DE1185635B

DE1185635B - Verfahren zur Entfernung schaedlicher Gase aus geschmolzenem Metall

Info

Publication number: DE1185635B
Application number: DEB71131A
Authority: DE
Inventors: Charles Henry King
Original assignee: British Oxigen Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1962-03-22
Filing date: 1963-03-15
Publication date: 1965-01-21

Description

Verfahren zur Entfernung schädlicher Gase aus geschmolzenem Metall Die Anwesenheit von Wasserstoff im Stahl kann bei oberhalb der Sicherheitsgrenze liegenden Gehalten ein poröses Erstarrungsgefüge verursachen; was bei nachfolgenden Bearbeitungen zu Schichtbildungen, Haarlinienrissen und anderen Formen von Störungen, wie Wasserstoffsprödigkeit, führen kann, und zwar auch dann, wenn die Porösität in der Blockform nicht ersichtlich ist. Diese Störungen treten auch bei der Herstellung von Barren oder Abgüssen aus Nichteisenmetallen und auch bei Eisengußstücken auf.
Um den Wasserstoffgehalt im Metall zu vermindern, sind bisher Verfahren angewendet worden, bei denen ein inertes oder verhältnismäßig inertes Gas durch das geschmolzene Metall hindurchgeblasen oder auf die Oberfläche des Metalls aufgeblasen wurde. Als inerte Gase wurden bei diesem Verfahren Argon, Helium, Stickstoff, Kohlenstoffmonoxyd und Kohlenstoffdioxyd verwendet, wobei die Auswahl des betreffenden Gases von der Art des behandelten Metalls abhängt. Zur Verminderung des Wasserstoffgehaltes bedient man sich des Vakuumgusses und einer verlängerten Wärmebehandlung des verfestigten Metalls. Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß dafür Spezialapparaturen notwendig sind, die im Falle des Vakuumgusses und der Wärmebehandlung besonders kostspielig sind.
Eine weitere, insbesondere bei Eisenmetallen verwendete Methode besteht in der Verwendung fester Verbindungen, die sich nach Zugabe auf oder unter die Metalloberfläche unter Entwicklung von Gas zersetzen, das praktisch unlöslich in dem Metall ist und mit dem der Wasserstoff aus der Schmelze gespült wird. In der Stahlindustrie verwendet man für diesen Zweck Korbonate, wie z. B. Kalkstein, der sich beim Erhitzen unter Abgabe von Kohlendioxydgas und Bildung eines Oxyds, z. B. des Calciumoxyds, zersetzt. Bei den Stahlentgasungsverfahren ist die Bildung einer Schlacke, insbesondere basischen Kalkschlacken, nicht erwünscht, weil dadurch die Entgasung der Stahlschmelze behindert wird.
Demgegenüber besteht das Verfahren zur Verminderung des Gehaltes an gelöstem Wasserstoff in geschmolzenem Stahl durch Behandlung der Stahlschmelze mit einem inerten, in der Schmelze unlöslichen Gas erfindungsgemäß darin, daß dieses Gas der Schmelzbadoberfläche in verfestigtem oder verflüssigtem Zustand zugeführt wird. Es hat sich bei analytischer Untersuchung herausgestellt, daß bei Zugabe des Gases in dieser Form Wasserstoff in beträchtlichen Mengen entfernt wird. Dieser Erfolg wird ohne übermäßige Wärmeverluste und ohne Schlackebildung erreicht, obwohl die Temperaturen der durch Unterkühlung verflüssigten oder verfestigten Gase, beispielsweise bei festem Kohlendioxyd -78° C, bei flüssigem Stickstoff -198° C und bei flüssigem Argon -184° C betragen.
Das verflüssigte oder verfestigte Gas kann dem geschmolzenen Metall in jeder üblichen Art zugefügt werden. Bei festem Kohlendioxyd kann man das Material in kleinen Stücken einfach auf die Metalloberfläche werfen, und bei verflüssigten Gasen kann man jede Methode anwenden, bei der gewährleistet ist, daß die Hauptmenge des Materials die Oberfläche in flüssigem Zustand erreicht. Durch das Auftreffen des verflüssigten oder verfestigten Gases auf die Oberfläche der Schmelze wird durch den unmittelbaren Übergang aus dem festen oder flüssigen Zustand in die Gasform eine Gasschicht gebildet, die einerseits den Wärmeübergang stark verzögert, andererseits aber die Badoberfläche in Bewegung setzt, so daß auch andere Oberflächenbereiche mit noch verfestigtem oder verflüssigtem Gas in Berührung gebracht werden. Dadurch wird eine gründliche Reinigung der Metalloberfläche erzielt.
Die nachstehend beschriebenen Beispiele sollen der Erläuterung der Erfindung dienen.
Beispiel 1 100 Gewichtsteile Stahlschrott wurden in einem elektrischen Schmelzofen unter Bedingungen geschmolzen, bei denen ein geschmolzenes Metall mit einem hohen Wasserstoffgehalt entsteht. Der Hauptteil der Schlacke wurde von der Metalloberfläche entfernt und eine Probe dem geschmolzenen Metall zur Analyse entnommen. Danach wurde auf das geschmolzene Metall flüssiger Stickstoff in einer Menge von etwa 11/z Gewichtsteile des, geschmolzenen Metalls gegeben und nach 2 Minuten eine weitere Probe des Metalls zur Analyse entnommen. Während dieser Zeit stand der Schmelzofen unter Strom, und es wurden keine nachteiligen Erscheinungen beobachtet. Es wurde festgestellt, daß die erste entnommene Probe in 100 g Metall einen Gehalt von 3,8 cm3 Wasserstoff enthielt, während die zweite Probe 1,7 cm3 Wasserstoff pro 100 g Metall aufwies. Beispiel 2 Es wurde wie im Beispiel l verfahren. Jedoch an Stelle des flüssigen Stickstoffes wurden 2 Gewichtsteile festes Kohlendioxyd, bezogen auf die Schmelzmenge, in Form von kleinen Stücken zugesetzt. Bei dieser Arbeitsweise betrug der Wasserstoffgehalt der Probe vor der Kohlendioxydzugabe 3,8 cm3 pro 100 g Metall und der nach 2 Minuten entnommenen Probe 1,7 cm3 Wasserstoff pro 100 g Metall.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Verminderung des Gehaltes an gelöstem Wasserstoff in geschmolzenem Metall, insbesondere Stahl durch Behandlung der Schmelze mit einem inerten, in der Schmelze unlöslichen Gas, dadurc h gekennzeichnet, daß dieses Gas der Schmelzbadoberfläche in verfestigtem oder verflüssigtem Zustand zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzbadoberfläche flüssiger Stickstoff in einer Menge von 11/z Gewichtsprozent des geschmolzenen Stahls zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzbadoberfläche festes Kohlendioxyd in einer Menge von 2 Gewichtsprozent des geschmolzenen Stahls zugegeben wird.