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Mischung zur Verwendung als Zusatzmittel für die Behandlung von geschmolzenem
Eisenmetall
Die Erfindung betrifft ein Zusatzmittel zur Desoxydation von geschmolzenem Eisenmetall und bezieht sich im besonderen auf die Löslichkeit und exotherme Wärmeabgabe dieses Mittels.
Die Grundfunktion von Zusatzmitteln besteht darin, hochschmelzende Einschlüsse aus dem geschmolzenen Metall wegzuschmelzen. Der Zusatz exothermer Mittel zu geschmolzenem Metall zu diesem Zweck ist bekannt, eine solche Behandlung hat aber die Entstehung von Schlackeprodukten ergeben, die nicht leicht aus dem geschmolzenen Metall entfernt werden können.
In der britischen Patentschrift Nr. 185749 ist vorgeschlagen worden, als Zusatzmittel zum Behandeln von Eisen oder Stahl eine pulverisierte Silizium-Kalzium-Legierung in Form von unter Anwendung eines Bindemittels hergestellten Press- körpern zu verwenden. Den Presskörpem können zur Erhöhung des spezifischen Gewichtes Eisenfeilspäne oder andere Materialien zugesetzt werden. Ferner können auch Manganerze oder Aluminium einverleibt werden. Bei Anwendung dieses Mittels ist es nicht möglich, einen Stahl von einer solchen Kornfeinheit bzw. Schlackenfreiheit herzustellen, als durch Zusatz des erfindungsgemässen Mittels.
Es ist weiters in der britischen Patentschrift Nr. 492896 vorgeschlagen worden, flüssigen, entphosphorisierten Stahl durch Einführung eines reduzierenden Mittels, wie Kalziumsilizium oder Ferrosilizium, und einer gasbildenden Substanz, wie alkalische Verbindungen, z. B. Natriumcarbonat oder-hydroxyd, in den geschmolzenen Stahl zu entgasen und zu beruhigen. Es können auch weisser Sand und Manganerz verwendet werden, wobei der erstere vorzugsweise anwesend und das letztere gewünschtenfalls in Mengen anwesend sein soll, um dessen Konzentration im fertiggestellten Stahl zu erhöhen.
In diesen Patentschriften ist Ferrosilizium und Ka1ziumsilizium als Äquivalent betrachtet worden. Es wurde gefunden, dass zur Erzielung der besten Resultate in dem zuzusetzenden Mittel mindestens 50% Ferrosilizium mit mindestens 40% Siliziumgehalt in Kombination mit Mangandioxyd und eine alkalische Natriumverbindung anwesend sein muss.
Gemäss vorliegender Erfindung besteht daher die als Zusatzmittel für die Behandlung geschmolzenen Eisenmetalls zwecks Erzielung feinkörnigen, von Schlacken-Einschlüssen freien Eisens oder Stahls zu verwendende Mischung aus 50-85% Ferrosilizium, das mindestens 40% Silizium enthält, 5-30% Mangandioxyd und 2-20% einer alkalischen Natriumverbindung, wie Natriumkarbonat,-silikat oder-hyc'xyd. Kalziumsilizium kann mit Vorteil als Bestandteil des Mittels zur Erhöhung der exothermen Wärmeabgabe verwendet werden. Das Manganerz begünstigt die Dünnflüssigkeit in der Schmelze, vergrössert die exotherme Wärmeabgabe des Mittels und bewirkt eine minimale Veränderung im Mangangehalt des behandelten Metalls. Es ist wünschenswert, dass, insbesondere beim Wegschmelzen von Silikateinschlüssen, die durch das Mittel gebildete Schmelze alkalisch ist.
Die Alkalität wird durch den Zusatz einer Natriumverbindung zu dem Mittel erreicht, die ein schwaches Säureradikal enthält. Geeignete Verbindungen stellen Natriumkarbonat, Natriumhydroxyd oder Natriumsilikat dar.
Natriumkarbonat bildet eine bevorzugte Verbindung, die zusätzlich zu ihrer Alkalität eine sanfte Bewegung in dem geschmolzenen Metallbad bewirkt. Um das gewünschte Ergebnis zu erhalten, hat sich ein Höchstgehalt von etwa 20% einer Natriumverbindung, wie beschrieben, als ausreichend gezeigt.
Die Grenzwerte innerhalb welcher die einzelnen Materialien in die erfindungsgemässe Mischung eingebracht werden können, gehen aus folgender Tabelle hervor :
EMI1.1
<tb>
<tb> frozentgenalt
<tb> Material <SEP> : <SEP> Konzentrauon <SEP> : <SEP> in <SEP> der
<tb> Mischung:
<tb> Ferrosiliz@um <SEP> 40-90% <SEP> Si <SEP> 50-85%
<tb> Kalzium-Silizium <SEP> 25-35% <SEP> Ca <SEP> 5-20%
<tb> Manganerz <SEP> 80-90% <SEP> MnO2 <SEP> 5-30%
<tb> Alkalische
<tb> Natriumverbindung <SEP> 2-20%
<tb>
Es ist erwünscht, für eine gute Durchmischung Sorge zu tragen, um eine schnelle und gleichmässige Verbrennung zu gewährleisten.
Zu
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diesem Zwecke können Ferrosilizium-und Kalzium-Siliziumlegierungen vorzugsweise gepulvert werden, so dass sie durch ein Zvianziger- Maschensieb (0. 833 mm Öffnungen) hIndurch- gehen, worauf sie mit dem Manganerz und der Natriumverbindung gemischt werden. Die Mischung kann verpackt und unmittelbar verwendet werden oder es können Briketts geformt werden, indem z. B. die anderen Materialien mit einer wässrigen Paste aus Natriumcarbonat oder mit Natriumsilikat abgebunden werden, worauf ein Pressen und Trocknen oder irgendwelche geeignete andere Massnahmen folgen.
Für gewöhnlich ist nicht mehr als 1% einer beschriebenen Zusatzmischung notwendig, um die gewünschte Wirkung auf das geschmolzene Eisenmetall zu erreichen.
Die Beschaffenheit des geschmolzenen Metalls, insbesondere bezüglich seines Oxyd-, Schwefelund Phosphorgehaltes, stellt einen wesentlichen Faktor für die Zusammensetzung der Mischung innerhalb der angegebenen Grenzen wie auch für die Menge der Mischung, die für die endgültige Reinigung gebraucht wird, dar.
Es wurden z. B. die Spezialmischungen in einem etwa 300 kg Lichtbogenofen erhitzt, um ihre Wirkungen in feinkörnigen Stählen, wie sie handelsüblich sind, zu beobachten. Die Spezialmischungen wurden nach ihrer Pulverisierung und Mischung in Papierbeutel untergebracht und in solchen Mengen der Giesspfanne zugesetzt, wie sie für die Einführung von annähernd 0-25% Silizium errechnet worden sind.
Eine bevorzugte Mischung enthält folgende Gewichtsanteile :
EMI2.1
<tb>
<tb> 73 <SEP> Teile <SEP> 75% <SEP> igues <SEP> Ferrosilizium,
<tb> 7 <SEP> Teile <SEP> Kalzium-Silizium,
<tb> 10 <SEP> Teile <SEP> Manganerz <SEP> (Mn <SEP> Og) <SEP> und
<tb> 10 <SEP> Teile <SEP> Natriumkarbonat.
<tb>
Diese Spezialmischung wurde der Giesspfanne während des Giessens zugesetzt und es wurde dabei beobachtet, dass sie sich leicht in dem Stahl mit einer gleichförmigen sanften Wirbelbewegung, jedoch ohne Auftreten irgendeiner heftigen Reaktion oder Bewegung, löst, die nachteilig oder gefährlich sein würde. Der besondere Zusatz war vollendet, sobald die Giesspfanne etwa halbvoll war und es folgte der übliche Zusatz von Aluminiumgranalien entsprechend etwa 0. 9 kg pro t Stahl.
Der behandelte Stahl wurde zwecks nachfolgender Untersuchung in vorerhitzte Kokillen gegossen (20-3 ein X 20. 3 cm x 76. 2 cm). Die Zusammensetzung des behandelten Stahles ergab folgende Analyse :
EMI2.2
<tb>
<tb> Kohlenstoff <SEP> 0. <SEP> 30% <SEP> Phosphor <SEP> 0-023%
<tb> Silizium <SEP> 0 <SEP> 23'po
<tb> Mangan <SEP> 1, <SEP> 22% <SEP> Schwefel <SEP> 0'019%
<tb>
Aus dem Gussblock wurden Querschnittsproben, u. zw. in Abständen von 5 cm, 35-5 cm und 58-5 cm, unterhalb des heissen Kopfteiles genommen, die Schnitte durch den Kopf-, Mittel-und Fussteil darstellen. Der Gussblock war besonders fest. Die Makro-als auch die Mikroprüfung der verschiedenen Schnittproben zeigte, dass der Stahl schlacken-und fehlerfrei sowie unversehrt war.
Die sanfte Bewegung des Bades, die nach der Einführung der neuen Mischung entstand und die niedere Viskosität der sich ergebenden Schlacke, die geringer war als die der Schlacke, die aus EisensiliziumZusätzen allein gebildet wurde, bewirken die ausgezeichnete Beschaffenheit des Stahlblockes.
Die Erfindung ist nicht nur auf die Ausführung nach dem angeführten Beispiel beschränkt, sondern ist auf viele Behandlungsarten von Eisenmetallen anwendbar und besonders auf jene, bei welchen der Zusatz des Spezialmittels direkt auf der Giesspfanne erfolgt, wie z. B. bei der Graphitierung von Gusseisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mischung zur Verwendung als Zusatzmittel für die Behandlung von geschmolzenem Eisenmetall, welche Ferrosilizium, Mangandioxyd und eine alkalische Natriumverbindung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung zwecks Erzielung feinkörnigen, von Schlackeneinschlüssen freien Eisens oder Stahls aus 50-85% Ferrosilizium, das mindestens 40% Silizium enthält, zwischen 5-30% Mangan-
EMI2.3
- hydroxyd, besteht.