DE1433465A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahl - Google Patents

Description

COMPAGME DES ATEÄIERS ET FORGES DE LA LOIRE (St Chamond —^J Firminy - St Etienne - Jacob-Holtzer), 12, rue de la Rochefoucauld - Paris (9eme) Frankreich

"Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahl"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Stahl und zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtungen.

Die Umwandlung von Roheisen in Stahl erfolgte lange Zeit ausschließlich in Bessemer- oder Thomaskonvertern durch Einblasen von gewöhnlicher oder durch Sauerstoff angereicherter, höchstens 40 io Sauerstoff enthaltender Luft von unten nach oben durch den aus feuerfestem Werkstoff bestehenden durch eine Mehrzahl von Blasöffnungen durchbohrten Boden des Konverters hindurch in das in diesem enthaltene Bad.

Bei diesen Verfahren wurde auch mit verschiedenen Zusammensetzungen von BlasgaBmischungen, wie solchen aus Sauerstoff

809808/0358

und Wasserdampf oder aus Sauerstoff und Kohlendioxyd gearbeitet, wobei der Vorgang der Dissoziation des Wasserdampfes und der des Kohlendioxyds stark endothermisch verlief.

Es hat sich jedoch bisher als unmöglich erwiesen, in bodenblasenden Bessemer- und Thomaskonvertern mit reinem Sauerstoff von unten nach oben zu blasen, weil sich dann als Folge der Ausbildung einer sehr heißen Zone an den oberen Ausmündungen jeder der Blasöffnungen und als Folge des Angriffs des feuerfesten Materials durch die dadurch gebildeten großen Mengen an Eisenoxyd ein viel zu schneller Verschleiß der Konverterböden aus feuerfestem Werkstoff in dieser überhitzten Zone ergibt₀

Es wurden deshalb die Konverter mit geschlossenen Böden und die umlaufenden Frischgefäße entwickelt, in welchen mit reinem Sauerstoff, der durch eine oder zwei Lanzen in den Konverter oder durch die Ausgußmündung des umlaufenden Frischgefäßes in dieses eingeleitet wird, gefrischt wird. Diese Arbeitsweise ergibt die Vorteile einerseits einer erheblichen Verbesserung der Wärmebilanz des Umwandlungsvorganges als Folge der Verwendung von reinem Sauerstoff ohne Zusäatz von kühlenden Gasen, andererseits einer Vermeidung der Verschlechterung des Stahls durch Infiltration mit dem sonst in dem Blasgas enthaltenen Stickstoff.

Die Verwendung von reinem Sauerstoff für das Blasen von oben in vertikal angeordneten Konvertern ergeben sich jedoch neben

- 3 809808/035G

anderen die folgenden Nachteile:

a) eine Bildung von großen Mengen an sogenanntem braunen Eisenrauehs während der gesamten Dauer des Irischvorganges;

b) die Herbeiführung der Badbewegung ausschließlich in Abhängigkeit von dem Entkohlungsvorgang, auf dessen Intensität in keiner anderen Weise als durch Beeinflussung der Entkohlungsgeschwindigkeit eingewirkt werden kann·

Die Bildung von großen Mengen an braunem Eisenrauoh macht erhebliche Investitionen für Entstaubungsanlagen zum Unschädlichmachen desselben erforderlich. Die weitere Tatsache, daß die Umwälzbewegung innerhalb des Bades ausschließlich von dem Verlauf des iintkohlungsVorganges abhängig ist, begrenzt die Möglichkeiten für eine Einwirkung auf den Ablauf des Umfandhngsvorganges·

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum irischen mit reinem Sauerstoff, bei welchem brauner Eisenrauch, wenn überhaupt, nur in außerordentlich geringem Maße entsteht und bei welchem in jedem Zeitpunkt des Blasvorganges eine planmäßige Beeinflussung der Badbewegung in solcher Weiee möglich ist, daß insoweit ein Optimalzustand erreicht wird·

Das Verfahren zur Umwandlung von Roheisen in Stahl gemäß der Erfindung besteht grundsätzlich darin, daß der größte Anteil

- 4 809808/0 3 56

des für den Prischvorgang erforderlichen Sauerstoffs von unten . nach oben durch poröse feuerfeste Elemente hinduroh in Form von reinem Sauerstoff, gegebenenfalls unter Zusatz derjenigen Mengen eines inerten oder teilweise oxydierenden Gases, welche erforderlich sind, um die optimale Badbewegung zu erzielen, ¹In das Metallbad eingeblasen wird, während der Reet des für den Prischvorgang erforderlichen Sauerstoffs durch wenigstens eine vertikal oder schräg gerichtete Lanze von oben nach unten in Form von reinem Sauerstoff, welcher in Suspension Kalk- oder Kalksteinpulver in sehr starker Konzentration - von mehr als 2 kg obm - enthält, in das Bad eingeblasen wird. Der in diesem reinen Sauerstoff suspendierte Kalk bildet einen Teil,-gegebenenfalls die Gesamtmenge des für den frischvorgang notwendigen Kalkes. ' ·

Das bei dem Verfahren gemäß der Erfindung für die Herbeiführung der optimalen Bewegung des Metallbades verwendete inerte oder teilweise oxydierende (ras kann entweder eine Argonmischung, d.h.. Argon mit einem geringen Gehalt an Sauerstoff! ohne Gehalt an anderen Gasen in größeren als als Spuren zu bezeichnenden Mengen, oder in dem Falle, daß ein optimaler und nicht der geringst· mögliche Stickstoffgehalt des Stahles angestrebt wird, ein Gas, welches Stickstoff in der für die Einstellung dieses Stickstof fgehaltes zweckmäßigen anteiligen Mengt enthält, ferner auch Wasserdampf oder Kohlendloxyd sein.

Das durch dl· porösen feuerfesten Elemente hinduroh eingeblasene Gis kann auch gewöhnliche luft odtr mit Sauerstoff angereicher-

809808/0358 «- 5 -

te Luft sein.

Dadurch, daß bei dem Verfahren gemäß der Erfindung eine optimale Badbewegung durch ein teilweise oxydierendes Gas, wie Wasserdampf oder Kohlendioxyd, herbeigeführt wird, ergibt sich als besonderer erheblicher Vorteil, daß die kühlende Wirkung, die bei der Dissoziation dieser Gase eintritt, das Verhalten der porösen feuerfesten Körper, durch welche hindurch das Bodenblasen bei dem Frischgefäß gemäß der Erfindung erfolgt, begünstigt.

Allerdings ist die Wärmebilanz des Umwandlungsvorganges in keinem falle an sich etwas weniger günstig.

Um die ungünstige Beeinflussung der Wärmebilanz, die die Folge des Blasens mit einem die Badbewegung herbeiführenden Gas mit endothermischer Dissoziation ist, zu vermeiden, allgemeiner gesagt, die Wärmebilanz des Umwandlungsvorganges überhaupt zu verbessern^ wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in das Frischgefäß eine zusätzliche Menge an Sauerstoff eingeführt, durch welche im Inneren des Frischgefäßes selbst das Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd verbrannt wird.

Dieser zusätzlich eingeführte Sauerstoff kann reiner Sauerstoff oder ein oxydierendes Gas sein, das gegebenenfalls in Suspension feine Feststoffteilchen enthält, die als Wärmetransportmittel zwischen der derart erzeugten Flamme und dem Metallbad wirken_e

In gewissen Fällen kann es zweckmäßig sein, das Frischverfahren ohne Verwendung einer Blaslanze durchzuführen. Das trifft insbesondere dann zu, wenn das zu frischende Roheisen wenig Schwefel und wenig Phosphor enthält, ferner wenn unter Verwendung vorhandener Beesemer- oder Thomaskonverter in diesen mit reinem

809808/0356 _c _

Sauerstoff geblasen werden soll, ohne daß die vorhandenen Rauchabzüge versetzt werden müssen, wie das andererseits der Fall wäre, wenn eine Lanze verwendet wird. In allen diesen Fällen werden gemäß dem Grundgedanken der Erfindung im Boden des Frischgefäßes feuerfeste poröse Elemente vorgesehen, denen reiner Sauerstoff, gegebenenfalls unter Zusatz eines kleinen Anteils eines den Umwälzvorgang innerhalb des Bades befördernden Gases zugesetzt wird und die Zuschläge an Kalk oder Kalkstein sowie Eisenoxyden in fester oder stückiger Form, vorzugsweise in zweckentsprechender Korngröße zugesetzt werden.

Die Erfindung umfaßt ferner Einrichtungen zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens.

Gemäß einer ersten Ausführungsform besteht diese Einrichtung aus einem Konverter mit einem porösen feuerfesten Boden, der mit einem dichten Überzug versehen ist, oder mit einem kompakten Boden, in welchen über dessen Fläche verteilt poröse feuerfeste Elemente eingebaut sind, einem Windkessel oder einer anderen zweckentsprechenden Vorrichtung für die Zuführung des Sauerstoffes und des inerten oder teilweise oxydierenden Gases zu den porösen feuerfesten Elementen und ferner einer vertikal oder schräg gerichteten Lanze von an sich bekannter Ausbildung, welche durch den Hals des Konverters hindurch in diesen eingeführt wird und durch welche der Sauerstoff, welcher das Kalkpulver in Suspension enthält, eingeblasen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dieser ersten Ausführungsform arbeitet grundsätzlich nach dem Prinzip des diskontinuierlichen Frischens aufeinanderfolgender Metallchargen.

809808/0355 "^"

Eine zweite Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung ermöglicht im Gegensatz hierzu ein kontinuierliches Frischen. Hierbei erfolgt dae Prischen in einem zylindrischen G-ußgerinne, dessen Querschnitt ähnlich dem Meridianquerschnitt des bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Konverters gestaltet ist.

Die obere öffnung dieses Frischgerinnes bildet also einen langgestreckten Schlitz. Durch diesen Schlitz werden in Abständen i Lanzen für das Einblasen von zusätzlichen mit Kalkpulver beladenem Sauerstoff und andererseits Rinnen für die Aufgabe von Feststoffen,, wie von rohem oder aufbereitetem Erz, Pellets, basischen Zuschlägen oder Flußmitteln usw. eingeführt. Der obere Langschlitz ist in seiner Gesamtheit durch eine Haube zum Abfangen der Gase abgedeckt, an die mehrere AbBegleitungen angeschlossen sind.

Falls gemäß der Erfindung zwecks Verbesserung der Wärmebilanz des Umwandlungsvorganges zusätzlicher Sauerstoff eingeführt wird, so wird dieser in das zylindrische vorstehend beschriebene Frisolagerinne mittels einer oder mehrere sekundärer Lanzen, die oberhalb der eigentlichen primären Frischlanzen einmünden, eingeblasen.

Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform der beschriebenen Vorrichtung sum kontinuierlichen Frischen nach dem Prinzip der Erfindung ist der obere Teil der Vorrichtung nicht durchgehend, sondern nur von Stelle zu Stelle als mit einer Lanze und einer Einführungsrinne, die durch eine Haube abgedeokt sind, ausge-

809808/0356 -8-

-Λ- 8

rüsteten Gußrinne ausgebildet, wobei die Zwischenräume zwischen zwei aufeinanderfolgenden in dieser Weise ausgebildeten Gußrinnenabschnitten durch ein zylindrisches Gewölbe aus feuerfestem Werkstoff abgedeckt sind.

Diese Vorrichtungen zum kontinuierlichen Irischen gemäß der Erfindung weisen an gewissen Stellen eine siphonartige Abstichvorrichtung und in der Wandung des Frischgerinnes eine seitliche öffnung, welche ein kontinuierliches Abschlaoken ermöglichen, auf.

Ferner sind seitliche öffnungen für die Beschickung mit den Schrottzuschlägen vorgesehen.

Gemäß einem weiteren Merkmal dieser Vorrichtung zum kontinuierlichen Frischen kann diese in verschiedene Abschnitte unterteilt sein, von denen gewisse oder.gegebenenfalls sogar alle um eine horizontale Querachse versohwenkbar ausgebildet sind, wodurch es möglich wird, den Böden dieser Abschnitte eine Gegenneigung (entgegen der Ausflußriohtung) zu erteilen, wobei aber gleichzeitig die Entleerung des Metalls bei einer Unterbrechung des Frisohvorganges möglich bleibt·

Nachstehend werden zwei Aueführungebeispiele von zur Durchführung dee Frischverfahrens gemäß der Erfindung geeigneten Vorrichtungen anhand der Abbildungen beschrieben.

Fig· 1 iet ein Vertikalechnitt durch einen Konverter gemäß

der'-ersten Aueführungsform der Erfindung} Fig· 2 zeigt einen Längsschnitt einer Vorrichtung zum kontinuier-.

• - 9 -' 809808/ 035(5

Hohen irischen gemäß der zweiten Ausrührungsform der Erfindung;

fig. 3 ist eine Aufsicht auf JPig. 2;

Jig. 4 eine Stirnansicht der "orrichtung gemäß Fig. 2 und 3;

Pig. 5 an Schnitt' gemäß Linie B-B* und

Fig. 6 ein Schnitt gemäß-binie C-ü¹ durch die kontinuierliche Frisch vorrichtung gemäß .cig. 2 "bis 5.

Der in rig. 1 dargestellte Konverter mit üblichen feuerfesten Wandungen 1, die aus einem Gemisch von Dolomit und 'leer bestehen, weist einen porösen -^oden Z aus öpinell auf, der auf einer ^odenplatte 3 aufaht. Diese Platte ist von zfeahlreichen Löchern durchbohrt, durch welche die den porösen -öoden durchströmenden ü-ase hindurchströmen. Das Blasmittel wird in den Windkasten 4 eingeführt und durch die bodenplatte 3 hindurch in den Konverter eingeleitet.

Durch die wassergekühlte Lanze 5 wird der zusätzliche Sauerstoff mit dem darin in Suspension enthaltenen pulverförmigen Kalk eingeblasen.

Die Umwandlung ines Thomas-iioheisens mittels dieses Konverters

- 10 -

809808/0356

erfolgt in der nachstellend erläuterten Weise. Die k»£sh angegebenen zahlenmäßigen Werte sind lediglich als Beispiele anzusehen.

es Auf die ±)ndschlacke äXCß des vorhergehenden Frischvorgang wurden 8 Tonnen Schrott und dann 50 Tonnen Thomas-Roheisen gegeben, worauf das Blasen mit den folgenden Mengen an Blasgasen erfolgt:

von unten nach oben eingeblasener Sauerstoff 100 cbm/min Argonmischung (mit der nur 6 Minuten lang zwischen

der 4. und der 9. Minute geblasen wird) 10 cbm/min.

von oben nach unten geblasener Sauerstoff 15 cbm/min

Kalkpulver zuerst 100 kg/min

später 250 kg/min

Die erste Phase des Frisehvorganges dauert 18 Minuten. Hierauf wird der Konverter gekippt und die Phosphatschlacke abgeschlackt. Dann beginnt die zweite Blasphase, welche für besonders weiche Stähle 8 Minuten dauert,mit den folgenden Mengen an Frischmitteln:

Zuschlag an gemahlenem und gesiebtem Jiirz während des Blasvorganges 1750 kg insges.

von unten nach oben geblasener Sauerstoff 95 cbm/min

Argonmischung 0

von oben nach unten geblasener Sauerstoff 15 cbm/min

80 9808/0356

Kalkpulver. 200 kg/min

Dann wird der Konverter gekippt und der Stahl wie bei den bekannten Verfahren ausgegossen.

Die maximale Menge an Blasgas, welche durch den Boden, dessen Durohmesser 3 m beträgt, bei der vorstehend beschriebenen Ar-

beitsweise eingeführt wird, beträgt also 2 Liter/min/cm , was der Durchlässigkeit eines leicht herzustellenden porösen feuerfesten Körpers bei einem Blasdruck in dem Windkasten

von etwa 1,5 kg/cm entspricht. Im übrigen wird der Blasdruck in Abhängigkeit von der Durchlässigkeit des Bodens eingestellt.

In den Figuren 2 bis 6 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Frischen gemäß der Erfindung dargestellt. Die aus den Abbildungen ersichtliche Gesamtanordnung weist eine übliche Zuleitung 10 für geschmolzenes Roheisen auf, über welche das Roheisen der EntsiliZierungszone 12 der kontinuierlichen Frisohvorrichtung aufgegeben wird. Dieser Teil weist poröse Rinnensteine 13» durch die reiner Sauerstoff und ein inertes oder teilweise oxydierendes Gas eingeblasen wird, ferner eine durch eine öffnung 15 des Gewölbes eingeführte Lanze 14 und eine Schurre 16 zur Einführung von oxydischen Stoffen, wie Erzen, Kugelbriketts, Agglomeraten usw., ferner von basischen Stoffen, wie Kalk oder Kalkstein, sowie von Flußmitteln (Flußspat usw.), ferner eine öffnung 17 für die Aufgabe von Schrott mit einer Hebervorrichtung 18 für

- 12 809808/0356

das kontinuierliche Absehlacken der Silikatschlacke durch den Ablauf 18' auf. Diese Hebervorrichtung ist nur erforderlich, falls der Siliziumgehalt des zu behandelnden Roheisens hoch ist· Im Falle eines normalen Gehalts des Roheisens an Silizium ist sie nicht in Betrieb.

Nach Passieren dieser Hebervorrichtung fließt das geschmolzene Roheisen in eine Hauptfrischzone, die langer ist als die erste Zone und deren Boden durch poröse feuerfeste Rinnsteine 19 gebildet ist. Durch das Gewölbe dieser Zone werden zwei lanzen und 21 eingeführt, ferner sind Schurren 22 und 23 für die Einführung der Zuschläge vorgesehen. Diese Entkohlungszone weist' außerdem eine öffnung 24 für die Aufgabe von Schrott auf. An ihrem Ende befindet sich eine Hebervorrichtung 22, welche dazu dient, falls das Roheisen phosphorhaltig ist, die Phosphatschlacke durch den Ablauf 26 kontinuierlich abzuziehen.

Anschließend fließt das Metall in eine abschließende Frischzone, die kurzer ist als die davor befindliche Zone und deren Boden ebenfalls aus porösen fseuöffesten Rinnenßteinen27 besteht· Durch das Gewölbe dieser Zone ist eine Lanze 28, ferner eine . Schurre 29, für die Aufgabe der Zuschläge eingeführt· Diese abschließende Frischzone endet in einem Heber. 30, durch welchen die Endschlacke über einen Ablauf 31 abgezogen wird, der sie

einem wärmeisolierten nicht dargestellten Schlackenbehälter zuführt. Sobald dieser Behälter gefüllt ist, wird er nach

wo stromaufwärts der Gesamtvorrichtung verbracht, *b die noch

flüssige Schlacke durch den Stutzen 32 in die Entsili- " -

809808/0356 · " ^{1 3} ~

Zierungszone ausgegossen wird. Das fertig gefrischte Metall wird duroh den Auslaufkanal 33 abgeführt.

Die öffnungen im Gewölbe, durch welche die vier Lanzen 12, 20, 21 und 28 eingeführt werden, sind durch nicht dargestellte Hauben zum Abfangen der Gase abgedeckt.

Das kontinuierliche irischen eines Thomasroheisens mittels der letztbesohriebenen Anlage wird wie folgt durchgeführt: &die

angegebenen Zahlenwerte sind lediglich als beispielsweise anzusehen) ;

Das flüssige Roheisen wird in einer Menge von 5 t/min aufgegebn. Duroh jeden porösen Rinnenstein werden 8 cbm/min Gas eingeblasen, und zwar werden durch die mehrzahl der Rinnensteine je 8 cbm/min Sauerstoff, jedoch durch die sechs ersten Rinnensteine 19 der Hauptfrischzone je 7 cbm/min Sauerstoff und 1 cbm/min Argonmischung geblasen.

Durch jede der vier Lanzen 14, 20, 21, 28 werden 15 cbm/min Sauerstoff und 150 kg/min Kalkpulver eingeblasen.

Das Abschlacken nach der Entsilizierung mittels der Hebervorrichtung 18 erfolgt nur, falls der Siliziumgehalt des Roheisens im Zeitpunkt seiner Aufgabe 0,8 ^a/> übersteigt.

Der Schrott wird durch die Öffnungen 17 und 24 in Mengen von

- 14 -

809808/0356

im Mittel insgesamt 800 kg/min aufgegeben.

Der Zusatz des Erzes erfolgt In einer Menge von je 50 kg/min duroh jede der vier Schurren, 16, 22, 23, 29.

Falls der Siliziumgehalt des Roheisens bei seinem Eintritt in das Frischgefäß höher ist als 0,8 $, werden statt der 50 ig/min

sinter

SJrz bei 16 in die Entsilizierungszone 50. kg/min Wal ζ zxbntoc aufgegeben, welcher schneller in Reaktion tritt, Das ist in diesem Falle wegen des anschließend bevorstehenden mittels der Hebervorrichtung 18 und des Abzugsstutzens 18' durchgeführten Abschlackvorganges erforderlich.

Diese Mengen an Kühlmittelzuschlägen Biftet schwanken .selbstverständlich mit der Zusammensetzung des eingesetzten Roheisens· Die oben als Beispiele angegebenen -.7erte entsprechen der Behandlung eines üblichen Thomasrohetsens.

Durch Thermoelemente wird kontinuierlich an drei Stellen, nämlich

in dem Roheisen vor seinem Eintritt bei 10 in die kontinuierliche Frischvorrichtung,

an der Stelle des Abschlackens der Phosphatschlacke in unmittelbarer Nähe der Hebervorrichtung 25 und

in der Abflußrinne 33 für den Stahl

- 15.-

80 980 8/0 356

die Temperatur des Metalls gemessen.

Die Mengen an Kühlmittel werden so bemeesen, daß die Temperatur des Metalls in der Nähe der Hebervorrichtung 15 und des Abflußkanals 33 unter Berücksichtigung der Schwankungen der Temperatur und der Zusammensetzung des aufgegebenen Roheisens · auf zweckentsprechender Höhe gehalten wird.

Da bei einer gemäß der Erfindung aisgebildeten Vorrichtung zürn kontinuierlichen Frischen wie bei jeder anderen Vorrichtung zur Herstellung von Stahl in Zeitabständen Instandsetzungen der feuerfesten Materialien erforderlich sind, wird für den industriellen Betrieb eine zweite solche Vorrichtung als Reserve bereitgehalten, die während der Instandsetzungsarbeiten an der ersten Vorrichtung in Betrieb genommen wird·

Die Hauptvorteile des den Gegenstand der Erfindung -bildenden Verfahrens jind der zu seiner Durchführung dienenden Vorrichtungen sind einerseits die sehr geringe Menge an braunem Eisenrauch, die hierbei erzeugt wird und andererseits die Möglichkeit, die Menge an inertem oder teilweise oxydierendem Gas so einzuregeln, daß unter den Gesichtspunkten der erwünschten metallurgischen Bedingungen eine optimale Badbewegung erzielt wird.

Die Tatsache, daß nur sehr wenig oder sogar nahezu überhaupt kein Eisenrauch entsteht, hat ihren Grund in erster Linie darin, . daß der durch die feuerfesten Körper eingeblasene Sauerstoff

- 16 -

«Π9808/0356

in sehr feinverteiltem Zustande in Kontakt mit dem Metall gelangt und deshalb die an der jeweiligen Auftreffstelle erfolgende Überhitzung loka.1 sehr begrenzt ist, ferner, daß, weil der Sauerstoff von unten nach oben in das Bad eingeblasen wird, das in den tiefen Zonen des Metallbades durch diesen gebildete Uisenoxyd durch die reduzierenden Bestandteile des Bades unmittelbar wieder reduziert wird, wobei die hierbei freiwerdende Wärme sich über die Gesamtheit der Metallmaese verteilt, ohne daß, wie dies bei den "bekannten mit Blasen von oben mittelw einer vertikalen Lanze arbeitenden Frischverfahren der Pail ist, an der Badoberfläche eine überhitzte Zone erzeugt wird.

Diese gleichmäßige Verteilung· des eingeblasenen Sauerstoffs, wie auch die gute Verteilung der.erzeugten Wärme sind die Erklärung dafür, weshalb der Verschleiß des porösen feuerfesten Materials innerhalb annehmbarer Grenzen bleibt, was im Falle von kompakten Konverterböden, die durch Blasöffnungen durchbohrt sind, nicht der Fall wäre. Die aus ein und derselben Zufuhr an Sauerstoff in der. Zeiteinheit durofe die gorösen feuerfesten Körper hindurch erzeugte Wärme verteilt sich über die gesamte Blasfläche und wird auf die gesamte Masse des Metallbades übertragen, während im Falle von Konverterböden üblicher Ausbildung diese gleiche Wärmemenge in 200 oder 300 überhitzten Teilzoenen von je kleiner Ausdehnung, mit Ausschluß aber des gesamten rest- . · ' liehen Bereichs der Blasfläche, konzentriert wird. Das führt zu einer schnellen Zerstörung des Materials in den Endbereichen der Blasöffnungen, welche genau unterhalb der überhitzten Zone., liegen· . ' .

80 9808/0356 ." ¹⁷ -

Die überhitzende Wirkung des durch den bei dem Verfahren und den Vorrichtungen gemäß der Erfindung durch die eine oder mehreren Lanzen eingeführten Sauerstoffs wird durch die hohe Konzentration an Kalk (oder Kalkstein) verhindert, ferner durch die kühlende Wirkung des Kalkes bzw. erforderlichenfalls des Kalksteins in der Auftreffzone, die durch die Oxydationsreaktion freiwerdende Wärme kompensiert·

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit der Steuerung der Bewegung innerhalb des Metallbades durch Einstellung der optimalen Menge an inertem oder teilweise oxydierendem Gas, welche dem Sauerstoff zugesetzt wird« Es steht damit eine Möglichkeit für die Beeinflussung der Badbewegung zur Verfügung, welche von dem Verlauf der Entkohlung unabhängig macht· Bekanntlich begünstigt jede Bewegung des Bades die Vergleichmäßigung der Konzentrationen. Die gewissermaßen "natürliche^M Badbewegung, die durch die Einwirkung des im Verlauf des Entkohlungsvorganges gebildeten Kohlenmonoxyde herbeigeführt wird, ist insbesondere in der ersten Hälfte des Umwandlungsvorganges eines Roheisens durch einen von oben nach unten blasenden Sauerstoffstrahl vielfach nicht ausreichend.

Jede Verzögerung der Entkohlung, die durch Blasbedingungen herbeigeführt wird, welche in zu hohem Grade die Entphosphorung begünstigen (große Höhe der Lanze oberhalb des Bades, gute Reaktionsfähigkeit des Kalks - flüssige Schlacke) ruft einen Ungleichgewichtszustand zwischen dem Kohlenstoffgehalt

-If-

809808/0356

des Bades und dem Bisenoxyd der Schlacke hervor·, welcher sich schon einige Augenblicke nach seinem Auftreten durch heftige Reaktionen und ein starkes Auswerfen von Schlacke und Metall auswirkt und damit zu Verlusten führt.

Die gemäß der Erfindung durch den Zusatz von inerten oder teilweise oxydierendem G-as, welches durch die porösen feuerfesten ^Körper eingeblasen wird, erzielte Badbewegung wirkt dem Auftreten solcher Ungleichgewichtszustände entgegen und die optimale Einstellung der Menge dieses Gases ermöglicht eine vollkommene Beherrschung der gesamten Arbeitsweise.

Wenn jede Verschlechterung des Stahls durch Stickstoff verhindert werden soll, wird ein neutrales Gas, wie z.B. Argon, oder, in noch wirtschaftlicherer Weise, eine allenfalls Spuren anderer G-ase enthaltende Mischung von Argon mit 1 bis 2 °/o Sauerstoff verwendet, wie sie in den lierstellungsstäcten j.ür Sauerstoff zur Verfugung stehen.

Falls im G-egensatz hierzu ein gewisser Stickstoffgehalt des Stahles für besondere Verwendungszwecke desselben erwünscht ist, so kann in dieser gleichen Weise auch die für die Erzielung des Stickstoffgehaltes, den der Stahl erhalten soll, notwendige Stickstoffmenge eingeblasen werden.

wenn schließlich der Stickstoffgehalt des Stahles ohne Bedeutung ist und es nicht darauf ankommt, die Vorteile der ausge-

— 19 —

zeichneten Wäraebilanz auszunutzen, welche sich als Folge der Verwendung von reinem Sauerstoff ergibt, ist es auch möglich, durch die porösen freuerfesten Körper hindurch mit gewöhnlicher Luft oder mit an Sauerstoff angereicherter Luft zu "blasen. Das bedeutet, daß das Verfahren gemäß der Erfindung eine große Anpassungsfähigkeit an die im Einzelfalle vorliegenden Ver- . hältnisse besitzt.

Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß es infolge der Verwendung großer Mengen an Sauerstoff einen schnellen Verlauf des ümwandlungsVorganges bei einem sehr geringen Schäumen des Bades und ohne daß flüssiges Metall aus dem Frischbehälter ausgeworfen wird, ermöglicht.

Es kann tatsächlich der größte Teil des für das Prisohen erflrderlichen Sauerstoffs in großer Menge je Zeiteinheit, jedoch mit geringer Geschwindigkeit, d.h. unter entsprechend geringer Badbewegung eingeführt werden. Der Kalk ist, soweit er bei dem neuen Verfahren in Pulverform eingeführt wird, besonders reaktionsfähig.

Das Bedienungspersonal verfügt ferner über eine Reihe von Möglichkeiten zur Vermeidung der Bildung einer schäumenden Schlacke, ebenso wie jedes zu stark betonten Ungleichgewichtszustandes zwischen dem Bad und der Schlacke, nämlich deyfolgendem

- 20 -

809808/0356

ι; ■'*■ < 4 ft c"»i «

Li3 Msag© an in der Zeiteinheit is Verhältnis zn der aeage aa Sauerstoff ©ingefüiirtsa Kalk kaan b®li©big ©ΐΊιδΙιΐ ocIqs⁵ begrens-fc vTsydea-j ohne'daß es jaotws&dig ist₉ für fiiesea Ew©o^ mehr als die Konzentration des Kalks in dem oder d©n Blas= strahlen^ mit denen τοη oben nach unten geblasen wird₉ sii verändern« Mit anderen Worten genügt es₉ die Menge an in der.Zeiteinheit durch Blasen τοη oben nach unten zugeführtem Kalk und Bauerstoff zu verändern, ohne daß es notwendig ist, die von unten nach oben in das Bad eingeblasene Sauerstoffmenge zu verändern?

Ferner kann die Badbewegung beschleunigt oder abgebremst werden, indem die Menge an inertem oder teilweise oxydierendem Gas, welches dem von unten nach oben eingeblasenen Sauerstoff zugesetzt wird, verändert wirdf

Schließlich kann der Ehythmus des Umwandlungsvorganges dadurch beschleunigt oder verlangsamt werden, daß gleichzeitig die von oben nach unten und von unten nach oben eingeblasenen Mengen ' an Blasgasen verändert werden·

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung ist die dadurch geschaffene Möglichkeit eines kontinuierlichen Frischens des Roheisens in fließendem Zustande desselben.

Selbstverständlich können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, Änderungen gegenüber den vorstehend im einzelnen

'- 21 --■ -

BAD ORiQfNAL 809808/0356

■H33465

beschriebenen Ausführungsformen derselben una Einrichtungen zur Durchführung des neuen Verfahrens vorgenommen werden und ferner bei diesen Ausführungsformen angewendete Mittel durch äquivalente Mittel ersetzt werden, ohne vom G-rundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Patentansprüche;

- 22 -

Claims (1)

1. η r\ ■ I & Λ Λ & i^ ¹^

   JJ ■**■-" ■

   Patentanspruches.

   "Verfahren zumirisehen von Roheisen zu Stahl ₉ dadurch gekennzeichnet, daß der größte Teil des für den Frischvorgang erforderlichen Sauerstoffs in das Frischgefäß von unten nach oben in Form von reinem Sauerstoff, gegebenenfalls unter Zusatz eines inerten oder teilweise oxydierenden Gases, in den Mengen, die erforderlich sind, um eine optimale Badbewegung zu erzielen, durch poröse feuerfeste Elemente hindurch und der Rest des für den Frischvorgang erforderlichen Sauerstoffs von oben nach unten wenigstens durch eine vertikal oder schräg gerichtete Lanze in Form von reinem Sauerstoff, welcher in Suspension Kalk oder Kalkstein in Pulverform in sehr starker Konzentration enthält, welcher wenigstens einen Teil des für den Frischvorgang notwendigen Kalks darstellt, in das Bad eingeblasen wird.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des in dem von oben nach unten gerichteten durch die vertikale Lanze eingeblasenen Sauerstoffblasstrahles an pulverförmigem Kalk oder Kalkstein höher ist als 2 kg/cbm.

   Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das neutrale dem reinen von unten nach oben in das Bad eingeblasenen Sauerstoff zugesetzte Gas eine Argonmischung, näm- . lieh Argon mit einem kleinen Gehalt an Sauerstoff, in welcher andere Gase höchstens als Spuren enthalten sind, ist.

   - 23 809808/035G

   JS

   Verfahren nach Anspruch 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß cas inerte die Badbewegung herbeiführende &as - -/elclies in Mischung mit dem reinen von unten naoh oben eingerissenen Sauerstoff verwendet wird, Stickstoff in der anteiligen Menge enthält, die erforderlich ist, um einen beabsichtigten Stickstoffgehalt des Fertigstahles einzustellen.

   Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das teilweise oxydierende für die Beförderung der Badbewegung zusammen mit dem reinen Sauerstoff von unten nach oben,eingeblasene Gas Wasserdampf ist.

   Verfahren naoh Anspruch 1 bis 4i dadurch gekennzeichnet, daß das teilweise oxydierende für die Beförderung der Badbewegung zusammen mit dem reinen Sauerstoff von unten nach oben eingeblasene Gras Kohlenmonoxyd 1st.

   Verfahren naoh einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, daduroh gekennzeichnet, daß das durch die porösen Elemente eingeblasene Gas gewöhnliche Luft ist.

   Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die porösen Elemente eingeblasene Gaa an Sauerstoff angereicherte luft ist,

   Verfahren naoh&inem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, daduroh gekennzeichnet, daß zwecks Verbrennung des Kohlenmonoxyds

   - 24 809808/03 5 6

   143

   su Kohlsndloxydgas im Inneren des irisehgefäSes sweets Verbesserung d©2r Wärmefeilanz des Umwandlungsvorganges in dieses eine zusätzlich© Menge an'Sauei^stoff eingablasen wird«

   , Verfahren naoh Anspruch 9_S dadurch gekennzeichnet_g daß äie zugesetzte Menge an Sauerstoff reiner Sauerstoff oder ©in oxydierendes Gas ist_swelcher bzw. welches gegebenenfalls feine feststoffteilchen in Suspension enthält, die als Wärmeüberträger zwischen der erzeugten !lamme und dem Metallbad wirken.

   Verfahren nach einem oder ,mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ohne Verwendung von Blaslanzen die' gesamte erforderliche Menge an Sauerstoff gegebenenfalls unter Zusatz eines inerten oder teilweise oxydierenden Gases durch poröse feuerfeste Elemente in das Bad eingeblasen wird·

   FrtHchgefäß zur Durchführung des Verfahrens naoh Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen aus feuerfestem porösen Werkstoff, der mit einer dichten Schicht überzogen ist, bestehenden oder einen kompakten Boden, in welchen in örtlicher Verteilung feuerfeste poröse Elemente eingebettet sind, einem Windkasteji oder eine andere Zuführung für Sauerstoff und inertes oder teilweise oxydierendes Gas in die. porösen feuerfesten Körper hjbein sowie eine vertikal oder schräg geriohtete als solche bekannte durch den Hals des Konverters in diesen eingeführte Lanze zum Einblasen der Restmenge an Sauerstoff, welcher in Suspension Kalkpulver enthält.

   - ■ ■_ 25■■— 8 0 9808/0356

   is ■

   Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein kontinuierliches arbeitendes liegendes Frischgefäß, dessen Boden eine zylindrische horizontale Gießrinne bildet, deren Querschnitt ähnlich dem Meridianquerschnitt eines üblichen Konverters ist und die ganz oder teilweise aus porösen feuerfesten Elementen besteht, durch welche von unten nach oben Sauerstoff, gegebenenfalls unter Beimischung eines inerten oder teilweise oxydierenden Gases geblasen wird, sowie durch vertikal oder schräg gerichtete Lanzen, die Sauerstoff und darin suspendiertes Kalkpulver von unten nach oben auf das die Gießrinne durchströmende Metall aufblasen, in örtlicher Verteilung über die Länge der Rinne, sowie gegebenenfalls eine oder mehrere stromaufwärts dieser vertikalen eigentlichen Frischlanzen einmündende Lanzen zur Einführung einer zusätzlichen Menge an Sauerstoff zwecks Verbesserung der Wärmebilanz des 3frischvorganges in die Gießrinne, welche an zweckentsprechenden Stellen mit Hebervorrichtungen und seitlichen Abzügen zum kontinuierlichen Abschlacken ausgerüstet ist·

   Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Öffnung der Gießrinne einen Längsschlitz bildet, durch welchen sich die Lanzen zum Einblasen des zusätzlichen mit Kalkpulver beladenen Sauerstoffs und Schurren zur Aufgabe von oxydischen und basischen Zuschlagstoffen sowie Flußmitteln erstrecken.

   - 26 «09808/0356

   Vorrichtung nach Anspruch 14 ₉ dadurch gekennzeichnet₉ daß der gesamte obere Längsschlitz durch eine mit mehreren Abführungsleitungen versehene Haube zum Abfangen der Gase abgedeckt ist»

   Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 15$ dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Gießrinne nur an örtlich verteilten Stellen mit einer Lanze und einer Einführungsschurre versehene durch eine Haube abgedeckte offene Abschnitte aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden solchen Abschnitten durch eine aus feuerfestem Werkstoff bestehende zylindrische Haube abgedeckt isto

   Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 16, gekennzeichnet durch seitliche Öffnungen zur Aufgabe der Schrottzuschläge.

   Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß neben der ersten eine zweite, ebenso ausgebildete Frischvorrichtung angeordnet ist, mit welcher während der Instandsetzungsarbeiten der ersten Vorrichtung gearbeitet wird»

   Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das rinnenartige Frischgefäß in mehrere Abschnitte unterteilt ist, von denen einige oder gegebenenfalls alle um eine horizontale Querachse verschwenkbar sind, so daß dem Boden jedes dieser Abschnitte eine der iließrichtung des flüssigen Metalls entgegengesetzte Neigung gegeben wird, ohne jedoch die Möglichkeit zur Entleerung der Gießrinne bei Unterbrechungen des Frischvorganges zu beeinträchtigen.

   8098Q8/0 35G - 27. -

   ;»- 2t

   Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 Ms 19» dadurch gekennzeichnet, daß unter Wegfall von Blaslanzen die Anordnung so getroffen ist, daß die gesamte notwendige Menge an Sauerstoff, gegebenenfalls unter Zusatz eines inerten oder teilweise oxydierenden Gases durch poröse feuerfeste Elemente hindurohgeblaaen wird.

   809808/0356