DE2455418A1 - Verfahren zum herstellen eines chromhaltigen stahls - Google Patents

Description

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MÜNCHEN E. K. WEIL

DR HER OEC INCv

LINDAU

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 8745 22.11.1974-

USS ENG!IEEES AND CONSULTANTS, INC.
Grant Street, Pittsburgh,
Pennsylvania /U.S.A.

Verfahren zum Herstellen eines chromhaltigen

Stahls

Die Erfindung betrifft .'ein Verfahren zum Herstellen eines chromhaltigen Stahls.

Es ist in der eisenschaffenden Industrie v/ohlbekannt, daß herkömmliche Stahlherstellungsverfahren nicht zur Herstellung von rostfreien oder anderen chromhaltigen Stählen ge-

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TELEFON (080) 22 28 Ö2 TELEX OB-2Ö380 TELEGRAMME MONAPAT

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eignet sind. Der Grund, dafür ist darin au sehen, daß bei herkömmlichen Stahlherstellungsverfahren, wie dem Arbeiten mit dem GM-Ofen oder mit dem basischen Sauerstofftiegel die unerwünschter· Verunreinigungen oder Stahlbegleiter durch Oxydationsprozesse aus dem Stahl herausgefrischt werden. Bei einem rostfreien Stahl hätte das zur Folge, daß der Chromgehalt in einem großen Ausmaß oxydiert wäre, bevor die Gehalte an Kohlenstoff und Phosphor auf geeignet niedrige Werte verringert worden sind. Aus diesem Grunde ist bis in jüngste Zeit der Großteil des in den Vereinigten Staaten von Amerika erzeugten rostfreien Stahls im Elektroofen erschmolzen worden, wobei in erster Linie ein Einsatz aus ausgewähltem rostfreien Stahl- und KohlenstoffStahlschrott sowie niedrig gekohltem Ferrochrom verwendet wird. Da Kohlenstoff und Phosphor anfänglich nicht in der Charge vorliegen, kann das Metall auf einfache V/eise gefrischt werden, ohne daß dabei eine nennenswerte"Oxydation von Chrom auftritt.

Wenngleich der Elektroofen über eine beträchtliche Flexibilität und über ein hohes Maß an Treffsicherheit verfügt, so ist das Arbeiten mit dem Elektroofen dennoch mit dem Nachteil hoher Kosten und hohen Zeitbedarfs behaftet. In den letzten Jahren hat bei der Herstellung von rostfreiem Stahl eine Umwälzung stattgefunden, da wenigstens zwei neue Herstellungsverfahren in Gebrauch genommen wurden und andere patentiert worden sind. So ist beispielsweise in wenigstens einem Hüttenwerk rostfreier Stahl in einem basischen Sauerstoffofen unter Verwendung eines kostengünstigeren hochgekohlten Ferrochrons erzeugt worden. Der Kohlenstoff wird ohne Oxydation des Chroms selektiv herausgefrischt, indem ungewöhnlich hohe Temperatüren zur Anwendung gelangen, bei welchen die Gleichgewichtsbedingungen derart sind, daß die Kohlenstoffoxidation begünstigt wird. Wegen der für dieses Verfahren erforderlichen

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hohen-Temperaturen wird Jedoch die Lebensdauer der feuerfesten Auskleichxng des Schmelzgefäßes beträchtlich verkürzt. · -

Ein weiteres neues Verfahren ist das sogenannte Argon-Sauerstoff-Entkohlungsverfahren (AOD-Verfahren), welches gleichfalls die Verwendung des kostengünstigeren hochgekohlten Ferrochroms gestattet. Bei diesem Verfahren werden klassifizierter oder ausgewählter Schrott und hochgekohltes J?errochrom zunächst in einem Elektroofen eingeschmolzen und anschließend in ein AOD-Schmelzgefäß überführt, in welchem Sauerstoff und Argon gemeinsam mit Hilfe von. Blasformen, die in der Seitenwand des Gefäßes angeordnet sind, durch das Metall geblasen werden. Der Argongehalt' im Blasgas dient dazu, den Sauerstoffpartialdruck sowie die Sauerstoffaktivität zu verringern, wodurch das Kohlenstoff-Chrom-Gleichgewicht in Eich- · tung auf eine Begünstigung der Kohlenstoffoxidation verschoben wird-. In dem Maß, in welchem der Kohlenstoffgehalt verringert wird, wird die Argonkonsentration gesteigert, wodurch eine weitere Gleichgewichtsverschiebung und eine weitere Kohlenstoffoxidation erreicht werden. Wenngleich sich dieses Verfahren weiter Verbreitung erfreut und beträchtliche Vorteile gegenüber den herkömmlichen Arbeitsweisen mit Hilfe des Elektroofens beinhaltet, so ist es doch nicht in der erhofften Weise wirtschaftlich, da mehrere Schmelzgefäße erforderlich sind, große Mengendes ziemlich teueren Argons benötigt werden und sich die unterhalb der Oberfläche erfolgende Sauerstoffeindüsung ungünstig auf die Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung des AOD-Gefäßes auswirkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein rascheres und wirtschaftlicheres Verfahren zur Herstellung von chromhaltigen Stählen zu schaffen. · '

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß a) in ein feuerfest ausgekleideten »Schmelzgefäß eine Charge eingesetzt wird, die aus einem die üblichen Stahlbegleiter unter Einschluß von Kohlenstoff, Silicium und Phosphor enthaltenden schmelzflüssigen Eiseneinsatz sowie festem Stahlschrott in einer Menge von 30 bis 35 Gew.~£> des gesamten Metalleinsatzes besteht, daß b)' der Charge ein erster basischer Schlackenbildner zugesetzt und die Charge ein erstes Mal verblasen wird, wobei solange mit Sauerstoff geblasen wird, bis der feste Schrotteinsatz geschmolzen, der Phosphorgehalt der Charge durch Oxydation auf unter 0,03 % herabgesetzt, ein nennenswerter Anteil der übrigen Begleitelemente oxydiert und eine erste basische' Schlacke mit einem CaO/SiOp-Verhältnis von 1,5 bis 8,0 gebildet ist, daß c) die erste Schlacke im wesentlichen vollständig entfernt und d) der abgeschlackten Charge eine ausreichende Menge an chromhaltigem Zuschlag zugesetzt wird, um in etwa den angestrebten Endchromgehalt zu erzielen, daß e) die Charge unter Einschmelzung des chromhaltigen Zuschlages ein zweites Mal verblasen wird, wobei Sauerstoff unterhalb der Chargenoberflache durch das Gefäß, und im wesentlichen an der Oberfläche der feuerfesten Gefäßauskleidung in die Charge hineingeblasen und gleichzeitig ein den eingeblasenen Sauerstoff umschließendes kohlenwasserstoffhaltiges Schutzmittel eingedüst wird, daß f) der chromhaltigen Charge bei Fortsetzung des zweiten Blasvorganges bis ₍zum Herunterfrischen ihres Kohlenstoffgehaltes auf den angestrebten Endkohlenstoffgehalt zwecks Ausbildung einer zweiten basischen Schlacke ein zweiter basischer Schlackenbildner hinzugefügt wird und daß g) zwecks Entfernung der gelösten Umsetzungs- und Arbeitsgase aus der Charge ein Inertgas durch die Charge geblasen wird, während der Charge eine zur Reduzierung von oxydiertem Chrom aus der Schlacke aus-

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reichende Menge Eerrosilicium zugesetzt wird,- wonach h) die Charge abgegossen- wird.

Das Verfahren nach der Erfindung besitzt den großen Vorteil, daß es unter Verwendung einc-a bodenblas enden Sauerstofftiegels mit Hilfe lediglich eines einzigen Schraelzgefäßes durchgeführt .werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist, chromhaltige Stähle aus einer Charge aus warmem Roheisen oder allen anderen Metalleinsätzen zu erzeugen, die üb.er geeignete Mengen an Kohlenstoff, Phosphor und üblichen Verunreinigungen oder Stahlbegleitem verfugen. Pernor gestattet die Erfindung das Verwenden von hochgekohltem Ferrochrom. Im Gegensatz zu bekannten Arbeitsweisen wer-, den beim Verfahren nach'der Erfindung nicht ungewöhnlich"hohe Temperaturen, benötigt.

Als relativ neues Verfahren zur Herstellung handelsüblicher Stähle macht das sogenannte bodenblasende Sauerstoff-Stahlherstellungsverfahren (bottom-blovm oxygen steel making process) von sich reden. Wie auch die meisten herkömmlichen von oben blasenden basischen Sauerstoffverfahren stellt auch das neue bodenblasende Sauerstoffverfahren ein basisches Verfahren dar, welches eine Kombination aus Sauerstoffblasen

und kalkha.ltiger basischer Schlacke verwendet, um Verunreinigungen aus dem schmelzflüssigen Roheisen zu entfernen. Im Gegensatz zu den herkömmlichen von oben blasenden Verfahren wird bei dem neuen-bodenblasenden Sauerstoffverfahren jedoch Sauerstoff durch Blasformen eingedüst, welche sich unterhalb der Schmelzbadoberfläche durch die feuerfeste Ofenauskleidung hindurcherstrecken. Jede Blasform fluchtet im wesentlichen mit der inneren Oberfläche der feuerfesten Auskleidung und ist ais einem Zweifachrohr aufgebaut, wobei Sauerstoff durch ein zentrales Rohr geblasen wird, welches von einem weiteren

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konzentrischen Rohr umgeben ist, so daß gleichzeitig ein schützendes .Umhüllungsinittel eingedüst v/erden kann, welches aus Erdgas, Propan oder anderen gasartigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen oder wenigstens einem derartige Kohlenwasserstoffe enthaltenden Stoff besteht. Die Kohlenwasserst of f.umhü llung wirkt extrem kühlend, da sie -sich endotherm zersetzt und so einen raschen Temperaturanstieg verhindert, der andernfalls durch die Ojcydationsreaktionen entstehen würde. Dieses auf endothermer Dissoziation beruhende Kühlmittel verhindert den raschen Verschleiß der Blasformen und des umliegenden feuerfesten Materials.

Das bei den oben beschriebenen bodenblasenden Sauerstoffverfahren benutzte'Schmelzgefäß ist geradezu ideal geeignet, um darin das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung chromhaltiger Stähle auszuführen. Die Erfindung beinhaltet somit den Vorteil, daß bereits mit bodenblasenden Sauerstofftiegeln ausgerüstete Hüttenwerke nun auch die Möglichkeit besitzen, chromhaltige Stähle mit diesen bereits vorhandenen .Schmelzgefäßen zu erzeugen, ohne daß Abwandlungen der Tiegel erforderlich wären. In der Tat kann das Schmelzgefäß abwechselnd zur Herstellung üblicher Stähle und zur Herstellung von Chromstählen verwendet werden.

Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der· chromhaltige Stahl aus einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien, wie warmem fioheisen, vorgeschmolzenem Schrott usw. hergestellt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird von Schrott und Warmeinsatz aus dem Hochofen ausgegangen, wobei eine Arbeitsweise verwendet wird, die mit derjenigen übereinstimmt, die bei der Herstellung üblicher niedrig gekohlter Stähle verwendet wird. Nach dieser bevorzugten Ausführungsform wird in einen bodenblasenden

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Sauerstofftiegel zunächst eine p;eeigne¹·te Menge Stahlschrott eingesetzt, worauf warmes Hochofen-Roheisen

eingesetzt wird, welches die üblichen Verunreinigungen "bzw. Stahrbeileiter enthält. Der Schrottsatz, sollte idealerweise etwa 20 % des Geaamteinsatzes ausmachen, wenngleich Schrottsätze von 30 "bis 35 % verwendet werden können« Wenngleich der Stahlschrott keine nennenswerten Gehalte an Chrom enthalten sollte, können kupfer-, molybdän- und nickclhaltige Legierungen in dem Ausmaß verwendet werden., wie derartige Legierungszusätze im zu erzeugenden Stahl angestrebt sind. Der'warme Metalleinsätζ enthält normalerweise 4 bis 5 % Kohlenstoff, 0,5 bis 1,0 % Mangan, 0,5 bis 2 % Silicium, 0,03 bis 0,1 % Phosphor und 0,05 % Schwefel. Der Warmeinsatz wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 1260 bis 1371⁰C, am günstigsten jedoch bei einer Temperatur von 1316⁰C chargiert. .

ist in das Schmelzgefäß eine geeignete Charge eingesetzt worden, so wird die Charge ein erstes Mal mit Sauerstoff verblasen, welcher Sauerstoff vorzugsweise Kalk als Flußmittel bzw. Schlackenbildner mit sich führt. Außerdem besitzt der Sauerstoff ein TJmhüllungsmittel, wie dieses beim herkömmlichen bodenblasenden Sauerstoffverfahren üblich ist. Der erste Blasvorgang dient zum Einschmelzen des Schrottes und zur Verringerung des Riosphorgehaltes auf Werte von teniger als 0,03 %, wobei Bedingungen eingehalten werden, die zum Entstehen einer basischen Schlacke führen. In Übereinstimmung mit-den herkömmlichen Arbeitsweisen des Sauerstoffblasens vom Boden aus, wer den etwa 0,453 kg Kalkpulver je- 0,28 nr Sauerstoff verwendet/ Die bevorzugte Flußmenge der anderen Schlakkenbildner oder Flußmittel kann leicht für jede einzelne Charge bestimmt werden. Die Sauerstoffmenge hängt natürlich von der Chargengröße und -zusammensetzung ab, wobei'jedoch normal erweise etwa 39 ₅?. "bis 56 nr Sauerstoff je Tonne Metall-

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B-

einsatz verwendet werden. Das Umhüllungsmittcl ist wenigstens mit einem Druck anzuwenden', der dasu ausreicht, den ferrostatischen Druck darüber so aufrechtzuerhalten, daß kein warmes Metall in die Blasform eintreten kann. Die bevorzugte Flußmenge des Umhüllungsmittels hängt jedoch von dom jeweilig verwendeten Umhüllungsmittel ab und wird im Hinblick auf optimale Lebensdauern der Blasformen und der feuerfesten Auskleidung eingestellt. Wird beispielsweise als Umhüllungsmittel Erdgas verwendet, so sollte dessen Flußraenge 5 "bis 15 Vol.-% der Sauerstoff-Flußmenge und vorzugsweise etwa 8 Vol.~% der Sauerstoff-Flußnenge betragen. Wenngleich Erdgas in den Vereinigten Staaten von Amerika das am meisten verwendete Umhüllungsmittel beim, bodenblasenden Sauerstoffverfahren darstellt, können andere Kohlenwasserstoffe in gasförmigem oder flüssigem Zustand verwendet werden. Bei dem ersten Blasvorgang des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch Inertgase wie Argon als Umhüllungsmittel verwendet v/erden. Wenngleich inerte Umhüllungsgase den eingeblasenen Sauerstoff momentan abschirmen, um die Blasformen und die feuerfeste Auskleidung des Bodens vor raschem Verschleiß zu schützen, haben Inertgase nicht eine so gute Kühlwirkung wie die Kohlenwasserstoffe, da die Inertgase nicht endotherm dissoziieren. Aus diesem Grunde werden Kohlenwasserstoffe als Umhüllungsmittel bevorzugt.

Es ist von Bedeutung, daß das erste Verblasen ausreichend ist, um den angestrebten Endphosphorgehalt zu erzielen, der üblicherweise unterhalb von 0,03 % liegt. Außerdem ist es wichtig, daß beim ersten Verblasen eine Schlacke mit einem sogenannten "V-Verhältnis" von 1,5 bis 8,0 und vorzugsweise von 2,5 bis 4,5 erzielt wird. Dieses erfordert normalerweise eine etwa 15 minütige Blaszeit. Das V-Verhältnis ist ein Maß für die Schlackenbasizität und drückt das- Verhältnis der Menge

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an Kalk (CaO) zu der Henge an Kieselsäure (SiOp) aus. Der B'lanvorgang verringert. auch den Kohlenstoffgehalt der Charge auf etwa 0,03 % oder weniger und führt au einem Ansteigen "der ".Badtemperatur auf ebwa 1566 bis 1705°G. Wenngleich die meisten üblichen bodenblacenden Sauerstofftiegel ein System "besitzen, mit dessen Hilfe der Schlackenbildner innerhalb des SauerstoffStroms mitgeführt wird, ist es natürlich möglich, den Schlackenbildner in fester .Form der Charge zuzusetzen, falls dieses angestrebt ist.

Es sei unterstrichen, daß es sich bei dem oben erläuterten ersten Blasvorgang im wesentlichen um einen solchen handelt, wie dieser bei herkömmlichen bodenblasenden Stahlerzeugungsverfahren zur Herstellung üblicher Stähle verwendet wird, so daß eine nähere Erläuterung desselben nicht erforderlich ist. Der einzige Unterschied zwischen dem oben erwähnten ersten Blasvorgang und den üblichen Arbeitsweisen bei der bodenblasenden Stahlerzeugung besteht darin, daß dieser erste Blasvorgang beim erfindungsgemäßen Verfahren etwas kürzer sein kann, da dieser Blasvorgang hauptsächlich dazu dient, den Phosphor im Metall auf den angestrebten Endgehalt abzubauen. Wenngleich natürlich auch der Abbau anderer Verunreinigungen während des ersten Verblasens, insbesondere von Kohlenstoff, von Bedeutung ist, so spielt der Gehalt, auf welchen der Abbau erfolgt, keine besondere Rolle, da die nachfolgenden Blasvorgänge ztr endgültigen Oxydierung von Kohlenstoff und anderen Verunreinigungen auf die angestrebten Endgehalte führen.

Im Anschluß an das oben beschriebene erste Verblasen muß die Schlacke vom System entfernt werden. Alle für diesen Zweck bekannten Verfahrensweisen können dazu b.enutzt v/erden. So kann beispielsweise die gesamte Charge aus dem Schmelz-

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gefäß in eine Pfanne abgegossen und dann in eine andere Pfanne umgegossen werden, um im wesentlichen eine Trennung der Schlacke vom Metall zu erzielen. Wahlweise kann· das Schmelzgefäß auch gekippt werden, um die Schlacke zu dekantieren. Es ist auch möglich, die Schlacke durch Aufblasen eines Mischgases- zu entfernen oder von Hand oder mechanisch betätigte Abschlackeinrichtüngen zu benutzen. Diese erste Schlacke enthält einen großen Prozentsatz der Verunreinigungen unter Einschluß im wesentlichen allen Phosphors und wird demzufolge abgezogen, um diese·Verunreinigungen, insbesondere Phosphor, aus dem System zu entfernen. Mißlingt die Entfernung dieser Schlacke so ist. eine beträchtliche Rückwanderung des Phosphors in das Metall während nachfolgender Verfahrensschritte die Folge. Außerdem enthält diese Schlacke beträchtliche Mengen an Chrom aus dem ursprünglichen Einsatz. Aus diesem Grunde sollte, wie bereits erwähnt, beträchtliche Menge an Chrom enthaltender Schrott nicht voi" dem ersten Blasvorgang eingesetzt werden, da die Gefahr besteht, daß dieses Chrom mit der verworfenen ersten Schlacke verloren geht.

Zu diesem Zeitpunkt, d.h. nach dem ersten Verblasen und Abschlacken, ist die verbleibende Charge teilweise zu Stahl gefrischt, der normalerweise weniger als 0,3 % Kohlenstoff, weniger als 1 % Mangan, weniger als 0,025 % je an Phosphor und Schwefel und weniger als 1 % Silicium enthält.

Nach dem ersten Verblasen und nach Entfernung der Schlacke von dem teilweise gefrischten Metall wird dem Metall vorzugsweise für Desoxydationszwecke eine hinreichende Menge an Perrosilicium zugesetzt, v/ob ei ein Zusatz von etwa 2,26 kg Silicium je Tonne Metall als typisch anzusehen ist. Gleichzeitig oder anschließend werden chromhaltige Materalien oder Zuschläge in einer Menge zugesetzt, die ausreicht, um den an-

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gestreuten Endehromgehalt oder einen leicht darunter liegenden Chromgehalt einzustellen. Wenngleich das Chrom allein als Ferrochrom oder allein als chromhaltiger Schrott zugegeben werden kann, ist es aus ökonomischen Gründen vorteilhaft, sowohl Ferrochrom alε auch chromhaltigen'Schrott zuzugehen, wobei die .Schrottgaben vorzugsweise nicht höher als etwa 317 kg je Tonne Metall sind. Wird allein chromhaltiger Schrott verwendet, so ist es normalerweise erforderlich, noch exotherm oxydierbare Stoffe, wie Kohlenstoff oder Silicium und vorzugsweise Silicium als Ferrosilicium zuzugeben, um den Schrott ohne ein übermäßiges Abkühlen des schmelzflüssigen Metalleinsatzes einzuschmelzen. Im einzelnen ist es natürlich bevorzugt, die chromhaltigen Stoffe in das Schmelzbad einzuschmelzen, ohne daß irgendein beträchtliches Abkühlen der Charge auftritt. Zu diesem Zweck wird das exotherm oxydierbare Material, wie Ferrosilicium, gemeinsam mit dem chromhaltigen Schrott in das Schmelzgefäß eingesetzt. Bei einem nachfolgenden Blasvorgang mit Sauerstoff wird das Silicium des Ferrosiliciums oxydiert, um die zum Einschmelzen des chromhaltigen Schrottes erforderliche Wärme zu liefern, wobei die Temperatur des schmelzflüssigen Metalls im wesentlichen auf einer konstanten Höhe gehalten wird. Wird andererseits ein geringwertiges hochgekohltes Ferrochrom als alleiniger Chromlieferant verwendet, oder werden geeignete Mengen eines solchen Ferroehroms in Verbindung mit chromhaltigem Schrott verwendet, so enthält ein geringwertiges Ferrochrom normalerweise ausreichend Kohlenstoff und Silicium, um die erforderliche Wärme nicht nur zum Einschmelzen des Ferrochroms, sondern auch zum Einschmelzen annehmbarer Mengen des chromhaltigen Schrotts zu liefern. Daraus ergibt sich, daß die zuzusetzende Menge dieses exotherm oxydierbaren Materials, sofern es zur Anwendung gelangt, in Abhängigkeit von der Menge des zugesetzten Stahlschrottes, der Menge an Silicium und Kohlenstoff im Ferrochrom und der Menge an Silicium und Kohlenstoff, welche in der teilweise gefrischten Metallschmelze

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nach dem ersten Blasvorgang zurückbleiben, Schwankungen unterliegt. Etxfa 4,53 kg Silicium ,je Tonne Metall bei einem Schrottsatz von 20 % sind typischerx/eiöe bei Verzicht auf Ferrochrom ausreichend. -

Wenngleich ein 20%-iger Schrottsatz als geradezu ideal bezeichnet worden ist, versteht sich, daß gi'ößere Mengen verwendet werden können, wobei proportional größere Mengen des exotherm oxydierbaren Materials erforderlich werden, um eine im wesentlichen konstante Badtemperatur aufrechtzuerhalten. Übermäßige Schrottmengen erfordern jedoch übermäßige Mengen des exotherm oxydierbaren Materials, was zur Folge hat, daß übermäßige Schlackenmengen mit proportional niedrigerer Chrom-Rückgewinnung erzeugt werden. Um das Schlackenvolumen innerhalb vernünftiger Grenzen zu halten, sollte der zugesetzte Chromschrott demzufolge gleichfalls innerhalb vertretbarer Mengen gehalten v/erden, so daß der bevorzugte Schrottsatz abgerundet 20 bis 30 % beträgt.

Ist die erste Schlacke ohne Abgießen des Metalls vom Schmelzbad entfernt worden, so werden das Ferrosiliciura, Ferrochrom und der chromhaltige Schrott direkt zu dem Metall in dem bodenbläsenden Schmelzgefäß hinzugesetzt. Wird jedoch, ein Umfüllen von Pfanne zu Pfanne zwecks Trennung der Schlacke vom Metall vorgenommen, so wird es bevorzugt, das desoxydierende Ferrosilicium der Pfanne vor dem Abgießen zuzusetzen. Dieses dient nicht nur zum Desoxydieren des Metalls beim Abgießen, sondern erzeugt auch Wärme am Boden der Pfanne, um so einen Bodenansatz klein zu halten. Nachfolgend werden die Chromcharge und alles Ferrosilicium zum Einschmelzen des chromhaltigen Schrottes in das leere Gefäß zugegeben, bevor das Metall wieder hineingeführt wird. Liegen demzufolge geeignete Mengen an Ferrosilicium und chromhaltigen Zuschlagen

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in der Schmelze vor, so wird die Charge erneut wie zuvor -verblasen. Das hauptsächliche Ziel dieses zweiten Blasvorganges "besteht "darin, das Ferrochrom und den -chromhaltigen Schrott einzuschmelzen. Erneut wird die Charge mit Sauerstoff und einem schützenden Umhüllungsmittei, wie beim ersten Blasvorgang beschrieben, verblasen, bis der feste Einsatz geschmolzen ist. Danach wird das Blasen zwecks Oxydierung der Verunreinigungen aus dem Metall fortgesetzt, bis der Kohlenstoffgehalt des Bades auf weniger als etwa 1 % herabgesetzt ist. Dieser Blasvorgang erfordert gewöhnlich etwa 15 Minuten. Während dieses zweiten.Blasvorganges liefert die exotherme Siliciumoxidation genügend Wärme, um das Schmelzen des l^?errοChroms einzuleiten und um den Schrott im wesentlichen vollständig zu schmelzen. Ist das Einschmel-zen von Ferrochrom erst einmal eingeleitet, so x^ird die zum vollständigen Einschmelzen erforderliche Wärme infolge der Oxydation von Kohlenstoff durch das JFerrochrom seihst geliefert. Außerdem ist etwas Silicium im Ferrochrom enthal-' ten, um zusätzliche Wärme infolge von Oxydation zu liefern. Typischerweise beträgt dieser Siliciumgehalt etwa 1 bis 2 % und liefert die Oxydation des Chroms weitere Wärme.

Die vorstehend erläuterte Schmelztechnik für Chrom ist angestrebt, um genügend Wärme zum Schmelzen des Ferrochroms und des Schrottes zu erzeugen, ohne daß dabei die Badtemperaturen so hoch werden, daß eine Beschädigung der feuerfesten Ofenauskleidung zu befürchten ist. Die Menge des verwendeten Ferrosiliciums ist deshalb vorzugsweise auf einem Minimum zu halten, welches erforderlich ist, um nach dem Blasen Badtemperaturen von 1538 bis 1649⁰C und besonders bevorzugt von etwa 1621⁰C zu liefern.

Im Hinblick auf die Tatsache, daß im Eerrochrom ein hoher Kohlenstoffgehalt angestrebt ist, um Wärme für ein weiteres

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Einschmelzen des Ferrochroms zu liefern, wodurch die er- . forderliche Menge an Ferrosilicium verringert wird, wird einem hochgekohlten Ferrοchrom der Vorzug gegenüber dem teuereren niedrig gekohlten Qualitäten gegeben. Die Verwendung von hochgekohlten Ferrοchrom führt jedoch zu einem Anstieg des Kohlenstoffgehaltes im Schmelzbad auf einen Wert von etwa 1 bis 2 % Kohlenstoff. Wie bereits erwähnt, kann durch das Verblasen der Kohlenstoffgehalt auf weniger als 1 % verringert werden.

Die kieselsäurereiche Schlacke, die während des zweiten Verblasens gebildet wird, ist gewöhnlich nicht als basisch zu bezeichnen. Aus diesem Grunde wird beim zweiten Blasvorgang die Zugabe von Kalk oder anderen Schlackenbildnern während des Sauerstoffblasens bevorzugterweise fortgesetzt, um die Schlacke stärker basisch zu machen und auf diese Weise die feuerfeste Ofenauskleidung zu;.schützen. Falls gewünscht, kann der Schlackenbildner in fester Form vor oder während des zweiten Verblasens zugegeben werden. Trotz des Kalkgehaltes ist die Schlacke während des zweiten Blasvorganges nicht normalerweise hinreichend basisch, um Phosphor aus der Schmelze zu entfernen. In der Tat wird jeglicher Phosphor, der über die erste Schlacke mitgeführt worden ist, bei Fortsetzung des Verfahrens in das Metall zurückgeführt. Wegen dieser Phosphor-Rückwanderung ist es erforderlich, daß die erste, den Großteil des Phosphors enthaltende Schlacke vom System entfernt werden muß.

Während des zweiten Blasvorganges, bei welchem Temperaturen von Λ593 bis 1649⁰C erreicht werden können, ist die Auswahl des schützenden Umhüllungsmittels stärker eingeschränkt. Das bedeutet, daß zwecks Kleinhaltung des Blasformenverschleißes bei diesen hohen Temperaturen der endotherme Kühleffekt eines

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Kohlenwasserstoffes, wie eines Erdgases, von größter Bedeutung ist. Demzufolge muß während des zweiten Blasens, wenigstens dann, wenn.die Temperaturen 1593·G übersteigen, das schützende Umhüllungsmittel aiis Kohlenwasserstoff, wie Erdgas bestehen oder muß wenigstens im Umhüllungsmittel ein Kohlenwasserstoff enthalten sein. Wenngleich andere Gase, beispielsweise Inertgase beim ersten Blasvorgang allein als Umhüllungsmi-ttel verwendet wurden,sind derartige Gase nicht hinreichend, um die Blasform und das angrenzende feuerfeste Mauerwerk bei Badtemperaturen von mehr als 1593 C ausreichend zu kühlen, um übermäßigen Verschleiß während des zweiten Blasvorgangs zu vermeiden.

Nachdem Ferrochrom und die anderen Legierungsbildner eingeschmolzen sind, ist es erforderlich, den Stahl noch weiter zu frischen und den Kohlenstoffgehalt auf seinen Endgehalt zu verringern, wobei der Phosphorgehalt auf weniger als 0,025 % gehalten wird. Zu diesem Zweck wird das zweite Verblasen nur solange fortgesetzt, bis der angestrebte Endkohlenstoffgehalt erreicht ist.

Während des Frischabschnittes des zweiten Blasvorganges beginnt sich Chrom zunehmend in dem Maß zu oxydieren, wie der Kohlenstoffgehalt des Bades unter 1,0 % absinkt. Ist der an- · gestrebte Endkohlenstoffgehalt erreicht, so hat sich demzufolge eine nennenswerte Menge des Chroms oxydiert und in der Schlacke angesammelt. Das Ausmaß einer derartigen Chromoxydation hängt natürlich von der ursprünglichen eingesetzten Chrommenge und von demjenigen Ausmaß ab, in welchem der Kohlenstoff aus dem Bad abgebaut wurde. Je größer die eingesetzte Chrommenge ist.und je niedriger der Endkohlenstoffgehalt liegt, desto größer ist das Ausmaß der Chromoxidierung.

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Ist der Kollicnstoffgehalt der Scl'inolze auf den angestrebten Gehalt abgesenkt, so wird das Bad mit einer großen Menge an Inertgas, wie Arpan, in Vormischung mit den ·Sauerstoff durchgebissen, um eine Inert gasspülung zwecks Entfernung gasf örraigcr Verunreinigungen, wie des Wasserstoffs, zu ersiclen. Vorzugsweise wird die Sauerstoffblasmenge wesentlich erniedrigt und Argon derart zugefügt, daß ein Verhältnis von Argon zu Sauerstoff von etwa 9 : 1 entsteht. Gleichzeitig wird die Blasmenge des Kohlenwasserstoffgases so herabgesetzt, daß die Plohlenwasserstoffblasmenge etwa ^ 50 % der Sauerstoffblasraenge betrögt.. Wenngleich eine Reinigungsspülung mit reinem Inertgas vorgenommen werden kann, wie dieses im Stand der Technik anzutreffen ist, hat sich herausgestellt, daß das Aufrechterhalten einer geringfügigen Sauerstoffzugabe durch das zentrale Rohr der Blasform wichtig ist, um sicherzustellen, daß die Blasform nicht bis zu einem Punkt abgekühlt wird, an weichein sie durch erstarrtes Iletall vorstopft wird. Andererseits ist es auch von Bedeutung, das Blasen von etwas Kohlenwasserstoffgas durch das konzentrische Blasformeiirohr fortzusetzen, um auf diese Weise eine geeignete Kühlung der Blasform und der benachbarten feuerfesten Auskleidung zu gewährleisten, um eine übermäßige Erosion derselben zu verhindern. Wenngleich das Inertgas als Kühlmittel dient, kühlt es nicht hinreichend, um übermäßigen Verschleiß zu verhindern, insbesondere dann, wenn gleichzeitig auch kleine Sauerstoffmengen eingeblasen werden.

Es ist nicht von besonderer Bedeutung, welcher Blasformausgang- zur Einführung des Inertgases benutzt wird, da das Inertgas sowohl durch das zentrale Blasformenrohr zusammen mit Sauerstoff, als auch durch das konzentrische Blasformenrohr zusammen mit dem Umhüllungsgas oder durch beide Blasf oriaoii-

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ου-Prange geblasen werden kann. Die diesbezügliche Entscheidung hängt in erster Linie von den relativen JVlfichenbereichen der beiden Blasformöffnungon und von dem verblasenen Inertgas zwecks Aufrechterhaltung eines Verhältnisses von 18 : 2 : 1 hinsichtlich Sauerstoff und Kohlenwasserstoffgas

ρ bei relativ konstanten Drücken von vorzugsweise 2,1 bis 2,8 kg/cm"

Während dieses Absehlußverblasens, bei welchem ein Inertgas eingeblo-sen wird, wird eine Ferrosilicium enthaltende Reduktionsmischung in einer ^enge zugesetzt,^ die zur Rediizierung des oxydierten Chroms aus der Schlacke ausreicht. Die im Einzelfall zuzusetzenden Ferrosiliciuinmengeii müssen so berechnet werden, daß stöchiometrische Siliciummengen für die Chrom— reduktion zur Verfügung gestellt werden. Typischerweise werden 22,6 bis 67,8 kg Silicium je Tonne Metall verwendet. Notwendigerweise können auch Kalk oder andere Zuschlagstoffe in der Eeduktionsmischung vorgesehen werden, um die Temperatur und/oder die Schlackehbasizität so einzustellen, daß Schwefel in der Schlacke zurückgehalten und die basische Ofenauskleidung geschützt wird.

Hach der Reduzierung des Chroms aus der Schlacke wird eine Probe des Metalls entnommen und wird die Endzusaxamensetzung der Charge· mit Hilfe von niedrig gekohlten Ferrolegierungen eingestellt. Die Charge wird dana bei einer Temperatur von vorzugsweise mehr als 1538 C abgegossen. Die gesamte Ofenzeit vom Einsetzen bis zum Abgießen kann weniger als 180 Minuten betragen. ■■_.'"

Sollen nickel-, kupfer- oder molybdänhaltige Legierungen erzeugt "werden, so werden diese■Legierungselemente zu einem geeigneten Zeitpunkt zugesetzt, da das Verblasen des Metalls

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in der- vorstehend beschriebenen V/einc nicht fair Cxydat:·. on dieser Elemente führt. '

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren versteht sich, daß beträchtliche Chrommengen während des Frischabschnittes beim \ieiten Blasvorgang oxydiert werden, was insbesondere dann der Fall ist, wenn chromreichere Qualitäten erzeugt werden und/oder wenn relativ niedrige Kohlenstoffgehalte ange-' strebt werden. Wenngleich der Großteil des Chroms mit Hilfe der Reduktionsmischung wieder in das Metall zurückgeführt" v/erden kann, versteht es sich, daß eine- übermäßige Chromoxidation den Zusatz von überschüssigen Mengen der Reduktionsmischung erfordert. Aus diesem Grunde ist es zwecks Verringerung der Chromoxidation während des Frischabschnittes beim zweiten Blasvorgang ratsam, ein. Inertgas, wie Argon, in ■den Blasstrahl in Vermischung mit dem Sauerstoff und/oder dem Umhüllungsgas einzuschließen. Wie bei dem AOD-Verfahren dient das Inertgas dann dazu, den Partialdruck der oxydierenden Gase zu verringern, wodurch die Oxydation des Kohlenstoffs und nicht die Oxydation des Chroms begünstigt wird. Wegen der größeren Sauerstoffblasmengen und der geringeren Badtiefen werden jedoch bei diesem Verfahren beträchtlich größere Chrommengen oxydiert. Somit führt das Inertgas bei diesem Verfahren nicht dazu, in der beim AOD-Verfahren angestrebten V/eise die Chromoxidation im wesentlichen zu verhindern, sondern dient dazu, das Ausmaß der Chromoxidierung auf niedrigere Werte zu verringern. Selbst durch Verwendung übermäßiger * Mengen an Inertgas kann die Chromoxidation nicht in beträchtlichem Ausmaß verhindert werden.

In Übereinstimmung mit.der vorstehend erläuterten bevorzugten Arbeitsweise, wobei ein Inertgas, wie Argon, während der Frischperiode des zweiten Blasvorganges sowie während des abschließenden Reduktions- und Gasreiniguhgöblasvorganges ein-

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geblasen -wird, sieht ein "bevorsuitor Blasvorgang wie folgt aus:

% Sauerstoff % Argon % Erdgas*

Verblasen auf	1	,0 ?	100	ö	8
	O	,4 /	" 75 '	25	8
	O,	04 °/	33	67	8
	"0,	01 °,	25	75	8
Reduzierung und Durch mischung			10	90	50
Abgießen			10	90	50
Ό C
Ό C
■ο C
fo C

* in Prozent des eingeblasenen Sauerstoffs

Als Alternative zu der Verwendung von Inertgas zwecks Verringerung der Chromoxidation ist es auch möglich, das Metall einem Unterdruck auszusetzen. Solch ein teilweises Vakuum dient dazu, den Partialdruck der oxydierenden Gase zu -verringern,wie dieses auch mit Hilfe von Inertgas geschieht, um die Oxydation des Kohlenstoffs auf Kosten .der Oxydation von Chrom zu fördern. Bei dieser Ausführungsform kann ein Vakuum-Entgasungsgefäß verwendet werden, welches dahingehend abgewandelt wurden ist, um ein Einblasen von Sauerstoff und einem Umhüllungsmittel durch den Boden zu gestatten.

Das vorstehend beschriebene Verfahren ist auf die bevorzugte, lediglich ein Schmelzgefäß verwendende Ausführungsform beschränkt worden, bei welchem die gesamte Charge in einem einzigen Frischgefäß von warmem Hochofen-Roheisen zu rostfreiem Stahl verarbeitet wird. Es sei jedoch unterstrichen, daß auch eine mit mehreren Schmelzgefäßen arbeitende; Vor-'

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fahrensführung innerhalb des Erfindungsgedankens der Erfindung möglich, ist. So bestellt beispielsweise das Hauptziel des ersten Blasvorganges darin, den Phosphor aus der Schmelze zu entfernen, bevor Chrom hinzugefügt, wird, was einen herkömmlichen Eisen-Frischvorgang darstellt. Aus diesem Grunde können andere Eisen-Frischmaßnahmen an die Stelle des vorstehend erwähnten ersten Blasvorganges treten, vorausgesetzt daß die gewählte Maßnahme zur Verminderung des Phosphorgehaltes der Schmelze auf den angestrebten Endgehalt führt. Beispielsweise kann der erste Blasvorgang in einem herkömmlichen von oben blasenden sogenannten BOF-Gefäß oder in einem mit einer Aufblaslanze versehenen SU-Ofen oder Elektroofen ausgeführt werden. Bei diesen wahlweise möglichen Verfahrensführungen kann natürlich das Umhüllungsgas vollständig in Fortfall kommen und kann die Charge mit reinem Sauerstoff gemäß herkömmlicher Arbeitsweisen verblasen werden. Geeignete Schlackenbildner sind wie erwähnt erforderlich, um den Phosphor im erforderlichen Maß zu entfernen. Nach einem derartigen "teilweisen Frischvorgang wäre dann die Schlacke vom System zu entfernen und die Charge in ein bodenblasendes Sauerstoffgefäß zu überführen, um das Verfahren in der beschriebenen Weise zu Ende zu führen.

Zwecks weiterer Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung folgt nachstehend ein im einzelnen beschriebenes Verfahren.

Beispiele

Im folgenden wird als Beispiel eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, bei welchem ein rostfreier Stahl gemäß AISI 4-30 hergestellt werden sollte, der 0,06 bis■ 0,08 % Kohlenstoff, maximal 0,6.% Mangan, maximal 0,035 % Phosphor, maximal 0,015 % Schwefel, maximal 0,4 % Silicium,

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maximal 0,5 ''^ Kupfer, maximal 0,5 % Nickel und 16,0 bis 18,0 ^c,o Chrom enthalten sollte.

In einer. JOt-bodenblasenden Sauerstoff tiegel wurden 15719 kg warmes Roheisen und 4530 kg Stahlschrott (22 Gew.~%) eingesetzt. Diese Charge wurde dann mit 1246 W Sauerstoff mit darin mitgeführtem Kalk verblasen. Als Umhüllungsgas wurde Erdgas in einer Flußinenge von 8 Vol.-% der Sauerstoff-Elußmenge verwendet. Der Gesamtkalkverbrauch betrug 1586 kg und die End-Schmelztemperatur betrug 1604⁰C. Die Schlacke besaß ein V--Verhältnis von 4,1. Eine Kontrollprobe zeigte, daß der Kohlenstoffgehalt unterhalb'von 0,3 % und der Phosphorgehalt unterhalb von 0,025 % lagen.

Das Gefäß wurde in eine erste Pfanne abgegossen, die für Desoxydationszwecke 22,6 kg eines 4-8%-igen Siliciumraetalls enthielt. Das Metall dieser ersten Pfanne wurde nachfolgend in eine zweite Pfanne umgefüllt, welche 226 kg eines 98%--igen Siliciummetalls enthielt. Bevor das Metall wieder in den Ofen gelangte, wurden 5890 kg ,an hochgekohltem Ferrochrom dem Schmelsgefäß zugesetzt. Nachdem das Metall wieder in den Ofen eingesetzt worden war, wurde der Blasvorgang wie zuvor fortgesetzt, wobei das gleiche Verhältnis von Sauerstoff, Kalk und Naturgas wie zuvor eingehalten wurde. Nach ξ> minütigern Verblasen wurden 5890 kg chromhaltiger Schrott- zugeführt. Das Verblasen wurde um weitere zweieinhalb Minuten fortgesetzt, bis die Badtemperatur 1459°C erreicht wurde. Während dieses Verblasens wurden 2043 kg Kalk verbraucht.

Anschließend wurde der Blasvorgang fortgesetzt, wobei eine Sauerstoff-Argonmischung durch die zentrale Blasform und eine lirdgas-Argonmischung durch die konzentrische. Blasformöffnung als Umhüllungsgas zugeführt wurden. In der zentralen Blas-

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- 2°

C-

f ormöffnuiig betrug die Sauer stoff-Plußmcnge 6-7,2 Nirr'/inin, wobei 22,4 ITm^/inin Argon eingeblaßen wurden. In der konzentrischen Blasformöffnung betrug die Plußmcnge an Erdgas 5,6 ITEi'Vmin, wob-ei 1,95 ITia^/min Argon eingeblasen wurden. Nach 5 Minuten wurde die Argonkonzentration bei -einem angenommenen Kohlenstoffgehalt von 1 % derart erhöht, daß durch

τ, die zentrale Blasformenöffnung 28 Ήην'/τΑιι Sauerstoff und 56 Nm-Vmin Argon eingeblasen wurden, während durch die konzentrische Blasformenöffnung 2,24 Nm^/miη Erdgas und 2,8 Nm /min Argon eingeblasen wurden, wodurch ein Verhältnis von Sauerstoff zu-Argon von 1 : 2 erzielt wurde. Nach weiterem 5 minütigen Blasen auf einen Kohlenstoffgehalt von 0,1 % wurden 1812 kg eines 50>£--igen Ferrosiliciums gemeinsam mit 1812 kg Kalk zugesetzt, worauf durch die· Blasformen reines Argon mit einer.ITußmenge von 4,76 Nm /min geblasen .wurde, um Silicium und Kalk zu mischen und die metallischen Bestandteile aus der Schlacke zu reduzieren. Der Mischvorgang wurde 7 Minuten fortgesetzt.

Danach betrug die Badtemperatur 1638⁰C und ergab die Badanalyse einen Gehalt von 0,07 % Kohlenstoff, 0,46 % Mangan, 0,018 % Phosphor, 0,013 % Schwefel, 0,26 %■ Silicium, 0,02 % Kupfer, 0,19 % Nickel und 16,2 % Chrom. Die Charge wurde deshalb abgegossen und geeignete Pfannenzusätze wurden vorgenommen, um auf den angestrebten Chromgehalt zu kommen.

Im Interesse einer größtmöglichen Kürze und zwecks Erleichterung des Verständnisses der Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte werden die beiden folgenden Beispiele in tabellarischer Form vorgelegt. Bei diesen beiden folgenden Chargen wurde das gleiche 30t-Gefäß verwendet. Mit der ersten Charge sollte ein rostfreier Stahl gemäß AISI 304 mit der folgenden chemischen Zusammensetzung erzeugt werden:

509823/0636 BAD

Chemische Zusammensetzung (%)
Z §L Si Cu J[i · .Cr Mo

jJ2£ Ia 0,055 9jO23 0^35. 0,^0 S_-3JO 18,20 0_,_50

0,05 1,75 X X 0,75 X 9,50 19,20 x

Die einzelnen Verfahrensschritte folgten einander in nachstehender V/eise:

Schritt Zeitliche Ab- (Flußmengen aller Gase in (!far/min)) folge in
Minuten

0-2 Einsatz von 2106 kg KohlenstoffStahl

schrott, 1846 kg Mekel und 9921 kg Warmeinsatz

2-7 Erhöhung der Ofenteinperatur und Ein-

.blasen von 84 Op und 7,84 Erdgas unter Kalkzufuhr

7 -r12 Absenken der Ofentemperatur auf 1672°C,

Probenahme von Metall und Schlacke . (0,012% C)

12 -15 Abstich in Zwischenpfanne zwecks

Schlackenabzug , - .

Einsatz von 9943 kg rostfreiem Schrott

in.den Ofen, Pfannenwechsel des zuerst verblasenen Metalls

0-4 , Einsatz des verblasenen Metalls in den

Ofen

4-9 · Erhöhung der Ofentemperatur, Einblasen

von 84 Op und 8,4 Erdgas, Zusatz von 6265 kg Chrom in den Ofen vom Förderer nach 5-minütigem Blasen

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BAD ORIGINAL

Schritt Zeitliche Abfolge in Minuten

15-26

10

26-33

11

12

33-35

35-40

· 40-41

41-66

66-68

(Flußinen ge n aller Gnse in (Nm^/min))

Wechsel des Gasverbältnisses.auf 3 O₀

1 Ar:Erdgas (Zentralauslaß 63 O₂ und. 21 Ar; Ringauslaß 7,8 Erdgas)

Wechsel des Gasverhältnisses auf 1 Opt

2 Ar .-Erdgas (Zentralauslaß 28 O₂ und 56 Ar; Ringausiaß 1,96 Ar und 4,48 Erdgas) Zusatz von 2743 kg Kalk

Wechsel des Gasverhältnisses auf 1 O₀:

3 Ar:Erdgas (Zentralauslaß 21 O^ und

63 Ar; Ringauslaß 2,24 Ar und'3,36 Erdgas)

Absenken der Ofentemperatur auf 1643 C, Entnahme von Proben aus Metall und Schlacke (0,061% C)

Erhöhen der Ofentemperatur, Verblasen von 8,4 O₂ und 50,4 Ar durch den Mittelauslaß sowie von 4,46 Ar durch den Ringauslaß; Zusatz der Reduktionsmischung (2435 kg 50%iges FeSi und 475,6 kg Elektrolyt-Mangan Absenken der Ofentemperatur auf 1655°C> Entnahme von Proben aus Metall und Schlacke, (0,087% C>

Zwecks Abschlußanalyse halten bei 1649 °C

Erhöhung der Ofentemperatur, Einblasen von 8,4 O₂ und 50,4 Ar durch den Zentralauslaß sowie von 4,48 Ar durch den Ringauslaß, Zusatz von 453 kg Kühlschrott

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BAD ORiQINAL

Schritt Zeitliche-Abfolge" in Ninuten

(Flußniengen aller Gase in (Nm /min))

16

Absenken der Ofentemperatur zwecks Of e-nab stich

Die Pfannenanalyse dieser Charge ergab folgende Werte:

% C % Έτι % P % S % Si % Cu

Ni % Cr % Mo

0,092 1,59 0,032 0,022 0,40 0,04 9,19 19,32 0,08

Die zweite Charge, war zur Erzeugung eines rostfreien Stahls gemäß AISI 410 bestimmt und sollte die folgende chemische Zusammensetzung besitzen:

Chemische Zusammensetzung %

Si

Ni

Cr

0,06 0,60 0,035 9,025 °>75 0,50 11,50 0,08 X X

X 13,00

Die Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte erfolgte in der nachstehenden Weise:

Schritt Zeitliche Abfolge in Minut en

((Flußmengen aller Gasein (Nur/min))

0-2

2-12

Einsatz von 5640 kg KohlenstoffStahlschrott und 13907 kg Warmeinsatz

Erhöhen der Ofentemperatur, Blasbeginn, (Mittelauslaß 72,8 O₂; Ringauslaß 7,84 Erdgas) unter Kalkzufuhr

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BAjDORIGINAL

'Schritt Zeitliche Abfolge in Minuten

10

11
12

12-15

16-18

0-4

4-7

7-13

13-21

21-29

29-30 30-35 (Plußmengen aller Gase in (Bra^/rain))

Absenken der Ofentemperatur auf 1632 C, Entnahme von (Proben aus Metall und Schlacke (0,018% C)

Abstechen des Ofens in" Zwischenpfanne zwecks Schlackenabzug

Einsatz von 6433 kg rostfreiem Schrott in den Ofen, Rückfüllen des zuerst verblasenen Metalls

Einsetzen des verblasenen Metalls in den Ofen

Erhöhung der Ofentemperatur, Blasbeginn,"(Zentralauslaß 70 O₂ und 14 Ar; Ringauslaß 7,84 Erdgas); Zusatz von 4226 kg Chrom zum Ofen während des Blasens

Wechsel des Gasverhältnisses auf 3 Op:

1 Ar : Erdgas (Zentralauslaß 53,2 O₂ und 17,5 Ar; Ringauslaß 7,84 Erdgas)

Wechsel des Gasverhältnisses auf 1 O₂:

2 Ar : Erdgas (Zentralauslaß 25,2 O₂ und 47,6 Ar; Ringauslaß 70 Ar und 4,48 Erdgas)

Wechsel des Gasverhältnisses auf 1 O₂:

3 Ar : Erdgas (Zentralauslaß 17,5 P₂ und 52,5 Ar; Ringauslaß 1,68 Ar und 3,1 Erdgas)

Zusatz von 197,5 kg Kalk in den Ofen

Wechsel des Gasverhältnisses auf 1 O₂: 5 Ar:Erdgas (Zentralauslaß 11,2 O₂ und 56 Ar; Ringauslaß 2,66 Ar und 2,52 Erdgas

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Schritt Zeitliche Ab - (Plußmenge aller Gase in (NmVmin)) folge in
Minuten.

35-36 Absenken der Ofentemperatur auf

J6-39 . Erhöhender Ofentemperatur und Fort

setzen des Einblasens von 1 0₂:5 Ar : Erdgas '

39-41 Absenken der Ofentemperatur auf 1621⁰O

41-43 Erhöhung der Ofentemperatur bei fort

gesetztem Einblasen von 1 Op : 5 Ar ·' Erdgas

43-45 Absenken der Ofentemperatur auf 1643°C, '

Entnahme von Proben aus Metall und Schlacke (0,016% C, 7,0% Cr)

46-49 Erhöhung der Ofentemperatur, Einblasen ■

von 8,4 O₂ und 67,2 Ar durch den Zentralauslaß sowie von 4,48 Ar durch den Ringauslaß; Zusatz von Reduktionsmischung (2016 kg 50%iges PeSi, 453 kg Kalk und -158,5 kg Elektrolyt-Mangan

49-64 Absenken der Ofentemperatur auf

1616⁰C, Entnahme von Proben aus Metall und Schlacke (0,052 % C, 11,2% Cr)

64 . Ofenabstich ■ -

Die Pfannenanalyse dieser Charge ergab die folgende Zusammensetzung: ·

% C %Mn %P %S %Si %Ni %Cr

0,051' 0,63 0,024 0,013 0,70 0,20 11,67

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Claims (16)

1. Patente ·η s ρ r ü c h e

   Verfahren sum Herstellen eines chromhaltigen Stahls, dadurch gekennzeichnet, daß a) in ein feuerfest ausgekleidetes Schmelzgefäß eine Charge eingesetzt wird, die aus einem die üblichen Stahlbegleiter unter Einschluß von Kohlenstoff, Silicium und Phosphor enthaltenden schmelzflüssigen Eiseneinsatz sowie festem Stahlschrott in einer Menge von 30 bis 35 Gew.-^ des gesamten Metalleinsatzes besteht, daß b) der Charge ein erster basischer Schlackenbildner zugesetzt und die Charge ein erstes Hai verblasen wird, wobei solange mit Sauerstoff geblasen wird, bis der feste Schrotteinsatz geschmolzen, der Phosphorgehalt der Charge durch Oxydation auf unter 0,03 % herabgesetzt, ein nennenswerter Anteil der übrigen Begleitelemente oxydiert und eine erste basische Schlacke mit einem CaO/SiO^Verhältnis von 1,5 bis 8,0 gebildet ist, daß c) die erste Schlacke im wesentlichen vollständig entfernt und d) der abgeschlackt'en Charge eine ausreichende Menge an chromhaltigem Zuschlag zugesetzt wird, um in etwa aen angestrebten Endchromgehalt zu erzielen, daß e) die Charge unter Einschmelzung des chromhaltigen Zuschlages ein zweites Mal verblasen wird, wobei Sauerstoff unterhalb der Chargenoberfläche durch das Gefäß, und im wesentlichen an der Oberfläche der feuerfesten Gefäßauskleidung in die Charge hineingeblasen und gleichzeitig ein den eingeblasenen Sauerstoff umschließendes kohlenwasserstoffhaltiges Schutzmitteleingedüst wird, daß f) der chromhaltigen Charge bei Portsetzung des zweiten Blasvorganges bis zum Herunteririschen ihres Kohlenstoffgehaltes auf den angestrebten Enökohlenstoffgehalt zwecks Ausbildung einer zweiten basischen Schlakke ein zweiter basischer Schlackenbildner hinzugefügt wird

   509823/0636 BAO ORIGiNAL

   und daß g) zwecks Entfernung der gelösten Umsetr.ungs- und Arbeitsgase aus der Charge ein Inertgas durch die Charge geblasen wird,, während der Charge eine zur Reduzierung von oxydiertem Chrom aus der Schlacke ausreichenden. Menge Perrosiliciuin zugesetzt wird , wonach Ii) die Charge abgegossen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichne t, daß beim ersten Blasvorgang Sauerstoff -durch das Schmelzgefäß und im wesentlichen an der Oberfläche der feuerfesten Gefäßauskleidung unterhalb der Badoberfläche in die Charge eingeblasen wird und daß gleichzeitig ein kohlenwasserstoffhaltiges schützendes Umhüllungsmittel, welches den eingeblasenen Sauerstoff umgibt, eingedüst wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η-

   z e i c h η et, daß das kohlenwasserstoffhaltige, schützende Umhüllungsmittel Erdgas enthält.
4. 4-. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Erdgas in einer Flußmenge von 8 bis 10 % bezogen auf die Sauerstoff-Eindüsmenge eingeblasen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß eine geringe Sauerstoffmenge, vermischt mit dem Inertgas in der Verfahrensstufe g) eingeblasen wird, und daß gleichzeitig ein kohlenwasserstoffhaltiges schützendes · ümhüllungsgas eingedüst wird, welches die Mischung umgibt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff;und Inertgas in einem Verhältnis von 9 : 1 eingeblasen werden und daß das kohlenwasserstoffhaltige Gas in einer Elußmenge von 50 %, bezogen auf die Sauer-

   5 09823/063 6 BAO ORIGINAL

   stoff-!''lußmenge eingeblasen wird.
7. 7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t, daß die Charge wähl'end. der Verfahrens stufe f) einem Unterdruck ausgesetzt wird, um die Oxydation von Chrom während dieser Verfahrensstufe zu verringern,
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schmelze während der Verfahrensstufe f) ein Inertgas in Vermischung mit wenigstens einem der anderen Blasgase in einer Menge eingebracht wird, welche zur Verringerung der Oxydation von Chrom während der Verfährensstufe f) ausreichend ist.
9. 9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas nach der Absenkung des Kohlenstoffgehalt es des Bades auf weniger als 1,0 % eingebracht wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas mit einer Flußmenge eingebracht wird, welche hinreichend ist, um ein Verhältnis von Sauerstoff zu Inertgas von 3 : 1 bis 1 : J zu bilden.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt f) ohne die Zufuhr von Inertgas eingeleitet und die Charge bis zum Abbau des Kohlenstoffgehaltes auf 1,0 % C verblasen wird, worauf mit einem Verhältnis von Sauerstoff zu Inertgas von 3 : 1 bis zum Abbau des Bad-Kohlenstoffgehaltes auf 0,4 % C geblasen wird, worauf mit einem Verhältnis von Sauerstoff zu Inertgas von 1 : 2 bis zum. Abbau des Kohlenstoffgehaltes der Charge auf 0,04 % C geblasen wird und daß dann mit einem Verhältnis von Sauerstoff zu Inertgas von 1 : 3 bis zum Ab-

    50982 3/063 6 BAD OBIGiNAL

    bau des Bad-Kohlenstoffgehaltes"auf 0,01 % C geblasen wird, vorauf mit einem Verhältnis von Sauerstoff, zu Inertgas von 1:9 bei der Ausführung des Verfahrensschrittes g) geblasen wird. ...
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e-■ k e'n η ζ e i c h η et, daß der chromhaltige Zuschlag im wesentlichen aus chromhaltigem Stahlschrott und Ferrοchrom besteht. ·
13. 13.. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e-Ic e η η ζ e i c h η e t, daß als "Ferrochrom ein geringwertiges hochgekohltes Ferrochrom verwendet wird.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch g ekennzeichnet, daß der chromhaltige Zuschlag hauptsächlich aus chromhaltigem Stahlschrott besteht und .daß mit dem Stahlschrott ein exotherm oxydierbarer Stoff in einer Menge angesetzt wird, die hinreichend ist, um während des nachfolgenden Blasvorganges genügend Wärme zu liefern, um den chromhaltigen Stahlschrott ohne zu große Abkühlung der Charge einzuschmelzen.
15. 15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete endotherm oxydierbare Stoff Ferrosilicium enthält. .
16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g ekennze lehnet, daß die zuerst gebildet basische Schlacke ein CaO/SiGp-Verhältnis von 2,5 bis 4,5 besitzt.

    17· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch g ekennaeichn e t, daß der basische Schlackenbildner in granulierter Form verwendet und der Charge durch Mit-

    5 0 9 8 2 3/0636 . BAD ORIGINAL

    iüiruncj desselben rait dem in die Chor ge eingeblasenen

    Sauerstoff zugesetzt wird.

    509823/ÜB36 BAO ORIGINAL