DE2163203A1

DE2163203A1 - Verfahren zur Stahlherstellung in einem elektrischen Ofen

Info

Publication number: DE2163203A1
Application number: DE19712163203
Authority: DE
Inventors: Clifford Jackson Lakewood CoI. Bruski Richard Scott Walnut Creek Cahf.;(V.StA.). C21c5 52 Lewis
Original assignee: Flintkote International Licensing Co
Current assignee: Flintkote International Licensing Co
Priority date: 1970-12-22
Filing date: 1971-12-20
Publication date: 1972-12-14
Also published as: AR193234A1; BR7108451D0; FR2118973B1; BE777060A; GB1378660A; JPS5227611B1; ES398226A1; US3809547A; AU3717271A; IT945581B; ZA718509B; AU468205B2; CA959271A; FR2118973A1

Description

Priorität: v.22.Dez.1970 in USA Serial No.: 100 820

Die Erfindung betrifft Verbesserungen für die Stahlherstellung im basischen Elektroofen, insbesondere ein Verfahren und Zuschläge für die Steigerung der Auflösungsrate von Kalk in der Schlacke eines Elektroofens.

Der basische Elektroofenprozeß zur Herstellung von Stahl findet ausgedehnte Verwendung, denn er hat eine Anzahl wichtiger Vorteile gegenüber anderen Stahlherstellungsprozessen, wie das Bessemer-Verfahren, die basischen Sauerstoff- und Offenherdverfahren und gehört zu dem Hauptstahlherstellungsprozeß. Im allgemeinen kann der Elektroofen sehr verschiedene Stahlsorten liefern, er kann in gewissen geografischen Bereichen sehr wirtschaftlich sein, und wo die Produktionsanforderungen relativ niedrig sind,

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liefert er Stähle mit niedrigem Phosphor- und Schwefelgehalt; er gestattet eine leichte Einstellung und Kontrolle der Schlacken, in der Doppelschlackenpraxis kann er leicht in Sequenz benutzt werden, er ermöglicht eine ziemlich genaue Kontrolle chemischer Reaktionen und liefert heißere Arbeitstemperaturen. Der zeitliche Zyklus liegt bei einem Elektroofen in der Größenordnung von etwa 6 Stunden von einem Ofengang zum anderen, und das Fassungsvermögen reicht von wenigen Tonnen bis über 200 Tonen je Ofengang, obgleich mittlere Kapazitäten üblicher sind.

Gewöhnlich wird ein Elektroofen mit leichtem oder mittlerem Schrott, schwerem Schrott und dann leichterem oder mittlerem Schrott beschickt. Dann können etwas Roheisen oder Koks zugeschlagen werden, oder der Zuschlag erfolgt während und nach der Niederschmelzperiode. Während dieser Periode warden PhosphoqSilicium, Mangan, Kohlenstoff und andere Verunreinigungen oxydiert. Der Sauerstoff für die Oxydation stammt aus verschiedenen Quellen, wie aus dem Erz ι der Ofenatmosphäre und gasförmigem Sauerstoff. Die Oxydation von Kohlenstoff zu CO bewegt das geschmolzene Bad während der als "Kochen" bezeichneten Phase.

Kalk erhöht die Basizität der Schlacke und erleichtert die nötigen chemischen Reaktionen zwischen der Schlacke und den Verunreinigungen in dem geschmolzenen Metall, insbesondere Kohlenstoff, Schwefel, Mangan und Phosphor, wäh-

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mm *3 m>

rend der anschließenden Frischungsperiode. Eine hohe Basizität ist wichtig, um die Phosphorrückführung aus der Schlacke in die Schmelze bei den heißeren Temperaturen des Elektroofens gegenüber anderen Prozessen herabzusetzen. Der sich in der Schlacke auflösende Kalk setzt auch den schädlichen Einfluß auf die basische feuerfeste Ofenauskleidung durch das saure Ferrosilikat in der Schlacke herab. Die Geschwindigkeit, mit der der Kalk mit der Kieselsäure und anderen Materialien in der Schlacke und mit den Verunreinigungen in geschmolzenem Metall reagiert, ist daher ein wichtiger Faktor im Elektroofen, insbesondere auch für dessen Zeitzyklus.

Weil der Kalk- der schlackenbildenden Beschickung in fester Teilchenform, z.B. als granulierter, gebrannter Kalk, vorliegt, muß er zunächst in der flüssigen Schlacke aufgelöst werden, die in erster Linie kieselsäureartigen Charakter hat, um die Schlacke in einen solchen Zustand zu bringen, daß die oben genannten gewünschten chemischen Reaktionen durchgeführt werden können. Wie in der Technik bekannt, werden häufig besodere Flußmittel zugesetzt, um die Auflösung des Kalks in der Schlacke zu unterstützen»

Im gewöhnlichen Betrieb des Elektroofens ist ein Anteil des Zeitzyklus für einen vollständigen Ofengang durch die Zeit bestimmt, die zur Auflösung des Kalks in der Schlacke und damit zu deren Einstellung erforderlich ist, und diese Auflösungsgeschwindigkeit ist relativ langsam» Häufig wer-

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den zwei Schlacken benutzt, nämlich eine anfängliche oxydierende Schlacke während der Niederschmelzperiode, und dann eine reduzierende Schlacke während der anschliessenden Frischungsperiode. Außerdem tritt eine Reaktion des Kalks mit der Schlacke und anderen Verunreinigungen, insbesondere mit den kieselsäurehaltigen Materialien, gern an der Oberfläche der Kalkklumpen auf. Der Vorgang der Oberflächenbeschichtung liefert auf dem Kalk beispielsweise Dlealciumsilicate, 2CaO.SiO₂, wodurch die Löslich-

W keit und anschließend die Reaktionsgeschwindigkeiten des Kalks herabgesetzt werden. Es ist also ersichtlich, daß eine Verminderung der zur Auflösung des Kalks erforderlichen Zeit und damit die Möglichkeit einer rascheren Einstellung der Schlacke von großer Bedeutung zur Verkürzung des gesamten Zeitzyklus von Ofengang zu Ofengang im Elektroofenprozeß sein kann. Die Bedeutung einer raschen Auflösung des Kalks kann somit dessen wesentliche Funktionen fördern, und sie ergibt sich aus verschiedenerlei

fc Hilfsmittels, die im Industriebetrieb versucht wurden und üblicherweise verwendet werden, nicht nur beim basischen Elektroofen sondern· auch bei anderen Stahlherstellungsverfahren, um die Auflösungsgeschwindigkeit des Kalks zu verbessern. Beispielsweise ist der Zusatz von Flußspat, der zur Erhöhung der Fließfähigkeit der Schlacke dient, das üblichste Hilfsmittel zur Unterstützung der Kalkauflösung.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Überlegungen hat-

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die Erfindung sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Beschleunigung der Auflösungsgeschwindigkeit von Kalk in der Schlacke eines elektrischen Stahlherstellungsofens zu schaffen, indem die Auflösungsgeschwindigkeit des Kalks in der Ofenschlacke beschleunigt und die Schlacke rascher eingestellt wird, um die Frischung zu bewirken, so daß man eine entsprechende relative \irkürzung des gesamten Zeitzyklus des basischen Elektroofens von Ofengang zu Ofengang erreicht. Zu diesem Zweck werden besondere Materialien vorr gesehen, die eine raschere und wirksamere Einstellung der Schlacke gestatten.

Efe Aufgabe der Erfindung wird im weiten Sinne dadurch gelöst, daß man gewisse Zuschlagsverbindungen, die nachstehend näher erläutert werden, benutzt, und die dazu dienen, die Auflösungsgeschwindigkeit des Kalks in der Schlacke bei der Sfehlfertigung im basischen Elektroofen rat einer einzigen Sehlacke unter den üblichen Arbeitsbedingungen des Ofens zu beschleunigen. Insbesondere ist die Erfindung von besonderem Vorteil zur Benutzung für die Herstellung von Kohlenstoffstählen und/iiederlegierten Stählen im Einschlackenverfahren im Elektroofen .

Wie schon erwähnt, sind die chemischen Reaktionen, die zur Umwandlung von Roheisen, Schrotteisen und Erz in Stahl guter Qualität in einem Elektroofen erforderlich sind, in weitem Maße abhängig von der Basizität der Schlacke. Die

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Anfangsschlacke, die sich im basischen Elektroofen bildet, besteht in der Hauptsache aus Kieselsäure und verschiedenen Silikaten, wie Ferrosilikat, sowie eisenfreien und oxydierten Metalloiden. Während der Niederschmelzphase und anschliessenden Frischungsphase reagiert der Kalk mit der Kieselsäure und sonstigen Bestandteilen zur Entfernung von Verunreinigungen, wift Mangan, Schwefel und Phosphor. Damit der Kalk diesen Zwecken dienen kann, ist es notwendig, daß er sich in der Schlacke auflöst und diese einstellt, so daß die Schlacke ψ die notwendige Basizität erhält. Die für die Auflösung des Kalks erforderliche 2aLt kann also ein bedeutsamer Faktor in der Leistungsfähigkeit des ganzen Elektroofenprozesses sein.

Gemäß der Erfindung kann die Auflösungsgeschwindigkeit des Kalks sowohl in der Anfangsschlacke als auch in der Frischungs schlacke in einem Elektroofen in beachtlichem Maße erhöht werden. Auf Grund der Erfindung läßt sich also in bemerkenswertem Maße der Wirkungsgrad der Schlacken steigern, um die Zeit zu deren Einstellung beträchtlich herabzusetzen und damit den Zeitzyklus von einem Ofengang zum anderen zu verkürzen. Es wurde festgestellt, daß gewisse Zuschlagstoffe, wie nachstehend ausgeführt wird, eine eindeutige Beschleunigung in der Auflösungsgeschwindigkeit des Kalks in einer Elektroofenschlacke mit sich bringen. Außerdem ist es ein Merkmal und Vorteil der Erfindung, daß die vorstehende bedeutsame Verbesserung in der Beschleunigung der Auflösungsgffichwindigkeit des Kalks in einer Elektroofenschlacke in der Ausfüh-

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rung der Erfindung erreicht wird, ohne daß die Einführung chemischer Elemente in die effektive Produktion von Qualitätsstahl erforderlich wäre.

Die Zuschlagmaterialien haben sich als wirkungsvoll und höchst vorteilhaft zur Erzielung der vorgenannten Beschleunigung der Auflösungsgeschwindigkeit des Kalkes in einer basischen Elektroofenschlacke erwiesen. Sie umfassen Verbindungen, die den Kalk zur Auflösung in der Schlacke und seine anschließende Umsetzung damit stark befähigen. Mit anderen Worten wurde festgestellt, daß die hier beschriebenen Vorteile und Verbesserungen in der Auflösung des Kalks in einer basischen Elektroofenschlacke erreicht werden, wenn die offenbarten Zuschläge in der hier beschriebenen Weise benutzt werden.

Insbesondere wurde gefunden, daß die Zuschläge am geeignetsten zur Erzielung der beschleunigten Auflösung des Kalks in der kieselsäurehaltigen basischen Elektroofenschlacke banaltige Verbindungen, insbesondere solche Verbindung, w*±e Boroxyd, insbesondere ^B2°3» Boroxyd enthaltende Verbindungen oder Verbindungen sind, die unter den Arbeitsbedingungen eines Elektroofens ein Boroxyd liefern. Beispiele von borhaltigen Verbindungen, die sich für die Durchführung als geeignet werwiesen haben, sind Bortrioxyd, Borsäure, wasserfreies Natriumtetraborat (Borax), Calciummetoborat, calcinierter und uncalcinierter Cölemanit und Rasorit. Jede dieser Verbindungen führt zu einer raschen

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Auflösung des zerkleinerten Kalks in der Kieselsäureschlacke des Elektroofens. Andere borhaltige Verbindungen,
welche die Auflösungsgeschwindigkeit des Kalks in Schlacken eines Elektroofens beschleunigen, sind Mineralien, wie
Ulexit, Inderit, Kernit und Kurnakovit. Es ist zu bemerken, daß Mischungen solcher borhaltiger Verbindungen und im
Handel erhältliche borhaltige Materialien auch als Zuschläge gemäß der Erfindung benutzt werden können.

Die Zuschläge wirken rasch bei Berührung mit der basischen
Elektroofenschlacke. Demgemäß soll der Zusatz der Zuschläge praktisch gleichseitig mit der schlackebildenden Beschickung, d.h. kurz vor, mit oder kurz nach der Einbringung, erfolgen. Vorzugsweise werden die Zuschläge als Teil der schlackenbildenden Beschickung zugegeben.

Die merklich erhöhte Auflösungsgeschwindigkeit des Kalks
_ in einer kieselsäurehaltigen basischen Elektroofenschlacke, die sich aus der Verwendung der Zuschläge gemäß der EifLndung, verglichen mit der Auflösungsgeschwindigkeit bei Abwesenheit solcher Zuschläge ergibt, ist an ei«m heizbaren Mikroskop nachgewiesen und durchgeführt worden, das in folgender Weise arbeitet:

Auf dem Objekttisch des Mkroskopf wird ein kleiner Tiegel
gesetzt, der das zu betrachtende Material enthält. Elektrowiderstände sind als Teil des Aufbaus angeordnet, um das

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Material in dem Tiegel auf die zu seiner Schmelzung erforderliche Temperatur zu bringen. Die Widerstände werden so geregelt, daß das geschmolzene Metall auf der gewünschten Temperatur gehalten wird. Der Aufbau besitzt auch einen Zuführkasten, der an einem Schwenkarm oberhalb des Tiegels getragen ist und aus dem abgemessene Mengen Zuschlag von dem Kasten auf das geschmolzene Material in dem Tiegel abgegeben werden können, irifem man den Schwenkarm in eine Stelle unmittelbar oberhalb des Tiegels schwingt. Mit diesem Instrument können physikalische Effekte leicht bei erhöhten Temperaylturen unter jeder gewünschten Atmosphäre und mit Vergrößerungen bis zu etwa 100 0 beobachtet werden.

Das Mikroskop mit heißem Objektträger wurde benutzt, um die Auflösungsgeschwindigkeit von Kalk in typischen basischen Elektroofenschlacken zu beobachten und zu messen,und zwar in Abwesenheit irgendwelcher Zuschläge und in Gegenwart abgemessener Mengen verschiedener Zuschläge, die während verschiedener Zeitintervalle vor und nach Zugabe des Kalks zu der Schlacke zugegeben wurden. Auf diese Weise wurde es möglich, den Effekt verschiedener in dem System vorhandener Zuschläge in Beziehung zu der Auflösungsgeschwindigkeit des Kalks und damit in bezug auf die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Kalk und den anderen Bestandteilen der elektrischen Ofenschlacke zu bestimmen. Die Wirksamkeit der Materialien, die als Zuschläge gemäß der Erfindung benutzt wurden, ist durch die nachstehenden Werte nachgewiesen, die auf einem

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Mikroskop mit beheiztem Objektträger ehalten wurden.

Sch In einer Reihe von Versuchen wurden eineyi.acke und Kalk mit typischen Zusammensetzungen für Schlacken und Kalk, wie sie sich in dem basischen Elektroofen finden, bentfczt. Die Zusammensetzungen sind nachstehend angegeben. Bei gewissen Versuchen wurde lediglich der Kalk der geschmolzenen Schlacke zugesetzt. In anderen Fällen wurden die Kalkteilchen zunächst vorbehandelt, indem man sie mit dem einen oder anderen von mehreren Zuschlagen vermischte. Die gemäß der Erfindung benutzten Zuschlagstoffe waren wasaarfreier Boeax (Na₃B₄O₇), Borsäure (H₃BO₃), Bortrioxyd (B₃O₃), Calciummetaborat /Ca(Bo₃)O/ und calcinierter oder uncalcinierter Colemanit (Ca₀B^O₁,).

/ D XX

Die Zusammensetzungen des Käks und der bei den vorgenannten Versuchen benutzten Schlacke waren

Kalkzusammensetzung Schlackezusammensetzung

CaO	96,10 %
MgO	0,97
^Fe2°3	Ο,ΙΙ
Al₂O₃	0, 30
SiO₂	0,62
LOI	1,43

SiO₂	47,26 %
FeO	16,05
MnO	16,05
Al₂O₃	3,92
^P2°5	3,52
MgO	3,39
CaO	10,00
Summe	1OO.19 %

Summe 99,53 %

Die maximalen Auflösungszeiten der festen Kalkteilchen in der Schlacke, wie sie bei den Vergleichsversuchen beobachtet und aufgezeichnet wurden, finden sich in der folgenden

Tabelle - 11 -

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Tabelle I

maxim.Auflösungszelt (In sec)

Na₂B₄O₇	als	Zuschlag
H₃BO₃	als	Zuschlag
^B2°3	als	Zuschlag
Ca(BO₂J₂	als	Zuschlag
^Ca2^B6°ll	als	Zuschlag

Kontrolle - kein Zuschlag 16,6

0,8

0,7 2,0 2,0

HIe die Werte In dieser Tabelle neigen, dienen also die
Borsauerstoffverbindungen hervorragend zur Beschleunigung der Kalkauflösung In einer basischen Elektroofenschlacke.

Ein Fachmann wird erkennen, daß die beschleunigte Kalkauflösung in der geschmolzenen Schlacke zu einer allgemeinen Steigerung der Geschwindigkeit dient, mit der der Kalk die Schlacke einstellt und mit den verschiedenen Schlackenbestandteilen und Verunreinigungen in dem geschmolzenen Metall reagiert. Es ist auch zu beachten, daß die Geschwindigkeit, mit der die Reaktionen ablaufen, ein wichtiger Faktor für die Bestimmung der Leistungsfähigkeit der Schlacke, ihrer Frischungswirkung urüder Länge des Zeitzyklus von einem
Ofengang zum anderen in dem Verfahren ist.

Ein zusätzliches überraschendes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Zunahme in der Auflösungsgeschwindigkeit des Kalks in der Schlacke gemäß der Erfindung bei Verwendung von nur relativ kleinen Mengen borhaltigen Zuschlages und

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ohne Einführung von für die Stahlherstellung schädlichen Stoffen erreiht wird, wie dies häufig bei Benutzung früher benutzter Mittel zur Einstellung der Schlacke geschieht. Beispielsweise wird Flußspat nahezu universal für diesen Zweck verwendet, doch reduziert er anscheinend die Viskosität der Schlacke, und die entstehende Schlacke nimmt einen beinahe wasserartigen Zustand an. Im allgemeinen werden größere Mengen Flußspat im Vergleich zu den Mengen der Zuschlagverbindungen nach der Erfindung,bezogen auf die dem Ofen zugebrachte Kalkmenge, gebraucht. Abgesehen davon jedoch, daß der Flußspat häufig eine übermäßige Verdünnung der Schlacke hervorruft, die beim Abstich des fertigen geschmolzenen Stahls aus dem Ofen stört, neigt der Flußspat auch zu einer Schädlichen Einwirkung auf die feuerfeste Ofenauskleidung. Ein anderer schädlicher Einfluß von Flußspat besteht darin, daß er die Luft gefährlich verunreinigt, was schwer zu verhindern ist. Die vorstehenden Effekte treten auch in schwankendem Maße bei anderen Fluoridverbindungen, wie Natriumfluorid und Natriumsilicofluorid auf, die zur Einstellung von Stahlfertigungsschlacken ebenfalls benutzt worden sind.

Ein weiteres überraschendes Merkmal und ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nicht jedes Kalkteilchen mit der Zuschiagverbindung in Kontakt treten oder damit vereinigt werden muß, sondern nur eine geringe Menge der Zuschlagverbindung zur Schlacke zuzusetzen ist, um den ge-

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wünschten Effekt hervorzurufen.

Die vorstehenden Feststellungen wurden an dem oben erwähnten Mikroskop mit heißem Objektträger getroffen. Eine Menge der in der ersten Versuhsreihe benutzten Ofenschlacke wurde in den Tiegel des Mikroskopaufbaues gegeben. Die Schlacke im Tiegel wurde auf eine Temperatur von etwa 137O°C (25OO°P) gebracht, und dann wurden auf die geschmolzene Schlacke mittels des schwenkbaren Vorratskastens 35 Kalkteilchen rasch auffallen gelassen, von denen eines voher mit wasserfreiem Borax behandelt worden ist. Die Behandlung erfdgte, indem das Teilchen rasch in geschmolzenen Borax eingetaucht und der an der Oberflöche des Kalkteilchens haftende Borax abkühlen und erstarren gelassen wurde. Die Kalkteilchen hatten dieselbe Zusammensetzung, wie der in der ersten Versuchsreihe benutzte Kalk. Die 35 Kalkteilchen wurden gleichzeitig auf die geschmolzene Schlacke im Tiegel auffallen gelassen, der sich auf einer Temperatur von etwa 1370 C befand. Alle Kalkteilchen, d.h. die 34 unbehandelten Teilchen und das einzige behandelte Teilchen, verschwanden innerhalb weniger als 1 see. in der geschmolzenen Schlacke und lösten sich darin auf. Dieses überraschende und unerwartete Ergebnis zeigt, daß es bei der Durchführung der Erfindung nur notwendig ist, daß eine ausreichende Menge Zuschlagstoffe vorliegt.

Ein Beispiel der Leistungsfähigkeit der vorliegenden Zuschlagstoffe bei Zugabe zusammen mit, aber nicht anhaftend an dem

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Kalk, erhielt man auf dem erhitzten Objektträger unter Benutzung einer typischen Eingangseinzelschlacke eines Elektroofens von folgender Zusammensetzung:

SiO₂	35,O
FeO	20,0
Cao	25,0

MnO	15,O
MgO	4,O
Al₂O₃	1,0

100,0 %

Fünf Kalkteilchen von etwa 0,6 bis O,8 mm (2O bis 30 Maschen) lösten sich als Kontrolle in der Schlacke bei 1235°C (2255°F) innerhalb etwa 3O see. Mit den fünf Kalkteilchen wurde ein Teilchen roher Colemanit zugesetzt und bewirkte die Auflösung in weniger als etwa 2 see. Weitere Ergebnisse mit der Schlacke waren:

Kalkteilchen Zuschla£eilchen Auflösungsdauer

9	1 Colemanit (roh)	3 sec.
50	η	6
5	^{1 B}2°3	1,5
10	H	1,3
5O	H	2,2

Die Zuschläge nach der Erfindung äußern dieselbe Leistungsfähigkeit zur Beschleunigung der Kalkauflösung in einer typischen später gebildeten Niederschmelzschlacke eines Elektroofens. Der heiße Arbeitsgang wurde an einer typischen Niederschmelzschlacke in folgender Zusammensetzung durchgeführt:

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	j. j	14,8 %	MgO	2163203
SiO₂	17,2	Al₂O₃	2,0
FeO	46,9	^B2°3	3,4
CaO	14,8	S	0,6
MnO		0,1

99,8 %

Die Arbeit bei einer Temperatur von 154 9°C (282O°F>; zeigte, daß fünf Kalkteilchen von 0,6 bis 0,8 mm sich in etwa 300 see. auflösten, während die Kalkauflösung mit Zuschlagteilchen wie folgt beschleunigt wurde:

Kalkteilchen	Zuschlagteilchen	Auflosungsdauer (ungefähr)
5	^{1 B}2°3	2 see
IO	η	3
50	η	5
5	1 Colemanit (roh)	5
10	It	5,7
50	η	6

In der vorstehenden Beschreibung der Erfindung wurde auf die Zeit der Zugabe der Zuschlagverbindungen in den Ofen Bezug genommen. Die erste Überlegung zur Erzielung der Vorteile der Erfindung scheint zu sein, daß solange ungelöster Kalk in der Schlacke vorhanden ist, die Zuschlagstoffen dessen Auflösung darin beschleunigen. Die bevorzugten boroxydhaltigen Verbindungen, d.h. Borsäure, wasser freier Borax, Calciummetaborat, Colemanit und Bortrioxyd, neigen zur Verflüchtigung bei den im Elektroofen herrschen-

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den Temperaturen. Daher ist es zweckmäßig, die ganze Zuschlagbeschickung oder praktisch die gesamte Menge dem Ofen in der Zeit der Schlackenbildungscharge und zusammen mit der Zugabe etwaigen anderen schlackenbildenden Materials zuzugeben. Es ist jedoch auch möglich, den Zuschlag kurz vor oder kurz nach der Einbringung des schlackenbildenden Materials zuzugeben.

Es scheint, daß die Menge der gemäß der Erfindung zu benutzenden Zuschlagverbindungen in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen des Elektroofens, d.h. seiner Temperatur und der Art und Mengenanteile der darin eingebrachten Materialien, z.B. nach der Zusammensetzung der Schlacke, stark schwanken kann. Obgleich eine beschleunigte Auflösung des Kalks in der Schlacke durch Benutzung der Zuschlagstoffe in einer Menge von etwa 0,5 Gew.-% Bor in den borhaltigen Verbindungen, bezogen auf das Kalkgewicht, erreicht wird, lassen sich bessere Ergebnisse erzielen, wenn man mindestens etwa 1 % und vorzugsweise etwa 2 % der Zuschlagverbindungen benutzt. Eine obere eindeutige Grenze für die Menge der Zuschlagverbindungen, die benutzt werden können^ scheint nicht zu bestehen, jedoch empfiehlt es sich aus praktischen Überlegungen, wie Wirtschaftlichkeit und ggf. andere Einflüsse auf den Schlackencharakter bei zu viel Zuschlag, daß nicht mehr als etwa 5 % mehr als 2 %, z.B. etwa 5 %, benufet werden.

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Bei den vorstehend beschriebenen Versuchen waren die benutzten Kalksorten handelsübliche Formen Löschkalks von hohem Caleiumgehalt, d.h. CaO plus Verunreinigungen. Ähnliche Ergebnisse erhält man bei Gebrauch der Zuschlagverbindungen nach der Erfindung in Verbindung mit handelsüblichen Formen dolomitischen Löschkalkes, d.h. CaO.MgO plus Verunreinigungen. Dies wurde nachgewiesen, indem man (a) die Auf lösutfngszeit von 10 Teilchen dolomitischen Löschkalkes, zugegeben zu einer typischen geschmolzenen Elektroofenschlacke, der in der ersten Versuchsreihe benutzten Zusammensetzung verglich mit (b) der Auflösungszeit von 10 Teilchen des dolomitischen Löschkales, gleichzeitig zugesetzt zu der geschmolzenen Schlacke mit der Zugabe eines Teilchens von mit Na₂B₄O₇ behandeltem dolomitischem Kalk. Im ersten Fall betrug die längste Auflösungszeit der 10 Teilchen 15 see., während im zweiten Fall die längste Auflösungszeit für die 11 Teilchen, von denen nur eines den Zuschlag aufwies, weniger als 1 see. betrug. Da die vorliegenden Zuschläge so wirkungsvoll air Beschleunigung der Auflösungsgeschwindigkeit von dolomitischem Löschkalk, wie von Calcbmlöschkalk, benutzt werden können, ist der Ausdruck "Kalk" hier so zu verstehen, daß er sowohl Löschkalk mit hohem Calciumgehalt und dolomitischen Löschkalk als aich andere gebrannte Kalksorten umfaßt, wie sie allgemein im Elektroofen benutzt werden.

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Auf dem Mikroskop mit beheiztem Objektträger sind auch zahlreiche Versuche durchgeführt worden, um ggf. den Einfluß zu ermittelen, den die Zusammensetzung der über der geschmolzenen basischen Schlacke des Elektroofens herrsehenden Atmosphäre auf die Beschleunigung der Kalkauflösung in der Schlacke hat, den man durch Benutzung der Zuschlagverbindungen nach der Erfindung erreicht. Diese Versuche wurden mit Atmosphäre aus Luft,Sauerstoff, Stickstoff, Argon, Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd über der geschmolzenen Schlacke durchgeführt, wobei unbehandelter Kalk als Kontrolle und mit Boroxyd behandelter Kalk benutzt wurden. Die Auflösungsgeschwindigkeiten waren in jedem Fall im wesentlichen identisch mit denen in der ersten oben beschriebenen Versuchsreihe. Es ist also ersichtlich, daß die durch die Benutzung der Zuschlagverbindungen der Erfindung erzielten Ergebnisse weder von der Zusammensetzung der Atmosphäre über dem geschmolzenen Schlacke-Kalksystem des Elektroofens abhängen, noch dadurch verändert werden.

Natürlich versteht es sich, daß hinsichtlich der Bestandteile, Mengenverhältnisse und Bedinungen, wie sie oben erläutert wurden, zahlreiche Änderungen vorgenommen werden können.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Beschleunigung der Auflösungsgeschwindigkeit von Kalk in einer Einzelschlacke beim Fahren eines elektrischen Stahlherstellungsofens mit basischer Schlacke, dadurch gekennzeichnet, d£>. man der Schlacke festen zerkleinerten Kalk in einem basischen Elektrostahlfertigungsofen mit Einzelschlacke in Gegenwart einer Zuschlagverbindung zusetzt, die Boroxid ist oder enthält, oder Boroxyd unter den im basischen Stahlfertigungselektroofen herrschenden Bedingungen liefert.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d* die Zuschlagverbindung der Schlacke praktisch gleichzeitig mit der Einbringung des Kalks eingebracht wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagverbindung mit dem Kalk vereinigt wird, bevor der Kalk der Schlacke zugebracht wird.

4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagverbindung der Schlacke unmittelbar vor der Kalkzugabe zugebracht wird.

5.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff aus Borsäure, wasserfreiem Borax, Bortrioxyd, Cacliumetaborat, Colemanit, Rasorit, Ulexit, Inderit, Kernit oder Kurnakovit besteht.

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6.) Verfahren nach Anspruch l_r dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff in einer Menge von etwa 0,5 bis 5, vorzugsweise von etwa 1 bis 3,5 Gew.% Bor, bezogen auf das Gewicht des Kalkes, verwendet wird.

7,) Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gemisch aus festen Kalkteilchen und einer Zuschlagverbindung, die ein Boroxyd ist oder enthält, oder unter dem im basischen Elektroofen bei

der Stahlfertigung herrschenden Bedingungen liefert.

8.) Mittel nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Gemisch ais festen Kalkteilchen und Borsäure, wasserfreiem Borax, Bortrioxyd, Calciununetaborat, Colemanit, Rasorit, ülexit, Inderit, Kernit oder Kurnakovit.

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