DE1508179A1 - Verfahren zum Herstellen von hochwertigem Stahl - Google Patents

Description

Dr.-lng. G. Eichenberg _{4 DOjie|dorf} ^ ₂₈. November .1966

Dipl.-Ing. H. Sauerland ceciiienaiiee η 1508179

Patentanwälte

Bank-Konto:

Deutsche Bank AG., Filiale Düsseldorf Postscheck-Konto: Essen 8734 Fernsprecher Nr. 432732

Verwenden Sie im Schriftverkehr auch un«r Zeichen:

Gesellschaft für Hüttenwerksanlagen m.b.H., Düsseldorf,

Kaiserswerther Straße 105 Eisenwerk Eödinghausen, lendringsen Kr. Iserlohn

====ssaaansBaaaaassaass23sa==a=ss:3=a==s=!=33sasas

"Verfahren zum Herstellen von hochwertigem Stahl"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von hochwertigem Stahl unter Verwendung eines seitenblasenden Bessemer-Konverters. Bei dem bekannten seitenblasenden Bessemer-Konverter mit saurer Zustellung wird luft oberhalb des Bades bzw. der Schlackendecke seitlich in den Konverter eingeblasen, so daß der Sauerstoff nicht direkt mit der Schmelze reagiert, sondern die Reaktion über die Schlackenphase erfolgt. Der Vorteil des seitenblasenden Konverters liegt darin, daß die die Stahlqualität beeinträchtigende Aufnahme von Stickstoff aus dem Frischwind weites tgehend vermieden wird, da die Schlacke das metallische Bad gegenüber dem Luftstickstoff absperrt. Ein Nachteil des seitenblasenden Konverters besteht in dessen geringem Passungsvermögen von etwa 3 bis 5 t. Diese obere Grenze für

909841/0642

...28. Nov.. lBM.anⁿJ3^l!^^m....3mi...M&m^321m...yjm ujIbio». Jt

das Fassungsvermögen ergibt sich daraus, daß größere Schmelzgewichte zu größeren Konverterquerschnitten und/oder Badhöhen führen» die eine auereichende Prischgeechwindigkeit nicht mehr zulassen» Die Frischgesohwindigkeit ist nämlich von der G-renzfläche Frischmittel/Schlacke und Schlacke/Schmelze sowie von den durch die Badhöhe bedingten Diffusionewegen abhängig. Bei größeren Schmelzgewichten ergibt sich nun der Nachteil, daß der Windstrahl infolgt seiner parabeiförmigen Ausbildung nicht mehr den gesamten Konverterquerschnitt b»w. die gesamte Badoberflache beaufschlagt und die große Badhöhe eine schnelle Oxydation der Eisenbegleiter verhindert, da diese diffusioneabhängig ist und die Heaktionspartner infolge ihres großen Abstandes große Wege zurücklegen müssen.

Bs ist auch die sogenannte Schüttelpfanne bekannt, die durch einen Schwenk- bzw. Schüttelrahmen ohne Eigendrehung um ihre Längsaohse in eine kreisförmig· Bewegung gebracht wird, so daß sich bei Erreichen einer kritischen Drehzahl auf der Badoberfläche eine Welle ausbildet, die zu einer sehr guten Durchmischung der Schmelze und damit zu einer beträchtlichen Beschleunigung des Reaktionsablaufes führt. Versuche mit Schüttelpfannen haben ergeben, daß sich durch Einbringen von Kalk und/oder Kalziumkarbid eine ausgezeichnete Entschwefelung von flüssigem Eisen erreiohen läßt. Weiter konnte durch eingehende Versuche nachgewiesen werden, daß neben der Entschwefelung des Eisens eine bis

909841/0642

.28. Fpv. 1.9.66. anⁿ.yerf.^ren_..zum....HMBtellen..jion .......!!.. Blatt «ιδ..

3 1508Π9

SU SOjiige Entstickung stattfindet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe beet eh t nun darin, ein Verfahren zum Herstellen von hochwertigem Qualitätsstahl zu schaffen, der insbesondere extrem niedrige Stickstoffgehalt· besitzt, wie sie sich zur Zeit nur nach dem Sauerstoffaufblasrerfahren erreichen lassen. Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, flüssiges Bisen in einer ersten Verfahrenestufe zunächst zu entschwefeln und zu entsticken sowie alsdann in einer zweiten Verfahrenestufβ ohne Aufsticken bzw. bei weiterer Entstickung zu frischen. Im einzelnen besteht die Erfindung darin, dafl flüssige Eisen in einer Schüttelpfanne in an sich bekannter Weise entschwefelt und entstickt sowie anschließend in einem sauer zugestellten, seltenblasenden Konverter bei intensiver Badbewegung gefrischt wird.

Da eich bei seitenblaeenden Konvertern größeren PassungsVermögens eine intensive Badbewegung bzw. -durchmischung mit dem Windstrahl allein nicht erreichen läßt und im Gegensatz zum bodenblasenden Konverter die Reaktion zwischen dem Luftsauerstoff und den Eisenbegleitern nicht direkt, sondern über die Schlackenphase abläuft, muß der Schmelze bei Schmelzgewichten über 5 t eine Strömungsbewegung aufgeprägt werden, die auch die Bodenschicht erfaßt und zu einer beträchtlichen Verkürzung der Diffusionswege und damit zu einer Beschleunigung des Reaktionsablaufe führt. Eine inten-

9 09841/0642

28. Np..Y·. .1.966 α_Π "Verfahren zum Herstellen von ..."Blatt

sive Badbewegung bzw. Durchwirbelung der Schmelze läßt sich am besten durch ein magnetisches Wechselfeld erreichen, so daß das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise in einem seitenblasenden Konverter ausgeführt wird, der mit einer mehrphasigen Bodenspule versehen ist. Auf diese Weise wird im Wege des induktiven Wirbeins entlang dem Konverterboden eine Tangentialkraft erzeugt, deren Riohtung sich beliebig einstellen läßt, so daß sie beispielsweise den ganzen Konverterboden erfassen und die Bodenschicht der Schmelze von der einen zur anderen Seite bewegen kann. Die Schmelze steigt dann an der einen Konverterseite hoch, bewegt sich entlang der Badoberfläche bzw. der Schlackendecke zur anderen Konverterseite und kehrt in einem Bogen entlang der Konverterwandung wieder zum Ausgangspunkt zurück. Die Stärke der Badbewegung ist von der Auslegung der Wirbelspule, der Dicke der keramischen Konverterzustellung, der Badtiefe und der Viskosität der Schmelze abhängig.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß zunächst im Hochofen oder ausschließlich mit Schrott beschickten Kupolofen ein Vormetall erzeugt und anschließend einer herkömmlichen Schüttelpfanne zugeführt wird. In der Schüttelpfanne wird das sämtliche Eisenbegleiter enthaltende Vormetall zunächst mit Kalk, Kalziumkarbid und/oder Soda entschwefelt und dabei gleichzeitig entstickt. Anschließend wird das entschwefelte und entstickte Vormetall

909841/0642

28· Nov. 19.66 _αη ^Μ Verfahr en zum Her^telleLn^Vpn ......·..". Blatt üSü...

in einen sauer zugestellten seitenblasenden Konverter eingefüllt und gleichzeitig mit dem Einblasen des Frischwindes die Wirbelspule an Spannung gelegt, so daß sich infolge der Umwälz- und Wirbelbewegung des Bades eine sehr schnelle Oxydation der Eisenbegleiter erreichen läßt. Dieses Verfahren zeichnet sich nicht nur durch die hohe Qualität des gefrischten Stahls, insbesondere seinen niedrigen Stickstoffgehalt aus, sondern auch durch die niedrigen Zustellungskosten des sauren Konverterfutters sowie die im Verhältnis zum Säuerst off auf blas verfahr en geringen Kosten für die als Frischmittel verwandte Luft. Die Zugabe von Legierungsmitteln kann ebenfalls im Konverter erfolgen, wobei die Wirbelbewegung des Bades ein schnelles Lösen und eine gute Verteilung gewährleistet.

Bei Versuchsschmelzen wurde ein seitenblasender und sauer zugestellter Konverter mit einem Winddruck von nur 0,5 atü gefahren, wobei das im Kupolofen aus Schrott erschmolzene Eisen die sich aus Tabelle I ergebende Zusammensetzung besaß.

Tabelle I
Schmelze

0 $ Si °/o Mn ji P i» S <j> N₂ #

909841/0642

. I	II	III
2,70	2,70	2,86
1,40	1,25	1,05
0,57	0,55	0,55
0,027	0,026	0,028
0,118	0,106	0,120
0,0182	0,0198	1,0165

t I.Q.Y..« 19.66... aniXftEXahEflin aum....H!8r.)a.1;..ell.exi.....Y.QXL ·....*.**... Bio« JBL

Die Analyse des in der Schüttelpfanne unter Zusatz von 0,75 bis 1,0$ Kalziumkarbid und etwa 0,5$ Koksgries etwa zehn Minuten lang entschwefelten und entstickten Vorme*· talls ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle II.

Schmelze G ⁰Jo Si $> Mn <$> P fo S £

Die Zahlenangaben der Tabellen I und II lassen erkennen, daß die Behandlung in der Schüttelpfanne zu einer sehr wesentlichen Verringerung des Schwefelgehaltes um nahezu eine Zehnerpotenz sowie zu einer beträchtlichen Ent-Btickung von etwa 35$ geführt hat. Nach dem Abziehen der Schlacke und dem anschließenden Verblasen der Sohüttelpfannenschmelze im seitenblasenden Konverter bei elektromagnetischer Badwirbelung ergab sich nach einer ersten Desoxydation mit Perromangan die Stahlanalyse der Tabelle III.

Tabelle II	II	III
I	3,22	3,30
3,14	1,23	1,03
1,40	0,54	0,50
0,58	0,028	0,02^
0,030	0,013	0,018
0,018	0,013	0,0108
0,0125

909841/0642

_αη" Verfahren j&m.Hsmtell^.XQn #...,..#..'!.. Blatt ....*.

0,51	0,54	0,58
0,027	0,027	0,050
0,005	0,005	0,004
0,005	0,005	0,005

Tabelle III

Schmelze I __II III.

O $> 0,15 0,09 0,12

Si $> -

Jr γο

Die vorstehenden Werte lassen erkennen, daß der nach dem erfindungsgemäflen Verfahren erzeugte Stahl hinsichtlich seiner Qualität an einen nach dem Sauerstoffblasverfahren hergestellten Stahl heranreicht. Dieses Ergebnis läßt sich jedoch mit weit geringeren Kosten erreichen, wobei die im seitenblasenden Konverter zu behandelnden Schmelzmengen nach oben praktisch nicht mehr begrenzt sind. Die gute Qualität des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stahls äußert sich nicht zuletzt auch in einer beträchtlichen Steigerung der WerkstoffZähigkeit bzw. seiner Dehnung und Einschnürung im Vergleich zu dem nach den herkömmlichen Verfahren hergestellten Stahl gleich guter Streckgrenze und Zugfestigkeit.

909841 /0642

Claims (2)

1. Jsx.. HSS. an "l9.Efate*a...*HmJ*.s"it iiimaa....!..! *i. am S_

   UeBeilechaft für Hüttenwerksanlagen m.b.H., Düsseldorf,

   Eia3s=3S333=snsas33KaaBaBHBBS=aBM8H

   Kaieeriwtrther Straße

   Eisenwerk Rödinghaueen, Lendringsen Er. Ieerlohn

   Patentansprüche:

   1* Verfahren zum Herstellen von hoohwertigem Qualitätestahl, daduroh gekennzeichnet, dafl flüssiges Eisen in einer Schüttelpfanne in an eioh bekannter Weise entschwefelt und entstickt sowie anschließend in einem sauer zugestellten seitenblasenden Konverter unter intensiver Badbewegung gefrischt wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, daß der Konverter mit einer mehrphasigen Bodenspule versehen ist.

   909841/0642