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Zweistufiges Verfahren zur Herstellung von Thomas-Stahl mit niedrigem
Schwefel-und Phosphorgehalt Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Verfahren zur
Herstellung von: Thomas-Stahl finit sehr niedrigem Schwefel- und. Phosphorgehalt,
bei dem die basischen Zuschläge in geteilten Mengen in die Birne aufgegeben werden.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, die Darstellung von Stahl und Flußeisen
aus phosphorhaltigem Roheisen in der Weise durchzuführen, daß zunächst nur ein Teil
des Zuschlages von etwa % bis % der gesamten Menge in die Birne aufgegeben wurde,
worauf das Blasen erfolgte. Anschließend wurde dann die gebildete Schlacke entfernt,
der Rest der Zuschlagstoffe zugesetzt und'. das Bad nachgeblasen. Durch dieses Verfahren
war zwar eine bestimmte Entphosphorung zu erzielen, doch konnte dabei nicht gleichzeitig
eine weitgehende Entschwefelung erreicht werden.
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Ferner ist es bekannt, zur Herstellung phosphorarmen Stahles im Thomas-Konverter
eine vorher hergestellte basische und oxydierende Schlacke nach dem ersten Blasen
und Entfernen der gebildeten Schlacke in, die Birne einzubringen und, dann das Nachblasen
vorzunehmen. Dieses Verfahren ergab zwar bis dahin eine weitgehende Entphosphorung,
jedoch nicht gleichzeitig eine weitgehende Entschwefelung, was darauf zurückzuführen
ist, daß die. Basizität und der oxydierende Charakter der Endschlacke nicht hinreichend
groß waren.
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Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß nicht nur eine weitgehende
Entphosphorung, sondern gleichzeitig auch eine weitgehende Entschwefelung erzielt
werden kann, wenn die Behandlung im Thomas-Konverter so durchgeführt wird, daß am
Schluß des Nachblasens eine Schlacke vorhanden ist, die nicht nur stark oxydiert
und stark basisch, sondern auch gleichzeitig arm än sauren Bestandteilen ist. Bei
der Entschwefelung von Roheisen bei niedriger Temperatur in reduzierender Umgebung
mit Hilfe von Alkaliverbindungen hatte man bereits die Beobachtung gemacht, daß
die Bildung der
die Schwefelentfernung bewirkenden Alkalisulfide
durch die Anwesenheit von Kieselsäure verhindert wird, weil sich Alkalisificate
bilden und die Sulfide nicht entstehen können. Für die Entschwefelung von Stahl
in oxydierender Umgebung bei hoher Temperatur war daraus eine Lehre nicht abzuleiten,
da es sich in diesem nicht um die Bildung von Sulfiden handelt.
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Gemäß der Erfindung wird dem im Thonias-Isonverter befindlichen Stahlbad
eine basische Zuschlagsmenge zugesetzt und bis zur Erzielung eines Stahles mit herabgesetztem
Phosphorgehalt geblasen. Dann wird die gebildete phosphorhaltige flüssige Schlacke
von dem Stahlbad bei umgelegter Birne entfernt und nach Aufgabe einer bestimmten
zweiten basischen Zuschlagsmenge fertig .geblasen. Die zweite basische Zuschlagsmenge
kann. gegebenenfalls nur aus Kalk bestehen und wird in festem oder geschmolzenem
Zustand aufgegeben. Sie wird gemäß der Erfindung so gewählt und in solcher Menge
zugesetzt, daß mit der beim Blasen sich bildenden Eisenoxy dulmenge eine Schlacke
entsteht, die auch nach Aufnahme der aus dein Stahlbad auszuscheidenden Verunreinigungen,
insbesondere des Phosphors und des Schwefels, noch immer stark oxydierend, stark
basisch und arm an sauren Bestandteilen ist. Die Menge der verwendeten zweiten Zuschlagsstoffe
richtet sich also nach dem Phosphorgehalt des Bades nach dem ersten Blasen, nach
dem Futter der Birne und nach allen anderen Umständen, welche den Endgehalt der
Schlacke an sauren Bestandteilen zu beeinflussen vermögen.
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Im Verlauf des Nachblasens bildet sich gegen der zugefügten basischen
Bestandteile eine Schlacke, die stark basisch und oxydierend ist. Infolge der Bewegung,
welche durch das Blasen hervorgerufen wird, wirkt die Schlacke auf das Metall und
bewirkt die gewünschte Reinigungswirkung. Es ist daher möglich, durch die beschriebene
Arbeitsweise im Thonias-Konverter einen Stahl zu erzielen, dessen Phosphorgehalt
nur o,oo5 bis o,o25 °/o beträgt und dessen Schwefelgehalt unter 0,o25
% liegt, so daß dieser Stahl den 'an einen Edelstahl zu stellenden Forderungen
genügt.
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Die beschriebene weitgehende 1,7,iitscliwefelung wird nur dann erreicht,
wenn der Gehalt der Endschlacke an P.0, verhältnismäßig gering ist, d. h. wenn er
unter 6"/o bleibt.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, zum Zwecke der Entschwefelung
von Schlacken einer bestimmten Zusammensetzung auszugehen und eine kurze Durchwirbelung
mit Hilfe des heftigen Eingießens von Metall in Schlacke in dickem Strahl durchzuführea.
Bei diesem Verfahren kommt ':ein anderer Faktor für die Veränderung der Schlackenzusammensetzung
in Frage als das Metall selbst. Wenn man also von einem gegebenen Anfangszustand
ausgeht, d. h. von einer gegebenen Zusammensetzung und Menge des Metalls und der
Schlacke, erreicht man automatisch einen bestimmten Endzustand. Die Zusaniinensetzung
und die Menge des 'Metalls und der Schlacke zu Ende des Arbeitsganges sind durch
die Anfangsbedingungen vollständig beschrieben.
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Beim vorliegenden Verfahren kommt noch ein anderer Faktor hinzu. Dieser
Faktor ist der Sauerstoff, welcher in das System Metall/ Schlacke während des Arbeitsvorganges
eingeführt wird. Er hängt mit der Dauer des Blasens zusammen. Die Anfangsbedingungen,
nämlich die ursprüngliche Zusammensetzung des Metalls und .die Menge der zugefügten
Schlacke, genügen. also nicht mehr, uin den Endzustand zu bestimmen, da derselbe
auch noch von der Menge des beim Blasen aufgenommenen Sauerstoffs abhängt. Es ist
klar, daß unter diesen Bedingungen die Zusammensetzung der Endschlacke nicht ausschließlich
von den Anfangsbedingungen bestimmt wird. Das Wesentliche des vorliegenden Verfahrens
besteht aber darin, daß ein bestimmter Endzustand der Schlacke nach Durchführung
des gesamten Verfahrensganges vorliegt.
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Ein besonderer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß zu
seiner Durchführung keine synthetische Schlacke erforderlich ist. Es genügt, daß
die basischen Zuschläge unter Beachtung- der weiter oben gegebenen Regel dem Bade
zugesetzt werden. Die übrigen Aufbaustoffe der Schlacke. beispielsweise .das Eisenoxydul,
werden durch das Metallbad selbst geliefert, insbesondere durch Oxydation des Eisens.
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Die für das Blasen erforderliche Zeit soll so gewählt werden., daß
die an Eisenoxyd reiche Schlacke sich bilden und auf das Metall einwirken kann.
Um die weitgehende Entschwefelung zu erhalten, ist es erforderlich, das Nachblasen
nach Bildung der Schlacke etwas zu verlängern, damit die Schlacke mit dem Metall
in Wechselwirkung treten und mit diesem ins Gleichgewicht kommen kann. Das Nachblasen
muß daher etwas längere Zeit durchgeführt werden, als es für die Entphosphorung
allein erforderlich wäre.
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Es ist vorteilhaft, jedoch nicht erforderlich, mit den Schlackenbestandteilen
gleichzeitig ein Schmelzmittel einzuführen, das den Schmelzvorgang bis zu einem
gewissen (11-ad beschleunigt. Zu diesem Zweck können jedoch auch die bereits im
Metall vorhandenen Stoffe dienen, wie beispielsweise Kieselsäure, Phosphoranhydrid
und Eisenoxydul.
Ferner empfiehlt es sich, um die Bildung der entschwefelnden
Schlacke zu beschleunigen, nach der Entfernung der ersten Schlacke eine geringe
Menge, davon zurückzubehalten, da diese als Schmelzmittel für die zweite Schlacke
dient. Es ist jedoch unerläßlich, daß diese zurückbleibende Schlacke keine schädliche
Menge an P2 05 in die Endschlacke einführen darf.