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Verfahren zur Herstellung eines stickstoffarmen Thomasstahles Bekanntlich
unterscheidet sich der Thomasstahl beträchtlich von .dem Siemens-Martin-Stahl bezüglich
einer Reihe von, Eigenschaften. Thomasstahl verträgt im Gegensatz zum Siemens-Martin-Stahl
keine Kaltverformung, da er sehr hohe Härte annehmen kann und zur Aushärtung neigt.
Ein großer Nachteil des Thomasstahls ist ferner die Versprödung, die sich insbesondere
nach voraufgegangener Kaltverformung bemerkbar macht. Es ist nun wünschenswert,
dasAnwendungsgebiet vonThomasstahl zu vergrößern, da in Deutschland immer größere
Mengen phosphorhaltiger Erze zur Verhüttung kommen werden.
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In :der Patentschrift 9z89 ist bereits vorgeschlagen worden, zur Erzeugung
von Flußeisen, insbesondere beim Benutzen von basischer Auskleidung mitLuft, zerstäubteKohlenwassers:toffe
in .das Bad zu blasen, und zwar, um die Temperatur des flüssigen Eisens zu erhöhen.
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Es ist auch der Vorschlag gemacht worden, geschmolzenes Gußeisen durch
Einführung heißer Kohlenoxyde und heißer Luft in schmiedbares Eisen zu verwandeln
(Patentschrift 24 o95).
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In .der Patentschrift 448- 384 wird ein Verfahren beschrieben, den
Phosphor aus dem Roheisen zu entfernen ohne gleichzeitige Beseitigung :des Kohlenstoffes,
und zwar .durch gleichzeitige Einwirkung von Kohlenoxyd oder kohlenoxydhaltigen
Gasen und bäsischen Stoffen, wie Kalk, Soda usw., auf .das Bad.
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Nach :der Patentschrift 535 749 soll das Bad zur Durchführung des
Thomasprozesses vor dem Bepinn.
desBlasens .durch eineKohlenstaubflamme,
die auf die, Badoberfläche geleitet wird, erhitzt werden. Die hierbei entwickelte
Kohlenstaubflamme kann durch Einführung von Kohlenstaub .in die Windleitung bei
umgelegtexri, finit dem flüssigen Bad gefülltem Konverter erzeugt werden.
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Diese Stellen des Schrifttums betreffen zwar die Anwendung von Kohlenwasserstoff,
Kdhlerioxyd oder Kohlenstaub beider Durchführung von WindfrischprozeAsen. Sie verfolgen
jedoch nicht das Ziel, einen stickstoffarmen Thomassta'hl zu erzeugen.
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Einer der wesentlichen Unterschiede des Siemens-Martin-Stahls vom
Thomasstahl ist,dür(-h den höheren Stickstoffgehalt des Thomasstahls gegeben. Die
Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, den Stickstoffgehalt des Thomasstahls
zu erniedrigen. Hierzu sind bereits eine Reihe von Vor-Schlägen gemacht worden,
die in der Hauptsache darin bestehen, :die Temperatur während des -Verblasens möglichst
niedrig zu halten, die Windführung zu ändern oder ,den Sauerstoffgehalt -des Windes
anzureichern. Nun kann man_-aber,- bei schwankender koheisenzusammensietzurig'@-
die Temperatur des Bades während des Schmelzverlaufes nur schwierig .mit ausreichender
Sicherheit regem, ganz abgesehen- davon, :daß eine hohe Schmelztemperatur mit Rücksicht
auf die bessere Vergießbarkeit wünschenswert ist:-Die Erfindung geht nun von,der
Erkenntnis aus, daß die Stickstoffaufnahme des Bades nach der Entkohlung zu Beginn
der Entphosphorung einsetzt und daß sie weniger von :der Temperatur des Bades als
von :dem Partialdruck des Stickstoffes abhängig ist. Der Verwirklichung des,Gedankens,
den Partialdruck des Stickstoffes zu Beginn der Entphosphorung zu verringern, steht
nun aber die Tatsache entgegen, daß.-zur- Entphosphorung eine bestimmte Windmenge
und damit eine bestimmte Stickstoffmenge gebraucht wird: Dadurch ist wiederum- der.
Partialdruck .des: -Stickstoffes eine gegebene Größe, wenn man aus wirtschaftlichen
oder anderen Gründen (Bau zusätzlicher--Anlägen) .darauf verzichten will, die Zusammensetzung
des Windes zu ändern. - = - -Aus diesen Überlegungen stellte sich der Erfinder die
Aufgabe, den Partialdruck des Stickstoffes durch ein möglichst billiges, ohne weiteres
zugängliches .Mittel zu'verringern: Dieses Mittel wurde darin gefunden, daß Kohlenstaub
oder ein anderer Kohlenstoff träger, wie. Teeröl, Pech oid. d#l.,- zu Beginn. der
Phösphorverscllackung, also gegen das Ende :der Entkohlung, zusammenfinit dem Wind
durch das Bad geführt wird.
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DieseMaßnähme-ist überr,'ischend;-weil diePhösphorverbrennung nach
.den. bisherigen Kenntnissen offenbar 'erst dann-einsetzt, wenn :der Kohlenstoff=
geholt auf eine bestimmte niedrige Grenze gebracht ist. Diese Verhältnisse sind.
in dem Schaubild dargestellt, welches die Gehalte des Bades an C, P und N2 im Verlaufe,der
Blasezeit erkennbar macht. Das Schaubild zeigt die Durchschnittsanalyse einer -sehr=großen
Anzahl" von Schmelzen. Aus der Betrachtung der linken Kurvenäste wird deutlich,
.daß die Phosphorverbrennung. erst bei- einem Gehalt von etwa o,9 0/a C wirksam
wird. Beim üblichen Verfahren verläuft die Phosphorkurve gemäß dem lang gestrichelten
Ast, welcher zeigt, daß die Verbrennung um so lebhafter wird, je weniger C das Bad
noch enthält. Gleichzeitig aber steigt der Gehalt .des Bades an N2 steil bis auf
o,o20/a an (oberer rechter Ast :der N2 Kurve).
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Durch eingehende Versuche wurde nun aber gefunden, .daß durch das
Einsblasen von Kohlenstoff nach einer Blasezeit von etwa ro Minuten, also bei dem
genannten C-Gehalt von etwa o,90/@, die Phosphorverbrennung zwar zunächst etwas
verzögert wird, jedoch noch ausreichend ist und jedenfalls nach einer Gesamtblasezeit
von der gleichen Dauer zu .den gleichen niedrigen P-Gehalten führt wie beim üblichen
Verfahren. Diese Verhältnisse sind im Schaubild durch die gestrichelten Nebenäste
auf der'rechten Seite dargestellt. Es zeigt sich, daß die Stickstoffaufnahme :des
Bades sehr viel geringer ist, und dies ist darauf zurückzuführen, daß durch .den
eingeblasenen Kohlenstoff Kohlenoxyd gebildet wird ;=v@efehes den Partialdruck :des
Stickstoffes beträchtlich herabsetzt. Die Menge an zugesetztem C muß also einerseits
so groß bemessen sein, daß ausreichende Mengen an Kohlenoxyd gebildet werden, andererseits
jedoch nicht so groß, :daß sie nicht etwa durch .den Wind völlig verbrannt werden
könnt.-. und daß :deshalb die P-Verbrennung aufhören würde.
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Bekanntlich überdecken sich bei der Windfrischung mehrere Reaktionen.
Für die Phosphorverbrennung ist es wesentlich, :daß eine aufnahmebereite Schlacke
zur Verfügung steht. Es muß also für eine möglichst frühzeitigeAuflösung des Kalkes
gesorgt werden, was z. B. ,dadurch geschehen kann, daß man vor der Phosphorverbrennung
Flußmittel, wie z. B: 0,5 bis 1,5 0/a Soda, dem Kalk zusetzt. Dies ist beim Verfahren
gemäß der Erfindung wichtiger als beim sonst üblichen Verfahren, .da :der Zusatz
von Kohlenstoff der Phosphorverbrennung etwas entgegenwirkt. Im übrigen kann das
Verfahren gemäß der Erfindung in üblicher Weise durchgeführt werden, indem z. B.
.durch Schrottzusatz eine Badkühlung bewirkt wird, die ebenfalls die Phosphorverbrennung
erleichtert. Allerdings wird nicht so tief gekühlt, daß das Vergießen Schwierigkeiten
bereitet. . Ausführungsbeispiel In den Konverter wurden 22 t Roheisen folgender
chemischer Zusammensetzung eingefüllt: 3,7-% C, I,800/0 P, ö,49 % Mn und o,.30%
Si.
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Nach dem Hochstellen des Konverters erfolgte die Kalkzugabe in einer
Menge von 25ookb. Der Kalk hätte nachstehende Zusammensetzung:
| C.0 MÖ I F-.203-+ A1203_ I Si0n
Glühverlust |
| 870/0- 3,50/0 3,$0/0 I 4,90/0 ( =>5% - |
Etwa- 2 Minuten vor -Beginn der Phosphorverbnennu-ng wurden 68o-kg Schrott zugesetzt.
-i-Miriute vor dem Beginn der Phosphorverbrennung
wurden bis 2
Minuten nach der Phosphorverbrennung laufend 20o kg Teeröl durch den Konverterboden
in das Bad eingeblasen.
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Nach dem Fertigblasen der Charge erfolgte die Desoxydation durch Zugabe
von 2ookg 5oo/o,igem Ferromangan.
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Die zugesetzte Kohlenstofmenge wurde derart bemessen, daß sie insgesamt
etwa i % der eingefüllten Roheisenmenge betrug. Hierbei wurde ein Stickstoffgehalt
von o,oo9% erreicht.