufweist, wobei der besagte Kanal mit wenigstens einer Erhitzungszone in einem gewissen Abstand vom Gefäß versehen ist, die Kanalmündung in das Gefäß in einer Höhe einmündet, die unter der Oberfläche des geschmolzenen Metalles während des Betriebes liegt und die genannte Erhitzungszone mit einem feuerfesten Futter ausgekleidet ist, das beträchtlich dünner als das Futter des Gefäßes ist und'sie mit Elementen zum Aufheizen des Inhalts der Zone vermittels elektrischer Induktionsheizung auf eine so hohe Temperatur ausgerüstet ist, daß die Ausbildung eines Temperaturgefälles zwischen dem Inhalt der Zone und dem Inhalt des Gefäßes gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxyd in Form eines in einem Trägergas suspendierten Pulvers in das im Gefäß befindliche geschmolzene Metall durch ein Düsenrohr eingeblasen wird, welches durch das Futter des Gefäßes hindurchtritt und im Gefäß in einem gewissen Abstand von den Kanalmündungen endet, wobei die Suspension durch das besagte Düsenrohr derart eingeblasen wird, daß die in der Suspension mitgeschleppten festen Metalloxyd-Partikel - im wesentlichen ohne in die Heizzone einzutreten - bewirken, daß das heissere Metall außerhalb der Kanalmündung bzw. der Kanalmündungen zusammen mit dem Metalloxyd schnell zu allen Teilen des geschmolzenen Metalls in dem Gefäß transportiert wird, wo die an-

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gestreuten Reduktionsprozesse bei der zweckentsprechenden Temperatur wirksam stattfinden können, -': : ■; _li:, ·
2. Metallurgisches Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ν gekennzeichnet, daß zwecks Erzeugung von Roheisen das Metalloxyd aus Fe₂CU und bzw.,oder Fe-,0 ^ besteht, dem,,: geschmolzenen Metall eine im wesentlichen stöehiometrische Menge Kohlenstoff zwecks Freisetzung, des Eisens

j j ^j ·_π j ,metallischem

aus dem Eisenoxyd durch dessen._;Reduktion zu^Eisen zugeführt wird, die Temperatur während des Reduktions- :7 Prozesses durch allmähliches Erhitzen des geschmolzen' '.: nen Metalles in der besagten Erhitzungszone im wesent-:':■:. liehen konstant gehalten und der Reduktionsproze.ss wel,-*; tergeführt wird unter Zuführung von im wesentlichen '..;;■.;.; stöchiometrischen Mengen von Erz-Konzeritrat_: und Kohlenstoff, bis die gewünschte Menge Roheisen erhalten wor^:·· den ist. <■'■.■.■. , '■ ../■■, ·
3· Metallurgisches Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Erz-Konzentrat und Kohlenstoff oder einer kohlenstoffhaltigen Verbindung durch das Düsenrohr eingeblasen wird, wobei das Gemisch im wesentlichen stöchiometrische- Mengen von Erz un#;^;!:_;i■·^; Kohlenstoff für die Freisetzung ,des Metalls durch <äj|# ,· Reduktion des Erzes enthält» " \ ■

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4. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 1 bis J>_x dadurch gekennzeichnet, daß Luft als Trägergas verwendet wlrd._;. :,,
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzeugung von unlegierten Stählen eine Suspend-■■■■■ sion von Fe₀O^,- und bzw. oder Fe^-O..-Pulver, in einqfii<

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Trägergas, vorzugsweise Luft, mitgeschleppt, durch das Düsenrohr ohne Zusatz von Kohlenstoff eingeblasen wird und so der Kohlenstoff, der in dein geschmolzenen Metall von Anfang an gelöst ist, mit dem Sauerstoff in dem eingeblasenen Eisenoxyd unter Bildung von Kohlenrnonoxyd reagiert, und das Einblasen des Eisenoxyds fortgesetzt wird, bis der gewünschte Kohlenstoffgehalt in dem geschmolzenen Metall erreicht ist.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des geschmolzenen Metalles während der Entkohlung durch Einblasen von Eisenoxyd durch Aufheizung in der genannten Erhitzungszone derart erhöht wird, daß die Temperatur auf einer über der Liquidus-Temperatur des.geschmolzenen Metalles liegenden Höhe gehalten wird, vorzugsweise auf einer Höhe zwischen der Liquidus-Temperatur und einer um 200⁰C über der Liquidus-Temperatur liegenden Höhe, zweckmäßigerweise auf einer Temperatur, die zwischen der Liquidus-Temperatur und einer um 100⁰C über jener Temperatur liegenden Temperatur liegt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzeugung von Chromstählen ein CrpO^-reiches Pulver in einem Trägergas suspendiert und durch das Düsenrohr eingeblasen wird, wobei die Temperatur durch Aufheizen in der besagten Erhitzungszone auf ΐβΟΟ bis 1750⁰C, vorzugsweise l6öO bis 1700⁰C, gehalten wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch J, dadurch, gekennzeichnet, daß das Chromoxydpulver in der Suspension in Luft als Trägergas mitgeschleppt wird.

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9· Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Herstellung von Legierungen, die Metalle mit einer wesentlich unterschiedlichen Affinität zu Sauerstoff enthalten, zumindest diejenigen Metalloxyde, die beträchtlich schwieriger zu reduzieren sind als andere Metalloxyde, die'eingeführt werden sollen, zeitlich vor den leichter reduzierbaren Metalloxyden eingeführt werden.
10. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für Entkohlungszwecke das Trägergas aus Sauerstoff, einem Gemisch aus Luft und Sauerstoff oder einem Gemisch aus einem'anderen Gas und Sauerstoff besteht.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas mit einem Gehalt von 5 bis 250 kg, empfehlenswerterweise JO bis 150 kg Metalloxyd pro Normalkubikmeter zugeführt wird.

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