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Verfahren zum Vermeiden von Oxydationsverlusten beim Abstich von Siemens-Martinöfen
Beim Abstich von flüssigem Stahl aus dem Siemens-Martinofen in die Gießpfanne ist
es nicht zu vermeiden, daß der Stahl durch den Luftsauerstoff oxydiert wird. Die
Oxydation macht sich besonders in einer erheblichen Abnahme- derjenigen Begleitelemente
des Stahls bemerkbar, die eine größere Verwandtschaft zum Sauerstoff besitzen als
das Eisen. Zum Beispiel hatte ein Stahl, der aus einem ioo-t-Siemens-Martinofenmit
o, i9 % und o,57 % Mn abgestochen wurde, in der Gießpfanne nur noch o, i i °/o C
und 0,450/0 Mn. Bei legierten Stählen ist der Verlust an teuren Legierungselementen
noch empfindlicher. Da diese Verluste durch Oxydation stark abhängig von den jeweiligenAbstich-
und Fließbedingungen sind, schwanken sie sehr stark und erschweren die Einhaltung
einer' bestimmten chemischen Zusammensetzung des Stahls.
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Die Oxydation eines großen Teils des im Stahl enthaltenen Mangans
in der Pfanne zwingt dazu, eine entsprechende größere Menge Eerromangan dem fertigen
Stahl zuzusetzen. Da es sich dabei um Ferromangan handelt, das aus hochprozentigen
ausländischer. Manganerzen erblosen werden muß, so ist der höhere Aufwand an dieser
Legierung für die- deutsche Rohstoffwirtschaft ungünstig.
Außerdem
ist erwiesen, daß jeder nachträgliche Zusatz zum Stahl dessen Güteeigenschaften
nachteilig beeinflußt; je mehr 'Ferromangan also zum Ausgleich der Verluste in der
Gießpfanne dem fertigen Stahl zugesetzt werden muß, um so größer ist die Gefahr,
daß die Güte des Stahls herabgemindert wird. Auf Grund dieser Erkenntnis ist man
im Siemens-Martin-Stahlwerk bemüht, den Stahl so zu erschmelzen, daß er ohne besonderen
Zusatz an Ferromangan beim Abstich einen ausreichenden Mangangehalt aufweist. In
vielen Fällen läßt sich dieses Ziel lediglich aus dem Grunde nicht erreichen, weil
zum Ausgleich der zu erwartenden Verluste in der Gießpfanne noch ein nachträglicher
Zuschlag von Ferromangan gemacht werden muß. Die Güteverminderung bei dieser Arbeitsweise
ist durch die Erhöhung des Gesamtsauerstoff_ gehalts des Stahls einerseits durch
das nachgeworfene Fertomangan und andererseits durch die Frischwirkung der mitgerissenen
Schlacke bedingt.
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Zur Vermeidung dieser Oxydationsvorgänge hat man bisher eine Reihe
von Mitte-lii angewandt; z. B. hat man versucht, die Luft der blanken Metalloberfläche
dadurch fernzuhalten, daß man öl, Teer und andere Stoffe, die reduzierende Gase
entwickeln, an der Stahloberfläche zur Verbrennung bringt, oder daß man neutral
oder reduzierend wirkende Abdeckmittel auf den flüssigen Stahl aufbringt, nachdem
man die mitgelaufene oxydierende Ofenschlacke entfernt hat. Durch diese Maßnahmen,
die nicht allgemein durchführbar und zum Teil mit unangenehmen Begleiterscheinungen
verbunden sind, konnten bisher nur Teilerfolge erzielt werden.
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Eine eingehende Untersuchung über die Ursache der Oxydationsverluste
des Stahls an Begleitelementen führte zu der Feststellung, daß der weitaus größte
Teil dieser Verluste dadurch erfolgt, daß mit dem Gießstrahl sehr große Luftmengen
injektorartig mitgerissen und im Stahlbad in heftigem Wirbel mit dem Stahl in Berührung
gebracht werden. Ebenso wird die mitgerissene Schlacke, die ebenfalls eine oxydierende
Wirkung auf den Stahl ausüben kann, mit dem Stahl in feiner Verteilung durchgewirbelt.
Da die Luftbläschen bis tief in das Stahlbad hinein mitgerissen werden und infolge
ihrer feinen Verteilung ihre reaktionsfähige Oberfläche sehr groß ist, so haben
sie eine ganz ähnliche Frischwirkung wie beim Windfrischverfahren, so daß beim Umfüllen
großer Stahlmassen mit empfindlichen Oxvdationsverlusten zu rechnen ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Vermeiden
von Oxydationsverlusten beim Abstich von Siemens-Martinöfen über eine schwach geneigte
Abstichrinne, bei dem die frei hängende, mit dem Ofen nicht in Verbindung stehende
Gießpfanne durch Abrollen ihres Schnabels an der Gießrinnenmündung gefüllt wird.
Die Pfanne wird im Anfang in die Schräglage gebracht, so daß der Stahl über die
anfangs waagerechte Wand der Pfanne einläuft. Erst allmählich wird die Pfanne der
fortschreitenden Füllung entsprechend unter Abrollenlassen des Pfannenschna,bels
an der Mündung der Gießrinne in die steilere Lage gedreht. Der Flüssigkeitsspiegel
in der Pfanne bleibt also in bezug auf die Abstichrinne immer gleich hoch.
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Es ist zwar an sich bekannt, Gießgefäß und Gießform, vor allem zum
Gießen von Blöcken aus Leichtmetallen, starr miteinander in eine solche Verbindung
zu bringen, daß durch Kippen um eine gemeinsame Achse ein ruhiges überfließen des
Metalls erreicht wird. Gießform und Gießgefäß sind dabei durch besondere Vorrichtungen
miteinander gekuppelt.
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Es ist des weiteren auch bekannt, zwischen Pfanne und Kokille einen
Zwischenbehälter anzuordnen, um die Metallmenge unter Verineidung eines frei fallenden
Gießstrahls in die Formen einzubringen, in diesem Zwischenbehälter abstehen zu lassen
und nötigenfalls die in dem Metall enthaltenden Gase auf besondere Weise zu entfernen,
so daß das zu vergießende Metall in weitgehendst entgastem Zustand eingefüllt werden
kann.
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Diesen bekannten Vorrichtungen gegenüber handelt es sich bei der vorliegenden
Erfindung aber darum, den Abstich aus Siemens-#lrartinöfen so zu bewirken, daß das
Metall ohne zu spritzen oder zu plätschern in die Gießpfanne überfließt. Nach Versuchen
der Erfinder hat es sich nämlich herausgestellt, da.ß der Abbrandverlust, also der
Verlust an Mangan und Kohlenstoff usw., in erster Linie beim Abstich des Siemens-Martinofens
in die Pfanne eintritt und daß diese Verluste weitaus größer als die Verluste zwischen
Gießpfanne und Block sind.
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Zum anderen ist das Verfahren gemäß der Erfindung gerade bei Siemens-Martinöfen
besonders. einfach zu handhaben, da es ja nur darauf ankommt, den Schnabel der frei
hängenden, mit dem Ofen nicht in Verbindung stehenden Gießpfanne an der Gießrinnenmündung
abrollen zu lassen.
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Für die. praktische Durchführung des Verfahrens empfiehlt es sich,
die Pfanne in einer derartigen Neigung an die Gießrinne bzw. die Ausflußöffnung
heranzubringen, daß die Mittellinie der Pfanne zur Senkrechten einen Winkel von
6o bis So', in jedem Fall aber über d.5° bildet. Ferner ist es zweckmäßig, die Gieß-
oder Abstichrinne an ihren unteren Kanten abzuschrägen oder abzurunden, so da.ß
im Anfang die-Rinne etwas in die Pfanne
hineinragen kann, ohne daß
Stahl durch die Ausbuchtung des Pfannenschnabels nach außen laufen kann. Beim Verlauf
des Abstichs kann die Pfanne so nahe am Binnen, schnahel gehalten werden, daß der
Strahl niemals fällt, sondern gleitet.
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In der Zeichnung ist das Anhängen der Pfanne im Verlauf eines Abstichs
dargestellt. Vor der mit dem Ofen i verbundenen Gießrinne 2 wird die Pfanne 3 so
angehängt, daß sie mit der Ausbuchtung des Pfannenschnabels unter die mit der Abschrägung
4 versehene Gießrinne zu hängen kommt. Die Mittellinie 5 der Pfanne 3 schließt dabei
mit der Senkrechten des Krangehänges 6 einen Winkei a ein, der im gezeichneten Beispiel
77° beträgt. Im weiteren Verlauf des Abstichs wird, wie in Abb.2 dargestellt, durch
Nachlassen des Haupthubes und Hilfshubes des Gießkrans die Pfanne so gesenkt, daß
der Drehpunkt 7 sich am Rinnenschnabel bz-w. Pfannen:schn.abel befindet.
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Großversuche im Betrieb haben ergeben, daß durch die vorgeschlagenen
Maßnahmen beim Abstich von Siemens-Martin-Schmelzungen die Oxydationsverluste an
Mangan auf einen Bruchteil des früheren Betrags vermindert werden konnten. Zum Beispiel
ergab sich bei beruhigtem, kohlenstoffarmem Flußstahl mit einem mittleren Mangangehalt
von o,4.6 %, der in der gewohnten Weise vergossen wurde, im Mittel aus drei aufeinanderfolgenden
Versuchen ein Manganverlus.t von 2 1 %. Nach dem neuen Verfahren, aber sonst gleichen
Versuchsbedingungen, betrug bei drei aufeinanderfolgenden Versuchsschmelzen mit
einem mittleren Mangangehalt von 0,44% der Manganverl:ust nur 4,7 %. Dieser Manganverlus.t
dürfte beim Gießen der Blöcke aus der Pfanne entstehen; auf diesen Arbeitsgang wurde
das Verfahren bei den angeführten Versuchen nicht angewendet. Die gleichen Versuche
ergaben bei Hartstahl mit Kohlenstoffgehalten zwischen 0,35 und 0,70% nach dem neuen
Verfahren einen mittleren Manganverlust von o,9 % gegenüber 4,2'/o nach der gewöhnlichen
Arbeitsweise. Versuche mit beruhigtem Flußstahl führten zu entsprechenden Ergebnissen.