DE1964092A1 - Verfahren zum Erschmelzen einer niedriggekohlten Nickel-Chrom-Eisen-Legierung - Google Patents

Description

1964092 Dipl.-lng. H. Sauerland ■ Dn.-lng. R. König

Patentanwälte ■ 40D0 Düsseldorf ■ Cecilienallee 7B -Telefon 43 27 3a

Unsere Akte: 25 470 13, Februar 1970

XlX/ ItU.

International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S, W, 1, Großbritannien

"Verfahren zum Erschmelzen einer niedriggekohlten Üfickel-Ohrom-Eisen-Legierung"

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Erschmelzen einer niedriggekohlten ITickel-Chrom-Eisen-Legierung. Derartige Legierungen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt können durch Einschmelzen jungfräulichen Materials hergestellt werden, doch werden in der Praxis beim Erschmelzen legierter Stähle im allgemeinen Schrott und weniger reine Rohstoffe eingesetzt, bei denen die Gefahr besteht, daß zuviel Kohlenstoff und andere Verunreinigungen in die Schmelze gelangen. Es ist daher üblich, solche Schmelzen mittels einer Sauerstofflanze zu frischen, durch die Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft in die Schmelze oder auf die Badoberfläche geblasen wird, um die Verunreinigungen zu oxydieren und den Kohlenstoffgehalt auf den gewünschten Wert zu reduzieren. Enthält eine solche Schmelze Chrom, besteht die Gefahr einer Ohromoxydation und damit eines wesentlichen Chromverlustes, da das Chromoxyd in die Schlacke übergeht. Durch Zugabe von Reduktionsmitteln, beispielsweise siliziumhaltiger Ferrolegierungen, in die Schlacke können ein Teil des oxydierten Chroma reduziert und der Chromgehalt der Schmelze erhöht werden. Gleichwohl ist es nicht zu vermeiden, den Chromgehalt durch einen Zusatz von teurem Ferrochrem mit niedrigem Kohlenstoffgehalt genau einzustellen. Trotz dieses Nachteile ist es üblioh, beim Erschmelzen von Niokel-Chrom-Stählan und

009827/1377

1 96A092

anderen Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen die Schmelze mittels Sauerstoff zu frischen. Is ist in diesem Zusammenhang "bereits vorgeschlagen worden, e Ohromverlust durch Einblasen eines Gasgemisches aus A.,_ojn und Sauerstoff zu verringern, doch kommt es auch in diesem Falle immer noch zu einer verhältnismäßig starken Oxydation des Chroms und damit zu Chromverlusten bis etwa 896.

Um eine Oxydation des Chroms "beim Frischen und den Zusatz von Ferrochrom "beim Herstellen niedriggekohlter Nickel-Chrom-Stähle oder anderer Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen trotz Frischens mittels eingeblasenen Sauerstoffs zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, mindestens einen Teil des Nickels in Form eines feinkörnigen Pulvers mit der Sauerstofflanze in die Schmelze einzublasen. Das Einblasen von Nickelpulver führt dazu, daß sich in der Schmelze Zonen mit einer wesentlich höheren Nickelkonzentration bilden als sie sich bei einer gleichmäßigen Verteilung des Nickels in der Schmelze einstellen würde, d.h. der Nickelgehalt liegt in den Konzentrationszonen weitaus höher als der Endgehalt der Legierung. In den Konzentrationszonen wenden infolge des örtlich hohen Nickelgehalts die Aktivitätskoeffizienten des Kohlenstoffs und Sauerstoffs so vergrößert, daß der Kohlenstoff im Vergleich zur Oxydationsgeschwindigkeit des Chroms weitaus stärker oxydiert und aus der Schmelze entfernt wird.

Vorteilhafterweise wird das Nickel in Form eines feinkörnigen Oxyds, beispielsweise als Nickeloxyd-Sinter in die Schmelze eingeführt, der im allgemeinen eine Korngröße von 0,2 bis 0,4 mm besitzt und bis 25$ Sauerstoff, Rest im wesentlichen Niokel enthält. Eine Sorte von Nickeloxyd-Sinter enthält 5 bis 896 Sauerstoff, während eine andere Sorte 20 bis 25% Sauerstoff enthält; beide Sorten laaaen sioh im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrene verwenden. Andere Niokeloxyde oder feinkörniges metallisches Niokel, wie bei-

0098 2 7/1377 »AD ORIGINAL.

._ 3 —

spielsweise Karbonylnickelpulver sind ebenfalls geeignet.

Üblicherweise wird als Irisch- bzw. Trägergas reiner Sauerstoff, sauerstoffangereicherte luft oder ein Gemisch aus Sauerstoff und einem Inertgas, beispielsweise Argon, verwendet. Beim Eintragen von Nickeloxyd ist der Bedarf an gasförmigem Sauerstoff geringer·, so daß ein Teil oder das ganze Irischen ausschließlich mit Luft oder teilweise auch mit reinem Inertgas als Trägergas erfolgen kann. Im Einzelfall kann es angezeigt sein, einen Teil des Nickeloxyds im Sauerstoffstrom einzutragen und danach in der Endphase ein ™ weniger Sauerstoff enthaltendes oder auch ein Inertgas als Trägergas zu verwenden. Diese Arbeitsweise empfiehlt sich insofern, als beim Prischen mit Sauerstoff oder einem sauer stoff haltigen Gas der wesentliche Teil des Chromverlusts in der letzten Phase des Frischens, d.h_e nach der Verringerung des Kohlenstoffgehaltes auf einen kritischen Wert stattfindet, der von einer Reihe Faktoren einschließlich der Temperatur und der Badzusammensetzung abhängt. Demzufolge kann es auch von Vorteil sein, das gesamte oder wenigstens einen wesentlichen Teil des Nickels während dieser letzten Phase in die Schmelze einzutragen, um die Chromverluste so gering wie möglich zu halten. So kann das g erfindungsgemäße Eintragen der feinkörnigen nickelhaltigen Substanz beispielsweise erst dann erfolgen, wenn bereits eine gewisse Zeit lang mit Sauerstoff gefrischt worden ist.

Der nickelhaltige Zusatzstoff muß eine ausreichende Feinkörnigkeit besitzen, um mittels eines Trägergases in die Schmelze eingetragen werden zu können; das kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach üblichen Verfahren zum Herstellen einer Feststoff/Gas-Suspension geschehen. Die Lanze kann im übrigen auch zum Eintragen feinkörniger Schlackenbildner in die Schmelze verwendet werden.

Nach Beendigung des Frisohene und des erfindungsgemäßen

009827/1377

Eintragens von Nickel können die Schmelze und die Schlacke in üblicher Weise "behandelt werden, beispielsweise durch Zugabe einer siliziumhaltigen Ferrolegierung zur Schlacke, um etwa in der Schlacke befindliches Chromoxyd zu reduzieren. Danach kann abgeschlackt und eine reduzierende Entsohwefelungs- bzw. Peinungsschlacke mit einschließender Zugabe von Desoxydationsmitteln aufgebracht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Erschmelzen, von rostfreien und warmfesten Nickel-Chrom-Stählen mit beispielsweise 18$ Chrom und 8% Nickel oder 25$ Chrom und 20$ Nickel. Es läßt sich jedoch auch beim Herstellen von Nickel-Chrom-Stählen anwenden, die andere Legierungselemente enthalten, beispielsweise Molybdän, Kupfer, Niob, Woifrsm, Titan, Aluminium, Mangan, Silizium, Bor, Schwefel und belen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem üblichen Schmelzaggregat unter Verwendung einer üblichen Sauerstofflanze bei gebräuchlichen Strömungsgeschwindigkeiten und Beladungsraten durchgeführt werden. Der im Hinblick auf eine durchgreifende Entkohlung beträchtliche Sauerstoffbedarf beim herkömmlichen Lanzenfrischen wird zum Teil durch den wesentlichen Sauerstoffverlust bei der Chromoxydation bestimmt. Demzufolge führt die erfindungsgemäße Verringerung des Chromverlustes zu einem geringeren Bedarf an Sauerstoff und damit zu einer größeren Wirtschaftlichkeit.

009827/1377

Claims (6)

International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S. V. 1, Großbritanien Patentansprüche;

1. Verfahren zum Herstellen niedriggekohlter Niekel-Chrom-Eisen-Legierungen unter Ein- oder Aufblasen von Sauerstoff während des Schmelzens, dadurch g e k e η η ζ e i c η β t , daß mit dem Sauerstoffhaitigen Frischgas mindestens ein Teil des Nickels in Form eines feinen Pulvers in die Schmelze eingetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gasstrom feinkörnigst Nikkeioxyd in die Schmelze eingetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Gasstrom ein bis 25$ Sauerstoff enthaltender Nickeloxyd-Sinter mit einer Korngröße von vornehmlich 0,2 bis 0,4 mm eingetragen wird.

4. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die nickelhaltige Substanz mittels reinem Sauerstoff, sauerstoffangereicherter Luft oder einem Sauerstoff/Inertgas-Gemisch in die Schmelze eingetragen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4_f dadurch gekennzeichnet , daß erst in der Endphase des Frisohena eine feinkörnige nickelhaltige Substanz in die Schmelze eingetragen wird.

6. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß in eine 18$ Chrom und

009827/1377

8$> Nickel oder 25$ Chrom und 20% Nickel enthaltende Schmelze eine nickelhaltige Substanz eingetragen wird.

009827/1377