DE2208355A1

DE2208355A1 - Verfahren zur Herstellung von Stahl nach dem Sauerstoffaufblasverfahren

Info

Publication number: DE2208355A1
Application number: DE19722208355
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Dr Jilek Walter Dipl Ing Hubner Franz Dipl Ing Linz Achatz Sieg fried Ing Traun Rinesch, (Osterreich)
Original assignee: Vereinigte Osterreichische Eisen und Stahlwerke AG, Linz (Osterreich)
Priority date: 1971-03-01
Filing date: 1972-02-22
Publication date: 1972-09-14
Also published as: LU64807A1; IT947654B; AT319298B; FR2128488B1; NL7202308A; BE780017A; GB1358326A; US3802866A; FR2128488A1

Description

PATENTANWÄLTE

PROF.DR.DR.J.REITSTÖTTER DR.-ING. W. BUNTE DR. K. G. LÖSCH

D-S MÜNCHEN 13, BAUERSTR. 22

22. FEB. 1972

Vereinigte Österreichische Eisen- und Stahlwerke Aktiengesellschaft Linz (Österreich)

Verfahren sur Herstellung von Stahl nach dem Sauerstoff-

aufblasverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahl nach dem Sauerstoffaufblasverfahren, Insbesondere zur Erzeugung weicher, unberuhigter, chromhaltiger Tiefziehstähle aus einem chromhaltigen Roheisen, wobei basische Schlackenbildner und gegebenenfalls Flußmittel zur Bildung einer flüssigen, reaktionsfähigen Schlacke zugegeben werden·

Bei der Herstellung von Stahl nach dem Sauerstoffaufblasverfahren treten Schwierigkeiten auf, wenn ein Roheisen gefrischt wird, das Begleitelemente enthält, die zu sohwer schmelzbaren Oxyden verschlacken, wodurch die Bildung einer flüssigen, reaktionsfähigen Schlacke verzögert wird» EdLn solches Roheisen ist ssum Beispiel ein chromhaltiges Stahlroheisen mit etwa h fi G, 0,5 - 0,8 <f> Si, l,h $ Mn, max. 0,2 # P, max. O,o4 $ S und 0,9 - 1,2 # Cr, Es wird zur Erzeugung weicher, unberuhigter, alterungsbeständiger Tlefziehstähle mit 0,2 0,4 56 Chrom verblasen; vgl. Rinesch R,ί "Die Verhüttung chromhaltiger Eisenerze bis zur Herstellung kaltgewalzter, unberuhigter, alterungebeständiger Tiefzleh-

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bleche mit 0,2 - O,k $ Chrom", Berg- und Hüttenmännische Monatehefte, 112 (1967), Seite 1Κ)2/^12. Beim Verblasen chromhaltigen Roheisens mußte man bisher eine verminderte Haltbarkeit der Xonverterzustellung in Kauf nehmen. Es ist nämlich erforderlich, zu Beginn des Prozesses der Schlacke, die durch sich bildendes Cr-0~ zähflüssig und krümelig wird, Flußmittel zuzugeben. Diese ergeben dann - bei höherer Temperatur - eine zu dünnflüssige Schlacke, die sehr aggressiv ist und die feuerfeste Zustellung besonders stark angreift. Ein weiteres Problem, welches ebenfalls mit der verspäteten Bildung einer flüssigen Schlacke zusammenhängt, ist die Verbärung der Blaslanze. Solange die Schlacke noch "trocken", d.h. krümelig ist, "sprüht" der Konverter, wobei EisentrHpfchen hoch geschleudert und aus dem Konverter ausgeworfen werden. Bei diesem Sprühen bilden sich am unteren Teil der Blaslanze sehr schwer entfernbare Ablagerungen aus Metall und Schlacke, die nach Jeder Schmelze entfernt werden müssen, wodurch ein Produktionsausfall entsteht* Außerdem können diese Verbarungen auch zu einer Beschädigung der Blaslanze führen, Ähnliche Schwierigkeiten treten auch auf, wenn ein Silizium- und/oder manganarmes Roheisen, z.B. ein solches mit etwa k $> C, mit weniger als 0,3 # Si, mit weniger als 0,6 $ Mn, max. 0,2 # P und max. 0,0*1 $ S verblasen wird. Bei beiden Roheisensorten bildet sich eine flüssige, das Sprühen beendende Schlacke üblicherweise erst nach etwa 8 Minuten nach Blasbeginn, d.h. nach etwa 60 $ der Gesamtblaszeit, welche bei lh Minuten liegt.

Es sind zahlreiche Versuche und Vorschläge gemacht worden, um die Bildung einer flüssigen Schlacke beim Gauerstoffaufblasverfahren zu beschleunigen. So

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kann man beispielsweise den Abstand zwischen der Badoberfläche und der Blaslanze vergrößern und "weicher" blasen, wobei aber im Konverter eine teilweise Verbrennung des beim Frischen entstehenden CO erfolgt, so daß die feuerfeste Zustellung im Oberteil des Konverters stärker verschleißt. Sin anderer Vorschlag geht dahin, feinkörnige Zuschlagstoffe, wie weichgebrannten Kalk, zusammen mit dem Blasstrahl kontinuierlich auf das Bad zu blasen, wie dies beispielsweise in der österreichischen Patentschrift Ur. 208 373 beschrieben ist. Für die Zuführung von Feststoffen ist aber eine aufwendige Apparatur erforderlich, welche auch störanfällig ist. Außerdem erfordern solche Feststofförderanlagen zum Teil ein außerordentlich feinkörniges Gut, dessen Aufbereitung teuer ist. Die Zufuhr von staubförmigem Kalk zur raschen Schlackenbildung ist daher nur beim Frischen von hoehphosphorhältigen Roheisensorten gerechtfertigt, weil dabei in erster Linie metallurgische Schwierigkeiten in bezug auf die Entphosphorung beseitigt werden, wogegen das Problem der Verbärung der Blaslanze hier nicht auftritt« Aus der österreichischen Patentschrift ITr. 208 373 ist es auch bekannt, daß beim Frischen von Thomasroheisen, welches in zwei Phasen erfolgt, wobei dazwischen die hoch PpO--hältige Schlacke abgezogen wird, die Endschlacke im Konverter zurückgehalten und für die nächste Charge verwendet wird. Diese flüssige Endschlacke X3t üblicherweise sehr stark Caß-hältig, so daß ihre Verwendung für die nächstfolgende Charge auch deshalb erfolgt, um Kalk einzusparen. Das Arbeiten mit Zurückhalten der Endschlacke oder eines Teiles derselben ergibt aber Schwierigkeiten, wenn das flüssige Roheisen der folgenden Charge in den Konverter eingefüllt wird, weil es dabei zu heftigen, bisweilen explosionsartigen Reaktionen zwischen dem Kohlenstoff

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des Roheisens und dem Eisenoxyd der Schlacke kommen kann« Ein weiterer Nachteil ist, daß das Gewicht und die Zusammensetzung der Endschlacke nicht konstant bleibt, so daß Störungen beim Prozeßablauf der folgenden Schmelze und Fehlanalysen entstehen können* Auch die Temperatur der Endschlacke und ihre Viskosität können zu Blasbeginn der nachfolgenden Schmelze sehr unterschiedlich sein, so daß in bezug auf den Zeitpunkt des Entstehens einer reaktionsfähigen Schlacke große Verzögerungen eintreten können. Abgesehen von diesen betrieblichen Schwierigkeiten, kann das Verfahren der Wiederverwendung der Endschlacke für die folgende Schmelze beim Frischen chromhaltiger Roheisensorten mit etwa 1 # Chrom nicht angewendet werden, weil diese in einem einstufigen Prozeß gefrischt werden, so daß die Endschlacke die Gesamtmenge des verschlackten Chroms als Cr-O« enthält und folglich nicht nochmals verwendet werden kann. Zur Überwindung der Schwierigkeiten bzw. zur Beschleunigung der Schlackenbildung in Sauerstoffaufblaskonvertern ist nach einem in der deutschen Offenlegungsschrift Hr. 1 6θ8 310 gemachten Vorschlag empfohlen worden, an Stelle von pulverisiertem oder stückigem Kalk oder Kalkstein "synthetische" Schlackenbildner einzusetzen; diese Schlackenbildner sollen aus einem Gemisch eines Kalziumoxyds mit pulverisiertem, teilweise oder vollständig gesintertem Eisenerz hergestellt werden. Die Herstellung synthetischer Schlacken erfordert bestimmte Rohstoffe und ist aufwendig, weshalb sich ihr Einsatz in großtechnischem Maßstab bisher nicht gerechtfertigt hat. Ein weiterer unveröffentlichter Vorschlag - deutsche Patentanmeldung P 2000 735.6 (Batteile Institut, Frankfurt) - geht dahin, eine aus Rotschlamm aus der Aluminiumindustrie, aus Dolomit, Kalk und Bauxit herzustellende synthetische Schlacke in einen Sauerstoffaufblaskonverter einzusetzen, mit

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den Zweck, durch rasche Bildung einer flüssigen
Schlacke die Haltbarkeit der feuerfesten Zustellung zu erhöhen«

Schließlich ist in diesem Zusammenhang noch ein in der deutschen Auslegeschrift Nr, 1 783 013
enthaltener Vorschlag für ein Verfahren zur Herstellung von Stahl mit Kohlenstoffgehalten von 0,3 1,0 $ als Abfangchargen im Säuerstoffaufblasverfahren erwähnenswert, wonach zur Erzielung niedriger P-Gehalte ein Teil des Kalkbedarfes in Form einer ebenfalls synthetisch herzustellenden - Kalk-Eisenoxyd-Mischung in der Zeit von vor Blasbeginn bis zur Hälfte der Blaszeit zugegeben wird; es sollen Pellets aus Kalk und Rotschlamm bzw, aus Kalk und Blasstaubschlamm hergestellt und verwendet werden, was ebenfalls aufwendig ist.

Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem,
ein einfach durchzuführendes, billiges Verfahren zu schaffen, um die Bildung von Bären an der Blaslanze zu verhindern und Ausbringensverluste durch Sprühen des Metalls zu Blasbeginn zu vermeiden, wobei auch
die Haltbarkeit der feuerfesten Zustellung des Konverters verbessert werden soll.

Demnach besteht die Erfindung bei dem eingangs definierten Verfahren darin, daß dem Roheisen vor oder zu Beginn des Blasens pro Tonne metallischer Einsatz 5 bis 50 kg, vorzugsweise 20 bis 30 kg feste chromoxydfrele Schlacke, mit einer Richtanalyse von

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Fe	10 -	20
SiO₂	8 -	15
Mn	4 -	10
CaO	45 -	55
MgO	ι -	5
Al₂O₃	ι -	5
P₂O	1 -	3

und mit einer Körnung von 3 bis 20 ram, vorzugsweise 3 bis 8 mm, zugesetzt und sodann innerhalb des Zeitraumes von 5 bis 20 $ der Gesamtblaszelt, gerechnet vom Blasbeginn, die für die Verschlackung der Begleitelemente des Roheisens und für die Einstellung eines gewünschten Schlackenbasizitätsgrades erforderliche CaO-Menge in Form von gebranntem Kalk in den Konverter eingebracht werden.

Vorzugsweise wird eine Schlacke verwendet, deren Segerkegelfallpunkt zwischen I3OO und 1370° C und deren Fließpunkt unter I38O⁰ C liegt.

Nachstehend sind Einzelanalysen von in betriebsmäßigen Chargen verwendeten Schlacken, deren Segerkegelfallpunkt zwischen 1340 und 1350° C und deren Fließpunkt bei 136Ο⁰ C liegt, angeführt:

f> Fe

# SiO₂ $> Mn

# OaO $> MgO ^Al₂O₃ 5έΡ₂Ο₅

Schlacke 1	Schlacke 2
15,0	14,0
11,6	11,6
7,2	7,1
49,2	50,0
4,4	4,2
3,5	4,7
1,35	1,35

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Solche Schlacken fallen bein Frischen chronfreier Stahlroheisensorten der üblichen Zusammensetsung an; da diese Schlacken billig zur Verfügung stehen, sind für die erfindungsgetnäße Verwendung lediglich Kosten für ihre Zerkleinerung aufzuwenden. Somit steht ein bereits vorhandenes, also nicht erst synthetisch zu bildendes Hüttenprodukt zur¹ Verfügung, dessen Hauptaufgabe im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Bildung einer das Sprühen zu Blasbeginn verhindernden Schlackenschutaschicht ist, so daß die Blaslanze geschützt wird. Da in solchen Stahlwerksschlacken das CaO zum größten Teil an die übrigen Oxyde gebunden vorliegt und der freie, an metallurgischen Reaktionen teilnehmende Kalkanteil unbedeutend ist, fungiert eine solche Schlacke im wesentlichen nur als Schutzschicht gegen das Sprühen des Konverters, bevor die eigentliche metallurgische Schlacke gebildet ist« Die Zugabe der festen chromoxydfreien Stahlwerksschlacke kann auch bereits in die Roheisenchargxerpfanne erfolgen, so daß sie zun Zeitpunkt des Blasbeginnes bereits vorgewärmt ist und noch schneller flüssig wird. Erst nach Blasbeginn, nämlich innerhalb des Zeitraumes von 5 bis 20 "ρ der gesamten Blaszeit, gerechnet vom 31asbeginn, wird der für die metallurgischen Reaktionen (Entphosphorung, Entschwefelung) erforderliche Kalk, gegebenenfalls mit Zusatz von Flußmitteln, zugegeben. Bei der Bemessung des Kalksatzes wird selbstverständlich die in der zugesetzten festen Schlacke enthaltene freie CaO-Menge berücksichtigt.

Durch diese Arbeitsweise ist es beim Verblasen chromhaltiger Roheisensorten gelungen, die Zeit für die Bildung einer flüssigen, reaktionsfähigen Schlacke un mindestens 2 Minuten zu verkürzen; die Schlacken-

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bildung kann also innerhalb einea Zeitraumes von etwa ^O 'fo der Gesamtblasdauer beendet v/erden. Außerdom kann auf die sonst übliche Erzzugabe bei Blasbeginn, welche der rascheren Verflüssigung der Schlacke dienen soll, verzichtet werden, was sich in einer Erhöhung des Schrottsatzes und damit in einer Verbilligung der Einsatzkosten bemerkbar macht. Auch der Zusatz an Flußmitteln, welche stets ungünstig für die feuerfeste Zustellung sind, kann bei Verwendung fester Schlacke herabgesetzt werden. Schließlich drückt sich die Verminderung der 'Wartezeiten zur Entfernung von Lanzenbären in einer erheblichen Leistungssteigerung aus. Auch der Zusatz an Ferromangan in die Gießpfanne bei der Erzeugung unberuhigter Tiefziehstahle mit 0,2 0,4 $ Chrom kann gesenkt werden, weil bei Verwendung fester Schlacke für die Bildung einer Schutzschicht für das Roheisenbad der Auswurf von Metall und Schlackentröpfchen, welche zu Beginn des Prozesses einen hohen Mangangehalt haben, weitgehend unterbunden wird; der Mangangehalt des Stahls ist daher vor dem Abstich etwas höher als bei Stählen, die in herkömmlicher Weise erzeugt werden. In der nachstehenden Tabelle sind Betriebsergebnisse angeführt, die die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennen lassen.

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ohne Susatz mjLt Zusatz fester Schlacke fester Schlacke

243	nin	267	iain
455	ο	60	,δ
42	,34 $>	48	,69
88	88

Anzahl der Schmelzen (30 t Abstichgewicht)

Gesaint-Wartezeit infolge Verbärung der Blaslanze

Anzahl der Schmelzen/ Tag

Ausbringen Rohstahl gute Blöcke

Einsät ζ j e t jßj^o cjcstajil

flüssiges Roheisen 944,37 kg 892,02 kg

Schrott 206,47 « 260,37 "

Fe aus Erz 13,83 » 0 »

Kalk 50,60 " 43,37 "

Flußspat 4,48 " 2,70 »

feste Schlacke

(3-8 mm) 0 « 28,36 »

Pfannenguaa^g je t

Ferromangan 2,35 kg 1,82 kg

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Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung von Stahl nach, dem Gauerstoffaufblasverfahren, insbesondere zur Erzeugung weicher, unberuhigter, chromhaltiger Tiefsiehstähle aus einem chromhaltigen Roheisen, wobei basische Schlackenbildnor und gegebenenfalls Flußmittel zur Bildung einer flüssigen, reaktionsfähigen Schlacke zugegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Roheisen vor oder zu Beginn des Blasens pro Tonne metallischer Einsatz 5 bis 50 kg, vorzugsweise 20 bis 30 kg, feste chroraoxydfreie Schlacke mit einer Richtanalyse von

Fe 10 - 20 * SiO₂ 8 - 15 Mn h - 10 CaO 45 - 55 * MgO 1 - 5 * Al₂O₃ 1 - 5 P₂O₅ 1 - 3

und mit einer Körnung von 3 bis 20 mm, vorzugsweise 3 bis 8 ram, zugesetzt und sodann innerhalb des Zeitraumes von 5 bis 20 $ der Gosamtblaszoit, gerechnet vom Blasbeginn, die für dio Verschlackung der Begleitelemonte des Roheisens und für die Einstellung eines gewünschten Schlaclcenbasizitätsgrades erforderliche CaO-Menge in Form von gebranntem Kalk in den Konverter eingebracht werden.

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2. Vorfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlacke verwendet wird, deren Segerkegclfallpunkt zwischen I3OO und 1370° C und deren Fließpunkt unter I38O⁰ C liegt.

_t ORIGINAL INSPECTED

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