DE715908C - Verfahren zum Entschwefeln von Eisen oder Eisenlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Entschwefeln von Eisen oder Eisenlegierungen Die Verhüttung von Eisenerzen, insbesondere solchen, die einen hohen Kieselsäuregehalt haben, wird vielfach so geleitet, daß mit saurer Schlacke -gearbeitet wird. Hierbei entsteht ein Eisen, 'das Schwefelgehalte bis i % und darüber aufweisen kann. Auch beim Einschmelzen von Schrott kann Eisen mit ähnlich hohen Schwefelgehalten anfallen. Derartige und andere Eisensorten werden gewöhnlich entschwefelt, damit sie für ihren Verwendungszweck geeignet werden. Die Entschwefelung geschieht entweder mittels Mangan, ,z. B. im Mischer, oder es werden besondere Entschwefelungsverfähren angewendet, bei denen def Schwefel aus .dem Eisen durch Benutzung basischeSchlacke entfernt wird, wobei man in der Praxis :bisher -nur mit sodahaltiger Schlacke: brauchbare Ergebnisse ertelte. Im Siemens-Martiii-Ofen -flder Elektroofen werden auch flüssige Kälkschlaklken zur Entschwefelung benutzt. Die allgemeine Ansicht der Fachwelt ging bisher dahin,. daß nur eine flüssige Schlacke enfschwefeind wirken kann. Diese bekannten Entschwefelungsverfahren sind aber teuer, da :sie nicht ohne Aufwand wertvoller Entschwefelungsmittel; wie Mangan, Calciumcarbid oder Soda, auskommen können. Außerdem erfordern .sie verhältnismäßig lange Zeit.
• Nach älteren bekannten. Verfahren wurden Mischungen von Manganoxyden,und Eisenoxyden oder Kalkeisenerzschlacken im Schmelzfluß angewendet, um insbesondere Phosphor, aber gleichzeitig - auch Schwefel, Silizium und andere Verunreinigungen aus geschmolzenem Eisen zu entfernen. Für .diese Verfahren wurden Schaukelöfen oder Trommelöfen -verwendet. Hierbei mußten indessen die Reinigungsmittel bei jeder Charge wiederholt erneuert werden, um eine einigermaßen brauchbare Wirkung zu erzielen. Trotzdem war die Entfernung der Verunreinigungen _ und insbesondere die Entschwefelung nicht -sehr weitgehend, so daß für den zuletzt genannten Zweck diese Verfahren nicht genügten. Um Eisenschwamm z, u entschwefeln, der durch Reduktion von Eisenerzen unterhalb der Schmelztemperatur des Eisens gewonnen worden war, hat man den fein zerkleinerten Eisenschwamm in. Mischung mit fein gemahlenem Kalk auch schon bei Temperaturen von etwa 75o bis 85o° C im Drehofen in reduzierender Atmosphäre erhitzt und dadurch den Schwefelgehalt des Eisens auf et-,va 0,03 0(o erniedrigen können. Auf Eisen. das bereits den flüssigen Zustand durchlaufen hat, ist dieses Verfahren indessen nicht anwendbar. Denn, wenn derartiges Eisen selbst nach weitgehender Zerkleinerung diesem Verfahren unterworfen wird, tritt eine wesentliche Entschwefelung nicht ein. Es ist ferner bekannt, kleinstückiges Eisen, insbesondere in Form von nach dem Krupp-Rennverfahren hergestellte Eisenluppen zwecks Entfernung von Schwefel, Arsen und anderen schädlichen Beimengungen mit feinkörnigen Reinigungsmitteln zu mischen und die Mischung z. B. im Herdofen auf Temperaturen zu erhitzen, bei denen das Eisen schmilzt. Beim Schmelzen des Eisens tritt das Reinigungsmittel an die Oberfläche und wird vom Eisenbad abgezogen. Auch bei diesem Verfahren ist die Reinigungswirkung nicht besonders weitgehend: Es wurde nun gefunden, daß sich die Wirkung des Reinigungsmittels noch wesentlich erhöhen läßt, so daß es gelingt, schwefelhaltiges Eisen, das durch Reduktion im schmelzflüssigen- Zustande oder durch Einschmelzen von Schrott gewonnen worden ist, sehr weitgehend .bis auf Schwefelgehalte von- etwa o,oi o% und vorzugsweise noch weniger zu entschwefeln und auf diese Weise ein: hochwertiges Sondereisen zu erzielen,. das sich vorzüglich für- Gießereizwecke oder für die Stahlherstellung eignet. Eine derart weitgehende Entschwefelung läßt sich nach den bekannten Verfahren, die nicht im Elektroofen durchgeführt werden, kaum erreichen. Nach der Erfindung wird im Drehrohrofen gearbeitet, und zwar wirderfindungsgemäß das flüssige Eisen mit solchen Mengen Kalk behandelt, @daß die bei der Aribeitstemper atur entstehende Schlacke in trockenem, nicht fließen= dem.Ztzstand vorliegt, wobei nach Abstich des flüssigen Metalls die Schlacke durch Kippen des -Ofens ausgetragen wird. Dadurch, daß die Kalkschlacke in ungeschmolzenem Zustande bzw. in Form eines außerordentlich zähen Breies vorliegt, wird sie durch die Bewegung des Ofens ständig in das flüssige Eisen hineingearbeitet. Obwohl eine flüssige Schlacke während der Entschwefelung nicht vorliegt, wird durch diese besondere Art der Mischung von Eisen und Entschwefelungsnittel die Entschwefelung außerordentlich wirksambeschleunigt. SiegehtinkürzesterZeit vor sich, und es lassen sich die gewünschten niedrigen Schwefelgehalte im Fertigerzeugnis vonä,ozofobequem erreichen, insbesondere auch dann, wenn als Ausgangsstoff hochschwefelhaltige Eisensorten verwendet werden, die bis zu 1110 Schwefel und darüber.enthalten. Die Kalkmenge, die dabei angewendet wird,- ist gering; ebenso der Aufwand an Brennstoff, insbesondere wenn das Eisen flüssig in den Ofen eingesetzt wird.
• Für das Verfahren gemäß der Erfindung können an sich bekannte Drehöfen oder auch Schaukelöfen verwendet werden. Diese Öfen werden so ausgebildet, daß die trockene Schlacke nach dein Abstich des Eisens .durch Kippen des Ofens entleert werden kann. Da die Schlacke nicht fließt, sind große Entleerungsöffnungen vorzusehen und ist die Innenform des Ofens so zu wählen, daß die Schlacke auch tatsächlich von allen Stellen des Ofens nach der Austrageöffnung rutschen kann.
• Als besonders vorteilhaft für die Ausführung des Verfahrens hat sich ein für andere metallurgische -Zwecke schon angewendeter Drehofen erwiesen, der um eine waagerechte Achse umläuft, um eine senkrechte Achse drehbar ist und z. B. auf einer Drehbühne angeordnet ist. Der Ofen-ist in der Weise kippbar ausgebildet, daß die Schlacke und zweckmäßig auch das Eisen durch eine seiner Stirnseiten entleert werden können. Zweckmäßig liegt die Kippachse nahe dem einen oder anderen Ofenende, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß -der Ofen um diese Kippachse schräg oder senkrecht gestellt werden kann, In ähnlicher Weise können natürlich auch Schaukelöfen kippbar ausgebildet werden, so daß das Eisen und die -Schlacke durch eine Stirnseite aus dem Ofen entfernt werden können.
• Beispiel z In dem beschriebenen Drehofen wurden io t Roheisen eingeschmolzen. Das geschmolzene Eisen enthielt etwa 4,5 °/o C, 0,3'1" Mn, 0,o15°la Si, o,oz°/o P und 0,4'J, S. Nach dem Einschmelzen wurden 50o kg gebrannter Kalk zugesetzt, während der Ofen umlief. Die Beheizung des Ofens erfolgte durch Kohlenstaubbrenner mit vorgewärmter Luft von etwa 50o° C. Zur Vermeidung von ° KohlenstoffvL-rLusteil:beim Einschmelzen wurden 5001:g Koksgrus dem Einsatz beigegeben. Beim Drehen des Ofens Floß das Eisen ständig über die trockene und nachher dickbreiige Kalkschlacke hinweg.. Nach etwa r Stunde wurde das Eisen unter der Schlackendecke abgegossen und die Schlacke danach durch weiteres Schrägstellen des Ofens ausgekippt. Das abgezogene Eisen hatte folgende Zusammensetzung; C 4.,i6010, P o,oi50/" Mn o,30/" Si 0,0.i50/0, S o,oio0/0, Rest Eisen.
• Die. Zusammensetzung der angefallenen Schlacke war folgende: Fe O 80I0, Ca 0,5 5,60%, M90 4,40%" Si0? 220/" A1.03 60/" S 3650/0. Beispiel 2 -Dieselbe Menge des gleichen Eisens wurde flüssig in den Ofen eingesetzt. Gebrannter Kalk in der im Beispiel r angegebenen Menge und 3ookg Koksgrus waren vorher in den Ofen gebracht worden. Der Brenner war mit neutraler Flämme eingestellt. Die Entschwefelung erfolgte in der gleichen Weise und annähernd in der gleichen Zeit wie im Beispiel i. Eisen und Schlacke. hatten annähernd dieselbe Zusammensetzung, mit dem Unterschied, daß der Kohlenstoffgehalt des Eisens etwas höher, nämlich bei 4,7/, lag. Es ist natürlich auch. möglich, Kalk und Kohle erst nach Einsetzen des flüssigen Eisens aufzugeben. Beispiel 3 Roheisen mit o;7010 P, o,350Io S und o;80% Si wurde mit oxydierender Flamme im Trommelofen unter Kalkzusatz eingeschmolzen. Mit dem Einschmelzen war eine starke Frischwirkung verbunden, die die Entfernung des Kohlenstoffes bis auf o,o8% und eine ähnlich @veitgehende Entfernung von Phosphor und Silizium zur Folge hatte. Die Entschwefe-Jung erfolgte dann wie beschrieben, nachdem nochmals 60o kg gebrannter Kalk zugesetzt wurden. Nach der @ Entschwefelung enthielt das Eisen- 0,05%.C, 0;020I0 Si, 0,05010P, ö,oo6% S, Rest Eisen. - Setzt man der Charge, zweckmäßig nach der Entsch-#vefelung, noch Kdhlenstoff. zu, z. B. in Form von Koksgrus oder Anthrazit, so läßt sich dieses Eisen wieder bis auf 4,5 bis 4,801o C aufkohlen, ohne daß die Phosphor=, Silizium- und Sch*efelgehalte zunehinen. Diese Ausführungsform der Erfindung führt also zu einem hochwertigen, dem schwedischen Holzkohleneisen gleichen Sondereisen unter Verwendung minderwertiger Eisensorten als Ausgangsgut.
• Bei der Fintschwefelung muß natürlich dafür Sorge getragen werden, daß die Wirkung des Kalkes nicht durch Verschlackting von im Eisen enthaltenen Bestandteilen, insbesondere Kieselsäure oder Silizium, geschwächt wird. Doch läßt sich selbst mit Schlacken, die auf i Gewichtsteil Kieselsäure 2,5 Gewichtsteile Kalk enthalten, noch eine guteEntschwefelungswirkungerzielen. Zweckmäßig ist es, in manchen Fällen den Kalk-Behalt höher zu halten, z. B. das Verhältnis Kieselsäure zu Kalk bis zu i : 3,5 und in Ausnahmefällen bis zu i : 5 zu wählen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Entschwefeln von Eisen oder Eisenlegierungen im Drehrohrofen mit Kalk in solcher Menge; daß die bei der Arbeitstemperatur entstehende Schlacke im trockenen, nicht fließenden Zustand vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen oder die Eisenlegierung in flüssigem Zustand in dem Drehrohrofen mit Kalk behandelt werden und daß die trockene, nicht fließendeKalkschlacke nach dem Abstich des Eisens oder der Eisenlegierung durch Neigen des Ofens ausgetragen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,: daß so viel Kalk zugesetzt wird, daß die nach beendigter Entsch-",vefelung vorliegende Schlacke auf 2,5 Gewichtsteile CaO höchstens i-Gewichtsteil 3i O= enthält.