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Verfahren zum Frischen chromhaltige Stähle mittels in das schmelzflüssige Bad eingeblasenem Sauerstoff
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Frischen chromhaltige Stähle mittels in das schmelzflüssige Bad eingeblasenem Sauerstoff.
Es ist bekannt, übermässige Mengen von in Metallen und Legierungen enthaltenen gewissen Verunreinigungen durch Einblasen von reaktionsfähigen Gasen in eine schmelzflüssige Masse dieser Metalle oder Legierungen zu entfernen. Der Begrenzungsfaktor, welcher die Wirksamkeit dieses Verfahrens bestimmt, ist das zwischen einer gegebenen Verunreinigung, dem Gas und einem oder mehreren Bestandteilen der Schmelze bestehende Gleichgewicht. Ein Beispiel hiefür ist das Entkohlungsverfahren, bei welchem Sauerstoff in schmelzflüssige Stähle zur Umsetzung mit dem in diesen gelösten Kohlenstoff eingeblasen wird, so dass sich entfernbare flüchtige Kohlenoxyde bilden. Bei Kohlenstoff in Chromstählen stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Kohlenstoff, Eisen und Chrom ein.
Beim normalen Sauerstoffeinblasen wird der gesamte Kohlenstoff, der über den Gleichgewichtszustand mit einer gegebenen Menge Chrom hinausgeht, oxydiert und zu Kohlenmonoxyd umgesetzt.
Die Kohlenstoff-Chrom-Gleichgewichte sind experimentell bestimmt worden und die ermittelten Werte zeigen, dass der Kohlenstoffendgehalt bei abnehmendem Chromgehalt, zunehmender Temperatur und verringertem Partialdruck des entwickelten Gases im allgemeinen abnimmt. Versuche, den Kohlenstoffgehalt unter den Gleichgewichtswert herabzusetzen, ohne die vorgenannten veränderlichen Grössen zu verändern, führen zu einer Chrom- sowie zu einer Kohlenstoffoxydation.
Das Problem, um dessen Lösung es sich daher handelt, besteht darin, den Gehalt an Verunreinigungen unter seinen Gleichgewichtswert bei atmosphärischem Druck gegenüber den andern Bestandteilen der Schmelze herabzusetzen, ohne einen dieser Bestandteile in unerwünschter Weise zu beeinflussen.
Es sind zwei Hilfsmittel bekannt, die das vorerwähnte Problem teilweise lösen. Wenn höher legierte Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt werden sollen, kann die Temperatur der Schmelze erhöht werden, so dass ein günstigeres Gleichgewicht erzielt wird, um zusätzlichen Kohlenstoff durch normales Sauerstoffeinblasen zu entfernen, in welchem Falle eine Kostenerhöhung eintritt, die durch eine rasche Zerstörung des feuerfesten Materials bedingt ist. Es besteht ferner eine Grenze, bis zu welchem Ausmass die Temperatur erhöht werden kann, die den niedrigst erreichbaren Kohlenstoffgehalt bei einer gegebenen Legierungszusammensetzung bestimmt. Ein anderes Hilfsmittel für das Erzielen eines hohen Entkohlungsgrades ist das Vakuumschmelzen. Die zusätzlichen Kosten, welche die Anwendung dieser Technik bringt, sind bekannt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum Frischen chromhaltiger Stähle mittels in das schmelzflüssige Bad eingeblasenem Sauerstoff, das dadurch gekennzeichnet ist, dass spätestens ab jenem Zeitpunkt, in dem der der herrschenden Temperatur entsprechende Gleichgewichtszustand zwischen Chrom- und Kohlenstoffgehalt der Schmelze erreicht wird und somit eine weitere Entkohlung nur unter stärkerer Chromverschlackung erzielbar wäre, dem Frischsauerstoff ein Edelgas, vorzugsweise Argon, zugesetzt wird, wobei das Verhältnis von Edelgas zu Sauerstoff von 1 : 1 bis 8 : 1 beträgt.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung in Verbindung mit den graphischen Darstellungen. Es zeigt Fig. 1 eine Kurve, welche das übliche Kohlenstoff-Chrom-Glelchgewicht darstellt, und eine Kurve, welche das unter Anwendung der Erfindung erzielbare Gleichgewicht zeigt ; Fig. 2 ähnliche Kurven für Kohlenstoff und Chrom bei hohem Chromgehalt
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Process for refining chromium-containing steels using oxygen blown into the molten bath
The invention relates to a method for refining chromium-containing steels by means of oxygen blown into the molten bath.
It is known to remove excessive amounts of certain impurities contained in metals and alloys by blowing reactive gases into a molten mass of these metals or alloys. The limiting factor which determines the effectiveness of this process is the balance that exists between a given impurity, the gas and one or more constituents of the melt. An example of this is the decarburization process, in which oxygen is blown into molten steels to react with the carbon dissolved in them, so that removable volatile carbon oxides are formed. With carbon in chromium steels, there is a balance between carbon, iron and chromium.
With normal oxygen injection, all the carbon that exceeds the equilibrium state with a given amount of chromium is oxidized and converted to carbon monoxide.
The carbon-chromium equilibria have been determined experimentally and the values determined show that the final carbon content generally decreases with decreasing chromium content, increasing temperature and reduced partial pressure of the evolved gas. Attempts to reduce the carbon content below the equilibrium value without changing the aforementioned variable parameters lead to chromium and carbon oxidation.
The problem to be solved, therefore, is to reduce the content of impurities below its equilibrium value at atmospheric pressure with respect to the other constituents of the melt without influencing any of these constituents in an undesirable manner.
There are two known tools that partially solve the aforementioned problem. If higher alloy steels with low carbon content are to be produced, the temperature of the melt can be increased so that a more favorable equilibrium is achieved in order to remove additional carbon by normal oxygen blowing, in which case there is a cost increase caused by rapid destruction of the refractory Material is conditional. There is also a limit to the extent to which the temperature can be increased, which determines the lowest possible carbon content for a given alloy composition. Another tool for achieving a high degree of decarburization is vacuum melting. The additional costs associated with using this technique are well known.
The subject matter of the present invention is a process for refining chromium-containing steels by means of oxygen blown into the molten bath, which is characterized in that at the latest from the point in time at which the equilibrium state between the chromium and carbon content of the melt corresponding to the prevailing temperature is reached and thus further decarburization would only be achievable with greater chromium slagging if a noble gas, preferably argon, is added to the fresh oxygen, the ratio of noble gas to oxygen being from 1: 1 to 8: 1.
Further objects and advantages of the invention emerge from the following detailed description in connection with the graphic representations. 1 is a graph showing the typical carbon-chromium equilibrium weight and a graph showing the equilibrium achievable using the invention; Fig. 2 shows similar curves for carbon and chromium with high chromium content
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