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Verfahren zur Herstellung von Stahl im basischen Konverter Das Thomasverfahren
ermöglicht bekanntlich nicht ohne weiteres die Herstellung von Stählen, die hinsichtlich
der Schwefel- und Phosphorgehalte so rein sind wie die Siemens-Martin-Stähle. Da
die wirtschaftliche Bedeutung dies Thomasverfahrens außerordentlich groß ist, sind
große Anstrengungen: gemacht worden, um niedrig schwefel- und niedrig pho,sphorhaltige
Thomasstähle mit genau vorherbestimmtem Schwefel- und Phosphorgehalt herzustellen.
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Unter den technischen Mitteln, die, zu diesem Zweck angewendet worden
sind, ist eines der einfachsten und wirksamsten die- Bildung einer zweiten Schlacke.
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Diese an sich bekannte Technik stößt jedoch auf praktische Schwierigkeiten.
Die Bildung einer zweiten Schlacke bedingt eine erhebliche Abkühlung des vorgefrischten
Stahlbades. Um die Schwierigkeiten zu beheben, die beim Vergießen eines zu kalten.
Stahles entstehen, die in einem zu großen Metallverlust durch in dem Gießpfannen
zurückbleibenden erstarrten Stahl und auch in Gußfehlern beistehen können, hat man
das Thomasverfahren bei einer etwas überhöhten Temperatur durchgeführt,
damit
man vor Bildung der zweiten Schlacke über einen Wärmeüberschuß verfügt, der zur
Bildung der zweiten Schlacke ausreicht. Aber auch dieses Verfahren ist nicht ohne
Nachteile. Ein Arbeiten mit zu hoher Temperatur zieht eine erhebliche Oxydation
des Eisens und des Mangans nach sich sowie eine oft erhebliche Steigerung des Gehalts.
an Stickstoff, d. h. einen Verlust an Qualität und Menge.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile zu vermeiden,
und besteht in einem Verfahren zur Herstellung von Stahl im basischen Konverter
durch Bildung von zwei- Schlacken, bei welchen das Frischen durch ein Gemisch von
Sauerstoff und. Wasserdampf bewirkt wird.
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Dieses Gemisch erlaubt es nicht nur, das Thomasverfahren ohne den
Nachteil einer erhöhten Stickstoffaufnahme bei einer erhöhten, Temperatur durchzuführen;
sondern vermindert den. Stickstoffgehalt sogar auf ein außergewöhnlich niedriges
Maß. Durch die Anwesenheit des Wasserdampfes wird die Oxydation derart ermäßigt,
daß beispielsweise die Entstehung von rotem Abgas vermieden. wird.
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Die erfindungsgemäße Anwendung des Frischem.s im Sauerstoffdampfgemisch
und der nachfolgenden. Bildung einer zweiten Schlacke gibt die Möglichkeit, in bestimmter
Weise und ohne überhöhte Kosten einen Thomasstahl zu erzeugen, dessen Gehalte
an Schwefel und Phosphor mit denen des Martinstahles vergleichbar sind und dessen
Gehalt an Stickstoff erheblich niedriger liegt als beim üblichen Thomasverfahren
und sogar als der von. Siemens-Martin-Stahl.
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Die Erfindung besitzt also eine erhebliche wirtschaftliche Bedeutung.
Wenn man bereits gewisse Vorteile beim Arbeiten mit zwei Schlacken: erreicht, bei
welchem der Wind: mit Sauerstoff angereichert wird, so erlaubt es die Anwendung
eines praktisch stickstofffreien am Ende des Frischvorganges, die Temperatur zu
erhÖhen, ohne hierbei eine Erhöhung des. Stickstoffgehaltes befürchten zu müssen.
Die, gemeinsame Anwendung eines Gemisches von Wasserdampf und Sauerstoff ist die
Ursache für die Vermeidung der Oxydation. Dies zeigt sich in lern Verschwinden des
Verluste andeutenden roten Rauches, in .einem geringeren Eisengehalt der Schlacke
und einem besseren: Ausbringen an Eisen und Mangan.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Konverter
neben dem normalen Einsatz gleichzeitig zusätzlich mit Schrott undj oder Erz beschickt
und anschließend mit einem Gentisch von, Sauerstoff und Wasserdampf gefrischt. Vor
dem Ende des Blasens mit der ersten. Schlacke wird der Gehalt des Frischgases an,
Wasserdampf etwas vermindert. Dann. wird gekippt, das Bad abstehen gelassen, bis
sich die Schmelze beruhigt, die Schlacke abgezogen und der Zeitpunkt des zweiten
Blasens durch Prüfung des Phosphorgehaltes ermittelt. Schließlich werden die, Schlackenbildner
für die zweite Schlacke aufgegeben, der Konverter aufgerichtet und mit einem Sauerstoff-Dampf-Gem,isch
geblasen, dessen Gehalt an Wasserdampf schwächer ist als derjenige beim Frischen,
mit der ersten Schlacke.
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Bei Anwendung des vorliegenden, Verfahrens ist es empfehlenswert,
überhitzten Dampf von etwa 25o° C und technisch reinen Sauerstoff in einer Menge
von, 7o bis 55 Gewichtsprozent bei 30 bis 45 Gewichtsprozent Wasserdampf
beizumengen. Man kann das Sauerstoff-Dampf-Gemisch schon bei Beginn des Verfahrens
verwenden, wenn es darauf ankommst, einen Stahl mit geringstem Stickstoff-Behalt
herzustellen und selbst bei siliziumreichen Schmelzen ein ruhiges Verblasen und
Vergießen zu gewährleisten.
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Aus Gründen der Ersparnis und bei nicht zu verblasenden Schmelzen
kann man das Frischgasgemisch auch nur von der Mitte der En:tkohlungsperiode ab
anwenden.. Es wird dann in der ersten Stufe des Frischens mit der ersten: Schlacke,
vorzugsweise mit 30°/o an. Sauerstoff angereicherter Luft gefrischt. Im Vergleich
zu dem vorgenannten Verfahren fällt hierbei der Endgehalt des Stahles an Stickstoff
nur uniwesentlich höher aus. Das sehr kurze Frischen in der zweiten Stufe mit der
zweiten Schlacke kann man gemäß der Erfindung mit Luft oder mit sauerstoffgereicherter
Luft ausführen. Die erfindungsgemäße Anwendung eines Gemisches von Sauerstoff und
Weserdampf, in welchem der Gehalt an Wasserstoff gegenüber dem Anfangsgehalt vermindert
worden, ist, ist jedoch bei weitem vOrzuziehen, da dieses Verfahren gleichzeitig
die Bildung von Oxydatiänserzeugnissen und Wärmoverluste vermeidet.
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Um möglichst niedrige Stickstoffgehalte zu erzielen, ist anzuraten,
ausgesuchten Schrott mit niedrigem Stickstoffgehalt zu verwenden oder den Schrott
durch eine gleichwertige Menge Erz oder durch zusätzliche Einführung von Wasserdampf
zu ersetzen.
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Zur Bildung der zweiten Schlacke ist beispielsweise Kalk. zu empfehlen,
dem: etwas Schwefelkarbonat oder Flußspat beigefügt ist. Es ist auch zweckmäßig,
feinem, Metallschrott in genügender Menge zuzusetzen, um den, Verlust an Eisen auszugleichen,
der zusätzlich mit der Bildung der zweiten Schlacke verbunden ist.
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Das nachfolgende Ausführungsbeispiel einer Schmelze gemäß der Erfindung
in einer Thomasbirne von 1q. t Fassungsvermögen zeigt, wie man das Frischen mit
zwei Schlacken bei der Anwendung des Sauerstoff-Wasserdampf-Gemisches durchführen
kann.
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a) Beim Beschicken regelt man die Zuschläge an Erz und/oder Schrott
nach folgenden Grundsätzen: Das Sauerstoffdampfgemisch ist thermisch der atmosphärischem,
Luft gleichwertig. Es wird gefrischt mit Sauerstoff 63 Gewichtsprozent, Dampf 37
Gewichtsprozent.
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Je kg Sauerstoff über diesem Gewichtsverhältnis erfolgt ein: Zusatz
von 3,2 kg Schrott. _ Die thermischen Äquivalente sind: i kg Kalk = i,8 kg Schrott,
i kg schwedisches Eisenerz (6o%
Eisengehalt) = 2,8 kg Schrott, I
kg Dampf über dem genannten, Verhältnis = 5,8 kg Schrott.
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Es wird bemerkt, daß diese Zahlen aus den Erfahrungen eines einzigen
Stahlwerkes stammen: und nur für bestimmte örtliche Bedingungen genau gültig sind.
Sie stellen jedoch für jedes Stahlwerk gültige Richtzahlen dar.
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h) Man beginnt beispielsweise das Frischen mit dem Sauerstoff-Wasserdampf-Gemisch
unter der ersten, Schlacke, muß aber am Schluß für eine leichte Erhöhung der Temperatur
sorgen. Das einfachste Mittel, um dies zu erzielen, ist die Verminderung des Verhältnisses
von Wasserdampf in dem Gemisch während der letzten Minuten des Frischeres in der
ersten. Stufe. Es ist zu raten, nicht zu weit in der ersten Stufe zu frischen, sondern
mit dem Frischare, in der ersten Stufe aufzuhören, wenn die Schmelze etwa 0,04 bis
o,o5 % Phosphor enthält.
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c) Man läßt alsdann nach dem Kippen des Konverters die Schmelze einige
Augenblicke abstehen, bis sich das diesem Verfahren eigene starke Aufbrausen gelegt
hat.
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d) Man schlackt ah und bestimmt den Phosphor-Behalt am besten durch
eine Schnellanalyse, um mit Sicherheit den für das Weiterfrischen richtigem, Zeitpunkt
zu ermitteln.
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e) Man setzt die für die Bildung der zweiten Schlacke erforderlichen;
Schlackenbildner zu, beispielsweise Kalk Zoo kg, feinen Schrott 5o kg, Flußspat
io kg, Schwefelkarbonat in körniger Form 50 kg. Diese Charge läßt man sich
einige Augenblicke erhitzen.
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f) Man richtet den Konverter auf und bläst vorzugsweise mit einem
Sauerstoff-Wasserdampf-Gemisch,. dessen Gehalt an Wasserdampf erheblich vermindert
ist, beispielsweise auf 3o Gewichtspro, zent. Die Dauer dieses Frischeres wird nach
der Uhr in Abhängigkeit von dem Phosphorgehalt, der nach dem ersten Frischen, in
der ersten Stufe festgestellt wurde, bemessen.