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Verfahren zur Herstellung von Stahl im Konverterverfahren Die normalen
Windfrischstähle unterscheiden sich im wesentlichen von den SM-Stählen durch ihre
höheren Gehalte an Stickstoff, Sauerstoff und Phosphor. Es sind vielerlei Verfahren
bekanntgeworden, die Gehalte dieser für viele Verwendungszwecke schädlichen Elemente
zu erniedrigen. Die Verwendung von Sauerstoff bzw. sauerstoffangereichertem Wind
in verschiedenartigster Weise spielt hierbei eine bevorzugte Rolle. Beim bodenblasenden
Konverter wird hierzu Thomasroheisen unter Umständen vorgefrischt und unter Kalk-
und Kühlmittelzugabe verblasen. Der metallur#gische Ablauf des Verfahrens ist dadurch
gekennzeichnet, daß in der ersten Phase des Prozesses im wesentlichen Silizium und
Mangan mit einem kleinen Anteil Eisen verschlacken. Dann verbrennt Kohlenstoff,
und zuletzt, nach dem sogenannten Übergang in der Nachblaseperiode, wird erst der
größte Teil des Phosphorgehaltes vorn Roheisen verschlackt. Wenngleich auch durch
bestimmte metallurgische Abänderungen des Verfahrens schon ein Teil des Roheisenphosphors
in der Kohlenstoffperiode verschlackt werden kann, so ließ sich bisher technisch
die Nachblaseperiode zum Herausfrischen des Phosphors nicht umgehen. Auch beim Verblasen
von Roheisen mit niedrigeren Phosphorgehalten, z. B. Stahleisen, im bodenblasenden
Konverter wird der Phosphorgehalt erst in der Schlußphase des Prozesses verschlackt.
In dieser Tatsache liegt der wesentliche Grund dafür, daß das Bad überfrischt werden
muß, da sonst der Stahl zu phosphorreich anfällt. Da in der Nachblaseperiode praktisch
kein Reaktionsgas entsteht und der Sauerstoff der Luft bzw. der sauerstoffangereicherten
Luft vom Bad sofort aufgenommen wird, kann die Sauerstoffanreicherung des Gebläsewindes
nur in relativ geringem Umfang vorgenommen werden. Der Stickstoffgehalt als das
badtragende Gas wird schon z. B. bei Anreicherung auf 35% Sauerstoff um etwa 50%
verringert. Daher ist bei diesem Verfahren bei etwa 351/o Sauerstoff im Wind die
technisch wirtschaftliche Grenze gegeben. Abgesehen davon, daß das sich am Reaktionsort
bei Sauerstoffanreicherung in verstärktem Umfang bildende Fe0 zu rascher Zerstörung
des Konverterbodens führt, ist auch nicht mehr genügend Gas zur Durchwirbelung des
Gefäßinhaltes und damit zum möglichst vollständigen Ab-
lauf der Frischreaktion
vorhanden. Eine Erhöhung des Eisengehaltes der Schlacke und eine Erhöhung des Sauerstoffgehaltes
des Bades oder zu hohe Phosphorgehalte des Stahles bei gleichzeitig in der Nachblaseperiode
ansteigenden Stickstoffgehalten des Eisenbades sind die Folgen.
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Im Aufblasekonverter gelingt es leichter, Phosphor vor bzw. mit dem
Kohlenstoff aus dein Eisenbad herauszufrischen. Beim »LD-Verfahren« wird so der
Frischprozeß normalerweise mit der Kohlenstoffverbrennung beendet. Es konnte gezeigt
werden, daß der Schmelzverlauf auch bei höher phosphorhaltigen Roheisensorten genauso
zu führen ist. Man hat insbesondere, und eben dieses gelingt beim Aufblaseprozeß
leicht, dafür zu sorgen, daß zu jedem Zeitpunkt des Blaseprozesses eine flüssige,
basisch oxydierende Schlacke vorhanden ist. Das Fehlen der Nachblaseperiode ist
also der wesentliche Grund dafür, daß der Stahl aus dem Aufblasekonverter im Sauerstoff-
und Stickstoffgehalt niedriger als der Stahl aus dem bodenblasenden Konverter sein
kann. Nun gelingt es nicht immer, den Aufblaseprozeß genau so zu lenken, daß z.
B. mit beendeter Entkohlung der Phosphorgehalt im Stahl sehr niedrig, z. B. unter
0,035%, liegt. Ist der Kohlenstoff herausgefrischt, so ist praktisch der Prozeß
beendet, oder aber man muß ihn zumindest durch neue Aufkohlung erneut in Gang bringen.
Insbesondere ist der Aufblasekonverter weniger zu großen Blasquerschnitten als der
bodenblasende Konverter geeignet, d. h., es ist nicht möglich, wie mit dem
modernen bodenblasenden Konverter, 40 bis 60 t Roheisen innerhalb von etwa
12 bis 15 Minuten zu Stahl zu frischen. Die Treffsicherheit in niedrigen
Phosphor-, Sauerstoff- und Stickstoffgehalten ist nicht sehr groß.
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Gegenstand nachfolgend beschriebener Erfindung ist es, die Vorteile
des Aufblasekonverters mit den Vorteilen des bodenblasenden Konverters zu verbinden.
Es gelingt nämlich, im bodenblasenden Konverter eine Nachblaseperiode zur Entphosphorung
dann zu vermeiden, wenn das phosphorhaltige Roheisen zunächst unter Vorhandensein
einer flüssigen, basisch
oxydierenden Schlacke bei vergleichweise
niedriger Temperatur zum Zwecke einer teilweisen, möglichst weitgehenden Entphosphorung
durch Aufblasen vorgefrischt wird. Hierbei brennt auch je nach Temperaturführung
ein mehr oder minder großer Anteil Mangan und Silizium ab. Es ist zweckmäßig, diesen
Vorfrischprozeß temperaturmäßig so zu führen, daß gleichzeitig mit der Entphosphorung
eine gewisse Entkohlung des Roheisens zur Erzielung einer Baddurchwirbelung erfolgt.
Dieses vorgefrischte Roheisen wird nunmehr, zweckmäßigerweise nach vorheriger Entschlackung,
im bodenblasenden IZonverter verblasen. Da im bodenblasenden Konverter im wesentlichen
nur noch der Kohlenstoff herausgeblasen wird, kann die Sauerstoffanreicherung des
Gebläsewindes erheblich höher als bisher üblich getrieben werden, da die C-'%,-erbrennting
für genügende Badbewegung und damit auch Wegführung von Fe0 in das Bad hinein sorgt.
Auch kann eine den normalen Verhältnissen gegenüber größere Badhöhe ohne Gefahr
des Aus-ZD el wurfes oder einer zu starken Stickstoffaufnahme durchgeführt werden.
Dadurch, daß während des ganzen Prozesses Kohlenstoff verbrennt, und infolge der
hochgradigen Sauerstoffanreicherung im Gebläsewind stellen sieh zwangläufig niedrige
Stickstoffgehalte im Endprodukt ein, da einmal die Blasezeiten kurz und sowohl im
Blasmittel wie im Abgas ein niedriger Stickstoffpartialdruck herrscht. Niedrige
Sauerstoff-Z, Crehalte des Stahles ergeben sich dadurch, daß der Frischprozeß mit
der Entkohlung beendet wird. Geht man von Roheisen mit an sich schon niedrigen Phosphorgehalten
(Stahleisen) aus, so lassen sich auch besonders niedrige Posphorgehalte auf diese
Weise im Stahl erzielen.
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An einem Ausführungsbeispiel sei das erfindungsgemäße Verfahren noch
einmal im einzelnen erörtert. Als Ausgangsroheisen dient ein Stahleisen mit 4,21/o
C,
0161/o Si, 2,0% Mn, 0,15% P, 0,04% S.
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Dieses Stahleisen wird in einem Vorfrischgefäß oder in einem Konverter,
die beide basisch ausgebildet sind, durch Aufblasen von Sauerstoff vorgefrischt,
und zwar wird sauerstoffangereicherter Wind oder auch technisch reiner Sauerstoff
mit 98% verwendet. Beim Verblasen werden z. B. 2% Kalk und 2% Fe.041 wie Walzensinter
od. dgl., und einige Flußmittel, wie Tonerde, Alkalien, zugegeben. Nach dem Vorblasen
hat das Eisen etwa 4% C, kein Si, 0,8 bis 1% Mii, 0,07% P und 0,03511/o S. Die Schlacke
hat andererseits 21 bis 28 % Mn 0, etwa 20 % Si 0., etwa
35 bis 40 % Fe 0 und 12 bis 19 % Ca 0. Al, 03,
Mg 0.
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Wenn-leich auch die Mangan- und E#isengehalte dieser Schlacke sehr
hoch liegen, so bedeutet dieses doch keinen Nachteil, weil die Schlackenmenge durch
die obenerwähnte außerordentlich geringe Zugabe an Kalk und Walzensinter sehr klein
ist. Andererseits aber hat die Schlacke solche Gehalte an MnO und Fe0, daß sie ohne
weiteres wieder zur Herstellung von Ferro-Mangan benutzt werden kann. Die Schlacke
wird abgezogen, danach wird die Schmelze durch Bodenblasen in üblicher Weise weiterverarbeitet,
und zwar ist es gleichfalls wieder zweckmäßig, sauerstoffangereicherten Wind mit
36 bis 50% Sauerstoff zu verwenden. Es werden wiederum auch Kalk und Flußmittel
beigegeben.