DE2428465A1 - Verfahren zum herstellen von rostfreiem stahl - Google Patents

Verfahren zum herstellen von rostfreiem stahl

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Description

Verfahren zu-m Herstellen von rostfreiem Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum-Herstellen von rostfreiem Stahl.
Das bekannte Sauerstoff-Stahlerzeugungsverfahren wird dadurch ausgeführt, daß im wesentlichen reiner Sauerstoff durch eine Lanze auf oder etwas unterhalb der Oberfläche der Eisenschmelze geblasen wird, welche in einem basischen Sauerstoff-Stahlkegel enthalten ist. Dieses Verfahren stellt gegenüber dem Bessemer-Verfahren einen Fortschritt dar, da es zu beträchtlich überlegenen Erzeugnissen führt und es stellt gegenüber herkömmlichen Erzeugungsverfahren, wie der Stahlerzeugung im SM-Ofen einen Fortschritt dar, da mit Hilfe des basischen Sauerstoff-StahlerZeugungsverfahrens je Einheit aufgewandten Kapitals und je Zeiteinheit höhere Produktionsleistungen erzielbar sind. Das Verfahren kann zur Herstellung von einfachen Kohlenstoffstählen sowie zur Herstellung- von rostfreiem Stahl verwendet werden.
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Beim Sauerstoff-Stahlerzeugungsverfahren wird relativ reiner Sauerstoff auf das auf hohen Temperaturen gehaltene Flüssigkeitsbad geblasen. Obgleich ein Strom reinen Sauerstoffs einfach auf die Badoberfläche aufprallt, sind die Abgase des Verfahrens im wesentlichen sauerstoff frei. Die sich auf hoher Temperatur befindliche Metallschmelze besitzt eine extreme chemische Aktivität und es findet eine Vielzahl von Reaktionen mit Sauerstoff statt. Von diesen bei der Stahlherstellung ablaufenden Reaktionen seien genannt die Umsetzung von Eisen mit Sauerstoff unter Bildung von Eisenoxid, die Umsetzung von Chrom mit Sauerstoff unter Bildung von Chromoxid, die Umsetzung von Kohlenstoff mit Sauerstoff unter"Bildung von Kohlenoxiden und die Umsetzung verschiedener weiterer Bestandteilen, wie Aluminium-, Silicium und Mangan unter Bildung ihrer entsprechenden Oxide, welche üblicherweise in die Schlacke gehen.
Von den verschiedenen vorstehend genannten Reaktionen ist es im Hinblick auf den IPrischvorgang am wichtigsten, die Reaktion zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff mit dem Zweck herbeizuführen, Kohlenstoff aus dem schmelzflüssigen Metall zu entfernen. Die Reaktion zwischen Sauerstoff und Eisen wird nach Möglichkeit vermieden, da sie' einen Eisenverlust darstellt. Die Reaktion zwischen Sauerstoff und Chrom sollte gleichfalls vermieden werden, da sie zu einem Verlust des Schmelzbades an Chrom führt, welches in die Schlacke geht. Das Vorhandensein von Chromoxiden in der Schlackenphase führt jedoch zu einer zähen Schlacke, welche sich ungünstig auf den IPrischvorgang auswirkt. Eine zähflüssige Schlacke ist unerwünscht, da sie die Oberfläche des Schmelzbades abschließt, wodurch das Entweichen der Kohlenoxide behindert wird, was.eine Störung der im folgenden noch weiter erläuterten Entfernung von Kohlenstoff aus der Schmelze darstellt.
Beim Sauerstoffstahl-Herstellungsverfahren trifft der durch die Lanze zugeführte Sauerstoff anscheinend auf die im Tiegel
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enthaltene flüssige Phase auf und reagiert mit Kohlenstoff, Chrom, Eisen und allem anderen, was oxidierbar ist. Es wird angenommen, daß' der Sauerstoff nicht notwendigerweise direkt mit dem Kohlenstoff reagiert, sondern daß er vielmehr Teil eines Sauerstoffbestandes innerhalb des Tiegels wird. Unter den während der Umwandlung vorherrschenden Bedingungen tritt eine kräftige Bad-Umrührung auf und ist der Sauerstoff beweglich. So kann beispielsweise der auf die (Bad)Oberfläche auftreffende Sauerstoff mit Eisen unter Bildung eines Eisenoxides reagieren, welches ein Teil des Sauerstoffbestandes innerhalb des Tiegels wird, jedoch kann das Eisenoxid mit Kohlenstoff unter Bildung von Eisen und Kohlenoxid reagieren, so daß am Ende die Wirkung des Sauerstoffs darin besteht, ein Kohlenoxid zu erzeugen. Neben anderen Einflußgrößen sind es die thermodynamischen Gegebenheiten, die bestimmen, welche Verbindungen gebildet werden. So können beispielsweise Kohlenstoff und Sauerstoff miteinander unter Bildung von entweder Kohlen-Dioxid oder Kohlen-Monoxid oder unter Bildung beider Oxide reagieren. Unter den im Tiegel vorherrschenden Bedingungen sind die thermodynamisehen Gegebenheiten derart, daß die Gleichgewichtsverteilung zwischen Kohlenmonoxid und Kohlendioxid derart ist, daß mehr als 90$ der gebildeten Kohlenoxide aus Kohlenmonoxid bestehen.
Eine gänzlich unterschiedliche Wirkung wird durch das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen. Hach dem Massenwirkungsgesetz wird die Verteilung zwischen den Reaktionspartnern und den Reaktionsprodukten eher oder mehr beeinflußt als die Verteilung zwischen verschiedenen Produkten. So kann beispielsweise Sauerstoff mit Kohlenstoff unter Bildung von Kohlenoxid in dem System reagieren. Demzufolge ist es nach dem Massenwirkungsgesetz zwecks Förderung einer reversiblen Reaktion erforderlich, die Reaktionsprodukte zu entfernen und dadurch die Reaktion weiter zu treiben, so daß weiterhin Reaktionsprodukte gebildet werden. Bei den verschiedenen oben bezeichneten Reaktio-
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neu, welche sich um den verfügbaren Sauerstoff streiten, ist sowohl die Affinität des Sauerstoffs zu den verschiedenen Bestandteilen der Schmelze als auch die Konzentration der Reaktionsprodukte der verschiedenen Reaktionen von Einfluß, um zu "bestimmen, welche der im üegel vorhandenen Bestandteile sich mit Sauerstoff umsetzen werden.
Zur Förderung der Reaktion von Sauerstoff mit Kohlenstoff sind viele Varianten des Sauerstoffstahl-EerStellungsverfahrens vorgeschlagen worden. Zu diesen Torschlägen zählt das Einführen von Sauerstoff unterhalb der Schmelzbadoberfläche, so daß Sauerstoffblasen über die ganze Schmelze verteilt sind und demzufolge dem Kohlenstoff überall in der Schmelze Sauerstoff zur Verfugung steht. Ferner ist vorgeschlagen worden, Mischungen aus Sauerstoff und Inertgas, d.h. Argon, so zuzuführen, daß die Sauerstoffblasen nicht zu sehr mit den die Reaktionsprodukte darstellenden Kohlenoxiden beladen werden. Jedoch führt die intensive Oxydationswärme im allgemeinen dazu, daß der unterhalb der Schmelzbadoberfläche zugeführte Sauerstoff oder die Argon-Sauerstoff-Mischungen die Blasformen oder porösen Stopfen verbrennen oder andersartig zerstören, durch welche die Gasmischungen eingeführt worden sind. Außerdem sind zur signifikanten Verringerung der Kohlenoxide innerhalb der Blasen extrem große Argonvolumina erforderlich, die in der Größen-Ordnung von 14,15 Nnr/ton gefrischten Stahls liegen. Außerdem können sich Oxide in der Nähe der Blasformen ausbilden, welche die feuerfeste Auskleidung bei ihrem Aufsteigen an die Badoberfläche angreifen können, wodurch die Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung herabgesetzt wird.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von rostfreiem Stahl zu schaffen, welches ein Frischen der Stahlschmelzen unter Vermeidung der obengenannten Nachteile bekannter Verfahrensweisen gestattet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zum Erzeugen eines chromhaltigen rostfreien Stahls geeignete und wenigstens teilweise flüssige Charge in einen Sauerstoffstahltiegel, der in seinem Bodenbereich eine Blasform besitzt, eingesetzt wird, daß Sauerstoff durch eine Lanze auf die Oberfläche oder unterhalb der Oberfläche der Charge zugeführt wird, daß ein Inertgas oder ein endothermisches Gas durch die Blasform zugeführt wird, daß im Tiegel ein unter Atmosphärendruck liegender Druck aufrechterhalten wird und daß ein rostfreies Stahlerzeugnis gewonnen wird.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von rostfreiem Stahl, bei welchem eine chromhaltige und zur Herstellung rostfreier Stähle geeignete Schmelze mit Sauerstoff in einem Sauerstoffstahltiegel verblasen wird und ein Inertgas durch wenigstens eine Blasform im Boden des Tiegels eingeführt . wird, während das Tiegelinnere oberhalb des ilüssigkeitsspiegels auf einem Druck gehalten wird, welcher unter Atmosphärendruck liegt. . '
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung von rostfreiem Stahl mit Hilfe des Sauerstoffstahl-Herstellungsverfahrens, wobei eine zur Erzeugung chromhaltiger rostfreier Stähle geeignete flüssige Charge in einen Sauerstoffstahitiegel eingesetzt wird, welcher an seinem Boden eine Blasform besitzt* Sodann wird dem Tiegel Sauerstoff durch eine Lanze derart zugeführt, daß der Sauerstoff auf die Oberfläche des flüssigen Einsatzes aufprallt oder daß der Sauerstoff unterhalb der Badoberfläche zugeführt wird. Dann wird ein Inertgas oder endothermisches Gas durch die Blasform zugeführt, welche sich im Tiegelboden befindet, wobei ein unter Atmosphärendruck liegender Druck innerhalb des Tiegels aufrechterhalten wird. Obgleich vorstehend von einer flüssigen Charge gesprochen worden ist, kann es sich bei der eingesetzten Charge um eine Mischung aus. flüssigem und festem Material handeln.
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Unter dem Ausdruck "Inertgas11 soll im Rahmen der Erfindung ein Gas verstanden werden, welches in keinem nennenswerten Ausmaß an den Reaktionen teilnimmt, welche in dem' Tiegel ablaufen. Als typische Inertgase seien Argon und Stickstoff genannt. Unter dem.Ausdruck "endothermisches Gas" sei im Rahmen der Erfindung ein Gas verstanden, welches in dem Schmelzbad endotherm reagiert, wobei jedoch weder das Gas noch seine Reaktionsprodukte einen Einfluß auf das erzeugte Metall ausüben. Als zwei typische endotherme sehe Gase seien Wasser (Dampf) und Kohlendioxid genannt, wobei Wasser bei den Bedingungen innerhalb des Bades in' Wasserstoff und Sauerstoff zerfällt, während Kohlendioxid in Sauerstoff und Kohlenmonoxid zerfällt. Argon wird bevorzugt dann verwendet, wenn Stähle mit niedrigen Stickstoffgehalten erzeugt werden sollen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind eine oder mehr Blasformen im Tiegelboden in oder nahe an der Mittellinie des Bodens angeordnet, die in der gleichen Ebene liegt wie die Rotationsachse des Tiegels, so daß die Blasform sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Tiegels befindet, wenn der Tiegel zwecks Begichtung oder Entleerung in die eine oder andere Richtung gekippt ist. Es ist gleichfalls, bevorzugt, Argon oder ein anderes Inertgas unter einem relativ hohen Druck zuzuführen, so' daß die Ausdehnung des Gases in der Blasform eine örtliche Kühlwirkung hervorruft, welche dazu dient, die Gefahr der Beschädigung der Blasform durch die Hitze der umgebenden schmelzflüssigen Charge auszuschließen oder wenigstens zu verringern*
Mit der der Beschreibung und den Patentansprüchen zu entnehmenden Angabe, wonach die Blasform (en) im "Bodenbereich" des Tiegels angeordnet ist, soll zum Ausdruck gebracht werden, daß der Bereich, in welchem die Blasform oder die Blasformen angeordnet ist bzw. sind die .Seitenwandungen des Tiegels an oder nahe bei der untersten Oberfläche umschließen. Demzufolge
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können die Blasformen entweder in horizontaler oder in vertikaler Richtung durch die feuerfeste Auskleidung hindurchgeführt sein. Bei horizontaler Durchführung muß damit gerechnet werden, daß die Lebensdauer der Auskleidung vermutlich kürzer ist als bei zentraler Anordnung der Blasformen; die Durchmischung wird jedoch gründlicher oder besser sein. -
Der Tiegel muß während des Umwandlungsvorganges' der Erfindung auf einem Druck gehalten werden, der unter Atmosphärendruck liegt. Ein unter Atmosphärendruck liegender Druck wird durch Verwendung eines abgedichteten Abzuges und mit Hilfe eines kräftigen Absaugsystems aufrechterhalten, welches imstande ist, dl« gasförmigen Reaktionsprodukte und das Inertgas mit hinreichender Geschwindigkeit abzuführen, um den angestrebten unter Atmosphärendurck liegenden Druck aufrechtzuerhalten· Vorzugsweise wird der Druck im Umwandlungsgefäß mit fortschreitender-Umwandlung zunehmend abgesenkt. Drücke von maximal 100 mm Hg müssen aufrechterhalten werden, jedoch niedrige Drücke können häuf ig erforderlich sein, was von der angestrebten Fertiganalyse der Legierung abhängt. Werden beispielsweise Kohlenstoffgehalte von O,O2?6 oder niedriger angestrebt, so-wird üblicherweise ein Gefäßdruck von weniger als 20 mm Hg erforderlich sein.
Wie oben erwähnt, ist es wünschenswert, die Reaktionen in einem ß«ierstoffstahltiegel derart zu führen, daß Sauerstoff lediglich mit Kohlenstoff, -jedoch nicht mit Eisen und Chrom reagiert. Es ist ein Ziel der Erfindung, die Sauerstoff-Kohlenetoff -Reaktion zu fördern und das erfindungsgemäße Verfahren enthält wenigstens vier Maßnahmen, um diese Reaktion zu fördern und die anderen Reaktionen zu unterdrücken oder zu behindern* Als erste Maßnahme sei das Hervorrufen der Umwandlung bei einem unter Atmosphärendruck liegendem Druck genannt, welche« die Entfernung von Materialien der Dampfphase aus dem
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Tiegel begünstigt. Da die Reaktion von Sauerstoff und Kohlenstoff in erster Linie zu Kohlenmonoxid und zu einer geringen Menge an Kohlendioxid führt und da es sich bei diesen beiden Reaktionsprodukten um Gase handelt, veranlaßt der Betrieb des Tiegels bei unter Atmosparendruck liegendem Druck den Sauerstoff, sich mit Kohlenstoff in einem größeren Kaße umzusetzen als wenn das Verfahren bei atmosphärischem oder Überdrücken ausgeführt werden würde.
Zweitens sei erwähnt, daß selbst unter Vakuum die statische Flüssigkeitsdruckhöhe der Schmelze beträchtlich ist und daß der Massentransport der Kohlenoxide durch die Schmelze eine gewisse Zeitdauer erfordert. Das Einführen eines Argonstromes unterhalb der Flüssigkeit erzeugt Gasblasen innerhalb der Schmelze, in welcher (welchen) ein sehr niedriger Kohlenoxid-Partialdruck herrscht. In der Tat stellt jede Sauerstoffblase in situ ein Kohlenoxidvakuum dar, welches das Kohlenoxid dazu veranlaßt, die Schmelze zu verlassen und in die Blasen einzutreten, wodurch der Sauerstoffbestand selbst bei höheren Drücken unterhalb der Schmelzbahnoberfläche in Richtung auf die Kohlenoxidbildung verschoben wird.
Als dritte Maßnahme sei genannt, daß beim Aufsteigen der Gasblasen durch die Schmelze eine kräftige Badumrührung hervorgerufen wird, durch welche alle Bereiche des geschmolzenen Materials im Tiegel dem Unterdruck an der Oberfläche ausgesetzt v/erden, wodurch, die Freisetzung der Kohlenoxide und deren Entweichen aus dem Tiegel noch weiterhin gefördert wird, so daß der Sauerstoffbestand in Richtung auf die Bildung von Kohlenoxiden verschoben wird.
Viertens wird durch Verschiebung des Sauerstoffbestandes in Richtung auf die Reaktionen mit Kohlenstoff anstelle von Reaktionen mit anderen Bestandteilen die Bildung von Chroi.io::id
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auf ein Minimum herabgesetzt, was zur Folge hat, daß die Schlaclcenphase weniger zähflüssig ist, was wiederum erleichtert, das geschmolzene Metall dem Unterdruck auszusetzen, um das Entweichen der Kohlenoxide aus der Schmelzbadoberfläche zu fördern.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Erosion der feuerfesten Auskleidung verringert wird, da dafür Sorge getragen wird, daß die Reaktionen innerhalb des Schmelzbades in'von den feuerfesten Auskleidungen entfernten Bereichen ablaufen.
Weitere Merkmale,' Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In dieser zeigen
I1Xg. 1 einen Schnitt durch eine zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung entlang der Linie 1-1 in Pig. 2,
Pig. 2 einen Schnitt durch die in Pig. 1 dargestellte Vorrichtung entlang der Linie 2-2,
Pig. 3 einen Schnitt durch die in Pig. 1 dargestellte Vorrichtung in einer Stellung, bei welcher geschmolzenes Metall aus dem Tiegel abgezogen wird.
Die Zeichnungen stellen einen Tiegel 10 dar, der eine stählerne Außenhaut 11 und eine feuerfeste Auskleidung 12 besitzt. Der Tiegel ist mit einem Stützring 13 versehen, an welchem Achsen
15 befestigt sind, mit deren Hilfe der Tiegel rings um eine horizontale Achse drehbar ist, so daß er zwecks Begichtung und Entleerung gekippt v/erden kann. Der Tiegel ist mit einer Lanze
16 versehen, die sich über ein mit Planschen versehenes An-
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Satzteil 18 durch, einen Abzug 17 erstreckt. Der Abzug ist gegen das obere Ende des Tiegels abgedichtet, indem er über eine Dichtung 21 an einem Dichtungsring 20 anliegt.
Durch den Boden des Tiegels 10 hindurchgehend sind zwei Blasformen 22 dargestellt, welche über Leitungen 23 mit einem Sammler 25 verbunden sind, der die Leitungen 23 und demzufolge die Blasformen 22 mit Argon speist. Eine wenigstens teilweise flüssige Charge 26 befindet sich in dem Tiegel, durch welche Argonblasen 27 hindurchtreten.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird'eingeleitet, wenn sich der Abzug 17 und die Lanze 16 in einer weit oberhalb des Tiegels 10 befindlichen Stellung befinden. Der Tiegel 10 wird auf den Achsen 15 in eine gekippte Stellung gedreht, in welcher er mit einer zur Herstellung rostfreien Stahls geeigneten Charge beschickt wird. Die schmelzflüssiges Eisen umschließende Charge enthält 0 bis 30% Chrom, 0 bis 80% ITiekel, 0,1 bis 7% Kohlenstoff und die üblichen Verunreinigungen sowie herkömmliche Schlackenbildner. Während des Chargierens sind die Blasformen zum größten Teil oberhalb des Jlüssigkeitsspiegels, jedoch wird zum Offenhalten der Blasformen eine konstante Gasströmung durch die Blasformen aufrechterhalten, um jegliche Möglichkeit'zum Eintreten von geschmolzenem Metall in die Blasformen zu vermeiden. Aus wirtschaftlichen Gründen besteht die genannte Gasströmung vorteilhafterweise aus Luft oder Stickstoff.
Ist die Charge in den Tiegel eingebracht, so wird dieser um die Achsen 15 gedreht und in seine in Fig. 1 dargestellte aufrechte Stellung zurückgeführt. Der Abzug 17 wird abgesenkt, um dichtend am Dichtring 20 anzuliegen und die Lanze 16 wird durch den mit Flanschen versehenen Ansatzteil 18
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hindurchgeführt und in eine Stellung abgesenkt, die unmittelbar oberhalb der Oberfläche des flüssigen Einsatzes liegt, wie in Fig. 1 dargestellt. Eine nicht dargestellte Absaugeinrichtung wird in Gang gesetzt, um Gase aus dem Abzug 17 und dem Tiegel 10 in dem Maße abzusaugen, daß ein Unterdruck, wie zuvor beschrieben, im Konverter aufrechterhalten wird.
Die Umwandlung wird durch das Aufblasen von Sauerstoff durch die Lanze auf die Oberfläche der schmelzflüssigen Charge mit einem Druck hervorgerufen, welcher hinreichend groß ist, um eine Vertiefung in der Chargenoberfläche zu verursachen, wie mit dem Bezugszeichen 28 angedeutet. Eine besondere Schlackenphase ist nicht dargestellt, obgleich sie im Betrieb vorliegt. Während der Sauerstoffblasperiode der Umwandlung wird Argongas durch den Sammler 25 und dann durch die Blasformen 22 hindurchgeführt, welches unter kräftiger Blasenbildung durch das im Tiegel 10 enthaltene schmelzflüssige Metall hindurchgeht. Vorzugsweise erfolgt die Zuführung von Argon bei einem hohen
Druck von wenigstens 0,07 kg/mm , so daß es sich beim Eintreten in das Schmelzbad ausdehnt, um so unmittelbar im Bereich der Blasformen einen Kühleffekt, hervorzurufen, der einen schonenden Einfluß auf die feuerfeste Auskleidung in diesem Bereiche besitzt. Argon wird in einer Menge von 0,14 bis 2,83 Hm /min zugeführt. Wie zuvor erläutert, führen der niedrige Partialdruck der Kohlenoxide in den Blasen 27 und die lebhafte Badbewegung, welche durch das■Aufsteigen der Argonblasen hervorgerufen wird, wodurch alle Bereiche des geschmolzenen Metalls 26 an die Oberfläche des Tiegels 10 gelangen, zu einer Bevorzugung der Umsetzung von Sauerstoff mit Kohlenstoff anstelle einer Umsetzung mit Eisen oder Chrom, was zur Folge hat, daß sehr wenig an schädlichen Chromoxiden oder an Eisenoxiden, die einen Eisenverlust darstellen wurden, gebildet werden, und daß eine hohe Ausbeute an Kohlenoxiden je Einheit zugeführten Sauerstoffs erzielt wird.
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Nach, der Vollendung der Umwandlung kann es wünschenswert sein, dem durch die Blasformen 22 strömenden Argon etwas Naturgas beizumischen, um die Schmelze zu desoxidieren. Anschließend wird die Lanze 16 zurückgezogen, der Abzug 17 angehoben und der Tiegel in die in Fig. 3 gezeigte Stellung gekippt, um das geschmolzene Metall durch, die Austragseinrichtung 30 abzugießen. Während der Umwandlung ist die Austragseinrichtung 30 mit einer Vakuumkappe versehen, um Luft daran zu hindern, in den Tiegel hineingezogen zu werden und um ein Heraus spritz en der flüssigen Charge zu vermeiden.
Bei dem mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Stahl kann es sich um einen ferritischen oder austenitischen rostfreien Stahl oder auch um eine Nickel-Superlegierung handeln.
Als spezifisches Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde das erfindungsgemäße Verfahren benutzt, um einen rostfreien Stahl mit maximal 0,025% Kohlenstoff, 1,5 bis 1,9% Mangan, 0,3 bis 0,6% Silicium, 18 bis 19% Chrom, 8,75 bis 10% Nickel und maximal 0,04% Phosphor sowie 0,015% Schwefel zu erzeugen.
Der Verfahrensablauf wurde durch das Kippen des Gefäßes eingeleitet worauf 68 850 kg geschmolzenes Metall eingesetzt wurden, welches 0,96% Kohlenstoff, 0,9-4-% Mangan, 0,031% Phosphor, 0,015% Schwefel, 0,38% Silicium, 19,05% Chrom, 9,25% Nickel sowie als Rest im wesentlichen Eisen enthielt. Obgleich sich in diesem Fall der gesamte Einsatz im schmelzflüssigen Zustand befand, läßt sich das erfindungsgemäße. Verfahren auch unter Verwendung einer Charge durchführen, Vielehe teilweise geschmolzen und teilweise fest ist. Der feste Einsatz kann rostfreien Stahlschrott, Ferrochromlegierungen oder andere feste metallhaltige Stoffe umschließen.
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Während des Chargierens des Schmelzgefäßes wurde Argongas " durch die Bodenblasformen geführt, um das Verschließen oder Zuwachsen dieser Blasformen durch geschmolzenes Metall zu verhindern. Argon wurde in einer Menge von 0,42 Min /min zugeführt. Stickstoff, Kohlendioxid und sogar Luft können an dieser Stelle des Verfahrens durch die Blasformen geleitet werden, um teures Argon einzusparen. An dieser Stelle des Verfahrens, bei welcher sich der Abzug nicht abdichtend am Schmelzgefäß befindet und dieses sich in einer gekippten Stellung befindet, kann die Badtemperatur leicht gemessen werden. Bei dem hier beschriebenen Verfahren betrug die Badtemperatur nach dem Chargieren 154-9 °C.
Nach Beendigung des .Chargiervorganges wurde das Schmelzgefäß in die Vertikalstellung gedreht und wurde der Abzug mit dem oberen Ende des Gefäßes in Eingriff gebracht, um eine Dichtung zu schaffen, die imstande ist, ein Vakuum aufrecht zuerhalten. Die Lanze wurde auf eine Höhe von 101,6 cm über der Badoberfläche abgesenkt, das Vakuumsystem wurde in Betrieb gesetzt und Sauerstoff wurde in einer Menge von 28,31 Nm-Vmin durch die Lanze geblasen.Das Vakuumsystem wurde derart betrieben, daß ein absoluter Druck von 180 mm Hg im Schmelzgefäß aufrechterhalten wurde. Nach einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Sauerstoff-Blasvorgang begonnen werden, bevor ein Vakuum im Schmelzgefäß ausgebildet ist, so daß der anfängliche Kohlenstoffabrand bei Atmosphärendruck ausgeführt wird. Ferner kann nach einer weiteren Abwandlung der Erfindung ein Abschlacken des Gefäßes nach einem kurzen Blasen bei Atmosphärendruck vorgenommen werden, wonach dann das Verblasen von Sauerstoff bei unter Atmosphärendruck liegendem Druck vorgenommen wird.
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Das Einblasen des Sauerstoffs wurde bei fortschreitend geringer werdenden Sauerstoffmengen und fortschreitend niedrigeren absoluten Drücken ausgeführt. Sauerstoff wurde mit 28,31 Hin /min zehn Minuten lang bei einem Kammer druck von 180 mm Hg in das Schmelzgefäß eingeblasen, worauf die Sauerstoff-Blasmenge auf 2318 Nnr/min verringert wurde und der Kammerdruck auf 150 inm Hg herabgesetzt wurde. Nach. 17minütigem Blasen in der angegebenen Weise wurde die eingeblasene Sauerstoffmenge auf 19 »6 lfar/min und der Kammerdruck auf 135 mm Hg herabgesetzt. Fünf Minuten später wurde der Kammerdruck sodann auf 50 mm Hg verringert. Nach weiteren fünf Minuten wurde die Menge des eingeblasenen Sauerstoffs auf 12,6 MiaVmin und der Kammerdruck auf 35 mm Hg verringert. Nach einer weiteren 9-minütigen Blaszeit war das Einblasen von Sauerstoff beendet und wurde der. Kammerdruck auf 6 mm Hg herabgesetzt .
Zur Verminderung des Sticks to ff gehalt es im. Stahl wurde die Argon-Flußmenge auf 0,84- Nur/min gesteigert und der Kammerdruck fortschreitend über einen Zeitraum von 16-Minuten auf 0,6 mm Hg herabgesetzt, wonach die Vakuumdichtung aufgebrochen und das Schmelzgefäß zwecks Probenahme und Messung der Badtemperatur gedreht wurde. Die Probe wurde analysiert, um bestimmen zu können, welche Zusätze noch zum Erreichen der angestrebten chemischen Zusammensetzung erforderlich waren. Die Badtemperatur wurde mit 1695 C bestimmt. Die Probe enthielt 0,009% Kohlenstoff, 0,58% Mangan, 0,03% Phosphor, 0,014-% Schwefel, 18,4-% Chrom, 9,38% Nickel und 0,08% Silicium.
Während sich das Schmelzgefäß in seiner gedrehten Stellung befand, wurden 675 kg 50%iges Ferrosiliciuia, 1350 kg gebrannter Kalk und 202,5 kg Flußspat als Schlackenreduktionsmischung zugesetzt. Das Schnei zgefäß wurde in die Vertikal-,
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stellung zurückgeführt und der Inhalt des Schmelzgefäßes wurde mit Hilfe von Argonblasen verrührt oder durchmischt. Das Ferrosilicium in der Reduktionsmischung reduzierte die Chromoxide aus der Schlacke und führte das Chrom wieder der Metallphase zu, während der gebrannte Kalk und der Flußspat die Schlacke flüssig hielten. Nachdem die Schlacke sorgfältig reduziert worden war, wurde das Schmelzgefäß erneut.gekippt und abgeschlackt, wobei die Badtempsratur bestimmt und eine weitere Probe genommen wurde. Die Analyse dieser Metallprobe erbrachte einen Gehalt an 0,009% Kohlenstoff, 0,75% Mangan, 0,0$% Phosphor, 0,012% Schwefel, 18,7% Chrom, 9,35% Nickel und 0,54-% Silicium, während sich die Badtemperatur auf 1660 C belief.
Anschließend wurde eine Feinungsschlacke, bestehend aus 1 125 kg gebranntem Kalk, 135 kg Flußspat und 112,5 kg 50%igem Ferro silicium dem Schmelzgefäß zugesetzt und wurde das Schmelzgefäß in die Vertikalstellung gedreht und mit Argon umgerührt, um die Schlacke zu schmelzen. Die Feinungsschlacke wurde zugegeben, um den Schwefelgehalt des Metalles noch weiter zu reduzieren. Nachdem das Metall gänzlich der Feinungsschlacke ausgesetzt worden war, wurde das Schmelzgefäß erneut gekippt und wurden 621 kg Elektrolytmangan zugesetzt, um das Metall auf die angestrebte Zusammensetzung zu bringen. Die Badtemp.eratur wurde erneut gemessen und belief sich auf 1610 0C. Das Schmelzgefäß wurde weiterhin mit Argon umgerührt, um sicherzustellen, daß der Manganzusatz gleichmäßig verteilt wurde. Das Schmelzgefäß wurde sodann erneut gekippt und abgeschlackt, in die Vertikalstellung gedreht, verschlossen und evakuiert, um die lemperaturverringerung des Bades zu unterstützen, worauf in eine Pfanne abgegossen wurde. Die Fertiganalyse des Metalls erbrachte einen Gehalt von 0,007% Kohlenstoff, 1,58% Mangan, 0,03% Phosphor,
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0,009% Schwefel, 18,32% Chrom, 9,28% Nickel und 0,48% Silicium.
Während der gesamten Blasperiode "blieb die Schlacke flüssig und wie sich aus den genannten Daten ergibt, war der Verlust an Chrom an die Schlackenphase minimal.
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Claims (12)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von rostfreiem Stahl, dadurch gekennzeichnet , daß eine zum Erzeugen eines chromhaltigen rostfreien Stahles geeignete und wenigstens teilweise flüssige Charge in einen Sauerstoffstahltiegel, der in seinem Bodenbereich eine Blasform besitzt, eingesetzt wird, daß Sauerstoff durch eine Lanze auf die Oberfläche oder unterhalb der Oberfläche der Charge zugeführt wird, daß ein Inertgas oder ein endothermisches Gas durch die Blasform zugeführt wird, daß im Hegel ein unter Atmosphärendruck liegender Druck aufrechterhalten wird und daß ein rostfreies Stahlerzeugnis gewonnen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Inertgas Argon in einer Menge von 0,14- bis 2,83 Nur/min zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas mit einem Druck von
ο
wenigstens 0,07 kg/mm zugeführt wird.
4-. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Inertgas durch eine Blasform zugeführt wird, die sich im wesentlichen auf demjenigen Durchmesser des Tiegelbodens befindet, der in der gleichen Ebene liegt, wie die horizontale Drehachse des Tiegels.
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Tiegel ein absoluter Druck von maximal 100 mm Hg aufrechterhalten wird.
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6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein rostfreies Stahlerzeugnis mit weniger als 0,02?ό Kohlenstoff hergestellt wird, und daß der absolute Enddruck im Tiegel maximal 20 mm Hg beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Tiegelinhalt nach der Zuführung von Sauerstoff, jedoch vor dem Gewinnen des Erzeugnisses mit einer reduzierenden Schlacke in Berührung gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Lanze Sauerstoff in fortschreitend verringerten Mengen zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Tiegel fortschreitend verringert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Inertgas Argon verwendet wird und daß die Zufuhr von Argon durch die Düse erfolgt nachdem die Sauerstoffzufuhr beendet ist und während ein unter Atmosphärendruck liegender Druck im Tiegel aufrechterhalten wird, so daß der Stickstoffgehalt des rostfreien Stahles verringert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e:'i c h η e t , daß als endothermisch.es Gas "Wasserdampf zugeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als endothermisches Gas Kohlendioxid zugeführt wird.
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13· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η .zeichnet, daß das Inertgas oder das endothermische Gas durch eine Vielzahl von im Bodenbereich angeordneten Blasformen eingeleitet wird.
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