DE2303023A1

DE2303023A1 - Verfahren zum herstellen von rostfreiem stahl

Info

Publication number: DE2303023A1
Application number: DE19732303023
Authority: DE
Inventors: Roger Crowston; Myrddin Penry Davies; Hugh Willmott Frenfell
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1972-01-27
Filing date: 1973-01-22
Publication date: 1973-08-02
Also published as: FR2169297A1; GB1420597A; FR2169297B1; NL7301116A; JPS4884015A; IT977684B

Description

Patentanwalt

Karl A. Brose

Pipi.-Ing

DBr/Pz München-Pullach, 22. Januar 1973

BRITISH STEEL CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Bestimmungen des "Iron & Steel Act 1967", 33 Grosvenor Place, London SW1, England

Verfahren zum Herstellen von rostfreiem Stahl

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von rostfreiem Stahl.

Nach einem Gesichtspunkt besteht die vorliegende Erfindung aus einem Verfahren zum Herstellen einer Schmelze aus rostfreiem Stahl, bei dem eine kohlenstoffhaltige Schmelze aus eisenhaltigem Metall zusammen mit Ferrochrom hergestellt wird, die Schmelze durch Einführen eines sauerstoffenthaltenden Windes gefeint und anschließend der Schmelze beim Abstich Ferrosilizium zugegeben wird.

Das Feinen kann entweder nur durch Sauerstoffblasen oder durch ein ölbrermstoff/Sauerstoffblasen erfolgen; das Ferrochrom kann vorgewärmt sein beispielsweise durch ein ölbrennstoff/ Sauerstoffblasen und das eisenhaltige Metall, das Eisen sein kann, wie beispielsweise Roheisen, kann entweder im kalten Zustand oder im geschmolzenen Zustand als Charge eingegeben werden. Die Wahl, ob ein Heizöl verwendet wird, ist lediglich eine wirtschaftliche Frage, da hierdurch eine größere Flexibilität der Kontrolle möglich ist und fernerhin mehr Schrott verwendet werden kann.

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In der Praxis können viele verschiedene Änderungen bei den tatsächlich verwendeten Verfahrensschritten vorgenommen werden, von denen einige im folgenden angegeben sind:

a) Beschicken eines Konverters mit Ferrochrom von hohem oder niedrigem Kohlenstoffgehalt und Gußeisen im kalten Zustand und Schmelzen mit einem Heizöl/Sauerstoffwind, Feinen mit Heizöl/Sauerstoff oder Sauerstoff allein.

b) Beschicken eines Konverters mit Ferrochrpm von hohem oder niedrigem Kohlenstoffgehalt und Zugabe von heißem Gußeisen, Feinen mit Heizöl/Sauerstoff oder Sauerstoff allein.

c) Vorheizen eines Ferrochroms hohen oder niedrigen Kohlenstoffgehaltes in einem Konverter mit Heizöl/Sauerstoff und Zugabe von heißem Gußeisen, Feinen mit Heizöl/Sauerstoff oder Sauerstoff allein.

d) Schmelzen von Gußeisen in einem Konverter mit Heizöl/Sauerstoff und Zugabe von Ferrochrom hohen oder niedrigen Kohlenstoffgehaltes. Feinen mit Heizöl/Sauerstoff oder Sauerstoff allein.

Vorzugsweise wird das Ferrosilizium unmittelbar vor Abschluß des Feinens beispielsweise eine halbe bis eine Minute vor dem Abschluß des Feinens zugegeben. Die Temperatur der Schmelze beim Abschluß des Feinens kann oberhalb 1.750 ° C liegen und um diese Temperatur auf eine zum Abstich in eine Gießpfanne zweckdienliche Temperatur zu verringern, kann die Schmelze auf natürliche Weise innerhalb einer Zeitspanne abgekühlt werden und/oder Schrott aus rostfreiem oder beruhigten Stahl kann zugegeben werden, um den Temperaturabfall zu beschleunigen.

In sämtlichen oben angeführten Fällen wird Ferrosilizium entweder unmittelbar vor oder unmittelbar nach dem Abschluß des

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Verfahrensschritte des Feinens zugegeben und die Temperatur der Schmelze wird in der oben erwähnten Weise entweder dadurch verringert, daß abgewartet wird, bis sie auf natürliche Weise abkühlt oder daß Schrott aus rostfreiem oder beruhigten Stahl zugegeben wird. Falls Schrott aus beruhigtem Stahl verwendet wird, muß die Wirkung der Verdünnung berücksichtigt werden unter Berücksichtigung der ursprünglichen Charge aus Ferrochrom.

Der Verfahrensschritt des Feinens kann in drei aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt werden, beispielsweise wie dies in dem britischen Patent Nr. 1 209 987 beschrieben ist und zwar unter Verwendung einer Heizöl/Sauerstoffmischung, wobei die Strömungsmenge des Sauerstoffs konstant gehalten wird. In der ersten Stufe, die im wesentlichen eine Konditionierungsstufe und vorläufige Stufe zum Feinen des Schmelzbades darstellt, werden Ströme aus Sauerstoff und flüssigem kohlenstoffhaltigem Brennstoff aus der Lanze in Anteilen zugeführt, um einen Strom aus heißem Gas zu erzeugen, welches vergleichsweise reich an Verbrennungsprodukten und vergleichsweise arm an freiem Sauerstoff ist. Während der ersten Stufe, wie auch in sämtlichen drei Stufen des Feinens ist der Sauerstoffstrom im Überschuß zu der für die vollständige Verbrennung des Brennstoffes erforderlichen Menge und liefert so freien Sauerstoff in den zum Feinen verwendeten Gasen.

Insbesondere kann in der ersten Stufe der angewandte Sauerstoff Überschuß zwischen 25 % und 300 % Überschuß im Vergleich zu der theoretisch zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffes erforderlichen Menge betragen, in der zweiten Stufe während der eine erhebliche Entkohlung erfolgt, kann der Überschuß zwischen 1000 % und 1300 % betragen und in der dritten Stufe, d. h. in der letztlichen Stufe des Feinens und Regeins kann der Überschuß zwischen 25 % und 200 % betragen.

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Der Abstich der Schmelze von dem Konverter kann in eine Gießpfanne erfolgen und von dieser in Kokillen gegossen werden oder kann alternativ in Schrot oder ein feines Pulver von der Gießpfanne über einen Trichter umgeformt werden. In diesem Falle wird das geschmolzene Metall in der Gießpfanne in einen Gießtrichter gegossen, wo es durch eine feine Düse geleitet und durch eine Anzahl von Stickstoffstrahlen zerstäubt wird, folglich auseinandersprüht und als feiner Sprühstahl in einen Wasserbehälter fällt, in dem gleichfalls ein korrosionsverhinderndes Mittel enthalten ist.

Rostfreies Stahlpulver mit einer großen unterschiedlichen Anzahl von Siebgrößen kann mittels dieses Verfahrens zur Verwendung bei der Pulvermetallurgie erzeugt werden und in Mischung mit einem Binder kann ein derartiges Pulver beispielsweise als schützender Oberflächenbelag verwendet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform näher erläutert. Diese spezielle Ausführungsform befaßt sich mit der Herstellung eines hickelfreien rostfreien Stahles und entspricht dem oben angegebenen Beispiel a).

Zunächst wurden 1538 Pfund kalten.Gußeisens und 672 Pfund Ferrochrom mit hohem Kohlenstoffgehalt, welcher 6 % Kohlenstoff und zwischen 60 und 65 % Chrom enthielt in einen ein Tonnen LD-Konverter zusammen mit 80 Pfund Kalk und 30 Pfund Ferrosilizium eingegeben. Diese Charge wurde durch Verbrennung aus einer Heizöl/Sauerstofflanze vollkommen geschmolzen, welche durch die Oberseite des Konverters abgesenkt wurde und es wurde die Temperatur der Schmelze auf die Größenordnung von 1400 C gebracht. Das in die Ausgangscharge eingegebene Ferrosilizium dient dem Ausgleich der Siliziumverluste aus dem kalten Gußeisen während dieser Schmelzstufe, wobei Silizium in vorteilhafter Weise dazu beiträgt, die Menge an während des

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Erhitzens gebildeten Chromoxydes zu senken und es stellt folglich einen vorteilhaften Zuschlag zur Ausgangseharge dar.

Hieran anschließend wurde die Schmelze dann gefeint, wobei die Sauerstoffströmungsmenge bei 8^00 cu.ft/hr konstant gehalten wurde. Die erste Stufe dauerte 5 Minuten, wobei hierbei 22 Gallonen an Heizöl verbraucht wurden, die zweite Stufe dauerte 10 Minuten, während der 3 Gallonen Heizöl verbraucht wurden und die dritte Stufe dauerte 6 Minuten, wobei hierbei 22 Gallonen Heizöl verbraucht wurden. Der Heizwert des Öls lag bei ungefähr 150.000 B.Th.U./Gallone. Während der ersten Stufe wurde Kalk zum Verschlacken der Verunreinigungen zugegeben, wobei nach 1 Minute 40 Hund und nach 4 Minuten 30 Pfund zugegeben wurden.

Die Endtemperatur lag in der Größenordnung von 1750 C und bei Beendigung des Verfahrensschrittes des Feinens oder genauer gesagt 1/2 Minute vor dem Ende des Blasens wurde Ferrosilizium in die Schlacke eingegeben, um das Wiedergewinnen des Chroms zu vergrößern, d. h. um irgendwelche Chromgehalte in der Schlakke dazu zu zwingen, zurück in das geschmolzene Metall zu gehen. Ungefähr 50 Pfund wurden auf diese Weise zugegeben.

Der Konverter wurde dann für eine Zeitspanne, beispielweise 10 Minuten oder so gehalten, während er auf eine zweckdienliche Abstichtemperatur von ungefähr 1570° C abkühlte. Der prozentuale Gehalt des Chroms in dem Stahl, der bei dieser Schmelze erzielt wurde betrug ungefähr 16,5 %.

Wie bereits oben erwähnt, kann der Inhalt des Konverters in Kokillen über eine Gießpfanne gegossen werden, oder an Stelle dessen in Schrot umgewandelt werden.

Im letzteren Fall wird der Konverter in eine Gießpfanne abgestochen, aus der das Metall wiederum in einen Gießtrichter um-

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gegossen wird, um dadurch eine vergleichsweise konstante Drucksäule des Metalls in diesem Gefäß zu halten. Als Ergebnis hiervon tritt das Metall aus einer Düse in der Unterseite des Gießtrichters mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit aus. Die verwendete Düse weist eine Anzahl von Sekundäröffnungen auf, die in einem Winkel zu der Hauptdüse gerichtet sind und durch welche ein inertes Gas, wie beispielsweise Stickstoff geblasen wird, so daß bei dieser Anordnung der aus Metall bestehende Hauptstrom aufgerissen wird oder atomisiert wird und zerstäubt, während er durch die Düse hindurchläuft.

Ein Wasserbad ist unterhalb dieses Sprühstrahles aus Metallschrot angeordnet, worauf dieses bei Berührung erstarrt und als diskrete Teilchen auf dem Boden des Wasserbades gesammelt wird.

Das Wasser kann ein korrosionsverhinderndes Mittel enthalten, beispielsweise die unter der Bezeichnung Tri-Ethanolamin bekannte organische Verbindung.

Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf ein spezielles Arbeitsverfahren beschrieben wurde, soll hervorgehoben werden, daß die verschiedenen Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die Verfahrensstufen des Feinerns, auf die Bezug genommen wurde, in Abhängigkeit von der Größe des Konverters, der Zusammensetzung der Roheisencharge und des Ferrochroms und in Abhängigkeit von der Tatsache, ob letzteres vorgeheizt wurde oder nicht usw. geändert werden. Weiterhin kann die anfängliche Zugabe von Ferrosilizium bei bestimmten Betriebsbedinungen nicht notwendig sein.

Nickel kann in gleicher Weise entweder vor, während oder nach der Verfahrensstufe des Feinens zugegeben werden, solange eine

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für das Lösen erforderliche Zeit zugestanden wird.

Nach der vorliegenden Erfindung kann rostfreier Stahl in wesentlich wirtschaftlicherer Weise hergestellt werden, als dies in den üblichen Elektroöfen möglich ist. Die Kapitalkosten sind niedriger und eine gute Ausbeute ist aus dem billigsten chromhaltigen Erz in vergleichsweise kurzer Zeit von Abstich zu Abstich erreichbar, insbesondere wenn der Heizöl/Sauerstoffwind verwendet wird.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1) Verfahren zum Herstellen von rostfreiem Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß eine kohlenstoffhaltige Schmelze aus eisenhaltigem Metall zusammen mit Ferrochrom erzeugt wird, daß die Schmelze durch Einführen eines sauerstoffenthaltenden Windes gefeint wird und daß anschließend Ferrosilizium der Schmelze zugegeben wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Wind im wesentlichen aus Sauerstoff besteht.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Wind aus Sauerstoff und Heizöl besteht.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verbrennung des Heizöles das Schmelzen der Charge zusätzlich zum Feinen der Schmelze herbeigeführt wird.

5) Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verfahrensschrittes des Feinens Sauerstoff im Überschuß zu der für die vollständige Verbrennung des Brennstoffes erforderlichen Menge zugeführt wird und dadurch freier Sauerstoff in den zum Feinen verwendeten Wind erzeugt wird.

6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Feinens in drei aufeinanderfolgenden Stufen nach dem britischen Patent Nr. 1 209 987 durchgeführt wird.

7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe Sauerstoff zwischen 25 % und 300 % im Überschuß zu der theoretisch zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffes erforderlichen Menge zugeführt wird, daß in der zweiten Stufe der Überschuß zwischen 1000 % und 1300 % und in

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der dritten Stufe der Überschuß zwischen 25 % und 200 % beträgt.

8) Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eisenhaltige Metall Eisen ist.

9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen Roheisen oder Gußeisen ist.

10) Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrosilizium vor der Beendigung des Feinens zugegeben wird.

11) Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze aus dem Konverter in eine Gießpfanne abgestochen und anschließend in Schrot oder feines Pulver über einen Gießtrichter umgeformt wird.

12) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze in einen Gießtrichter gegossen wird, der mit einer feinen Düse versehen ist, durch welche die Schmelze hindurchläuft und durch eine Anzahl von Stickstoffstrahlen zerstäubt wird und folglich zersprüht und als feiner Sprühstrahl in einen Wasserbehälter fällt.

13) Verfahren nacn Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser ein korrosionsbehinderndes Mittel enthält.

14) Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze entweder vor, während oder nach dem Verfahrensschritt des Feinens Nickel zugegeben wird, um sich in der Schmelze zu lösen.

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