DE934772C

DE934772C - Verfahren zur Herstellung von an schaedlichen Gasen armem Stahl nach dem Windfrischverfahren

Info

Publication number: DE934772C
Application number: DET885D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Mueller
Original assignee: August Thyssen Huette AG
Current assignee: Thyssen AG
Priority date: 1938-03-18
Filing date: 1938-03-18
Publication date: 1955-11-03

Description

Verfahren zur Herstellung von an schädlichen Gasen armem Stahl nach dem Windfrischverfahren Bei den bisher bekannten Verfahren zum Windfrischen von Stahl wird in erster Linie der Luftsauerstoff zur Erzielung der Frischwirkung benutzt. Die Verwendung von Luft als Frischmittel hat den Nachteil, daß dem Bade neben dem Sauerstoff solche Gase, z. B. Stickstoff und durch die Feuchtigkeit Wasserstoff, zugeführt werden, die einen schädlichen Einfluß auf die Güteeigenschaften des fertigen Stahles ausüben können. Zur Entfernung des Wasserstoffes ist eine umständliche Wärmebehandlung des fertigen Stahles erforderlich, während eine nennenswerte nachträgliche Herabsetzung des Stickstoffgehaltes nicht möglich ist. Die schädliche Wirkung des Stickstoffes kann bekanntlich durch Zusatz solcher Stoffe, die den Stickstoff in eine unlösliche Verbindung überführen, z. B. von Aluminium oder Titan, aufgehoben werden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, der Blasluft Kohlensäure zuzusetzen oder an Stelle der Kohlensäure Abgase. Auch ein Zusatz von kohlensaurem Kalk ist bekannt. Der Zweck: dieser Zusätze ist der, die Temperatur des Metallbades im Bessemerkonverter so zu senken, daß mit Sicherheit zuerst das Silizium und erst dann der Kohlenstoff abbrennt. Es ist dabei ausgesprochen worden, den Stickstoffgehalt des Stahlbades durch Drücken der Temperatur zu erniedrigen. Die Temperaturerniedrigung bringt es aber mit sich, daß in den meisten Fällen des Windfrischverfahrens der Stahl nicht die zum Vergießen notwendige Temperatur erhält, sofern er im Stickstoffgehalt niedrig genug bleiben sohl. Das eine schließt eben das andere aus. Es ist ferner bekannt, durch Einleiten der Kohlensäure über oder in das Metallbad den Stickstoff fernzuhalten oder gegebenenfalls vorhandenen Stickstoff zu entfernen. Bei Übertragung dieses Verfahrens auf das Bessemerverfahren ist dieser Vorschlag erwähnt. Danach soll die Kohlensäure während der letzten Periode des Blasens, also während der letzten Blasminuten, durch das Eisenbad geleitet werden. Eingehende Untersuchungen der Erfinder haben jedoch ergeben, daß durch diese Maßnahme keine Verminderung des bereits aufgenommenen Stickstoffs stattfindet.
Erfindungsgemäß gelingt die Herstellung von an schädlichen Gassen armem Stahl nach. denn Windfrischverfahren unter Anwendung von Kohlensäure als Frischmittel dadurch, daß diese während des ganzen Blasverlaufes oder zumindest nach Ablauf der ersten Blasminuten in das Bad gegeben wird und daß die für die Reaktion der Kohlensäure benötigte Wärme durch von außen dem Konverter zugeführte wärmespendende Mittel gedeckt wird.
Kohlendioxyd kann entweder allein, im Gemisch mit Sauerstoff oder anderen für das Verfahren nutzbringenden oder unschädlichen Gasen oder Dämpfen angewendet werden.
Die Wirkung von Kohlendioxydzusatz zur Blasluft mag durch folgendes Beispiel erläutert werden. Bläst man eire Sauerstoff-Koh lendioxyd-Stickstoff-Gemülsch in ein Eisenbad, so wird durch die reduzierende Wirkung des Bades zunächst der freie Sauerstoff aufgebraucht und dann: das Kohlendioxyd praktisch restlos unter Sauerstoffentzug in Kolilenöxyd verwandelt. Es -wird eine Frischwirkung erzielt mit gegenüber Luft in höherer Konzentration vorliegendem Sauerstoff, außerdem findet sich z. B. im Abgas eines Thomaskonverters während der Entphosphorung neben dem mit der Luft eingebrachten Stickstoff eine dem zugesetzten Kohlendioxyd volumengleiche Kohlenoxydmenge. Reine Luft als Frischmittel ergibt in der Entphosphorungsperiode einen Stickstoffpartialdruck des Abgases von iooo/o, während sich bei Kohlendioxydzusatz nur ein Bruchteil davon einstellt. Der Stickstoffgehalt eines mit Luft und Kohlendioxyd erblasenen Stahles wird kleiner sein als der eines mit reiner Luft hergestellten, wie Versuche bestätigt haben.
Sofern stickstoff- oder wasserstofffreier Stahl oder Stahl mit besonders geringem Stickstoff- oder Wasserstoffgehalt verlangt wird, wird zum Frischen zweckmäßig reines Kohlendioxyd oder ein reines Kohlendioxyd-Sauerstoff-Gemisch benutzt. Die Abgase bestehen aus nahezu reinem Kohlenoxyd. Hierdurch wird das Eindringen von Wasserstoff oder Stickstoff :in das Bad verhindert. Stickstoffoder wasserstofffreier Einsatz kann nach diesem Verfahren, stickstoff- oder wasserstofffrei gehalten weiden.
Sollte aus irgendeinem Grunde die Zerlegung des Kohlendioxyds nicht vollständig sein, so hat dieses auf die Wirkung des Verfahrens keinen Einfluß. Zur Erreichung des Zieles muß nur eine größere Kohlendioxydmenge gefahren werden.
Bei allen diesen Verfahren wurde von gasförmigem,. flüssigem oder festem Kohlendioxyd ausgegangen. An der Grundlage des Verfahrens wird jedoch nichts geändert, wenn das Kohlendioxyd in chemischer Verbindung dem Bade zugeführt wird.
Die insbesondere bei den basischen Stahlherstellungsverfahren zum Schlackenaufbau erforderlichen großen Kalkmengen lassen es günstig erscheinen, diese z. B. beim Thomasverfahren zum Anfang nur zum Teil und kurz vor Übergang den Rest, evtl. auch die gesamte Menge zu geben, und zwar in Form von ungebranntem Kalk, wobei das- darin vorhandene Kohlendioxyd für das Verfahren nutzbar gemacht werden kann. Die für die Zerlegung des kohlensauren Kalkes wie für die Reduktion des Kohlendioxydes benötigte Wärme läßt sich durch Beschleunigung des Reaktionsablaufes, z. B. durch Zugabe von Sauerstoff, dessen Verwendung beim Windfrischen an sich bekannt ist, beschaffen. Andere Möglichkeiten, dem Bade die entzogene Wärme wieder zuzuführen, sind dadurch gegeben, daß man die in den ganz oder zum Teil aus Kohlenoxyd bestehenden Abgasen gebundene Wärme durch Verbrennen frei macht und auf das Bad überträgt. Es ist weiterhin denkbar, dem Bade von einer Wärmequelle Wärme frei oder in gebundener Form, z. B. als Kohlenstaub oder Thermit, zuzuführen.
Durch Änderung des Mischungsverhältnisses des Blaswindes oder der dem Bade von außen zugeführten Wärmemenge ist eine weitgehende Regelung der Badtemperatur in einfacher Weise möglich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von an schädlichenGasen armemStahl nah demWindfrischverfahren unter Anwendung von Kohlensäure als Frischmittel, dadurch gekennzeichnet, daß diese während des ganzen Blaseverlaufes oder zumindest nach Ablauf der ersten Blaseminuten in das Bad gegeben wird und daß die für die Reduktion der Kohlensäure benötigte Wärme durch von außen vom Konverter zugeführte wärmespendende Mittel gedeckt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlendioxyd chemisch gebunden an Kalk, als ungebrannter Kalk, zweckmäßig getrocknet, kleinstückig oder in Staubform in das Bad gegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bade entzogene Wärme durch eine Erhöhung der Reaktionsr geschwindigkeit, hervorgerufen durch Zugabe von Sauerstoff in reiner Form oder gemischt mit anderen Gasen oder Dämpfen, dem Bade wieder zugeführt wird. q..
Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bade entzogene Wärme durch geeignetes nachträgliches Verbrennen der ganz oder zum Teil aus Kohlenoxyd bestehenden Abgase dem Bade wieder zugeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB die dem Bade entzogene Wärme von einer fremden Wärmequelle als freie Wärme oder in chemisch gebundener Form, z. B. als Kohlenstaub oder Thermit, dem Bade wieder zugeführt wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. a52 504, 349 970; französische Patentschrift Nr. 493 409; britische Patentschrift Nr. 416 545; USA.-Patentschrift Nr. 843 5922; »Stahl und Eisen«, 1923, S. 1476 bis 1477; »Stahl und Eisen«, 1937, S. 1118; »Stahl und Eisen«, 194o, S. 69 bis 71 und S. 7a7.