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Verfahren zur Herstellung stickstoffarmer Windfrischstähle Die I3erstellung
von Stählen äug koheiseii v8i=-schiedenster Zusammensetzung nach dem Windfrischverfahren
erfolgte bisher im allgemeinen in der Weise, daß atmosphärische Luft in komprimiertem
Zustand durch das Stahlbad geblasen wurde. Der Vorteil des Durchblasens besteht
in der großen Frischgeschwindigkeit, die durch die restlose Aufnahme des Luftsauerstoffs
vom Eisen erzielt wird. Man hat mit Erfolg diese Frischgeschwindigkeit durch Sauerstoffanreicherung
der Luft noch weiter gesteigert, wobei gleichzeitig auch noch eine größere Temperatursteigerung
des Bades erreicht wird. Die so erzeugten Windfrischstähle nehmen bekanntlich während
des Prischeiis infolge einer Reaktion des Luftstickstoffs mit dem Eisen eine gewisse
Menge Stickstoff auf. Diese höheren, aber üblichen Stickstoffgehalte geben den Stählen,
insbesondere Thomasstählen, in Verbindung mit als normal anzusprechenden Phosphorgehalten
Eigenschaften, die kennzeichnend für diese Stähle sind. Gelingt es nun, im Windfrischverfahren
die Phosphor- und Stickstoffgehalte unter ein gewisses Maß zu senken, so ändern
sich die typischen Eigenschaften der Windfrischstähle in der Richtung, daß sie denjenigen
der Siemens-Martinstähle gegenüber gleich bzw. sogar besser werden. Stickstoffgehalte
unter o,ar2o/o bei gleichzeitig niedrigem Phosphorgehalt
unter o,o5
% wurden bisher durch eine starke Kühlung des Bades erreicht, wobei die Möglichkeit
gegeben sein kann, daß die Gießbarkeit des Stahles beeinträchtigt wird. Ein gewisser
Verschleißzustand der inneren Birnenform ist für die Erzielung niedriger Stickstoff-
und Phosphorgehalte günstig.
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Die Aufgabe, deren Lösung durch die Erfindung herbeigeführt wird,
besteht nun darin, eine innere Konverterform zu finden, die während der ganzen Konverterreise
die Herstellung von stickstoffarmen Stählen gestattet und den Stahlwerker weitgehend
unabhängig von der bisher notwendig niedrigen Temperaturführung gegen Ende der Frischarbeit
zu machen, so daß besondere zusätzliche Maßnahmen zum Erreichen von Gießtemperaturen
überflüssig werden, die jede Art des Vergießens, z. B. auch von dünnwandigem Formguß,
gestatten.
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Erfindungsgemäß wird zur Herstellung stickstoffarmer Windfrischstähle,
die bezüglich ihrer Eigenschaften den Siemens-Martinstählen gleichzusetzen sind,
ein doppelbauchiges Frischgefäß mit einer unteren und einer seitlichen Winddüse
verwendet. Diese Vorrichtung wird erfindungsgemäß so betrieben, daß das Frischgefäß
nach dem Füllen bis zur Annäherung des Badspiegels an die Seitendüse und am Ende
der Entkohlung weiter bis zur Überdeckung der Seitendüse und teilweisen Freigabe
der Bodendüse durch das Bad geneigt wird.
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In der Abbildung ist ein gemäß der Erfindung zu benutzendes Frischgefäß
als Beisiel dargestellt. Wie ersichtlich, ist das Gefäß r besonders stark doppelbauchig
ausgebildet und mit einem unteren Düsenboden a und einem an sich ebenfalls bekannten
seitlichen Düsenboden 3 versehen. Die Düsenböden sind derart seitlich versetzt angebracht,
daß das Bad in drei Grundstellungen je nach der Konverterneigung gebracht werden
kann. In jeder der drei Grundstellungen hat das Bad während der ganzen Konverterreise
sowohl eine geringe Badhöhe als auch eine große Badoberfläche.
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Die Arbeitsweise mit dem vorgeschlagenen Frischgefäß verläuft beispielsweise
wie folgt: Zunächst wird der Konverter mit Roheisen beschickt und in die Grundstellung
4-4 gebracht. Beim Verblasen von Thomasroheisen kann man den außer= dem erforderlichen
Kalksatz gleich zu Beginn in seiner ganzen Menge geben. Es empfiehlt sich jedoch,
zunächst nur eine geringere Menge und erst gegen Ende der Entkohlungsperiode die
restliche Hauptmenge Kalk zu geben. Diese Art der Kalkzugabe bewirkt einmal, daß
der Kalk zu einem Zeitpunkt gegeben wird, in welchem er gleichzeitig auch noch kühlend
wirkt, ein andermal, daß sich infolge der geringen Kalkmenge während der Entkohlungsperiode
eine schnelle und günstige Entkohlung mit rasch ansteigender Temperatur entwickeln
kann. Versuche ergaben, daß höher stickstoffhaltige Roheisensorten durch eine günstige
und schnell verlaufende Entkohlung in ihrem Stickstoffgehalt sogar gesenkt werden
können. Nach dem Füllen wird das Bad in die Stellung 5-5 gebracht und mit beiden
Düsenböden gleichzeitig geblasen. Der untere Düsenboden bewirkt, daß. in dieser
Stellung die Frischgeschwindigkeit durch restlose Aufnahme des Sauerstoffs des Windes
gewahrt bleibt, ohne daß die Stickstoffteilchen der Frischluft infolge der geringen
Badhöhe längere Zeit mit dem Eisen in Berührung bleiben. Außerdem wird das Bad nur
seitlich durchgeblasen und dadurch in einen stabilen Einstromumlauf gebracht, der
einen reibungslosen glatten Ablauf des Frischvorganges gewährleistet. Durch die
Seitenwinddüse, die auf die große Badoberfläche bläst, wird die Frischwirkung verstärkt
und eine Verbrennung des C O des Abgases zu CO2 unter gleichzeitiger sehr erheblicher
Temperatursteigerung innerhalb des Konverters bewirkt. Diese Temperatursteigerung
beeinflußt in günstigem Sinne den Ablauf der Entkohlungsperiode. Nach Beendigung
der Entkohlungsperiode wird das Bad in die Stellung 6-6 gebracht. In dieser Stellung
wird die Frischwirkung überwiegend durch die Seitenwinddüse erzielt. Die untere
Winddüse bläst praktisch nur noch durch einen ganz geringen Teil des Bades. Auf
diese Weise wird erreicht, daß in der Entphosphorungsperiode, in der hauptsächlich
die Stickstoffaufnahme erfolgt, die Stickstoffaufnahme infolge der äußerst geringen
Badhöhe bzw. der auf das geringstmögliche . Maß verminderten Durchmischung des Bades
mit Luftstickstoff sehr gering bleibt. Die Verhältnisse können dadurch noch gebessert
werden, daß man in an sich bekannter Weise die Frischluft mit Sauerstoff anreichert,
wobei eine Sauerstoffanreicherung in der Entphosphorungsperiode durch Minderung
des Stickstoffballastes besonders empfehlenswert ist. Bei phosphorarmen Roheisensorten
bringt man das Bad bereits gegen Ende der Entkohlung in die Stellung 3. Das Ergebnis
dieser Arbeitsweise ist ein sehr stickstoffarmer Stahl, dessen Gießtemperatur entsprechend
den gewünschten Zwecken regulierbar ist.
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Bekanntlich ist ein Dolomitteermauerwerk, wie es beim Verblasen von
Thomasroheisen Verwendung findet, nur wenig sauerstoffbeständig. Man kann deshalb
den Konverter auch mit sauerstoffbeständigerem Futter, z. B. Chrommagnesitsteinen,
-entweder ganz oder an einzelnen Hauptverschleißstellen, z. B. gegenüber dem Seitenwinddüsenboden,
ausstatten. Diesem Sauerstoffangriff wird aber schon dadurch entgegengetreten, daß
der Windstrom der Seitenwinddüse durch den Windstrom der unteren Winddüse aufgefangen
und so das Mauerwerk vor vorzeitigem Verschleiß geschützt wird. Beide Blasdüsen
sind auswechselbar und im Gefäß derart angebracht, daß sowohl die Ausmauerung des
Gefäßes bei Neuzustellung als auch der Bodenwechsel während des Betriebes möglich
ist. Bekanntlich macht die Neuzustellung mit Teerdolomitmischung bzw. Steinen gewisse
Schwierigkeiten, da die Mischung beim Festbrennen im Konverter einen vorübergehenden
Erweichungszustand durchmacht.
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Die Seitenwinddüse kann auch als Dauerwinddüse ausgebildet sein. Sie
ist dann aus geeignetem
Metall, z. B. Kupfer, Eisen, hergestellt,
und wird mit geeigneten Kühlmitteln, z. B. Wasser, Wasserdampf, Luft oder ähnlichem
betrieben.
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Der untere Düsenboden ist einseitig ausgebildet und besitzt an seiner
Hauptverschleißstelle keine Blaslöcher. Durch diese Art der Ausbildung ist man in
den Stand gesetzt, sowohl eine der Hauptverschleißstellen während der Konverterreise
zu ersetzen als auch die zwischen dem unteren Düsenboden und der Konvertermündung
befindliche Zone während des Bodenwechsels auszuflicken.