DE900458C

DE900458C - Herstellung von reinem Gusseisen, Roheisen oder Stahl

Info

Publication number: DE900458C
Application number: DET883D
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Eichholz; Dr Willy Oelsen
Original assignee: AUGUST THYSSEN HUETTE AKT GES; August Thyssen-Huette Akt-Ges; HUETTENWERKE PHOENIX AG; Max Planck Institut fuer Eisenforschung; August Thyssen Huette AG
Current assignee: AUGUST THYSSEN HUETTE AKT GES; August Thyssen-Huette Akt-Ges; HUETTENWERKE PHOENIX AG; Thyssen AG; Max Planck Institut fuer Eisenforschung
Priority date: 1940-10-29
Filing date: 1940-10-29
Publication date: 1953-12-28

Description

Herstellung von reinem Gußeisen, Roheisen oder Stahl Die Gewinnung von Stahl aus Roheisen, das bei der Verhüttung phosphorhaltiger Erze anfällt, beruht bekanntlich auf der entphosphorenden Wirkung von gebranntem Kalk, unter gleichzeitiger Einhaltung stark oxydierender Bedingungen. Die Art des angewandten Verfahrens ist bestimmend für gewisse Eigenschaften des Endstahles. Es sei nur hingewiesen auf die unterschiedlichen Eigenschaften von Thomas- und SM-Stahl, die in erster Linie auf dem Unterschied im Phosphor- und Stickstoffgehalt beruhen. Zahlreiche Vorschläge sind gemacht worden, um diese Nachteile zu beseitigen. Die meisten Verfahren haben sich allerdings im Betrieb nicht ,durchs-etzen können. Zur Verbesserung der Entphosphorung, z. B. im Thomaskonverter, ist u. a. vorgeschlagen worden, den Kalk in Eisenoxyden gelöst und damit in reaktionsfähigerer Form zuzugeben.
Ein weiterer Vorschlag bestand in der "Zugabe schmelzflüssiger Martinschlacke in den i@onverter bei Beginn des Blasens. Auch hat man versucht, mit hochkal'kbasischen Oxvdschlacken zu enrtkohlen und zu entphosphoren. Auch mit innigen Gemengen, die vorwiegend aus Kalk oder Kalkstein mit Eisenoxyden unter Zuschlag von Flußmitteln -wie Soda und/oder anderen Alkälisalzen bestehen, können Stahlschmelzen entphosphort werden. Die Schmelzpunkte der dabei entstehenden Schlacken sind aber sowohl vor als auch nach der Einwirkung auf das Stahlbad so hoch, daß eine befriedigende Wirkung nicht erreicht wird. Der Anwendung ausreichender Mengen dieser Schlacken steht überdies der starke Wärmeverbrauch für .die Erhitzung auf Reaktionstemperatur entgegen.
Es sind ferner Verfahren bekannt, durch Zusatz von Alkali in den Konverter die Verblasbarkeit zu verbessern, den Eisenabbrarnd zu verringern, das Manganausbringen zu steigern und den Wert der anfallenden Schlacke -als Düngemittel zu haben. Die Abgabe der Kohlensäure bei der Verwendung von Karbonaten, vor allem die gleichzeitig erfolgende Reduktion des Kahlendioxydes zu Kohlenmonoxyd verbraucht so viel Wärme, daß sich ein Sodazusatz in größerer Menge verbietet. Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei der Entschwefelung des Roheisens an Stelle der Soda oder sachhaltiger Zusätze Gemische als Endalkali- und Natriu @mferriten zu verwenden, wobei die Gemische insbesondere deshalb verwendet wurden, weil das reine Natriumferrit sehr hoch, bei etwa i5oo °, im Gemisch mit Kalziumferrit aber schon bei etwa i2oyo biss 125o ° schmilzt.
Demgegenüber wurde erkannt, daß Gemische aus Natriumoxyd und Eisenoxydul, die auch gewisse Mengen von Eisenoxyden in Lösung enthalten können, also nicht Ferrite, sondern deren Reduktionsprodukte, die z. B. dadurch zu erzielen sind, daß Natriumferrite bei Gegenwart von Reduktionsmitteln wie beigemengte Eisenspäne oder Koksmehl zum Schmelzen erhitzt werden, schon bei etwa ioao.°, also erheblich tiefer schmelzen als die entsprechenden Ferrite und .daher beim Zusatz zu Roheisenschmelzen wesentlich schneller und lebhafter reagieren und sich auch wesentlich leichter im flüssigen Zustande handhaben lassen.
Mit Hilfe dieser reduzierten Schlacke, bei denen an Stelle des Natriumoxydes und mit ihm auch Kalium-, Kalzium-, Strontium- oder Bariumoxyd einzeln oder gemeinsam verwendet werden können, lassen sich eine Reihe von Einwirkungen auf das Roheisen und den Stahl erzielen, die bei den bisher verwendeten Zuschlagstoffen nicht in dem Maße erreicht werden konnten.
Erstens ist es mit diesen Schlacken möglich, durch Zusatz im festen oder flüssigen Zustande zum Roheisen bei Zusatzmengen, die zur Bindung des Siliziums zu Silikaten ausreichen, eine weitgehende Entschwefelung und Entsilizierung zu erreichen.
Zweitens gelingt es mit diesen Schlacken, den Phosphor aus Raheisenschmelzen bereits vor dein Kohlenstoff zu oxydieren.
Drittens kann auch aus Stahlschmelzen der Phosphor westgehend oxydiert und gleichzeitig unter diesen scharf oxydierenden Bedingungen der Schwefel verschlackt werden.
Viertens ist durch die geeignete Verwendung dieser Schlacken im Thom.askonverter der Ablauf der Reaktionen so zu leiten, daß der Phosphor bereits bei noch sehr hohen Kohlenstoffgehalten des Roheisehs fast völlig verschlackt, so daß die Charge bei beliebig hohen Kohlenstoffgehalten beendet werden kann.
Fünftens kann durch Zusatz dieser Schlacke zu einer entkohlten, aber noch nicht entphosphorten Stahlschmelze im Konverter die Entphosphorung in sehr kurzer Zeit und mit nur sehr geringer Windmenge oder auch ganz ohne Blasen im umgelegten Konverter oder in der dann notwendig basisch zuzustellenden Pfanne oder anderen Schmelzeinrichtungen erfolgen. Die der EntphosphorungvorhergehendeEntkohlung kann daher auch auf saurem Futter erfolgen, so daß bis zur Zugabe dieser Schlacken ein Phosphorverlust nicht eintritt und weiterhin die Möglichkeit der Erzielung phosphorfreier Vorschlacken, z.-B. zum Zwecke der Vanadingewinnung, möglich ist.
Sechstens ist beider Anwendung vonAlkal.ioxyd-Eisenoxyd-Schlacken zur Entphosphorung von Eisenschmelzen, sei es im Konverter oder in der Pfanne oder in anderen Schmelzeinrichtungen, mit der Bildung sehr eisenarmer wasserlöslicher Phosphate zu rechnen, die bei Verwendung von Kaliumoxyd-Eisenoxydul-Schlacken als Mischdünger geeignet sein würden.
Siebentens ist durch die starke Änderung der Affinitätsverhältnisse bei der Verwendung der Alkalioxyd-Eisenoxydul-Schlacken die Reaktionsfolge der Eisenbegleiter in der Weise zu regeln und außerdem willkürlich durch. die Art und den Zeitpunkt des Zusatzes während der Frischoperationen zu beeinflussen, daß die Aufnahme schädlicher Beimengungen des Stahles, wie Stickstoff und auch Sauerstoff, auf ein weit geringeres Maß als bisher zurückgedrängt wird.
Es ergeben sich al'sa bei der Behandlung von Roheisen mit Alkalioxyd-Eisenoxydul-Schlacken technische Fortschritte, die in ihrem Umfange bisher auch nicht annähernd für möglich gehalten worden sind. Es läßt sich im Thomaskonverter aus Thhomasroheisen z. B. eire Stahl herstellen, der in seinen Phosphor- und Stickstoffgehalten gleiche Werte erreicht wie S:M: Stahl.
Als ein Beispiel sei angeführt: Zu einer Roheisenschmelze mit 3,50% C, 2,15°/a P, a,300% Si und 0,o5 % S wurden 17 % einer flüssigen Natriumoxyd-Eisenoxydul-Schlacke mit etwa 30 % Natriumoxyd zugegeben. Ihre Menge genügte eben, um Phosphor und Silizium zum Orthophosphat und Orhhosilikat zu verschlacken:DieZusammensetzung des Eisens nach der Reaktion war: 2,700/0C, 0;10% P, 0% Si, 0,0240;o S. Die Zusammensetzung der Schlacke war: 37,20/a P205, 51,2% Na20, 4,9'% Si 02, 3,5% Fe O. Die Anwendung größerer Mengen dieser Schlacke führt zu entsprechend niedrigeren Phosphor- und Schwefelgehalten im Endergebnis.
Daß durch die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung die Herstellung reinster Stähle ermöglicht wird, ergibt sich aus folgendem Beispiel: Eine windgefrischte, Stahlschmalze mit 0,:250/OP wurde mit einerNatriumoxyd-Eisenoxydul-Schlacke behandelt, wobei ihr Phosphorgehalt auf 0,0115070 gesenkt wurde. Sie enthielt 0,007 % N und 0,o2 0/0 S. Daß ihr Sauerstoffgehalt sehr niedrig sein mußte, ergab sich daraus, daß bei dieser weitgehenden Entphosphorun.g der Mangangehal't fast nicht erniedrigt wurde Reicht bei erfindungsgemäßer Verwendung dieser Schlacken zur Herstellung von Stahl die bei den Frischreaktionen frei werdende Wärmemenge nicht aus, um dem Stahl die zum Vergießen notwendige Überhitzung zu verleihen, so kann man mit gutem Erfolg sauerstoffangereicherte Luft mit allen ihren bekannten Vorzügen verwenden. Ist dagegen die bei den Frischreaktionen frei werdende Wärmemenge zu groß, so empfiehlt es sich, zur Kühlung Soda oder Kalksplit im Kom=erter zuzugeben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von reinem, von Schwefel befreitem Gußeisen, reinem, von Schwefel und/oder Phosphor befreitem und im Silizüumgehalt erniedrigten Roheisen sowie reinem, von Schwefel und Phosphor befreitem Stahl durch Behandlung des Roheisen- bzw. des Rohstahlbades mit Schlacke, dadurch gekennzeichnet, daß dem Roheisen- oder Rohstahlbad Alkalioxyd-Eisenoxydul-Schlacke im festen oder flüssigen Zustand zugesetzt werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei seiner Durchführung in oder Thomashirne zur Herstellung von Stahl mit sehr niedrigem Schwefel-, .Phosphor- und Sauerstoffgehalt der übliche Kalkzusatz ganz oder zum Teil' durch Alkalioxyd in geeigneter Mischung mit Eisenoxydul ersetzt wird. 3. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daB zur Herstellung von Stahl mit sehr niedrigem Stickstoffgehalt die Alkalioxyd-Eisenoxydul-Schlacken erst kurz vor oder nach Beendigung der Entkohlung in der Birne oder einem anderen Schmelzgefäß zugegeben werden. Angezogene Druckschriften.: Deutsche Patentschriften Nr. 35438, 192818, 531627, 619334, 679.593; französische Patentschriften Nr.765183, 788 009, 835327, zus. 44293; USA.-Patentschrift Nr. A 925 2q.7.