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Verfahren zur Herstellung von Thomasroheisen Zu der alten Forderung
auf Herstellung eines gleichmäßig guten Stahles werden heute infolge der veränderten
Wirtschaftslage in Mitteleuropa an die Eisen- und Stahlwerke drei neue Forderungen
gestellt, nämlich: z. Verhüttung eisenarmer Erze mit erheblich größeren Schlackenmengen,
a. möglichst große Manganersparnis, 3. Gewinnung von Vanadium aus Roheisen.
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Es ist stets schwierig und manchmal unmöglich, mit bekannten Mitteln
diesen neuen Forderungen gleichzeitig nachzukommen, ohne daß die gleichmäßige Güte
der erblasenen Stahlqualitäten darunter leidet. Um mit Sicherheit einen guten Thomasstahl
herzustellen, wäre bekanntlich je nach dem vorliegenden Qualitätsprogramm der zu
erblasenden Stahlsorten ein Konverterroheisen mit etwa o,8 bis 1,2 % Mn sehr erwünscht.
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Bei der Verhüttung eisenarmer Erze wirken sich .die Verringerung der
Basizität des Hochofenmöllers sowohl als auch der bedeutend größere Schlackenanfall
der Schmelze dahin aus, daß ein nur geringer Teil des Manganeinsatzes der Möllerung
in das Roheisen geht, während der größte Teil mit der Hochofenschlacke für die weitere
Nutzbarmachung ausscheidet.
Wenn dem Roheisen nun noch das Vanadin
entzogen wird, geht auch noch der Rest des Mangans für das Eisen verloren und verringert
überdies in der Vanadinschlacke in sehr unerwünschter Weise deren Vanadinkonzentration.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, durch das unter voller
Berücksichtigung aller anderen Forderungen.' der Manganverlust auf das überhaupt
mögliche Mindestmaß herabgesetzt wird und das auch bei der heutigen Wirtschaftslage
gestattet, ein für die Erzeugung von Thomasstahl gut geeignetes manganhaltiges Roheisen
herzustellen.
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Bei diesem nachstehend beschriebenen Verfahren wird grundsätzlich
eine scharfe Trennung der für die Herstellung des Thomasroheisens verfügbaren Rohstoffe
vorgenommen, und zwar in dem überwiegenden Teil der manganarmen Eisenerze und dem
kleineren Teil der -L%I#anganträger, wie etwa Martinschlacke, Haldenschlacke aus
Puddel-, Schweiß- und anderen Stahlöfen, auch Bessemerschlacken, Rückständen, die
bei der chemischen Aufbereitung von Vanadinschlacken anfallen, und manganhaltigen,
wegen ihres Phosphorgehaltes oder Kieselsäuregehaltes zur Ferrömangan- oder Spiegeleisenerzeugung
-nicht geeigneten Erzen. Aus der Hauptmenge der Eisenerze wird im Hochofen eine
Hauptschmelze erblasen, während aus den oben gekennzeichneten Manganträgern im Hochofen
oder in anderen Schmelzeinrichtungen eine möglichst manganreiche Zusatzschmelze
erzeugt wird, die bei Berücksichtigung der heutigen Verhältnisse bis etwa 8% Mangan
und bis 40/0 Phosphor enthalten würde.
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Die Hauptschmelze und die manganhaltige Zusatzschmelze werden miteinander
gemischt, im allgemeinen erst, nachdem die Hauptschmelze den weiteren notwendigen
metallurgischen Operationen, wie Entschwefelung mit Alkalien, Entzug _ des Vanadins,
Erniedrigung des Siliziumgehaltes usw., unterworfen worden ist, so daß für den Blaseprozeß
ein manganhaltiges Roheisen zur Verfügung steht, dessen Mangangehalt überdies durch
geeignete Wahl des Mischungsverhältnisses von Hauptschmelze und Zusatzschmelze in
beliebiger Höhe je nach der beabsichtigten Stahlqualität eingestellt werden kann.
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Die Mischung kann sowohl in einem Roheisenmischer als auch nach dem
Mischer in einer Pfanne oder auch im Konverter erfolgen. Die Mischung im Konverter
kann weiterhin sowohl ,derart vollzogen werden, daß sogleich nach Einfüllen des
gewünschten Anteiles der Hauptschmelze der abgemessene Anteil der Zusatzschmelze
hinzugefügt oder aber auch zunächst der Anteil der Hauptschmelze z. B. zur Entvanadisierung
oder Entsilizierung im Konverter vorgeblasen und abgeschlackt wird und erst dann
der gewünschte Anteil der Zusatzschmelze zugegeben und diese Mischung fertiggeblasen
wird.
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An Stelle des Anteiles der sogenann.ten Hauptschmelze kann auch ein
an Vanadin angereichertes Roheisen treten, wie man es durch Verhütten von Vanadinträgern,
wie Vorfrischschlacke, Dachstaub und Thomasschlacke, erhält. Nach der Entfernung
der vanadinreichen Schlacke, die fast das gesamte Mangan enthält, wird der für eine
gute StahlquaJität erfo:nderlicho Mangangehalt durch Zugabe der notwendigen Menge
der Zusatzschmelze eingestellt und fertiggeblasen.
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Die manganhaltige Zusatzschmelze kann bei der Zugabe zur Hauptschmelze
außerhalb des Mischers für diese in einem entsprechend kleineren Mischer warm gehalten
und in ihren Gehalten ausgeglichen werden, wodurch man vom jeweiligen Gang und dem
Einsatz des für die Erzeugung der Zusatzschmelze gewählten Ofens weniger abhängig
ist. Wenn ein solcher Mischer nicht vorhanden ist oder die Erzeugung der Zusatzschmelze
aus den Manganträgern nur periodisch vorgenommen werden kann, so wird man die Zusatzschmelze
zu Masseln vergießen und diese entsprechend dein Bedarf entweder fest oder nach
Umschmelzen in einem Kupolofen flüssig der Hauptschmelze zunüschen.
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Durch diese scharfe Trennung der Manganträger von den manganarmen
Eisenerzen wird einmal erreicht, daß die Schlackenmenge, in der sich das Mangan
der Manganträger bei der Reduktion verlieren könnte, viel geringer bleibt und daher
das Manganausbringen in der sogenannten Zusatzschmelze viel höher ist als dann,
wenn eine solche scharfe Trennung nicht vorgenommen wird. Hinzu kommt, daß der Siliziumgehalt
der manganhaltigen Zusatzschmelze erheblich höher getrieben werden kann, als es
für Thomasroheisen tragbar ist, so daß auch damit eine weitere Steigerung des Manganausbringens
erzielt wird. Weiterhin wird durch diese scharfe Trennung der Mariganträger von
der Hauptmenge des Möllers erreicht, daß mit der daraus erblasenen manganarmen Hauptschmelze
der weit überwiegende Anteil des Eisens den erwähnten metallurgischen Operationen
unterworfen werden kann, die wie der Entzug des Vanadins, die Entschwefelung mit
Soda und die Entfernung des Siliziums durch Vorfrischen bei den bisher üblichen
Arbeitsweisen notwendig einen Verlust der Hauptmenge des Mangans zur Folge haben.
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Diese Arbeitsweise ist neu und bietet gegenüber bisher vorgeschlagenen
Verfahren folgenden technischen Fortschritt: Eine Teilung der für die Thomasroheisenerzeugung
vorhandenen Rohstoffe in zwei Teilmengen, von denen dem einen die Hauptmenge der
Manganträger zugeschlagen wird., ist an sich bekannt. Sie erfolgt jedoch nicht nach
den oben gekennzeichneten Gesichtspunkten, sondern hat das Ziel, die gangartarmen
Eisenerze, z. B. Schwedenerze, im Hochofen basisch mit geringer Schlackenmenge zu
verhütten die an saurer Gangart reichen, aber eisenarmen Erze dagegen sauer zu verhütten.
Das Mengenverhältnis zwischen beiden Arten der Verhüttung ist in diesen Fällen durch
die Art der verfügbaren Eisenerze bestimmt und nicht durch die Menge der verfügbaren
Manganträger wie bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren. Für die bekannte Unterteilung
der Thomasroheisenerzeugurig in einen basischen und einen sauren Teil ist auch die
Tatsache entscheidend., daß die basische Hochofenschläcke mehr Möglichkeiten ihrer
Verwendung bietet, sei es auf Grund ihres besseren Kristallisationsvermögens und
ihrer
hydraulischen Eigenschaften. DaB man die Manganträger dem basischen Möllerteil zusetzt,
ist eine selbstverständliche Maßnahme.
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Der technische Fortschritt des beschriebenen Verfahrens gegenüber
den vorstehend gekennzeichneten bekannten Arbeitsweisen erhellt dadurch, daß einmal
bei der bekannten getrennten Verhüttung teils basisch, teils sauer auch im basischen
Teil die Schlackenmenge, bezogen auf die eingebrachte Menge des Mangans, viel größer
ist als bei der vorgeschlagenen scharfen Abtrennung der Manganträger. Weiterhin
ist das vorgeschlagene Verfahren dem bisher üblichen schon dadurch als überlegen
zu bezeichnen, daß es für dieses neue Verfahren gleichgültig ist, ob die Hauptmenge
der Eisenerze zur sogenannten Hauptschmelze basisch oder sauer oder in Teilmengen
nach der einen und der anderen Arbeitsweise verhüttet wird. Schließlich ist als
weiterer Fortschritt hervorzuheben, daß die gekennzeichnete Zusatzschmelze einen
viel höheren Mangangehalt aufweist als der nach bekannten Arbeitsweisen erzielte
basische Anteil der Thomasroheisenerzeugung, so daß mit der Zusatzschmelze die Einstellung
der gewünschten Zusammensetzung des Konverterroheisens viel sicherer und insbesondere
auch vielseitiger, also auch außerhalb des Mischers, z. B. im Konverter, erzielt
werden kann. Weiterhin ist zu berücksichtigen, daß dieses Mischen außerhalb des
Mischers es ermöglicht, die besonderen Vorteile einer Entschwefelung der Hauptschmelze
des Roheisens hinter dem Mischer auszunutzen. Ein weiterer wesentlicher Fortschritt,
der für die derzeitige Rohstofflage, besonders aber auch für die Zukunft erzielt
wird:, besteht darin, daß, wie ausgeführt, ein vielgrößerer Anteil des Roheisens
der Vanadinentziehung unterworfen werden kann.
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Die weiterhin vielleicht aus den Anfangszeiten des Thomasverfahrens
als bekannt anzusehenden Maßnahmen, den Mangangehalt des Thomasroheisens durch Zusatz
von Spiegeleisen auf die gewünschte Höhe zu bringen, berühren das beschriebene neue
Verfahren insofern nicht, als weder die zu lösende Aufgabe noch die gekennzeichnete
Lösung noch der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt aus ihnen herzuleiten
ist. Weiterhin werden zur Erzeugung von Spiegeleisen hochwertige Manganträger, vor
allem phosphorarme, verwendet, die für den Thomasmöller nicht mehr zur Verfügung
stehen.. Die Zugabe von Spiegeleisen und Ferrosilizium zur Stahlschmelze nach beendetem
Blasen bei der Herstellung von Schienen- oder Hartstahl erfolgt lediglich zum Zwecke
des Legierens und der Desoxydation; sie hat mit der neuen Arbeitsweise nichts gemein
und ist lediglich eine zusätzliche Maßnahme, die auch bei Anwendung des neuen Verfahrens
beibehalten werden könnte.