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Stähle hoher Reinheit können nach einem unveröffentlichten Vorschlag im basisch zugestellten elektrischen Lichtbogenofen dadurch hergestellt werden, dass nach dem üblichen Abziehen der Frischschlacke und nach einer Vordesoxydation eine vorgeschmolzene, hochbasische Schlacke in feinkörnigem Zustand, die aus 10 bis 60% calo, 10 bis 70% CaF2, 0 bis 40% A12 03, maximal 20% Si02 und aus maximal 5% Schwermetalloxyden besteht und deren Liquidustemperatur mindestens 1500C unter der Temperatur der Stahlschmelze liegt, mit Hilfe eines nichtoxydierend wirkenden Trägergases in das Stahlbad eingeblasen wird.
Das Abziehen der Frischschlacke ist bei diesem Verfahren ein wesentlicher Verfahrensschritt, weil durch die anschliessende Vordesoxydation eine Reduktion des in der Frischschlacke als Oxyd vorhandenen Phosphors und damit eine Rückphosphorung des Stahlbades erfolgen würde.
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ausreichend hoher CaO-Anteile eine rasche Verflüssigung der Schlackenteilchen zu ermöglichen. Aus diesem
Grunde soll auch die Teilchengrösse der Schlacke 5 mm nicht übersteigen und vorzugsweise zwischen 1 und
3 mm betragen. Zu kleine Teilchen sind ebenfalls unerwünscht, weil sie mit dem Trägergas ausgeblasen werden können.
Die einzublasende Schlackenmenge richtet sich vor allem nach dem Ausmass der erwünschten Entschwefelung und beträgt im allgemeinen 0, 5 bis 2% des Gewichtes der Stahlschmelze.
Als Trägergas wird technisch reines Argon oder Stickstoff, einzeln oder gemeinsam, verwendet. Es können hiefür aber auch Kohlenwasserstoffe, z. B. Erdgas, herangezogen werden. Der Druck des Trägergases beträgt wenigstens 6 atü, vorzugsweise wird mit 8 bis 12 atü gearbeitet.
Im Anschluss an das Einblasen der Schlacke kann es zweckmässig sein, mit dem Trägergas 5 bis 15 min nachzublasen, um eine möglichst vollständige Abscheidung von Einschlüssen und Suspensionen aus dem Stahlbad zu erzielen, um Wasserstoff-und Stickstoffgehalte weiter abzubauen und um eine gute Durchmischung der Schmelze in bezug auf Legierungsbestandteile und Temperatur zu erzielen. Ferner können mit der Schlacke zur Erhöhung ihrer Wirksamkeit Reduktionsmittel, wie z. B. Ferrosiliziumpulver, Al-Pulver, Mg-Pulver u. dgl. zusätzlich eingeblasen werden.
Grundsätzlich erfolgt die Entschwefelung an der Phasengrenze Stahlbad-flüssige Schlacke nach der Reaktionsgleichung [FeS] + (CaO) = (FeO) + (CaS) wobei also der im Stahlbad als Eisensulfid [FeS] gelöste Schwefel mit dem Kalk der Schlacke (CaO) unter Bildung der Schlackenbestandteile (CaS) und (FeO) reagiert.
Unter Berücksichtigung der Gleichgewichtskonstante K für diese Reaktion und unter Berücksichtigung der jeweiligen Aktivität--a--der Reaktionsteilnehmer erfolgt die Entschwefelung, also die Bildung von (CaS), gemäss der Beziehung
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Bei einem bestimmten [FeS]-Anteil im Stahlbad wird sich daher umso mehr (CaS) bilden, je höher der Wert für a (CaO) und je kleiner der Wert für a (FeO) ist. Es muss daher der Kalkanteil der Schlacke möglichst hoch und der störende (FeO)-Anteil möglichst niedrig gehalten werden.
Aus diesem Grunde kann die Wirkung der einzublasenden Schlacke durch das gleichzeitige Einblasen von Reduktionsmitteln verstärkt werden, wenn noch störende Anteile an Schwermetalloxyden, z. B. FeO, vorhanden sind.
Der Verfahrensschritt, wonach eine hochbasische Kalk-Flussspatschlacke in feinkörnigem Zustand in das Stahlbad mit einem nicht oxydierend wirkenden Trägergas eingeblasen wird, ist aber nicht nur für die Herstellung hochreiner Stähle im basisch zugestellten elektrischen Lichtbogenofen von Interesse, sondern kann gemäss der Erfindung ganz allgemein als Entschwefelungsverfahren verwendet werden, soferne es möglich ist, die Stahlschmelzen in einen für diese Behandlung geeigneten Zustand zu bringen.
Bei der Stahlerzeugung wird in vielen Fällen allein schon aus wirtschaftlichen Gründen auf extreme Anforderungen an die Stahlreinheit verzichtet. Das Problem der Entschwefelung spielt aber dennoch häufig eine wesentliche Rolle, weshalb der Wunsch nach einem technisch und betrieblich leicht beherrschbaren und mit möglichst niedrigen zusätzlichen Kosten durchführbaren Entschwefelungsverfahren zweifellos besteht.
Aus diesen Gründen wurden die Schlackenreaktionsverfahren entwickelt, die vor allem zur Entschwefelung von Schmelzen aus dem Siemens-Martin-Ofen dienten. Hiebei wurde eine in einem besonderen Schlackenschmelzofen erschmolzene, hochbasische Kalk-Flussspat-Schlacke in flüssigem Zustand in eine Pfanne gebracht und in diese die hinsichtlich Legierungsgehalten und Temperatur fertige Stahlschmelze abgestochen,
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wobei die innige Durchmischung und Durchwirbelung zwischen Stahl und Schlacke zu einer wirksamen
Entschwefelung führte. Mit solchen Schlacken wurden auch Schmelzen aus sauer zugestellten Induktionsöfen behandelt, wodurch neben einer Entschwefelung insbesondere auch eine Abscheidung von Einschlüssen und
Suspensionen aus dem Stahl und damit eine nicht unerhebliche Qualitätsverbesserung erzielt wurde.
Die Nachteile dieser Verfahren bestehen vor allem in der Notwendigkeit, einen besonderen, relativ kleinen und damit unwirtschaftlich arbeitenden Schlackenschmelzofen betreiben zu müssen, dessen Arbeitsweise auf die
Chargenfolge im Stahlwerk abgestimmt werden muss. Diese Erfordernisse haben zur Folge, dass die Anwendung dieser Verfahren aus wirtschaftlichen Gründen meist nicht vertretbar ist. Hinzu kommt die Schwierigkeit, dass nach der Behandlung eine Kontrolle derselben und gegebenenfalls eine Korrektur der Schmelze hinsichtlich
Zusammensetzung und Temperatur nicht mehr möglich ist, wenn eine Pfannenbeheizung nicht zur Verfügung steht.
Die Kosten hiefür sind aber nur dann tragbar, wenn sie durch Verkürzung der Chargenfolgezeit, durch Qualitätsverbesserungen, durch Erhöhung der Treffsicherheit der Zusammensetzung der Schmelzen u. dgl. kompensiert oder überkompensiert werden können. Solche Voraussetzungen sind aber in der Praxis nur bei der
Edelstahlerzeugung und auch hier nur in Sonderfällen gegeben.
Gemäss einer Sonderform des Schlackenreaktionsverfahrens können Schmelzen aus dem elektrischen
Lichtbogenofen in der Pfanne dadurch entschwefelt werden, dass in diese vor dem Abstich der Schmelze eine
Desoxydationsschlacke in zerrieseltem Zustand eingebracht wird. Durch die Vermischung des flüssigen Stahles mit diesem Schlackenpulver erreicht man eine weitgehende Entschwefelung. Das erforderliche Schlackenpulver wird aus den in allen Lichtbogenöfen üblichen Desoxydationsschlacken gewonnen, die bei
Schwermetalloxydgehalten unter 5% während der Abkühlung unter etwa 3000C zu Pulver zerfallen.
Mit diesem Verfahren ist erfahrungsgemäss eine Abnahme des Schwefelgehaltes bis zum Höchstausmass von
0, 025% möglich, die aber in vielen Fällen nicht genügt. Hinzu kommt, dass für diese Behandlung Schlacken mit sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen herangezogen werden müssen, so dass die Abschätzung der Wirkung derselben mit grossen Unsicherheiten behaftet ist.
Es ist bereits bekannt, desoxydierte Stahlschmelzen mit mindestens 1530 C in eine Pfanne nach dem
Abdecken mit einer basischen und FeO-armen Schlacke durch Einblasen von feinkörnigem Ca, CaSI oder CaC2 und einem neutralen Trägergas zu entschwefeln. Das Entschwefelungsmittel wird hiebei in Form von
Kalziumdampfbläschen angeboten, die wegen des hohen Dampfdruckes des Kalziums nur kurzzeitig für den
Reaktionsablauf im Stahlbad zur Verfügung stehen. Zur Verbesserung der Ausnutzung des Kalziumdampfes soll die Tauchlanze mehr als 2 m tief eingetaucht werden. Die dennoch nur geringe Ausnutzung des Kaliziums für die
Entschwefelung rechtfertigt die Vermutung, dass sich um die Kalziumdampfblasen Schichten aus CaS oder CaO bilden, die den Stoffaustausch Blase-Bad behindern.
Diese Schwierigkeit besteht nicht, wenn das Entschwefelungsmittel als Folge des Einbringens rasch aufschmelzender Schlackenteilchen in Form von Schlackentröpfchen vorliegt, weil das an der Phasengrenze Schlackentröpfchen-Bad entstehende CaS sofort in der Schlacke gelöst wird. Die Schlackentröpfchen stehen daher insbesondere wegen der vergleichsweise bedeutend längeren Verweilzeit im Stahlbad bis zur Grenze des Schwefelaufnahmevermögens zur Verfügung.
Andern Vorschlägen zufolge soll die Entschwefelung durch Einblasen von feinkörnigem Kalk mit Kohlenwasserstoffen, z. B. Erdgas, oder im Lichtbogenofen auch mit Argon erfolgen. Die Wirkung dieser Massnahmen konnte jedoch die Erwartungen nicht erfüllen, weil die eingeblasenen Teilchen zu einem erheblichen Teil nicht rechtzeitig aufschmolzen und daher in noch festem und damit wirkungslosem Zustand in die Schlacke gingen.
Eine wirksame Entschwefelung ist daher nur dann zu erwarten, wenn der Unterschied zwischen der Temperatur der Schmelze und der Liquidustemperatur des Entschwefelungsmittels ausreichend gross und der Anteil an störenden Schwermetalloxyden in der Schmelze, dessen Wirkung zweckmässig durch die Sauerstoffaktivität definiert wird, möglichst niedrig ist.
Die Forderung hinsichtlich der Liquidustemperatur des Entschwefelungsmittels wird von der zur Herstellung hochreiner Stähle im basisch zugestellten elektrischen Lichtbogenofen verwendeten, vorgeschmolzenen Kalk-Flussspat-Schlacke zweifellos dann erfüllt, wenn die Temperatur der Schmelze wenigstens 1500 C, vorzugsweise mehr als 16000C beträgt.
Die Frage der zulässigen Sauerstoffaktivität war Gegenstand eingehender Untersuchungen. Sie führten zu dem Ergebnis, dass mit einer wirksamen Entschwefelung nur dann gerechnet werden kann, wenn bei Beginn der in Betracht gezogenen Entschwefelungsbehandlung die Sauerstoffaktivität der Schmelze weniger als 0, 01% beträgt.
Diese Forderung kann z. B. bei Umschmelzchargen, bei denen auf eine Frischperiode verzichtet wird, bereits nach dem Einschmelzen erfüllt sein, muss im allgemeinen aber durch Desoxydationsbehandlungen erzwungen werden, die jedoch weder zu einer unerwünschten Rückphosphorung noch zu einem unzulässigen Temperaturverlust der Schmelze führen dürfen.
Ein Entschwefelungsverfahren, das sich für ein weites Anwendungsgebiet bei der Stahlerzeugung eignen soll, muss vor allem aber auch wirtschaftlich durchführbar sein. Die wichtigste Einflussgrösse hiebei ist die Zeit,
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die für die Schmelze im Ofen aufgewendet werden muss. Diese Zeit ist massgebend für die mögliche Auslastung des Ofens, also für die Chargenfolgezeit und damit für die Schmelzkosten je Tonne Stahl. Man wird daher die
Entschwefelungsbehandlung im Schmelzofen nur dann durchführen, wenn dies ohne zusätzliche und zeitraubende
Schlackenarbeit möglich ist. Wenn diese Voraussetzungen nicht bestehen, erfolgt die Entschwefelung grundsätzlich nach dem Abstich in der Pfanne.
Bei Verwendung von Siemens-Martin-Öfen als Schmelzaggregat besteht z. B. die Schwierigkeit, dass die
Heizgase immer oxydierend auf die Schlacke und damit auf das Stahlbad wirken, so dass die Voraussetzungen für eine ausreichende Entschwefelung im Ofen nicht gegeben sind. Die Entschwefelung wird daher nach dem Abstich der fertiggestellten und in üblicher Weise vordesoxydierten Schmelze in der Pfanne durchgeführt, wobei zweckmässig während des Abstiches zusätzlich eine Pfannendesoxydation erfolgt, um die erforderliche niedrige
Sauerstoffaktivität zu erreichen.
Auch im elektrischen Lichtbogenofen sind die Voraussetzungen für eine wirksame Entschwefelung nicht gegeben, solange sich die Schmelze unter der Frischschlacke befindet. Es wurde daher zur Herstellung hochreiner
Stähle bereits empfohlen, die Frischschlacke abzuziehen und nach einer erst anschliessend erfolgenden
Vordesoydation eine vorgeschmolzene Kalk-Flussspat-Schlacke in feinkörnigem Zustand in den Ofen einzublasen.
Hiedurch wird u. a. auch ein erheblicher Teil der Zeit eingespart, die sonst für die Feinungsperiode aufgewendet werden müsste.
Diese Arbeitsweise kann nun erfindungsgemäss zur noch weiteren Verbesserung der Wirtschaftlichkeit dadurch modifiziert werden, dass auf das Abziehen der Frischschlacke und auf die Vordesoxydation im Ofen verzichtet und die Schmelze nach Beendigung der Frischperiode in die Pfanne abgestochen wird, in der dann nach der üblichen Pfannendesoxydation während des Abstiches die Entschwefelungsbehandlung erfolgt.
Die Anwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung wird sich vor allem dann empfehlen, wenn extreme
Anforderungen an die Stahlreinheit nicht vorliegen, oder wenn die erforderliche Frischwirkung nicht sehr gross ist, wie z. B. bei Umschmelzchargen. Bei Aufbauchargen, bei denen die Zusätze an Legierungselementen, die leichter als Eisen oxydieren, in der Feinungsperiode durchgeführt werden müssen, wird sich hingegen die
Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens im allgemeinen nicht empfehlen.
Beim Sauerstoffaufblasverfahren, das unter der Bezeichnung LD-Verfahren weltweit bekannt ist, steht das
Entschwefelungsproblem nicht im Vordergrund des Interesses, weil hier der Einsatz vorwiegend aus flüssigem
Roheisen besteht, das bereits vor der Stahlherstellung Entschwefelungsbehandlungen unterzogen wird. Ausserdem wird noch zusätzlich während des Sauerstoffblasens ein gewisser Schwefelanteil wegoxydiert. Wenn dennoch in
Ausnahmefällen eine noch weitergehende Entschwefelung notwendig ist, kommt ausschliesslich eine Behandlung nach dem Abstich in der Pfanne in Betracht. Bei der hier vergleichsweise sehr kurzen Chargenfolgezeit würde sich eine zusätzliche Schlackenarbeit, z. B. ein Abschlacken vor dem Abstich, und ein Einblasen von
Schlackenteilchen nach einer Vordesoxydation, ganz besonders störend auswirken.
Bei Induktionsöfen steht nur eine relativ kalte und daher reaktionsträge Schlacke zur Verfügung, mit der weder eine auf die Schmelze oxydierend wirkende Frischperiode, noch eine reduzierend wirkende
Feinungsperiode durchgeführt werden kann. Es handelt sich hier um Schmelzaggregate, die praktisch ausschliesslich zur Herstellung von Umschmelzchargen verwendet werden. Die nach dem Niederschmelzen des Einsatzes vorhandene Schlacke reagiert mit dem Stahlbad praktisch nicht und ist daher auch nicht in der Lage, die Entschwefelungsbehandlung zu beeinflussen und insbesondere zu stören.
Beim Vorliegen solcher Verhältnisse, mit denen bei Induktionsöfen immer, bei Verwendung anderer
Schmelzaggregate aber höchstens in Ausnahmefällen gerechnet werden kann, ist die Durchführung der Entschwefelungsbehandlung auch im Schmelzofen möglich, die dann zweckmässig im Anschluss an eine Vordesoxydation erfolgt.
Diese grundsätzlich bestehende Möglichkeit schliesst jedoch nicht aus, dass dennoch die Pfannenbehandlung vorgezogen wird, wenn diese aus wirtschaftlichen Gründen interessant ist und wenn auf eine nachträgliche Kontrolle der Wirkung der Behandlung und gegebenenfalls auf eine Korrektur der Zusammensetzung der Schmelze verzichtet werden kann.
Kontroll- und Korrekturmöglichkeiten sind aber bei Pfannenbehandlungen nur dann gegeben, wenn zufolge einer Pfannenbeheizungsanlage eine ausreichend lange Verweilzeit der Schmelze in der Pfanne möglich ist. Bei kleinen Pfannen, wie sie für Schmelzen aus Induktionsöfen Verwendung finden, kommen solche Zusatzeinrichtungen jedoch nicht in Betracht.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Entschwefelung von Stahlschmelzen, deren Temperatur mehr als 1500 C, vorzugsweise mehr als 1600 C beträgt und deren Sauerstoffaktivität kleiner als 0, 01% ist, durch Einblasen eines Entschwefelungsmittels in feinkörnigem Zustand mit Hilfe eines nicht oxydierend wirkenden Trägergases und die Erfindung besteht darin, dass im Schmelzofen unter einer mit der Schmelze praktisch nicht reagierenden Schlacke oder vorzugsweise nach dem Abstich in der Pfanne eine vorgeschmolzene, hochbasische Kalk-Flussspat-Schlacke in feinkörnigem Zustand, deren Liquidustemperatur um mindestens 1500C niedriger als die Temperatur der Stahlschmelze ist und deren Zusammensetzung innerhalb des Bereiches von 10 bis 60% CaO, 10 bis 70% CaF2, 0 bis 40% Al2 03,
maximal 20% Si02 und maximal 5%
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Schwermetalloxyde liegt, mit Hilfe eines nicht oxydierend wirkenden Trägergases in die Stahlschmelze eingeblasen wird, und dass das Gewicht der einzublasenden Schlackenmenge 0, 5 bis 2% des Gewichtes der Stahlschmelze beträgt.
Vorzugsweise liegt die Zusammensetzung der einzublasenden Schlackenteilchen, deren Korngrösse höchstens
5 mm, zweckmässig zwischen 1 und 3 mm betragen soll, innerhalb des Bereiches von 35 bis 50% CaO, 25 bis 40% CaF2, 15 bis 25% A1203 und 5 bis 15% Si02. Diese Schlackenteilchen sollen höchstens 2% an Schwermetalloxyden des Eisens, Mangans, Chroms u. dgl. enthalten.
Als Trägergas können auch im vorliegenden Falle technisch reines Argon und Stickstoff, einzeln oder gemeinsam, und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffe, z. B. Erdgas, mit Drücken von wenigstens 6 atü, vorzugsweise von 8 bis 12 atü, verwendet werden.
Gleichzeitig mit den Schlackenteilchen können zur Erhöhung ihrer Wirksamkeit Reduktionsmittel, wie z. B.
Ferrosiliziumpulver, Aluminiumpulver, Magnesiumpulver u. dgl. in die Schmelze eingeblasen werden. Diese Arbeitsweise wird sich vor allem dann empfehlen, wenn bei Beginn der Entschwefelungsbehandlung die Sauerstoffaktivität der Schmelze in der Nähe der noch zulässigen oberen Grenze liegt. Der Zusatz von Reduktionsmitteln kann dabei während der gesamten Entschwefelungsbehandlung oder auch nur während eines Teiles derselben, z. B. während des ersten Drittels der Behandlungszeit, erfolgen.
Bei Anwesenheit eines ausreichenden Anteils an Reduktionsmitteln kann als Trägergas auch Luft verwendet werden, weil diese dann keine oxydierende Wirkung auf die Schmelze auszuüben vermag.
Im Anschluss an das Einblasen der Schlacke kann es auch im Falle der Erfindung zweckmässig sein, mit dem Trägergas 5 bis 15 min nachzublasen.
Dieses Nachblasen kann unmittelbar im Anschluss an die Entschwefelungsbehandlung in der Pfanne erfolgen. Wenn jedoch die Pfanne mit der Schmelze in eine Entgasungsanlage eingebracht wird, erfolgt das Nachblasen vorzugsweise erst während der Entgasung. Die Wirkung des Nachblasens kann hiedurch erheblich verstärkt werden, vor allem hinsichtlich der Verminderung von Wasserstoff- und Stickstoffgehalten. Die Entschwefelungsbehandlung kann hiebei entweder vor dem Einbringen der Pfanne mit der Schmelze in die Entgasungsanlage erfolgen oder erst in der Entgasungsanlage selbst, wenn die Temperatur der Schmelze noch ausreichend hoch ist oder wenn sie durch eine Zusatzbeheizung auf die erforderliche Höhe gebracht werden kann. Nach der Entschwefelungsbehandlung wird dann zur Entgasung der Schmelze der Druck in der Anlage auf Werte von z. B. 0, 5 bis 5 Torr erniedrigt.
Das Nachblasen mit dem Trägergas erfolgt dann zweckmässig erst nach Erreichung dieses niedrigen Druckes.
Bei Entschwefelungsbehandlungen im Induktionsofen oder in Entgasungsanlagen, bei welchen eine zwangsweise Badbewegung auf induktivem Wege erzielt wird, kann das Nachblasen entfallen.
Weitere Einzelheiten über die zweckmässige Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und über die Vorteile desselben sind den nachfolgenden Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
Ausführungsbeispiel 1
In einem basisch zugestellten, 15 t fassenden elektrischen Lichtbogenofen war ein Warmarbeitsstahl mit
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auf das Schmelzgewicht, 1, 0% Cr und 1, 1% W, weshalb noch 630 kg Ferrowolfram mit 82% W und 325 kg Ferrochrom mit 65% Cr und 5% C zugesetzt wurden.
Nach dem Niederschmelzen dieses Einsatzes enthielt die Schmelze 0, 29% C, 0, 06% Si, 0, 26% Mn, 2, 35% Cr, 4, 45% W und 0, 15% V. Der P-Gehalt betrug 0, 016% und der S-Gehalt 0, 047%. Die Temperatur der Schmelze
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Anschliessend wurden 95 kg Ferrovanadin mit 71% V zugesetzt und die Temperatur auf 16200C erhöht. Nach Erreichung dieser Temperatur erfolgte der Abstich, wobei in die Pfanne während des Giessens 32 kg Ferrosilizium mit 70% Si eingebracht wurden. Der S-Gehalt wurde unmittelbar vor dem Abstich kontrolliert und ergab einen Wert von 0, 032%. Die nun in der Pfanne durchgeführte Entschwefelungsbehandlung bestand im Einblasen von
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Als Trägergas wurde Stickstoff mit einem Druck von 8 atü verwendet ; die Einblasezeit betrug 5 min und der Stickstoffverbrauch je Minute 4 m3. Anschliessend wurde 5 min mit 2 m3 Stickstoff je Minute nachgeblasen. Das verwendete Einblaserohr hatte einen Innendurchmesser von 12, 7 mm. Die Fertigprobe nach dieser Behandlung ergab einen V-Gehalt von 0, 62% und einen S-Gehalt von 0, 012%. Die Schmelze konnte mit einer Temperatur von 1570 C zu Walzblöcken mit etwa 1 t Gewicht vergossen werden.
Vom Beginn des Niederschmelzens bis zum Abstich war die Schmelze 155 min im Ofen, wovon 130 min : 6. ir das Niederschmelzen aufgewendet wurden. Ohne Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens wäre eine Feinungszeit von 30 bis 40 min bei diesem Stahl und diesem Ofen notwendig gewesen, um auf weniger als 0, 015% S zu kommen. Die Einsparung an Ofenzeit beträgt daher etwa 20%. Bei Durchführung der Entschwefelungsbehandlung im Ofen hätte die Einsparung an Ofenzeit nur etwa 15% betragen.
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Normbezeichnung 55 NiCrMoV 6 und der W. Nr. 2713 für die Erzeugung von geschmiedetem Stabstahl zu erschmelzen.
Der Einsatz bestand aus unlegiertem und legiertem Schrott und aus Roheisen.
Nach dem Niederschmelzen des Einsatzes enthielt die Schmelze 0, 92% C, 0, 43% Mn, 0, 02lys Si, 0, 26% Cr,
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C-Gehalt auf 0, 52%, der Mn-Gehalt auf 0, 21%, der Cr-Gehalt auf 0, 21%, der P-Gehalt auf 0, 012% und der S-Gehalt auf 0, 042% erniedrigt ; die Temperatur der Schmelze betrug nach dieser Zeit 1640 C. Während dieser Frischperiode erfolgten Zusätze von Nickeloxyd- und Molybdänoxydsinter, die den Nickelgehalt auf 1, 72% und den Mo-Gehalt auf 0, 29% erhöhten. Nach Entnahme der Probe am Ende der Frischperiode wurden ferner 300 kg Ferromangansilizium mit 66% Mn und 22% Si und 385 kg Ferrochrom mit 65% Cr und 5, 6% C der Schmelze zugesetzt. Die Badtemperatur betrug nach diesen Zusätzen 16300C und die Sauerstoffaktivität weniger als 0, 01%. Mit dieser Temperatur wurde abgestochen.
Während des Abstiches erfolgte die Pfannendesoxydation durch Zusätze von 40 kg Ferrosilizium mit 70% Si und von 10 kg Aluminium. Die Temperatur der Schmelze in der Pfanne war 16000C. Zu diesem Zeitpunkt hatte die Schmelze einen Wasserstoffgehalt von 6, 4 ppm.
Die Pfanne mit der Schmelze wurde nun in eine Pfannenentgasungsanlage mit Zusatzbeheizung gebracht und in dieser zunächst die Schmelze auf 16300C mittels elektrischem Lichtbogen aufgeheizt. Anschliessend wurden zur Entschwefelung 600 kg Schlacke mit etwa 40% CaO, 40% CaF2, 10% Al203 und 10% Si02 mit einer Korngrösse von 1 bis 2 mm, der 60 kg feingemahlenes Ferrosilizium als Reduktionsmittel zugemischt waren, mit technisch reinem Argon eingeblasen. Der Argondruck betrug 8 atü, der Argonverbrauch 7 m3 je Minute und die Einblasezeit 10 min. Das für das Einblasen verwendete Rohr hatte einen Innendurchmesser von 19, 1 mm (3/4 Zoll).
Im Anschluss an dieses Einblasen wurde der Druck in der Entgasungsanlage auf 2 Torr abgesenkt und nach
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80, 011% S.
Eine Einsparung an Ofenzeit ergibt sich in diesem Fall nicht. Der Vorteil der Anwendung des Verfahrens der Erfindung besteht aber in der Möglichkeit der wirksamen Entschwefelung, die bei diesem Schmelzaggregat in anderer Weise nicht, oder nur durch Inkaufnahme anderer Nachteile, wie z. B. jener der bekannten Schlackenreaktionsverfahren, erreichbar wäre.
Ausführungsbeispiel 3
In einem üblichen, 2 t fassenden Induktionsofen war ein Stahl entsprechend der Normbezeichnung X 5 CrNiMoTi 25 25 und der W. Nr. 4577 mit etwa maximal 0, 07% C, maxima, 2% Mn, maximal 1% Si, 25% Cr, 25% Ni, 2, 3% Mo, maximal 0, 045% P, maximal 0, 015lys S und mit einem Ti-Gehalt zu erschmelzen, der mindestens das Zehnfache des C-Gehaltes betragen sollte. Aus diesem Stahl war Stabstahl durch Vorschmieden und Fertigwalzen zu erzeugen.
Der Einsatz bestand aus legiertem Rücklaufschrott und aus niedrig gekohlten Ferrolegierungen, wobei die Legierungsgehalte im Einsatz so angerechnet wurden, dass mit Ausnahme des Titans die Sollgehalte nach dem Aufschmelzen erzielt werden.
Nach dem Niederschmelzen wurde die Temperatur der Schmelze auf 16200C gebracht. Der C-Gehalt betrug zu diesem Zeitpunkt 0, 045% und der S-Gehalt 0, 032%. Anschliessend wurden 15 kg Ferrosilizium mit 70% Si der Schmelze zugesetzt und danach wurde die Entschwefelungsbehandlung durchgeführt. Sie bestand im Einblasen von 40 kg Schlacke mit etwa 40% CaO, 30% CaF2 20% Al203 und 10% Si02 mit einer Korngrösse von 1 bis 3 mm. Als Trägergas wurde technisch reines Argon mit einem Druck von 6 atü verwendet. Der Argonverbrauch betrug 0, 8 m3 je Minute, die Blasezeit 10 min.
Das Blasrohr hatte einen Innendurchmesser von 6, 4 mm. Während des Blasens war der Ofen ausgeschaltet, so dass nach dieser Behandlung die Badtemperatur nur mehr 15700C betrug. Nach Kontrolle der Entschwefelungsbehandlung, die einen Wert von 0, 011% S ergab, wurde der Ofen wieder eingeschaltet, um die Badtemperatur zu erhöhen. Auf ein Nachblasen konnte im vorliegenden Fall verzichtet werden, die erwünschte Badbewegung ergibt sich als Folge der induktiven Beheizung. Der Abstich erfolgt nach der Erreichung einer Badtemperatur von 1600 C, wobei während des Abstiches in die Pfanne 22 kg Ferrotitan mit 65% Titan mit einer Korngrösse von maximal 5 mm in den Giessstrahl zugegeben wurden. Die Schmelze wurde schliesslich in Form von 450 kg schweren Quadratblöcken vergossen. Die Fertiganalyse ergab 0, 045% C, 1, 65% Mn, 0, 67% Si,
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Auch in diesem Falle ergibt sich keine Einsparung an Ofenzeit, wohl aber die Möglichkeit einer weitgehenden Entschwefelung, die im Induktionsofen in der üblichen Weise wegen der kalten und reaktionsträgen Schlacke undurchführbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Entschwefelung von Stahlschmelzen, deren Temperatur mehr als 1500 C, vorzugsweise mehr als 16000C beträgt und deren Sauerstoffaktivität kleiner als 0, 01% ist, durch Einblasen eines Entschwefelungsmittels in feinkörnigem Zustand mit Hilfe eines nicht oxydierend wirkenden Trägergases,
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reagierenden Schlacke oder vorzugsweise nach dem Abstich in der Pfanne eine vorgeschmolzene, hochbasische Kalk-Flussspat-Schlacke in feinkörnigem Zustand, deren Liquidustemperatur um mindestens 1500C niedriger als die Temperatur der Stahlschmelze ist und deren Zusammensetzung innerhalb des Bereiches von 10 bis 60% CaO, 10 bis 70% CaF2,0 bis 40% Ail203, maximal 20% Si02 und maximal 5% Schwermetalloxyde liegt,
mit Hilfe eines nicht oxydierend wirkenden Trägergases in die Stahlschmelze eingeblasen wird, und dass das Gewicht der einzublasenden Schlackenmenge 0, 5 bis 2% des Gewichtes der Stahlschmelze beträgt.
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