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Verfahren zur Herstellung von stickstoff-, sauerstoff- und phosphorarmem,
windgefrischtem Stahl mit SM-Stahl-ähnlichen Eigenschaften Es sind Verfahren bekannt,
die es gestatten, in Konvertern der heute üblichen Form stickstoff- und phosphorarme
Stähle herzustellen, die in ihren Eigenschaften dem SM-Stahl ähnlich sind. Hierbei
wird gegen Ende der Entkohlung der Schmelze Erz zugegeben, um die Kohleverbrennungsgeschwindigkent
zu erhöhen und die Temperatur gegen Chargenende tief zu halten. Während es also,
um einen niedrigen Stickstoff- und Phosphorgehalt zu erreichen, erwünscht ist, die
Schmelze möglichst kalt zu führen, liegt es andererseits aber im Interesse des Betriebes,
die Temperatur mindestens so hoch zu halten, daß ein einwandfreies Vergießen des
Stahles gewährleistet ist, da sich sonst erhebliche Nachteile ergeben. Bei zu kalten
Schmelzen wird das Rohstahlausbringen durch anfallende Pfannenbären verschlechtert.
Das Entfernen der Pfannenbären aus den Stahlpfannen bedeutet großen Arbeitsaufwand
und Zeitverlust und kann zu empfindlichen Betriebsstörungen führen. Neben diesen
rein betrieblichen Nachteilen können sich bei zu kalt vergossenen Chargen auch Nachteile
qualitativer Art ergeben, weil solcher Stahl häufig nichtmetallische Einschlüsse
enthält, die seine technologischen
Eigenschaften herabmindern,
oder durch Gießfehler der Ausschuß infolge schlechter Oberflächenbeschaffenheit
gesteigert wird.
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Wegen der geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile setzt daher
der Betriebsmann häufig nicht so viel Kühlmittel, wie es im Interesse eines niedrigen
Stickstoff- und Phosphorgehaltes erwünscht wäre, zu. Werden aber der Schmelze in
bekannter Weise gegen Ende der Entkohlung so. viel Kühlmittel bzw. oxydische Kühlmittel
zugesetzt. daß ihre Endtemperatur so tief liegt, daß sie nicht mehr einwandfrei
ohne Anfall von Pfannenbären vergossen werden kann, dann liegt der Stickstoffgehalt
stets unterhalb o,oio% und Phosphorgehalte ähnlich wie bei SM-Stählen. Werden nun
einer so kalt geführten Schmelze zu Chargenende im Konverter in bekannter Weise
Stoffe wie Silizium oder Aluminium zugesetzt, die bei ihrer Oxydation viel Wärme
abgeben, so kann auf diese Weise die Temperatur der Schmelze so weit erhöht «-erden,
daß sie sich gut vergießen läßt.
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Bei der Zugabe von Silizium oder Ferrosilizium in den Konverter gegen
Ende der Schmelze tritt durch die Verbrennung des Siliziums zwar eine Temperatursteigerung
der Schmelze ein. In vielen Fällen wird aber durch die Temperaturerhöhung wiederum
eine Erhöhung des Stickstoffgehaltes herbeigeführt. Immer aber bildet sich bei Zugabe
von Ferrosilizium oder Silizium in den Konverter an der Phasengrenze Schlacke-Bad
einehochkieselsäurehaltige Schlacke, die eine unerwünschte Rückphosphorung hervorruft.
Infolgedessen ist die Verwendung solcher mit Ferrosilizium oder Silizium aufgeheizten,
kalt geführten Schmelzen an Stelle von SM-Stahl-Qualitäten wegen des erhöhten Phosphor-
und zum Teil auch höheren Stickstoffgehaltes wieder in Frage gestellt. Durch Zugabe
von Ferrosilizium oder Silizium in den Konverter wird also zwar eine Aufheizung
der Chargen erreicht, jedoch gehen die durch den erhöhten Erzsatz hervorgerufenen
niedrigen Stickstoff- und Phosphorgehalte zum großen Teil wieder verloren.
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Auch bei der Zugabe von Aluminium zu Aufheizzwecken treten ähnliche
Erscheinungen auf. Darüber hinaus fällt bei der Zugabe von Aluminium in den Konverter
und der anschließenden Durchwirbelung von Bad und Schlacke ein Stahl mit besonders
schlechtem Reinheitsgrad infolge von A120.-Einschlüssen an. Hierdurch ist eine weitere
Qualitätsverminderung bedingt.
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Erfindungsgemäß wird unter Vermeidung aller geschilderten Nachteile
mit Sicherheit ein stickstoff- und phosphotarmer Stahl im Konverter erblasen, wenn
mit Calcium-Silizium- oder mit Calcium-Aluminium-Legierungen oder mit Magnesium
und dessen Legierungen zu Ende des Blasprozesses aufgeheizt wird. Die Verwendung
beispielsweise einer solchen Calciumlegierung hat den Vorteil, daß an der Berührungsfläche
Bad - Schlacke infolge Bildung von Ca0 - Si 0, hzw. Ca0 - A1203 eine dünnflüssige
Schlacke entsteht, die keine Rückphosphorung hervorruft und infolge des großen Aufstiegvermögens
der Ca0 - Si 0.- bzw. Ca0 A1203 Teilchen aus dem Stahl in die Schlacke ein guter
Reinheitsgrad des Stahles garantiert ist. Zudem wurde überraschenderweise gefunden,
daß durch Zugabe derartiger Calciumlegierungen trotz kräftiger Aufheizung nicht
nur keine Aufstickung, sondern sogar noch teilweise eine Abnahme des Stickstoffgehaltes
auftrat, so daß niedrige Stickstoff- und Phosphorgehalte bei dieser Arbeitsweise
mit absoluter Sicherheit zu erreichen sind. Auch wärmetechnisch und wirtschaftlich
stellt sich die Verwendung von Calcium-Silizium und ähnlichen Stoffen am günstigsten..
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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geschieht beispielsweise
derart, daß die im Konverter in bekannter Weise durch Zugabe oxydischer Kühlmittel
gegen Ende der Entkohlung sehr kalt geführte Schmelze bei einem Phosphorgehalt von
o,oq.o bis o,o6o % abgefangen und anschließend in bekannter Weise gut abgeschlackt
wird. Nach Zugabe von i bis 3 kg Calcium-Silizium oder Calcium-Aluminium pro Tonne
Stahl in den Konverter wird nochmals kurz geblasen. Hiernach ist ein zweites Abschlacken
nicht notwendig. Die Charge wird in bekannter Weise auflegiert, die Schlacke beim
Ausleeren des Stahles in die Stahlpfanne im Konverter zurückgehalten.
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Die unterschiedliche Wirkung der verschiedenen Aufheizmittel auf den
Stickstoff- und Phosphorgehalt der behandelten Stahlschmelze wird an folgenden Zahlenbeispielen
klar gezeigt: Vor der Aufheizung mit Ferrosilizium hatte der Stahl 0,035% Phosphor
und o,oo8% Stickstoff. Nach dem Aufheizen war der Phosphorgehalt auf o,o5o% und
der Stickstoffgehalt auf o,oo9% gestiegen.
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Eine andere Schmelze mit o,o24% Phosphor und o,oo9% Stickstoff wurde
nach dem Abschlacken mit a kg Aluminium pro, Tonne aufgeheizt. Nach der Aufheizung
enthielt der Stahl o,o4% Phosphor und 0,010% Stickstoff.
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Beispiel der Arbeitsweise gemäß der Erfindung: Ein Stahl mit 0,04%
Phosphor und 0,007% Stickstoff wurde nach dem Abschlacken durch Zusatz. von 21:g
pro Tonne Calcium-Silizium einer Zusammensetzung von 60% Silizium und 300/0 Calcium
aufgeheizt. Der Stahl besaß nach dem Zusatz von Calcium-Silizium o,o2:@ o!0 Phosphor
und 0,007% Stickstoff.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung bringt z. B. bei Verwendung von
Calcium-Silizium als Aufheizmittel auch bedeutend bessere Ergebnisse als die Versuche,
mit Ferrosilizium aufzuheizen und gleichzeitig zur Verminderung der Rückphospho,-rung
Kalk zuzusetzen.
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Die Aufheizwirkung des Calcium-Siliziums ist bedeutend besser als
vom Ferrosilizium. Es wurden zum Aufheizen 2,5 kg Calcium-Silizium pro Tonne Stahl
oder 3,1 kg Ferrosilizium -I- 6 kg Kalk pro Tonne Stahl zugegeben. Vor allen tritt
der hervorragende Einfluß des Calcium-Siliziums gegenüber der zum Aufheizen größeren
Menge von Ferrosilizium in den Vordergrund. Während bei Calcium-Silizium 87% der
Schmelzen ohne
Pfannenbär anfielen, waren es bei Verwendung von
Ferrosilizium und Kalk nur 33% aller Schmelzen. Diese wesentlich bessere Aufheizwirkung
des Calcium-Siliziums drückte sich vor allem auch in einem besseren Rohstahlausbringen
aus. Das Rohstahlausbringen betrug bei Verwendung von Calcium-Silizium 88,8% und
bei Verwendung von Ferrosilizium -I- Kalk nur 86,70/0. Infolge des geringeren Verbrauchs
an Calcium-Silizium und des bedeutend besseren Rohstahlausbringens gestaltet sich
das neue Verfahren besonders wirtschaftlich.
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Bei der Zugabe von Calcium-Silizium hat es sich als günstig erwiesen,
nur so weit zu blasen, daß in der fertiggeblasenen Schmelze noch Siliziumgehalte
in den Grenzen von o,oz bis 0,05 % zurückbleiben. Dabei wird der Stahl bereits vordesoxydiert
und sein Sauerstoffgehalt gegenüber normalen, stickstoffarmen, windgefrischten Stählen
stark herabgesetzt. Es zeigt sich, daß dann die Manganverluste besonders gering
sind, andererseits der Stahl aber beim Vergiessen sich vollkommen wie unberuhigter
Stahl verhielt. Bei Herstellung von beruhigten stickstoffarmen Stählen empfiehlt
es sich, einen höheren Si-Gehalt im Stahl zurückzubehalten. Dabei tritt eine Rückphosphorung
in normalen Grenzen auf.
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Das neue Verfahren gestattet es also, bei größter Einfachheit und
mit einfachen Mitteln den Stickstoff-, Sauerstoff- und Phosphorgehalt in windgefrischten
Stählen mit Sicherheit so niedrig zu halten, da.ß die Eigenschaften dieser Stähle
weitgehend denen von SM-Stählen angeglichen sind. Dabei werden die bisher durch
die kalte Chargenführung bedingten Nachteile vermieden.