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Basisches Nindfrischverfahren Der nach dem bisherigen basischen Windfrischverfahren
hergestellte, noch' nicht desoxydierte Thomasstahl ' enthält bekanntlich neben größeren
Mengen Sauerstoff, Stickstoff und sonstigen Gasen auch mehr zu Seigerungen Anlaß
gebende Verunreinigungen als Siemens-Martin-Stahl. Diese im Metall eingeschlossenen
Verunreinigungen und Gase sind auch durch die Anwendung von Des-.oxydationsverfahren
nicht so weit zu entfernen, daß sich nach dem Windfrischverfähren, wie es bis heute
durchgeführt wird, ein dem Martinstahl gleichwertiger Thomasstahl erzielen ließe.
Das liegt nicht so sehr an der verschiedenen Natur der beiden Verfahren, als an
der mangelnden selbsttätigen Desoxydation des Thomaseisens während des Verlaufes
der Frischperiode.
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Diese selbsttätige Desoxydation des Metallbades geht bei allen Frischprozessen
von der das Metall abdeckenden Schlacke aus. Hochbasische Schlacken, wie sie beispielsweise
bei dem Siemens-Martin-Verfahren anzutreffen sind, bei .dem das Verhältnis Ca 0
-i- Mg O -I- Mn 0 : Si 0 -f- P205 sich vielfach wie 3 : z oder sogar noch höher
gestaltet, wirken infolge ihres geringen Gehaltes an Eisenoxyden günstig auf den
Sauerstoffgehalt und in späterer Folge auf den Gehalt an Gasen und Verunreinigungen
im Metall. Ist in solchen hochbasischen Schlacken die Base MnO ein Hauptträger der
Basizität, so wird schon durch deren Reduktion und die Rückführung des Mangans ins
Bad eine dauernde Desoxydation desselben während des Frischprozesses bewirkt. Diese
Aktivität der Schlacke und ihr Einfluß auf die Desoxv dation des Metallbades hängt
schließlich wesentlich von ihrem Flüssigkeitsgrad ab. Während man bei dem Siemens-llartin-Prozeß
diese Anforderungen an die Schlackenführung mehr oder weniger erfüllt, sind sie
bei der Durchführung des basischen Windfrischverfahrens bis jetzt praktisch unberücksichtigt
geblieben. Das drückt sich um so nachteiliger in der Beschaffenheit des Endproduktes
aus, als sich der Frischvorgang beim Thomasverfahren viel schneller und energischer
abspielt.
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Beim Frischen von normalem Thomasroheisen mit etwa o,43 °/o Si, s,r
% Mn, 1,8 °/o P und o,o6 °/o S bildet sich. infolge der späten Lösung des
Kalkes eine reaktionsfähige und hochbasische Schlacke erst kurz vor Beendigung des
Prozesses,- so daß das Mangan der zu Anfang entstehenden Mangansilikate erst spät
durch den Kalk ersetzt werden kann. Die selbsttätige Desotydation des Metallbades
durch Mangan setzt daher erst im letzten Teil des Thomasprozesses ein, wobei sie
infolge des geringen MnO-Gehaltes der Schlacke, der nach der jetzigen Arbeitsweise
am Schluß höchstens 6 °/o beträgt, . noch ganz unzulänglich
ist.
Die späte Lösung des Kalkes hält auch die Verbrennung des Phosphors zurück, die.
wenn sie früher, vor oder während cler C-Verbrennung, einsetzen würde, zu einer
Verkürzung des ganzen Verfahrens und zu einer Vermeidung der für das lfetall so
schädlichen tfibero:cydation führen könnte. Setzt man, wie es schon vorgeschlagen
ist, dem zu frischenden Metallbad während des Blasens in Abständen und stoßweise
metallisches Mangan, beispielsweise ßo°1oiges Ferromangan, zu, so kann damit weder
die Forderung nach einer manganhaltigen und reaktioüsfähigen Anfangsschlacke erfüllt,
noch eine gleich zu Beginn des Prozesses einsetzende und dann ohne Unterbrechung
wirkende Desoxydation des Metallbades erreicht werden, zumal wenn man dabei die
Mangankonzentration der Endschlacke unbeachtet läßt. Eine Erhöhung des \fangangehaltes
im Roheiseneinsatz würde hier zwar eine teilweise Verbesserung bringen, sie ist
aber bei den großen Schlackenmengen und der durch den Hochofenprozeß bedingtenUnwirtschaftlichkeit
praktisch nicht durchführbar.
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Erfindungsgemäß wird nun eine Verbesserung des basischen Windfrischverfahrens
und damit gleichzeitig die Verbesserung des Thomasstahles dadurch erzielt, daß eine
ständige Desoxydation des Frischprozesses, ähnlich wie beim Siemens-Martin-Verfahren,
herbeigeführt wird. Auf diese Weise verringert sich dann auch der Endzusatz an Desoxydationsmitteln.
Nach dem neuen Verfahren wirddem zu frischenden Thomasroheisen zu- Beginn des Blasens
mit dem Kalk und, je nach dem Verlauf der Charge, auch während des Chargenganges
ein - Zuschlag an Manganträgern, und zwar in Form von Manganerzen oder Manganschlacken,
gegeben. Als Feinmaterial läßt sich deren Zufuhr auch durch den Gebläsewind bewerkstelligen.
Durch den Zusatz von Mng 04 oder 11n02 gleich zu Anfang des Frischens verläuft die
Si-Oxydation schneller; die sich bildende SiO@ findet an dem .L%In O sofort eine
geeignete Base zur Bildung von Mangansilikaten, so daß durch den Zusatz der Manganträger
das Mn im Roheisen geschont wird. Gegebenenfalls genügt zu Anfang des Frischens
ein mit dem Kalksatz erfolgter Manganerz- usw. Zuschlag, wie er zur Bildung der
Mangansilikate.erforderlich ist. Der zur Förderung der Desoxydation über den Austausch
des Mn O gegen Ca O vor allem bei der Oxydation des C und P notwendige höhere lIangangehalt
der Schlacke kann dann durch die Aufgabe weiterer Manganerzmengen während des Verlaufes
des Prozesses erzielt werden.
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Um die- Desoxydation des Metallbades zu fördern, den Frischprozeß
abzukürzen und damit eine überoxydation des Metalles zu vermeiden, «erden nach dem
neuen Verfahren mit dem Kalkzusatz zusammen des weiteren Mittel zu dessen schneller
Lösung und Verflüssigung, wie Alkalisalze, Bauxit, vorbereitete oder sogar flüssige
Schlacke, gegebenenfalls einer vorhergehenden Charge, u. a. in die Birne gegeben,
wobei je nach den Umständen der zur Durchführung des 'Verfahrens notwendige Kalkzusatz
entweder ganz zu Beginn des Frischens oder teilweise auch in späteren Abschnitten,
beispielsweise während der Phosphorv erbrennung, gesetzt wird. Die Verflüssigungsmittel
lassen sich entweder unmittelbar mit dem Kalk mischen oder auch für sich getrennt,
und zwar in jedem Abschnitt des Verfahrens, aufgeben, auch können sie mit dem Gebläsewind
zusammen eingebracht werden.
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Die hohen Gehalte der Schlacke an MnO bewirken für sich und zusammen
mit dem zum Kalk oder auch für sich allein gesetzten Verflüssigungsmitteln eine
weitgehende und schnellere Verflüssigung des Kalkes, sie lassen damit schon frühzeitig
eine starke Steigerung des Basizitätsgrades der Schlacke zu. Durch den hohen Basengehalt
der reaktionsfähigen Schlacken und ihre geringen Fe0-Gehalte wird neben einer weitgehenden
und schnellen Entphosphörung und Entschwefelung auch ein geringerer Gasgehalt im
Endmetall bedingt, das schon während des Chargenganges weitgehend desoxydiert und
damit freier von schädlichen Einschlüssen ist. Wegen der dauernden Desoxydationswirkung
des ständig ins Metallbad eintretenden Mangans können die Chargen, ohne den zulässigen
Oxydationsgrad -zu überschreiten, sogar auf niedrigere Phosphorgehalte geblasen
werden als heute. Auch ist es ohne weiteres möglich, ein Roheisen mit höherem S-Gehalt
und niedrigerem Mn-Gehalt auf eine genügende Stahlqualität zu verblasen. Das Metall
wird auch freier von Seigerungen sein.
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Im ganzen ermöglicht das neue Windfrischverfahren die Herstellung
eines Stahles, der ärmer ist an P, S, O, Gaseng Seigerungen und Einschlüssen als
der heutige Thomasstahl; auch läßt sich ein wesentlich niedrigerer N-Gehalt als
bisher erreichen, so daß der erzeugte Stahl weniger alterungsempfindlich ist.