DE1213452B

DE1213452B - Process for decarburizing silicon-containing ferro alloys

Info

Publication number: DE1213452B
Application number: DEG29374A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Friedri Breuer; Dipl-Ing Dr-Ing Rudolf Fichte
Original assignee: ELEKTROMETALLURGIE GmbH
Current assignee: ELEKTROMETALLURGIE GmbH
Priority date: 1960-04-04
Filing date: 1960-04-04
Publication date: 1966-03-31

Description

Verfahren zum Entkohlen von siliziumhaltigen Ferrolegierungen Siliziumhaltige Ferrolegierungen werden bekanntlich im elektrischen Lichtbogenofen aus metalloxydhaltigen Erzen und Quarz, mit Kohlenstoff reduzierend, erschmolzen. Die Ferrolegierungen enthalten infolgedessen neben dem Legierungsmetall, also beispielsweise dem Chrom, dem Silizium und dem Eisen, auch noch mehr oder minder große Mengen an Kohlenstoff, der in der Grundmasse gelöst oder auch als karbidgebundener oder freier Kohlenstoff vorhanden sein kann. Der Kohlenstoffgehalt der siliziumhaltigen Ferrolegierungen ist abhängig von der Zusammensetzung der Legierung, insbesondere vom Siliziumgehalt, und außerdem von der Temperatur, bei welcher die reduzierende Erschmelzung durchgeführt wurde. Je höher der Siliziumgehalt, um so niedriger ist bei gleichen Bedingungen der Kohlenstoffgehalt. Unter Ausnutzung dieser Tatsache gelingt es zwar, allzu hohe Kohlenstoffgehalte zu vermeiden. Wenn indes geringe Kohlenstoffgehalte erwünscht sind, müssen vielmehr besondere Maßnahmen angewendet werden.Process for decarburizing silicon-containing ferro-alloys Silicon-containing It is known that ferro-alloys are made from metal oxide-containing materials in the electric arc furnace Ores and quartz, reducing with carbon, melted. The ferro alloys consequently contain, in addition to the alloy metal, e.g. chromium, the silicon and the iron, also more or less large amounts of carbon, which is dissolved in the base mass or as carbide-bound or free carbon may be present. The carbon content of the silicon-containing ferro-alloys depends on the composition of the alloy, especially the silicon content, and also on the temperature at which the reducing melting is carried out became. The higher the silicon content, the lower it is under the same conditions the carbon content. By taking advantage of this fact, it is possible to achieve too high Avoid carbon levels. If, however, low carbon contents are desired rather, special measures must be applied.

Bekannt ist das Verfahren des Seigerns bei fallender oder gleichbleibender Temperatur. In der Ferrolegierungsschmelze scheiden sich mit sinkender Temperatur kohlenstoffhaltige Bestandteile ab, und zwar im wesentlichen Karbide, die langsam zur Oberfläche des Bades aufsteigen und dort im teigig-plastischen Zustand abgenommen werden können. Insbesondere wenn der Kohlenstoffgehalt der reduzierend erschmolzenen Legierung sehr hoch ist, weil vorwiegend bei hohen Reduktionstemperaturen und mit Kohlenstoffüberschuß gearbeitet wurde, gelingt es nicht, eine saubere Trennung in hochkohlenstoffhaltiger, ausgeseigerter Masse und niedriggekohlter Legierung zu erzielen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Zeit bis zur Erstarrung der Schmelze nicht ausreicht, um alle ausgeschiedenen kohlenstoffhaltigen Bestandteile zur Oberfläche des Bades aufsteigen zu lassen. Es ist daher erwünscht, den Kohlenstoffgehalt durch andere Mittel herabzusetzen. Gegebenenfalls kann dann außerdem noch eine Seigerung durchgeführt werden.The method of seigering is known when the water level falls or stays the same Temperature. In the ferro-alloy melt, separate as the temperature drops carbonaceous constituents, essentially carbides, which slowly rise to the surface of the bath and there removed in the doughy-plastic state can be. Especially when the carbon content of the reducing melted Alloy is very high because predominantly at high reduction temperatures and with Excess carbon was worked, it does not succeed in a clean separation high-carbon, segregated mass and low-carbon alloy achieve. This is due to the fact that the time it takes for the melt to solidify not enough to bring all of the excreted carbonaceous constituents to the surface of the bath. It is therefore desirable to reduce the carbon content to belittle other means. If necessary, segregation can then also occur be performed.

Bekannte Verfahren, die darin bestehen, auf eisenhaltige Schmelzen durch innige Berührung mit Schlacken einzuwirken, boten sich für die Aufgabe, kohlenstoffhaltige Bestandteile aus der Legierungsschmelze zu entfernen, nicht an. Die bekannten Verfahren zielen darauf ab, durch chemische Reaktionen zwischen der Schlacke und unerwünschten Oxyden oder dergleichen Bestandteilen der Legierungsschmelze, wie Schwefel, Phosphor, Substanzen zu erzeugen, die sich unter Mithilfe von Flußmitteln in der Schlacke auflösen. Auch silikonthermische Umsetzungen, Oxydationen sowie Wechselwirkungen zwischen Kalziumkarbid und Kieselsäure, z. B. zur Reduktion von Chromerz, sind mit Hilfe von Schlacken durchgeführt worden, die mit der eisenhaltigen Schmelze in Berührung gebracht wurden. Karbide, um deren Entfernung es geht, lösen sich aber nicht in Schlacken, und es war somit von der Anwendung von Schlacken keine brauchbare Lösung der gestellten Aufgabe zu erwarten.Known processes, which consist of iron-containing melts to act through intimate contact with slag, lend themselves to the task of carbonaceous Removing constituents from the alloy melt is not an issue. The known procedures aim through chemical reactions between the slag and unwanted Oxides or similar components of the alloy melt, such as sulfur, phosphorus, To produce substances, which with the help of fluxes in the slag dissolve. Also silicone thermal reactions, oxidations and interactions between calcium carbide and silica, e.g. B. for the reduction of chrome ore, are with Help has been carried out by slags that come into contact with the ferrous melt were brought. However, carbides, which are to be removed, do not dissolve in Slag, and so it was not a viable solution from using slag expected of the task at hand.

Zum Entkohlen siliziumhaltiger Ferrolegierungen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, indem gemeinsam folgende an sich bekannte Maßnahmen angewendet werden: a) Die kohlenstoffhaltigen Bestandteile der Legierungsschmelze werden durch Absenken der Temperatur in der Legierungsschmelze ausgeschieden und b) anschließend durch Eingießen der Legierungsschmelze in eine mit dieser nicht mischbare Schmelze abgetrennt und mit dieser Schmelze entfernt.According to the invention, silicon-containing ferro alloys are decarburized proposed by jointly applying the following known measures: a) The carbon-containing constituents of the alloy melt are reduced by lowering the temperature in the alloy melt precipitated and b) then through Pouring the alloy melt separated into a melt which is immiscible with this and removed with this melt.

Zum Absenken der Temperatur ist es nicht unbedingt notwendig, die Legierungsschmelze abstehen zu lassen; es genügt vielmehr bereits das Abkühlen während des Abstechens aus dem elektrischen Lichtbogenofen, um das Absenken der Temperatur so weit zu treiben. Die mit der Legierungssehmelze nicht mischbare Schmelze trennt die kohlenstoffhaltigen Bestandteile mechanisch ab, und diese werden mit der Schmelze zusammen entfernt. Die Schmelze, welche die als Auswaschen zu bezeichnende Reinigung vornimmt, kann nach beendeter Reinigung von der Legierung abgegossen werden.It is not absolutely necessary to lower the temperature Allow molten alloy to stand out; rather, it is sufficient to cool down during parting from the electric arc furnace to lower the temperature to drift so far. The melt, which cannot be mixed with the alloy sea salt, separates the carbonaceous constituents are mechanically removed and these become with the melt removed together. The melt that carries out the cleaning process that can be described as washing out can be poured from the alloy after cleaning is complete.

Die Entfernung des Kohlenstoffes aus der Legierungsschmelze unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung beruht nicht auf chemischen Wechselwirkungen zwischen einer Schlacke und der Legierungsschmelze, sondern stellt einen rein niechanischen Vorgang dar. Die Karbide, Mischkarbide oder der Graphit lagern sich an der Schmelze an, die zur Reinigung verwendet wird.The removal of the carbon from the alloy melt under Application of the method according to the invention is not based on chemical interactions between a slag and the alloy melt, but represents a purely mechanical occurrence The carbides, mixed carbides or graphite are deposited on the melt, which is used for cleaning.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, Schlacken, d. h. oxydische Schmelzen, zu verwenden, wobei es möglich ist, Schlacken sauren bis basischen Charakters zu benutzen. Die Zusammensetzung der Schlacken spielt hierbei eine untergeordnete Rolle, weil die Wirkung des Reimgens oder Auswaschens rein mechanisch ist. Es ist allerdings auch möglich, die Zusammensetzung der Schlacken im sauren, neutralen oder basischen Bereich so zu wählen, daß gleichzeitig auch noch andere unerwünschte Stoffe aus der Legierungsschmelze entfernt werden. In jedem Fall ist Bedacht darauf zu legen, Zusammensetzungen zu vermeiden, die zu unerwünschten Reaktionen zwischen der Schlacke einerseits und der zu reinigenden Legierung anderereseits Anlaß geben könnten.It has been found to be particularly useful to remove slag, d. H. oxidic Melting, to be used, it being possible to use slags of acidic to basic character to use. The composition of the slag plays a subordinate role here Role because the effect of rhyming or washing out is purely mechanical. It is however also possible the composition of the slag in the acidic, neutral or basic range to be chosen so that at the same time other undesirable Substances are removed from the alloy melt. In any case, care should be taken to lay down to avoid compositions that lead to undesirable reactions between give rise to the slag on the one hand and the alloy to be cleaned on the other could.

Die reinigende Wirkung beruht vermutlich auf Oberflächenspannungsvorgänge. Da die Wirkung der Schlacke im wesentlichen mechanischer Art ist, wird es im allgemeinen nicht erforderlich sein, eine Schlacke ganz besonderer Zusammensetzung zu verwenden, d. h., es können Schlacken benutzt werden, wie sie im metallurgischen Betrieb aus anderen metallurgischen Prozessen ohnehin anfallen. Ein besonderes Erschmelzen von Schlacken wird sich im allgemeinen erübrigen. Sofern die jeweilig benutzte Schlacke nicht allzu große Kohlenstofhnengen hat aufnehmen müssen, ist sogar eine wiederholte Verwendung möglich.The cleaning effect is probably based on surface tension processes. Since the action of the slag is essentially mechanical, it will generally be it is not necessary to use a slag with a very special composition, d. That is, slags can be used, as they are in the metallurgical plant other metallurgical processes anyway. A special melting of There will generally be no need for slag. Provided that the slag used in each case has not had to absorb too large amounts of carbon, even a repeated one Use possible.

Mit dem Verfahren des Auswaschens gemäß der Erfindung gelingt es, den Kohlenstoffgehalt von Werten, die über 10/0 liegen, auf etwa 0,1% herabzusetzen. Mit derartigem Kohlenstoffgehalt können dann ohne weiteres auch Seigerverfahren durchgeführt werden; uni den Kohlenstoffgehalt noch weiter herabzusetzen, falls dies erwünscht ist.With the method of washing out according to the invention it is possible reduce the carbon content from values above 10/0 to around 0.1%. With such a carbon content, Seiger processes can then easily be used be performed; and to further reduce the carbon content, if this is desirable.

Nachfolgend werden Beispiele für die Durchführung des Verfahrens -angegeben.Examples of the implementation of the method are given below.

Beispiel 1 Eine Eisen-Silizium-Chrom-Legierung mit 41,6,% Silizium, 31,80/0 Chrom, 1,03 % Kohlenstoff und Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen wird durch eine saure Schlacke der Zusammensetzung 44,6% Kieselsäure, 25,36 % Magnesiumoxyd, 18,36 % Tonerde und Rest Kalziumoxyd sowie andere Oxyde hindurchgegossen, wobei das Gewichtsverhältnis von Legierung zu Schlacke 2: 1 beträgt. Nach der Behandlung enthält die Legierung 0,13 0/0 Kohlenstoff. In der Schlacke hat sich der Kohlenstoffgehalt auf 1,67% angereichert. Die Ausbeute an Legierung mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,13% beträgt 96%, bezogen auf das eingesetzte Legierungsgewicht.Example 1 An iron-silicon-chromium alloy with 41.6% silicon, 31.80 / 0 chromium, 1.03% carbon and the remainder iron with the melting-related Impurities are caused by an acidic slag of the composition 44.6% silica, 25.36% magnesium oxide, 18.36% clay and the remainder calcium oxide and other oxides poured through it, the weight ratio of alloy to slag being 2: 1. After treatment the alloy contains 0.13% carbon. In the slag, the carbon content has increased enriched to 1.67%. The yield of alloy with a carbon content of 0.13% is 96%, based on the weight of the alloy used.

Beispiel 2 Eine Eisen-Silizium-Chrom-Legierung mit 38,8 % Silizium, 42,1% Chrom, 2,1% Kohlenstoff und Rest Eisen mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen ` wird durch eine basische Schlacke mit 50,1% Kalziumoxyd, 27,6 % Kieselsäure, 9,5 % Magnesiumoxyd, 5,76 °/o Aluminiumoxyd, 1,0 % Chromoxyd und Rest andere Oxyde hindurchgegossen, wobei das Gewichtsverhältnis von Legierung zu Schlacke 2: 1 betrug. Es ergab sich eine Legierung mit 0,14% Kohlenstoff und eine Schlacke mit 4,0% Kohlenstoff. Die Ausbeute an Legierungsmetall mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,14% betrug 93 %, bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Legierung.Example 2 An iron-silicon-chromium alloy with 38.8% silicon, 42.1% chromium, 2.1% carbon and the remainder iron with the impurities from the melting process `is replaced by a basic slag with 50.1% calcium oxide, 27.6% silica, 9.5 % Magnesium oxide, 5.76% aluminum oxide, 1.0% chromium oxide and the remainder other oxides poured through, the weight ratio of alloy to slag being 2: 1. It happened an alloy with 0.14% carbon and a slag with 4.0% carbon. the Yield of alloy metal with a carbon content of 0.14% was 93%, based on the weight of the alloy used.

Claims

Claims: 1. Process for decarburizing silicon-containing ferro alloys, G e k e n n n n z e i n e t d u r c h the common application of the following per se known measures: a) The carbonaceous constituents of the alloy melt are deposited by lowering the temperature in the alloy melt, b) then by pouring the alloy melt into one that is immiscible with it Separated melt and removed with this melt.

2. The method according to claim 1, characterized in that according to measure b) as an immiscible melt known slag melt with acidic to basic character is used will. Considered publications: German patent specifications No. 220 035, 682,997; Austrian Patent No. 143 288; Swiss patent specification No. 107,032; British Patent Nos. 589125, 789 036; U.S. Patents No. 1597 000, 2 208 974.