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Verfahren zur Herstellung von Thomas- und Bessemerstahl Nach einem
noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Verfahren wird Thomas- und Bessemerstahl
mit verbesserten Eigenschaften hergestellt durch Senkung des Stickstoffgehaltes
unter einen kritischen Gehalt, beispielsweise unter o,oioo/o Ne. Es wurde darauf
hingewiesen, d.aß zwar die Teinperatur einen. wesentlichen Einfluß ausübt, daß aber
auch die Konverterform von großer Wichtigkeit ist, in dem Sinn,- daß mit steigendem
Konverterraum die Verhältnisse für die Vermeidung der Stickstoffaufnahme durch den
Stahl günstiger werden. Es ist bekannt, daß mit steigendem Koaiverterraum die Blaszeit
geringer, der Blasvorgang ruhiger, das Ausbringen höher und die Stahlgüte besser
wird. Es ist auch bekannt, daß alle diese Vorteile eine Folge von. günstigen Strömungsverhältnissen
im Konverter sind. Die Stickstoffaufnahme des Stahles hängt ab wie bei allen Gasen
neben der Temperatur von der Zeit und der Berührungsfläche mit dem Stahl. Die durch
den Konverterboden von unten in: das Eisenbad eingeblasene Luft steigt,darin auf
und führt das Eisen mit sich hoch. Bei einem engen Konverter sind die Rückstromverhältnisse
für das hochgeführte Eisen sehr unb instig. Das Eisen tanzt auf dem Wind, wird vom
Luftstrom hoch hinauf mitgetragen und dabei stark verteilt. Das Eisenbad bietet
dem Wind einen hohen Widerstand. Das Abgas bleibt auf einem langen Weg und über
eine lange Zeit mit dem Eisen in Berührung. Die Berührungsfläche zwischen dein
Abgas
und .dem Eisen ist wegen der starken Zerteilung des Eisens sehr groß. Neben den
vorher beschriebenen nachteiligen Eigenschaften eines engen Konverters, wie schlechte
Verblesbarkeit, lange Blaszeit, starker Auswurf, führen diese Vorgänge zu einer
erhöhten Stickstoffaufnahme des Eisens.
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Es ist bekannt, daß sich die Blasverhältnisse wesentlich verbessern,
wenn man dem von der Luft hochgetragenem Eisen einen hinreichend. großen Raum zum
Zurückfließen frei läßt. Bei gut blasendem, normalem Konverter, vor allem in fortgeschrittenem
Verschleißzustand, wird das Eisen in der Mitte mit der Luft hochgetragen und fließt
rings um den konzentrisch aufsteigenden Luftstrom wieder nach unten. Abb. i zeigt
einen solchen Konverter in senkrechtem Schnitt und im Querschnitt. Man. hat vorgeschlagen,
die Strömungsverhältnissedadurch zu verbessern, daß man die lichte Weite des Konverters
von vornherein größer macht als den, Durchmesser der blaslochbesetzten Bodenfläche.
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Zur Erreichung des gleichen Zieles hat man auch den Vorschlag gemacht,
den unteren Teil des Konverters kugelig auszubilden. Es wurde ferner vorgeschlagen:,
die als günstig erkannten. Strömungsverhältnisse bei einem Konverter gleichzuhalten,
indem man den Umlaufquerschnitt, d. h. den Differenzquerschnitt, der sich aus dem
Querschnitt des unteren Konverterraumes und dem Querschnitt der blasenden Fläche
ergibt, konstant hält.
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Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, die Badhöhe möglichst niedrig
zu halten, um die Luft nur kurze Zeit in Berührung mit dem Eisen zu. lassen. Die
Durchführung dieses Vorschlages bei normalen Konvertergefäßen führt allerdings zu
verminderter Produktion, da dann immer nur ein Teil des normalen Einsatzgewichtes
aufgegeben werden kann.
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Das bisher als günstigst angesehene Strömungsbild (Abt. i) zeigt in
der Mitte einen' aufsteigenden Luft- und Eisenstrom und einen. Eisenrückstrom konzentrisch
um den aufsteigenden. Strom angeordnet. In der ringförmigen Zwischenschicht kommt
es infolge der Reibungskräfte zwischen. den: beiden Strömen zu Wirbelbildung. Dabei
wird viel Energie verbraucht, die immer wieder vom Windstrom aufgebracht werden
muß. Der Wind hat also -einen ziemlich großen Badwiderstand zu überwinden.
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Es wurde nun durch. Untersuchungen gefunden, daß durch geeignete Versetzung
vom blasenden,, also aufwärts steigenden., zum rückströmenden Querschnitt dem Eisenbad
bei normalen Einsatzgewichten ein erheblich besserer Strömungsverlauf gegeben werden
kann als bisher bekannt und daß sich in einem solchen Konverter ein Stahl von niedrigerem
Stickstoffgehalt gewinnen läßt als mit den bisher bekannten Mitteln und Maßnahmen.
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Das Wesen der Erfindung besteht also darin, den aufsteigenden Luft-Eisen-Strom
(Blasstrom) gegenüber dem Eisenrückstrom so zu verlagern, daß die Berührungslinie
zwischen Blasstrom und Rückstromquerschnitt keine geschlossene Kurve mehr ist und
nur noch einen Teil des Umfanges des Blasquerschnitts beträgt. Auf der einen Seite
steigt der Luft-Eisen-Strom (Blasstrom) auf, auf der anderen Seite strömt das Eisen
abwärts zurück.
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Eine beispielsweise Ausführungsform eines solchen Konverters ist in.
Abb. a in senkrechtem Schnitt und Querschnitt dargestellt. Das dort erzielte Strömungsbild
ergibt eine wesentlich verkleinerte Berührungsschicht zwischen den beiden Strömen.
Damit erhält man; einen erheblich geringeren Reibungsverlust. Das Eisen wird mit
dem Wind auf der einen Seite hochgeführt, an. der Oberfläche umgelenkt und strömt
auf der anderen Seite im geschlossenen Strom wieder nach unten. Es kommt unten mit
fast der gleichen Geschwindigkeit wieder an. und braucht nur wieder umgelenkt zu
werden, ohne vom Wind eine größere zusätzliche Beschleunigung erfahren zu müssen.
Infolgedessen bietet das -Eisenbad dem Winddurchgang auch nur einen äußerst geringen
Widerstand. Der Sauerstoff des Windes wird während des Hochsteigens von. dem angrenzenden,
mithochsteigenden Eisen aufgenommen. Dabei bildet sich eine Oxydschicht, die beim
Aufsteigen kaum zerstört wird, da Eisen und Wind annähernd gleiche Geschwindigkeit
haben. Diese Oxydschicht verwehrt dem Stickstoff den Zugang zum Eisen. Durch diese
Maßnahmen allein erreicht man Stickstoffwerte im Mittel von 0,008 11/0 N2.
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Die gegenseitige Verlagerung von: Blas- und Rückstrom läßt sich erfindungsgemäß
dadurch erreichen, daß man bei verändertem Konverterquerschnitt (zur Rückenseite
hin ausgebuchtet, s. Abb. a) den Konverter nicht in senkrechter Stellung blasen
läßt, sondern ihn zum Rücken hin, in den Kamin neigt, und zwar um ein zweckentsprechendes
Maß, das für unterschiedliche Konverterformen durch einfach durchzuführende Versuche
leicht zu ermitteln ist.
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Bei rundem Konverterquerschnitt versieht man erfindungsgemäß zum gleichen
Zweck nur einen Teil der Bodenfläche mit Blasdüsen, beispielsweise ein Segment der
Bodenfläche. Auch kann man, eine zusätzliche Wirkung durch Anpassung des Futters
an die günstige Strömungsform erreichen. Bekanntlich verschleißt der Konverter stets
stärker an der Rückenseite. Durch diese Maßnahme wird die Berührungslinie zwischen
Blas- und Rückstromquerschnitt um mehr als ein Viertel kleiner als der Umfang des
Blasquerschnitts beträgt.
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Man kann die Verlagerung des Blasquerschnitts zum Rückstromquerschnitt
auch dadurch fördern, daß man die Blasdichte örtlich unterschiedlich macht, und.
zwar durch Vergrößerung der Düsenanzahl oder .des Düsenquerschnitts.
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Als besonders günstig hat sich bei der Verlagerung vom Blas- und Rückstrom
ein elliptischer oder ellipsenähnlicher Querschnitt des Konverters erwiesen, da
sich hierbei die Berührungslinie zwischen Blas- und Rückstromquerschnitt noch kleiner
gestalten läßt als bei rundem Konverterquerschnitt.
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Dabei sind den elliptischen oder ellipsenähnlichen Querschnittsformen
dadurch Grenzen gesetzt, daß bei einem bestimmten Verhältnis der Achsen oder
Durchmesser,
das oberhalb 1 : 1,5 liegt, durch die wachsenden äußeren Reibungsverluste kein Vorteil
mehr erzielt werden kann.
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Es sind ellipsenähnliche Querschnitte von Konvertern bekannt, und
zwar wurde diese Form gewählt, um bei gegebener Stützsäulenweite des Konverters
einen größeren Konverterraum und damit entweder ein höheres Einsatzgewicht oder
bei gleichem Gewicht eine geringere Badhöhe zu erreichen. Unbekannt war bisher die
B.e.einflussungsmöglichkeit der Strömungsverhältnisse im Konverter und durch sie
die Verminderung des Stickstoffgehaltes im Stahl auf ein Mittel von o,oo8o/oN_