DE136496C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE

stellung
eisen

Bei dem gewöhnlichen Verfahren zur Herstellung von Siemens-Martinstahl, wie dasselbe bis jetzt in der Praxis ausgeführt wird, werden etwa 50 pCt. Stahlabfälle in die Mischung im Ofen eingeführt. Die Beschaffung dieser Abfälle ist jedoch oft schwierig und kostspielig, so dafs deren Verwendung bedeutende Nachtheile mit sich führt. Die Hervon Siemens-Martinstahl aus Roh- und Eisenerz ohne Zusatz von Stahlabfallen ist zwar bereits seit mehreren Jahren versucht worden, hat aber den Nachtheil, dafs das Erhitzen der Charge bedeutende Zeit in Anspruch nimmt, wodurch die Productionsfähigkeit des Ofens herabgedrückt wird, so dafs ein Ofen von bestimmten Gröfsenverhältnissen weniger Stahl nach diesem Verfahren in einer gegebenen Zeit erzeugen kann, als bei der Verwendung gewöhnlichen Roheisens und von Abfällen. Wenn das Verfahren unter Verwendung von gewöhnlichem Roheisen und Erz ausgeführt wird, so besteht die Charge bei einem basischen Siemens - Martinofen von etwa 40 Tonnen Kapacität aus etwa 8000 Pfund ungebranntem Kalk und etwa 6000 Pfund Eisenerz, welche man zuerst in den Ofen einführt, worauf dann 80 bis 90000 Pfund Roheisen in Form von kalt erblasenem Roheisen kommen, worauf die ganze Charge nötigenfalls mit Zusatz von etwas Flufsspat als Flufsmittel zum Verdünnen der Schlacke niedergeschmolzen wird. Die Entkohlung und Entfernung der Verunreinigungen geschieht dadurch, dafs man nach einander von Zeit zu Zeit wieder Erz zugiebt. Der Phosphor wird erst entfernt, wenn der Kohlenstoffgehalt sehr weit herabgedriickt ist. Die Charge wird dann in gewöhnlicher Weise abgestochen.

Man braucht für die Schmelzung etwa 12 Stunden und nimmt man noch die für Reparaturen erforderliche Zeit in Betracht, so erhält man von einem Ofen etwa 11 Schmelzen per Woche, während nach dem vorliegenden Verfahren es möglich gewesen ist, 16 Schmelzungen per Woche zu erhalten, ohne dafs der Ofen darunter wesentlich leidet.

Nach der vorliegenden Erfindung werden die eben angegebenen Mifsstände vermieden, und man ist dadurch in den Stand gesetzt, erforderlichenfalls vollkommen der Anwendung von Stahlabfällen zu entrathen oder die von denselben der Charge zugesetzte Menge doch wesentlich herabzudrücken. Dabei läfst sich das Verfahren unter Verwendung von Roheisen und von Erz ebenso schnell und mit ebenso geringen Betriebskosten ausführen, und es ergiebt jeder Ofen ein ebenso grofses Erträgnifs als bei der Verwendung einer Charge, welche 50 pCt. Abfälle enthält.

Das Verfahren läfst sich sowohl mit phosphorreicheirr als phosphorarmem Roheisen ausführen, so dafs es den Vortheil bietet, sehr kohlenstoffreichen Stahl aus verhältnifsmäfsig phosphorreichem Roheisen, d. h. einem ¹J₂ pCt. oder mehr Phosphor enthaltendem Roheisen zu erschmelzen, während bei dem basischen Herdverfahren im sogen. Siemens -Martinprocefs, wie er bisher angewendet wurde, es bei der Herstellung von Federstahl, der zur Rückkühlung zu reich war, nothwendig war, mit dem phosphorarmen Roheisen (das im Allgemeinen bedeutend theurer ist) zu be-

ginnen, weil bei dem gewöhnlichen Herdprocefs die Entfernung des Phosphors kontinuirlich vor sich geht und nur nahe oder bei der Beendigung des Verfahrens, wenn der Kohlenstoff auf 0,2 pCt. oder weniger gegangen ist, ihr Ende erreicht. Die Erfindung macht es also möglich, aus hochprocentigem Roheisen Stahl von jedem beliebigen Kohlenstoffgehalt ohne Rückkohlung zu erhalten.

Zwecks Ausführung der Erfindung wird in einen Siemens-Martinofen mit basischem Futter ungefähr die gleiche Quantität des jetzt in Anwendung kommenden ungebrannten Kalkes in einen Ofen gewöhnlicher Gröfsenverhä'ltnisse eingetragen mit Chargen von 50 pCt. Roheisen und Abfällen und einem Zusatz von Eisenerz oder Eisenoxyd ungefähr gleich 20 pCt. des Gewichtes des angewendeten .Roheisens; die Menge des zur Verwendung gelangenden Erzes oder Oxyds kann jedoch je nach dem gewünschten Kohlenstoffgehalt in dem fertigen Product noch variirt werden. Diese Materialien werden zusammen erhitzt, bis das Erz Rothglut angenommen hat; während sie sich aber noch ganz oder vollkommen im ungeschmolzenen Zustande befinden, wird die aus Roheisen bestehende Charge in geschmolzenem Zustande, welche man entweder direct aus einem Hochofen, aus einem Mischbehälter oder einem Kupolofen entnimmt, in den Martinofen, und zwar mit möglichster Beschleunigung und, wenn möglich, auf einmal eingeführt. Dadurch entsteht eine heftige Reaction unter fast sofortiger Bildung einer basischen Schlacke; dabei wird der in dem Roheisen enthaltene Phosphor, das Silicium und das Mangan mit grofser Schnelligkeit oxydirt, da das Material noch verhältnifsmäfsig niedere Temperatur besitzt und gleichzeitig oxydirt sich auch ein Theil des Kohlenstoffes. Nach Verlauf von einem etwa mehr oder weniger als eine Stunde betragenden Zeitraum ist der Phosphor zum gröfsten Theil aus dem Metall entfernt, so dafs sein Gehalt auf weniger als 0,1 pCt. (was der höchst zulässige Procentsatz von Phosphor bei gewöhnlichem, nach dem sauren Bessemerverfahren hergestellten, im Handel vorkommenden Stahl ist) und zweckmäfsigerweise sogar bis auf 0,04 pCl. oder noch weniger herabgedrückt ist, wofern der ursprüngliche Phosphorgehalt 0,5 bis 0,8 pCt. betrug; dabei ist alles Silicium und Mangan mit dem Phosphor entfernt, und auch ein Theil des Kohlenstoffs durch den Erzzusatz oxydirt worden. Wenn die bei den hierbei eintretenden Reactionen gebildete Schlacke den Phosphor und das Silicium aus der Charge aufgenommen hat, wird die Schlacke aus dem Ofen in dem Mafse, als sie sich bildet und an die Oberfläche kommt, entfernt, oder man kann sie auch auf einmal abziehen. Nach etwa einer Stunde nach der Einführung des geschmolzenen Metalles ist die Entfernung der Schlacke beendet, und zwar empfiehlt es sich, dieselbe so vollständig als möglich abzuziehen. Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens empfiehlt es sich, etwa 80 pCt. der Gesammtmenge der Schlacke abzuziehen und das geschmolzene Metall fast unbedeckt zu lassen.

Durch diese Behandlungsweise wird das Metall entphosphort, und die den Phosphor und das Silicium enthaltende Schlacke wird in jenem Stadium des Verfahrens abgezogen, während das Metall noch eine verhältnifsmäfsig niedere, für diesen Zweck besonders günstige Temperatur besitzt, indem bei hoher Temperatur der Phosphor nur theilweise und unvollständig und ohne den Kohlenstoffgehalt herabzudrücken, entfernt werden kann.

Obschon das Metall durch die oben beschriebene Behandlungsweise fast vollständig entphosphort ist, und der Phosphor mit der Schlacke oben abgezogen wird, so ist die Entkohlung doch noch nicht vollständig, d. h. der Kohlenstoffgehalt ist bei Entfernung der Schlacke auf nur etwa 1,5 bis 2 pCt. herabgedrückt. Durch das Abziehen der Schlacke bleibt jedoch die Oberfläche des Metalles fast vollständig unbedeckt und bietet dadurch die günstigsten Bedingungen für eine schnelle Erhitzung und für die Oxydation durch die Einwirkung der Flamme und durch Zufügung neuer Erzmengen. Während der ganzen Dauer des Verfahrens wird die Flamme möglichst hoch oxydirend gehalten. Nachdem die Schlacke abgezogen ist, wird die Schmelze so schnell wie möglich auf die zum Abziehen erforderliche Temperatur erhitzt und das Erz wird dann in der zur Herabdrückung des Kohlensloffgehaltes nöthigen Menge zugefügt. Durch den Erzzusatz und infolge der oxydirenden Wirkung der Flamme geht der Kohlenstoffgehalt schnell herunter. Ist die Entkohlung genügend weit vorgeschritten, was etwa in 5 Stunden nach dem Abziehen der Schlacke erreicht ist, so wird das Metall in die Giefspfanne abgelassen und in gewöhnlicher Weise mit silicium- oder manganhaltigem Material ober beidem behandelt. Das Silicium kann man in Form von Ferrosilicium oder Spiegeleisen zuführen, während das Mangan in Form von Ferromangan eingeführt werden kann, wie dies gegenwärtig bei dem gewöhnlichen Herdverfahren oder für ähnliche Zwecke der Fall ist. Wenn man Sorge trägt, den Kohlenstoffgehalt bis auf den im fertigen Stahl gewünschten Gehalt herabzudrücken — und dies ist jedenfalls am vortheilhaftesten — so hat man es nicht nöthig, eine Rückkohlung durch Koks oder Anthracit zu bewirken, wie dies bisher

der Fall gewesen ist. Die Möglichkeit, das Verfahren so zu regeln, dafs die Entkohlung nicht unter den für das fertige Product gewünschten Kohlenstoffgehalt herabgeht, bewirkt eine grofse Ersparnifs an Zeit und Brennmaterial.

Es ist für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich, dafs das vorliegende Verfahren sich neben anderen Vortheilen durch viel ökonomischeres Arbeiten auszeichnet. Es ist dadurch möglich, aus Roheisen und Erz mit weniger Brennmaterial als gewöhnlich und in dem gewöhnlichen, mit basischem Futter versehenen und in gewöhnlicher Weise zur Aufnahme geschmolzener Chargen von Roheisen hergerichteten Herdofen ebenso viel Tonnen fertiges Product als aus Roheisen und Abfällen zu erzielen, wobei man nur Sorge zu tragen hat, den Ofen so herzurichten, dafs die Schlacke leicht entfernt werden kann. Es ist unnöthig, die Entkohlung bei dem Schmelzprocefs sehr weit zu treiben und dann eine Rückkühlung vorzunehmen, um den Phosphor bei der Rückstellung von kohlenstoffreichem Stahl aus phosphorreichem Roheisen zu ent-, fernen, weil ja bei dem vorliegenden Verfahren das Metall schon bei Beginn desselben entphosphort wird und man es also, sobald der gewünschte Kohlenstoffgehalt erreicht ist, abziehen kann. Bei der Herstellung von kohlenstoffreichem Stahl erreicht man dadurch eine Ersparnifs von etwa einer Stunde für jede Schmelzung.

Ferner bietet die Entfernung der Schlacke aus dem Ofen während des ersten Stadiums des Processes bedeutende Vortheile, da auf diese Weise der Phosphor und das Silicium aus dem Ofen entfernt werden und daher die Schmelze die günstigsten Bedingungen für die nun folgende hohe Erhitzung und Entkohlung bietet.

Indem man den Phosphor aus dem Rohmetall entfernt, während der Kohlenstoffgehalt noch 2 pCt. oder mehr beträgt, ist man auch in den Stand gesetzt, ohne Beeinträchtigung der Ausbeute einen Stahl von gewünschtem Kohlenstoffgehalt mit möglichst wenig Phosphor, sowohl aus phosphorreichen als phosphorarmen Roheisen in demselben Martinofen zu erzeugen, in welchem die Behandlung begonnen wurde. Das Verfahren bietet auch noch bedeutende ökonomische Vortheile, weil man im Wesentlichen dasselbe Gewicht Stahl aus dem in den Ofen eingeführten Roheisen wieder erhält, indem das Gewicht der ausgeschiedenen Metalloide (Kohlenstoff, Phosphor, Silicium u. s. w.) im Wesentlichen durch das in dem Erz enthaltene Eisen ersetzt wird.

Man kann das Verfahren selbstverständlich noch abändern, je nachdem man hochprocentiges Roheisen oder niedrigprocentiges Roheisen in Behandlung nimmt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Verfahren zur Herstellung von Flufseisen oder Flufsstahl im Flammofen in einer Operation aus in geschmolzenem Zustande eingeführtem, phosphorhaltigem Roheisen unter Verwendung von Eisenerzen oder Eisenoxyden, dadurch gekennzeichnet, dafs die Behandlung der Charge in einem Ofen erfolgt, dessen Herd mit einem wesentlich aus Erdalkalien bestehenden basischen Futter versehen ist, und zwar zunächst bei einer die Roheisenschmelzhitze nicht erheblich übersteigenden Temperatur, worauf nach dem Entfernen der gebildeten phosphorreichen Schlacke auf demselben Herde und in unmittelbarer Folge an die vorangegangene Operation bei erhöhter Temperatur das Fertigmachen des Stahles bezw. Flufseisens, also die Entkohlung des entphosphorten Metalles, bis zu dem gewünschten Grade erfolgt.