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Verfahren zum Frischen von geschmolzenem Roheisen oder dergleichen
legiertem oder unlegiertem kohlenstoffhaltigem Eisen Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zum Frischen von geschmolzenem Roheisen oder dergleichem legiertem oder
unlegiertem kohlenstoffhaltigem Eisen, insbesondere von Eisen mit mehr als 1% Silizium
und/oder mehr als 0,5 % Phosphor in einem um eine Achse drehbaren Ofen zu Stahl.
Das Frischen erfolgt durch Blasen von oben mittels eines mindestens 4011/o freien
Sauerstoff enthaltenden Gases, wie reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte
Luft.
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Derartige Frischungsverfahren sind an sich in verschiedener Ausführung
bekannt, und zwar sowohl in ruhenden wie auch in um die Längsachse rotierenden,
in horizontaler Lage befindlichen wie auch in geneigter Lage befindlichen Drehöfen.
Andererseits kennt man auch das Frischen von oben auf das Bad, bei welchem sich
das Frischgefäß in vertikaler Lage befindet.
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Es ist auch bekannt, in einem schnell rotierenden Drehrohr mit regelbarer
schräger bis vertikaler Drehachslage Eisenschmelzen durch Blasen eines oxydierenden
Gases von oben auf den Strom fließenden Eisens zu frischen. Hierbei handelt es sich
aber im Gegensatz zum Verfahren der Erfindung um einen kontinuierlichen Betrieb
und das Frischen eines fließenden Eisenstromes.
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Bei dem bekannten Frischen von Roheisen im rotierenden Drehofen mit
einem mindestens 40% freien Sauerstoff enthaltendem Gas, das von oberhalb der Badoberfläche
her geblasen wird, erfolgt die notwendige Badbewegung im wesentlichen unabhängig
von der Gaszufuhr. Es gibt jedoch andere Schnellfrischverfahren, bei denen die Badbewegung
mit der Gaszufuhr in Verbindung steht und vollständig aufhört, wenn die Gaszufuhr
unterbrochen wird. Dies ist z. B. bei dem herkömmlichen saueren und basischen Bessemer-Verfahren,
ebenso wie bei dem sogenannten LD-Verfahren, der Fall, bei welchem mit reinem Sauerstoff
gefrischt wird, der senkrecht von oben in das Bad in einem stationären Konverter
eingeblasen wird. Hierbei ist die Badbewegung zu Beginn des Verfahrens verhältnismäßig
gering, solange das Roheisen einen wesentlichen Gehalt an Silizium aufweist, indessen
auch in späteren Stufen des Verfahrens, besonders wenn ein phosphorreiches Roheisen
verwendet wird. Während des Abschnittes des Frischverfahrens, in dem der Kohlenstoff
verbrennt, erzeugt das Kochen eine heftige Rührwirkung, die für den Vorgang der
Reaktion außerordentlich wichtig ist.
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Bei dem bekannten Oberwindfrischen von Eisenschmelzen in einem rotierenden
Drehofen wird während des gesamten Prozesses eine anregende Bad-Bewegung aufrechterhalten.
Hierbei erfolgen die Reaktionen zwischen dem Metallbad und dem Schlackenbad schneller
und vollständiger. Es wird möglich, den Eisengehalt der Endschlacke zu reduzieren
und das Ausbringen an metallischem Eisen wesentlich zu steigern. Durch die Drehung
ist es außerdem möglich, einen ausreichenden Kontakt zwischen dem Sauerstoff und
dem Bad herzustellen, ohne daß der Sauerstoff auf oder in das Bad unter höherem
Druck eingeblasen werden muß. Der Sauerstoffstrom braucht nicht unmittelbar gegen
das Bad gerichtet zu werden. Es wird bis zu einem gewissen Grade mit den Ofengasen
vermischt, ehe er an das Bad gelangt, und die Berührung erfolgt über eine verhältnismäßig
große Oberfläche.
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Dabei wird die beträchtliche Vergasung insbesondere von Eisen und
Mangan herabgesetzt. Eine solche Vergasung entsteht bei einem örtlich konzentriertem
Zustrom von Sauerstoff, der bei stationären Öfen unvermeidlich ist und der durch
das Entweichen der Gase, die eine starke Rauchentwicklung verursachen, große Verluste
an Eisen mit sich bringt.
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Um eine ausreichende Badbewegung und starken Rühreffekt in einem drehbaren
Ofen zu erzeugen, ist eine verhältnismäßig hohe Drehgeschwindigkeit von etwa 30
bis 40 U/min erforderlich. In bestimmten Abschnitten des Frischens, insbesondere
dann, wenn die
Kohlenstoffverbrennung am stärksten ist, ist eine
hohe Drehgeschwindigkeit aber nicht erforderlich, weil die Reaktion selbst eine
Rührwirkung hervorruft. Die Herabsetzung der Geschwindigkeit in dieser Periode ist
also ohne Nachteil vom metallurgischen Standpunkt aus möglich, bringt aber andererseits
den Vorteil mit sich, daß die Auskleidung des Konverters geschont wird und eine
höhere Lebensdauer erhält.
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Die Erfindung entwickelt dieses bekannte Verfahren weiter.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Frischen von geschmolzenem
Roheisen oder dergleichem legiertem oder unlegiertem kohlenstoffhaltigem Eisen in
einem um eine Achse drehbaren Ofen zu Stahl durch Blasen von oben eines mindestens
4011/o freien Sauerstoff enthaltenden Gases in der Weise, daß während derjenigen
Perioden, in denen infolge zu geringer Gasentwicklung keine selbsttätige Durchmischung
des Bades stattfindet, das Blasen unter Drehung des Ofens bei horizontal liegender
oder, bezogen auf die Horizontale, mit nicht mehr als 45'Q gegen die Horizontale
geneigter Drehachse des Ofens erfolgt, wobei das sauerstoffhaltige Blasgas durch
die Mittelöffnung der Stirnwand des Ofens oberhalb des Badens in den Ofen eingeführt
wird, während in der Zeit der lebhaften Kohlenoxydentwicklung und damit selbsttätiger
Durchmischung des Bades bei senkrechter oder nahezu senkrechter Drehachslage des
Ofens das sauerstoffhaltige Blasgas von oben dem Eisenbad im feststehenden oder
in dem allenfalls mit langsamer, gegenüber der zuerst gekennzeichneten Blasstufe
verringerter Geschwindigkeit sich drehenden Ofen zugeführt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zu Beginn
des Frischens während der Oxydation in der Hauptsache von Silizium und Mangan unter
Drehung des Ofens bei horizontaler oder gegen die Horizontale geneigter Drehachslage
des Ofens entsprechend der eben erwähnten ersten Blasstufe gearbeitet. Ferner kann
der Endabschnitt des Blasprozesses zur Erzeugung von Stahl im rotierenden Ofen bei
horizontaler oder gegen die Horizontale geneigter Drehachslage des Ofens in der
genannten Arbeitsweise durchgeführt werden.
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Die Durchführung der Frischungsphase der lebhaften Kohlenoxydentwicklung
und selbsttätiger Durchmischung des Bades bei senkrechter oder nahezu senkrechter
Drehachslage im feststehenden oder sich nur mit langsamer Geschwindigkeit drehenden,
mit Vorteil um horizontale Zapfen kippbaren Ofen hat den Vorteil, daß mit einem
Drehofen kleineren Fassungsvermögens bzw. bei gegebenem Drehofen mit größerem Füllungsgrad
gefrischt werden kann. Während der lebhaften Kohlenoxydentwicklung tritt bekanntlich
ein starkes Aufwallen ein, was eine Vergrößerung des Ladungsvolumens bedeutet, die
insbesondere bei in Schaumform übergehender Schlacke beträchtlich sein kann. In
vertikaler Lage ist aber der zulässige Füllungsgrad des Ofens größer als in horizontaler
Lage, und wenn das ganze Frischverfahren in bekannter Weise bei schräg liegender
Ofenachse durchgeführt wird, so muß die Volumenzunahme der Ladung während der lebhaften
Kohlenoxydentwicklung und des Aufschäumens der Schlacke bei der Auslegung des Ofens
bzw. bei seinem Füllungsgrad berücksichtigt werden, was nicht der Fall ist, wenn
die Phase dieser Volumenvergrößerung bei senkrechter Drehachslage des Ofens vorgenommen
wird. Es kann dann auch eine höhere Blasgeschwindigkeit erreicht werden. Hierin
liegt auch ein vorteilhafter Unterschied gegenüber einem bekannten Frischungsverfahren
unter Verwendung eines schräg gelagerten Drehofens, dessen Achse so schräg zur Waagerechten
(etwa 30 bis 45' gegen die Waagerechte) gelagert ist, daß auch während der Drehung
des Ofens mindestens der halbe Kubikinhalt des Ofeninnenraumes mit geschmolzenem
Material gefüllt gehalten werden kann, und bei dem die Luft unter bzw. auf die Badoberläche
eingeblasen wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich insbesondere für das
Frischen von Eisen mit mehr als 1 % Silizium oder mehr als 0,5 % Phosphor. Wenn
nämlich der Siliziumgehalt 1 bis 1,5'0/a übersteigt, läßt sich bei Verwendung eines
feststehenden Ofens die Reaktion am Anfang des Blasens nur schwierig in Gang bringen.
Durch die Drehung in der ersten Phase wird aber die Badbewegung angeregt, und Reaktion
tritt sofort ein, und wenn der Siliziumgehalt herabgesetzt ist, wird dann bei vertikaler
Lage des Ofens weitergeblasen, wobei gleichzeitig die Drehgeschwindigkeit, gegebenenfalls
bis auf Null, herabgesetzt wird.
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Thomas-Roheisen oder anderes Roheisen mit einem Phosphorgehalt von
z. B. 0,5'% oder mehr kann in folgender Weise zu Stahl gefrischt werden: Nachdem
der Ofen mit Roheisen beschickt ist, wird Sauerstoff für einige Minuten in den Ofen
eingeblasen, wobei der Ofen in horizontaler oder annähernd horizontaler Lage sich
befindet und eine Drehung mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit erfolgt, um
einer starken Rauchentwicklung bei der Oxydation von Silizium und Mangan entgegenzuwirken.
Sobald das Kochen mit einem ausreichenden Rühreffekt einsetzt, wird die Drehung
unterbrochen und der Ofen in eine vertikale oder wenigstens annähernd vertikale
Lage gebracht, gegebenenfalls nachdem Schlacke abgezogen wurde. Nachdem nun eine
angemessene Menge Kalkstein dem Bad im Ofen zugesetzt worden ist, wird das Blasen
fortgesetzt, indem eine vertikale Sauerstoffwindform gegen das Bad angesetzt wird.
Der Ofen wird bei diesem Verfahrensabschnitt nicht oder nur langsam gedreht. Im
Endabschnitt des Verfahrens wird wiederum geblasen, wobei sich der Ofen in mehr
oder weniger horizontaler Lage befindet und rotiert, um die Reaktionsgeschwindigkeit
zwischen Schlacke und dem Stahlband zu erhöhen und dabei die Eisenverluste in der
Schacke zu reduzieren. Um das Bad während des Verfahrens zu kühlen, kann Erz oder
Schrott entweder fortlaufend oder in geeigneten Zwischenräumen zugesetzt werden.
Sofern grober Schrott in das geschmolzene Bad eingebracht wird, geschieht dies zweckmäßig
unmittelbar vor der überführung des Ofens in die Vertikalstellung. Feinerer Schrott
kann ohne Nachteil vor oder während der Drehung eingebracht werden.
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Auch Roheisensorten anderer Art können durch das Verfahren gemäß Erfindung
zu Stahl gefrischt werden.