DE938375C - Verfahren zur Herstellung von Thomasstahl - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Thomasstahl

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DE938375C
DE938375C DEE1865A DEE0001865A DE938375C DE 938375 C DE938375 C DE 938375C DE E1865 A DEE1865 A DE E1865A DE E0001865 A DEE0001865 A DE E0001865A DE 938375 C DE938375 C DE 938375C
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iron
pig iron
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DEE1865A
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English (en)
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Karl Dipl-Ing Heimberg
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EISENWERKE MUELHEIM
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EISENWERKE MUELHEIM
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00Refining of pig-iron; Cast iron
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Thomasstahl Die Wirtschaftlichkeit des Thomasprozesses ist im wesentlichen, von der Temperatur des Roheisens abhängig, mit der es in den Thomaskonverter gefüllt wird. Es ist bekannt, daß ein Thomasroheisen von hoher Temperatur und Dünnflüssigkeit gegenüber einem solchen von geringerer Temperatur kürzere Chargendauer, geringeren Auswurf, weniger Mündungsbären, Vergrößerung der Kühlschrottmenge, ein höheres Ausbringen und weitere metallurgische Vorteile im Konverter ergibt.
  • Die Möglichkeiten im Hochofen und im Mischer, diese Forderungen des Thomasstahlwerkes zu erfüllen, sind begrenzt. Dort, wo die Zusammensetzung des Möllers es zuläßt, kann man versuchen, durch Arbeiten mit basischer Schlackenführung und erhöhtem Koksverbrauch ein ideales Thomasroheisen mit niedrigem Siliziumgehalt und hoher Temperatur zu erzeugen. Die Grenze wird durch die Wirtschaftlichkeit und durch die entstehenden Schwierigkeiten des Ofenganges gezogen. Die basische Schlackenführung neigt stärker zu Hängeerscheinungen und bringt die Gefahr mit sich, daß die Schlacke in ihren Laufeigenschaften ungünstig beeinflußt wird und Ofenstörungen hervorruft.
  • Man ist daher bestrebt, nach dem Abstich jeden Temperaturverlust zu vermeiden, z. B. durch Abdecken der Rinnen, starke Isolierung der Pfannen, überdeckte Pfannen u. dgl. Auch am Mischer wird versucht, durch Beheizung und geeignete Isolierung die Temperatur des flüssigen Einsatzes möglichst hoch zu halten oder sogar noch etwas zu steigern. Leider bringt die Mischerbeheizung nur Temperaturerhöhungen von 2o bi s^3o° C, so ,daß. in-_ günstigsten Fällen das'- Eisen -mit höchstens etwa 134o° C dem Thomaskonverter zugeführt werden kann.
  • Die vor dem Kriege und während des Krieges entwickelten Verfahren, eisenarme saure Erze Wirtschaftlich zu Thomasroheisen und Thomasstahl zu verarbeiten, sind in der Praxis nur als Notlösuqg angesehen worden und haben sich nicht, wie ursprünglich erwartet, so eingeführt. Letzten Endes scheiterten sie daran, daß alle Entschwefelungsverfahren, sei es mit fester oder flüssiger Soda oder sonstigen Entschwefelungsmitteln, einen untragbaren Temperaturverlust mit sich brachten und den Blasvorgang im Konverter ungünstig beeinflußten. Hinzu kamen die bekannten Schwierigkeiten beim Entschlacken, Eisenverluste, _Belästigung durch Sodarauch u. dgl.
  • Dies ist um so bedauerlicher, als, der Grund-. gedanke, d. h. der Übergang auf eine saure Schlaklcenführung, Verzicht auf Kalkstein und Manganträger, zweifellos neben einem ungestörten Ofengang eine große Koksersparnis erbringt und damit an sich die Voraussetzung schafft;-eisenarme saure Erze wirtschaftlich zu verarbeiten.
  • Die aufgezeichneten Schwierigkeiten -werden noch verstärkt durch unvermeidbare Schwankungen, denen der Hochofenbetrieb unterliegt. Unvorhergesehene Änderungen, z. B. -in der Zusammensetzung des Möllers oder in der Qualität des .Hochofenkokses, Störungen im Ofengang, Wassereinbrüche durch lecke Formen u. dgl. machen es unmöglich, ein konstant gleichmäßiges Roheisen vonidealer Zusammensetzung und guten-physikalischen Eigenschaften zu erzeugen. Ausfallabstiche werden entweder mit Bedenken dem Mischer zugeführt und, verschlechtern die Qualität des Mischereisens, oder sie werden in Form von festem Eisen wieder eingeschmolzen. Diese Fälle sind zahlreich genug und dem Fachmann hinreichend bekannt: Sie können unter Umständen die Wirtschaftlichkeit des Stahlwerkes untragbar beeinflussen.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde; der Forderung des Thomasstahlwerkes nach einem Roheisen von möglichst idealer Zusammensetzung, d. h. mit etwa 3,5 bis 3,8 % C, o,2 bis o,5 % Si, o,8 bis 1,2 % Mn, 1,7 bis 1,9 % P und 0,04 bis 0,o6 % S, unter Verwendung von minderwertigem, insbesondere im Hochofen im sauren bzw. supersauren Schmelzverfahren erschmolzenem Roheisen mit niedrigem Mangangehalt und gegebenenfalls hohem Schwefelgehalt als Ausgangsstoff in tunlichst vollkommener und wirtschaftlicher Form gerecht zu werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, aus einem minderwertigen Roheisen der vorstehend bezeichneten Art, gegebenenfalls unter Zusatz von Stahlschrott od. dgl., in- einem neutral oder basisch zugestellten Kupolofen, welcher mit einer über den normalen Satz hinausgehenden Menge Brennstoff, insbesondere auch solchem von minderwertiger Qualität, und mit Heißwind von etwa 400° C und mehr reduzierend als-..Gasgeqierator unter- Führung; einer. verhältnismäßig großen Menge basischer Schlacke betrieben wird, ein Thomasroheisen mit einer AusflußteTperatur von über -1q.00° C, vorzugsweise von 150o bis leoo° G und mehr, zu erschmelzen, welches mit einer Aufgabetemperatur von über 1350° C, vorzugsweise von 140o bis 150o° C und mehr, unmittelbar oder unter Einschaltung eines Mischers in denThomaskonverteraufgegeben und zuThomasstahl gefrischt wird.
  • ., Unter basischer Schlacke ist dabei eine solche zu verstehen, die erheblich mehr basische Bestandteile als die normale Schlacke aus dem sauren Kupolofen enthält und- bei -welcher demgemäß das Verhältnis einen Wert von über 0,8, vorzugsweise von i und mehr, erreicht.
  • Vor dem- Thomaskonverter oder dem Mischer wird also ein Kupolofen eingeschaltet, der erstens vorzugsweise eine neutrale oder basische Ausmauerung oder Ausstampfung besitzt und nach Bedarf kontinuierlich arbeiten kann, zweitens mit heißem, gegebenenfalls mit Sauerstoff angereichertem Gebläsewindvorzugsweise von über 40o° C, z. B. 50o bis 60o° C und auch mehr, 'betrieben wird, wotiei die Erhitzung: dieses Windes in einem von den Kupolofenabgasen erhitzten Rekuperator oder auch in vorhandenen Cowpern des Hochofenbetriebes erfolgen kann, drittens mit einer basisch geführten Schlacke in einer Menge betrieben wird, welche den erforderlichen Reduktionsvorgängen und der Zus'ammensetzüng des Roheisens entspricht und durch welche die Überhitzung und die Reinigung des erschmolzenenEisens günstig beeinflußtwird,viertens mit einem Kokssatz arbeitet, der über den reinen Schmelzbedarf hinausgeht und noch reduzierende Vorgänge züläßt, wobei vorzugsweise kleinstül"-kiger und auch anderer minderwertiger Brennstoff Anwendung finden kann, und fünftens nach Bedarf als Gasgenerator arbeiten kann, wobei. ein Teil des erzeugten Gases unter Nachverbrennung desselben zur Windvorwärmung ausnutzbar ist.
  • Der Ofenmantel und die Blasformen selbst werden vorzugsweise durch Wasser gekühlt.
  • . Man ist in der Lage, in einem. solchen Kupo.lofen nicht nur Schmelzarbeit an Roheisen und Schrott zu leisten, sondern auchReduktionen durchzuführen und Temperatursteigerungen des flüssigen Schmelzgutes auf 150o bis 160o° C vorzunehmen. Infolgedessen gelingt es in weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die für das Thomasroheisen erforderlichen Legierungselemente, wie insbesondere Mangan und Phosphor, als Erze bzw. Oxyde oder auch als Schlacke in den Kupolofen aufzugeben, da sie dort reduziert werden und in die flüssige Schmelze übergeben. Die Legierungselemente können im übrigen aber auch als Ferrolegierungen zugegeben werden.
  • Das neue Verfahren gewährleistet die wirtschaftliche Herstellung von Thomasstahl aus im sauren oder supersauren Schmelzverfahren im Hochofen erschmolzenem Roheisen mit niedrigerem Mangan-und hohem Schwefelgehalt, welches gemäß der Erfindung gegebenenfalls ohne vorherige Entschwefelung in einem vorgeschalteten Kupolofen der vorbeschriebenen Art und Wirkungsweise ohne weiteres zu einem idealen Thomasroheisen von hoher Temperatur umgeschmolzen werden kann.
  • So gelingt es z. B., ein supersaures Roheisen von etwa folgender Zusammensetzung: z,8 % C, i % si, o,¢ 0/0, Mn, i,8 %a P und o,5 °/0 S, unter geringem Zusatz von Manganträgern gemäß dem neuen Verfahren in ein hervorragendes Thomasroheisen von einer Temperatur von 1550° C und mehr zu überführen und dieses alsdann unmittelbar oder unter Einschaltung eines Mischers in den Konverter aufzugeben.
  • .Die im Kupolofen entstehenden Umschmelzkosten werden durch die Kalk- und Kokseinsparung im Hochofen mehr als ausgeglichen, so daß als ganz besonderer und hervorstechender Vorteil des neuen Verfahrens zum mindesten' für den Thomaskonverter die hohe Temperatur und Dünnflüssigkeit des Eisens und die damit verbundenen günstigen metallurgischen Ergebnisse hervorzuheben sind. Ein weiterer Vorzug ist das bessere Ausbringen an Mangan im basisch betriebenen Kupolofen gegenüber dem Einsatz im Hochofen.
  • Darüber hinaus bietet das neue Verfahren noch den Vorteil, daß die hohe Temperatur des eingesetzten Thomasroheisens es gestattet, den Verblasevorgang im Thomaskonverter gegenüber dem normal üblichen Betrieb erheblich abzukürzen, wodurch sich ein geringerer Abbrand ergibt, und ferner die im Thomaskonverter als Kühlmittel in fester Form gesetzte Menge an Stahlschrott oder auch an Roheisen erheblich über das normal übliche Maß zu steigern, wodurch sich weiterhin Ersparnisse in den Gestehungskosten des Thomasstahles einstellen. Die hohe Temperatur des Eisens gestattet es fernerhin, für den Thomasprozeß ein Eisen mit niedrigerem Phosphorgehalt zu verwenden (gegebenenfalls sogar unter 1,4. 0/0) .
  • Das neue Verfahren versetzt den Hochofen- und Thomasstahlwerksbetrieb außerdem in die Lage, jegliche Form von Ofenstörungen im normal basisch oder auch sauer geführten Hochofenbetrieb aufzufangen, und gibt dem Hochofenbetrieb darüberhinaus die Freiheit, ohne Rücksicht auf die Forderungen des Thomasstahlwerkes einen beliebigen schlackengerechten Möller nach rein wirtschaftlichen Erwägungen zu führen, wobei die Gesichtspunkte eines möglichst niedrigen Koksverbrauches und eines geringen Fe O-Gehaltes in der Schlacke im Vordergrund stehen.
  • Im übrigen ist es fernerhin möglich, das Einsatzeisen für den Kupolofen ganz oder teilweise in granulierter Form zu verwenden, wobei in dem Kupolofen ebenfalls feinstückiger Koks oder anderer minderwertiger Brennstoff benutzt werden kann. Als Einsatzgut für den Kupolofen können lieben minderwertigem Roheisen auch Stahlschrott, Eisenerz, bzw. Erzsinter, sowie Erz. oder Eisen.in anderer Form enthaltende Formlinge Verwendung finden.
  • Auch steht nichts im Wege, das Einsatzeisen für den Kupolofen ganz oder teilweise in flüssigem Zustand in diesen aufzugeben.
  • Nach dem Erschmelzen im Kupolofen kann erforderlichenfalls das Rinneneisen auch noch einem Entschwefelungsvorgang beliebiger Art unterworfen werden, da die hohe Temperatur des Eisens einen verhältnismäßig weiten Spielraum der Temperaturerniedrigung zuläßt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRACHE: i. Verfahren zur Herstellung von Thomasstahl, dadurch gekennzeichnet, daß aus minderwertigem, im Hochofen im sauren bzw. supersauren Schmelzverfahren erschmolzenem Roheisen mit niedrigem Mangangehalt und gegebenenfalls hohem Schwefelgehalt gegebenenfalls unter Zusatz von Stahlschrott od. dgl. in einem neutral oder basisch zugestellten Kupolofen, welcher mit einer über den normalen Satz. hinausgehenden Menge Brennstoff und mit Heißwind von etwa 4oo° C und mehr reduzierend als Gasgenerator unter Führung einer verhältnismäßig großen Menge basischer Schlacke betrieben wird, ein Thomasroheisen mit einer Ausflußtemperatur von über i4oo° C, vorzugsweise von i5oo bis 16oo° C und mehr, erschmolzen wird, welches mit einer Aufgabetemperatur von über 135o° C, vorzugsweise von 140o bis i5oo° C und mehr, unmittelbar oder unter Einschaltung eines Mischers in den Thomaskonverter aufgegeben und zu Thomasstahl gefrischt wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzeisen für den Kupolofen ganz oder teilweise in granulierter Form Verwendung findet, wobei als Brennstoff vorzugsweise kleinstückiger Koks bzw. kleinstückiger minderwertiger Brennstoff dient. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzeisen für den Kupolofen ganz oder teilweise in flüssigem Zustand in diesen aufgegeben wird. 4.. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Thomasroheisen erforderlichen Legierungselemente, wie insbesondere Mangan und Phosphor, als Erze bzw. Oxyde oder auch als Schlacke in den Kupolo-fen aufgegeben werden. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verblasevorgang in dem Thomaskonverter bei einer kürzeren Blaszeit als der normal üblichen durchgeführt wird. 6. Verfahren nach Anspruch i oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Thomaskonverter aufgegebene Kupolofeneisen einen niedrigeren Phosphorgehalt aufweist als den normal erforderlichen bzw. üblichen. 7. Verfahren nach Anspruch i, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Thomaskonverter die als Kühlmittel in fester Form gesetzte Menge an Stahlschrott oder Roheisen erheblich über das normal übliche Maß gesteigert, wird. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 8o8 869; »Stahl u. Eisen«, 1941, S. 385 bis 392 und 417 bis 421; »Die Gießerei«, 1943, S. 241; »Die Technik«, 1947, S. 337; »Foundoy Trade Journal«, 1944, Nr. 1465, S.25 bis 28, Nr. 1466, S: 55 bis 59, und Nr. 1467, S. 71 bis 74; , _ Buch D u r re r, »Die Metallurgie des Eisens«, 1943, S. 38o ff.; Buch 0sann, »Lehrbuch der Eisenhüttenkunde«, Bd. 2, 1926, S. 173; Buch P i w o w a r s ky , »Hochwertiges Gußeisen«, 1942, S. 887, und »5o Jahre Rochling Völklingen«, 1931, S. 185.
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