DEW0011113MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
Tag der Anmeldung: 27. April 1953 Bekanntgemacfat am 18. Oktober 1956Registration date: April 27, 1953 Announced on October 18, 1956
DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE
Eine Eisen- oder Stahlschmelze muß oft im Herstellungsofen und auch später komplettierenden Legierungs- oder Raffmierungsbehandlungen unterworfen werden, bevor sie in Kokillen zu Güssen gegossen werden kann. Beispiele solcher Nachbehandlungen sind Desoxydation, Entschwefelung, Abnitrieren, Entphosphorieren, Schlackenreinigung, Entgasung und Auf legieren; ferner kommen auch andere Behandlungen vor, durch welche der Gehalt der Schmelze an unerwünschten Stoffen aus dieser entfernt oder in gewissem, jeweils gewünschtem Maße, vermindert wird. Manche dieser Behandlungen sind ebensolange wie der Herstellungsprozeß des Stahles oder der Ferrolegierung be kannt, andere sind erst später hinzugekommen, als die Verwendung unreiner Ausgangsstoffe unerwünschte Verunreinigungen in den Prozeß eingeführt hat. Die moderne Technik erfordert immer mehr hochlegierte Stähle, und diese, sind oft sehr schwierig sowohl warm wie kalt zu bearbeiten. Es hat sich dabei öfters herausgestellt, daß die Bearbeitbarkeit solcher Stähle, auch schon von sehr geringen Gehalten an Verunreinigungen, welche bei der Bearbeitung von einfacheren Stählen keine Rolle spielen, schädlich beeinflußt wird. Um diese Gehalte an Verunreinigungen herunterzudrücken oder ganz zu entfernen, sind neue Reinigungsverfahren für geschmolzenen Stahl hinzugekommen, undAn iron or steel melt often has to be completed in the manufacturing furnace and also later Alloying or refining treatments are subjected to before they are cast in permanent molds can be poured. Examples of such after-treatments are deoxidation, desulphurisation, Nitriding, dephosphorization, slag cleaning, degassing and alloying; furthermore also come other treatments, by means of which the content of the melt in undesired substances from this removed or reduced to a certain extent as desired. Some of these treatments are just as long as the manufacturing process of the steel or ferro-alloy be knows, others came later when the use of impure raw materials was undesirable Introduced impurities into the process. Modern technology always requires more high-alloy steels, and these are often very difficult to machine both hot and cold. It It has often been found that the machinability of such steels is also very good low content of impurities, which is not the case when machining simpler steels Play a role, is adversely affected. To suppress these levels of impurities or to remove them entirely, new cleaning methods for molten steel have been added, and
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auch die Zusätze zum Stahlbad, ζ. B. Ferrolegierungen, sollten aus, den gleichen Gründen mit Hilfe gleichartiger Reinigungsverfahren gereinigt werden.also the additives to the steel bath, ζ. B. Ferroalloys, should be used for the same reasons cleaning processes of the same type.
i.;... ; Bei. Desoxydation,. Entschwefelung, Entphosphorung, Denitrierung usw. soll der Gehalt deri.; ...; At. Deoxidation ,. Desulfurization, dephosphorization, Denitration, etc. should be the content of the
' ; Schmelze an Sauerstoff, ,Schwefel, Phosphor, Stickstoff usw. vermindert werden, und dies geschieht durch Zusatz solcher Stoffe, welche eine stärkere Verbindungsneigung oder Affinität gegenüber'; Melt of oxygen,, sulfur, phosphorus, nitrogen, etc. can be reduced, and this is done by adding substances that have a stronger tendency to bond or affinity
ίο Sauerstoff, Schwefel, Phosphor, Stickstoff usw. haben als gegenüber den in den Stahl bzw. in das Metall eingehenden Stoffen. Die bei dem Zusatz gebildeten Produkte sollen vorzugsweise in der Schmelze unlöslich sein und sollen solchen Schmelzpunkt, solches spezifisches Gewicht, solche Viskosität usw. besitzen, daß sie leicht und so ,vollständig wie möglich aus der Metallschmelze in die Schlacke abgetrennt werden können.ίο oxygen, sulfur, phosphorus, nitrogen, etc. have than compared to the substances going into the steel or metal. The one with the addition Products formed should preferably be insoluble in the melt and should have a melting point have such specific gravity, viscosity, etc. that they are light and so, complete can be separated as possible from the molten metal into the slag.
Beim Entgasen ist die Schmelze innig und in allen Teilen mit dem entgasenden Stoff in Berührung zu bringen. Dieser entgasende Stoff ist gewöhnlicherweise ein Gas, und Voraussetzung einer guten Entgasung ist dann, daß der Partialdruck des zu entfernenden Gasbestandteiles im Reinigungsgas niedrig ist sowie daß das letztgenannteDuring degassing, the melt is intimately and in all parts in contact with the degassing substance bring to. This degassing substance is usually a gas and a prerequisite for one Good degassing is then that the partial pressure of the gas component to be removed is in the cleaning gas is low as well as that the latter
■ ■■ - Gas derart zugeführt und fein verteilt wird, daß es in innige Berührung mit der ganzen Schmelze kommt. Als Entgasungsmittel können solche Gase Verwendung finden, welche nicht oder nur langsam mit den Hauptbestandteilen der Schmelze reagieren, wie Helium, Argon, Stickstoff u. a. Oder aber es wird.der Schmelze ein Stoff, z. B. ein unter dem Erstarrungspunkt der Schmelze kochendes Metall oder eine Legierung, zugeführt, welcher Stoff beim Kontakt mit der Schmelze in Gasform übergeht, z. B. Kalcium, Siliciumkalciummagnesium, Nickelmagnesium u.a. In der Mehrzahl der zuletzt genannten Beispiele haben die Zusätze stark desoxydierende Wirkung, und es ist sogar möglich, daß die rein physikalische Wirkung des beim Kontakt mit der Schmelze gebildeten 'Metallgases als »Waschmittel« übersehen wurde. Da sämtliche genannten Zusätze ein sehr niedriges spezifisches Gewicht haben, wird ganz sicher auch der Kontakt mit der Schmelze schlecht und die Entgasung unvollständig und gering. Das Einblasen von Gas gemäß dem erstgenannten Alternativ ist schwierig derart durchzuführen, daß das Gas feinverteilt wird und alle Teile der Schmelze behandelt werden. ■ ■■ - Gas is supplied and finely distributed in such a way that it comes into intimate contact with the entire melt. Gases that do not react or react only slowly with the main components of the melt, such as helium, argon, nitrogen, etc. can be used as degassing agents. B. a boiling below the solidification point of the melt metal or an alloy, supplied, which substance passes into gaseous form on contact with the melt, z. B. calcium, silicon-calcium-magnesium, nickel-magnesium, etc. In the majority of the last-mentioned examples, the additives have a strong deoxidizing effect, and it is even possible that the purely physical effect of the metal gas formed on contact with the melt as a "detergent" has been overlooked. Since all of the additives mentioned have a very low specific weight, the contact with the melt will certainly also be poor and the degassing incomplete and low. Injection of gas according to the former alternative is difficult to carry out in such a way that the gas is finely divided and all parts of the melt are treated.
Die vorliegende , Erfindung betrifft nun Zusatzkörper, für Eisen- oder Stahlbäder oder für Ferrolegierungsschmelzen, ■ welche ein effektives Gaswaschen des Bades bzw. der Schmelze ermöglichen und/oder welche desoxydierende, entschwefelnde, entphosphorierende oder denitrierende Wirkung haben oder welche auf andere Weise raffinierend oder legierend auf die Schmelze einwirken.The present invention relates to additional bodies for iron or steel baths or for ferro-alloy melts, ■ which enable effective gas scrubbing of the bath or the melt and / or which deoxidizing, desulphurizing, dephosphorizing or denitrifying effect or which have a refining or alloying effect on the melt in some other way.
Die erfindungsgemäßen Zusatzkörper kennzeichnen sich hauptsächlich dadurch, daß sie aus einemThe additional body according to the invention are mainly characterized in that they consist of one
,60 porösen gesinterten Träger aus wenigstens einem in das Metallbad eingehenden oder in demselben gewünschten Metall bestehen und daß das Porenvolumen dieses" Trägers ganz oder teilweise mit einem Reinigungs- und/oder Legierungsmittel aus-: :- gefüllt ist. Für die Behandlung von"Schmelze aus' Eisen, Stahl und Legierungen hiervon besteht der Zusatzkörper zweckmäßig aus einem festen porösen gesinterten Körper aus Eisen oder Stahl oder Legierungen hiervon oder aus für Eisen- und Stahllegierungen bestimmten Legierungsstellen, dessen Porenvolumen ganz oder teilweise mit einem Raffinierungsmittel ausgefüllt-ist, welches bei1 der Temperatur der Schmelze schmilzt und gegebenenfalls verdampft wird, so daß es dadurch allmählich an das Bad oder an die Schmelze abgegeben wird., 60 porous sintered carrier of at least one incoming into the metal or in the same desired metal, and in that the pore volume of this "off the carrier wholly or partially filled with a cleaning and / or alloying agents: - is filled for the treatment of." Melt made of iron, steel and alloys thereof, the additional body expediently consists of a solid, porous sintered body made of iron or steel or alloys thereof or of alloy points intended for iron and steel alloys, the pore volume of which is completely or partially filled with a refining agent, which is indicated at 1 the temperature of the melt melts and is optionally evaporated, so that it is thereby gradually released to the bath or to the melt.
Das Gerüst kann zweckmäßig aus mittels durch Sintern pulverförmigen Materials hergestellten Briketts oder anderen Formkörpern geeigneter Größe für einfache und wirksame Zuführung zu einer" Schmelze-bestehen.The framework can expediently be produced from material in powder form by means of sintering Briquettes or other shaped bodies of suitable size for easy and effective feeding too a "melt-consist.
Das Reinigungsmittel kann ein Alkalimetall, ein Erdmetall, Magnesium, Zink oder Blei, oder eine Legierung solcher. Metalle sein oder aus einem anderen chemischen Element oder einer chemischen Verbindung bestehen, die. einen "niedrigen Siedepunkt im Verhältnis zum Erstarrungspunkt der Schmelze aufweisen und keine oder nur unbedeutende Affinität oder Legierungsneigung zu den Hauptbestandteilen der Schmelze besitzen.The detergent can be an alkali metal, an earth metal, magnesium, zinc or lead, or a Alloy such. Metals to be or from another chemical element or a chemical Connection exist, the. a "low boiling point in relation to the freezing point of the Have melt and no or only insignificant affinity or alloying tendency to the Possess main components of the melt.
,Wenn das Gerüst aus einem oder mehre- go ren Metallen,, aus einer oder mehreren Metallegierungen, intermetallischen Verbindungen, Verbindungen zwischen Metallen und Metalloiden wie Karbiden, Suiziden usw., oder Mischungen dieser verschiedenen aufgezählten Stoffe besteht, wird dieses Material bei Kontakt mit der Schmelze aufgelöst oder desintegriert, ohne dieselbe nennenswert zu verunreinigen, und das Material soll ferner, nicht oder nur in untergeordnetem Maße mit dem Entgasungs- bzw. Räffmierungsmittel derart reagieren, daß Wirkungsvermögen des letztgenannten Mittels verlorengeht.If the framework consists of one or more go ren metals, from one or more metal alloys, intermetallic compounds, Compounds between metals and metalloids such as carbides, suicides, etc., or mixtures consists of these various substances listed, this material becomes in contact with the melt dissolved or disintegrated without significantly contaminating the same, and the material should also: do not react or react only to a minor extent with the degassing or refining agent in such a way, that the effectiveness of the latter agent is lost.
Besonders geeignet für die Verwendung nach der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Stahlschmelzen sind aus Eisenpulver und/oder aus in geeigneter Weise feinverteilten Ferrolegierungen oder Mischungen dieser Stoffe mit oder ohne Zusatz von Bindemitteln hergestellte Formlinge, die durch Erhitzen auf geeignete Temperatur in einem geeigneten Schutzgas gesintert worden sind. 'Diese Sinterung hat sich, als vorteilhaft herausgestellt, indem der Formling dadurch eine genügende mechanische Festigkeit erhält,, um den oft relativ hohen inneren.Drücken zu widerstehen, welche beim Verdampfen des in den Poren der Formlinge eingeschlossenen Entgasungs- bzw. Raffinierungsmittels auftreten. Die Korngröße des zum Aufbau der Formlinge verwendeten Materials ist von gewisser Bedeutung. Wenn feinkörniges Material angewendet wird, wird das Porenvolumen derart klein, daß das Imprägnieren zeitraubend werden kann. Ferner wird der Formling dann unnötig kostspielig. Grobkörniges Material führt zu größeren Porendimensionen, was nachteilig sein kann, indem das Entgasungs- bzw. Raffinierungsmittel in diesem Falle zu schnell nach Zusatz zur Schmelze abgehen kann.Particularly suitable for use in accordance with the present invention for treating molten steel are made of iron powder and / or of appropriately finely divided ferro alloys or mixtures of these substances with or without the addition of binders produced by Heating to a suitable temperature in a suitable protective gas have been sintered. 'This Sintering has proven to be advantageous in that the molding has a sufficient mechanical Strength is maintained, in order to withstand the often relatively high internal pressures that occur during evaporation of the degassing or refining agent enclosed in the pores of the moldings appear. The grain size of the material used to build the briquettes is certain Importance. When fine-grained material is used, the pore volume becomes so small that impregnation can become time consuming. Furthermore, the molding then becomes unnecessarily expensive. Coarse-grained Material leads to larger pore dimensions, which can be disadvantageous because the degassing or refining agent in this case can come off too quickly after being added to the melt.
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Für die meisten Zwecke ist 0,05 bis 1 mm eine geeignete Korngröße, aber gröbere wie auch feinere ·■ ■■: Körnungen sind ebenfalls verwendbar. Die.Porosität in Prozent soll nicht zu hoch sein, da das spezifische Gewicht'' des imprägnierten Formkörpers dadurch unnötig niedrig wird. Wenn aber eine größere Porosität erforderlich ist, um das Imprä- ·;:■; girieren zu ermöglichen oder zu erleichtern, so kann, um einen zu niedrigen spezifischen Gewicht . des fertigen Formlinge entgegenzuwirken, "das Entgasungs- bzw. Raffinierungsmittel mit einem schwereren Stoff legiert oder gemischt werden. Die <■;. Porosität kann zwischen 5 und· 70V0 variieren und soll zweckmäßig 15 bis-50% betragen. Als Beispiel sei; ein. Silizium-Eisen-Brikett mit 30% Porosität erwähnt. Wenn dieses Brikett mit Magnesium imprägniert wird, so erhält es ein spezifisches Ge-■,;■ wicht von . etwa 5. Wird es statt dessen mit Magnesium-Zink-Legierung imprägniert, so wird das ,spezifische Gewicht etwa 5^5. Magnesium schmilzt bei 6500 C und ist dann ziemlich zähflüssig. ; Die Magnesiüm-Zink-Legierung in dem er-,■ ■· wähnten Beispiel.schmilzt bei 3410C und ist dann leichtflüssig. Das Imprägnieren ist folglich im letztgenannten Falle wesentlich einfacher durchzuführen. Das entgasende bzw. raffinierende Mittel wird in den Träger durch Imprägnieren in Gasform oder in flüssiger Form eingeführt, wobei in dem letztgenannten Falle entweder Stücke des porösen Trägers in eine aus dem entgasenden bzw. raffinierenden Mittel bestehende oder aus einer ein solches Mittel enthaltenden Schmelze oder Lösung geeigneter Temperatur eingeführt werden, oder aber es wird diese Schmelze oder Lösung unter Druck durch eine geeignete Führung gegen eine oder mehrere Flächen des porösen Stoffes gepreßt, welche Flächen dann eine dazu geeignete, regelmäßige Form haben sollen. Um das Imprägnieren in den porösen Träger gemäß dem erstgenannten Alternativ zu erleichtern, kann entweder das Porensystem evakuiert werden, bevor das entgasende bzw. raffinierende Mittel hinzugeführt wird, oder aber es kann das Porensystem mit einem solchen Gas gefüllt werden, das mit dem entgasenden bzw. raffinierenden Mittel bei dessen Eindrängen in das Porensystem reagiert und dadurch verbraucht wird. Wenn das Entgasungs- bzw. Raffinierungsmittel derart beschaffen ist, daß es von den Bestandteilen der Luft angegriffen und zerstört wird, sollen die obenerwähnten Behandlungen in zweckmäßiger Weise unter einer Schützatmosphäre durchgeführt werden, und'die fertigimprägnierten Stücke müssen derart behandelt werden, daß ihre Oberflächen gegen die Einwirkung von Luft geschützt werden, z. B. durch Belegen mit einer Schutzschicht aus einem filmbildenden Stoff, wie Paraffin od. dgl.For most purposes, 0.05 to 1 mm is a suitable grain size, but coarser as well as finer · ■ ■■: grain sizes can also be used. The percentage of porosity should not be too high, since the specific weight of the impregnated molding becomes unnecessarily low as a result. If, however, greater porosity is required in order to achieve the impreg- ·;: ■; To enable girder or to facilitate it, so can to a too low specific gravity. , "will counteract the finished moldings alloyed the degassing or refining agent with a heavier fabric or mixed The <■ ;. porosity may vary between 5 and · 70V0 and should be appropriate to-50 amount to 15% is as an example;.. a. Silicon-iron briquette with 30% porosity mentioned. When this briquette is impregnated with magnesium, it receives a specific weight of about 5. If it is impregnated with magnesium-zinc alloy instead, it becomes . the specific weight of about 5 ^ 5 magnesium melts at 650 0 C and is then quite viscous.; the Magnesiüm-zinc alloy published in the, ■ ■ · mentioned Beispiel.schmilzt at 341 0 C and is then easy liquid the. Impregnation is consequently much easier to carry out in the latter case. The degassing or refining agent is introduced into the carrier by impregnation in gaseous form or in liquid form, in the latter case either pieces of the porous carrier in one out the degassing or refining agent consisting of such an agent or a melt or solution containing a suitable temperature are introduced, or this melt or solution is pressed under pressure by a suitable guide against one or more surfaces of the porous material, which surfaces then a should have a suitable, regular shape. In order to facilitate the impregnation into the porous carrier according to the first-mentioned alternative, either the pore system can be evacuated before the degassing or refining agent is added, or the pore system can be filled with a gas that is compatible with the degassing or refining agent. refining agent reacts when it penetrates the pore system and is thus consumed. If the degassing or refining agent is such that it is attacked and destroyed by the constituents of the air, the above-mentioned treatments should expediently be carried out under a protective atmosphere, and the finished impregnated pieces must be treated in such a way that their surfaces against the effects of air are protected, z. B. by covering with a protective layer of a film-forming substance such as paraffin od. Like.
Nachstehend werden einige Beispiele von Zusatzkörpern gemäß der Erfindung angegeben:Some examples of additional bodies according to the invention are given below:
i. Gesintertes Eisenschwammbrikett mit 30% Porosität, welche mit metallischem Natrium gefüllt ist. Spezifisches Gewicht etwa 5,7, Na-Gehalt etwa 5 %. ι kg des Na-imprägnierten Briketts gibt etwa 325 1 Na-Gas von 760 mm und 16000 C ab.i. Sintered sponge iron briquette with 30% porosity, which is filled with metallic sodium. Specific weight about 5.7, Na content about 5%. ι kg of the Na-impregnated briquette gives off about 325 liters of Na gas at 760 mm and 1600 ° C.
2. Gesintertes Silizium-Eisen-Brikett mit 40% Porosität, gefüllt, mit Natrium. Si-Gehalt etwa 22%, Na-Gehalt etwa ip%, spezifisches Gewicht twa 4,3: ι kg des Na-gefüllten Briketts gibt 750 1 Na-Gäs von 760 mm und. 16000C ab.2. Sintered silicon-iron briquette with 40% porosity, filled with sodium. Si content about 22%, Na content about ip%, specific weight about 4.3: ι kg of the Na-filled briquette gives 750 liters of Na gas of 760 mm and. 1600 0 C from.
3. Gesintertes Silizium-Eisen-Brikett mit 40% Porosität, gefüllt mit Magnesium1; Si-Gehalt etwa 20%, Mg-Gehalt etwa 15%, ,spezifisches Gewicht 4j6. ί kg des Mg-impräghierten Briketts gibt ipool Mg-Gas von 760 mm und i6ooö G ab.3. Sintered silicon-iron briquette with 40% porosity, filled with magnesium 1 ; Si content about 20%, Mg content about 15%,, specific gravity 4j6. ί kg of Mg impräghierten briquettes are ipool Mg gas of 760 mm and i6oo ö G from.
4. Gesintertes Siliziüm-Eisen-Brikett mit; 200/o Porosität, gefüllt mit Calcium-Magnesium. Si-Gehalt etwa 24«/»,. Mg-Gehalt etwa 5 %», Ca-Gehalt etwa 1%, spezifisches Gewicht etwa 5,5.4. Sintered silicon iron briquette with; 20 0 / o porosity, filled with calcium-magnesium. Si content about 24 "/". Mg content about 5%, Ca content about 1%, specific weight about 5.5.
5. Gesintertes Siliziurn-Eisen-Brikett mit 30% ' Porosität, gefüllt mit Calcium-Zink. Si-Gehalt etwa 20 °'/o, Ca-Gehalt etwa 7,5 V», Zn-Gehalt etwa 6°/o, spezifisches Gewicht etwa 5,2,5. Sintered silicon-iron briquette with 30% ' Porosity filled with calcium-zinc. Si content about 20%, Ca content about 7.5%, Zn content about 6%, specific weight about 5.2,
6. Gesintertes Silizium-Eisen-Brikett mit 30% Porosität, gefüllt mit Magnesium-Zink. Si-Gehalt * etwa 20%, Mg-Gehalt 7,5%, Zn-Gehalt etwa 9%, spezifisches Gewicht 5,5. ( :6. Sintered silicon-iron briquette with 30% porosity, filled with magnesium-zinc. Si content * approx. 20%, Mg content 7.5%, Zn content approx. 9%, specific gravity 5.5. ( :
7. Gesintertes Silizium-Mangan-Brikett mit 30% Porosität, gefüllt mit Natrium. Si-Gehalt etwa 18,5 %, Mn-Gehalt etwa 65 <>/o, Na-Gehalt etwa " 6,5%, spezifisches Gewicht etwa 4,65.7. Sintered silicon-manganese briquette with 30% porosity, filled with sodium. Si content about 18.5%, Mn content about 65 <> / o, Na content about " 6.5%, specific gravity about 4.65.
·'■ 8. Gesintertes Nickelbrikett mit 30% Porosität, gefüllt mit Natrium. Ni-Gehalt etwa 95 %, Na-Gehalt etwa 5%, spezifisches Gewicht etwa 6,45. -· '■ 8. Sintered nickel briquette with 30% porosity, filled with sodium. Ni content about 95%, Na content about 5%, specific weight about 6.45. -
Es eignen sich die Beispiele 1 bis 3 für Schlacken- und Gasreinigung von Stählen, das Beispiel 4 für die Herstellung von sogenanntem nodulärem Gußeisen, Beispiele4 bis 6 für Schwefel- und Phosphorreinigung von Roheisen, das Beispiel 7 für Schlackenreinigung von Kugellagerstählen und das Beispiel 8 für Schlacken- und Gasreinigung von reinem Nickel, hochlegierten Nickelstählen; rostfreien Stählen usw.Examples 1 to 3 are suitable for slag and gas cleaning of steels, example 4 for the production of so-called nodular cast iron, examples 4 to 6 for sulfur and phosphorus cleaning of pig iron, example 7 for slag cleaning of ball bearing steels and example 8 for Slag and gas cleaning of pure nickel, high-alloy nickel steels ; stainless steels, etc.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Formlinge, welches Verfahren in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet ist, daß zuerst ein fest gebundener poröser Formkörper als Träger oder Gerüst hergestellt wird und daß dann das Porenvolumen dieses Formkörpers ganz oder teilweise mit dem Raffinierung- oder Legierungsmittel ausgefüllt wird.The invention also comprises a process for the production of the above-described moldings, which method is mainly characterized in that first a firmly bound porous molded body is produced as a support or framework and that then the pore volume of this Shaped body is completely or partially filled with the refining or alloying agent.
Claims (10)
Deutsche Patentschrift Nr. 187 414.Considered publications:
German patent specification No. 187 414.
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