DE1433416A1 - Verfahren zur Herstellung von unlegierten und legierten Staehlen mit niedrigen,bei Edelstahl ueblichen Phosphor- und Schwefelgehalten - Google Patents

Description

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Beteiligungs- und Patentverwaltungsgesell beschränkter Haftung in Essen

Verfahren zur· Herst ellung von unlegierten und legierten Stählen sit niedrigen, "bei Edelstahl üblichen Phosphor- und Schwefelgehalten.

Da der Bedarf an Stahl hohen Reinheitsgrades, wie er bei Edelstahlen üblich ist, immer mehr ansteigt, besteht ein Bedürfnis, auch aus Thomasroheisen und ähnlichen Rohstoffen Stähle höheren Reinheitsgrades, und zwar auch solche^! mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt, auf eine wirtschaftliche Weise herzustellen. Es ist zwar bekannt, daß man, um dieses Ziel zu erreichen, im Thomaskonverter vorgefrischten Stahl als Einsatz in Elektroöfen verwendet. Dieser Weg ist jedoch aufwendig. Es ist auch möglich, durch Frischen mit technisch reinem Sauerstoff aus Thomasroheisen niedriggekohlte Stähle herzustellen, die Phosphorgehalte von weniger als 0,03 $ und Schwefelgehalte unter 0,025 $ aufweisen. Es ist hierbei aber, wenn man Stahl höheren Kohlenstoffgehaltes herstellen will, notwendig, diese Stähle aufzukohlen.» Das Aufkohlen wird auch in der Weise vorgenommen, daß in einem Sauerstoffkonverter ein vorgefrischter Stahl mit niedrigen Phosphor- und Schwefelgehalten hergestellt, dann auf höhere Kohlenstoffgehalte, als sie der fertige Stahl haben soll, aufgekohlt wird und schließlich nochmals mit gasförmigem Sauerstoff auf den Endkohlenstoffgehalt gefrischt wird, wobei eine weitere Senkung der Phosphor- und Schwefelgehalte eintritt. Dieses Zwischenaufkohlen ist aber mit erheblichem Zeit- und Temperaturverlust verbunden.

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Dae den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren zur Herstellung von Stühlen, vorzugsweise solchen mit höheren Kohlenstoff gehalten von über 0,15 ^t mit den bei Edelstahl üblichen geringen Phosphor- und Schwefelgehalten aus Roheisen mit hohem Fhoephorgehalt, z.B. dem des Thomaeeiaens, vermeidet die angegebenen Nachteile. Es geht von dem bekannten zweistufigen Blaseverfahren aus und besteht in der Kombination folgender Verfahrensschritte ι

t) Das vom Mischer oder Hochofen kommende Roheisen wird mit der am Ende der 1» Blaseperiode abgezogenen hocheisenhaltigen Schlacke, die Über f5 #, z.B. 20 - 25 #» Eisen als IeO enthält, zur Reaktion gebracht. Dies führt man zweckmäßig in der Weise durch, daß man diese » basische hocheisenhaltige Schlacke, die bereits beträchtliche Mengen PpOc enthält, in eine Pfanne absticht und in diese Pfanne in der Zeit, in der im Konverter die 2. Blaseperiode läuft, das Roheiseneinlaufen läßt. Durch das Einlaufenlassen des Roheisens in die reaktionsfähige ScHacke wird der Eisengehalt dieser Schlacke durch das Roheisen reduziert, z.B. von 22 $> auf 10 $>. Bei etwa 200 kg Schlacke je Tonne Roheisen bedeutet dies, daß eine beträchtliche Menge des in der Schlacke enthaltenen Eisens zurückgewonnen und das Eisenausbringen des Gesamtprozesses um 2 - 3 $> erhöht wird, was für die Wirtschaftlichkeit des Prozesses von wesentlicher Bedeutung ist.

Durch die Reduktion des Eisens aus der Schlacke wird Sauerstoff frei, der in gewissem Umfang eine Oxydation der Eisenbegleiter, z.B. des Kohlenstoffs,Siliziums, Mangans und Phosphors, bewirkt, die in die Schlacke übergehen. Dadurch wird bei verhältnismäßig geringem Kohlenstoffabbrand eine Entsilizierung und Entphosphorung des Roheisens erreicht. Bei Verwendung von phosphorhaltigem Eisen, wie Thomasroheisen, steigt der PpOc-Gehalt dieser Schlacke noch an und kann Werte über 20 # erreichen_o Gleichzeitig tritt auch noch eine Entschwefelung ein; der Schwe-

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felgehalt wird hierbei um etwa 15 - 40 £, z.B. von 0,060 auf 0,0451 gesenkt» Me Schlacke ist auf Grund ihrer Zusammensetzung und der niedrigen Eisengehalte ale Düngeschlaoke gut geeignet.

2) Dieses vorgefrischte Roheisen wird nun in den während des Blasens feststehenden oder bewegten (z.B. rotierenden) Konverter gebracht, in dem sich die Schlacke der 2. Blaseperiode befindet. In der 1. Blaseperiode wird dieses vorgefrischte Roheisen durch Aufblasen von Sauerstoff in der Weise gefrischt, dafi es am Ende dieser Periode noch Kohlenstoffgehalte von über 1,3» vorzugsweise über 1,5 #, aufweist. Die Phosphorgehalte im Stahl sollen am Ende dieser Periode unter 0,15, vorzugsweise unter etwa 0,10 #, liegen. Um bei hohen Kohlenstoffgehalten so niedrige Phosphorgehalte zu erreichen, muß die Schlacke hohe Eisengehalte aufweisen, die in bekannter Weise durch entsprechende Einstellung des Blasstrahles und gegebenenfalls Zusatz von Eisenarz zur Schlacke erreicht werden können.

Da die aus der 2. Blaseperiode stammende Schlacke der Menge nach nicht ausreicht, werden in dieser Periode der Schlacke auch noch Schlackenbildner, wie Kalk in Form von Stückkalk oder Feinstkalk, zugeführt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, in dieser Periode etwa 20 - 45 $> der Ge samt kalkmenge zuzuführen. Die Höhe des Kalkverbrauches hängt in erster Linie von der Höhe des Phosphorgehaltes des Roheisens ab und beträgt bei üblichem Thomaseisen etwa 90 kg/t Roheisen. In dieser Blaseperiode wird auch eine weitere Entschwefelung erreicht. Beispielsweise ergab sich für dieses Zwischenmetall bei einem Versuch eine Zusammensetzung von 1,7 # Kohlenstoff, 0,08 # Phosphor und 0,021 # S.

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Nachdem diese Schlacke abgezogen worden ist, wird unter Zusatz der restlichen notwendigen Kalkmenge sowie gegebenenfalls von Flußmitteln und Eisenerz das Aufblasen von Sauerstoff fortgesetzt· Man wählt dabei Blase»bedingungen, die ein schnelles Einschmelzen der Schlackenbildner ermöglichen und setzt das Blasen mit Sauerstoff bis zum Erreichen des gewünschten Kohlenstoffgehaltes fort· Auch diese in der 2. Blaseperiode erzeugte Schlacke weist neben hoh»r Basizität hohe Eisengehalte von über 15 5^ auf. Die Schlacke wirkt also weiter entphosphorend und entschwefelnd» Der Stahl wird nach Erreichen der gewünschten Zusammensetzung abgestochen und hierbei die Schlacke im Konverter zurück gehalten, auf die dann, wie unter 2) beschrieben, das vorgefrischte Roheisen gegossen wird. Aus dem unter 2) als Beispiel erwähnten Zwischenmetall wurde ein Stahl hergestellt mit 0,75 $> C, 0,016 # P und 0,012 # So Diese hohen Reinheitsgrade an Phosphor und Schwefel entsprechen durchaus den in Elektroofen erreichbaren.

Zur Kühlung der Schmelze können bei dieser Verfahrensweise "Erz, Schrott oder andere Eisenträger, z.B. Rennluppen oder Eisenschwamm, verwendet werden« Ebenso können Legierungselemente in Form von Ferrolegierungen oder legiertem Schrott zugesetzt werden. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Herstellung von Edelstahlen aus Roheisen mit hohem Phosphorgehalt, Z₀B. aus Thomasroheisen, in einer sehr wirtschaftlichen Weise ermöglicht wird. Bei diesem Verfahren wird nämlich eine außerordentlich hohe Leistung erreicht, wobei nur eine einzige Schlacke, und diese mit niedrigem Eisengehalt, anfällt, so daß ein hohes Ausbringen an Eisen ermöglicht wird. Die hohe Leistung des Verfahrens ist durch das hohe Sauerstoff angebot von 1,5 - 6 m^ je Minute und Tonne Metall bedingt, was zu Blasezeiten von etwa 7-20 Min· für die erste Periode und von solchen von 4-12 Min. für die zweite Periode führt· Für das angegebene Beispiel betrugen die Blasezeiten in der ersten Periode 14 Min. und für die 2.

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Periode 6· Min., bei Ausführung des Versuches in einem feststehenden 60 t-Konverter. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ii&ch der Erfindung besteht darin, daß akb nicht nur niedrig gekohlte', sondern auch Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt, s.B. über 0,15 &t wirtschaftlich hergestellt werden können, sowie darin, daß das Vorfrischen des Roheisens mit der Schlacke aus der 1. Blaseperiode außerhalb des Konverters, z«B_e in einer geeignet ausgebildeten Transportpfanne, vorgenommen werden kann. Hierdurch wird die für das Verfahren benötigte Gesamtzeit vermindert.

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- 6 ORlGJNAL INSPECTED

Claims (4)

- 6 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Stählen mit niedrigen, für Edelstahl üblichen Phosphor- und Schwefelgehalten aus Roheisen mit höherem Phosphorgehalt, z.B. dem des Thomasroheisens, durch !Prischen mit technisch reinem Sauerstoff in zwei Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß das Roheisen mit der hocheisenhaltigen Schlacke der 1. Blaseperiode vorgefrischt und hierbei der Eisengehalt der Schlacke auf einen Betrag von weniger als 15 9^ gesenkt wird und daß das so vorgefrischte Roheisen in den Konverter gebracht wird, in dem sich die in der 2. Blaseperiode gebildete Schlacke befindet, und das Roheisen durch Aufblasen von Sauerstoff in der 1e Blaseperiode bis auf einen Phosphorgehalt unter 0,15 #, vorzugsweise unter 0,10 $ unter Aufrechterhaltung eines Kohlenstoffgehaltes über 1,3 #» vorzugsweise über 1,5 ^ unter einer Schlacke mit einem Eisengehalt von mehr als 15 $ gefrischt wird und dann nach Abziehen der Schlacke unter Bildung einer neuen Schlacke in elea? einer 2. Blaseperiode bis auf den gewünschten Kohlenstoffgehalt^- fertiggefrischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorfrischen des Roheisens außerhalb des Konverters, is.B. in einer Transportpfanne, durchgeführt wircL

3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gtkennzeichnet, daß der Schmelze Kühlmittel, z.B. Erz, legierter oder unlegierter Schrott, Ferrolegierungen, Eisenschwamm oder Rennluppen, zugesetzt werden,

4. Anwendung des Verfahrens naoh Anspruch 1 - 3 auf die Herstellung von Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von über 0,15 #, z.B. von 0,2 bis 1,2 $>. - ■

ORIGINAL INSPECTED 809809/045