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Verfahren zur fortlaufenden Herstellung von Thomasstahl Im Hauptpatent
697 839 ist eine -\,orriclitung zum kontinuierlichen Windfrischen von Roheisen
beschrieben. Danach soll das Roheisen durch einen mit Winddüsen versehenen Behälter
in fortlaufendem Strome hindurchfließen, wobei es vor- und fertiggefrischt wird.
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Gegenstand des Zusatzpatents ist ein Verfahren, das sich hesorrders
zur Herstellung von Thomasstahl aus dem unter saurer Schlackenführung im Hochofen
erblasenen siliciunireichen Roheisen eignet und darin besteht, daß zur kontinuierlichen
Herstellung von Thomasstahl die im Hauptpatent beschriebene Vorrichtung in der Weise
angewendet wird, daß der-- Vorrichtung das kolicisen am einen Ende zugeführt, der
Zuschlag-1:a11: uni anderen Eiide aufgegeben wird und Metall und Sclilacl:e
im Gegenstrom zueinander durch die Frischvorrichtung hindurchfließen, während der
Schlacke verflüssigende und die Löslichkeit der Phosphorsäure in clcr Schlacke erhöhende
Stoffe zugesetzt werden. worauf das vor- und fertiggefrischte Roheisen nach Verlassen
der Frischvorrichtung im Fließvorgang desoxydiert und vergossen wird.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Desoxvdation des vor-
und fertiggefrischten Roheisens in einem besonderen, mit Schutzgas gefüllten Behälter
vor,erioininen. und zwar zweckmäßig mit Wasserstoff oder Kolilenwasserstoffen, wobei
die Gase in kaltem oder erwsiriiitem Zustande durch den Stabil hindurchgedrückt
werden. Das Vergicl.lcn (1e: fertigen Stahles erfolgt vorteilli@ifterNvei:uunter
Luftabschluß.
Einerseits ist es zwar schon vorgeschlagen worden,
im Gegensatz zum üblichen s:itzweisc#n Frisclicn <las Rolleisen in fortlaufendem
Strome in Stahl umzuwandeln. .1n<@crcrseits ist es auch allgemein bekannt, Roheisen
beim satzweisen Frischen, also beispielsweise heim üblichen Thomas- oder Sieniens-Martin-Verfahren,
nach Verlassen der Frischvorrichtung unter Schutzas zu desoxydieren und hierauf
zu vergießen. Neu ist derngegenübcr beim I?rfinduiir,shegcnstandc die Aneinanderreihung
des I#'rischvorganges, der Desoxvdation und des Ver-ießens des Roheisens bei der
Herstellung von Stahl in fortlaufendem Strome und die Führung von Metall und Schlacke
im Gegenstrome bei dieser: kombinierten Arbeitsweise.
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Das Roheisen wird dem Rolleiseinnischer oder dem Hochofen fortlaufend
entnommen und gegebenenfalls unter Verwendung einer Zwischenpfanne in gleichbleibender
Durchflußstä.rke, gegebenenfalls nach vorhergehender Nachentsch-,vefelung mit entschwefelnden
Mitteln, vorzugsweise vorher geschmolzener Soda, unmittelbar dem kontinuierlichen
Vorfrischen unterworfen, das den Zweck hat. die in dem bei saurer Schlackenführung
ini Hochofen erblasenen Rolleisen enthaltenen grollen \#Iengen all Silicium oder
auch an llarigan und Vanadin aus dem Roheisen zu -ewinnen. Beim Vorfrischen
setzt nian zweckmüßig feste Frischmittel, wie Walzeiisclilacl<e ti.dgl., zu,
damit die Temperatur nicht zu hoch steigt und eine Schlacke entfällt. aus der man
(las Vana<lin mölichst weitgehend al>sclieicleii kann. Da ein' Teil der Oxvde
durch (las Silicium des Roheisens zu nietallischeni Eisen re@ltiziert wird, erreicht
man durch (fiesen 7usatz außerdem ein sehr hohes Atisbrin -en an Eisen. Die Auskleidung
des @"orfriscli,<,efiil'es ist im allgemeinen sauer oder neutral. Wendet man
dagegen eine basische Schlacke an oder ist das Roheisen so schwefelreich, daß auch
eine verhältnismäßig geringe Entschwefelung; eine wesentliche Ersparnis irn Verbrauch
von Entschwefelungsmitteln herbeiführt, so wird die Entschwefelung zweckni:iftig
erst nach dem Vorfrischvorgan- vorgenommen. Da vorgefrischtes Roheisen viel weniger
Silicium enthält, kann diese Arbeitsweise auch bei Verwendung von Siliciunireichem
Roheisen zwecl:niäl.üg sein, dessen Entschwefelung größere Mengen Soda ti. dgl.
erfordert als diejenige des silicitluiarnienl-,'olieisens. Auch wirkt die Soda an
sich schon ein dieser Stelle stärker entschwefelnd.
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:\n das Vorfrischen schliel.h sich (las Fertigfrischen auf basischcin
Futter an. 11ierhei wird auf der Seite, an der der Stahl ab-
fließt, Zuschlagkali:
in kaltem oder erwärintein Zustand gewöhnlich in Form \-fjil ' kalk aufgegeben.
so daß das Metall zuerst mit der bereits an Phosphorsäure angereicherten Schlacke
und zuletzt mit detn reinen Fall: in Iierührtinz kommt. Auch kann man eine kalkrc#iclie
Schlacke. zur Bindung des Phosphors benutzen, der zur Erhöhung der Frischwirkulr-
Eisenoxv(le zugesetzt «-erden können. _,#uf dein Wege der Schlacke durch die Frischvorriclitung
«-erden dieser in gleichfalls bekannter Weise verflüssigende und die Löslichkeit
der Phosphorsäure erhöhende Stoffe ztigesetzt, z. B. erwärmter Sand oder feste oder
geschmolzene Hochofenschlacke mit hohem Kieselsäuregehalt. Ferner empfiehlt es sich,
während des Frischens feste Frischmittel, Alkalien, Kühlschrott u. dgl. zuzusetzen.
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Der Stahl fließt nach - erfolgtem Fertigfrischen in den Desoxvdierraum,
der zweckin. Lßl- mit einer Erweiterung versehen ist. cla die Desoxvdation eine
gewisse Zeit erfordert, besonders wenn man zuerst weniger wirksame Desoxydationsmittel,
z. B. Gas, anwendet, um den Verbrauch an Ferromangan und Spiegeleisen zu senken
oder manganarmen Stahl herzustellen. Die Desoxvdation erfolgt in an
sich bekannter
@\'eise zweckmäßig unter Luftal>schluß oder unter Schutzgas in einem Behälter, der
an beiden Enden mit Durchlaufen für den flüssigen Stahl versehen ist. Die hei der
Desoxvclation gebildete Schlacke wird von Zeit zu Zeit durch ein Abstichloch entfernt.
Auf diese Weise kann man das Gefäl.l mit Sclititz-as gefiillt halten. Die festen
octcr flüssigen Desoxydationsmittel werden mittels einer geeigneten Vorrichtung,
z. B. eines Drehschiebers bzw. eines Durchlaufs, eingeschleust. Wenn nian reit Wasserstoff
und Kohleiiwasserstoffen desoxvdieren oder vordesoxvdieren will, benutzt man einen
kippbaren Behälter, der mit Gasdüsen ain Boden versehen ist.
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Das Vergießen erfolgt zweckmäßig in kleinen Kokillen, die bekanntlich
auf einem Drehtisch oder einem endlosen Band angeordnet sein können. Es empfiehlt
sich, auch das Vergießen des Stahles unter Schutzgas vorzunehmen: Wie ebenfalls
bekannt, kann
man den Stahl auch in einer gekühlten Kokille zu einem endlosen
Block vergießen, indem man das erstarrte Material unten aus der Kokille abzieht.
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I>ie Menge der ieweils zufließenden gaförnliKen, festen oder flüssigen
Frisch- und Desox_v(lationsmittel wird zweckmäßig mit i Ililfe von Meßapparaten
auf automatischem \Vegc beobachtet und die Temperatur des Metallbades und der Schlacken
mit Hilf elektrischer Temperaturmesser überwacht und festgehalten, ebenso wie die
Abgase der i l@risch,cfüßc fortlaufend analysiert werden. All (per 1--inlaufsteile
des Roheisens kann ein
Überlauf angebracht werden, der die 1-lessung
der durchfließenden Roheisenmenge gestattet. Die Stauhöhe kann in bekannter Weise
durch Schwimmer oder auf optischem oder elektrischem Wege gemessen werden. Zur Messung
der Roheisenmenge kann man auch die bekannten Wagegefäße benutzen. :1uch laufende
Probenalunen von-den Zwischen-und Fertigerzeugnissen und die Messung der Zähflüssigkeit
des Metalls und der Schlacken während der einzelnen Arbeitsvorgänge sied erforderlich.
Von großer Bedeutung ist auch die automatische Regelung der Temperaturen. Man kann
z. B. den Zufluß der Walzenschlacke oder der sonst 'verwendeten festen Frischmittel
von (der Ba.dtemperatur aus beeinflussen und steuern.
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Das beschriebene Verfahren ermöglicht, mit verhältnismäßig einfachen
Einrichtungen auf kleinem Raum eine große Menge von Stahl von vorzüglicher Güte
herzustellen. Man erhält -dabei auf einfache ' Weise hochphosphorhaltige Thomasschlacke
mit sehr guter Löslichkeit und gleichzeitig sehr phosphorarmen Stahl, @da Roheisen
und basische Schlacke im Gegenstrom zueinander fließen. Das Ausbringen an Stahl
ist hoch, .da die leim Vorfrischen zugesetzten Eisenoxyde zum Teil zu metallischem
Eisen reduziert werden und das gegen Ende des Fertigfrischens gebildete Eisenoxydul
zum größten Teil wieder reduziert wind, wenn die Phosphatschlacke mit dem phosphorreichen
Metall in Berührung kommt. Die Gewinnung des im Roheisen enthaltenen Vanadins in
Form einer vanadinreichen Schlacke und des Mangans verursacht keine besonderen Unkosten.
Die Verwertung -der Abwärme beim Frischvorgang und die Rückgewinnung des beim Verblasen
entstehenden Staubes, dessen Menge übrigens wesentlich geringer ist als beim Frischen
in der Birne, machen keine Schwierigkeiten. Roheisensorten, deren Verarbeitung in
anderer Weise wegen ihres hohen Silicium- , gehaltes oder niedrigen Phosphorgehaltes
fast unüberwindliche Schwierigkeiten bereitet, lassen sich nach -dem erfindungsgemäßen
Verfahren gut verarbeiten. Der Verbrauch an Ferromangan und Spiegeleisen bei der
Desoxvdation läßt sich umgehen oder wesentlich einschränken. Infolge der gleichmäßigen
Belastung der Blockgießerei beim ununterbrochenen Vergießen kann man auch auf großen
Stahlwerken kleine Blöcke herstellen. Dadurch wird die Anlage des Blockwalzwerkes
bedeutend vereinfacht, und es wird an Kraftstrom gespart. Die kleinen Blöcke können
aber auch unmittelbar in einer kontinuierlichen Knüppelstraße ausgewalzt und anschließend
ohne Zwischenerwärmung Fertigerzeugnisse hergestellt werden. Beim Vergießen unter
Luftabschluß erzielt man gleichzeitig einen gasfreien Stahl.