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'Verfahren- zum Reinigen von ätählschmeiaen.
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Die Stähle weisen. bekanntlich verschiedene Fehler, auf, von Gienen
die einen innere Ursachen haben-und von ihrer eigenen Zusammensetzung herrühren,
während die anderen äußere Ursachen haben und insbesondere von der feuerfesten Ansnleidung
der Gießpfanne, von ungeeigneten Lacken oder Zementen zum Schutz der itokille und
von anderen Einflüssen herrühren können. Spuren von: feuerfestem. Material sowie
I=alkteile können nämlich durch den flüssigen Stahl mitgerissen werden, sei. es
in den Blockkern oder direkt unter die Blockhaut. 4eiterhin können ` gasförmige
Zinschlüsse an denselben Stellen herausgebildet werden; diese zinschlüsse sind auch
sehr schädlich und liegen am Ursprung der beim Walzen der Blöcke entstehenden Risse.
Schließlich sättigt, -sieh beim Gießen in eine Kokille der Stahl durch die heftige
Durchwirbelung der Luft mit Sauerstoff, welcher zu den bereits-,in dem Metall enthaltenen
Oxyden hinzutritt.
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Alle diese Verunreinigungen beeinträchtigen die Qualität des Stahls,
welcher unter den günstigsten Bedingungen geläutert .werden muß.
Die
üblichen Läuterungsverfahren benutzen- als Reduktionsmittel Silizium (in Form von
FeSi, FeGröi oder irgendeiner anderen kohlenstoffarmen Siliziumverbindung), Aluminium
oder ein Gemisch dieser beiden Stoffe, oder Mangan in Form von Feikin oder Spiegeleisen.
- .-. ' Tun ist 'aber der -mit weichen Stählen unter diesen Bedingungen erzielte
Unberuhigungsgrad unzureichend und die allgemein be-nutzten Mittel um das
Freihalten des Blockkopfes zu verlängern sind -ohne nachhaltige Jirkun g- auf die
Ausbildung des Blockes.-Die Pfändung betrifft die iierstellüng von zusammengesetzten
Pulvern; welche ausgezeichnete Frischeigenschaften für Stähle haben . Die i!>*findung
betrifft im besonderen die Herstellung von reduzierenden'Pulvern, welche ein hohes
Auflösungsvermögen gegenüber den ketalloxyden haben und unter den vorkommenden Arbeitsbedingungen
Teilchen ergeben, deren Konsistenz für ihr Zusammenbacken günstig-ist. -Diese Pulver
haben eine doppelte Wirkung: 1.) Eine chemische 'Jirkung, welche den Schwefel-
und Sauerm-.-stoffgehalt möglichst weit verringern soll.
2.) 'Eine
physikalische Jirkung, welche feine und sehr feine Einschlüsse durch Begünstigung
ihres Zusammenbackens verhindern soll.
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Nach dem Stokeschen Gesetz und bei gleicher Frischdauer ist. nämlich
die Verschlackung der Einschlüsse umso weiter getrieben, je flüssiger der Stahl
ist, d.h. je beißen er ist, und je größer die Einschlüsse sind.
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Erfindungsgemäß werden hierfür gewisse Fluoride der Alkalien oder
anderer Elemente entweder in kischuhg mit geeigneten Bonderivaten oder in chemischer
Verbindung mit denselben benutzt, in Form von Fluoboraten, und. zwar allein oder
in Kombination mit alkalischen oder anderen Borohydriden.
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Man kann auch wasserfreie oder hydrierte Borate oder Phosphate benutzen,
und zwar entweder allein und getrennt oder in Mischung mit den obigen Produkten.
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Zur Erleichterung der Löslichkeit der Oxyde in den obigen Produkten
werden diesen Flußmittel zugesetzt,-wie Fluoride, insbesondere Natrium-, Lithium-
und Kaliumfluoride, sowie Reduktionsmittel, wie Kohlenstoff.. Silizium, Mangan
oder Aluminiuni. .
Diese letzteren Elemente können auch in
statu nascendi unter den vorkommenden .Arbeitsbedingungen durch Benutzung ihrer
entsprechenden Karbide und Fluoride erzeugt werden, wobei die-Karbide ein großes
Reduktionsvermögen für die Oxyde-und Metallsulfide haben.
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Die Reduktion wird durch das Vorhandensein von alkalischen -Karbonaten
aktiviert, deren Basizität einen wesentlichen Faktor für die Reduktion bildet.
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Eine typische Zusammensetzung der vorgeschlagenen Frischpulver in
Prozenten ist folgende: -
| wasserfreies Borax '. . . . . . ' 80 gö |
| Natriumfluorid . . . . . . . . 1% |
| Natriumkarbonat . . . . . . . . 1 ;fu |
| Kaliumkarbonat . . . . . . . . 1 /a |
| Graphit . . . . . . . . . . . 5 % |
| Schwärze- . . . . . . . : . . : 3 % |
| ' 100 96 |
Die Herstellung des Zusatzprodukts erfolgt folgendermaßen: Man mischt entweder wasserfreie
alkalische Borate mit alkaliachen Fluoriden, wobei dem Gemisch alkalische Karbonate
und
sehr fein verteilter stabiler Kohlenstoff, z:B. Graphit, zugesetzt
wird, oder Borsäure und alkalische Fluoride in Gegenwart von alkalischen F1ußmitteln,
oder alkalische oder andere Fluoborate mit Fluoborsäure oder Fluoriden, alkalischen
oder anderen Fluosilikaten oder Fluotitanaten.
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Die alkalischen Derivate können ganz oder teilweise durch Fluoride
der seltenen Erden ersetzt werden, z.B. Cerium-Fluorid, -Fluoborat oder -Fluosilikat.
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Der Kohlenstoff kann-in den obigen Getiischen entweder ganz oder teilweise
durch die Zlemente der vierten Gruppe der 11Iendelejew'schen Tafel ersetzt werden.
Das Bor kann in den obigen Mischungen entweder vollständig oder teilweise durch..
die Elemente der dritten Gruppe ersetzt werden, z.B. Titan. Die Stähle, welchen
dieses Gemisch zugesetzt wird, sind hauptsächlich unberuhigte Stähle. Es-kann jedoch
auch unter gewissen Bedingungen für beruhigte oder halbberuhigte Stähle verwendet
werden.
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Im ersten Falle bewirkt der' Zusatz der Produkte eine erhebliche Zunahme
des-Efferveszierens der Blöcke, wobei häufig, insbesondere bei Blöcken deren Gewicht
kleiner als- fünf Tonnen ist.,-ein leichtes -Arästeigen der freien Oberfläche des
kochenden
Blockes eintritt, wobei sich der Normalstand erst kurz
vor -der Ausformung wieder bildet.
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Bei weichen Stählen unterhält die in mehreren lialen vorgenommene
Zugabe das Efferveszieren und erzeugt ein kräftiges längeres Kochen in der Kokille.
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Bei beruhigten harten Stählen mit einer Festigkeit von über 60 kg,
d.h. bei Stählen, welche im allgemeinen nicht- mit exothermischen die Lunkerbildung
verhindernden Pulvern behandelt werden, stellt man-ein dbsinicen des Blockkopfes
in der Kokille um einige Zentimeter fest, was ein Zeichen für eine erheblich weitergetriebene
Entgasung ist.
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Das Zusatzprodukt soll in seiner aktivsten Form einen Anteil an Lösungsmitteln
und an ideduktionsstoffen besitzen, welcher-: bis 85 % und selbst bis 90 l geht,
jedoch nicht unterhalb dieser Werte liegt, um eine zu kräftige Konsistenz der gebildeten
Schlacke zu verhindern.
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Das erhaltene Produkt wird dem geschmolzenen Stahl-in einer. Menge
zugesetzt, welche kleiner als 0,1 kg je Tonne oder gleich diesem Betrag ist. Es
kann jedoch auch erforderlich sein, bis auf 0,01 kg herunterzugehen, oder
1 oder sogar 2 kg zu benutzen, Es -ist ferner zu. bemerken, daB bei unberuhigten,
halbberuhigten und insbesondere beruhigten Stählen mit starkem Kohlenstoffgehalt
der
Zusatz des Frischproduktes gestattet, entweder in der Kokille oder in der Gießpfanne
oder ganz allgemein in einem beliebigen anderen Stadium der Herstellung des Stahls
eine beträchtliche Verringerung des Gehalts an Stickstoff festzustellen, welcher
bekanntlich gewöhnlich im Zustand feiner Nitridnadeln vorhanden ist, weiche das
Kristallgitter des Stahls stören. min großer Teil dieser gebildeten Nitride wird
in den durch das Frischprodukt erzeugten flüssigen Schlacken gelöst, und die unter
diese Arbeitsbedingungen gebildeten bis 2.000o stabilen Boronitride bewirken eine
sehr beträchtliche Veränderung des Kristallgefüges, wodurch eine sehr erhebliche
Verbesserung der Güte des Stahls entsteht, und zwar insbesondere durch die erhebliche
Vergrößerung der mechanischen Festigkeit desselben..
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Die Anwendung des Frischprodukts erfolgt folgendermaßen: Das Produkt
wird entweder mit der Schaufel während des Gießens in Gießpfannen oder Kokillen
zugesetzt, oder in Dosierkartons, wobei jeder Karton ein genaues Gewicht des Produkts
enthält, welches den Gießbedingungen und der Art des Stahls angepaßt ist. Schließlich
kann es der Schutzpappe beigegeben werden, die üblicherweise zur Verhinderung von
Gußfehlern in den Kokillenfuß vor dem Gießen gestellt wird, wodurch nicht nur die
Schutzwirkung der Kartons vergrößert wird, sondern auch eine °sithere Garantie dafür
. erzielt - wird., ;daße -der.; .Zusatz des Produk,-tes
in genau
dosierter Menge stets im günstigen Augenblick des Gusses erfolgt. Schließlich ist
es möglich, durch die Länge des in die Kokille eingelegten Kartons die selbsttätige
Dosierung des Produkts entsprechend den Abmessungen des Blocks zu erzielen.
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Die durch die Benutzung der zusammengesetzten erfindungsgemäßen Frischpulver
erzielten Vorteile sind insbesondere folgende: a) die günstige Ausbildung des Blasenkranzes
und die gleichzeitige Verbesserung der Blockoberfläche, sowie die Verringerung des
Schwefelgehalts, welcher sehr gering sein soll (möglichst kleiner als 0,02 um die
Absonderung des Schwefels zu verringern; b) die Verringerung des Sauerstoffgehalts
durch selektive . Extraktion der Oxyde; c) die Verringerung der durch. innere oder
äußere Ursachen erzeugten Einschlüsse; d) Dias gleichmäßige. Schließen der Blockoberfläche
bei etwas längerem Offenbleiben des Kopfes, was eine bessere Entgasung zur Folge
hat;
e) die beträchtliche Verringerung des Stickstoffgehalts, welche
eine sehr erhebliche Verbesserung der Qualität des Stahls zur Folge hat; f) der
Zusatz des Produkts erzeugt keinen unangenehmen oder störenden Hauch oder Geruch
während der Anwendung. Nachstehend sind einige Beispiele für die zahlreichen möglichen
Anwendungen der 'wfindung angegeben: Beispiel 1: Es werden 22 Tonen weichen Stahls
mit 120 kg Fe-Vn und 100 kg Spiegeleisen behandelt, wobei im Augenblick des
Gusses 1000 g. des erfindungsgemäßen typischen Gemisches einem Barren von 4,5 Tonnen
zugesetzt wurden.
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Eis wurden folgende k#rgebniäse erzielt:
| behandelter nichtbehandelter |
| Stahl v Stahl |
| Kopfabfall 295 g@o 415 y6 |
| Fußabfall 2 g6 295 gö |
| insgesamt 4,5 °,@ 7 g@ |
Beispiel 2: Es wurden 50 Tonnen Stahl für Bandeisen mit 250 kg
.Fe-14in und 30 kg Anthrazit behandelt, wobei im Augenblick des Gießens 1000 g des
gleichen Zusatzproduktes in einer-Kokille von 7 Tonnen zugesetzt wurden:
| behandelter nichtbehandelter |
| Stahl Stahl |
| Gesamtabfall 299 13 °ö |
Als Beispiel für die Herabsetzung des Stickstoffgehalts sei angegeben, daß dieser
von 0,015 #o bis auf 0,004 % durch Behandlung von 25 Tonnen Stahl mit 50 kg Frischpulver
herabgesetzt wurde.
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Die behandelten Stähle besitzen in jeder Hinsicht einen höheren Frischgrad..