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Erzeugung eines stickstöff- und phosphorarmen Stahles Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines stickstoff- und phosphorarmen Stahles
durch Verringerung des Phosphor- und Stickstoffgehaltes des normalen Thomasstahles
und damit zur Gewinnung eines Stahles, der hinsichtlich seiner Eigenschaften denen
des Siemens-Martin-Stahles nahe kommt.
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Verfahren mit diesem Ziele sind mehrfach vorgeschlagen worden. Die
bedeutendsten der neueren Verfahren sind das sogenannte HPN- und das MA-Verfahren.
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Das HPN-Verfahren besteht im wesentlichen darin, den Konverterprozeß
durch geeignete Kühlmittel so zu führen, daß der Phosphorgehalt gesenkt und die
schädliche Stickstoffaufnahme vermindert wird. Das MA-Verfahren sucht dieses Ziel
zu erreichen, indem durch Änderung der Konverterform und seitlicher Anordnung der
Winddüsen die Wirkungsmöglichkeit des Luftstickstoffes mit dem Stahlbad verringert
wird. Weitere Verfahren beruhen darauf, die Stickstoffmenge, die durch den Gebläsewind
in den Stahl gelangt, dadurch zu verringern, dajader Gebläsewind mit Sauerstoff
angereichert wird.
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Allen diesen Verfahren haften gewisse Mängel an, die ihre Wirtschaftlichkeit
beeinträchtigen. Durch das Kühlen des Bades beim HPN-Verfahren wird die Vergießbarkeit
des Stahles stark verschlechtert, während bei dem Verfahren mit seitlicher Düsenanordnung,
MA-Verfahren, die Blasdauer verlängert und die Konverterhaltbarkeit verringert wird.
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Durch das Verfahren nach der Erfindung werden diese Nachteile vermieden.
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Dieser Erfolg, verbunden mit dem einer Verringerung der Gesamtblasdauer
wird dadurch erzielt, daß nach einem Vorfrischen der Schmelze mit Luft etwa für
eine gleiche Zeitdauer mit einem Wasser-, dampf-Luft-Gemisch _ geblasen .und anschließend
kurzzeitig mit Luft allein nachgeblasen wird.
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Der Zusatz von Wasserdampf zum Blaswind ist
an sich
bereits seit langem"bekannt, und zwar in erster Linie zum Zwecke der Temperaturerniedrigung,
wenn die Charge zu heiß war in ganz verschiedenen Zeitpunkten des Blasens, jedoch
haben die dahingehenden Vorschläge praktische Anwendung kaum gefunden, weil sich
bei den bekannten Arbeitsweisen Schwierigkeiten der verschiedensten Art beim Verblasen
der Schmelze ergeben.
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Es ist bisher noch nicht erkannt worden, daB diesen Schwierigkeiten
dadurch abgeholfen und besonders günstige Wirkungen im Sinne einer Verringerung
des Phosphor- und Stickstoffgehaltes erzielt werden, wenn der Wasserdampfzusatz
zum Blaswind nur in dem bestimmten oben angegebenen Intervall des Blasens und außerdem
zweckmäßig in einer Gewichtsmenge erfolgt, die etwa in der Größenordnung von 1,5%
des Roheisengewichts liegt. Nur unter diesen Voräussetzungen wird das durch die
Zugabe des Wässerdampfes erzielte größere Sauerstoffangebot mit Vorteil wirksam,
ohne daß sich eine nachteilige Beeinflussung für den Gesamtprozeß ergibt.
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Der. in dem betreffenden Intervall durch die Zersetzung des Wasserdampfes
außer dem Sauerstoff frei werdende Wasserstoff beteiligt sich an der Reinigung des
Roheisens, indem er die unerwünschten Eisenbegleiter unter intermediärer Bildung
von Wasserstoffverbindungen zersetzt, beispielsweise deren Karbide in- Kohlenwasserstoff
und deren Nitride in Ammoniak, d. h. in beiden Fällen leicht verbrennbare Wasserstoffverbindungen
umsetzt. Auch der Eisenabbrand wird durch das neue Verfahren in unerwünschter Weise
verringert.
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Nachstehend wird ein praktisches Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens
gegeben: Eine Thomasschmelze vön beispielsweise 45 t Roheisen wird in einem 5o-t
,Konverter zunächst 6 Minuten mit Luft in @ der üblichen Weise vorgefrischt und
anschließend 6 Minuten lang zusätzlich Wasserdampf in einer Menge von 7 t je Stunde,
was etwa 1,5% des Roheisfngewichts ausmacht, mit dem Gebläsewind in den Konverter
eingeblasen, worauf noch etwa 70 Sekunden mit Luft allein nachgeblasen wird.
Die Gesamtblasezeit von 13 Minuten, und .zQ ..Sekunden ist hierbeia um fast 20%'
kürzer, als bei normaler Arbeitsweise mit Luft.
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Die Analyse des Roheisens bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
@var folgende: C 3,65, Si 0,24, Mn o,86, P 2,i6, S o,o44%.
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Die Analyse des erblasenen Stahles ergab folgende Werte: C
0,03, Mn 0,29, P 0,026, S 0,028,
N o,oo5%.
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Der Eisengehalt der Konverterschlacke betrug nur 8% gegenüber etwa
12% bei normalem Betrieb im 5o-t-Konverter. Dementsprechend war der Phosphorgehalt
der Schlacke erhöht. Die Zitronensäurelöslichkeit der Schlacke war durch den Zusatz
von Wasserdampf nicht verschlechtert.
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Die auf diese Weise erblasenen Schmelzen ließen sich einwandfrei vergießen,
auch zeigten die Eigenschaften des Fertigproduktes keine Unterschiede gegenüber
einem Siemens-Martin-Stahl gleicher Analyse. Eine Verschlechterung der Konverterhaltbarkeit
trat bei der oben beschriebenen Arbeitsweise nicht ein.
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Die Wasserdampfmenge, die zu verwenden ist, um den günstigsten Erfolg
zu erzielen, kann nach Form und Größe des Konverters in gewissen Grenzen um den
oben angegebenen Wert von 1,5 Gewichtsprozent, auf das Roheisen bezogen, schwanken.
Um die Haltbarkeit des Konverterbodens nicht zu beeinträchtigen, ist es unter Umständen
zweckmäßig, Düsenböden zu verwenden.