DE1458901B2 - PROCESS FOR FRESHNING AND DEGASSING OF FERROUS AND CARBON METAL MELT - Google Patents
PROCESS FOR FRESHNING AND DEGASSING OF FERROUS AND CARBON METAL MELTInfo
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Description
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Die USA.-Patentschrift 3 046 107 beschreibt ein Verfahren zum Frischen von eisen- und kohlenstoffhaltigen Metallschmelzen unter Aufblasen von Sauerstoff und Edelgas auf die Oberfläche der Schmelze. Dabei wird auf die Metallschmelze zunächst Sauerstoff aufgeblasen, dem mit sinkendem Kohlenstoffgehalt der Schmelze nach und nach mehr Edelgas zugesetzt wird, bis schließlich beim Schlußblasen nur Edelgas verwendet wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß entweder während des Verfahrens laufend der jeweilige Gehalt der zu oxidierenden Bestandteile ermittelt und danach das Mischungsverhältnis von Sauerstoff und Edelgas eingestellt werden muß, was großtechnisch praktisch nicht möglich ist, oder daß praktisch während des gesamten Frischens mit einem Sauerstoffüberschuß gearbeitet wird, was zu einer unerwünschten Oxidation von Eisen und auch von teureren Legierungsmetallen, wie Chrom, führt. Um diese Legierungsbestandteile wieder verwenden zu können, muß die die Metalloxide enthaltende Schlacke reduziert werden, was einen zusätzlichen Arbeitsgang darstellt.U.S. Patent 3,046,107 describes one Process for refining iron and carbon-containing metal melts with inflation Oxygen and noble gas on the surface of the melt. This is done on the molten metal first Oxygen inflated, gradually increasing as the carbon content of the melt decreases Noble gas is added until finally only noble gas is used in the final blow. The disadvantage This process consists in the fact that either the respective salary is continuously updated during the process determined the components to be oxidized and then the mixing ratio of oxygen and Noble gas must be set, which is practically not possible on an industrial scale, or that practically during the entire freshening is worked with an excess of oxygen, which leads to an undesirable Oxidation of iron and also of more expensive alloy metals such as chromium. Around To be able to reuse alloy components, the slag containing the metal oxides must be reduced which is an additional operation.
Aus der deutschen Patentschrift 51698 ist es außerdem bekannt, beim Frischen eines Roheisenbades die auf die Oberfläche der Metallschmelze aufgeblasenen Windströme ständig in ihrer Richtung zu verändern.From the German patent specification 51698 it is also known when freshening a pig iron bath on the surface of the molten metal inflated wind currents constantly changing in their direction.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei einem Verfahren zum kombinierten Frischen und Entgasen von eisen- und kohlenstoffhaltigen Metallschmelzen praktisch nur den Kohlenstoff und die leichter oxidierbaren Elemente, nicht dagegen Eisen und andere Legierungsmetalle zu oxidieren, ohne während dieses Verfahrens Berechnungen über den erforderlichen Sauerstoffgehalt des zum Aufblasen verwendeten Gasgemisches anstellen zu müssen.The object of the invention is now to provide a method for combined refining and degassing of iron- and carbon-containing metal melts practically only the carbon and the more easily oxidizable Elements, however, do not oppose iron and other alloy metals to oxidize without during this procedure calculates the required oxygen content of the one used for inflation Having to make a gas mixture.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Frischen und Entgasen von eisen- und kohlenstoffhaltigen Metallschmelzen, insbesondere Schmelzen von legiertem Stahl, unter Aufblasen von Sauerstoff und Edelgas auf die Oberfläche der Schmelze, wobei die dem Edelgas zugemischte Sauerstoffmenge mit sinkendem Kohlenstoffgehalt der Schmelze entsprechend vermindert wird und das Schlußblasen nur mit Edelgas erfolgt, ist dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst nur Edelgas aufbläst und sodann jeweils so viel Sauerstoff dem Edelgas zumischt, daß eine stärkere Bildung des braunen Rauches gerade unterbleibt. The inventive method for refining and degassing ferrous and carbonaceous Metal melts, in particular alloy steel melts, with inflation of oxygen and Noble gas on the surface of the melt, with the amount of oxygen added to the noble gas decreasing Carbon content of the melt is reduced accordingly and the final blowing only with Noble gas takes place, is characterized in that you only inflate noble gas first and then each so much oxygen is mixed into the noble gas that a stronger formation of the brown smoke just does not occur.
Der zulässige Sauerstoffgehalt in dem aufgeblasenen Gasgemisch hängt jeweils von der Zusammensetzung der Metallschmelze, besonders aber von deren Kohlenstoffgehalt ab. Wenn dieser zulässige Sauerstoffgehalt überschritten wird, tritt eine kräftige Zunahme der Bildung braunen Rauches auf, an Hand dessen visuell festgestellt werden kann, daß der Sauerstoffgehalt in dem aufgeblasenen Gasgemisch vermindert werden muß. Sobald der gewünschte Kohlenstoffgehalt der Metallschmelze erreicht ist, wird nur noch mit Edelgas geblasen.The permissible oxygen content in the inflated gas mixture depends in each case on the composition the molten metal, but especially on its carbon content. If this is permissible Oxygen content is exceeded, there is a strong increase in the formation of brown smoke, on the basis of which it can be determined visually that the oxygen content in the inflated gas mixture must be reduced. As soon as the desired The carbon content of the molten metal is only blown with noble gas.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß praktisch nur Kohlenstoff und die leichter oxidierbaren Elemente, wie Silicium und Mangan, oxidiert werden während die schwerer als Kohlenstoff oxidierbarer Elemente, wie Eisen, Chrom, Nickel und Kobalt unoxidiert bleiben. Dies wird noch durch die Tat sache unterstützt, daß an der Oberfläche der Metall schmelze eine verhältnismäßig niedrige Temperatui herrscht, die teils auf die Verdünnung des Sauer stoffes durch Edelgas und teils auf die Kühlwirkum des aufgeblasenen Gasgemisches zurückzuführen ist Als Edelgas wird besonders Argon verwendet.This process has the advantage that practically only carbon and the more easily oxidizable elements, like silicon and manganese, are oxidized while those heavier than carbon are more oxidizable Elements like iron, chromium, nickel and cobalt remain unoxidized. This is made worse by the fact thing supports that on the surface of the metal melt a relatively low temperature prevails, which is partly due to the dilution of the oxygen by noble gas and partly due to the cooling effect due to the inflated gas mixture. Argon in particular is used as a noble gas.
Das erfindungsgemäß durchgeführte Frischen be wirkt in der Metallschmelze eine Temperatursteige rung. Um diese nicht unzulässig hoch werden zi lassen, ist es zweckmäßig, abwechselnd Edelgas um ein Gemisch von Edelgas und Sauerstoff aufzublasen Das alternierende Aufblasen von nur Edelgas führ dabei zu einer wesentlich wirksameren Entgasung als wenn diese nur vor und nach dem Frischen er folgt.The refining carried out according to the invention causes a rise in temperature in the molten metal tion. In order not to let this become unacceptably high, it is advisable to alternate between noble gas inflating a mixture of noble gas and oxygen The alternating inflation of only noble gas leads at the same time to a much more effective degassing than if this only before and after the freshening follows.
Um eine zu hohe Temperatur an der Stelle ζ vermeiden, an der das sauerstoffhaltige Gasgemisc auf die Metallschmelzenoberfläche auftrifft, ist e zweckmäßig, den Strahl der aufgeblasenen Gase i an sich bekannter Weise gegenüber der Oberfläch der Schmelze zu verschieben. Dies kann insbesor dere in der Weise geschehen, daß man den Gasstral der Schmelze mittels mehrerer stationärer Munc stücke zuführt, von welchen man wechselweise eini oder mehrere einschaltet.A ζ avoid excessive temperature at the point at which the oxygen-containing gas mixes incident on the molten metal surface, e is expedient, the beam of the inflated gas i to move a known manner with respect to the superficiality the melt. This can be done in particular in such a way that the gas stream is fed to the melt by means of several stationary Munc pieces, one or more of which are switched on alternately.
Weiterhin ist es zweckmäßig, in der Anfangsphaj des erfindungsgemäßen Verfahrens das Edelgas bc reits beim Erwärmen und Schmelzen des Metalh gegen dessen Oberfläche zu richten.In addition, it is advisable to of the method according to the invention, the noble gas already during the heating and melting of the metalh to be directed against its surface.
In dem Ofenraum über der Metallschmelze wii zweckmäßig ein solcher Überdruck erzeugt, daß d Außenluft nicht in den Ofen eindringen kann. Di(In the furnace space above the molten metal wii expediently generated such an overpressure that d Outside air cannot enter the furnace. Tue (
erfolgt am einfachsten in der Weise, daß man das Gas aus der den Ofen bedeckenden Haube durch entsprechende Ausströmöffnungen mit einem Gasdruck zwischen 10 und 50 mm Wassersäule ausströmen läßt.The easiest way to do this is to pass the gas from the hood covering the furnace Appropriate outflow openings with a gas pressure between 10 and 50 mm water column flow out leaves.
Im Regelfall kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne Zusatz von Schlackenbildnern durchgeführt werden. Sollten aber die beim Frischen gebildeten Oxide, wie z. B. saure Schlacken, die Neigung haben, die Auskleidung des Ofens anzugreifen, ist es zweckmäßig, beispielsweise basische Schlackenbestandteile zuzusetzen, um einem solchen Angriff entgegenzuwirken. Die dabei entstehende Schlackenmenge ist aber klein im Vergleich mit der bei bekannten Verfahren entstehenden Schlackenmenge.As a rule, the process according to the invention can be carried out without the addition of slag formers will. But if the oxides formed during the freshening, such as. B. acidic slags, which have a tendency to To attack the lining of the furnace, it is useful, for example, basic slag constituents to counteract such an attack. The resulting amount of slag is but small in comparison with the amount of slag produced in known processes.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur etwa bei der Herstellung von Stahl anwendbar, sondern kann gleichermaßen mit Vorteil auch für das Umschmelzen von Schrott unter gleichzeitiger Einstellung der Zusammensetzung angewendet werden. Auch kann das erfindungsgemäße Verfahren mit einem gleichzeitigen Einblasen von Argon oder Argon und Sauerstoff in die Schmelze kombiniert werden.The method according to the invention is not only applicable in the production of steel, for example, but can also be used with advantage for remelting scrap at the same time Adjustment of the composition are applied. The method according to the invention can also combined with a simultaneous injection of argon or argon and oxygen into the melt will.
Das Ziel- dieses Beispiels bestand darin, einen warmfesten austenitischen Stahl mit 0,05% Kohlenstoff, 15% Chrom, 25% Nickel, 0,4% Silicium, 0,3 % Mangan, 0,3 % Vanadin, 0,3 % Molybdän und 2 % Titan zu frischen und zu entgasen. Der angegebene Titangehalt bezieht sich auf das gesamte nicht an beispielsweise Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff gebundene Titan. Es ist wichtig, daß die Gehalte an Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff im Stahlbad sehr niedrig sind, bevor man Titan zusetzt, teils um Titanverlust zu vermeiden, teils um die Bildung von unerwünschten Titanverbindungen im Stahl zu verhüten. The goal of this example was to create a heat-resistant austenitic steel with 0.05% carbon, 15% chromium, 25% nickel, 0.4% silicon, 0.3% manganese, 0.3% vanadium, 0.3% molybdenum and 2% titanium to be fresh and degassed. The specified Titanium content refers to the total not of, for example, oxygen, carbon or nitrogen bonded titanium. It is important that the levels of oxygen, carbon and nitrogen in the steel bath are very low before adding titanium, partly to avoid titanium loss and partly to prevent the formation of to prevent unwanted titanium compounds in steel.
Zunächst wurde in bekannter Weise eine Stahlschmelze hergestellt, die außer Titan alle gewünschten Elementen und außerdem 0,10% Kohlenstoff enthielt. Diese Stahlschmelze wurde in einem Elektrodenofen erzeugt und auf einer Temperatur von etwa 16500C gehalten. Während des Erwärmens und Schmelzens wurde eiri kräftiger Strahl von praktisch reinem Argon gegen die Beschickung und die Oberfläche der Metallschmelze gerichtet. Dieses Argon bestand aus technischem Argon mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 2%, welches vor dem Aufblasen bei einer Temperatur von 875' C durcli eine Schicht von Eisenspänen und Titanschwanim geleitet wurde.First of all, a steel melt was produced in a known manner which, apart from titanium, contained all the desired elements and also 0.10% carbon. This steel melt was produced in an electrode furnace and kept at a temperature of about 1650 ° C. During the heating and melting, a powerful jet of practically pure argon was directed against the charge and the surface of the molten metal. This argon consisted of technical argon with an oxygen content of about 2%, which was passed through a layer of iron filings and titanium swan at a temperature of 875 ° C. before being inflated.
Nach dem Aufschmelzen und Entgasen auf diese Weise wurde das technische Argon ohne Vorreinigung, d. h. mit seinem etwa 2prozentigcn Sauerstoffgehalt gegen die Oberfläche der Metallschmelze gerichtet, bis der Kohlenstoffgehalt im Stahlbad unter 0,01% gesunken war. Danach wurde das Argon wieder durch die reinigende Schicht von Eisenspänen und Titanschwamm geleitet und die erwünschte Titanmenge in der Form einer Titan-Nickellegierung zugesetzt, die vorher wie oben mit reinem Argon entgast worden war. Der fertige gefrischte Stahl wurde in einer Schutzgasatmosphäre von reinem Argon gegossen und erstarrte auch unter dieser Schutzgasatmosphäre. Die Titanverluste betrugen nur 3% der dem Stahl zugesetzten Titanmenge und fanden sich in der dünnen Schlackenschicht, die sich auf der Oberfläche der Metallschmelze gebildet hatte.After melting and degassing in this way, the technical argon was without pre-cleaning, d. H. with its about 2 percent oxygen content against the surface of the molten metal until the carbon content in the steel bath had fallen below 0.01%. After that it became argon again passed through the cleaning layer of iron filings and titanium sponge and the desired Amount of titanium in the form of a titanium-nickel alloy added previously with pure argon as above had been degassed. The finished refined steel was in a protective atmosphere of pure Argon poured and solidified even under this protective gas atmosphere. The titanium losses were only 3% of the amount of titanium added to the steel and was found in the thin layer of slag that was formed on the surface of the molten metal.
Claims (5)
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