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Verfahren zum Erzeugen von Vormetall oder Stahl aus Stahlroheisen
oder einem phosphorhaltigen Bessemer-Roheisen Versuche des Erfinders haben gezeigt,
daß es möglich ist, Stahleisen im basischen Konverter auf Stahl oder Vormetall zu
verblasen. Neuere Untersuchungen ergaben, daß die Analyse des zu verblasenden Roheisens
in den weitesten Grenzen schwanken kann. So läßt sich z. B. ein Stahleisen mit o,1511/9
Si, 2,5 bis 3"/11 Mn, 11,i bis o,511/11 P oder ein solches mit 11,5 "/o Si, 0,5
bis 1,511/o Mn, 11,i bis 11,5 0/11 P bei genügender physikalischer Wärme des Roheisens
noch einwandfrei auf Stahl verblasen. Eine obere Grenze für die metallurgische und
technische Durchführbarkeit des Verfahrens hinsichtlich des Gehaltes des Roheisens
an C, Mn und Si gibt es nicht. So macht es keine Schwierigkeiten z. B., ein Stahleisen
mit 2"/11 Si, über q."/11 Mn und über 4.% C zu Stahl zu verblasen, Weitere Untersuchungen
bewiesen, daß man bei dem Verblasen von Stahlroheisen durch mengenmäßig und zeitlich
unterschiedliche Anwendung der sonst üblichen Zusatzmittel wie Kalk, Schrott und
Erz den Chargenverlauf entgegen dem Bekannten in weit stärkerem Maße zu beeinflussen
vermag als bei den bisher geübten Windfrischverfahren. So hat sich überraschenderweise
gezeigt, daß man durch unterschiedliche Kalksätze den Chargenverlauf in weit höherem
Maße beeinflussen kann, als das beispielsweise vom Thomas- oder Bessemerprozeß her
bekannt ist. In den Abb. i und 2 sind Beispiele für diese Beeinflußbarkeit dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i eine Charge mit hohem Kalksatz und oder hoher Chargentemperatur
und
_#,bb. 2 eine Charge mit geringem Kalksatz und starker Kühlung.
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N-erbläst man bei normaler Temperaturführung unter Schrottkühlung
ohne oder mit nur geringem Kalkzusatz, wie das Abb. 2 zeigt, gewöhnliches Stahleisen
reit beispielsweise 4 bis 4'/20/a C, 2 bis 3'/20/0 11n, o.8 bis i,20/0 Si und o,i
bis 0,3% P, o kann man, wenn der Blasvorgang rechtzeitig s s
abgebrochen wird.
ein Duplexmetall mit etwa i.5"/&C und o.8 bis i % Mn sowie eine Schlacke mit
30 bis 35% Mn. 3o bis 40"/o Si 0- 5 bis io% Mg O -I- Ca O, o,i bis o,5 % Fe und
0,0 bis 0,5'/o P"0" erhalten oder, wenn man die Charge fertigbläst, einen Stahl
mit ungefähr o,o2"/o C, o,2 bis 0,30/a Mn und 0,o5 bis 0.07% P und dazu eine Schlacke
mit 25 bis 35% Nil', 25 bis 35% Si 0.r io bis 2o % Ca O -I- 11M O und io bis 15
"/o Fe.
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Setzt man dagegen anstatt des Kühlschrotts nur Kalk zu, und zwar so
viel, daß die Kühlwirkung des Kalkes der des Schrottes entspricht, und der Kalksatz
größer ist, als zur Bindung von S'02 und P20; notwendig ist, so kann man unter den
entsprechenden Bedingungen ein Vormetall mit etwa 1,5% C und 2 bis 2,50/0 Mn sowie
eine dazugehörige Schlacke mit io bis 15% Mn, 2o bis 300/0 Si 0.,
und 4o bis so OhCa0 oder einen Stahl mit 0,02% C, o,6 bis i'0/0 Mn, 0,o2 bis 0,o5
0/a P und eine dazugehörige Schlacke mit 2o bis 25% Mn, 15 bis 20-% Si 02, 35 bis
450/e Ca 0 und 8 bis io% Fe erhalten.
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Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß beim Verblasen von Stahlroheisen
die Temperatur einen wesentlich stärkeren Einfluß auf den Chargenverlauf hat, als
dieses bei den anderen Frischprozessen der Fall ist. Erhöht man die Temperatur einer
Stahleisencharge bei gleichzeitig möglichst hohem Kalksatz, etwa durch Erhöhung
des Si-Gehaltes im Roheisen oder durch Erhöhung der physikalischen Warme des Roheisens
oder durch Fortlassen sonst üblicher Kühlsätze an Schrott usw., so vermag man die
Manganverbrennung so weit abzuschwächen, daß beim Blasen bis zu einem Vormetall
mit etwa i,5'0/0 C der Mangangehalt erst wenig abgenommen hat und 2,5 bis 3 % beträgt
bei einer Schlackenzusammensetzung von 2 bis io% Mn, i bis 5% Fe, 4o bis 50% Ca0
und 3o bis 40"/o Si 02. Beim Blasen auf Fertigstahl kann der Mn-Gehalt unter diesen
Voraussetzungen o,8 bis i,i% bei o,o2% C und 0,o2 bis 0,05% P erreichen (s. Abb.
i). Die dazugehörige Schlacke enthält dann io bis -20'% 11n, 25 bis 35 % Si O" .4o
bis 45% Ca0 und 8 bis io% Fe.
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hiihlt man dagegen die Charge durch hohen Schrottsatz ohne oder mit
geringem Kalksatz, so erhält man im Vormetall bei etwa 1,5 "/o C o,6 bis 0,8% Mii
und in der dazugehörigen Schlacke 30 bis 40% Mn, 3o bis 40'% Si 02, 5 bis io % Mg
O -I- Ca 0 und sehr_geringen Fe- und P-Gehalt oder im Stahl ö,i5 bis 0,2% Mri bei
o,o2"/o C und 0,05 bis 0,07"/o Ca0 und in der Schlacke 3o bis 40% Mn, 25 bis 35%
Si 02, io bis i2"/0 Mg0 Ca O und 8 bis 12% Fe (s. Abb. 2). Aus den beiden Beispielen
geht hervor, daß es beim Verblasen von Stahlroheisen im Gegensatz zu beispielsweise
dem Thomasverfahren bei geeigneter Behandlung der Schmelzführung ohne Schwierigkeiten
möglich ist. sowohl einen Stahl mit Martin- wie auch einen mit Thomasanalyse herzustellen.
Es ist weiterhin zu erkennen, und das gehört ebenfalls zii dem Wesen der Erfindung,
daß auf jeden Ferromanganzusatz beim Fertigmachen der Charge verzichtet werden kann,
wenn man auf den hohen Mv-Gehalt im Fertigstahl hinarbeitet.
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Es ergab sich ferner als überraschende Tatsache, daß man die im vorhergehenden
beschriebene, in ihrer Größe bei den @lasprozessen bisher unbekannten Beeinflussungsmöglichkeiten
durch eine Zugabe von Erz, Walzsinter oder einem anderen Sauerstoffträger in einem
-Maße unterstützen kann, wie das bisher völlig unbekannt war. Setzt man beispielsweise
bei einer Stahleisencharge, die mit reiner Schrottkühlung ohne oder mit nur geringem
Isallaätz gefahren wird, Erz während der ersten Minuten nach, so erreicht man einen
derart starken Mn-Abbrand, daß der Mangangehalt des Vormetalls mit etwa 1,5% C nur
noch ungefähr o,5 bis 0.6% beträgt, während in der Schlacke 3o bis 40% Mn, 30 bis
35"/o Si 0g, 5 bis io% Ca O -f- Mg O und ungefähr 5% Fe sind. Bläst man eine solche
Charge auf Fertigstahl, so bekommt man folgendes Ergebnis Bei 0;02% C beträgt der
Mn-Gehalt o,io bis 0,1511/0 und der P-Gehalt bis 0,o7 %.
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Die beschriebene Wirkung läßt sich beim Blasen auf Stahl weiterhin
dadurch erhöhen, daß man zur Charge nach dein Übergang nochmals Erz zugibt, wodurch
eine weitgehende Senkung von Mn und P bewirkt wird, die im Fertigstahl auf Gehalte
von o, i o bis 0,13'/o Mü und 0,o2 bis 0,o5 "/o P bei o,o2% C führt bei einem relativ
geringeren Abbrand von Eisen aus dem Bade, als das ohne diese Erzzugabe der Fall
wäre.
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Erzt man eine Stahleisencharge mit gleichzeitig hohem Kalksatz, so
wird neben Mn vorzugsweise P oxydiert. Gibt man das Erz nach dem Übergang zu einer
solchen Charge zu, so erreicht man bei einem C-Gehalt von o,o2% einen Mn-Gehalt
von 0,4 bis o,5 % und einen P-Gehalt von etwa o,oi bis 0,03% im Stahl.
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Erz beschleunigt also bei hochbasischer Schlacke, nach dem Übergang
zugegeben, vorzugsweise die Oxydation des Phosphors, während es, bei weniger basischer
Schlacke zu Beginn der Charge oder nach dem Übergang zugegeben, die Verbrennung
des Mangans beschleunigt.
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Es lassen sich nun erfindungsgemäß durch gegenseitige Veränderung
des Kalk-, Schrott- und Erzsatzes innerhalb der angegebenen Analysenwerte und auch
darüber hinaus alle möglichen und erwünschten Zwischenanalysen im Vormetall, Stahl
und in der Schlacke erreichen, und es ändert sich auch nichts an dem Wesen der Erfindung,
wenn die Zugabe von Kalk und/oder Schrott und/oder Erz über den Verlauf der Charge
gestaffelt vorgenommen wird, um die Beeinflussung der Menge und Zusammensetzung
von Metall und Schlacke
ebenso wie der Temperaturführung beliebig
in den technisch möglichen Grenzen zu wandeln.
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Bei der Vervollkommnung des -'#',tahleisenverl>laseverfahrenshat sich
weiterhin herausgestellt, (laß man durch Abziehen einer Vorschlacke zu einem jeweils
geeigneten Zeitpunkt des Blasevorganges, der je nach den örtlichen Verhältnissen
verschieden sein kann, Sclilacl:etimeiige und Konzentration durch Neuaufgaben von
Zusätzen sprunghaft ändern und den Reaktionen eine völlig neue Richtung und Stärke
verleihen kann. Diesen Weg wird man dann vornehmlich wählen, wenn nian zunächst
(las verschlackte 3langan in einer für die Ferromangan- oder Spiegeleisenherstellung
möglichst wertvollen Form, also möglichst niedrigem Si02 und P20.-Gehalt, gewinnen
will. In einem solchen Falle setzt man beispielsweise anfangs zur Charge wenig Kalk
und Schrott, zieht nach etwa 3 Minuten die entstandene wertlose Si O"-reiche Schlacke
ah und bläst unter Zugale großer Schrottmengen, also bei niedrigen Temperaturen.
und unter Zugabe von wenig Kalk bis zur beginnenden Entphosphorung weiter. Man erhält
dann eine Schlacke mit 30 bis .10"1/o Mn, 35 bis 1j % Ca O. > bis 1o % Fe
O und unter o,5 % P" 0i5. Das hei diesem Verfahren entstehende Metall kann inan
unter erneuter Kalkzugabe fertig-blasen, besser jedoch verwertet man es als Duplexmetall
und frischt es im Martin- oder Elektroofen fertig.
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Stört der Si O,- und P_ 0,5-Gehalt in der Schlacke nicht weiter und
kommt es vornehmlich auf das metallische Endprodukt an. so kann tnan nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren der Beeinflussung einer Stahleisencharge durch Abziehen der Schlacke und
Wechseln der Zusätze auch eine weitgehende ;@iiderung in der Zusaintnensetzung dieses
Endproduktes herbeiführen, wie dies die folgenden zwei Beispiele zeigen.
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Verbläst man z. B. eine Charge ohne Kalkzusatz bis züi einem C-Gehalt
von 1,5% und zieht zu diesem Zeitpunkt die his dahin gebildete Schlacke mit ungefähr
30 bis .10% :.In, 1o bis 5o010 Si 0., und io""'o '-%1g0 '-. Ca0 ab, so vermag inan
bei weiterem Blasen und nach Zusatz von etwas Kalk einen Fertigstahl mit
0,5 bis 0.70/0M11 und 0,o2 his 0,03% P zu erreichen. Setzt man nun aber anfangs
reichlich Kalk zti, zieht nach 3 Minuten Blasedauer die Schlacke mit ungefähr 40
bis 500/0 Ca0, .1o bis 50% Si 0., und 5 bis io% Mn ab und bläst nach erneutem Kalkzusatz
unter kräftiger Schrottkühlung fertig, so erhält man einen Fertigstahl mit etwa
0,2 bis o,30/0 ?\1n und 0,o2 bis 0,05% P und eine Schlacke mit 4o bis 50% Ca 0,
25 bis 35% Mn. 5 bis io% ;i0" und io bis i5%Fe und i bis 2% P20;.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, die Schlacke vor der Phosphorverbrennung
abzuziehen, die dann beispielsweise folgende Zusammensetzung aufweist: qo bis 50'%
Ca0, 30 bis 40% Mn, bis 5%Fe, 5 bis io% Si02 und unter 0,5% P205, mit der sie sich
zur Herstellung von Ferromangan oder Spiegeleisen eignen würde. Das Verblasen von
Stahleisen brachte weiterhin eine wichtige und bisher unbekannte Erkenntnis, daß
das Eisen des Bades erst in den allerletzten Blaseininuten besonders stark verschlackt.
Diese Erkenntnis aber gibt erfindungsgemäß die Möglichkeit, den Abbrand der Charge
zu vermindern, dadurch, daß man beim l?rl)lasen eines Vorinetalls oder Fertigstahles
nur bis zu einem Manganendgelialt von etwa 0,8% bläst, wobei dann ein uni i his
i1/20/0 höheres Ausbringen infolge des geringeren Lisen- und Manganabbrandes erzielt
wird, als es beim Blasen bis auf 0.3 bis 0,.1% 1@ln auftritt.
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Das Ausbringen läßt sich außer durch diese _NIaßnahine auch durch
andere. die ebenfalls zum Wesen der Erfindung gehören, erhöhen. So ist es z. B..
wie bereits beschrieben, möglich, durch erhöhten Kalkzusatz oder durch heißen Gang
der Charge das 1langan so weit vor der Verbrennung zu schützen (vgl. Abh. i), daß
es im wesentlichen erst nach dem Übergang verbrennt. In diesem Falle wird der Abhrand
des Eisens natürlich in weit stärkerem Maße unterbunden, als wenn, wie in Abb. 2
dargestellt, mit niedriger Temperatur und wenig Kalk gearbeitet wird. Weiterhin
läßt sich der Abbrand des Eisens erfindungsgemäß dadurch beträchtlich senken, daß
man in den letzten Blaseniinuten Erz zur Schlacke setzt, wobei natürlich Voraussetzung
ist, daß eine zur P205 Bindung ausreichende Ca O-3lenge vorhanden sein muß.
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Es gehört weiterhin züi der Erfindung, beim Verblasen von Stahleisen
Maßnahmen züi treffen, die den Verschleiß des Konverterfutters herabsetzen. So hat
es sich gezeigt, daß sich der Verschleiß möglichst niedrig halten läßt, wenn man
die Chargentemperatur beispielsweise durch gestaffelte Zugabe der Kühlmittel dauernd
so niedrig hält, wie es die metallurgischen Bedingungen zur Erzielung des gewünschten
Enderzeugnisses gerade noch gestatten. Weiterhin ergab sich, daß mit Vorteil ein
Stahlroheisen finit niedrigem Si-Gehalt verblasen wird, wenn die Auflösung des basischen
Konverterfutters durch die gebildete Kieselsäure verhindert werden soll. Diese Erkenntnis
ist im Hinblick auf das Verblasen von Stahlroheisen neu, da es nicht vorauszusehen
war, (laß bei dem hohen Mangangehalt des Roheisens und den sich zweifellos bildenden
Mangansilikaten dennoch ein Angriff der Kieselsäure auf die Basen des Futterwerkstoffes
stattfinden würde. Die Untersuchungen bestätigen die von der Thomasseite her bekannte
Tatsache, daß hoher Fe0-Gehalt der Schlacke hohen Konverterverschleiß bedingt. Es
wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, wo der Verwendungszweck es als geboten
erscheinen läßt, zum Schutze des Konverterfutters das Blasen bei einem Mn-Gehalt
von etwa 0,8% abzubrechen. Man erreicht damit einen um 25 bis 35% geringeren Futterverschleiß
als beim Fertigblasen der Chargen bis auf 0,3 bis 0,4% Mn.
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Die vorstehend aufgezählten Maßnahmen, die gemäß der Erfindung beim
Verblasen von Stahlroheisen oder phosphorhaltigem Bessemer-Roheisen auf Vormetall
oder Stahl angewendet werden sollen, können für sich allein oder auch in jeder möglichen
oder
gewünschten Kombination zur Anwendung gebracht werden, ohne daß dieses auf die Erfindung
von Einfluß wäre.
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Da im Stahlroheisen der Schwefel sehr niedrig zu sein pflegt, stört
er normalerweise nicht. Aber auch erhöhter Schwefelgehalt im Roheisen wäre unschädlich,
da er während der letzten Blaseminuten unter die vorgeschriebene Höhe sinkt.