DE2507631A1

DE2507631A1 - Verfahren zum erzeugen von rostfreiem stahl sowie lichtbogenofen zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2507631A1
Application number: DE19752507631
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fukuoka; Teruhiko Kameyama; Hideaki Kishida
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd; MATSUZAKA Co
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd; MATSUZAKA Co
Priority date: 1974-02-21
Filing date: 1975-02-21
Publication date: 1975-09-04
Also published as: US4027095A; SE7501488L; GB1449105A; DE2507631B2; SE433128B

Description

Verfahren zum Erzeugen von rostfreiem Stahl sowie Lichtbogenofen zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von rostfreiem Stahl unter vermindertem Druck sowie einen Lichtbogenofen zur Durchführung dieses Herstellungsverfahrens,

Es sind bisher folgende Verfahren zum Erzeugen von rostfreiem Stahl bekannt und angewendet worden:

Α) Das am häufigsten angewendete Verfahren besteht aus einer ersten Stufe, in der ein rostfreier Stahlschrott oder ein Stahlschrott zusammen mit einer Ferrolegierung, wie Ferrochrom, Ferromangan usw. unter Atmosphärendruck in einen elektrischen

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Ofen eingebracht und darin geschmolzen wird, aus einer zweiten Stufe, in der die 1,0 bis 1,5 Gew.-^c/o Kohlenstoff enthaltende Metallschmelze durch Einführen von Sauerstoff unter Atmosphärendruclc auf einen Gehalt in der Grössenordnung von 0,0^- bis 0,08 Gew.-^ Kohlenstoff gefrischt wird, aus einer dritten Stufe, in der die durch das Frischen gebildeten Metalloxide des Chroms, des Mangans, des Eisens usw. mit einem Reduktionsmittel, wie Perrosilicium usw., reduziert und das so erhaltene Chrom wiedergewonnen wird, und aus einer letzten Stufe, in der durch den Zuschlag frischer Schlacke, bestehend aus Kalkstein, Flußspat usw„, raffiniert wird, wobei sämtliche vier Stufen in demselben elektrischen Ofen durchgeführt werden.

Β) Bei diesem Verfahren wird der Lichtbogenofen lediglich zum Schmelzen des Rohmaterials verwendet. Das aus dem Lichtbogenofen erhaltene Schmelzbad wird in einen Konverter übergeführt, in dem die Metallschmelze teilweise auf ein solches Mass gefrischt wird, dass das Chrom in der Metallschmelze nicht oxidiert wird, und dann wird die teilweise gefrischte Metallschmelze unter Vakuum vollständig gefrischt und zur Erzeugung von rostfreiem Stahl schliesslich raffiniert,

C) Dieses Verfahren gleicht bis zum Erhalten des Schmelzbades dem Verfahren B). Hier wird jedoch das Schmelzbad in einen Konverter übergeführt, in den ein aus Sauerstoff und anderen Gasen bestehendes Mischgas durch am Ofenboden vorgesehene Winddüsen eingeblasen wird, um den Partialdruck von CO zu senken und um zu frischen, wobei die Chromoxidation unterdrückt wird. Das durch das Frischen erzeugte Metalloxid wird durch ein Reduktionsmittel, wie Ferrosilicium usw., reduziert, und dann wird raffiniert und zur Gewinnung von rostfreiem Stahl in eine Pfanne abgezapft.

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Ω) Dieses Verfahren verläuft nach dem Überführen des Schmelzbades in den Konverter genauso wie das vorstehend erläuterte Verfahren B), Hierbei wird aber anstelle des bei Verfahren B) verwendeten Schmelzofens ein Brennofen, wie ein Schachtofen, eingesetzt. Chromerz und Eisenerz als Rohstoffe und Koks als Reduktionsmittel werden zum Erzeugen von chromhaltigem Roheisen mit höherem Kohlenstoffgehalt verwendet, welches dann durch eine Kombination des Schachtofens und des Konverters oder eine Kombination des Schachtofens, des Konverters und der Entgasungsvorrichtung zur Gewinnung von rostfreiem Stahl behandelt wird.

Bei jedem dieser erläuterten bekannten Verfahren ist die als Rohmaterial zur Erzeugung des rostfreien Stahls verwendete Ferrolegierung vorzugsweise eine solche mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, damit der Kohlenstoffgehalt in dem rostfreien Stahl sehr niedrig wird. Die Ferrolegierung mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wird in mehreren Stufen aus Erzen gewonnen und ist folglich teuer, was die Herstellungskosten für rostfreien Stahl erhöht.

Wenn dagegen eine billigere Ferrolegierung eingesetzt wird, so enthalten diese sämtlich beträchtliche Kohlenstoffmengen, wodurch die Kohlenstoffmenge in dem rostfreien Stahl grosser wird, als sie für solche Stähle zulässig ist. Um den Kohlenstoffgehalt in der Metallschmelze herabzusetzen, muss bei sämtlichen Verfahren zur Erzeugung von rostfreiem Stahl gefrischt werden^ indem Sauerstoffgas in das Schmelzbad eingeblasen wird. Dieses Sauerstoffeinblasen führt zu einem Verlust an Metallkomponenten durch Oxidation und erfordert umfangreiche Anlagen, mehrere Stufen, schwierige Operationen und hohe Kosten.

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Ausserdem muss ein Ferrochrom mit hohem Kohlenstoffgehalt, das das Hauptrohmaterial für rostfreien Stahl ist und das
billiger ist als ein Ferrochrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, stets zusammen mit einem zahlreichen Vorbehandlungen unterzogenen Chromerz, einem Reduktionsmittel und einem
Flussmittel in einen elektrischen Ofen eingebracht werden, in dem die reduzierende Troclcenraffinierung bewirkt wird.
Folglich stellt sich das Ferrochrom mit hohem Kohlenstoffgehalt teuer und macht den grössten Kostenanteil des rostfreien Stahls aus.

Der als ein Ilauptrohmaterial für rostfreien Stahl verwendete Stahlschrott ist im allgemeinen teuer und sein Marktpreis
schwankt beträchtlich, weshalb die Kosten zum Erzeugen von rostfreiem Stahl erheblich schwanken«

Die bisher bekannten Lichtbogenöfen sind so angelegt, dass unter Atmosphärendruck geschmolzen und raffiniert wird, so dass sie nicht hermetisch abgedichtet sind. Die Folge davon ist, dass bei solchen Öfen, wenn sie zur Stahlerzeugung verwendet werden, zahlreiche Schwierigkeiten auftreten. Es dsfc nämlich ein Staubsammler zum Schutz gegen äussere Verunreinigungen vorzusehen mit einer solchen Kapazität, dass er eine Gasmenge einsaugen kann, die einige Male bis einige zehn Male grosser ist als die in dem Ofen produzierte Gasmenge, weil der Ofen eine grosse Luftmenge von seiner Aussenseite her
einsaugte Aber selbst wenn ein solcher Staubsammler mit grosser Kapazität vorgesehen wird, wird immer ein Teil des in dem Ofen produzierten Staubes durch die Ofenöffnungen nach aussen entweichen unter Verschmutzung der Aussenluft, wodurch die Installierung eines in die Werkhalle eingebauten Staubsammlers notwendig wird.

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Ausserdem wird eine grosse Menge an kalter Aussenluft durch die Ofenöffnungen in diesen eingesaugt3 wo sie erhitzt und dann wieder ausgestossen wird« Als Folge davon verursacht die latente Wurme dieses austretenden Gases einen entsprechenden Wärmeverlust, was den Wärmewirkungsgrad des Lichtbogenofens herabsetzt. Darüber hinaus verursacht bei den bekannten Lichtbogenofen der zwischen den Elektroden und dem Rohmaterial erzeugte und letzteres schmelzende Lichtbogen einen erheblichen Lärm von mehrmals 100 Phon, was die Arbeitsbedingungen und den umgebenden Lebensraum sehr schädlich beeinträchtigte Ausserdem treten durch die Ofenöffnung »/ärmekonvektion und -strahlung aus, und der unter Atmosphärendruck unter dem Lichtbogen erhitzte Luftstickstoff wird in Stickoxide (NO ) umgewandelt, was ein erhebliches Luftverschmutzungsproblem darstellt«,

Schliesslich ist es bei den bekannten Lichtbogenofen unvermeidlich, dass die Oberflächen der Graphitelektroden durch Oxidation verschleissen_o Dies erhöht die Elektrodenkosten und somit die Kosten für das gesamte Herstellungsverfahren.

Die Anwendung der bisher bekannten Lichtbogenofen bringt also zahlreiche Nachteile mit sich.

In den letzten Jahren ist auf der ganzen Welt eine Schrottrohst off Verknappung zu beobachten. Ausserdem unterliegt die Ansiedlung von Stahlwerken räumlichen Einschränkungen, sind die Investitionskosten enorm angestiegen und müssen Massnahmen zur Vermeidung von Umweltverschmutzung getroffen werden. Um diese Bedingungen zu erfüllen, ist ein direktes Reduktionsverfahren entwickelt worden, das in der Fachwelt Aufsehen erregt hat. Aus dieser Entwicklung hat sich eine Kleinanlage auf der

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Basis einer Kombination einer von dem Midlex-Verfahren ausgehenden Anlage zur Erzvorbehandlung, eines Schachtofens, eines elektrischen Ofens und eines kontinuierlichen Giessverfahrens ergebene

Das direkte Reduktionsverfahren unter Anwendung eines Schachtofens hat die folgenden Vorteile:

1· Durch Vorbehandlung auf der Basis der Erzaufbereitung unter Verwendung eines starken Magnetscheiders kann ein umweltbelastende Stoffe, wie Schwefel, Phosphor usw,, enthaltendes Produkt behandelt werden, ohne dass e& unter Oxidation verbrannt wird ο

2. Der Wärmewirkungsgrad ist vergleichbar mit dem eines Schachtofens oder wird durch Verbesserung der Techniken, wie Wärmeaustausch usw., in der Zukunft grosser sein als der eines Schachtofens ο Folglich ist der Wärmeenergiehaushalt wirtschaftlicher.

3· Dieses direkte Reduktionsverfahren verwendet ein abgeschlossenes, cyclisches Gassystem, und wenn deshalb ein hochtemperaturiger Gasofen entwickelt wird, kann dieses direkte Reduktionsverfahren mit einem mit Atomenergie betriebenen Eisenerzeugungsverfahren kombiniert werden_o So kann eine saubere Energieform effektiv ausgenutzt werden, ohne dass als Rohstoffe Kohle und Erdöl erforderlich sind, welche auf der ganzen Welt knapp werden.

4. Eine Einheit hat einen Ausstoss von 500 000 t/Jahr bis zu 1 000 000 t/Jahr und kann mit einem offenen Herdofen und einem Elektroofen kombiniert werden. Ausserdem kann dieses Verfahren in Produktsmaßstäben angewendet werden, wie sie auf dem Gebiet der Spezialstähle üblich sind_o

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Um jedoch eine Feststoffreduktion ohne vollständiges Reduzieren des Schmelzbades durchzuführen ₃ ist es wünschenswert, die folgenden vier Probleme zu lösen:

1) Im Falle des Schmelzens durch den Raffinierofen muss eine weitere Reduktionsreaktion in Gang gesetzt werden_o

2) Die Rückoxidation von Eisenschwamm mit grosser Aktivität muss verhindert werden.

3) Beim kontinuierlichen Schmelzen muss der Lichtbogen stabilisiert werden.

4) Beim Lichtbogenschmelzen muss die elektrische Stromleistung erhöht werden. Diese Probleme, die im Zusammenhang mit dem direkten Reduktionsverfahren aufgezählt wurden, unterscheiden sich von denen, die bei dem Verfahren zur Stahlerzeugung und dem Lichtbogenofen zur Durchführung des Erzeugungsverfahrens auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfahrens zum Erzeugen von rostfreiem Stahl, Lei dem alle im Zusammenhang mit den bekannten Verfahren genannten schwierigen Probleme ausgeschaltet werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines hermetisch abgeschlossenen Lichtbogenofens zur Durchführung des Herstellungsverfahrens.

Die erste der Erfindung gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung von rostfreiem Stahl gelöst, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass halbreduzierte Chrompellets und reduzierte Eisenpellets unter vermindertem

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Druck in einem hermetisch abgedichteten Lichtbogenofen, in dem der in seinem Inneren herrschende verminderte Druck eingestellt werden kann, geschmolzen, gefrischt und raffiniert werden,,

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Schaffung eines hermetisch abgedichteten Lichtbogenofens_s in dem der in seinem Inneren herrschende verminderte Druck eingestellt werden kann. Dieser Ofen zeichnet sich dadurch aus₉ dass das Verhältnis seines inneren Durchmessers zu seiner Innentiefe 0,5 bis 2,0 beträgt, dass er vakuumdichte Verschlussmittel enthält, die zwischen der Ofenabdeckklappe und dem Ofenkörper angeordnet sind, dass er teleskopartige Mittel zum Abdichten der zwischen der Ofenabdeckklappe und der durch diese hindurchragenden Elektroden gebildeten Spalten enthält sowie eine Austritts-Öffnung, die mit einem druckreduzierenden Mittel lösbar verbunden ist ο

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Fliessdiagramm der Stufen des erfindungsgemässen Verfahrens;

Figo 2 eine Vorderansicht einer Ausführungsform des hermetisch abgedichteten Lichtbogenofens nach der Erfindung;

3 einen teilweisen Senkrechtschnitt durch den in Fig. 2 dargestellten Ofen;

Fig. h eine vergrösserte fragmentarische Querschnittsansicht durch die Verbindung zwischen Ofenkörper und Ofenabdeckklappe ;

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Fig» 5 eine Vorderansicht der teleskopartigen Dichtungsmittel für den Teil der Ofenabdeckklappe₉ durch den die Elektroden ragen;

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die die wechselseitige Beziehung zwischen der Lichtbogenspannung und dem Vakuum, das bei der praktischen Durchführung der Erfindung herrscht, zeigt;

Fig. 7 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform des hermetisch abgedichteten Lichtbogenofens nach der Erfindung;

Fig. 8 eine teilweise Senkrechtansicht im Schnitt des in Fig. 7 dargestellten Ofens und

Fig. 9 eine Querschnittsansicht des hermetisch abgedichteten, mit dem Rohmaterialbehälter verbundenen Einfülltrichters ο

Das Verfahren zum Erzeugen von rostfreiem Stahl nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 , die die Stufen veranschaulicht, im einzelnen erläutert.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird in zwei Prozesse A und B unterteilt.

Bei dem Prozess A wird das aus reduzierten üisenpellets, halbreduzierten Chrompellets, rostfreiem Stahlschrott und Flussmittel bestehende Rohmaterial in den hermetisch abgedichteten Liciitbogenofen 1 eingegeben, in dem das Rohmaterial geschmolzen und raffiniert wird. Die raffinierte Metallschmelze wird in eine Pfanne 2 abgezapft. Nach einer angemessenen Zeit wird die

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Metallschnielze aus der Pfanne 2 in eine kontinuierliche Giessvorrichtung 5 gegossen_} wo die Metallschmelze zu einer Platte vergossen wird.

Bei dem Prozess B wird das Rohmaterial, nachdem es in der Lichtbogenoberfläche geschmolzen oder halb raffiniert worden ist, in eine Entgasungspfanne 3 abgezapft, die in einem Vakuumentgasungsteil h angeordnet ist. Das entgaste Metall wird in die kontinuierliche Giessvorrichtung 5 gegossen, wo die Metallscliinelze zu einer Platte vergossen wird.

Der Prozess A wird nachstehend im einzelnen erläutert»

Die halbreduzierten Chrompellets und die reduzierten Eisenpellets, die als Chrom- bzw. Eisenlieferanten dienen, werden jeweils nach gut bekannten Methoden erzeugt«,

Diese Pullets werden zusammen mit dem anderen erforderlichen rostfreien Stahlrohmaterial, wie beispielsweise rostfreiem Stahlschrott, und Flussmittel, wie Calciumoxid, in den hermetisch abgedichteten Lichtbogenofen eingebracht, der mit drei Elektroden versehen ist, wo das Rohmaterial unter vermindertem Druck geschmolzen und auch gefrischt wird« Bei diesem Prozess A werden das Schmelzen sowie auch das Frischen des Rohmaterials ausschliesslich in dem Lichtbogenofen bewirkt» Das Metalloxid in dem eingebrachten Rohmaterial, d.h. die nichtreduzierten Bestandteilt; in den reduzierten Pellets, z.B. Cr„O_ und FeO, die als Sauerstofflieferanten für das Frischen des Metalloxids dienen, müssen mit der Gesamtmenge an in dem Rohmaterial vorhandenem Kohlenstoff im Einklang sein. Wenn die Menge an in dem eingebrachten Rohmaterial vorhandenen und als Sauerstofflieferant dienenden Metalloxid nicht ausreichend für das Frischen ist, ist es möglich, zusätzlich Sauerstoffgas in den Lichtbogenofen einzublasen. Das Schmelzen des Rohmaterials in

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dem Lichtbogenofen wird wie beim üblichen Schmelzen von Rohmaterial unter Atmosphärendruck durchgeführte In diesem Fall verursacht ein zum Schmelzen des Rohmaterials verwendeter Ilochspannungslichtbogen eine Glimmentladung Um eine solche Glimmentladung zu vermeiden, ist es notwendig, das Vakuum in der Grössenordnung von 250 mm Hg zu halten,

¥ie vorstehend erläutert, wird die Metallschmelze, nachdem das Rohmaterial in dem hermetisch abgedichteten Lichtbogenofen 1 geschmolzen, gefrischt und raffiniert worden ist₉ in die Pfanne 2 abgezapft. Nach angemessener Zeit wird die Metallschmelze aus der Pfanne 2 in die kontinuierliche Giessvorrichtung 5 gegossen, wo sie zu Platten vergossen wird.

Der Prozess B wird nachstehend im einzelnen erläutert:

Es wird von Rohmaterialien ausgegangen, die dieselben sind wie bei dem Prozess A. Die Gesamtmenge von in dem Rohmaterial vorhandenem Kohlenstoff wird mehr öder weniger grosser gehalten als bei dem bei dem Prozess A verwendeten Rohmaterial» Das Rollmaterial wird in den mit drei Elektroden versehenen hermetisch abgedichteten Lichtbogenofen eingebracht, wo das Rohmaterial auf dieselbe Weise wie bei Prozess A geschmolzen wird. Sobald das Rohmaterial geschmolzen ist, reagiert das Metalloxid in dem Rohmaterial mit dem Kohlenstoff des Rohmaterials, was das Prischen in Gang setzt. Im Gegensatz zu dem Prozess A wird nicht bis zu dem Ausmass gefrischt, dass der Kohlenstoffgehalt den letztlich angestrebten Kohlenstoffwert erreichte

Das heisst, dass das Frischen gestoppt wird, wenn der Kohlenstoffwert einen Wert erreicht, von dem ab in dem Valcuument-

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gasungsteil h weitergefrischt werden kann. Solche noch nicht raffinierte Metallschmelze wird von dem Ofen 1 in eine jßntgasungspfarme 3 übergeführt.

Die Entgasungspfanne 3 befindet sich in dem Vakuumentgasungsteil k, wo die Metallschmelze einem abschliessenden Frischen und Raffinieren unter Hochvakuum, vorzugsweise bei weniger als 50 nun Hg, unterzogen wird. Nach diesem abschliessenden Frischen und Raffinieren der Metallschmelze in der Vakuumentgasungskammer h wird sie-in Zusammensetzung und Temperatur eingestellt und dann in die kontinuierliche Giessvorrichtung 5 gegossen, wo sie zu Platten vergossen wird.

Der hermetisch abgedichtete Lichtbogenofen nach der Erfindung wird nachstehend im einzelnen erläutert.

Die Ofenaussenhaut ist ähnlich wie bei den üblichen elektrischen Öfen ausgeführt und der Ofen ist durch einen Zahnstangenmechanismus, einen Drehzapfen und andere Schwenkbauteile s chwenkb ar _o

Im F..LIe, dass die reduzierten Eisenpellets usw. kontinuierlich geschmolzen werden, kann der Ofenkb'rper stationär oder drehbar auf dieselbe Weise gestaltet sein wie ein Lichtbogenreduktionsofen. Die Metallschmelze kann kontinuierlich durch ein Zapfloch, wie eine am unteren Teil des orenkörpers vorgesehene Gleittafel, abgezapft werden. Gemäss einer abgeänderten Ausführungsform kann die Metallschmelze auch durch ein an dem Teil des Ofenkörpers vorgesehenes Zapfloch abgezapft werden, das unterhalb des Schmelzbadniveaus liegt.

Der stationäre Ofenkörper kann auf diese 1 be Weise wie das Pfannenräffiniersystem aufgehängt sein und dient auch als

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Giesspf anne«, Der Ofenkörper kann durch, eine halbkugel for mi ge Ofenklappe abgeschlossen sein_o Die Ofenklappe ist an ihrer oberen Oberfläche mit drei Löchern versehen, durch die drei Elektroden ragen, und mit einer Öffnung, durch welche die Haupt— und Hilfsrohmaterxalxen unter vermindertem Druck in den Ofenkörper eingebracht werden und die hermetisch gegen die äussere Atmosphäre abgeschlossen werden können.

Die Ofenklappe ist mit einer Gasauslassöffnung versehen, die lösbar mit den druckreduzxerenden Mitteln, wie einer Vakuumpumpe oder uinem Ejektor, verbunden ist, welche das Gas in den Ofen hineinsaugen kann, um den Druck in diesem zu senken. Ausserdem kann ein Messloch vorgesehen sein, durch welches von dem Schmelzbad während des Raffinierens eine Probe abgenommen wird, durch welches die Temperatur des Schmelzbades gemessen wird und durch welches beispielsweise Argongas in den Ofen eingeführt wird.

Erfxndungsgemäss sind Mittel zum hermetischen Abdichten des Inneren des Ofens gegen die äussere Atmosphäre vorgesehen, die an der Verbindung zwischen der lösbaren Ofenklappe und dem Ofenkörper, an den Kontaktstellen zwischen den hochziehbaren und herabsenkbaren Elektroden und der Ofenklappe und an der Kontaktstelle zwischen der Ofenklappe und der Auslassleitung vorgesehen sind.

Die Mittel zum hermetischen Abdichten der Verbindung zwischen der Ofenklappe und dem Ofenkörper bestehen aus gegenüberliegenden ringförmigen Vertiefungen, die in .kühlwasserdurchströmten ringförmigen Metallkanälen ausgebildet sind, und einer ringförmigen Dichtung aus synihetischem Gummi, die bündig in die ringförmigen Vertiefungen eingepasst ist. Wenn die Ofenklappe auf den Ofenkörper aufgesetzt wird, dient die ringförmige

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Dichtung zum Abschliessen von der Aussenluft. Bei einer abgeänderten Ausführungsform kann das Stahlblech in ein fliess— fähiges Produkt, wie fliessfähigen Sand u_odgl., eingebettet sein, und Wasserhöhe und Differentialdruck infolge des Vakuums können zum hermetischen Abdichten der Verbindung zwischen der Ofenklappe und dem Ofenkörper ausgenutzt werden«,

Die Teile der Ofenklappe, durch welche die Auslassleitung und die Elektroden ragen, können durch eine Lippendichtung aus Teflon hermetisch abgedichtet werden. Diese Teflondichtung ist sandwichartig zwischen wassergekühlten Metallmanschetten zwischen der Ofenklappe und der Auslassleitung einerseits und zwischen der Ofenkla/ppe und den Elektroden andererseits angeordnet₀

Bei der vorliegenden Erfindung ist es angebracht, an der Innenseite der Oionklappe eine innere Klappe aus feuerfestem Material vorzusehen. Es kann ein Zwischenraum zwischen der oberen Oberfläche der inneren Klappe und der unteren Oberfläche der Ofenklappe vorgesehen sein, um zu verhindern, dass das während des Betriebs gebildete Gas den kürzesten Weg nimmt und durch die Auslassleitung fliesst. Zu diesem Zweck kann die Innenklappe mit mehreren Löchern versehen sein, durch welche das während des Betriebs gebildete Gas in den Zwischenraum geführt und dann in die Auslassleitung gesaugt wird.

Die Innenklappe ist weiterhin mit drei Löchern versehen, durch welche jeweils die drei Elektroden hindurchragen. Ein zwischen der Innenklappe und den Elektroden gebildeter Spalt ist so klein wie möglich zu halten, um die Zerstörung der teleskopartigen Dichtung zwischen der Ofenklappe und den Elektroden zu vermeiden. Ausserdem kann die Innenklappe mit einer Kette od.dgl_e mit der Ofenklappe verbunden sein, damit die Innenklappe zusammen mit der Ofenklappe auf dem Ofenkörper lösbar montiert ist.

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Der Betrieb des Lichtbogenofens nach der Erfindung wird nachstehend im einzelnen erläutert. Zunächst wird die Ofenklappe zusammen mit der Innenklappe und den Elektroden vom oberen Teil des Ofenkörpers abgenommene Dann werden die Rohstoffe, wie Stahlschrott, Ferrolegierung usw_o9 in den Ofenkörper eingebracht, und danach wird die Ofenklappe in der Weise auf den Ofenkörper aufgebracht, dass die durch die Ofenklappe hindurchragenden Elektroden aufgehängt sind. Dann wird mittels der druckreduzierenden Mittel der Druck in dem Ofen gesenkt, und an die Elektroden wird ein elektrischer Strom angelegt, wenn das Vakuum im Inneren des Ofens den vorgegebenen Wert erreicht hat. Nachdem die Rohmaterialien vollständig geschmolzen sind, wird die elektrische Stromzuführung erforderlichenfalls unterbrochen und eine Sauerstofflanze wird von der Ofenoberseite her in den Ofen eingeführt, damit durch Einblasen von Sauerstoff raffiniert werden kann. Anschliessend wird ein geeignetes I-i ussmittel, wie Kalkstein, Flußspat usw_o, in den Ofen eingebracht und der elektrische Strom wird erneut angelegt. Nach beendeter Raffinierung wird das bis dahin mit Ton öd«dgl. verstopfte Zapfloch mit einer Sauerstofflanze oder einer Stange geöffnet. Dann wird der Ofenkörper gekippt, um das Schmelzbad in eine Pfanne abzuschöpfen. Nach angemessener Zeit wird die Metallschmelze aus der Pfanne in eine Form gegossen, aus der sie zu Platten vergossen wird. Die Metallschmelze kann auch aus der Pfanne in eine kontinuierliche Giessvorrichtung gegossen werden, wo sie zu Platten vergossen wird.

Das beim Betrieb des Lichtbogenofens nach der Erfindung angelegte Vakuum muss so bemessen sein, dass während der Zuführung von elektrischem Strom zu den Elektroden keine Glimmentladung stattfinden kann.

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Fig. 6 zeigt die wechselseitige Beziehung zwischen dem Vakuum und der Lichtbogenspaimung_c Der Glimmentladungsbereich ist durch schraffierte Linien dargesteilt_o Wenn die Lichtbogenspannung' beim Schmelzen des Rohmaterialschrotts 250 V beträgt, ist es notwendig, den Vakuumwert grosser als 150 mm Hg zu halten, Wenn die Lichtbogenspannung beim Raffinieren des Schmelzbades 200 V beträgt _t ist es notwendig, den Vakuumwert grosser als 100 mm Hg zu halten. Dagegen ist es bei Beginn des Schmelzens der reduzierten Rohmaterial-Eisenpellets, welche schwierig elektrisch leitfähig zu machen sind_s notwendig, das Vakuum in der Nähe des Glimmentladungsbereiches, der durch die schraffierten Linien in Fig. 6 dargestellt ist, zu halten, um den Bogenentladungseffekt zu verbessern.

Beim Sciunelzen des üblichen Rohmaterials ist es möglich, den elektrischen Strom bei einem verminderten Druck von 3°0 bis 500 mm Hg anzulegen, um die Bildung von Stickstoffoxid NO herabzusetzen,, Die Anwendung einer solchen Massnahme bringt den wichtigen Vorteil mit sich, dass die Stickstoffoxidbildung herabgesetzt und Lärm gleichzeitig ausgeschaltet werden kann.

In Fig. 2 und 3 ist eine Ausführungsforin eines hermetisch abgedichteten Lichtbogenofens dargestellt, wie sie vorzugsweise bei dem Verfahren der Erfindung verwendet wird. Der in Fig. 2 und 3 dargestellte Ofen ist birnenförmig, wobei das Verhältnis seines inneren Durchmessers zu seiner Höhe von der oberen Innenwand des Ofenkörpers 1 bis zu dem inneren feuerfesten Boden, d.h. zu der Ofeninnentiefe, 0,5 bis 2,0 beträgt,. Der Ofenkörper 1 ist an seiner Innenseite mit einem Futter aus feuerfestem Material ausgestattet. Die zu innerst liegende Schicht des feuerfesten Futters besteht aus einem basischen feuerfesten Material, wie Magnesia. Die Aussenhaut 2 des Ofens

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aus dickem Stahlblech ist an ihrem obersten Teil mit einer abwärts gerichteten Vertiefung· 3 versehen, die einen halbkreisförmigen Querschnitt hat und in einem ringkanalförmigen Wasserkühlkasten k ausgebildet lst_o

Die offene Oberseite des Ofenkörpers 1 wird durch die halbkugelförmige Ofenklappe 5 verschlossen. Die Ofenklappe 5 besteht aus einer Aussenhaut aus Stahlblech, welche mit feuerfestem Material ausgefüttert ist. Der Teil der Ofenklappe 5» welcher gegen die Oberseite des Ofenkörpers 1 anliegt, ist mit einer aufwärts gerichteten Vertiefung 6 versehen, weiche einen halbkreisförmigen Querschnitt hat und in einem entsprechenden Wasserkühlkasten 7 ausgebildet ist. Die aufwärts gerichtete Vertiefung 6 liegt der abwärts gerichteten Vertiefung h gegenüber, um eine hohle ringförmige Vertiefung zu bilden, in welche bündig eine ringförmige

synthetische Gummidichtung mit hoher Wärmebeständigkeit eingepasst irit, um die Atmosphäre in dem Ofen hermetisch gegen die Aussenatffiosphüre abzudichten.

Als System zum Abschliesben der Innenseite des Ofens von der äusseren Atmosphäre kann ein gut bekannter Sandabdichtungsmechanismus verwendet, werden, bei dem (^οϊχ~/^Τβθ mm Hg ( Cj- ist das spezifische Gewicht, g die Gravitationskonstante und Ii die Hohe) ist, mit Hilfe von extrem feinkörnigem Sand₉ welcher hermetisch abdichten kann, wenn er einem dem Vakuum entsprechenden Differentialdruck oder einer vielschichtigen nichtflüchtigen Flüssigkeit oder einem fliessfähigen Medium, wie fliessfähigem Sand usw., ausgesetzt wird, wobei eine Wasserhöhe II erhalten wird, die höher ist als der Vakuumdifferentialdruck, und wodurch das Ofeninnere von der Aussenatmosphäre abgedichtet wird. Bei einem solchen System wird jede Unterteilungskammer unter einem definierten Vakuumdifferentialdruck

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gehalten, indem eine Leitung unter einem definierten Vakuum mittels eines Druclcschalters geschlossen wird.

Die Ofenklappe 5 ist an den Teilen, an denen die Elektroden durch sie hindurchragen, mit teleskopartigen, hermetisch abdichtenden Mitteln versehen. Die teleskop-artigen hermetischen Abdichtungen bestehen aus einer äusseren, wassergekühlten, doppelwandigen Manschette 10 aus rostfreiem Stahl, die an der Ofenklappe 5 befestigt ist, einer inneren wassergekühlten, doppelwandigen Manschette 12 aus rostfreiem Stahl, die an einer Elektrode 9 befestigt ist, und einer dazwischen liegenden wassergekühlten, doppelwandigen Manschette 11 aus rostfreiem Stahl, die gleitbar sandwichartig zwischen der äusseren Manschette 10 und der inneren Manschette 12 angeordnet ist, wie die Figuren 3 und 5 zeigen. Mindestens eine lippenförmige Dichtung 13 aus Teflon ist sandwichartig zwischen der äusseren Manschette 10 und der Zwischenmanschette 11 einerseits und

zwischen der Zwischenmauschette 11 und der Innenmanschette andererseits angeordnet. Folglich kann während des Ofenbetriebs, wenn die Elektroden 9 hochgezogen und herabgesenkt werden, die innere, an einer Elektrode 9 befestigte Manschette 12 sich gleitend entlang der Zwischenmanschette 11 bewegen, welche sich ebenfalls gleitend an der äusseren Manschette 10 bewegen kann, die an der Ofenklappe 5 befestigt ist. Das heisst, dass die aus der äusseren Manschette 10, der Zwischenmanschette und der Innenmanschette 12 bestehende hermetische Dichtujig eine teleskopartige Gleitbewegung gewährleistet und eine ^v teleskopartige hermetische Abdichtung schafft, die die zwischen der Ofenklappe 5 und den Elektroden 9 gebildeten Spalte zuverlässig abdichtet, ohne dass das Hochziehen und Ilerabsenken der Elektroden 9 beeinträchtigt wird.

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Bei der in Fig· 2 und 3 dargestellten Ausfühx-ungsform ist eine Trägersäule 1h vorgesehen, die nicht nur hochgezogen und herabgesenkt werden, sondern auch seitlich ausschwingen kann. An der Trägersäule 14 sind Klammern 15 befestigt, die die jeweiligen oberen Teile der Elektroden 9 festhalten«, Die Trägersäule 14 ist an ihrem oberen Ende mit einem horizontal verlaufenden Rahmen 16 verbunden, der seinerseits durch die Ketten 16' mit der Ofenklappe 5 verbunden ist. Venn folglich die Trägersäule 14 hochgezogen und herabgesenkt wird oder wenn sie seitlich ausschwingt, werden die Klammern 15 und der Rahmen 16 und damit auch die Elektroden 9 und die Ofenklappe 5 gleichzeitig hochgezogen oder herabgesenkt oder schwingen seitlich aus.

Gemäss einer abgeänderten Ausführungsform können die Klammern 15 und der Rahmen 16 jeweils unabhängig voneinander hochgezogen oder herabgesenkt werden oder seitlich aus schwingen,.

Die Ofenklappe 5 ist an ihrer einen Seite mit einer Auslassöffnung 17 versehen, die mit einer wassergekühlten Auslassleitung 18 verbunden ist_o Das in dem Ofen gebildete Gas entweicht durch die Auslassöffnung 17 und die wassergekühlte Auslassleitung 18 nach aussen.

Die Ofenklappe 5 ist mit einem Rohmaterialzuführungsbehälter versehen, aus dem die Ferrolegierung oder das Flussmittel nach und nach in den Ofen eingebracht werden. Die Ferrolegierung und das Flussmittel werden durch Öffnungen der Innenklappe 20 in das Schmelzbad eingetragen.

Der Rohmaterialzuführungsbehälter 19 kann über einen Drehhahn 21 od.dglβ mit einem stationären Einfülltrichter 22 verbunden sein, der durch ein Inertgas, wie Stickstoff u_odgl., hermetisch

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abgedichtet ist, wie es in Figo 9 gezeigt wird, damit eine grosse Menge an Rohmaterial kontinuierlich eingegeben werden kann, veliaes leicht oxidierbar ist, wie die reduzierten Eisenpelxets. Der Rohmaterialzuführungsbehälter 19 kann durch eine Muffenverbindung, eine Flanschverbindung od.dgl. an der Ofenklappe 5 befestigt sein«

Das raffinierte Metall 23 wird zusammen mit der Schlacke 2k, wie in Fig. 8 dargestellt, in eine geeignete Pfanne abgezapft, nach dem die Stromzufuhr unterbrochen, der verminderte Druck auf Atmosphärendruck angestiegen und der Ofen mittels einer gut bekannten Vorrichtung gekippt worden ist.

Das Verhältnis des Ofeninnendurchmessers zu der Ofeninnentiefe ist aus folgenden Gründen auf 0,5 bis 2,0 begrenzt: Venn dieses Verhältnis kleiner ist als 0,51 wird der Ofen zu hoch, und die Elektroden haben während der Schmelzperiode eine zu geringe Festigkeit. ¥enn dagegen dieses Verhältnis grosser ist als 2,0, wird die Ofenkapazität zur Aufnahme der reduzierten Metallpellets zu klein und es besteht die Gefahr, dass Metallschmelze herausspritzt und an der Ofenklappe haften bleibt.

Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist der Oiunkorper 1 durch einen Drehzapfen 20 kippbar gelagert.

Bei einer anderen, in Fig_o 7 und 8 dargestellten Ausführungsform ist der Ofenkörper 1 stationär. Bei einem solchen Ofen kann der Boden mit einem Zapfloch versehen sein» Ausserdem kann der Ofenkörper 1 pfannenartig ausgebildet sein und mit einem Kran od.dgl. hochgezogen und zum Abzapfen von Metallschmelze gekippt werden«,

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Das Verfahren der Erfindung wd rd nachstehend anhaji 1 des folgenden praktischen Ausführungsbeispiels 1 im einzelnen erläutert.

Beispiel 1

Als Eisen- und Chromlieferanten wurden reduzierte Eisenpellets sowie halbreduzierte Chrompellets eingesetzt, die jeweils nach an sich bekannten Methoden hergestellt worden waren» In diesem Beispiel wurden diese reduzierten Eisenpellets und halbreduzierten Chroinpellets in kaltem Zustand eingesetzt, jedoch empfiehlt es sich, sie zur Einsparung von Wärmeenergie vorher zu erhitzen.

Die Zusammensetzungen der reduzierten Eisenpellets und der halbreduzierten Chrompellets sind in den folgenden Tabellen 1 und 2 zusammengestellt:

Tabelle 1

Reduzierte Eisenpellets

C	P	1 S '	Fe	FeO	SiO₂	A^O₃	CaO	MgO	Rest	Gesamt- Fe
0,20	0,030	0,010	89,00	6,0	2,8	1,5	0,10	0,05	0,30	93,7

Tabelle 2

Halbreduzierte Chrompellets

C	P	S	Cr	Cr₂O₃	Fe	FeO	SiO₂	A^₂O₃	CaO	MgO	Rest
3,5	0,010	0,120	25,00	11,70	19,00	1,30	6,0	16,0	3,50	12,0	4,87

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Es wurde ein hermetisch abgedichteter Lichtbogenofen mit den folgenden Dimensionen verwendet:

Zu schmelzende Nominalmenge Kapazität des Transformators Innerer Ofendurchmesser Elektrodendurchmes s er

150 kg 250 kVA 95O mm 76 mm

1₀ Zusammensetzung des Rohmaterials:

Es wurden ein Spezialstahlschrott (SUS 430-Schrott gemäss Japanese Industrial Standard) _t die reduzierten Eisenpellets und die halbreduzierten Chrompellets in den in der folgenden Tabelle 3 angegebenen Verhältnissen eingesetzt:

Tabelle 3

	Eingebracht e Menge (kg)	Me t alImenge (kg)
sus 430-schrott	30	30
Reduzierte Eisenpellets	102	96
Halbreduzierte Chrompellets	74	39
Gesamt	206	176

2, Betrieb:

Das Rohmaterial mit der vorstehend angegebenen Zusammensetzung wurde von der Oberseite des hermetisch abdichtbaren Lichtbogenofens in diesen eingebracht. Danach wurde die Ofenklappe zum hermetischen Abdichten des Ofenkörpers geschlossen.

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Danach wurde dem Ofen elektrischer Strom zugeführt, und eine Vakuumpumpe wurde zum Vermindern des Druckes in dem hermetisch abgedichteten Ofen in Gang gesetzt. ¥enn das Vakuum im Inneren des Lichtbogenofens übermässig hoch ist, tritt Glimmentladung auf, wie es durch die schraffierten Linien in Fig.6 veranschaulicht wird_s und folglich wurde das Vakuum in der Grössenordnung von 250 mm Hg gehalten, um solche Glimmentladung zu vermeiden. Die elektrische Energie wurde so eingestellt, dass die Sekundärspannung des Transformators 150V betrug und die Sekundärstromstärke in der Grössenordnung von 1000 A lag.

Die Stromzuführung dauerte etwa 5 Minuten, bis das Vakuum den Wert von 250 mm Hg erreicht hatte«, Danach wurde die Vakuumpumpe so eingestellt, dass das Vakuum den Wert von 230 bis 280 mm Hg erreichte₀ Nachdem 120 Minuten lang elektrischer Strom zugeführt worden war, betrug die Leistung etwa 380 kW/h, und es wurde gestoppt. Dann wurde das Vakuum aufgehoben, die Temperatur der Metallschmelze wurde gemessen und Proben davon wurden entnommen.

Die Ergebnisse der Temperaturmessung und der Probenuntersuchurig waren wie folgt:

Temperatur 1550° C Chemische Zusammensetzung:

Tabelle 4

C	Si	Mn	P	S	Cr
0,08	-	-	0,026	0,012	16₉61

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Entsprechend dem Analyseergebnis wurden 1,2 kg Ferrosilicium, O»3 kg Ferromangan mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und 6 kg Ferrochrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt als Ferrolegierungen sowie 3 kg CaO und 1 kg CaF „ als Flussmittel zugesetzt. Nach diesem Zusatz wurde der Lichtbogenofen wiederum hermetisch abgedichtet, und elektrischer Strom wurde dem Ofen zugeführt _s in dem verminderter Druck herrschte. Der elektrische Strom wurde so eingestellt, dass die Sekundärspannung 130 V und die Sekundärstromstärke I050 A betrüge Das Vakuum war hierbei ebenso hoch wie bei der Schmelzstufe,

Es wurde 35 Minuten lang raffiniert. Dann wurde die Stromzufuhr gestoppt und das Vakuum wurde aufgehoben. Die Temperatur der Metallschmelze betrug I63O C₀

Die so erhaltene Metallschmelze wurde aus dem Ofen in eine Pfanne abgezapft, aus der die Stahlschmelze in eine Form gegossen wurde_o

Die chemische Zusammensetzung, die Menge an nichtmetallischen Einschlüssen usw, waren vergleichbar mit den bei anderen Stahlerzeugungsverfahren erhaltenen Werten,

Wie dieses praktische Beispiel zeigt, können mit dem hermetisch abgedichteten Lichtbogenofen nach der Erfindung die billigen halbreduzierten Chroiäpellets als Chromlieferanten und die billigen reduzierten Eisenpellets als Eisenlieferanten verwendet, unter vermindertem Druck gefrischt und raffiniert und die Erzeugung von Staub und Lärm und die Bildung von Stick-

liche

stoffoxid NO ebenso wie die oberfläch- Oxidation der Elektroden verhindert werden, Ausserdem wii-d dadurch, dass ein einziger hermetisch abgedichteter Ofen unter vermindertem Druck sowohl für das Schmelzen als auch für das Raffinieren ver-

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wendet werden kann, ein beträchtlich hoher Wärmewirkungsgrad gewährleistet und es ergeben sich die folgenden wichtigen "Vorteile, die die Erfindung gegenüber den mit einem Schmelzofen und einem Raffinierofen arbeitenden Verfahren des Standes der Technik weit überlegen machen:

1. Die Verwendung von grossen Mengen an halbreduzierten Chrompellets und an reduzierten Eisenpellets als Rohmaterialien senkt die Kosten beträchtlich.

2. Die Herstellungsstufen von den Erzen zu den Platten sind vereinfacht, und die Installationskosten werden niedrig»

3# Beim Prischen wird weitgehend kein Sauerstoff eingesetzt, so dass das Chrom weitgehend nicht oxidiert wird. Folglich ist es nicht erforderlich, das Chrom mit einem Reduktionsmittel, wie Ferrosilicium u.dgl., zurückzuverwandeln, so dass das feuerfeste Matez'ial geschont wird.

k₀ Die Verwendung eines hermetisch abgedichteten Ofens gewährleistet, dass

a) auf einen Staubsammler verzichtet werden kann,

b) keine kalte Atmosphäre in den Ofen gesaugt und damit sein Wärmewirkungsgrad verbessert wird,

c) nur geringer Lärm auftritt,

d) die Bildung von Stickstoffoxid ausgeschaltet wird und

e) der Elektrodenverschleiss durch Oxidation gering ist.

Der erfindungsgemässe Lichtbogenofen wird nachstehend anhand des folgenden Beispiels erläutert.

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Beispiel

Zu schmelzende Nominalmenge I50 kg

Transformatorkapazität 250 IcVA

Äusserer Durchmesser des Ofenkörpers I25O mm

Innerer Durchmesser des Ofenkörpers IO5O mm

Äussere Tiefe des Ofenkörpers 1450 mm

Innere Tiefe des Ofenkörpers IO5O mm

Elektrodendurchmesser 76 mm

Die drei verwendeten Elektroden bestanden aus Graphit und waren entlang eines Teilkreises von 5OO mm Durchmesser angeordnet. In dem Ofen wurden die folgenden Stufen durchgeführt:

1) 42,0 kg Perrochrom mit hohem Kohlenstoffgehalt, 90,0 kg Stahlschrott und 31,0 kg SUS 430-Schrott wurden in den Ofenkörper eingebracht und die Ofenklappe wurde auf den Ofenkörper aufgebracht. Der Druck in dem Ofenkörper wurde auf 200 mm Hg herabgesetzt, wonach den Elektroden zum Schmelzen des Rohmaterials 80 Minuten lang elektrischer Strom (I50 V, 1000 a) zugeführt wurde *

2) Aus dem Rohmaterialzuführungsbehälter, der an der Ofenklappe vorgesehen war, wurden nach und nach 13»5 kg Eisenerz zugesetzt. Dadurch sank der Kohlenstoffgehalt des Schmelzbades von 1,8 ^c/o auf 0,05 ^c/o_t und der Chromgehalt des Schmelzbades wurde von 17,5 ^c/o auf 16,5 % herabgesetzt,

3) Dann wurden aus dem an der Ofenklappe vorgesehenen Rohmaterialzuführungsbehälter nach und nach 1,0 kg Kalkstein und 0,4 kg Flußspat zugesetzt ο Es wurde I5 Minuten lang raffiniert. Dadurch sank der Schwefelgehalt von 0,025 /o» wie er vor dem Kalksteinzusatz vorlag, auf 0,008 °/o_a Vor dem Abzapfen aus dem Ofen enthielt der Stahl 60 ppm Sauerstoff,

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4) Die Stromzuführung wurde abgebrochen, und das Vakuum wurde aufgehoben. Als Atmosphärendruck herrschte, wurde das bis dahin verstopfte Zapfloch geöffnet und der Ofen wurde gekippt, um das Schmelzbad in eine Pfanne abzuzapfen, aus der es in Formen vergossen wurde.

5) Die chemische Zusammensetzung der Gussblöcke, der Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen sowie der Sauerstoffgehalt waren weitaus besser als bei Gussblöcken, die durch andere Stahlerzeugungsverfahren erhalten worden waren.

Wie vorstehend erläutert wurde, kann mit dem erfindungsgemässen Lichtbogenofen ein billiges Rohmaterial mit hohem Kohlenstoffgehalt verwendet, unter vermindertem Druck in zufriedenstellendem Masse gefrischt und die Bildung von Staub, Lichtbogenlärm und Stickstoffoxid verhindert werden. Es besteht keine Gefahr, dass die Elektrodenoberflächen oxidieren. Ausserdem macht es die Verwendung eines einzigen Lichtbogenofens unter Vakuum möglich, die Installationskosten* niedrig zu halten, den Wärmewirkungsgrad zu verbessern und den Metallverlust beträchtlich herabzusetzen. Der Lichtbogenofen nach der Erfindung schafft die folgenden Vorteile:

1o Der Lichtbogenofen ist hermetisch abgedichtet, so dass Betrieb und Arbeitsbedingungen aus den folgenden Gründen verbessert werden können:

a) Die Bildung von Schmutz und Staub kann verhindert werden, so dass die Verwendung eines Staubsammlers überflüssig wird_ö

b) Die Lärmerzeugung kann unterdrückt werden.

c) Stickstoffoxid NO wird nicht gebildete

d) Der thermische Betrieb kann leicht durchgeführt werden»

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2ο Der Lichtbogenofen ist hermetisch abgedichtet und arbeitet unter vermindertem Druck, so dass die Gesaiatlcosten aus den folgenden Gründen geringer v/erden:

a) Die Elektroden unterliegen geringerem Verschleiss durch Oxidation«

b) Das Frischen kann leicht durchgeführt werden, so dass es möglich ist, billiges Rohmaterial, wie solches mit hohem Kohlenstoffgehalt j reduzierte Pellets u_odgl_o9 zu verwenden»

c) Die Verwendung eines einzigen Ofens zum Schmelzen, Prischen und Raffinieren bewirkt eine Verbesserung des Wärmewirkungsgrades, einen geringeren Metallverlust und niedrige Installationskosten«

d) Das erhaltene Produkt hat eine weitaus bessere Qualität.

e) Der Lichtbogenofen nach der Erfindung ist in der Lage, unter einer reduzierenden Kohlenmonoxidatmosphäre bei vermindertem Druck zu schmelzen, so dass keine Verbrennung infolge von Oxidation auftritt, eine rasche Lichtbogenaufheizung unter hohen Stromledsbungsbedingungen bewirkt wird und die Ofenausbeute verbessert wird_e Dagegen unterlagen die bekannten Lichtbogenofen einer raschen Verbrennung durch Oxidation, wenn reduzierte Pellets durch die Lichtbogenhitze kontinuierlich geschmolzen wurden₀

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Claims

A η s ρ r ü c h e

Verfahren zum Erzeugen von rostfreiem Stahl, dadurch gekennzeichnet, dass als Ilauptrohmaterialien halbreduzierte Chromerzpellets und reduzierte Eisenerzpellets eingesetzt werden, dass das Schmelzen, das Frischen und das abschliessende
Raffinieren unter vermindertem Druck in einem hermetisch
abgedichteten Lichtbogenofen durchgeführt werden, in dem der in seinem Inneren liorrscliende verminderte Druck eingestellt werden kann.

2_C Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prischen und das Raffinieren als vorbereitende und abschliessende atufen nacheinander durchgeführt werden, wobei das vorbereitende Frischen und Raffinieren unter vermindertem Druck in dem Lichtbogenofen und das abschliessende
Frischen und Kaffinieren unter vermindertem Druck in einer
an sich bekannten Entgasungsvorrichtung vorgenommen werden,

3» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reduzierten Eisenpellets aus 0,20 Gew.-^ Kohlenstoff, 0,030 Gew.-^i Phosphor, 0,010 Gew.-<ό Schwefel, 89,00 Gew_e-^ Eisen, 6,0 Gew«-$ü Eisenoxid, 2,8 Gew.-Jo Siliciumdioxid, 1,5 Gew_o-^ Aluminiumoxid, Oj₁IO Gew.-'^ Kalkstein, 0,05 Gew.-ji Magnesia
und 0,30 Gew.-jo restlichen Bestandteilen bestehen, wobei
der Ge samt eis engehalt 93,7 Gew.-'/o beträgt, und dass die
halbreduzierten Ghronipellets aus 3,5 Gew.-yo Kohlenstoff,
0,010 Gew.-,, Phosphor, 0,120 Gew_o-Je' Schwefel, 25,00 Gew.-yj
Chrom, 11,70 Gew.--i Chromoxid, 19,00 Gew.-^o Eisen, 1,30
Gew.-^o Eisenoxid, 6,0 Gew.-',ΰ Siliciumdioxid, 16,0 Uuw,-'/o
Aluminiumoxid, 0,50 Gew.-^ Kalkstein, 12,0 Gew_o-/o Magnesia
und 4,87 Gew.-[O restlichen Bestandteilen bestehen.

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h_o Verfahren nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet, dass der verminderte Druck beim Schmelzen und Raffinieren in der Grössenordnung von 250 mm Hg liegt₀

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das abschließende Frischen und Raffinieren bei einem verminderten Druck von weniger als 50 mm Hg durchgeführt wird₀

ο Hermetisch abgedichteter Lichtbogenofen_a in dem der verminderte Innendruck eingestellt werden kann, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet} dass das Verhältnis des inneren Ofendurchmessers zu der Ofeninnentiefe 0,5 bis 2,0 beträgt und dass der Ofen (l) hermetisch abdichtende Mittel (3_t6,8) zwischen der Ofenklappe (5) und dem Ofenkörper (2), eine teleskopartige Dichtung (10,11,12,13) zwischen der Ofenklappe (5) und den durch diese hindurchragenden Elektroden (9) sowie eine Auslassöffnung (17) enthält, die mit den druckreduzierenden Mitteln lösbar verbunden ist_o

Lichtbogenofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hermetisch abdichtenden Mittel aus halbkreisförmigen Vertiefungen (3|6)» die auf aneinander anliegenden Seiten der Ofenklappe (5) und des Ofenkörpers (2) zur Bildung einer hohlen, kreisförmigen Vertiefung ausgebildet sind, die jeweils in einem ringlcanalf örmigen Wasserkühlkasten . (4,7) ausgebildet sind, sowie einer ringförmigen synthetischen Gummidichtung (S) bestehen, die bündig in die hohle, ringförmige Vertiefung eingepasst ist.

8. Lichtbogen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die teleskopartige Dichtung aus einer äusseren, wassergekühlten₈ doppelwandigen Manschette (1O), die an der Ofenklappe (5)

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befestigt ist, einer inneren wassergekühlten, doppelwandigen Manschette (12), die an den Elektroden (9) befestigt ist, und einer dazwischen liegenden wassergekühlten, doppelwandigen Manschette (11) besteht, die sandwichartig gleitend zwischen der äusseren und der inneren Manschette (lO bzw_o 12) angeordnet ist, wobei mindestens eine lippenförmige Teflondichtung (I3) sandwichartig zwischen der äusseren (1O) und der Zwischenmanschette (ii) einerseits und zwischen der Zwischen- (11) und der inneren Manschette (12) andererseits angeordnet ist.

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