DE1598790C - Verfahren zur Bestimmung des Eisenoxidgehaltes einer metallurgischen Schlacke bzw. deren Metallbades beim Schmelzen von Eisen und Stahl - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur zienten, so daß es bei der pyrometrisclien Tempera-Bestimmung des Eisenoxidgehaltes einer metallurgi- turmessung dieser Metalle möglich ist, die entsprechen Schlacke bzw. deren Metallhades beim chende Korrektur vorzunehmen und damit die wahre Schmelzen von Stahl und Eisen, das eine Steuerung Temperatur zu erhalten.

der für jeden Schmelzvorgang wichtigen Verschlak- 5 Für die Schlacken sind die Emissionskoei'fizienten

kung ermöglicht. kaum bekannt und so variabel, daß die optische

Es ist bekannt, daß verschiedene Verunreinigun- Bestimmung der wahren Temperatur von Schlacken gen. die in dem chargierten Metall und in dem für ohne besondere Hilfsmittel unausführbar ist. Bei

die Wärmeerzeugung benötigten Brennstoff vorliegen bestimmten Pyrometern werden besondere Filter be-

h/w. während des Schmelzvorganges entstehen io nutzt, mit deren Hilfe man wie hei schwarzer Strah-

durch die Schlacke aus dem Metallbad entfernt wer- lung messen und daher auch ohne Schwierigkeit die

den. Hei den meisten Schmelzvorgängen stehei die Temperatur geschmolzener Schlacken bestimmen

\rt und Zusammensetzung der Sehlacke mit der kann. Eintauchbare Thermoelemente können für

üualität des erzeugten Metalls in unmittelbarer diesen Zweck ebenfalls benutzt werden. Bei den!

Beziehung. Ins'^sondere der Gehalt der Schlacke 15 Verfahren gemäß der Erfindung wird zunächst dl·:

yn Oxiden, der hei Eisenschmelzen Eisenoxide. wahre Temperatur einer Schlackenprobe oder des

Siliziumoxide und Manganoxide umfaßt, ist für den Schlackenbades bestimmt. Dies kann z. B. mit einem

¹ ri'olg der Schmelze weitgehend bestimmend. Gesamtstrahlungspyrometer, das für ein Messen wie

So ist ein hoher Gehalt an Metalloxiden in dei bei schwarzer Strahlung eingerichtet ist. oder mit

Sehlacke Kennzeichen für stark oxidierende Schmelz- 2^ Hilfe eines eingetauchten Thermoelementes ge-

hedingungeii. Übertrieben große Oxydation während schoben. Man kann die Temperatur der Schlacke

lies Sehiiii'l/ens führt zu Einschlüssen. Hohlräumen auch mit guter Nüierun» dadurch bestimmen, daß

und anderen Fehlern in den Gußstücken, die aus dem man die wahre Temperatur des Metallbades mißt.

Metall erzeugt werden, während ühermäßi» reduzie- das in Berühruni; mit dem SchlackenbaJ steht: D;¹

rcndeSchmelzbedingungen. die sich in einem niedrigen 25 die Schmelze auf dem Metallbad schwimmt, sind

Gehalt der SchliKKc an Metalloxiden äußern. Fehler ihre Temperatur und die des Metallbades einander

wie Gasbildung, ^hot tc.rs . u""J andere Dendrit- ziemlich gleich. Als zweiter Schritt wird die schein-

Ü-iliiungen ';,'.folge der Gegenwart von Wasserstolf bare Temperatur der Schlacke mit Hilfe eines nor-

m der Schmelze verursachen. malen optischen Pyrometers, also ohne Berück-iiehti-

Aulgabe der Erfindum: ist. ein Verfahren für eine 30 gung des Emissionskoefl'i/ienten. gemessen. Die

•cIiikIL· Abschätzung des Eisenoxidgehaltes der Differenz zwischen der wahren und der erhaltenen

Schiiu',c oder der auf dem Metallbad liegenden scheinbaren Temperatur entspricht dem Emissions-

Schlacke zu schaffen. Entsprechend dem Ergebnis Koeffizienten der Schlacke.

tier Messung können die Schmelzbedingungen so gc- Der Ernissionskoeifizient steh;, wie gefunden

steuert w erden, daß ein dem Optimum der Melalliiuali- 35 wurde, in direkter Beziehung zu dem Eisenoxidge-

tät entsprechender Oxydationsgrad eingestellt wird. halt der Schlacke, so daß man ihn oder die Differenz

Die gestellte Aufgabe wird eilindungsgemäß da- zwischen der wahren und der scheinbaren Tempera-

ikirch »ein,-, daß die v·. ,,!-.rc Ti^r.p-.-i.'iKir der Schlacke tür zur Messung des Eisenoxidgehaltes der Schlacke

und ohne Berücksichtigung des Emissionskoeffi/ien- benutzen kann. Man wird dadurch in den Stand

ten die scheinbare optische Temperatur der Schlacke 40 gesetzt, den Schmelzvorgan», zu lenken, d. h. den

lieme-'.en werden und il e D:lferen/ iheser beulen Tem- Oxydations»rad in der Schmelze zu erhöhen oder /u

peraturen al· Maß für den Eiscnoxiduehalt bestimmt erniedrigen, wie dem Fachmann bekannt isi. und so

' ".I den Fisenoxidgehalt der Schlacke auf den für das

De I Hindun.; ist auf alle Arten von Sch.nc!/- /u ei zeugende Metall »iinMmen Wert einzustellen

,'iivc'eii mit Gußeisen. Roheisen und Stahl anzii- .15 Eine solche Einstellung würde z.B. beim Schmelzen

wenden. ii. einem Kiipol-Ofcn in einem Verringern rler I.uft-

Ά111Ι die Temperatur einer Schlacke mit Hilfe zufuhr zur Erniedrigung des Oxydationsgrades ode·' in

eines Pyrometers gerne-·. 11. -ThUIt man nicht die einer Zugabe von Kohle zu dem gleichen Zweck

-^.ilii'. I einperatur. Das liegt daran, daß die Schlacke bestehen. Im Falle der Benutzung von Gas oder Ol

kein schwarzer Strahlei r.i. wie fii 1 «lic Pyrometer- .v· ,ils Brennstoff würde das Einstellen eines geringeren

'■ie--im>: ei forderlich, sondern ilu I missionskoefii Oxvdatioiisgrades in einer Verändern!¹,» der Flammcn-

/iciit von I. dein Wert für .chvvai/e Strahlung, ah- f_ar|\_c duich stärkere oder schwächere Zuführung

weicht. Nur bei einem sogenannten schwarzen von Brennstoff im Vergleich zur Veibieniiungslufl

■'.,ahlei . der das bei einer bestimmten Temperatur bestehen. Im Falle elektrischer Beheizung könnte

eiicichhare Maximum an I ichlwdlcr, i-.neruie aus- 55 _L.j_ne solche Einstellung in der Einfühlung eines

'lahll. ist der mit einem l'yiomeler erhaltene Wert kohlenstoffhaltigen Materials in das Bad zur Er-

i'leich der wahren I eniperaliir. wie sie mit einem niedrigung des Oxydationsgrades oder in der Zugabe

eingetauchten I hei nioelcnient gemessen werden von Eisenoxid /ur Erhöhung des Oxydationsgr.ulcs

kann. Ist der F1nission-.koe.fli/ien1 eines Körper* bestehen.

klciiKT als I. d. h., wird nut ein I eil der I.iihtwellen 60 Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausfüli-

'iis'ievandi. die ein schwarze·· Köipu bei der »lei- ruinisbeispieles näher erläutert werden, das eint

eh 11 Ί einperatur abgibt, dann mißt man mil dem Anwendung des erfindungsgemüßen Verfahrens auf

i\r-i ,ii'er ein-.¹ /11 nicilrmc scheinbare Tciiipciatur- ₍|;,s Schmelzen von Gußeisen im Kupol-Ofen be-

¹VIiCiIi di.-r l^;.ini-..ionskodli/i,nt bekannt ist. kann mit schreibt. Die Zeichnung zeigt eine Eichkurvt· für

di-sscn Hilfe eine einsprechende Korrektur der erhul- fi₅ den im Aiisführtmgsbeispii'l betrachteten Fall, die

'vneii sein, inbaien I empci ,lim ,iiisi-v ΙΪ1Ι111 weiden die Beziehung zwischen dem Eisenoxidgchall der

ν >i-chinolzen ■ Metalle, v.it Roheisen. Gußeisen und Schlacke und der Dilfertn/ zwischen wahrer und

',lahl hallen zieinl-ch gut bel·.unite linissionskoclli scheinbarer Temperatur der Schlacke darstellt.

Fiin Kupol-Ofen wurde chargiert und auf die Schmelztemperatur des Metalls gebracht. Zwei Stunden nach dem Erreichen der Arbeitstemperatur wurde die wahre Temperatur der von dem vorderen Schlackenabzug ablaufenden Schlacke mit Hilfe eines Platin-Thermoelements gemessen. Sie betrug 1510 C. Ungefähr zur gleichen Zeit wurde die Temperatur der Schlacke unter Benutzung eines Pyrometers gemessen, das kein Filter zum Ausgleichen der Abweichung der Strahlung von schwarz enthielt. Die scheinbare Temperatur lag bei 1475 C. Die Differenz zwischen Jer wahren und der schein-Iviren Temperatur betrug also 35 C. Gemäß der Zeichnung entspricht das einem Eisenoxidgehalt Vim R.8 " ii. Da dieser zu hoch war. wurde die Luft zufuhr erhöht. Nach weiteren 30 Minuten wurden die gleichen Temperaturmessungen ausgeführt. Die wahre Temperatur hatte jetzt 15Ii5 C erreicht und ehe scheinbare Temperatur war 1470 C. Die DiITereiiz betrug demzufolge 55 C₁ was gemäß der Zeichllung einem Eisenoxidgehalt von 5.4 ° » entspricht. In der gleichen Zeit änderte sich die Farbe der Schlacke; sie erschien heller und zeigte damit einen geringeren Oxulalionsgrad an.

Zur Aufstellung der in der Zeichnung dargestellten Kurve wurde eine Reihe von Versuchsschmelzen mi· unterschiedlichen Oxulationsgradeti durchgeführt. Fs wurden bei diesen Versuchen gleichzeitige Messungen der wahren und der scheinbaren Temperatur der Schlacke gemacht und dabei Proben zur Analyse iles Fisenoxids genommen. Der analytisch ermittelte liseiHixidgehalt wurde gegen die Differenz zwischen ahrer und scheinbarer Temperatur aufgetragen. Die Messungen tier wahren und der scheinbaren Temperatur können mit Hilfe zweier Teilstrahlungsiider (iesamtstrahlungs-Pyrometer durchgeführt werden. Das Pyrometer zur Messung der wahren Temperatur muß dann mit entsprechenden Filter-Medien für den Ausgleich der Abweichuim von tier schwarzen Strahlung ausgerüstet sein, wohingegen die Messung der scheinbaren Temperatur ohne solche Kompensniionsfilter gemacht wrd.

Hei Anwendung der Erfindung ist zu berücksichlieen. dall die neben ck'ni Eisenoxid in der Schlacke enthaltenen Bestandteile für den Emissionskoeffizienten mitbestimmend sind. Zum Beispiel kann bei einer basischen Schlacke, die einen hohen CaO- und MgO-Ciehall hat, aber niedrig im SiO,-Gehalt ist. die genaue Beziehung zwischen dem Fisenoxidgchalt und dem

Fmissionskoeflizten.en

mehl

Sc

un

die ulciclu· sein, wie bei einer sauren

niedrigem MgO- und CaO- und verhalt».« .L^

hohem SiO.-Gehalt. Es ist aus diesem C

besser, die in der Zeichnung dargestellte Be/ ehung

Tür jede Art ve.» Schmelzvorgang und ^sfj^hlilLk.^L

gesondert aufzustellen. Der Eisenox.dgehalt α ml

damit zur einzigen Variablen.

In der Praxis ist die Zusammensetzung einei Schlacke mit Ausnahme des F.isenox.dgehaltes zie.iilich leicht zu regulieren, da diese durch die Anteil·. der beim Schmelzprnzcß benutzten Flußmittel bestimmt wird. Der Eisenoxidg.halt hängi |cdoch grundsätzlich von dem O.xydnliousgrad der Schmei.. - ,5 ab. Die Erfindung gibt eine Möglichkeit /u einei genauen und sofortigen Einstellig der Oxydationsgrad-s da durch sie die Schmelzt idingimgen entsprechend den Erfordernissen geändert werden können. Da sich der Oxydationsgrad heim Schmelzen ohne vorherige Anzeichen in kurzen Zeitabschnitten ändern kann, ist es nicht möglich, sich zur Steuerung des Schmelze orga.iges auf eine chemische AnaUse verlassen: Dfe Analysen-Methoden für Eisenoxid

h ähd d Analyse

zu

sind zeitraubend, so daß noch während der Analyse verschiedene Veränderungen des Oxydationsgrades stattrinden können. Bei Benutzung des errmdun.'isgemäßen Verfahrens läßt sich dagegen der Oxulationsgrad der Schlacke sofort feststellen. Eine sehr geeignete Methode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist z. B. die Benutzung aufzeichnender Pyrometer sowohl für die wahre als auch für die scheinbare Temperatur der Schlacke Es können dann kontinuierliche Bestimmungen des Eisenoxidgchaltes der Schlacke gemacht und jederzeit entsprechende Korrekturen durch das Bedienungspersonal vorgenommen werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Bestimmung des Eisenoxidue-

   !laites einer metallurgischen Schlacke, die beim Erschmelzen von Elisen wie Gußeisen. Roheisen und Stahl verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die wahre Temperatur

   der Schlacke und ohne Berücksichtigung des Emissionskoeffizienten die scheinbare optische Temperatur der Schlacke gemessen werden und die Differenz dieser beiden Temperaturen als Maß für de;·· Eisenoxidgehalt bestimmt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen