Stahl und Eisen, Jg. 47, Nr. 22

STAHL DD EISEN

ZEITSCHRIFT

FÜR DAS DEUTSCHE EISENHÜTTENW ESEN.

Nr. 22. 2. J uni 1927. 4 7 . Jahrgang.

Die direkte Erzeugung des Eisens.

Von F . W ü s t in D üsseldorf1).

(Vorgänge der direkten und indirekten R eduktion (V erfahren von Edw in, Wiberg, vom Bureau of M ines und von H ornsey). Vergleich der verschiedenen Verfahren.)

[ H i e r z u T a f e l 1 1 u n d 1 2 . ]

V o r g ä n g e d e r d i r e k t e n u n d i n d i r e k t e n R e ­ d u k t i o n .

V or sechs Jahren habe ich über das B a s s e t - Verfahren zur direkten Erzeugung des Eisens berichtet'2). In der Zwischenzeit hat m an von den Erfolgen dieses neuen Verfahrens nichts mehr ge­

hört. Man ist jedoch im A uslande eifrig m it der langgesuchten Lösung der Frage der direkten E isen ­ erzeugung beschäftigt; sow eit U nterlagen zugäng­

lich waren, soll deshalb im folgenden über die Er­

gebnisse dieser Versuche berichtet werden.

Beim Hochofenverfahren m üssen Zuschläge für die Schlackenbildung gegeben w erden, ferner ist die Schmelzwärme für das R oheisen und für die Schlacke aufzuwenden. Außerdem nim m t das Roh­

eisen eine gewisse Menge Fremdkörper auf, die bei der Ueberführung in schmiedbares E isen wieder entfernt werden m üssen.

Alle diese offenbaren N achteile des H ochofen­

verfahrens haben das Bestreben gezeitigt, die E isen­

erze ohne Zuschläge und ohne Verflüssigung des er­

zeugten Eisens und der Gangart zu reduzieren, um hierdurch die M öglichkeit zu haben, geringwertige Eisenerze zu verarbeiten.

Es handelt sich hierbei also nicht um ein R enn­

verfahren,sondern um einTieftem peratur-R eduktions- verfahren, bei dem sow ohl K ohlenstoff als auch Kohlenoxyd und W asserstoff, d. h. die sogenannte direkte und die indirekte R eduktion zur Anwendung kommen. D ie direkte R eduktion nim m t erst bei 700° ein praktisches A usm aß an und kann bei dem Tieftemperaturverfahren bis zur Sinterungstem pe­

ratur des Erzes ausgenutzt werden. D ie entstehenden Gase können jedoch w eitere R eduktionsarbeit aus­

üben und ihre fühlbare W ärme an die Beschickung abgeben; sie können aber auch in einem gewissen Abschnitt des Verfahrens m it zugeführter L uft ver­

brannt werden, um die Erze auf R eaktionstem pe- ratur zu erhitzen und dieselben zu rösten. Auf diese Weise kann also bei der R eduktion durch K ohlen­

stoff eine vollständige A usnutzung der entstehenden Gase stattfinden.

2 ) V o r t r a g v o r d e r H a u p t v e r s a m m l u n g d e s V e r e i n s d e u t s c h e r E i s e n h ü t t e n l e u t e a m 2 7 . N o v e m b e r 1 9 2 6 .

2 ) V g l . S t . u . E . 4 1 ( 1 9 2 1 ) S . 1 8 4 1 / 8 .

X X I I .,,

Kohle als R eduktionsm ittel hat jedoch den N achteil, daß der Schwefel derselben zum Teil vom Eisenschwam m aufgenom m en wird. Ebenso geht ein etwaiger Phosphorgehalt des Erzes je nach der Reaktionstem peratur zum größten Teil an den Eisenschwam m . Der Aschengehalt der K ohle ist dann unbedenklich und kann in jeder H öhe vor­

handen sein, wenn die A sche nicht m it der Gangart zusam m ensintert und später von derselben zu tren­

nen ist. Man kann also in diesem F alle sehr aschen­

reiche, billige Kohle verwenden.

B ei der Gasreduktion hat die R eduktion durch W asserstoff keinerlei N achteile. Ganz anders liegen dagegen die Verhältnisse bei der R eduktion durch K ohlenoxyd, da sich entsprechend dem G leich­

gew ichte zwischen K ohlenstoff, K ohlenoxyd und Kohlensäure bei Temperaturen unter 1000° eine m it sinkender Temperatur stärker eintretende Spaltung des K ohlenoxyds unter Bildung elem en­

taren K ohlenstoffs und Kohlensäure vollzieht.

D ie Gasreduktion geht also hier zum Teil in die direkte R eduktion über, und da dieser Spaltungs­

kohlenstoff äußerst reaktionsfähig ist, so wird durch ihn der Phosphor des Erzes zum großen Teil redu­

ziert. Es ist bei der K ohlenoxydreduktion im allge­

meinen also nicht möglich, aus phosphorhaltigen Erzen einen phosphorarmen Eisenschwam m herzustellen.

Um dies trotzdem zu erreichen und ein hoch­

wertiges phosphorarmes Eisen aus phosphorhaltigen Erzen zu erzeugen, werden die R eduktionsgase nur bis zu einer bestim m ten Temperatur ausgenutzt und m it etwa 800 bis 850° der Einw irkung auf das Erz entzogen. H ierbei wird die Bildung von festem K ohlenstoff praktisch verm ieden, jedoch auf eine vollständige A usnutzung der Reduktionsenergie der Gase verzichtet. E benso geht ein großer Teil der fühlbaren W ärme der Gase verloren. D ie Tem pe­

raturspanne, in der sodann die reine Gasreduktion stattfinden kann, liegt zwischen der Sinterungs­

tem peratur des Erzes und endigt bei 800 bis 850°.

Es ist einleuchtend, daß durch diese M aßnahme die V orteile der Gasreduktion w esentlich eingeschränkt werden.

Vergleicht man unter diesen U m ständen die W irtschaftlichkeit des direkten und indirekten

115

L ie direkte Erzeugung cz: -

9 0 6 j S t a h l u n d E i s e n .

Reduktionsverfahrens, so ist die W ärmetönung der Reaktion nicht allein entscheidend, vielmehr müssen auch die Wärmeverhältnisse der Reaktionsm ittel Berücksichtigung finden.

Die meisten chemischen Um setzungen gehen nicht bei gewöhnlicher Temperatur vor sich, sondern erfordern für ihre Durchführung eine Erhitzung der in Reaktion tretenden Stoffe auf R eaktionstem pe­

ratur. Bei der Reduktion der Eisenoxyde m ittels Kohle oder Kohlenoxyd ist diese Vorwärmung eben­

falls erforderlich.

Die Stoffmengen, die bei der direkten Reduk­

tion auftreten, sind geringer als die Stoffmengen

Wärmemenge bei der K ohlenoxydgasreduktion an, unter der V oraussetzung, daß es sich nur um die Mengen handelt, die für die stöchiom etrische Um­

setzung erforderlich sind; sie nim m t einen etwas steileren Verlauf als die Linie für die direkte Re­

duktion.

D ie Kohlenoxydgasreduktion geht jedoch nur m it einem Ueberschuß an Gas vor sich, und die darüber liegende Kurve zeigt die fühlbaren, auf Grund der Gleichgewichtswerte berechneten Wär­

men. D iese nehmen von 600 bis 1200° um etwa das Vierfache zu.

N un haben zahlreiche Untersuchungen über die Gasgleichgewichte bei der Kohlenoxydreduktion U ca t/tT e

3200000

7300000

7000000 sooooo 000000 300000

200000

OOO 700 300 900 7000 7700 7200 T em peratur io °C

A b b i l d u n g 1 . F ü h l b a r e W ä r m e d e r R e a k t i o n s ­ g e m i s c h e f ü r d i e d i r e k t e u n d i n d i r e k t e R e d u k t i o n

v o n F e 2 0 3 j e t E i s e n .

2000000

7000000 7000000 7900000 7200000

300000

T em peratur in °C

A b b i l d u n g 2 . G e s a m t w ä r m e a u f w a n d f ü r d i e d i r e k t e u n d i n d i r e k t e R e d u k t i o n

v o n F e 2 0 3 j e t E i s e n .

2200000

200000

bei der indirekten Reduktion. Sie verhalten sich wie 1 : 1,3. Die Kohlenstoffreduktion hat ferner den günstigen Umstand für sich, daß sie keinen Ueber­

schuß an R eduktionsm itteln erfordert. Ganz anders liegen jedoch die Verhältnisse bei der K ohlenoxyd­

reduktion. Hier müssen um so größere Gasmengen aufgewendet werden, je höher die R eduktions­

temperatur ist.

In Abb. 1 sind die erforderlichen fühlbaren Wärmemengen dargestellt, die bei der Kohlen­

stoff- und Kohlenoxydreduktion je Tonne Eisen bei steigender Temperatur erforderlich sind, um die in Reaktion tretenden Stoffe für die Reaktion vor­

zuwärmen.

Die gestrichelte unterste Linie zeigt die fühlbare Wärmemenge bei der direkten R eduktion; sie nimmt m it steigender Temperatur langsam zu. Die darüber ausgezogene Linie gibt die entsprechende

immer wieder zu der F eststellung geführt, daß die während der praktisch zur Verfügung stehenden Zeit sich einstellenden K onzentrationen stets sehr w eit von dem Gleichgewicht entfernt bleiben; der tatsächliche Gasbedarf übersteigt daher den in dem K urvenzug für das Gleichgewicht zugrunde gelegten ganz wesentlich. Unter der A nnahm e, daß sich die G leichgew ichtskonzentration zu 60 % einstellt — eine Annahme, die für die praktischen Verhältnisse viel zu günstig ist — ist die obere K urve berechnet.

Der erforderliche Bedarf an Ueberschußgas, dessen Menge den eigentlichen R eaktionsanteil weit übersteigt, bedeutet für den W ärm ehaushalt der indirekten R eduktion einen überaus unwirtschaft­

lichen W ärm eaufwand, da die gesam te Gasmenge

zunächst auf Reaktionstem peratur gebracht werden

muß. Der dam it gekennzeichnete außerordentlich

hohe Aufwand an fühlbarer Wärme w irkt sich

2. Ju n i 1927. Die direkte Erzeugung des Eisens. 8 ta h i und Eisen. 907 schließlich im W ärm ehaushalt des indirekten Ver­

fahrens deshalb besonders ungünstig aus, sofern die Gase zur V erhütung der Spaltung des K ohlenoxyds frühzeitig, bei etwa 800°, abgezogen werden und da­

durch die fühlbare Wärme der Gase nur zu einem kleinen Teil wieder für den H aushalt des Verfahrens nutzbar gem acht werden kann.

Abb. 2 stellt den gesam ten W ärmeaufwand für die direkte und indirekte R eduktion bei steigenden Temperaturen dar. D ie Linienzüge kennzeichnen also sowohl den W ärmeaufwand für die Vorwär­

mung als auch den für die Reaktionswärme.

Der unterste Linienzug gilt für die stöchiom etri­

sche U m setzung der indirekten R eduktion, hier­

auf folgt die Kurve für den Gleichgew ichts­

zustand und die darüber liegende für eine Gas­

ausnutzung von 60 % vom G leichgewicht. D iese Linienzüge haben einen ähnlichen Verlauf wie die Linienzüge für die fühlbaren Wärmen, da die schwach exotherm e Reaktionswärm e bei der in ­ direkten Reduktion nicht w esentlich in Betracht fällt.

Ganz anders verläuft jedoch der gestrichelteLinien- zug für die direkte R ed u k tion ; m an sieht aus seiner Lage, daß die Reaktionswärm e stark endotherm ist.

Die gestrichelte Linie schneidet bei etw a 880° die der indirekten R eduktion, d. h. unter den vorliegenden Umständen ist also die direkte R eduktion bei höheren Temperaturen wärm etechnisch vorteil­

hafter als die in d irek te; die A ngabe der Lehrbücher, daß die indirekte R eduktion unter allen U m ständen der direkten vorzuziehen sei, ist in diesem beson­

deren Falle nicht zutreffend.

Ein Vergleich zw ischen der direkten und indi­

rekten Reduktion bei dem Tieftem peratur-Reduk­

tionsverfahren ergibt folgendes.

A. D ir e k t e R e d u k t i o n :

1. Die Temperaturgrenze der R eduktion liegt zwischen 700° und der Sinterung des Erzes.

2. Es ist eine volle A usnutzung der gebildeten Gase möglich.

3. Es ist kein Ueberschuß an R eduktionsm itteln erforderlich, der A ufwand an fühlbarer Wärme daher gering.

4. Die Reaktionswärm e ist stark endotherm.

5. Das Erzeugnis enthält unter U m ständen Phosphor und Schwefel.

B. G a s r e d u k t io n :

1. Die Tem peraturgrenze der R eduktion geht von 800 bis 850° bis zur Sinterung des Erzes.

2. Es ist ein gew altiger Ueberschuß an R eduk­

tionsm itteln erforderlich, daher großer Auf­

wand an fühlbarer Wärme.

3. Die A usnutzung der Gase ist ungenügend.

4. Die Reaktionswärm e ist schwach exo- bzw.

schwach endotherm .

5. Das Erzeugnis ist phosphor- und schwefelarm.

Um den N achteilen der G asreduktion nach Mög­

lichkeit zu begegnen, werden bei den Verfahren von E d w in und W i b e r g nach einem früheren V or­

schläge die abgezogenen R eduktionsgase im Kreis­

lauf geführt, wobei sie durch U eberleiten über glühenden K ohlenstoff wieder ihre volle R eaktions­

fähigkeit erhalten.

D ie Gase müssen jedoch, nachdem sie vom Erz abgezogen sind und ihre fühlbare Wärme ausgenutzt ist, zwecks Entfernung von Staub und W asserdampf gewaschen werden.

D ie Menge der zur Reduktion erforderlichen Gase ist wie folgt zu errechnen. E s sind 300 m3 Sauerstoff vom Erz abzutragen, um zu einer Tonne E isen zu gelangen. D iese 300 m 3 Sauerstoff erfordern bei der Gasreduktion 600 m 3 K ohlenoxyd, aus denen sodann nach A ufnahm e der 300 m 3 Sauerstoff 600 m 3 Kohlensäure entstehen. D ie Gasmengen, die theoretisch zur Reduktion erforderlich sind, belaufen sich demnach auf 600 m 3 K ohlenoxyd.

D iese 600 m 3 K ohlenoxyd entstehen nicht auf ein­

m al, sondern werden allmählich im Verlauf des Verfahrens gebildet, und es sind zu ihrer Bildung ins­

gesam t 321 kg Kohlenstoff erforderlich. Natürlich wird durch den Brennstoff usw. durch U ndichtig­

keiten stets noch etwas Luft eingeführt. Bei der Einwirkung des K ohlenoxyds auf das Erz entsteht Kohlensäure, die sodann durch glühenden K ohlen­

stoff zerlegt wird. Hierbei entstehen aus 1 Volumen Kohlensäure 2 Volumina Kohlenoxyd. Es findet also eine stetige Gasvermehrung sta tt, und es muß des­

halb andauernd etwas Gas abgeführt werden.

D ie zur Durchführung der Gasreduktionsver­

fahren erforderlichen Energiemengen setzen sich aus folgenden Posten zusammen:

1. Regenerierung der Kohlensäure.

2. Erhitzung des Um laufgases.

3. Zerlegung des vom Gas m itgeführten W asser­

dampfes.

4. Verluste durch Kühlung, Strahlung usw.

Z u 1 . 1 k g E i s e n g i b t 0 , 3 m 3 S a u e r s t o f f a b , e s w e r d e n 0 , 6 m 3 K o h l e n s ä u r e g e b i l d e t ; d i e Z e r l e g u n g v o n 0 , 6 m 3 K o h l e n s ä u r e e r f o r d e r t 1 0 4 9 k c a l .

Z u 2 . U m d i e s e n P o s t e n s c h ä t z e n z u k ö n n e n , m u ß d i e M e n g e d e r u m z u w ä l z e n d e n G a s m a s s e n b e k a n n t s e i n . E s m ü s s e n f ü r 1 t E i s e n 6 0 0 m 3 K o h l e n s ä u r e g e b i l d e t w e r d e n . U n t e r d e r A n n a h m e , e s w ü r d e n 1 0 0 m 3 d e r G a s e 1 0 m 3 K o h l e n s ä u r e b i l d e n , k o mm t ma n a u f e i n e

6 0 0

X

1 0 0

G e s a m t me n g e d e r G a s e v o n — --- = 6 0 0 0 m 3 . E s

s i n d a l s o 6 m 3 G a s j e k g E i s e n e r f o r d e r l i c h . V e r g l e i c h t ma n d i e G a s m e n g e n , d i e i m H o c h o f e n j e T o n n e E i s e n g e b i l d e t w e r d e n , s o k o mm t ma n a u f e i n e v i e l g e r i n g e r e Z a h l , n ä m l i c h a u f n u r 4 5 0 0 m 3 . E s s o l l e n d e s h a l b d e r S c h ä t z u n g 3 , 4 u n d 5 m 3 G a s j e k g E i s e n z u g r u n d e g e l e g t w e r d e n .

D i e k a l t e n z u e r h i t z e n d e n G a s e w e r d e n d u r c h d i e f ü h l b a r e W ä r m e d e r a u s d e m ß e d u k t i o n s a p p a r a t a u s ­ t r e t e n d e n G a s e v o r g e w ä r m t ; i m m e r h i n i s t b e i m E d w i n - V e r f a h r e n n o c h e i n e E r h i t z u n g d e r G a s e a u f e t w a 1 1 5 0 ° e r f o r d e r l i c h . D i e h i e r f ü r a u f z u w e n d e n d e n W ä r m e m e n g e n s i n d a u s Z a h l e n t a f e l 1 z u e r s e h e n .

Z u 3 . D i e G a s e w e r d e n m i t W a s s e r g e w a s c h e n , s i e s ä t t i g e n s i c h h i e r b e i m i t W a s s e r d a mp f , d e r e r h i t z t u n d z e r l e g t w e r d e n mu ß . D e r B e r e c h n u n g i s t e i n W a s s e r ­ d a m p f g e h a l t v o n 2 0 g j e m3 z u g r u n d e g e l e g t . W ü r d e ma n v o r d e r E r h i t z u n g d i e G a s e a u s f r i e r e n , s o w ü r d e d i e s e r P o s t e n e r s p a r t b l e i b e n .

Z u 4 . I n f o l g e d e r e r f o r d e r l i c h e n s t a r k e n W a s s e r ­ k ü h l u n g d e r A p p a r a t e i s t e i n V e r l u s t v o n 3 0 % e i n g e s e t z t .

In Zahlentafel 1 sind die U nterlagen für die

E nergieschätzung zusam m engestellt. Hieraus geh t

908 Stahl un d Eisen. Die direkte Erzeugung d ---- Z a h l e n t a f e l 1 . W ä r m e a u f w a n d b e i m

R e g e n e r i e r e n .

3 m 3 4 m 3 5 m 3

R e g e n e r i e r u n g v o n

0 , 6 m 3 C0 2 • •

W ä r m e m e n g e , u m d a s G a s u m 1 1 5 0 ° z u e r w ä r m e n . .

2 0 g H2 0 - D a m p f j e m3 z u z e r l e g e n .

3 0 % V e r l u s t e d u r c h W a s s e r k ü h l u n g u n d S t r a h l u n g .

1 0 4 9 k c a l

1 0 3 5 „

9 4 , 5 6 „

9 3 3 , 6 4 „

1 0 4 9 k c a l

1 3 8 0 „

1 2 6 , 0 8 „

1 0 9 5 , 0 2 „

1 0 4 9 k c a l

1 7 2 5 „

1 5 7 , 6 „

1 2 5 6 , 4 „

3 1 1 2 , 2 k c a l

3 , 6 2 3 k W s t

3 6 5 0 , 1 k c a l

4 , 2 4 9 k W s t

4 1 8 8 k c a l

4 , 8 7 5 k W s t

hervor, daß der Energieaufwand von 3,6 bis 4,87 kW st für 1 kg Eisen je nach der Menge der umzuwälzenden Gasmassen schwankt.

Die Umlaufzahl der Gase läßt sich aus dem Inhalt des System s und der gesam ten Gasmenge berechnen. Sind z. B. 4500 m3 Gas je t Eisen zu bewegen, so beläuft sich die Umlaufzahl bei einem Inhalt von 30 m3 des Apparates auf 150.

In dem Reduktionsapparat wird das indirekte Reduktionsverfahren angewandt, das bekannter­

maßen bezüglich des Kohlenoxyds schwach exotherm und bezüglich des Wasserstoffs schwach endotherm verläuft. Stöchiometrisch ist dies richtig, therm oche­

misch kann diese Auffassung zu großen Irrtümern führen. In dem Regenerierapparat wird die bei der indirekten Reduktion entstandene Kohlensäure wieder in Kohlenoxyd übergeführt. K oppelt man beide Gleichungen, so ergibt sich folgendes:

C0 2 + C = 2 C O F e O + C O = F e + C0 2

F e O + C = F e + C O ,

d. h. man wendet bei dem Gasreduktionsverfahren m it Gasumlauf nicht die indirekte, sondern die Re-

Weg c/esfrzes

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Gases l/6erscZra/sgas

Z/uge/müZr/e

ZfösZ-a /ortzae/r/ofe/r

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Zr/am s7a/i’f,

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ffasrorträrme/

GastvascZrer

/GesZrrZegraZor GasóeZrd/Zee

A bbildung 3. Schem a vom N orsk-Staal-V erfahren.

duktion durch festen K ohlenstoff an, ein Umstand, der nicht ohne weiteres zu erkennen ist.

D ie A uffassung, daß der durch Zerlegung des W asserdampfes entstehende W asserstoff irgend­

welche R eduktionsarbeit verrichtet, ist irreführend.

D ie Sauerstoffm engen, die m it dem Wasserdampf in das System eintreten, werden m it dem Wasser­

dampf wieder abgeführt. L eitet man jedoch Oel, Leuchtgas, Teer m it dem Gas in den Erhitzungs­

apparat ein, so ändert sich die Sachlage vollständig, denn dann wird m it diesen R eduktionsm itteln kein Sauerstoff in das System hineingebracht. Es wird dann im Apparat durch diese R eduktionsm ittel nur die reine indirekte R eduktion ausgeführt, wodurch der W ärm ehaushalt des Verfahrens w esentlich be­

einflußt werden kann. Durch jedes kg Oel, das eingespritzt wird, ermäßigt sich die theoretisch erforderliche Gasmenge um 1,5 m 3.

D a s E d w i n - ( N o r s k - S t a a l - ) V e r fa h r e n . Der Erfinder dieses Verfahrens ist 2)ipl.»^ng.

Em il E d w in aus Trondhjem. Edwin war in der norwegischen Stickstoffindustrie der Badischen Ani­

lin- und Sodafabrik tätig, die bekanntlich früher den S ch ö n h err-L ich tb o g en o fen benutzte, um den Stick­

stoff reaktionsfähig zu m achen. Durch die Er­

findung von H a b e r - B o s c h wurde dieses Verfahren von der Badischen verlassen, und Edwin kam auf die überaus glückliche Idee, das Schönherrsche Erhitzungsverfahren auf reduzierende Gase anzu­

w enden und diese sodann über Eisenerz zu leiten.

Nach langwierigen Vorversuchen gelangte man schließlich zu einer geeigneten Einrichtung.

In Abb. 3 ist der Gang des Verfahrens schema­

tisch dargestellt. Aus derselben ist sowohl der Weg des Erzes als auch der des Gases zu ersehen. Das Roherz kom m t zuerst in den Steinbrecher 1, sodann in die Kugelm ühle 2, wo es bis auf etw a Erbsen­

große zerkleinert wird. In dem R öst- und Vorwärme­

ofen 3 wird es auf 800 bis 850° erhitzt und von diesem in den eigentlichen Reduktionsdrehrohrofen 4 übergeführt, ohne daß sich die oxydierende Gasphase des Röstofens m it der reduzierenden Gasphase des R eduktionsofens verm ischt. Nachdem in dem Drehrohrofen die R eduktion vollendet ist, kommt das reduzierte G ut in eine w assergekühlte Schnecke 5 und wird nunmehr einer Kugelm ühle 6 zwecks weiterer Zerkleinerung zugeführt, w obei eine Schicht des R eduktionsgutes den Abschluß zwischen der reduzierenden Gasphase und der atmosphärischen Luft bildet. Nach der B ehandlung in der Kugel­

mühle 6 erfolgt die A ufbereitung auf einem Magnet­

scheider 7, der das reduzierte G ut in Eisenschwamm, Zwischenerzeugnis und Berge trennt. Der Eisen­

schwamm wird auf einer Presse 8 zu Briketts ge­

formt. D as Zwischengut wandert wieder in das Ver­

fahren zurück. D ie Berge können je nach Um­

ständen zur H erstellung von B elagsplättchen usw.

Verwendung finden.

D e r W e g d e s G a s e s führt von dem Gaso­

meter I in den Gasmesser III, sodann in das Kapsel­

gebläse IV und hierauf in den Gasvorwärmer II,

wo es durch die fühlbare W ärme des abziehenden

2. Ju n i 1927. Die direkte Erzeugung des Eisens. S ta h l u nd Eisen. 909

A b b i l d u n g 5 . S c h n i t t d u r c h d i e V e r s u c h s ö f e n N o r s k - S t a a l .

In Abb. 4 is t der elektrische Flam m ofen nach Schönherr m it angeschlossenem Gaserzeuger dar­

gestellt. Der Flam m ofen ist aus einem doppel­

wandigen, oben m it einer G raphitelektrode versehe­

nen Rohr gebildet, das auf einer wassergekühlten Büchse im Gewölbe eines H erdofens sitzt, in dessen Boden sich eine Eisenelektrode befindet, so daß zwischen den beiden E lektroden ein Lichtbogen entstehen kann. D as zu erhitzende Gas wird am unteren Teil des R öhrenofens in den Zwischenraum

Erz durch eine Rinne in den Reduktionsdrehrohr­

ofen befördert. In dem Trichter ist stets eine E rz­

säule von etw a 50 bis 60 cm H öhe vorhanden, die den A bschluß zwischen der reduzierenden Gasphase des Reduktionsdrehrohrofens und der oxydierenden Gas­

phase des Fortschaufelungsröstofens bildet. Letzterer wird durch Ueberschußgas geheizt, das jedoch bei der Versuchsanlage nicht ausreicht und durch L eucht­

gas ergänzt wird. Beim Betrieb in größerem A us­

maße dürfte H ilfsgas nicht erforderlich sein.

eingeführt und dort vorgewärmt. An der Graphit­

elektrode tritt es in das Innere des Rohres ein und ström t in kreisender Bewegung um den zwischen den beiden Elektroden gebildeten Lichtbogen, wobei es jede beliebige Erhitzung in Bruchteilen von Sekunden erfahren kann. In der M itte des Röhren­

ofens wird Oel eingespritzt, das m it der K ohlen­

säure des Gases zum Teil verbrennt. Jedoch ist die zur Verfügung stehende Zeit für diesen Vorgang zu kurz; die Gase werden in dem Flam m bogen daher höher erhitzt, als für den Reduktionsvorgang er­

forderlich ist, und sodann m it etwa 1600° über Koks zwecks vollständiger Regenerierung geleitet. Dem Koks wird zur Verschlackung der A sche die erforder­

liche Menge K alkstein zugesetzt. Der Erfinder be­

absichtigt, aus der Koksasche Schm elzzem ent als N ebenerzeugnis zu gewinnen.

In Abb. 5 ist ein Schnitt durch die Versuchs­

einrichtung dargestellt. Links befindet sich der bereits erwähnte H ochspannungsflam m ofen, sodann kom m t der Koksgenerator und hierauf das K alk­

filter. Vom Kalkfilter kommen die regenerierten Gase m it etw a 1000° in den Reduktionsdrehrohrofen, an den sich eine Staubkammer anschüeßt. Von dieser werden die Gase abgezogen und, nachdem sie im Gasvorwärmer (Rekuperator) ihre fühlbare Wärme abgegeben haben und gereinigt sind, dem Gasometer zugeführt. Ueber dem R eduktions­

drehrohrofen befindet sich der Vorwärme- und R östofen. Der Herd desselben ist bew eglich, so daß die beim Fuchs eingetragenen Erzm engen allmählich auf dem Herde weiter wandern und schließlich in einen Trichter fallen, der in einer gew issen Flöhe über einer sich drehenden Scham ottescheibe an­

geordnet ist. A uf dieser Scheibe befindet sich eine Abstreifvorrichtung, die das erhitzte und geröstete G o se in trtff

A b b i l d u n g

4.

E l e k t r i s c h e r F l a mm o f e n n a c h S c h ö n h e r r .

stattfindet. Im Gasvorwärmer IX geben sie ihre fühlbare Wärme an das kalte aus dem Gasometer kommende Gas ab, gelangen sodann in den Gas­

wascher X und in den D esintegrator X I und von da in den Gasometer I. D as Ueberschußgas wird vom Gasometer I nach dem R östofen 3 geleitet und dort m it zugeführter L uft verbrannt.

Gases vorgewärm t wird. Hierauf gelangt das Gas in den elektrischen Flam m ofen V, dem Oel aus dem Behälter V I zugeführt wird. Oel und Gas werden im Gaserzeuger V II über Koks und sodann über Kalk geführt und gelangen w eiter in den R eduktions­

drehrohrofen V III, wo die Einwirkung auf das Erz

Leuchtgas, Rohöl oder Teer

H ochspannungs-flehtrode

¥000-6000Kalt

-H ochsparm ungs -

L ichföoaen-O fen

910 Stahl und Eisen. D ie direkte Erzeugung am

I'J C'OC'fC'O.

Z a h l e n t a f e l

2 .

B e t r i e b s a n g a b e n j e

1

t

m e t a l l i s c h e s E i s e n i m K o nz e n t r a t z u m

E d w i n - V e r f a h r e n m i t R e d u k t i o n s - u n d

A b g a s a n a l y s e n .

C O ­ C O

E rz g a ttu n g

V ersu ch I V e rsu ch I I V ersu ch I I I V ersuch IV

D u n d e rla n d S ek u n d a T in g v allsk u lle

S ek u n d a K a p te n la g e re t

S ek u n d a S trassa

Z u s a m me n s e t z u n g ...

%

F e P

3 5 , 8 1 0 , 3 0 9

F e P

~ 4 4 ~ 1 . 0

F e P

~ 3 8 , 6 0 , 1 2 - 0 , 3 0

F e P

~ 3 7 0 , 0 2

E r z m e n g e ... k g G e s a mt e i s e n i m E r z ...k g A u s b r i n g e n : K o n z e n t r a t ... k g

V e r l u s t e : Z w i s c h e n e r z e u g n i s s e u . B e r g e | ^

(

^{k g}

V e r s t a u b u n g ...

\ °/

K r a f t v e r b r a u c h i m H o c h s p a n n u n g s o f e n k W s t , , i m D r e h r o h r o f e n . . k W s t

3 8 7 1 , 8 1 3 8 6 . 5 1 0 6 5 . 5

2 4 3 , 6

= 1 7 , 5 7 1 4 2 , 9

= 1 0 , 3 5 9 0 5 , 2

1 3 4 0 . 6

3 2 1 1 . 4 1 4 2 1 , 7 1 0 5 2 , 6

3 0 0 . 8

= 2 1 , 1 6 1 2 0 . 9

= 8 , 5 6 0 2 0 . 4 1 3 0 7

3 8 1 8 . 6 1 4 7 5 , 8 1 0 5 2 . 6

3 6 8 , 2

= 2 4 , 9 5 1 0 7 , 6

= 7 , 3 6 5 7 1 , 2 1 3 9 0

3 8 9 9 , 7 1 4 4 2 , 5 1 1 1 1

3 0 6 . 2 - 2 1 , 2 3 1 3 6 . 3

= 9 , 4 5 6 3 6 2 1 5 0 3

I n s g e s a mt

K o k s v e r b r a u c h ... k g H o l z k o h l e n v e r b r a u c h ... k g O e l v e r b r a u c h ... k g

G e h a l t d e s E i s e n s c h w a m ms j

G e s .

- F e

/o

7 2 4 5 , 8

2 6 2 . 5

1 3 5 . 6 9 4 , 1 8 0 , 0 3 3

7 3 2 7 , 4

3 1 2

4 4 , 3 2 9 5

0 , 0 2 5

7 9 6 1 , 2

3 0 7 , 9

4 9 , 1 7 9 5

0 , 0 1 5

7 8 6 5

4 6 0 n i c h t a n g e g .

9 0 0 , 0 0 9

C H ,

A n a l y s e d e s R e d u k t i o n s g a s e s A n a l y s e d e s A b g a s e s . . .

o / / o o / / o

3

10,1

7 9 7 5

1 3 , 1 9 , 9

4 . 4 4 . 5

0 , 5 0 , 5

Die durch den Reduktionsdrehrohrofen ziehenden rechterhalten, und es muß daher für eine Heizung des Gase können infolge ihrer geringen spezifischen Wärme Drehofens gesorgt werden,die jedoch auch bei größeren die'Temperatur auf der erforderlichen Höhe nicht auf- Oefen nicht in Fortfall kommen wird. Das Futter des Ofens wird zuerst aus einer Lage von K ieselgursteinen gebildet;

hierauf kom m t eine Betonschicht, die der Länge nach in drei Ab­

schnitte geteilt ist. In jedem dieser A bschnitte liegen vier Flacheisen von etw a 50 m Länge, die mit drei an der A ußenseite des Ofens befindlichen Kupferringen ver­

bunden sind, denen durch Schleif-

A b b i l d u n g | 6 . A n s i c h t d e s V e r s u c h s o f e n s N o r s k - S t a a l .

kontakte der erfoi derliche Heiz­

strom zugeführt wird. Auf der B etonschicht liegt eine Schicht aus Scham otte, die das innere Futter des Ofens bildet.

Abb. 6 stellt eine Ansicht des ganzen Apparates dar, aus der die unverhältnism äßig großen Ab­

messungen des Fortschaufelungs­

röstofens ersichtlich sind. Die Schleifkontakte für die Zufüh­

rung des H eizstrom es sind in der Zeichnung weggelassen.

Abb. 7 zeigt eine photo­

graphische Aufnahme des Dreh­

rohrreduktionsofens von der Gas­

eintrittsseite. Es ist dort ein Schauloch vorhanden, durch das man die Vorgänge im Inneren der Trommel beobachten kann.

R echts befindet sich die Austrags­

rinne für das Beschickungsgut, an die sich die wassergekühlte

A b b i l d u n g 7 . E d w i n - D r e h r o h r o f e n v o n d e r G a s e i n t r i t t s s e i t e a u s g e s e h e n .

Transportschnecke anschließt.

Zahlentafel 3. GesamtstoffbilanzzumEdwin-Verfahrenauf1 t metallischesEisenbezogen.

2. Ju n i 1927. Die direkte Erzeugung des Eisens. S tah l u n d Eisen. 911

J* 00 1 1 5 1 CO

Ti Ti

«• fcjD W M

Ti i i S S

Ti io

CM CM

« ex OO Ti

H o co co 05

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00 00 00 c>

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CM CO

I O N 05 io

CO 1 04 ' 0-1 |

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G x i ® 5 i i 5 CM

lO Ti CM HO Ti CO CO O x tc —<* CO* O 54 CO F*' 00*

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CO CO Ti O

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O x ¹ 1 CO GO CM 1 ^{1 1} 1 co'

CM CO

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X

04 1 1 1 1 1

Ti CM

T i

b ß

...

^ . . S P . .

.

E in n a h m e E r z , g e r ö s te t, 3 2 1 1 , K o k s 3 1 2 kg . . O el 4 4 ,3 2 kg . . , K a lk s te in 1 0 7 ,4 9 4 1 F a ls c h lu ft 4 3 ,4 7 m 3 W a ss e r 1 3 2 ,6 7 k g

8 a) MH

o

co Ö

o

s

o P S

cö

N A X

ex

3 6 1 .5 3 6 1 ,5

j »

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W

M

5 6 ,8 2 1 ,2 7 8 ,0

« ex O

X

4 3 7 0 ,1 3 1 2 0 ,8 2 1 6 9 ,6 4 6 6 0 ,5 5

r i ex

°

X

2 9 2 9 ,4 1 2 9 2 9 ,4 1

Fe k g 1 4 2 1 .7 1 4 2 1 ,7

A u sg a b e A b g a s 6 4 2 6 ,6 m 3 . . . . R e d u k t io n s g u t ... ... .... .... .... W a ss e r 190 ,8 kg . . . .

« ex

3 6 6 ,8 3 3 6 6 ,8 3

Ci tc

a 1 00 1 00

O x

6 1 1 ,0 5 4 0 4 9 ,8 2 4 6 6 0 ,8 7

o Jp

2 9 2 9 ,4 2 1 2 9 2 9 ,4 2

<© ex

ft CM 1

Ti 1 4 2 1 ,7

E in n a h m e E rz 3 2 1 1 ,4 kg . . . . R e d u k ti o n s g a s 6 6 6 9 ,6 m 3

c 3

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o

0 2

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co CO

n

Ex CO* CO*

co co

KH4 ^

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CM 00 CM

00

O X Ti ⁰⁵ Ti

Ti Ti

CM Ti ^CM Ti

^ X ⁰⁵ _{CM CM}

CM CM

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fe X 1 1

CD CÖ bll CD

Ö o

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co CO 05 CO CO

00 CM CO CO

ci fco ^

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* CM * O* | CM * | co'

CO co

t- Ti CO Ti

T iO tT l> 05 l>

m x ex g - " 10 1 1 2 < — H

I>

Ti Ti CM io Ti CO CO CO CM CO O 05 CM

00

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O x _{00 CO}

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1 1 CM

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00 • • — S eo *

05* • • ^ S yj

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^ ^ 5

a ö

s

U m la u fg a s K o k s 31 2 k g Oel 4 4 ,3 2 k g K a lk s te in IC F a ls c h lu ft 41 W a ss e r 1 3 2 ,1

In Zahlentafel 2 sind die Unterlagen von vier V ersuchsreihen angegeben.

. Versuch I wurde im Sep- tember 1925 im Beisein von englischen, schwedi-

^ sehen und norwegischen 2- Sachverständigen, sowie 2 in meiner Gegenwart m it

ö Erz von Dunderlandsdaal

> ausgeführt. D ie Versuche

£ II, III und IV sind mit

cö

-g nord- und m ittelschw edi- Jf sehen Erzen im Aufträge j§ und unter A ufsicht des

•JP schwedischenEisenkontors g angestellt worden. Die

£ Versuche I und II wurden c durchgerechnet. Jedoch

§ ergab die Rechnung, daß

® eine Kühlform während ä des Versuches I undicht 1 war, so daß die um- J stündlichen Berechnungen

^ um sonst angestellt waren.

S In folgendem handelt es g sich daher nur um den

Versuch II.

Cd

5 Insgesam t wurden wäh- S rend der Versuchszeit

^O

■g 42 751 kg Sekundaerz 'Sc von „Tingvallskulle“ m it

" ungefähr 44 % Fe und 4 1 % P aufgegeben. Aus-

•g* gebracht wurden 31324 kg

* Rohschwam m m it 16083kg 5 Gesam t-Fe. Auf 1 t me-

•® tallisches E isen errechnet

°*. sich die Rohschwamm-

® menge zu 2335 kg, die o Erzmenge zu 3211,4 kg.

In diesen 3211,4 kg sind

§ an G esam t-Fe 1421,7 kg

^ vorhanden. 300,78 kg Fe ,g finden sich wieder in

| Zwischengut und Bergen, a während 120,9 kg Fe sich

® in dem System nicht mehr wiederfinden, also als Ver- g staubungsverluste anzu-

> sehen sind. Auf die Ge- S sam teisenm enge im Erz 2 bezogen betragen diese g Verluste 8,5 %.

H Der E n e r g i e v e r - S b r a u c h für 1 t m etalli-

*3 sches Eisen stellt sich für

'S denH ochspannungsofenzu

6020,4 kW st und für die

Heizung des Drehrohrof ens

zu 1307 kW st. Daraus

ergibt sich ein Gesamt-

912 Stahl und Eisen. D ie direkte Erzeugung äs* ,*«*•«?

Z a h l e n t a f e l 6 . G e s a m t w ä r m e b i l a n z z u m

E

d w i n -

V e r f a h r e n .

E i n n a h m e A u s g a b e

k W s t f ü r d e n F l a m m o f e n . . . .

k W s t f ü r d e n D r e h r o h r o f e n . . .

O x y d a t i o n v o n K o h l e n o x y d u n d

W a s s e r s t o f f ...

W ä r m e i n h a l t d e s U m l a u f g a s e s v o r d e m R e g e n e r a t o r ...

R ö s t o f e n g a s 3 5 0 , 7 3 m 3 f L e u c h t g a s v o n 4 0 0 0 k c a l / m 3 /

U e b e r s c h u ß g a s 7 1 6 , 7 2 m3 . . . .

5 1 7 1 1 8 0 k c a l

1 1 2 2 7 1 3 „

1 9 7 7 9 6 5 „

6 6 9 3 8 3 , ,

1 4 0 2 9 2 0 „

1 8 1 4 9 5 1 „

W ä r m e i n h a l t d e s R e d u k t i o n s g u t e s

A b g a s w ä r m e ...

Z e r l e g u n g d e r O x y d e ...

R e g e n e r i e r u n g ...

5 2 0 0 0 0 k c a l

1 4 4 5 8 8 0 „

1 9 8 7 6 3 4 „

8 7 9 1 1 0 „

1 2 1 5 9 1 1 2 k c a l

V e r l u s t 7 3 2 6 4 8 8 k c a l = 6 0 , 2 5 %.

4 8 3 2 6 2 4 k c a l

Z a h l e n t a f e l 7 . A u f t e i l u n g d e r W ä r m e b i l a n z n a c h R e d u k t i o n s - , F l a m m - u n d R ö s t o f e n .

1 . R e d u k t i o n s o f e n .

E i n n a h m e A u s g a b e

k W s t f ü r d e n D r e h r o h r o f e n . . . 1 1 2 2 7 1 3 k c a l R e d u k t i o n s g u t ...

Er z w ä r m e ... 5 4 5 9 3 8 , , A b g a s w ä r m e ...

R e d u k t i o n s - Ga s w ä r m e ... 2 0 6 0 5 3 7 „ Z e r l e g u n g s w ä r m e d e r O x y d e . . . O x y d a t i o n v o n K o h l e n o x y d u n d

W a s s e r s t o f f ... 1 9 7 7 9 6 5 „

5 7 0 7 1 5 3 k c a l

V e r l u s t 1 7 5 3 6 3 9 k c a l = 3 0 , 7 2 7 % .

2 . F l a m m o f e n u n d G a s e r z e u g e r .

V e r l u s t 2 9 0 0 9 1 6 k c a l = 4 9 , 6 7 % .

3 . R ö s t o f e n .

E i n n a h m e 3 5 0 , 7 3 m 3 L e u c h t g a s v . 4 0 0 0 k c a l / m 3 7 1 6 , 7 2 m3 U e b e r s c h u ß g a s . . . .

1 4 0 2 9 2 0 k c a l 1 8 1 4 9 5 1 >>

3 2 1 7 8 7 1 k c a l

A u s g a b e W ä r m e i n h a l t d e s E r z e s ( 8 5 0 ° ) . .

Ve r l u s t 2 6 7 1 9 3 3 k c a l = 8 3 , 0 3 % .

5 2 0 0 0 0 k c a l 1 4 4 5 8 8 0 „ 1 9 8 7 6 3 4 „

E i n n a h m e A u s g a b e

k W s t f ü r d e n F l a mmo f e n . . . . 5 1 7 1 1 8 0 k c a l W ä r m e i n h a l t d e s R e d u k t i o n s g a s e s W ä r m e i n h a l t d e s U m l a u f g a s e s . . 6 6 9 3 8 3 „ R e g e n e r i e r u n g ...

5 8 4 0 5 6 3 k c a l

3 9 5 3 5 1 4 k c a l

2 0 6 0 5 3 7 k c a l 8 7 9 1 1 0 „

2 9 3 9 6 4 7 k c a l

5 4 5 9 3 8 k c a l

5 4 5 9 3 8 k c a l

energieverbrauch von 7327,4 kW st. Die K o k s ­ m e n g e beträgt je Tonne metallisches Eisen 312 kg und die O e lm e n g e 44,32 kg.

Auf Grund der Annahme, daß der G esam t­

eisengehalt des Erzes nach der R östung als E isen­

oxyd vorliegt, sowie daß die Reduktion bis auf 1000 kg metallisches Eisen durchgeführt wird und der Rest nach Reduktion aus E isenoxydul besteht, ergibt sich die abzubauende Sauerstoffmenge zu 490,15 kg bei einem Gesamtsauerstoffgehalt von 611,05 kg.

1 0 0 0 k g F e = 1 4 2 9 , 7 k g F e 2 0 3 z u F e r e d . = 4 2 9 , 7 7 k g 0 . , 4 2 1 , 7 , , , , = 6 0 2 , 9 0 , , F e 2 0 3 , , F e O , , = ' 6 0 , 3 8 k g

i n s g e s a m t 4 9 0 , 1 5 k g 0 2

Unter Annahme gleicher Kohlenstoffgehalte in Rednktions- und Abgas berechnen sich die um­

zuwälzenden G a s m e n g e n wie folgt:

i n 1 0 0 m 3 R e d . - Ga s i s t d i e S u m m e d e s C 0 2 + C O - G e h a l t e s

= 8 2 m 3 i n 1 0 0 m 3 A b g a s i s t d i e S u m m e d e s C0 2 + C O - G e h a l t e s

= 8 5 , 1 m 3

Da vorausgesetzt wurde, daß diese Summen die gleichen bleiben, ergibt sich für 100 m 3 R eduktions­

gas eine Abgasmenge von 96,357 m3. Auf diese

Z a h l e n t a f e l 8 . Z u s a m m e n s e t z u n g v o n E r z u n d S t a h l b e i m E d w i n - V e r f a h r e n .

E r z : E d w i n- S t a h l :

F e 2 O s = 4 6 , 5 % C = 1 , 1 6 %

F e O ' = 4 , 4 % S i = 0 , 1 5 %

m e t . F e = 3 5 , 8 1 % M n = 0 , 0 8 %

S i O . = 3 9 , 5 7 % P = 0 . 0 3 3 %

M n Ö = 0 . 3 0 % S = 0 , 0 1 3 %

ai2 0 3 = 4 , 7 3 % [ « » , 0 2 4 % R e d u k t i o n

C a O = 2 , 3 0 % 0 2 = 1 0 , 0 3 5 % H e i ß ­

P = 0 , 3 0 9 % e x t r a k t i o n

s =

0 , 0 3 4 %

E inheiten bezogen setzen sich R eduktions- und Abgas zusam men:

1 0 0 m 3 R e d u k t i o n s g a s 9 6 , 3 5 7 m 3 A b g a s

m i t 3 % = 3 m 3 C O , m i t 1 0 , 1 % = 9 , 7 3 m 3 C O . , 7 9 % = 7 9 , , C O 7 5 % = 7 2 , 2 7 „ C O

1 3 , 1 % = 1 3 , 1 , , H 2 9 , 9 % = 9 , 5 4 , , H 2

Daraus folgt, daß 6,73 m3 = 8,412 kg CO und 3,5 m3

= 0,3178 kg H 2 oxydiert wurden. D as entspricht einer Sauerstoffm enge von 7,349 kg. D a aus dem Erz aber 490,15 kg 0 2 zu binden sind, so errechnet sich daraus die R eduktionsgasm enge zu 6669,6 m3.

Daraus folgt eine A bgasm enge von 6426,6 m3.

i . w u m . D ie direkte Erzeugung des Eisens.

X 200

Tafel 11.

X 200

r y - C m 1

a ) G u ß a u s E i s e n s c h w a m m .

R e i n e s E i s e n .

X 200

b ) B e t r i e b s s c h m e l z u n g .

V

4^ 4 4 __

c ) G u ß a u s E i s e n s c h w a m m .

F l u ß e i s e n .

' '$ £ ■

d ) B e t r i e b s s c h m e l z u n g .

«S. ^

X 200

S t a h l .

f ) B e t r i e b s s c h m e l z u n g .

x

200

^{x 2 9 0}

g ) G u ß a u s E i s e n s c h w a m m .

7 5 0 ° / W

W e r k z e u g s t a h l .

8 0 0 ° / W

h ) B e t r i e b s s c h m e l z u n g

8 5 0 ° / W

n a t. G röße

A u s E d w i n - S c h w a mm h e r g e s t e l l t e W e r k s t o f f e .

W B S E S M M S M B l

t + k j ?

m m m m

f u l i a u s F i s e n s c h w a m m .

Tafel 12.

r . w u s t : D ie direkte Erzeugung d e s Eisens.

X 2 0 0

K u g e l l a g e r s t a h l .

X 200

m ) B e t r i e b s s c h m e l z u n g .

S c h n e l l d r e h s t a h l .

q ) B e t r i e b s s c h m e l z u n g .

X 200

X 200

2. J u n i 1927. Die direkte Erzeugung des Eisens. S ta h l un d Eisen. 913

Z a h i e n t a f e l 9 . Z u s a m m e n s e t z u n g d e r E r z e u g n i s s e a u s E d w i n - Ei s e n .

Eisen­

schwamm Roheisen Reines Eisen Flußstahl

Stahl Werk­

zeugstahl Kugel­

lagerstahl Wolfram-

Magnet- stahl

Chrom- Nickel- Stahl

Schnell­

drehstahl

sauer basisch sauer basisch

c . ° / /o 0 ,3 1 3 ,9 0 0 ,0 3 0 ,0 5 0 ,2 7 0 ,2 6 0 ,4 6 1 ,3 1 ,2 0 0 ,7 3 0 ,3 5 0 ,7 6

Si . °/ 0

^—

^{0 ,4 7 0 ,0 4 0 ,3 7 0 ,1 9} 0 ,3 1 0 ,0 8 0 ,0 7 0 ,3 0 0 ,1 5 0 ,1 5 0 ,2 7

Mn °/ /O 0 ,1 6 0 ,0 8 0 ,0 8 0 ,9 0 0 ,7 9 0 ,5 4 0 ,3 9 0 ,1 7 0 ,4 0 0 ,2 7 0 ,2 7 0 ,3 4

P .

°/ _/o 0 ,0 3 2 0 ,0 3 5 0 ,0 3 1 0 ,0 1 4 0 ,0 4 0 0 ,0 1 4 0 ,0 3 9 0 ,0 3 6 0 ,0 2 8 0 ,0 2 6 0 .0 3 2 0 ,0 1 3 S . °/ /o 0 ,0 1 3 0 ,0 3 5 0 ,0 2 2 0 ,0 2 8 0 ,0 2 5 0 ,0 3 0 0 ,0 2 5 0 ,0 3 7 0 ,0 2 1 1 0 ,0 2 4 0 ,0 2 7 0 ,0 1 8

Si 0 , ° /o 1 ,5 7

—

—

— — — C r %

0 ,0 5 1 ,7 0 0 ,2 7 1 ,5 8 3 ,8 5

0 ,

.

/o 1 ,3 7 0 ,0 6

—

—

— —

W %

^{— —}

4 ,8 0 0 ,9 5 1 9 ,9 0

N i %

^{— — —}

3 ,7

^—

M o %

^{— — — —}

0 ,5 2

V %

- - -

- 0 ,7 3

Z a h l e n t a f e l 1 0 . E i g e n s c h a f t e n d e s a u s E d w i n - E i s e n he r g e s t e l l t e n St a h l e s .

R e i n e s E i s e n G lü h u n g :

9 3 0 “

L u ft

F l u ß s t a h l G lü h u n g :

8 7 0 °

L u ft

S t a h l G lü h u n g :

7 9 0 “

L u ft

C h r o m - N i c k e l - S t a h l V erg ü tu n g :

8 5 0 “

O el;

3

s t

5 0 0 “

O el n ach

E d w in

n o rm a l h erg est.

n ach E d w in

n o rm a l h erg e st.

n ac h E d w in

n o rm a l h e r ­ g e st. S ta h l

n ac h E d w in

n o rm a l h e rg e st. S ta h l

S t r e c k g r e n z e . . . k g / m m 2 1 9 - 2 1 2 0 3 8 - 4 1 2 3 4 0 - 4 2 4 3 1 1 9 1 2 0

B r u c h g r e n z e . . . „ 3 1 , 3 3 0 5 6 , 6 4 7 6 1 , 5 5 9 1 3 6 , 9 1 3 0 - 1 4 0

D e h n u n g ( 5 x d ) . . . % 4 4 , 4 4 1 2 6 , 8 2 4 2 5 , 1 2 0 9 , 2 1 0

K o n t r a kt i o n... % 8 1 , 5 8 0 5 5 , 7 5 5 4 7 , 7 5 2 3 9 4 0

Ke r b z ä h i g k e i t , P r o b . 3 0 m m [ J ] ,

R u n d k e r b 4 m m ... > 3 3

_

_{2 1 , 9 8 , 2}

B r i n e l l h ä r t e 1 0 / 3 0 0 0 . . . . 8 1 7 9 1 4 7 1 3 0 1 6 7 — —

S p e z i f i s c h e s G e w i c h t . . . 7 , 8 7 4 7 , 8 7 5 7 , 8 4 7 7 , 8 4 5 7 , 8 5 2 — 7 , 8 9 2 —

S p e z i f i s c h e r W i d e r s t a n d . . 0 , 1 1 8 7 0 , 1 1 9 — — — — — —

E l e k t r i s c h e L e i t f ä h i g k e i t . . 8 . 4 2 - - - -

Unter V ernachlässigung der Kohlenstoffaufnahm e des Schwammes errech­

net sich die im K reis- Vorgang auftretende, für Röstung und Vorwärmung ausgenutzte U eberschuß- gasmenge zu 716,72 m3 mit 326,7 kg C, entspre­

chend einem Verbrauch von 312 kg Koks m it 88,6% C = 276,43 kg, 44,32 kg Oel m it 85,8 % C

= 38,03 kg und 107,49 kg Kalkstein m it 12,24 kg C, insgesamt 326,7 kg C.

Die Restm enge zwischen Abgas und Ueberschußgas entspricht dem U m lauf­

gas. 6426,6 m 3 Abgas

— 716,72 m 3 Ueberschuß­

gas = 5709,88 m 3 U m ­ laufgas.

Zur A usgleichung der Stickstoffbilanz muß eine

Falschluftm enge von 43,47 m3 m it 13,04 kg 0 2 und 42,93 kg N 2 angenom ­ men werden. A uch erfor­

dert die Sauerstoffbilanz eine W asserzerlegung von 132,67 kg H 20 nach der Wassergasreaktion. E s er­

gibt sich aus der Stoff-

Z a h l e n t a f e l 1 1 . E i g e n s c h a f t e n d e s a u s E d w i n - Ei s e n h e r g e s t e l l t e n S t a h l e s .

W e r k z e u g s t a h l H ä r tu n g : 8 0 0 ° W a sser n ach

E d w in

n o rm a l b erg est.

S ta h l

S c h n e i l d r e h s t a h l H ä r tu n g : 1 230° Oel

n ac h E d w in

n o rm a l her*

g est. S ta h l

B r i n e l l h ä r t e a ) g e g l ü h t 1 0 / 3 0 0 0 b ) g e h ä r t e t

S p e z . G e w i c h t a ) g e g l ü h t b ) g e h ä r t e t

1 8 7 6 0 1

7 , 8 2 6 7 , 7 9 4

> 6 0 0

7 , 8 3 3 7 , 8 0 1

6 5 3 6 5 0

S c h ni t t l e i s t u n g a u f C r - N i - S t a hl m i t 1 0 0 b i s 1 1 0 k g / c m 2 F e s t i g k e i t M e i ß e l q u e r s c h n i t t 3 6 m m [ J ]

a ) Ge s c h w i n d i g k e i t i n m b ) S p a n t i e f e i n mm c ) V o r s c h u b i n m m

0 v o r h e r . . . 0 n a c h h e r . . S c h n i t t l ä n g e . .

a

b

1 2 1 2 1 7 1 8

2 , 5 2 , 5 6 , 0 7 , 0

0 , 4 7 0 , 4 7 1 , 6 6 1 , 6 6

1 4 3 1 4 3 2 0 0 1 8 8

1 3 8 1 3 8 1 8 8 1 7 4

2 0 0 2 0 0 1 9 0 2 0 0

0> ^

Schneide

g u t S ch n eid e g u t

S c h n e ie g u t S c h n e ie s tu m p

L e i ­ s t u n g e n

s i n d e n t ­ s p r e ­ c h e n d .

Z a h l e n t a f e l 1 2 . E i ge n s c h a f t e n d e s a u s E d w i n- E i s e n he r g e s t e l l t e n S t a h l e s .

W o l f r a m - M a g n e t s t a h l H ä r tu n g :

8 3 0 °

W a sser

K u g e l l a g e r s t a h l H ä r tu n g :

8 0 0 °

W a sse r n ach

E d w in

n o rm a l h e rg e st.

S ta h l

nach E d w in

n o rm a l h e r ­ g est. S ta h l

B r i n e l l h ä r t e a ) g e g l ü h t 2 3 7

—

2 0 9

—

1 0 / 3 0 0 0 b ) g e h ä r t e t 6 3 2 > 6 0 0 6 2 7 > 6 0 0

S p e z . G e w i c h t a ) g e g l ü h t 8 , 0 7 5 7 , 8 0 6 -

b ) g e h ä r t e t 8 , 0 3 0 — 7 , 8 0 0 —

K oe r z i t i v k r a f t § 0 6 5 , 5 5 8 - 6 6

R e m a n e n z a s r 1 0 6 5 0 1 0 0 0 0 - 1 1 0 0 0

X X II-4, 116

914 Stahl und Eisern.

Oxydation CO u. Hy, Om/aufsgas 7/ 7977935Rca/,

_ vordem y///76.27% //' Regenerieren '<<<•

069383Rcai 030% —

Leuchtgas für Röstöfen'///,

1 VOR920k ca l'/ / / tid f /o '

Üöerschufgas 737V 957Rca/

'

7V,93%

Die direkte Erzeugung de„

A b b . 8 .

Wä r m e -

b i l a n z d e s

N o r s k -

S t a a l -

V e r f a h r t n s .

, , ■ . , . / / / / / / / / „ . Zerlegung der Oxyde

' ' 796733V Rcat 7g.J S 0/.

bilanz ein W asserstoffmangel von 6 kg, der durch die Vernachlässigung der Methangehalte erklärt wird.

Die G e s a m t s t o f f b i l a n z des Edwin-Verfahrens bezogen auf 1 t metallisches Eisen ist aus Zahlen­

tafel 3 zu ersehen. In den Zahlentafeln 4 und 5 sind die Stoffbilanzen nach dem Reduktionsofen sowie nach dem Flammofen und Gaserzeuger auf­

geteilt.

D ie G e s a m t w ä r m e b ila n z des Edwin-V er­

fahrens ist in Zahlentafel 6 wiedergegeben. In Zahlentafel 7 ist dagegen eine Aufteilung der W ärme­

bilanz nach Reduktions-, Flamm - und R östofen erfolgt. Abb. 8 zeigt die Gesamtwärmebilanz im Sankey-Diagramm.

In Abb. 9 ist die Sauerstoffbilanz dargestellt.

Um 611 kg Sauerstoff aus dem Erz zu entfernen, muß die sechsfache Menge Sauerstoff um gew älzt werden, wobei ein beträchtlicher Teil Sauerstoff durch die Feuchtigkeit der großen umlaufenden Gasmassen in das Verfahren eingeführt

wird. — .

Von dem Versuch I wurden Schwamm­

briketts im Kaiser - Wilhelm - Institut für Eisenforschung, D üsseldorf, durch W e v e r und R e i n e c k e im Hochfrequenz­

ofen eingeschmolzen. Es trat beim Erhitzen ein starkes Verbrennen des Schwammes ein, so daß Holzkohlepulver zugegeben werden m ußte, um die Verschlackung zu verhüten, wodurch eine etwas

reichere K ohlenstoffaufnahm e des Stahles herbei­

geführt wurde.

In Zahlentafel 8 ist die Zusamm ensetzung des Erzes und des'd arau s hergestellten Stahles ange­

geben. D er Stahl zeigte nur Spuren von Mangan und hatte kein anderes D esoxydationsm ittel beim Schmel­

zen erhalten als H olzkohle. Zwecks technologischer Prüfung wurde die Stahlprobe der Versuchsanstalt des Bochumer Vereins übergeben; sie zeigte sich dort vollständig rotbruchfrei, homogen und riß­

unem pfindlich, m it sehr w eiten Härtegrenzen. Das Gesamturteil lautete auf „sehr g u t“ . Die Firma Krupp hat ebenfalls aus Dunderlandsdaal-Briketts alle möglichen Eisensorten im elek­

trischen Ofen hergestellt.

In Zahlentafel 9 ist die Zusam­

m ensetzung des Eisenschwam mes so­

w ie säm tlicher Erzeugnisse aus dem Eisenschwam m angegeben. E s wurde ein ganz vorzügliches Roheisen er­

schm olzen, sodann außerordentlich reines E isen auf saurem und basi­

schem Herde, ebenso reiner Flußstahl, saurer und basischer m ittelharter Stahl, W erkzeugstahl, Kugellagerstahl, Ma­

gnetstahl und Schnelldrehstahl.

D ie Zahlentafeln 10 bis 12 enthal­

ten die E igenschaften des aus Edwin- Schwamm hergestellten Stahles im Vergleich m it normal hergestelltem W erkstoff. Der Vergleich fällt durch­

weg günstig für den neuen Stoff aus.

D ie Lichtbilder a bis q auf Tafel 11 und 12 stellen den Gefügeaufbau sämtlicher ZOgastvarme

/ , 7VV3660Root

"

77,69 %

Regenerierung 879 770Rcat

7,23 °/o ReduRtionsgut W /f/777. 320000Rca!

V,26 °/o

Oöersc/r. Oas 050,97Rg 02

02 im Red.- 6utu. Verluste

7 2 0 .8 2 Rn

>

aus H 2 0 -777,93Rg

■ Fa/scti/uft, Ka/R. KoRs, Öt V9.23Rg02

A b b i l d u n g 9 . S a u e r s t o f f b i l a n z d e s N o r s k - S t a a l - V e r f a h r e n s .

W erkstoffe im Vergleich m it den Erzeugnissen ge­

wöhnlicher Arbeitsweise dar. Auch hier zeigt sich wieder der neue Stoff dem auf andere Weise herge­

stellten ebenbürtig. Das Bruchgefüge der acht aus