CH472030A - Process for determining the iron oxide content in slag and application of this process for setting the degree of oxidation during a metal smelting process - Google Patents

Process for determining the iron oxide content in slag and application of this process for setting the degree of oxidation during a metal smelting process

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CH472030A
CH472030A CH748366A CH748366A CH472030A CH 472030 A CH472030 A CH 472030A CH 748366 A CH748366 A CH 748366A CH 748366 A CH748366 A CH 748366A CH 472030 A CH472030 A CH 472030A
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CH
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iron oxide
slag
oxide content
temperature
true
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Application number
CH748366A
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German (de)
Inventor
Henry Moore William
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Meehanite Metal Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00Refining of pig-iron; Cast iron

Description

  

  Verfahren zur Bestimmung des     Eisenoxydgehaltes    in Schlacken und Anwendung dieses       Verfahrens    zur Einstellung des Oxydationsgrades während eines     Metallschmelzverfahrens       Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur  raschen Bestimmung des     Eisenoxyd-Gehaltes    einer       Giesserei-Schlacke,    die beim Eisen- und Stahlschmelzen  anfällt.  



  Es ist bekannt, dass verschiedene Verunreinigungen,  welche in den metallischen Ausgangsstoffen, in den  für das Schmelzen verwendeten Brennstoffen enthalten  sind und während des Schmelzvorganges entstehen,  durch     Verschlackung    aus dem Metall entfernt werden.  Bei den meisten     Schmelzvorgängen    steht die Art und  die Zusammensetzung der Schlacke in einem direkten  Verhältnis zu der Qualität des hergestellten Metalls.  



  Der     Metalloxyd-Gehalt    der Schlacke,     der    bei Eisen  schmelzprozess Eisenoxyde, Silicium- und     Manganoxyde     umfasst, ist besonders wichtig für die     Bestimmung    des  Fortschreitens des     Schmelzvorganges.    So zeigt ein hoher  Gehalt an Metalloxyden in der Schlacke stark oxy  dierende Bedingungen während des     Schmelzens    an.

   Zu  stark     oxydierende    Bedingungen während des Schmel  zens führen zu Einschlüssen, Gasporen und anderen  Fehlern in den     Gussstücken,    die aus dem unter diesen  Bedingungen hergestellten Metall angefertigt wurden,  wohingegen stark reduzierende Bedingungen, welche  durch einen     niederen    Gehalt an Metalloxyden in der  Schlacke angezeigt werden, zu anderen Fehlern, bei  spielsweise Gasbildung, heissen Rissen und anderen den  dritischen Formationen, welche durch die Anwesenheit  von Wasserstoff in der Schmelze bedingt werden, führen.  



  Ziel der Erfindung war es, ein Verfahren zur Schnell  bestimmung des     Eisenoxydgehaltes    der Schlacke, die       während    dies     Schmelzvorganges    gebildet wird, zu ent  wickeln. Ein weiteres Ziel der     Erfindung    war es, Me  thoden zur Kontrolle und Anpassung der Schmelz  bedingungen zur Verfügung zu stellen, so dass es mög  lich     wird,    einen Oxydationsgrad einzuhalten, welcher  eine optimale Metallqualität     gewährleistet.     



  Weitere Ziele der     Erfindung    sind Methoden zur  Kontrolle der Schmelztemperatur und der Schlacken  farbe.    Die Erfindung wird anhand der Zeichnung noch  näher erläutert.  



       Fig.    1 zeigt     eine        Eichkurve,    die den Zusammen  hang zwischen dem     Eisenoxyd-Gehalt    der Schlacke und  der Differenz zwischen der wahren und der in der Folge  definierten scheinbaren     Temperatur    der Schlacke dar  stellt.  



  Es wurde gefunden, dass ein direkter Zusammen  hang zwischen dem     Eisenoxyd-Gehalt    der Schlacke,  die beim Schmelzen einer eisenhaltigen Charge gebildet  wird, und der weiter unten erläuterten scheinbaren  Temperatur der Schlacke besteht, und dass dieser Zu  sammenhang aus diesem Grunde zur Bestimmung und  Einstellung des     Oxydationsgrades    während des Schmelz  vorganges herangezogen werden kann.  



  Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur  raschen Bestimmung des     Eisenoxyd-Gehaltes    einer       Giesserei-Schlacke,    die beim Eisen- und Stahlschmelzen  anfällt, das sich dadurch auszeichnet, dass man eine       Eichkurve    aufstellt, indem man eine Vielzahl von ver  schiedenen     Eichschlacken-Proben    auswählt, und für jede  Probe chemisch den     Eisenoxyd-Gehalt    und ausserdem  die wahre Temperatur und scheinbare     Temperatur    be  stimmt, wobei die     scheinbare    Temperatur diejenige ist,  die mit optischen Geräten bestimmt wird,

   die bezüglich  des Emissionsvermögens nicht entsprechend korrigiert  sind und den     Eisenoxyd-Gehalt    auf der einen Achse  des     Eichdiagramms    und den     Unterschied    zwischen der  wahren und scheinbaren Temperatur auf     der    anderen  Achse des     Eichdiagramms    aufträgt und dann die wahre  und scheinbare Temperatur der Schmelzschlacke misst  und den Unterschied zwischen der wahren und schein  baren Temperatur auf der zweiten Achse aufträgt und  im     rechten    Winkel dazu bis zum Schnittpunkt     mit    der       Eichkurve    verbindet und dann diesen Punkt der Kurve  auf der ersten Achse abliest,

   so dass sich der Eisenoxyd  Gehalt     der    Schmelzschlacke ergibt, ohne dass es nötig  ist, eine chemische Analyse durchzuführen.      Das     erfindungsgemässe        Verfahren    ist auf sämtliche  Typen von     Schmelzvorgängen,    die für das Wieder  schmelzen von     Grauguss,    Roheisen und Stahl heran  gezogen werden, anwendbar, im Beispiel aber wird  die Erfindung anhand der Anwendung beim     Cupolofen-          Schmelzen    von     Grauguss    erläutert. Jedoch ist die Er  findung nicht auf diese spezielle Ausführungsform des       Verfahrens    beschränkt.  



  Ferner betrifft die Erfindung     eine        Anwendung    des  erfindungsgemässen Verfahrens zur     Einstellung    des     Oxy-          dationsgrades        während    eines     Metallschmelzverfahrens,     die dadurch gekennzeichnet ist, dass man     während    des       Verfahrens    solche Veränderungen durchführt, dass sich  der     Eisenoxyd-Gehalt    in der Schlacke ändert, und dass  man diesen     Eisenoxyd-Gehalt    in der Schlacke ändert,

    und dass man diesen     Eisenoxyd-Gehalt    nach dem Ver  fahren gemäss Patentanspruch I bestimmt und die     Ände-          rungen    so oft vornimmt, bis der richtige     Eisenoxyd-          Gehalt    beim Schmelzverfahren erreicht     ist.     



  Wenn die Temperatur einer Schlackenprobe mit  Hilfe von optischen     Pyrometern    gemessen     wird,    ist  eine wahre Temperaturbestimmung aufgrund des Emis  sionsvermögens der Schlacke nicht möglich, weil das  Temperaturinstrument oder das     Pyrometer    es nicht er  laubt, sich auf die wahre Temperatur eines schwarzen       Körprs    zu beziehen.

   Bei     einem        sogenannten    schwarzen  Körper, bei dem alle Lichtwellen vom Körper ausge  strahlt werden,     ist    die am     Pyrometer    abgelesene oder  scheinbare Temperatur, die wahre, und sie entspricht  der Temperatur, welche durch Messung mit einge  tauchten     Thermoelementen    erhalten würde.

   Bei einem  Körper, der     nicht    totales     Emissionsvermögen    besitzt,  wo nur ein Teil der Lichtwellenlängen     emitiert        wird,     wird die optische     Pyrometermessung    ungenau sein,  ausser es ist der Emissionsfaktor bekannt, und eine ge  eignete Korrektur des scheinbaren     Messergebnisses    kann  durchgeführt     werden.        Geschmolzene    Metalle, beispiels  weise     Graub uss,    Roheisen und Stahl,

   haben     ziemlich          genau        bekannte     so dass es beim  Bestimmen der Temperatur dieser Metalle durch opti  sche Methoden möglich ist, eine     Korrektion    für das  Emissionsvermögen einzuführen und so den     wahren     Temperaturwert, oder die     Eintauchtemp,eratur    zu er  halten. Im Falle der Schlacke sind die     Emissionsver-          mögen-Faktoren    nicht gut bekannt und ausserdem so  veränderlich, dass die Feststellung der wahren Schlacken  temperatur durch optische Methoden vollständig     un-          durchführbar    ist.

   Bei bestimmten     Pyrometern    werden  Spezialfilter verwendet, um die Verhältnisse des ideal  schwarzen Körpers herzustellen und dadurch Schwierig  keiten der Temperaturmessung geschmolzener Schlacke  zu beseitigen. Zu diesem Zweck können auch     Eintauch-          Thermoelemente    verwendet werden.  



  Beim erfindungsgemässen Verfahren     wird    in einem  ersten Schritt die wahre Temperatur der     Schlacken-          probe    oder der Charge     bestimmt.    Dies kann mit     Hilfe     eines     Instrumentes,    beispielsweise eines     Strahlungspyro-          meters    durchgeführt werden, das so     eingestellt        ist,    dass  es die Werte für einen schwarzen Körper liefert,

   oder  die Messung kann mit Hilfe     eines        eingetauchten        Thermo-          elements        durchgeführt    werden. Die Temperatur kann  auch sehr gut geschätzt werden, indem man die wahre  Temperatur des     geschmolzenen    Metallbades bestimmt,  das mit der     Schlacke    in Berührung steht. Da die Schlacke  und das Metall     miteinander    in Kontakt stehen, ist     die     tatsächliche Temperatur der Schlacke sehr     ähnlich    oder    genau so     gross    wie die     tatsächliche    Temperatur des  Metalls.  



  In einem zweiten Verfahrensschritt wird die schein  bare Temperatur der Schlacke mit Hilfe eines optischen       Pyrometers    bestimmt, das in keiner Weise an das  Emissionsvermögen der Schlacke angepasst ist. Der Un  terschied zwischen der wahren Temperatur, die in der  ersten Stufe bestimmt wird, und     der        scheinbaren    Tem  peratur, die     in    der zweiten Stufe bestimmt wird, ist auf  das     Emissionsvermögen    der Schlacke     zurückzuführen.          Dieses        Emissionsvermögen    steht, wie nun gefunden  wurde, in feinem direkten Zusammenhang zum Eisen  oxyd-Gehalt der Schlacke, so dass es möglich ist,

   den  Emissionsfaktor oder die     Differenz    zwischen der     Mes-           sung    des ersten Schrittes     und    der des zweiten       Schrittes    als     Messmethode    für den     Eisenoxyd-          Gehalt    der Schlacke heranzuziehen.

       Aufgrund    die  ser     Bestimmung        kann    dann das Schmelzverfahren  in einer dem Fachmann bekannten     Wise    so     angepasst     werden, dass der Oxydationsgrad     beim    Schmelzen ent  weder vergrössert oder     verkleinert    wird, und dadurch  auch der     Eisenoxyd-Gehalt    der Schlacke auf einen  solchen Wert gebracht wird, der für die jeweils     nieder-          geschmolzene    Metallart am geeignetsten ist.

   Beispiels  weise     wird    eine derartige Einstellung beim     Cupolofen-          Verfahren    dadurch erreicht, dass die     Luftzuführung     gedrosselt wird, um den Oxydationsgrad herabzusetzen  oder anderseits die Menge an eingesetztem Koks zur  Erreichung desselben Effektes vergrössert wird.

   Wenn  das Verfahren unter Verwendung von     Gas    oder Öl als       Brennmittel        diskontinuierlich    durchgeführt     wird,    dann  kann die Oxydation normalerweise dadurch gedrosselt  werden, dass man die Farbe der Flamme durch Zu  führen von mehr     odem    weniger Brennstoff im     Ver-          hältnis    zur zugeführten Luftmenge verändert.

   Im Falle  eines elektrischen     Schmelzverfahrens    kann eine Drosse  lung des Oxydationsgrades dadurch erreicht werden,  dass man     kohlenstoffhaltiges        Material    dem     Schmelzbad     zufügt, oder eine Verstärkung des Oxydationsgrades       herbeigeführt    werden, indem man dem     Schmelzbad          Eisenoxyd        zuführt.     



  Die     Erfindung    betrifft jedoch nicht die speziellen Ver  fahren zur Erhöhung oder Drosselung des     Oxydations-          grades        während    des Schmelzvorganges, denn diese Ver  fahren sind bereits bekannt, sondern sie betrifft lediglich  (ein Verfahren zur Bestimmung der Oxydation, so dass  dann     die    nötigen Schritte     unternommen    werden können.  



  Die     Durchführung    des     erfindungsgemässen        Verfah-          rens    wird     nun    anhand des     Cupolofen-Verfahrens    be  schrieben.  



  Ein     Cupolofen    wurde beschickt und     in    Betrieb  gesetzt. Nach     zweistündigem    Schmelzen wurde die wahre  Temperatur der Schlacke, die aus der     Schlackenrinne     lief, mit Hilfe eines     Platinthermoelementes    gemessen  und das     Messergebnis        betrug    1508  C.  



  Im wesentlichen zur gleichen Zeit wurde eine     Tem-          peraturmessung    der Schlacke mit     Hilfe        eines        optischen          Pyrometers    durchgeführt, welches     kein    Filter zur An  passung an das     Emissionsvermögen    aufwies. Diese       scheinbare    Temperatur betrug 1475  C.  



       Der    Unterschied     zwischen    der wahren Temperatur  (w. T.) und der scheinbaren Temperatur (s. T.) betrug  deshalb 33,3  C. Nach     Fig.    1 entspricht dies einem       Eisenoxyd-Gehalt        in    der Schlacke von 8,8 %. Da dieser       Eisenoxyd-Gehalt    als zu hoch betrachtet wurde, wurde  das beim Schmelzen angewandte     Windvolumen    gedros  selt. Nach weiteren 30     Min.        Schmelzvorgang        wurden         die     gleichen    Temperaturmessungen an     der    Schlacke  vorgenommen.

   Die     wahre    Temperatur (w. T.) betrug  1525  C und die scheinbare Temperatur (s. T.) 1470  C.  Die Temperaturdifferenz betrug in diesem Fall 55,5  C,  was nach     Fig.    1 einem     Eisenoxyd-Gehalt    von 5,4  entspricht. Zur gleichen Zeit     änderte    sich die Farbe  der Schlacke, so dass sie lichter erschien, wodurch ein  geringerer Oxydationsgrad angezeigt wird.  



  Die Werte der     Fig.    1 wurden dadurch bestimmt,  dass man zuerst eine Reihe von     Schmelzvorgängen    mit  verschiedenem Oxydationsgrad durchführte. Einige       gleichzeitige    Temperaturbestimmungen wurden vorge  nommen,     und    zwar sowohl die wahren Temperaturen  als auch die scheinbaren Temperaturen, und bei jeder  Messung wurde eine Probe der Schlacke zur chemischen  Analyse auf den     Eisenoxyd-Gehalt    entnommen.

   Der       Eisenoxyd-Gehalt    wurde gegen den Unterschied des       Messwertes    der wahren Temperatur und     des        Messwertes     der     scheinbaren    Temperatur aufgetragen, wodurch sich  die in     Fig.    1 gezeigte Beziehung ergab.  



  Diese Beziehung kann auch dadurch bestimmt wer  den, dass man zwei optische. oder zwei     Strahlungs-          Pyrometer    sowohl zur     Bestimmung    der wahren Tempe  ratur als auch zur Bestimmung der scheinbaren Tempe  ratur heranzieht. Wenn man so verfährt, dann weist  das     Pyrometer    zur Bestimmung der wahren Temperatur  ein geeignetes Filtermedium auf, so dass der Effekt des  Emissionsvermögens aufgehoben wird, während das       Pyrometer    zur Bestimmung der scheinbaren Tempera  tur kein Kompensationsfilter für das Emissionsvermögen  aufweist.  



  Da auch die übrige Zusammensetzung der Schlacke  und nicht nur der     Eisenoxyd-Gehalt    einen gewissen  Einfluss auf das Emissionsvermögen ausübt, ist es vor  teilhaft, eine     Eichkurve        entsprechend    derjenigen der       Fig.    1, für jeden Vorgang aufzustellen.

   Wenn man so  verfährt, dann ist der     Eisenoxyd-Gehalt    die wesentliche  Variable.     Beispielsweise    kann bei einer basischen  Schlacke, die reich an     CaO    und     Mg0,    aber relativ arm  an     S,402    ist, die exakte Abhängigkeit zwischen dem       Eisenoxyd-Gehalt    und dem Emissionsfaktor zahlenmä  ssig nicht die gleiche sein, wie bei einer     saurem    Schlacke,  die einen relativ geringen     Mg0-    und     CaO-Gehalt    auf  weist und einen relativ höheren     Si02-Gehalt.    Aus die  sem Grund ist es besser,

   das in     Fig.    1 gezeigte Ver  hältnis für jeden Arbeitsgang und jede Schlackenart  zu bestimmen. In der Schmelzpraxis ist es relativ     leicht,     die übrige     Zusammensetzung    der     Schlacke,    ausgenom  men den     Eisenoxyd-Gehalt,        einzustellen,    weil diese Zu  zusammensetzung durch die     jeweiligen    Mengen an     Fluss-          mitteln,    die während des     Schmelzprozesses    eingesetzt  werden, bestimmt wird.

       Der        Eisenoxyd-Gehalt    jedoch  wird im wesentlichen durch die Oxydationsstärke wäh  rend des     Schmelzens    bestimmt, so dass das erfindungs  gemässe Verfahren eine Methode zur genauen und sofor  tigen Abschätzung dieses Oxydationsgrades darstellt,  wodurch es möglich wird, die     Schmelzbedingungen    nach  Wunsch zu variieren.

      Da sich die Oxydationsstärke während des Schmel  zens ohne irgendwelche Warnzeichen innerhalb einer  kurzen Zeit ändern kann, ist es nicht     möglich,    sich auf  chemische Analysen bei der Lenkung     dieses    Arbeits  ganges zu verlassen, weil die chemischen Analysen  methoden zur Bestimmung des     Eisenoxyd-Gehaltes    zeit  raubend sind und verschiedene Variationen in der Oxy  dationsstärke stattfinden können, während der Eisen  oxyd-Gehalt im Laboratorium nach chemischen Ver  fahren     bestimmt    wird.  



  Durch das     erfindungsgemässe    Verfahren kann der  Oxydationsgrad der Schlacke im     wesentlichen    sofort  bestimmt werden. Eine sehr angenehme Ausführungsart  des     erfindungsgemässen    Verfahrens ergibt sich durch  die Verwendung von zwei     Messpyrometern,    die sowohl  die wahre Temperatur der Schlacke als auch die: schein  bare optische Temperatur liefern. Bei einer derartigen  Ausführungsform ist eine kontinuierliche und ständige  Bestimmung des     Eisenoxyd-Gehaltes    der     Schlacke    mög  lich und die Einstellungen zur Änderung dieses Eisen  oxyd-Gehaltes können vom     Bedienungspersonal    des  Ofens durchgeführt werden.



  Method for determining the iron oxide content in slag and application of this method for setting the degree of oxidation during a metal smelting process The subject of the invention is a method for the rapid determination of the iron oxide content of a foundry slag that is produced during iron and steel smelting.



  It is known that various impurities which are contained in the metallic starting materials, in the fuels used for melting and which arise during the melting process, are removed from the metal by slagging. In most smelting processes, the type and composition of the slag is directly related to the quality of the metal produced.



  The metal oxide content of the slag, which in the iron melting process includes iron oxides, silicon and manganese oxides, is particularly important for determining the progress of the melting process. For example, a high content of metal oxides in the slag indicates strongly oxidizing conditions during melting.

   Too strongly oxidizing conditions during melting lead to inclusions, gas pores and other defects in the castings made from the metal produced under these conditions, whereas strongly reducing conditions, which are indicated by a low content of metal oxides in the slag, lead to other defects, for example gas formation, hot cracks and other third formations, which are caused by the presence of hydrogen in the melt, lead.



  The aim of the invention was to develop a method for quickly determining the iron oxide content of the slag that is formed during this melting process. Another aim of the invention was to provide methods for controlling and adapting the melting conditions so that it is possible, please include to maintain a degree of oxidation which ensures optimal metal quality.



  Other objects of the invention are methods of controlling the melting temperature and slag color. The invention is explained in more detail with reference to the drawing.



       Fig. 1 shows a calibration curve that shows the connexion between the iron oxide content of the slag and the difference between the true and the apparent temperature of the slag defined below.



  It has been found that there is a direct relationship between the iron oxide content of the slag, which is formed when melting an iron-containing charge, and the apparent temperature of the slag explained below, and that this relationship for this reason for determining and setting the Degree of oxidation can be used during the melting process.



  The invention relates to a method for the rapid determination of the iron oxide content of a foundry slag, which is obtained in iron and steel smelting, which is characterized in that a calibration curve is drawn up by selecting a variety of different calibration slag samples, and For each sample, the iron oxide content and also the true temperature and apparent temperature are chemically determined, the apparent temperature being the one determined with optical devices,

   which have not been appropriately corrected for emissivity and plots the iron oxide content on one axis of the calibration diagram and the difference between the true and apparent temperature on the other axis of the calibration diagram, and then measures the true and apparent temperature of the molten slag and the difference between the plots the true and apparent temperature on the second axis and connects it at right angles to the point of intersection with the calibration curve and then reads this point of the curve on the first axis,

   so that the iron oxide content of the molten slag is obtained without the need to carry out a chemical analysis. The method according to the invention is applicable to all types of melting processes that are used for remelting gray cast iron, pig iron and steel, but in the example the invention is explained using the application in cupola furnace melting of gray cast iron. However, the invention is not limited to this particular embodiment of the method.



  Furthermore, the invention relates to an application of the method according to the invention for setting the degree of oxidation during a metal smelting process, which is characterized in that changes are made during the process that the iron oxide content in the slag changes, and that this iron oxide Content in the slag changes,

    and that this iron oxide content is determined according to the method according to patent claim I and the changes are made until the correct iron oxide content is reached in the melting process.



  If the temperature of a slag sample is measured with the aid of optical pyrometers, a true temperature determination is not possible due to the emissivity of the slag because the temperature instrument or the pyrometer does not allow referring to the true temperature of a black body.

   In the case of a so-called black body, in which all light waves are radiated from the body, the temperature read or apparent on the pyrometer is the real one, and it corresponds to the temperature that would be obtained by measuring with immersed thermocouples.

   For a body that does not have total emissivity, where only part of the light wavelengths are emitted, the optical pyrometer measurement will be inaccurate, unless the emissivity is known and an appropriate correction of the apparent measurement result can be made. Molten metals such as gray uss, pig iron and steel,

   have fairly well-known so that when determining the temperature of these metals by optical methods it is possible to introduce a correction for the emissivity and thus to maintain the true temperature value, or the immersion temperature. In the case of slag, the emissivity factors are not well known and, moreover, are so variable that the determination of the true slag temperature by optical methods is completely impracticable.

   With certain pyrometers, special filters are used to create the ideal black body ratios and thereby eliminate difficulties in measuring the temperature of molten slag. Immersion thermocouples can also be used for this purpose.



  In the method according to the invention, the true temperature of the slag sample or the batch is determined in a first step. This can be done with the help of an instrument, for example a radiation pyrometer, which is set so that it provides the values for a black body,

   or the measurement can be carried out with the aid of an immersed thermocouple. The temperature can also be very well estimated by determining the true temperature of the molten metal bath that is in contact with the slag. Since the slag and the metal are in contact with each other, the actual temperature of the slag is very similar or exactly as great as the actual temperature of the metal.



  In a second process step, the apparent temperature of the slag is determined with the aid of an optical pyrometer, which is in no way adapted to the emissivity of the slag. The difference between the true temperature, which is determined in the first stage, and the apparent temperature, which is determined in the second stage, is due to the emissivity of the slag. As has now been found, this emissivity is closely related to the iron oxide content of the slag, so that it is possible

   to use the emission factor or the difference between the measurement of the first step and that of the second step as a measurement method for the iron oxide content of the slag.

       On the basis of this determination, the melting process can then be adapted in a manner known to the person skilled in the art so that the degree of oxidation during melting is either increased or decreased, and the iron oxide content of the slag is thereby also brought to a value that is appropriate for the respective molten metal type is most suitable.

   For example, such a setting is achieved in the Cupola furnace process in that the air supply is throttled in order to reduce the degree of oxidation or, on the other hand, the amount of coke used is increased to achieve the same effect.

   If the process is carried out discontinuously using gas or oil as fuel, then the oxidation can normally be reduced by changing the color of the flame by adding more or less fuel in relation to the amount of air supplied.

   In the case of an electrical melting process, the degree of oxidation can be reduced by adding carbonaceous material to the weld pool, or the degree of oxidation can be increased by adding iron oxide to the weld pool.



  However, the invention does not relate to the special methods for increasing or reducing the degree of oxidation during the melting process, because these methods are already known, but rather only concerns (a method for determining the oxidation so that the necessary steps can then be taken .



  The implementation of the method according to the invention will now be described using the Cupolofen method.



  A cupola furnace was loaded and put into operation. After two hours of melting, the true temperature of the slag that ran out of the slag channel was measured with the aid of a platinum thermocouple and the result was 1508 C.



  At essentially the same time, a temperature measurement of the slag was carried out with the aid of an optical pyrometer which did not have a filter for adapting to the emissivity. This apparent temperature was 1475 C.



       The difference between the true temperature (w. T.) and the apparent temperature (see T.) was therefore 33.3 C. According to FIG. 1, this corresponds to an iron oxide content in the slag of 8.8%. Since this iron oxide content was considered too high, the wind volume used in the melting process was reduced. After a further 30 minutes of melting, the same temperature measurements were made on the slag.

   The true temperature (w. T.) was 1525 C and the apparent temperature (see T.) 1470 C. The temperature difference in this case was 55.5 C, which corresponds to an iron oxide content of 5.4 according to FIG . At the same time the color of the slag changed so that it appeared lighter, indicating a lower degree of oxidation.



  The values of FIG. 1 were determined by first carrying out a series of melting processes with different degrees of oxidation. Several simultaneous temperature determinations were made, both true and apparent temperatures, and at each measurement a sample of the slag was taken for chemical analysis for iron oxide content.

   The iron oxide content was plotted against the difference between the measured value of the true temperature and the measured value of the apparent temperature, resulting in the relationship shown in FIG. 1.



  This relationship can also be determined by having two optical. or uses two radiation pyrometers both to determine the true temperature and to determine the apparent temperature. If one proceeds in this way, the pyrometer has a suitable filter medium for determining the true temperature, so that the effect of the emissivity is canceled, while the pyrometer for determining the apparent temperature does not have a compensation filter for the emissivity.



  Since the rest of the composition of the slag and not just the iron oxide content has a certain influence on the emissivity, it is advantageous to set up a calibration curve corresponding to that of FIG. 1 for each process.

   If you do this, the iron oxide content is the essential variable. For example, in the case of a basic slag that is rich in CaO and Mg0, but relatively poor in S, 402, the exact relationship between the iron oxide content and the emission factor cannot be numerically the same as with an acidic slag, which is relatively low has a low Mg0 and CaO content and a relatively higher Si02 content. For this reason it is better

   to determine the ratio shown in Fig. 1 for each operation and each type of slag. In melting practice, it is relatively easy to adjust the rest of the composition of the slag, with the exception of the iron oxide content, because this composition is determined by the respective amounts of flux used during the melting process.

       The iron oxide content, however, is essentially determined by the strength of oxidation during melting, so that the method according to the invention is a method for accurate and immediate estimation of this degree of oxidation, which makes it possible to vary the melting conditions as desired.

      Since the oxidation strength can change during melting without any warning signs within a short time, it is not possible to rely on chemical analyzes to guide this process, because the chemical analysis methods for determining the iron oxide content are time-consuming and various variations in the oxidation strength can take place while the iron oxide content is determined in the laboratory according to chemical procedures.



  With the method according to the invention, the degree of oxidation of the slag can be determined essentially immediately. A very pleasant embodiment of the method according to the invention results from the use of two measuring pyrometers which deliver both the true temperature of the slag and the apparent optical temperature. In such an embodiment, a continuous and constant determination of the iron oxide content of the slag is possible, please include and the settings for changing this iron oxide content can be carried out by the operator of the furnace.

 

Claims (1)

PATENTANSPROCHE I. Verfahren zur raschen Bestimmung des Eisen oxyd-Gehaltes einer Giesserei-Schlacke, die beim Eisen und Stahlschmelzen anfällt, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Eichkurve aufstellt, indem man eine Vielzahl von verschiedenen Eichschlacken-Proben auswählt und für jede Probe chemisch den Eisenoxyd-Gehalt und ausserdem die wahre Temperatur und scheinbare Tem peratur bestimmt, wobei die : PATENT APPLICATION I. A method for the rapid determination of the iron oxide content of a foundry slag which is obtained from iron and steel smelting, characterized in that a calibration curve is set up by selecting a large number of different calibration slag samples and chemically determining the iron oxide for each sample -Content and also the true temperature and apparent temperature are determined, whereby the: scheinbare Temperatur diejenige ist, die mit optischen Geräten bestimmt wird, die bezüglich des Emissionsvermögens nicht entspre chend korrigiert sind, und den Eisenoxyd-Gehalt auf der einen Achse des Eichdiagramms und den Unter schied zwischen d,er wahren und scheinbaren Tempera tur auf der anderen Achse des Dchdiagramms aufträgt, Apparent temperature is that which is determined with optical devices that have not been appropriately corrected for emissivity, and the iron oxide content on one axis of the calibration diagram and the difference between the true and apparent temperature on the other axis of the diagram, und dann die wahre und scheinbare Temperatur der Schmelzschlacke misst und den Unterschied zwischen der wahren und scheinbaren Temperatur auf der zweiten Achse aufträgt und im rechten Winkel dazu bis zum Schnittpunkt mit der Eichkurve verbindet und dann diesen Punkt der Kurve auf der ersten Achse abliest, so dass sich der Eisenoxyd-Gehalt der Schmelzschlacke ergibt, ohne dass es nötig ist, eine chemische Analyse durchzuführen. and then measure the true and apparent temperature of the molten slag and plot the difference between the true and apparent temperature on the second axis and connect it at right angles to it to the point of intersection with the calibration curve and then read this point of the curve on the first axis so that the iron oxide content of the molten slag is obtained without the need to carry out a chemical analysis. II. Anwendung des Verfahrens nach Patentan spruch I zur Einstellung des Oxydationsgrades während eines Metallschmelzverfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass man während des Verfahrens solche Veränderungen durchführt, dass sich der Eisenoxyd-Gehalt in der Schlacke ändert, und dass man diesen Eisenoxyd-Gehalt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I bestimmt und die Änderungen so oft vornimmt, bis der richtige Eisenoxyd-Gehalt beim Schmelzverfahren erreicht ist. II. Application of the method according to patent claim I for setting the degree of oxidation during a metal smelting process, characterized in that such changes are carried out during the process that the iron oxide content in the slag changes, and that this iron oxide content according to the method determined according to claim I and the changes made until the correct iron oxide content is reached in the melting process. <I>Anmerkung des</I> Eidg. <I>Amtes für geistiges Eigentum:</I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentanspruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Einklang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungs bereich des Patentes massgebend ist. <I> Note from the </I> Federal <I> Office for Intellectual Property: </I> If parts of the description are inconsistent with the definition of the invention given in the claim, it should be remembered that according to Art. 51 of the Patent Act, the patent claim is authoritative for the material scope of the patent.
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CN114137017A (en) * 2021-11-25 2022-03-04 西安建筑科技大学 Method for evaluating influence of volatilization of slag containing volatile components on melting point

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CN114137017A (en) * 2021-11-25 2022-03-04 西安建筑科技大学 Method for evaluating influence of volatilization of slag containing volatile components on melting point
CN114137017B (en) * 2021-11-25 2024-01-23 西安建筑科技大学 Evaluation method for influence of slag volatilization containing volatile components on melting point

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