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Verfahren zur Herstellung von sauerstoffarmem Stahl.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Stahlbäder dadurch zu desoxydieren, dass man ihnen fast augenblicklich die Eisen-und Manganoxyde, die im Stahlbad zugegen sind, durch eine heftige Durchmischung mit einer sehr dünnflüssigen Schlacke von hohem Lösungsvermögen gegenüber Oxyden entzieht. Auf diese Weise geht eine Art Auswaschen des Metalls vor sich, indem die Schlacke gewissermassen in der Metallmasse emulgiert wird. Man erzielt so in ausserordentlich kurzer Zeit (von etwa einer Minute) die Entfernung der Oxyde aus dem Stahl durch Auflösung in der Schlacke in einer ebenso vollständigen Weise, wie man sie nach den früheren Verfahren nur mit mehrstündigen Operationen erreichen konnte.
Die Auflösung der Oxyde ist umso vollständiger, je grösser die Menge der zur Waschung verwendeten Schlacke ist ; dies zeigt sich in einer Verringerung des Zusatzes an erforderlichen Beruhigungsmitteln, beispielsweise Aluminium. Mit dieser Verringerung der erforderlichen Menge des Beruhigungsmittels ist zwangsläufig eine Verminderung von Einschlüssen im Stahl verbunden.
Erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass sich die Ergebnisse des Durchmischens von oxydiertem Stahl mit geschmolzener Schlacke noch verbessern lassen, ohne dass man die Menge der letzteren steigert, wenn man dem Stahlbad vor dem Durchmischen mit Schlacke ein Metall zusetzt, das sich auf Kosten des im Stahlbad enthaltenen Eisenoxydes selbst zu oxydieren vermag und dessen Oxyd im Stahl löslich ist, damit keine Einschlüsse hervorgerufen werden.
Während vor diesem Zusatz der im Stahl enthaltene Sauerstoff in Form von Eisen-und Manganoxyden im Stahl gelöst ist, geht nach dem Zusatz ein Teil des Sauerstoffes, der als FeO zugegen war, unter Bildung eines Oxydes an das Metall M über nach folgender Gleichung :
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Je grösser die relative Menge dieses Metalls ist, die man dem Stahlbad vor der Durchwirbelung mit Schlacke zusetzt, um so mehr wird nach dieser Gleichgewichtsreaktion und nach dem Massenwirkungsgesetz von dem Oxyd des zugesetzten Metalls gebildet, während die Menge des im oxydierten Stahlbad gelösten Eisenoxydes mehr oder weniger abnimmt.
Bekanntlich hat ein Metall stets eine grössere Fähigkeit, sein eigenes Oxyd zu lösen, als das eines andern Elementes. Rührt man nun das oxydierte Stahlbad in bekannter Weise mit dünnflüssiger eisenoxydarmer Schlacke durch, so wird die letztere dem Stahlbad eine grössere Menge Sauerstoff entziehen, als wenn nur FeO zugegen gewesen wäre und man das Metall M nicht eingeführt hätte. Man erzielt also durch dessen Zusatz, ohne die Menge der verwendeten Schlacke steigern zu müssen, eine vollkommenere Desoxydation des Stahles. Als Metall M, das dem Stahlbad vor dem Durchrühren mit Schlacke beizugeben ist, kommt vor allem nur ein solches in Betracht, das keine Einschlüsse hervorbringt, da man durch das Auswaschen des oxydierten Stahlbades mit geschmolzener Schlacke ja gerade die im Stahl enthaltenen Einschlüsse entfernen will.
Als Metalle, die sich für den Zusatz besonders eignen, sind Chrom und Mangan, ferner Zink oder Molybdän anzuführen.
Wenn man das Durchrühren des Stahlbades mit einer sauren Schlacke durchführt, findet eine gesteigerte Desoxydation des Stahles statt nach folgender Gleichung :
EMI1.2
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Aus der Schlacke wird ein Teil des Si02 zu Si reduziert und dieses wird in der ausserordentlich kurzen Zeit des Einrühren, nämlich während einer Minute, in den Stahl eingeführt.
Ein Steigerung der Menge des zugesetzten Metalls M, das dem Stahlbad vor dem Durchrühren beigegeben wird, gibt sich in diesem Fall nicht nur durch eine Verminderung des schliesslich vorhandenen FeO zu erkennen, sondern auch durch eine Vermehrung der in den Stahl beim Durchrühren eingeführten Siliziummenge.
Als Beispiel sei angeführt : Auf ungefähr 1500 kg geschmolzener Schlacke von der Zusammensetzung 60% Si02, 20% MgO und 20% Al203 giesst man ungefähr 13 t Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von O'10-0'12% und einem Siliziumgehalt unter 0'03%. Man setzt dem Stahlbad vor dem Durchrühren mit dieser. Schlacke Mangan zu, dessen Menge bei jeder Charge nach der unten angegebenen Tabelle wechselt (s. Kolonne 2). In der 3. ist die in den Stahl eingeführte Siliziummenge angegeben, wie sie sich nach dem Durchrühren vorfindet, und in der 4. Kolonne die Menge Aluminium, die notwendig war, um den Stahl zu beruhigen.
EMI2.1
<tb>
<tb>
Vor <SEP> dem <SEP> Im <SEP> Metall <SEP> Zur <SEP> Beruhigung
<tb> Durchrühren <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Durchrühren <SEP> zur <SEP> Beruhigung
<tb> zugesetzte <SEP> Mn-Menge <SEP> vorhandene <SEP> Si-Menge <SEP> erforderliche <SEP> Al-Menge
<tb> 1. <SEP> Operation <SEP> 0 <SEP> 0-025 <SEP> 0-020
<tb> 2. <SEP> Operation, <SEP> 0'200 <SEP> 0'055 <SEP> 0'017
<tb> 3. <SEP> Operation <SEP> ............ <SEP> 0#400 <SEP> 0#065 <SEP> 0#010
<tb> 4. <SEP> Operation....... <SEP> :
,... <SEP> 0'650. <SEP> 0'063 <SEP> 0'008
<tb> 5. <SEP> Operation............ <SEP> 0'880. <SEP> 0'095 <SEP> 0'003
<tb> 6. <SEP> Operation............ <SEP> 1'350 <SEP> 0'150 <SEP> 0
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Die Tabelle zeigt in deutlicher Weise unter Berücksichtigung der kleinen unvermeidlichen Schwankungen, die dadurch entstehen, dass sich zwei aufeinanderfolgende Operationen nicht in absolut gleicher Weise durchführen lassen, dass der Zusatz steigender Mengen Mangan zum Stahlbad vor dem Durchrühren mit saurer Schlacke bei sonst gleichen Bedingungen folgendes bewirkt :
1. Herabsetzung der für die Beruhigung erforderlichen Aluminiummenge.
2. Progressive Steigerung des Siliziumgehaltes im Stahlbad nach dem Durchrühren mit Schlacke.
Diese Einführungsart relativ grosser Mengen von Silizium in den Stahl, die bis zu 0'275% bei Versuchen mit höhergekohlten Stählen betrug, durch einfaches Durchrühren mit saurer Schlacke in der Dauer von etwa einer Minute ist äusserst vorteilhaft. Damit zeigt sich auch eine sehr vollständige Des- oxydation des Stahles an. des Stahles an.
Bei Anwendung von nichtsaurer Schlacke findet keine Einführung von Silizium in den Stahl statt, aber trotzdem ist der Zusatz von Mangan, Chrom, Zink oder Molybdän von Bedeutung und bewirkt eine Verbesserung der Desoxydation.
Es wird noch bemerkt, dass, wie oben stehende Tabelle auch deutlich erkennen lässt, eine genügend grosse Menge Mangan den Zusatz eines Beruhigungsmittels, wie Aluminium, Titan od. dgl., überhaupt
EMI2.2
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von sauerstoffarmem Stahl durch heftige Durchwirbelung des Metallbades mit einer dünnflüssigen eisenoxydarmen Schlacke, welche die Fähigkeit hat, fast augenblicklich die im Stahlbad enthaltenen Oxyde von Eisen und Mangan zu lösen, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Stahlbad vor der Durchwirbelung mit der geschmolzenen Schlacke ein Metall, wie Mangan, Chrom, Zink oder Molybdän, - zusetzt, das fähig ist, sich auf Kosten des im Bade enthaltenen Eisenoxydes zu oxydieren und dessen Oxyd im Stahl löslich ist.