Verfahren zum Reduzieren von Eisenerzen Beim Frischen von Roheisen nach dem Roh- eisenerzverfahren ist der Prozess mit deT Reduktion der Eisenerze verbunden, durch die dem Metaltbad entsprec'hend'e Eigenmengen zuwachsen.
Man hat immer wieder versucht, diese Tatsache füs die un mittelbare Herstellung von Eisen aus, Erzen nutzbar zu machen und:
hat dabei von einer Reduktion der Erze durch Kohlenstoff gesprochen. Ein solches Ver fahTen wird aber nur dann betrieblich brauchbar, wenn es gelingt, den zur Reduktion der Erze indem flüssigen Eisenbad verbrauchten Kohlenstoff laufend und in dem Mass zu ersetzen,
wie er benötigt wird.
Nach einem bekannten Verfahren zum unmittel baren Herstellen von Eisen und Stahl: unmittelbar aus Erzen und Zuschlägen wird beispielsweise den mit Elektrowärme beheizten Eisenbad der Reduk- tionskohllenstoff durch in das Bad eintauchende nach- stel@bare Kohleformkörper (ähnlich Kohlenelektro-
den) geliefert und das reduzierte Eisen und die Schlacke werden periodisch oder laufend abgesto chen. Andere Vorschläge befassen sich mit dem.
Ein pressen von Kohnenstoff in das die Reduktion aus lösende Eisenbad in, Form von Kohle oder flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffei. Bei diesen Verfahren ist es möglich, sowohl auf Roheisen als auch auf Stahl zu arbeiten, beispielsweise da durch,
dass die Zufuhr des Kohlenstoffs zum Eisen bad unterbrochen und anschliessend, wie beim Roh eisenerzverfahren, frischend gearbeitet wird.
Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren zum Re duzieren von Eisenerzen zu schaffen, bei dem in be trieblich einfacher und wirtschaftlicher Weise ein Eintragen von Kohlenstoff in ein zur Reduktion von Eisenerzen über die flüssige Phase verwendetes Eisenbad erfoligen
kann. Das erfindungsgemässe Ver fahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das die Reduktion bewirkende flüssige Eisen portionsweise in ein Vakuumgefäss eingesaugt, dort aufgekohlt und anschliessend)
wieder an das Fisenbad zurückgegeben wird. Das Einsaugen und Wiederabgeben dies aufge- kohlten Eisens an, das die Redükiibnsarbeit leistende Eisenbad kann entweder dadurch geschehen,
dass das unter konstantem Vakuum stehende und mit einem rohrförmigen und in die Schmelze eintauchenden Bodenauslass versehene Vakuumgefäss periodisch ge senkt und angehoben wird, wodurch das Gefäss nun destens teilweise mit flüssigem Eisen gefüllt und,
wie- der entleart wird, oder man. kann das flüssige Eisen unter Vakuum ansaugen, aufkohlen und durch Ände- rung des Drucks im Vakuumgefäss (Fluten mit Gas) wieder ablassen.
Neben der betrieblichen Einfachheit des Aufkoh- lens können sich für das Reduktionsverfahren beson dere Vorteille ergeben, so z.
B., dass die Lösung des Kohlenstoffs im flüssigen Eisen unter Vakuum rasch vor sich geht und das pedodische Fortsaugen und' Wiederzupumpen des flüssigen Eisens eine für den wirtschaftlichen Ablauf der Eisenerzreduktion erfor derliche lebhafte Eisenbadebewegungerzeugt.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die An wendung desselben zur Herstellung von: Stahl sind an Hand eines in; der beiliegenden Zeichnung darge- stellten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung desselben näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Reduktionsofen und FinG. 2 eine Aufsicht auf diesen Ofen.
Der mit einem Vorherd 2 ausgestattete Herd ofen 1 ist mit einem Eisenbad 3 gefüllt, das entweder flüssig in den Ofen eingesetzt oder dort aus festem Roheisen aufgeschmolzen worden ist. Iin. Bereich des Vorherdes 2 befindet sich das
Vakuumgefäss 4, dessen rohrförmiger Bodenauslass 5 in das im Vor- herd stehende Eisenbad so tief eintaucht, dass ein barometrischer Abschluss hergestellt ist. Im Gefäss 4 wird das Vakuum durch eine nicht gezeichnete,
an dem Stutzen 6 des Gefässes angeschlossene Pumpe hergestellt. In den Evakuierungsbehälter mündet in schleusenartigem Einbau eine Aufgabevorrichtung 7, 8 für das Kohlungsmittel.
Die zu reduzierenden Erze werden dem Ofen durch ein sich zweckmässigerweise drehendes Rohr 9 zugeführt, das im- vorliegenden Falle durch eine Stirnwand: des Ofens ragt.
Mit 10 ist ein Brenner bezeichnet, der die für die Erzreduktion erforderliche Wärme aufbringt. An der L;ängaseite des Ofens be finden sich.
der Eisenabstich 11 und der Abstich 12 für die Schlacke. Die zu med'uzierenden Erze können dem Ofen beispielsweise auch mit den erforderlichen schlackengebenden Zuschlägen gemöllert oder auch getrennt von diesen zugeführt werden.
Die Beheizung des Ofens kann mit festen oder gasförmigen Brenn- stoffen oder durch Elektrowärme erfolgen.
Im beschriebenen Ofen spielt sich das Verfah- ren nach der Erfindung beispielsweise folgender massen ab:
Nachdem das flüssige Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von 4 bis 4,5%. in den Ofen ein- gebracht worden ist, beginnt die Zugabe des zu reduzierenden Erzes,
das vornehmlich pulverförmig oder körnig ist und: beispielsweise aus Konzentra ten, Schlichen und Kiesabbrändün bestehen kann.
Zusammen mit den Erzen können die Zuschläge ein geführt und dabei so gemöllert werden, dass sich beim Reduzieren auf dem kohlenstoffhaltigen Eisenbai eine gutflüssige Schlacke bildet, deren Menge von der Reinheit der jeweils verwendeten Erze abhängt,
bei hocheisenhaltigen Erzen also verhältnismässig klein sein kann.
Da mit ihrer Aufgabe auf das kohlenato flhaltige Eisenbad die Eisenerze reduziert werden und dabei Kohlenstoff verbraucht wird, muss dem Eisenbad die zur Reduktion erforderliche Kohlenstoffmenge fort laufend zugeführt werden.
Das geschieht erfindungs gemäss d'ad'urch, dass das die Reduktion bewirkende flüssige Eisen portionsweise in das Vakuumgefäss 4 eingesaugt, dort aufgekohlt und wieder in das, Eisen bad zurückgegeben wird. Da das. Aufkohlen im Va kuum rasch erfolgen kann, ist die Leistung des Ver fahrens gross.
Dabei kommt der durch das portions- weise Einsaugen und Ablassen im reduzierenden Eisenbad erzeugten lebhaften Badbewegung eine überragende Bedeutung zu.
Deshalb -kann die Reduktion von Eisenerzen nach dem erfindungsgemässen Verfahren auch in an deren Öfen als Herdöfen, z. B. in Schachtöfen, mit verhältnismässig grossen Badtiefen und, hohen Füll gewichten durchgeführt werden.
Wie bei der Reduktion von Eisenerzen über Kohlenstoff, kann auch beim erfindungsgemässen Verfahren das freiwerdende Kohlenoxydgas zur Be- heizung des freien Ofenraums verwendet werden. Man kann:
es dabei auch zur Vorwärmung und Vor reduktion der Feinerze verwenden, indem man teil- weise verbranntes Gas beispielsweise durch die sich drehende Zufuhrtrommel 9 dem Erzstrom entgegen abführt.
Wie die bekannten Verfahren zum Reduzieren von Erzen mit Kohlenstoff kann auch das erfindungs- gemässe Verfahren zur Herstellung von Stahl ver wendet werden.
Dabei bietest die hier verwendete Art der Aufkohlung ganz besondere Vorteile: Bei der Herstellung von Stahl unmittelbar aus Eisenerzen über Kohlenstoff unterbleibt nach dem Herstellen einer bestimmten Roh eisenmenge die Kohlenstoffzufuhr bei unveränderter Erzaufgabe. Es findet dann ein Frischen des kohlenstoffhaltigen Eisenbades wie beim Roheisenerzprozess statt.
Da bei wird auch während dieser Frischarbeit das Eisen portionsweise .in den Vakuumbehälter eingesaugt und anschliessend dem Eisenbad wieder zurückgegeben. In dieser Weise dient die Vakuumanlage wiederum als Rührgerät zur Erzeugung einer intensiven Bad Bewegung. Das Frischen kann nicht nur durch Erze, sondern auch in bekannter Weise durch Auf- und Einblasen von Sauerstoff geschehen.
Durch die stän- dige Vakuumbehandlung wird dabei, solange ge nügend Kohlenstoff für die Kohlenoxydreakion zur Verfügung steht, der Sauerstoffgehalt des Bades auf Werten gehalten, 'die weit unter den sonst beim Fri schen auftretenden Sauerstoffgehalten liegen.
Das Bad wirkt dann reduzierend auf die Schlacke, die am Ende des Frischprozesses infolgedessen sehr eisenarm ist. Wenn der Kohlenstoffgehalt des Bades am Ende des Frischprozesses so weit abgesenkt ist, ,dass er nicht mehr zum Umsatz mit dem Sauerstoff dels Bades ausreicht,
kann die Entfernung weiteren Sauerstoffs durch entsprechende Mengen in das Evakulerungsgefäss eingefü'hrten Kohlenstoffs gesche- hen. Im Vakuum kann man den Stahl auch auf jeden gewünschten Endgehalt aufkohlen, seine Zusammen setzung durch Erz korrigieren sowie seine Güte durch Desoxydieren, Denitrieren usw. weitgehend beeinflussen.
Beimgezeichneten Beispiel ist zum Aufkohlen und Behandeln der Schmelze an den Redukti'ons- und Behandlung nur .ein Entgasungsbehälroer enge- schlossen. Man kann auch mit mehreren solcher Be- hälter arbeiten und die Behälter anders als über Vor herde an die Schmelze bzw. den Ofen anschliessen, z.
B. d'ad'urch, dass man den oder die Behälter über dem Ofen anordnet und ihre Ansaug und Ablauf stutzen unmittelbar durch den Herdraum des Ofens führt.
Process for reducing iron ores When refining pig iron according to the raw iron ore process, the process is associated with the reduction of the iron ores, through which the corresponding quantities of the metal bath accrue.
One has tried again and again to use this fact for the direct production of iron, to make ores usable and:
spoke of a reduction in ores using carbon. Such a process will only be operationally useful if it is possible to continuously replace the carbon used to reduce the ores in the liquid iron bath and to the extent that
as needed.
According to a known process for the direct production of iron and steel: directly from ores and aggregates, for example, the iron bath heated with electric heat is converted into the reducing carbon by means of adjacent carbon moldings (similar to carbon electrons) that are immersed in the bath.
den) and the reduced iron and slag are periodically or continuously tapped. Other suggestions address that.
A pressing of carbon into the iron bath that dissolves the reduction in the form of coal or liquid or gaseous hydrocarbon egg. With this method it is possible to work on both pig iron and steel, for example because
that the supply of carbon to the iron bath is interrupted and then, as in the case of the raw iron ore process, it is rejuvenated.
The purpose of the invention is to provide a method for reducing iron ores in which, in an operationally simple and economical manner, carbon is introduced into an iron bath used for reducing iron ores via the liquid phase
can. The inventive method is characterized in that the liquid iron effecting the reduction is sucked in portions into a vacuum vessel, carburized there and then)
is returned to the Fisenbad. The sucking in and releasing of this carbonized iron, the iron bath doing the reduction work, can either be done by
that the vacuum vessel, which is under constant vacuum and provided with a tubular bottom outlet immersed in the melt, is periodically lowered and raised, whereby the vessel is now at least partially filled with liquid iron and,
is discharged again, or one. The liquid iron can be sucked in under vacuum, carburized and released again by changing the pressure in the vacuum vessel (flooding with gas).
In addition to the operational simplicity of the carburizing, the reduction process can have special advantages, such as:
B. that the dissolution of the carbon in the liquid iron takes place rapidly under vacuum and the pedodic sucking away and pumping of the liquid iron produces a lively iron bathing movement necessary for the economic process of iron ore reduction.
The method according to the invention and the use thereof for the production of: steel are based on a in; The exemplary embodiment shown in the accompanying drawing of a device for carrying out the same is explained in greater detail. In the drawing shows:
1 shows a vertical longitudinal section through a reduction furnace and FinG. 2 a plan view of this furnace.
The stove 1 equipped with a forehearth 2 is filled with an iron bath 3, which is either used in liquid form in the furnace or has been melted there from solid pig iron. Iin. Area of forehearth 2 is located
Vacuum vessel 4, the tubular bottom outlet 5 of which dips so deeply into the iron bath in front that a barometric seal is created. In the vessel 4 the vacuum is created by a not shown,
Manufactured pump connected to the nozzle 6 of the vessel. A feed device 7, 8 for the carbonant opens into the evacuation container in a lock-like installation.
The ores to be reduced are fed to the furnace through an expediently rotating tube 9 which, in the present case, protrudes through an end wall of the furnace.
10 with a burner is referred to, which applies the heat required for the ore reduction. On the left side of the stove are.
the iron tapping 11 and the tapping 12 for the slag. The ores to be medicated can, for example, also be mulled into the furnace with the necessary slag-generating additives or else fed separately from them.
The furnace can be heated with solid or gaseous fuels or with electrical heat.
In the furnace described, the method according to the invention takes place as follows, for example:
After the liquid iron with a carbon content of 4 to 4.5%. has been brought into the furnace, the addition of the ore to be reduced begins,
that is primarily powdery or granular and: can consist of, for example, concentrates, creeps and gravel burns.
Together with the ores, the surcharges can be introduced and crushed in such a way that when they are reduced, a liquid slag forms on the carbonaceous iron bay, the amount of which depends on the purity of the ores used
in the case of ores with a high content of iron can therefore be relatively small.
Since the iron ores are reduced by their task on the carbonate iron bath and carbon is consumed in the process, the amount of carbon required for the reduction must be continuously fed into the iron bath.
According to the invention, this takes place in that the liquid iron effecting the reduction is sucked in portions into the vacuum vessel 4, carburized there and returned to the iron bath. Since the carburizing in the vacuum can take place quickly, the performance of the process is great.
The lively bath movement generated by the portion-wise suction and discharge in the reducing iron bath is of paramount importance.
Therefore, the reduction of iron ores by the process according to the invention can also be used in other furnaces as hearth furnaces, e.g. B. in shaft furnaces, with relatively large bath depths and high filling weights are carried out.
As with the reduction of iron ores using carbon, the carbon oxide gas released can also be used in the process according to the invention for heating the free furnace space. One can:
It can also be used for preheating and pre-reduction of the fine ores by removing partially burned gas, for example through the rotating feed drum 9, counter to the ore flow.
Like the known methods for reducing ores with carbon, the method according to the invention for producing steel can also be used.
The type of carburization used here offers very special advantages: In the production of steel directly from iron ores using carbon, after a certain amount of raw iron has been produced, the supply of carbon with unchanged ore input does not occur. The carbon-containing iron bath is then refreshed, as in the pig iron ore process.
During this fresh work, the iron is sucked into the vacuum container in portions and then returned to the iron bath. In this way, the vacuum system in turn serves as a stirrer to generate an intensive bath movement. Refining can be done not only with ores, but also in a known manner by blowing in and blowing in oxygen.
As a result of the constant vacuum treatment, as long as there is sufficient carbon available for the carbon oxide reaction, the oxygen content of the bath is kept at values that are far below the oxygen content that otherwise occurs when frying.
The bath then has a reducing effect on the slag, which is very low in iron at the end of the refining process. If the carbon content of the bath is so low at the end of the freshening process that it is no longer sufficient for conversion with the oxygen of the bath,
the removal of further oxygen can take place by means of corresponding amounts of carbon introduced into the evacuation vessel. In a vacuum, the steel can also be carburized to any desired final content, its composition can be corrected with ore and its quality can be largely influenced by deoxidizing, denitrating, etc.
In the example shown, only one degassing container is enclosed for carburizing and treating the melt at the reduction and treatment. You can also work with several such containers and connect the containers to the melt or the furnace in a different way than via a stove, z.
B. d'ad'urch that the container or containers are arranged above the oven and their intake and drainage port leads directly through the oven cavity.