DE866045C - Verfahren zum Karburieren von fluessigem Metall, insbesondere Stahl - Google Patents

Description

• Verfahren zum Karburieren von flüssigem Metall, insbesondere Stahl Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung, um flüssiges Metall zu karburieren, das im besonderen anwendbar ist, um Gußeisen aus Eisenschrott oder aus anderen eisenhaltigen Stoffen zu gewinnen.
• Im Vergleich mit den bekannten Verfahren zur Gewinnung des Gußeisens im Hochofen oder im Schmelzofen oder im sog. Elektroofen für synthetisches Gußeisen bietet das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile: a) die Möglichkeit, zu einem Produkt zu gelangen mit einem sehr hohen Kohlenstoffgehalt,' z. B. bis zu 5 °/o, was in den anderen obenerwähnten Fällen nicht möglich ist, da man keinen dauernden Kontakt hat zwischen Kohle und Metall bei der Maximaltemperatur, die im Ofen herrscht (dieses Produkt," welches sehr kohlenstoffreich ist, ist von bemerkenswerter Nützlichkeit für die Schmelzhütten, besonders wenn das Gußeisen zur Schmelzung im Kupolofen bestimmt ist; ähnlicherweise kann das Produkt in den Martinöfen zum Karburieren des Stahles verwendet werden, da es eine bessere Wirksamkeit bei gleichem Gewicht besitzt) ; b) die Möglichkeit, ein Gußeisen zu erhalten mit einem sehr niedrigen Siliciumgehalt, auch unter 0.30 '/o, was gestattet, die Karburation des Metalls in Abwesenheit der Schlacke oder in Anwesenheit von nur basischen Schlacken durchzuführen (dieses Gußeisen bietet bemerkenswerte Vorteile zur Verwendung als Zusatzstoff in Martinöfen oder Schmelzöfen, wenn ein niederer Siliciumgehalt des Endproduktes für Spezialgüsse oder um das sog. schmiedbare Gußeisen zu erhalten von Nutzen ist) ; c) die Möglichkeit, Gußeisen mit äußerst niedrigem Schwefelgehalt zu erhalten, z. B. unter o,oio °/o, da es möglich ist, mit basischen Schlacken auch von dickflüssiger oder sogar fester Beschaffenheit zu arbeiten, was mit anderen Verfahren nicht möglich ist, da sie eine relativ flüssige Schlacke benötigen, um die Bewegung derselben mit der Beschickung oder durch die Beschickung hindurch zu ermöglichen (nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, mehrmals die Schlacke zu erneuern, die immer an, der Oberfläche der flüssigen Schmelze verbleibt und aus dem Oberteil des Ofens entnommen werden kann; diese Eigentümlichkeit ist wertvoll für alle Verwendungen des Gußeisens); d) die Möglichkeit, als Rohstoff ausschließlich Stahlschrott zu gebrauchen, der leichter zu haben und billiger ist als Gußeisenschrott; e) die Möglichkeit, die schon vorhandenen Öfen von verschiedenen Größen und Formen zu gebrauchen, seien es nun elektrische oder Flammöfen, und im besonderen die Möglichkeit, Gußeisen in sehr kleinen Ofen zu erzeugen, die ein Fassungsvermögen von auch unter `i t haben können. Zum Beispiel kann die Produktion eines kleinen Ofens vollkommen von einem Martinofen aufgenommen werden, dem er die nötige Gußeisenmenge rasch und nicht zu teuer liefert.
• Die Umwandlung von Stahl in Gußeisen kann man theoretisch im Hochofen oder im Schmelzofen vollziehen, aber; abgesehen von den beachtlichen praktischen Schwierigkeiten dieser Arbeitsweise (die sich auf die nötigen Temperaturwerte, auf die Haltbarkeit der Auskleidung, auf Einrichtungskosten der Anlage usw. beziehen), würde die Karburation mit einem sehr hohen Verbrauch der zui-Erhitzung bestimmten wertvollen Kohle (Koks in verhältnismäßig großen Stücken) verbunden sein.
• Im sog. Elektroofen zur Herstellung des synthetischen Gußeisens ist der Gebrauch von Kohle in bemerkenswert großen Stücken nötig, und es ist auch nötig, daß der Schrott von angemessener Größe sei, damit die Bewegung des Materials gleichniäßig vor sich geht und damit die Elektroden nicht zerbrechen. Es ist darüber hinaus noch nötig, daß die sich im Ofen bildenden Schlacken eine genügende Flüssigkeit und eine solche Zusammensetzung besitzen, daß sie den Arbeitsgang des Ofens nicht stören und dessen Auskleidung nicht beschädigen.
• Versuche, um Gußeisen im üblichen Heroult-Ofen zu gewinnen, haben ergeben, daß die Karburation des geschmolzenen Metalls äußerst schwierig war, da die Kohlenstücke die Tendenz haben, auf der Schlacke zu schwimmen, und somit einen geringen Einfluß auf die Karburation des Metalls ausüben.
• Es ist möglich, beim Arbeiten im Heroult-Ofen den Stahl durch den Kohlenstoff der Elektroden zu karburieren, aber dieses Verfahren ist vor allen Dingen sehr kostspielig, weil der in Form von Brei od, dgl. die Elektroden bildende Stoff einen hohen Preis hat. Darüber hinaus muß man während der Karburation die Elektroden in den Ofen eintauchen und die Stromzufuhr unterbrechen, um einen Kurzschluß zu vermeiden.
• Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß man einen kohlehaltigen Körper in die Metallschmelze eintaucht, der durch sein Eigengewicht auf dem Boden des Ofens ruht, auf seinem Platz gehalten und fortwährend von oben erneuert wird.
• Das kann mittels zylinderförmiger oder prismatischer vorgeformter Blöcke geschehen, die nacheinander übereinandergeschichtet nachgefüllt werden, um immer wieder den Verbrauch der mit dem geschmolzenen Metall in Berührung befindlichen Blöcke auszugleichen, oder aber es kann auch durch einen Selbsthärtungsprozeß geschehen, indem man von oben ein Gemisch einfüllt, das erhärtet, während es sinkt. Dieses wird in mancher Hinsicht dem Elektrodengemisch ähnlich sein, kann aber, da es nur geringeren Anforderungen gewachsen zu sein braucht, aus minderwertigerem Kohlematerial, wie z. B. Anthrazit- oder Koksstaub oder Staub aus anderen Kohlensorten, bestehen oder mit kohlenhaltigen Stoffen od. dgl. agglomeriert sein.
• Diesen Brei kann man durch die Hitze beim Ein--bringen in den Ofen automatisch agglomerieren. Man kann ihn zweckmäßig in eine Hülle eines Stoffes einschließen, die dann durch die Einwirkung der Hitze vernichtet wird, wie z. B. eine Kartonhülle.
• Die Vorrichtung, um das Verfahren nach der Erfindung zu verwirklichen, kann verschieden sein. Es werden einige beschrieben, die als Beispiele anzusehen sind, ohne die Erfindung irgendwie zu beschränken.
• In der Zeichnung zeigen Fig. i a, i b, i c, i d .einige Formen der einzutauchenden Kohlekörper; die .
• Fig. 2 a, 2 b, 2 c, 2 d zeigen die schematische Form des waagerechten Schnitts eines Ofens mit den erfindungsgemäß. einzutauchenden Kohlekörpern; Fig. 3 zeigt eine Einzelheit hinsichtlich der Einführung des Kohlematerials in Breiform; Fig.4 zeigt ein Werkzeug, das die obengenannte Einfüllung erleichert, und schließlich zeigt Fig.5 eine Abänderung bezüglich einer anderen Weise, um die Säule des Karburationsmaterials herzustellen.
• Wie aus Fig. i zu ersehen ist, besteht der Kohlekörper vorzugsweise aus einzelnen Blöckchen i (Fig. i a bis i d), oder aus einer Säule i', i" in Breiform (Fig. 3 und 4). Der Köhlekörper kann je nach der Form des Ofens 2, 2', 2", 2"' in seinem Mittelpunkt angebracht werden (Fig. 2 a) oder im Vortiegel (Fig. 2 b) oder in zwei Einheiten an den Seiten des Ofens angebracht werden (Abb. 2 c und 2b).
• Die Blöckchen, die die Karburationssäule bilden, kann man dadurch erhalten, daß man in einer Presse das pulverige Material, auch minderwertiges Material, unter eventueller Beigabe von Bindemitteln, wie z. B. Teer, Pech, Erdpech, Natriumsilicat, preßt. Man kann auch eventuell dem Brei irgendein Flußmittel oder Eisenlegierung beifügen, die zur Veredlung des Gußeisens dienen. Die Blöckchen können durchlocht sein, so daß man die Säule mit einer Eisenseele 3 versehen kann, wie Fig. i @b zeigt.
• Wenn man eine durchgehende Säule wünscht, kann man eine Hülle benutzen, die die Form eines Kamins besitzt, in den man die Kohlekörper einführt, die mittels geeigneter Vorrichtungen, wie z. B. einer Metallhülle q. (Fig. 5) oder einer Verkleidung 5 aus Karton oder Teerpappe (Fig. 3), auf ihrem Platz gehalten werden, bis die Kohlekörper nach einer gewissen Zeit der Röstung zusammengebacken sind.
• In diesem Fall kann man das Papier auf einem verstellbaren Kern 6 wickeln, wie z. B. in den Fig. 3 und 4. gezeigt wird, um einen bestimmten Durchmesser leicht einhalten zu können.
• Es ist auch möglich, die Karburationssäule in einer anderen Art und Weise mit der Metallschmelze in Berührung zu bringen, wie zum Beispiel, indem man eine durchlochte Hülle aus feuerfestem Material anbringt, in die man die Kohle in Stücken füllt.
• Die Beschickung des Ofens mit den kompakten oder breiförmigen Kohlekörpern kann auch durch seitwärts in der Ofenwand angeordnet schräge Öffnungen erfolgen.
• Das Verfahren nach der Erfindung beeinträchtigt die normale Führung des Ofens- nicht und kann daher auf Öfen verschiedener Art angewendet werden, wie z. B. elektrische Lichtbogenöfen, Induktionsöfen, Flammöfen usw.
• Das erfindungsgemäße Verfahren braucht naturgemäß nur während des Teiles der Ofenarbeit angewendet zu werden, der für die Aufnahme des ILarburierungsmittels in Frage kommt, also nicht z. B. beim Einschmelzen und Fertigmachen der Schmelze.
• Das Verfahren eignet sich nicht nur zur Herstellung synthetischen Güßeisens, sondern auch zur Erstellung von Eisenlegierungen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Karburieren oder Legieren von flüssigem Metall, insbesondere Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Säule aus Kohle bzw. Legierungskörpern bis auf den Boden des Ofens in die Schmelze einführt und von oben nachfüllt, um zeitweise oder ständig die Berührung mit dem flüssigen Metall aufrechtzuerhalten.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Schmelze hineinragende Säule durch Aufgeben neuer Kohle-oder Legierungskörper von oben dauernd ergänzt wird, damit der Verlust des mit der flüssigen Metallschmelze in Berührung kommenden Teiles ausgeglichen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule aus übereinandergelagerten vorgefertigten Blöckchen besteht. q..
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule aus kohlenstoffhaltigem Material oder Legierungsstoffen in Breiform zugesetzt wird, der Breistrang durch Nachfüllen von oben ergänzt wird durch vorgesehene Mittel, vorzugsweise also durch ihr Eigengewicht in die Schmelze gedrückt wird.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mit Öffnungen versehene Hülle aus feuerfestem Material, in die das Kohlematerial oder die Legierungsstoffe vorzugsweise in Stückform eingeführt wird.
6. 6. Ofen zum Karburieren oder Legieren von flüssigem Metall nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine schräge Öffnung in den Wänden des Ofens zur Einführung der Kohlekörpersäule in das flüssige Metall.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule in der Mitte des Ofens oder im Vortiegel oder in zwei oder mehreren Einheiten an den Seiten des Ofens eingeführt wird. B. Verfahren nach Anspruch 2 und 4., dadurch gelcennzeichnet, daß man dem kohlenstoff- oder legierungshaltigen Brei Flußmittel zusetzt. g. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 und q., gekennzeichnet durch eine Metallhülle oder eine Hülle aus brennbarem bzw. verkohlbarem Material (Teerpappe), die die Kohle- bzw. Legierungskörper zur Säule verbindet. io. Verfahren nach Anspruch 2 bis q., gekennzeichnet durch die Verwendung gelochter Karburierungs- bzw. Legierungskörper, die in ihrer lotrechten Achse mit einer Eisenseele versehen sind.