DE1508179C3

DE1508179C3 - Verfahren zum Herstellen von hochwertigem Stahl

Info

Publication number: DE1508179C3
Application number: DE1508179A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. 5757 Lendringsen Altland
Original assignee: EISENWERK ROEDINGHAUSEN 5757 LENDRINGSEN; GESELLSCHAFT fur HUETTENWERKSANLAGEN MBH 4000 DUESSELDORF
Current assignee: EISENWERK ROEDINGHAUSEN 5757 LENDRINGSEN; GESELLSCHAFT fur HUETTENWERKSANLAGEN MBH 4000 DUESSELDORF
Priority date: 1966-11-29
Filing date: 1966-11-29
Publication date: 1975-09-11
Also published as: DE1508179A1; US3597191A; DE1508179B2; GB1136365A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, zum Herstellen von hochwertigem Stahl unter Verwendung eines seitenblasenden Bessemer-Konverters. Bei dem bekannten seitenblasenden Bessemer-Konverter mit saurer Zustellung wird Luft oberhalb des Bades bzw. der Schlackendecke seitlich in den Konverter eingeblasen, so daß der Sauerstoff nicht direkt mit der Schmelze reagiert, sondern die Reaktion über die Schlackenphase erfolgt. Der Vorteil des seitenblasenden Konverters liegt darin, daß die die Stahlqualität beeinträchtigende Aufnahme von Stickstoff aus dem Frischwind weitestgehend vermieden wird, da die Schlacke das metallische Bad gegenüber dem Luftstickstoff absperrt. Ein Nachteil des seitenblasenden Konverters besteht in dessen geringem Fassungsvermögen von etwa 3 bis 5 t. Diese obere Grenze für das Fassungsvermögen ergibt sich daraus, daß größere Schmelzgewichte zu größeren Konverterquerschnitten und/oder Badhöhen führen, die eine ausreichende Frischgeschwindigkeit nicht mehr zulassen. Die Frischgeschwindigkeit ist nämlich von der Grenzfläche Frischmittel/Schlacke und Schlacke/Schmelze sowie von den durch die Badhöhe bedingten Diffusionswegen abhängig. Bei größeren Schmelzgewichten ergibt sich nun der Nachteil, daß der Windstrahl infolge seiner parabelförmigen Ausbildung nicht mehr den gesamten Konverterquerschnitt bzw. die gesamte Badoberfläche beaufschlagt und die große Badhöhe eine schnelle Oxydation der Eisenbegleiter verhindert, da diese diffusionsabhängig ist und die Reaktionspartner infolge ihres großen Abstandes große Wege zurücklegen müssen.

Ein Beispiel für die Anwendung eines seitenblasenden Konverters für die Herstellung von Stahl mit niedrigem Stickstoffgehalt ist aus der DT-PS 837 706 bekannt.

Es ist auch die sogenannte Schüttelpfanne bekannt, die durch einen Schwenk- bzw. Schüttelrahmen ohne Eigendrehung um ihre Längsachse in eine kreisförmige Bewegung gebracht wird, so daß sich bei Erreichen einer kritischen Drehzahl auf der Badoberfläche eine Welle ausbildet, die zu einer sehr guten Durchmischung der Schmelze und damit zu einer beträchtlichen Beschleunigung des Reaktionsablaufes führt. Versuche mit Schüttelpfannen haben ergeben, daß sich durch Einbringen von Kalk und/ oder Kalziumkarbid eine ausgezeichnete Entschwefelung von flüssigem Eisen erreichen läßt. Weiter konnte durch eingehende Versuche nachgewiesen werden, daß neben der Entschwefelung des Eisens eine bis 5O^fl/oige Entstickung stattfindet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren zum Herstellen von hochwertigem Qualitätsstahl zu schaffen, der insbesondere extrem niedrige Stickstoffgehalte besitzt, wie sie sich zur Zeit nur nach dem Sauerstoffaufblasverfahren erreichen lassen. Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, flüssiges Eisen in einer ersten Verfahrensstufe zunächst zu entschwefeln und zu entsticken sowie alsdann in einer zweiten Verfahrensstufe ohne Aufsticken bzw. bei

ίο weiterer Entstickung zu frischen. Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß flüssiges Eisen in einer Schüttelpfanne in an sich bekannter Weise entschwefelt und entstickt sowie anschließend in einem sauer zugestellten, seitenblasenden Konverter bei intensiver Badbewegung gefrischt wird.

Da sich bei seitenblasenden Konvertern größeren Fassungsvermögens eine intensive Badbewegung bzw. -durchmischung mit dem Windstrahl allein nicht erreichen läßt und im Gegensatz zum bodenblasenden Konverter die Reaktion zwischen dem Luftsauerstoff und den Eisenbegleitern nicht direkt, sondern über die Schlackenphase abläuft, muß der Schmelze bei Schmelzgewichten über 5 t eine Strömungsbewegung aufgeprägt werden, die auch die Bodenschicht erfaßt und zu einer beträchtlichen Verkürzung der Diffusionswege und damit zu einer Beschleunigung des Reaktionsablaufs führt. Eine intensive Badbewegung bzw. Durchwirbelung der Schmelze läßt sich am besten durch ein magnetisches Wechselfeld erreichen, wie dies beispielsweise aus der QE-PS 223 222 bekannt ist, so daß das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise in einem seitenblasenden Konverter ausgeführt wird, der mit einer mehrphasigen Bodenspule versehen ist. Auf diese Weise wird im Wege des induktiven Wirbeins entlang dem Konverterboden eine Tangentialkraft erzeugt, deren Richtung sich beliebig einstellen läßt, so daß sie beispielsweise den ganzen Konverterboden erfassen und die Bodenschicht der Schmelze von der einen zur anderen Seite bewegen kann. Die Schmelze steigt dann an der einen Konverterseite hoch, bewegt sich entlang der Badoberfläche bzw. der Schlackendecke zur anderen Konverterseite und kehrt in einem Bogen entlang der Konverterwandung wieder zum Ausgangspunkt zurück. Die Stärke der Badbewegung ist von der Auslegung der Wirbelspule, der Dicke der keramischen Konverterzustellung, der Badtiefe und der Viskosität der Schmelze abhängig.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß zunächst im Hochofen oder ausschließlich mit Schrott beschickten Kupolofen ein Vormetall erzeugt und anschließend einer herkömmlichen Schüttelpfanne zugeführt wird. In der Schüttelpfanne wird das sämtliche Eisenbegleiter enthaltende Vormetall zunächst mit Kalk, Kalziumkarbid und/ oder Soda entschwefelt und dabei gleichzeitig entstickt. Anschließend wird das entschwefelte und entstickte Vormetall in einen sauer zugestellten seitenblasenden Konverter eingefüllt und gleichzeitig mit dem Einblasen des Frischwindes die Wirbelspule an Spannung gelegt, so daß sich infolge der Umwälz- und Wirbelbewegung des Bades eine sehr schnelle Oxydation der Eisenbegleiter erreichen läßt. Dieses Verfahren zeichnet sich nicht nur durch die hohe Qualität des gefrischten Stahls, insbesondere seinen niedrigen Stickstoffgehalt, aus, sondern auch durch die niedrigen Zustellungskosten des sauren Konverterfutters sowie die im Verhältnis zum Sauerstoff-

aufblasverfahren geringen Kosten für die als Frischmittel verwandte Luft. Die Zugabe von Legierungsmitteln kann ebenfalls im Konverter erfolgen, wobei die Wirbelbewegung des Bades ein schnelles Lösen und eine gute Verteilung gewährleistet.

Bei Versuchsschmelzen wurde ein seitenblasender und sauer zugestellter Konverter mit einem Winddruck von nur 0,3 atü gefahren, wobei das im Kupolofen aus Schrott erschmolzene Eisen die sich aus Tabelle I ergebende Zusammensetzung besaß.

Tabelle I

Schmelze	I	II	III
C, % ..	2,70	2,70	2,86
Si, % ..	1,40	1,25	1,05
Mn, %	0,57	0,55	0,55
P, o/o ...	0,027	0,026	0,028
S, o/o ...	0,118	0,106	0,120
N₂, % ..	0,0182	0,0198	1,0165

Die Zahlenangaben der Tabellen I und II lassen erkennen, daß die Behandlung in der Schüttelpfanne zu einer sehr wesentlichen Verringerung des Schwefelgehaltes um nahezu" eine Zehnerpotenz sowie zu einer beträchtlichen Entstickung von etwa 35% geführt hat. Nach dem Abziehen der Schlacke und dem anschließenden Verblasen der Schüttelpfannenschmelze im seitenblasenden Konverter bei elektromagnetischer Badwirbelung ergab sich nach einer

ίο ersten Desoxydation mit Ferromangan die Stahlanalyse der Tabelle III.

Die Analyse des in der Schüttelpfanne unter Zusatz von 0,75 bis 1,0% Kalziumkarbid und etwa 0,5% Koksgries etwa zehn Minuten lang entschwefelten und entstickten Vormetalls ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle II.

Tabelle II

	I	Tabelle III	III
Schmelze 15	0,13		0,12
C, o/o ..	—		—
Si, o/o ..	0,31		0,38
Mn, o/o	0,027		0,030
²⁰ P, % ...	0,003		0,004
S, o/o ...	0,005		0,005
N₂, o/o ...
	II
0,09
—
0,34
0,027
0,005
0,005

Schmelze	I	II	III
C,% ..	3,14	3,22	3,30
Si, % ..	1,40	1,23	1,03
Mn, %	0,58	0,54	0,50
P, Vo ...	0,030	0,028	0,025
S, o/o ...	0,018	0,013	0,018
N₂, o/o..	0,0125	0,013	0,0108

Die vorstehenden Werte lassen erkennen, daß der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Stahl hinsichtlich seiner Qualität an einen nach dem Sauerstoffblasverfahren hergestellten Stahl heranreicht. Dieses Ergebnis läßt sich jedoch mit weit geringeren Kosten erreichen, wobei die im seitenblasenden Konverter zu behandelnden Schmelzmengen nach oben praktisch nicht mehr begrenzt sind. Die gute Qualität des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stahls äußert sich nicht zuletzt auch in einer beträchtlichen Steigerung der Werkstoffzähigkeit bzw. seiner Drehnung und Einschnürung im Vergleich zu dem nach den herkömmlichen Verfahren hergestellten Stahl gleich guter Streckgrenze und Zugfestigkeit.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von hochwertigem Qualitätsstahl, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiges Eisen in einer Schüttelpfanne in an sich bekannter Weise entschwefelt und entstickt sowie anschließend in einem sauer zugestellten seitenblasenden Konverter unter intensiver Badbewegung gefrischt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter mit einer mehrphasigen Bodenspule versehen ist.