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Verfahren zur Entphosphorung von Stählen.
In der französischen Patentschrift Nr. 724368 ist ein Verfahren beschrieben, um den Phosphorgehalt von Eisen oder Stählen augenblicklich und in sehr erheblichem Masse herabzusetzen, indem man durch geeignete Massnahmen eine heftige Durchwirbelung zwischen dem im geschmolzenen Zustande befindlichen, von Phosphor zu befreienden Stahl und einer geschmolzenen, basischen, oxydierenden Schlacke, die genügend dünnflüssig ist und Eisenoxydul enthält, bewirkt, wobei eine Emulgierung der Schlacke in dem Metallbad stattfindet.
Bei diesem Verfahren verlaufen die Oxydation des im Eisen gelösten Phosphors durch FeO und das Zusammentreten des so gebildeten P2 Os mit dem Kalk, welche Reaktionen bei den üblichen metallurgischen Verfahren verhältnismässig lange, meist ein bis mehrere Stunden, dauern, mit ausserordentlich beträchtlichen und bisher ungeahnten Geschwindigkeiten, ohne dass Wärme von aussen zugeführt werden braucht. Je nach dem verlangten Ausmass der Verminderung des Phosphorgehaltes ändert man entweder die Menge der zugegebenen Schlacke oder den Gehalt der Schlacke an FeO ab, welcher um so höher zu wählen ist, je mehr Phosphor weggeschafft werden soll.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Anwendung des vorstehend angeführten Verfahrens auf Stähle mit niedrigem Phosphorgehalt, z. B. zwischen 0'03 und 0'07%, und einer beträchtlichen Menge FeO, das im Stahl gelöst ist. Diese Verhältnisse finden sich hauptsächlich bei überblasenen Thomasstählen, die man erfindungsgemäss einer zusätzlichen Entphosphorung unterziehen kann, um ihren Phosphorgehalt so weit herabzudrücken, dass er feinen Stählen entspricht, für welche ein Phosphorgehalt unter 0-02% gefordert wird.
Zu diesem Zweck wird gemäss der Erfindung zur Durchmischung mit dem hochoxydierten Stahl eine geschmolzene, basische Schlacke verwendet, die hinreichend dünnflüssig ist, dass sich die Schlacke im Metallbad zerstäuben und fein verteilen kann, und wenig oder gar kein Eisenoxydul enthält. Bei Einhaltung dieser Bedingungen ist es die Aufgabe des im oxydierten Stahl enthaltenen Eisenoxyduls, im Zusammenwirken mit den basischen Eigenschaften der Schlacke, die Entphosphorung zu sichern.
Bei niedrigem Phosphorgehalt und hohem Eisenoxydulgehalt genügt die im Stahl gelöste Menge FeO, um beim kräftigen Durcheinanderwirbeln mit einer geschmolzenen, genügend dünnflüssigen, basischen Schlacke, die kein FeO enthält, trotzdem die Bildung von phosphorsaurem Kalk herbeizuführen, indem das im Stahl gelöste Eisenoxydul den Phosphor oxydiert und dessen Oxyd sich mit dem freien Kalk der Schlacke verbindet. Die Entphosphorung wird also durch die blosse Wirkung des im Stahlbad enthaltenen Eisenoxyduls erreicht. Das Prinzip der Reaktion ist genau das gleiche wie jenes der Reaktion in der eingangs angeführten Patentschrift.
Da im vorliegenden Fall nur eine geringe Senkung des Phosphorgehaltes verlangt wird, weil der anfängliche Phosphorgehalt schon niedrig ist und der Stahl hochoxydiert vom Anfang an vorliegt, genügt das in diesem enthaltene FeO zur Erreichung des gewünschten Erfolges, so dass die zugesetzte basische Schlacke kein FeO zu enthalten braucht.
Selbstverständlich kann jedes andere Alkali oder Erdalkali benutzt werden, um den Kalk in der geschmolzenen Schlacke ganz oder teilweise zu ersetzen. Wichtig ist nur, eine möglichst basische Schlacke zu verwenden, die eine Mindestmenge an Kieselsäure enthält und nötigenfalls Flussmittel, wie Kalkspat. Tonerde oder Magnesia, Natron oder andere Alkalien oder Erdalkalien, um den entsprechenden Grad der Dünnflüssigkeit zu erreichen, was wesentlich ist, damit die Durchwirbelung gut vonstatten geht und hohe Reaktionsgeschwindigkeiten erreicht werden.
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Beispiel ; 15 t Stahl, der ursprünglich 0'034% P enthielt, werden mit ungefähr 1000 kg einer Schlacke kräftig durchgewirbelt, welche 17% SiOa, 8"32% AlaOa und als Rest Kalk und Magnesia enthält. Der Kohlenstoffgehalt des überoxydierten Metalls beträgt 0'045%, was einen hohen Gehalt an gelöstem FeO anzeigt.
Nach kräftigem Durchwirbeln in der Giesspfanne durch rasches Eingiessen des Stahles in dickem Strahl in das Schlackenbad ist. der Phosphorgehalt des Stahles in weniger als einer Minute auf 0'013% gefallen, welcher Gehalt für feine Stähle sehr angemessen ist.
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des Phosphors nötige Sauerstoff dem in dem Bade gelösten FeO entnommen wird, wodurch man indirekt eine teilweise Desoxydation. des Stahles erreicht, die der nachfolgenden Desoxydation, welcher der Stahl nach seiner Entphosphorung unterworfen wird, zugute kommt.
Das kräftige Durchwirbeln zwischen Schlacke und Metall ist so durchzuführen, dass die Vermischung von Schlacke und Metall bis zu einem Zustande hoher Verteilung getrieben wird. Besonders eignet sich die Durchführung des vorliegenden Verfahrens in der Thomasbirne mit vorheriger Entschlackung und Aufgabe von sehr dünnflüssiger, frischer, nichtoxydierender, basischer Schlacke, worauf ein kurzes Nachblasen folgt, um heftiges Durchwirbeln des Metalls und der Schlacke herbeizuführen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Entphosphorung von Stählen mit Hilfe einer dünnflüssigen, geschmolzenen, basischen Schlacke, die mit dem Stahlbad heftig durchgewirbelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man bei hochoxydierten Stählen mit verhältnismässig niedrigem Phosphorgehalt zwecks gleichzeitiger Desoxydation eine Schlacke verwendet, die wenig oder gar kein Eisenoxydul enthält.