DE1806155A1 - Propellant for addition to molten steel and process for making unkilled steel - Google Patents
Propellant for addition to molten steel and process for making unkilled steelInfo
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Description
Treibmittel für den Zusatz zu geschmolzenem Stahl und Verfahren zur Herstellung von unberuhigtem Stahl Zusammenfassung: Herstellung von unberuhigten Stahlschmelzen, insbesondere unberuhigten Stahlschmelzen mit einem mittleren und hohen Kohlenstoffgehalt, durch die Zugabe eines Eisencarbonat enthalterden Treibmittels zu einem Stahlschmelzbad. Propellant for addition to molten steel and process for Manufacture of unkilled steel Summary: manufacture of unkilled steel Steel melts, especially unkilled steel melts with a medium and high carbon content, due to the addition of a blowing agent containing iron carbonate to a molten steel bath.
Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Treibmittel (Zusatzmittel für unberuhigten Stahl-rimmig agent), rä@lich Eisencarbonat (FeCO3), für die Herstellung von unberahigten Stahlmassen von mittlerem und hohem Kohlenstoffgehält. The invention relates to a novel propellant (additive for unquenched steel-rimmig agent), spatial iron carbonate (FeCO3), for the manufacture Contained from unaffected steel masses of medium and high carbon content.
Für die Herstellung von unberuhigtem Stahl von hoher Qualität ist die En@wicklung von großen Mengen Gas, haupt sächlich Kohlenmonoxyd, während der Verfestigung des Blockes erforderlich. Die Gasentwicklung findet hauptesächlich an den Seitenwänden des Blockes entlang statt, da die Wände gute Keimbildungsplätze ergeben und da das Metall in Nähe der Seitenwände zuerst abkühlt und uie Löslichkeit eines ases in flüssigem Stahl abnimmt, wenn die Temperatur abnimmt. Das den Wändet der Form benachbarte Metall verfestigt sich zuerst und die Gasentwicklung in diesem Bereich vermindert den Kohlenstoffgehalt in Nähe der Wand, wodurch eine an der Außenseite liegende Ferritzone, die als "Randzone" ("rim") bekannt ist, gebildet wird, die ein Minimum von Oxydeinschlüssen aufweist. It is used for the production of high quality raw steel the development of large quantities of gas, chiefly carbon monoxide, during the Solidification of the block required. The gas development takes place mainly along the side walls of the block, as the walls are good nucleation sites and since the metal in the vicinity of the side walls cools down first and gives rise to solubility of an ases in liquid steel decreases as the temperature decreases. That walls Metal adjacent to the mold solidifies first and the development of gas in it The area decreases the carbon content near the wall, creating one on the outside lying ferrite zone known as the "rim" is formed, the has a minimum of oxide inclusions.
Blöcke mit einer geringen Treibwirkung (rimming action) (schwache Kohlenmonoxydentwicklung) enthalten viele Gasblasen in Nähe der Blockoberfläche, die von der erstarrenden Metallgrenzfläche während der Verfestigung eingeschlossen werden. Wenn ein Block nachfolgend ausgewalzt wird, werden viele dieser Gasblasen, die as Lunker oder Gaseinschluß bezeichnet werden, und die in Nähe der Blockoberfläche eingeschlossen worden waren, an die Ätmosphäre freigelegt, wobei sie oxydieren und Äder- und silberartige Oberflächenfehler (seam d silver type surface defect) verursachen. Blocks with a low rimming action (weak Carbon monoxide) contain many gas bubbles near the surface of the block, those trapped by the solidifying metal interface during solidification will. When a block is subsequently rolled out, many of these gas bubbles, which are referred to as voids or gas inclusions, and those near the surface of the block had been trapped, exposed to the atmosphere, where they oxidize and Cause vein-like and silver-like surface defects (seam d silver type surface defect).
Es ist allgemein bekannt, daß Stähle von mittleren und hohem Kohlenstoffgehalt, d.h. Stähle m@@ Kohlenstoff gehalten von etwa 0,12 % und darüber, schwer zu beunr@higen oder schwer zu einer starken Gasentwicklung zu @ gen sind (to rim) aufgrund der in der. Stahl verfügbar@ ungenügenden Sauerstoffmenge für die Vereinigung mit Kohlenstoff in dem Stahl, um Kohlenmonoxydgas zu entwickeln, das für eine gute Treibwirkung (rimming action) notwendig ist. Das Produkt von gelöstem Kohlenstoff und gelöstem Sauerstoff in einer Stahlschmelze ist für irgendeine @@-gebene Temperatur eine Konstante. Diese Bezichung wird durch die Gleichung [ C ] [ O ] = K ausgedrückt. Der Wert der Konstanten K @im@t mit der Temperatur zu, wobei jedoch die Beziehung zwischen dem gelösten Kohlenstoff und dem gelösten Sauerstoff gültigt bleibt. Aus dieser Beziehung ist ersichtlich, daß, wenn der Kohlenstoffgehalt des Stahls zunimmt, der Gehalt @@ gelöstem Sauerstoff abnimmt. Somit ist in Stahlmassen mit einem mittleren und hohen Kohlenstoffgehalt der Sauerstoff gehalt niedrig und es ist eine ungenügende Sauerstoffmenge für die Erzeugung der notwendigen Treibwirkung (rimming action) vorhanden. It is well known that medium and high carbon steels, i.e. steels with carbon held by about 0.12% and above, difficult to disrupt or are difficult to @gen to a strong gas development (to rim) due to the in the. Steel available @ insufficient amount of oxygen for union with carbon in the steel to evolve carbon monoxide gas that for good Rimming action is necessary. The product of dissolved carbon and dissolved oxygen in molten steel is for any given temperature a constant. This notation is expressed by the equation [C] [O] = K. The value of the constant K @ im @ t increases with temperature, but with the relationship between the dissolved carbon and the dissolved oxygen remains valid. the end From this relationship it can be seen that as the carbon content of the steel increases, the dissolved oxygen content decreases. Thus, in steel masses with a mean and high carbon content, the oxygen content is low and it is insufficient Amount of oxygen for generating the necessary rimming action available.
Das Problem der Erzielung einer guten Treibwirkun in Stahlzusammensetzungen
mit mittlerem und hohem Kohlen-
Es wurden viele Maßnahmen vorgeschlagen und viele Hilfsmittel angewendet in einem Versuch, die Treibwirkung in Stählen mit hohem und mittlerem Kohlenstoffgehalt zu verbessern. Es wurde vorgeschlagen, den Stahl auf einen niederen Kohlenstoffgehalt zu feinen, um eine Erhöhung des Sauerstoffgehaltes des Stahles zu ermöglichen und dann durch Zugabe von Kohlenstoff zu dem Stahl bei dessen Ablassen- in eine Pfanne den Stahl rückzukohlen. Dies ist eine gefährliche Praxis, da diese zu einem ungoeigneten Kohlenstoffgehalt führen kann.'Außerdem bewirkt die Zugabe von übermäßigen Mengen an Kohlenstoff zu flüssigem Stahl ein starkes Schäumen und da die-Reaktion sehr endotherm ist, wird häufig Temperatur in zu hohem Ausmaß in dem flüssigen Stahl vor dem Abgießen eingebüßt. Many measures have been suggested and many tools have been used in an attempt to investigate the driving effect in steels with high and medium carbon content to improve. It was suggested to put the steel on one lower Carbon content too fine to increase the oxygen content of the steel and then by adding carbon to the steel when it is drained charcoal the steel in a pan. This is a dangerous practice as this can lead to an unsuitable carbon content. In addition, the addition causes from excessive amounts of carbon to liquid steel, a strong foaming and since the reaction is very endothermic, the temperature is often too high in temperature lost to the molten steel before casting.
Die Zugabe tOn gebräuchlichen, fluoridhaltigen Promotoren für das Treiben (EntgasungswirkungY, beispielsweise von Natriumfluorid ist im allgemeinen mit Bezug auf die Förderung des Treibens in Stählen mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt unwirksam. Diese Promotoren treiben Fluoridgas aus, das die Keimbildung für andere Gasentwicklungen unterstützt; wobei jedoch kein Sauerstoff in dem Promotor anwesend ist, um die Bildung des notwendigen Kohlenmonoxyds zu unterstützen. The addition of common fluoride-containing promoters for the Propulsion (degassing effectY, for example of sodium fluoride is generally with reference to the promotion of propulsion in steels with medium and high carbon content ineffective. These promoters drive off fluoride gas, which nucleates others Gas developments supported; however, no oxygen is present in the promoter is to support the formation of the necessary carbon monoxide.
Nitrathaltige Promotoren für -die Pörderung des Treibens (Gasentwicklung) ergeben übermäßige Sauerstoffmengen, wobei jedoch der- Stickstoff, der sich -ebenfalls in dem Stahl löst, im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften des Endproduktes aufgrund der mit erhöhten Stickstoffgehalten ver"bundenen raschen Zunahme der Alterung nacht#ilig ist. Nitrate-containing promoters for promoting propulsion (gas development) result in excessive amounts of oxygen, but with the nitrogen, which also occurs dissolves in the steel, in terms of the physical properties of the final product due to the rapid increase in aging associated with increased nitrogen levels night is ilig.
Eisenoxyd, tiblicherweise in Porm von Walzenzunder, wurde dem Stahl während des Abgießens als Treibmittel (Entgasungsmittel) zugegeben. Jedoch enthalten Zusätze dieser Art genügend andere Verunreinigungen, um zu übermäßigen unerwünschten nichtmetallischen Einschlüssen in dem Stahl zu führen. Außerdem zersetzen sich die Eisenoxyde verhältnismäßig rasch, so daß die Treibwirkung keine ausreichende Dauer besitzt. Iron oxide, usually in the form of mill scale, was added to steel added during pouring as a propellant (degassing agent). However included Additions of this kind enough other impurities to cause excessive undesirable non-metallic inclusions in to guide the steel. aside from that The iron oxides decompose relatively quickly, so that there is no propellant effect has sufficient duration.
Natriumcarbonat wurde ebenfalls untersucht, wobei festgestellt wurde, daß es als 'llre-ib- oder Entgasungsmittel unbefriedigend ist. Bei Zugabe von Natriumcarbonat zu einem Stahlbad wird die folgende Reaktion erhalten: Das Natriumoxyd (Na20) ist stabil und daher ist der an das Natrium gebundene Sauerstoff für die Umsetzung mit Kohlenstoff und für die Pörderung des Treibens nicht verfügbar. Außerdem erfordert die rasche Zersetzung von Natriumcarbonat den Zusatz von übermäßigen Mengen, um das reiben aufrechtzuhalten. Das stabile Natriumoxyd schwimmt auf der Oberseite des Blockes und.führt eine starke Schlakkenbildung herbei, die die Gasentwicklung unterdrücken kann.Sodium carbonate has also been studied and found to be unsatisfactory as a 'llre-ib or degassing agent. When adding sodium carbonate to a steel bath, the following reaction is obtained: The sodium oxide (Na20) is stable and therefore the oxygen bound to the sodium is not available for the conversion with carbon and for the promotion of propulsion. In addition, the rapid decomposition of sodium carbonate requires the addition of excessive amounts to maintain rubbing. The stable sodium oxide floats on the top of the block and creates a strong slag that can suppress the development of gas.
Überdies muß ein Abschlacken in übermäßigem Umfang an den geschmolzenen Blockoberseiten ausgeführt werden, um ein geeignetes Abdecken (capping) des Blockes zu ermöglichen.In addition, deslagging must excessively affect the molten ones Block tops are designed to ensure a suitable capping of the block to enable.
Es wurde nunmehr gefunde,n,, daß ein kriftiges Treiben oder Entgasen (rimming action) in StZihlen von.mittlerem und hohem-Kohlenstoffgehalt durch den Zusatz von Eisencarbonat (FeCO3) zu dem geschmolzenen Stahl während dessen Vergießens erhalten werden kann. Überdies werden die vorstehend aufgeführten Nachteile durch die Verwendung von Eisencarbonat als Treib- oder Entgasungsmittel für unberuhigten Stahl ausgeschaltet. It has now been found, n, that a violent drifting or degassing (rimming action) in numbers of medium and high carbon content by the Addition of iron carbonate (FeCO3) to the molten steel during its casting can be obtained. In addition, the disadvantages listed above are by the use of iron carbonate as a propellant or degassing agent for the unsettled Steel turned off.
£isencarbonat- reagiert mit Stahl gemäß der nachstehend angegebenen Gleichung: Auf jedes Mol von zugesetztem Eisencarbonat werden 3 Mol Kohlenmonoxyd gebildet. Somit ist Eisencarbonat um 50 % wirksamer als Natriumcarbonat, das lediglich 2 Mol Kóhlenmonoxyd je ein Mol Carbonat"bilde't. Überdies zersetzt sich visencarbonat nicht so rasch wie Natriumcarbonat, und außerdem bildet es auch keine stabilen Verbindungen, die als Schlacke entfernt werden müssen. Schließlich ist Bisencarbonat von nichtmetallischen Bestandteilen frei, so daß keine Zunahme im Einschlußgehalt des Stahles vorhanden ist.Isene carbonate - reacts with steel according to the equation given below: For every mole of iron carbonate added, 3 moles of carbon monoxide are formed. Iron carbonate is thus 50% more effective than sodium carbonate, which only forms 2 moles of carbon monoxide per mole of carbonate. In addition, visene carbonate does not decompose as quickly as sodium carbonate, and it also does not form stable compounds that have to be removed as slag. Finally, bis-carbonate is free of non-metallic components so that there is no increase in the inclusion content of the steel.
Obgleich Eisencarbonat selbst sehr wirksam ist, kann es auch in Verbindung mit anderen, das Treiben oder Entgasen fördernden Promotoren zur Anwendung gelangen. Beispielsweise kann Eisencarbonat mit einem Natriumfluoridpromotor verwendet werden. Dabei lief'ert das Eisencarbonat den gelösten Sauerstoff und das Fluorid ein Keimbildungsgas für eine bessere Kohlenmonoxydentfernung. Das Eisencarbonat soll wenigstens 40 % der vereinigten Gesamtmenge an .Treib-oder Entgasungsmittel bilden und im allgemeinen soll ein Eisencarbonatzusatz von 70 % angewendet werden. Although iron carbonate is very effective by itself, it can also be used in conjunction with other promoters promoting drifting or degassing are used. For example, iron carbonate can be used with a sodium fluoride promoter. The iron carbonate supplies the dissolved oxygen and the fluoride supplies a nucleation gas for better carbon monoxide removal. The iron carbonate should be at least 40% the combined total amount of blowing or degassing agents and in general an iron carbonate addition of 70% should be used.
Die zu verwendende Menge an Eisenaarbonat hängt von Faktoren ab, die dem Fachmann allgemein bekannt sind, beispielsweise dem Abnehmen oder Vermindern von Kohlenstoff, Menge und Art von Gießpfannenlegierungszusatzen, Blockgießhöhe od.dgl. Im allgemeinen variiert die Menge an Bisencarbonat von 0,23 bis 1,40 kg je 0,9 metrische Tonnen S'tahl. The amount of iron carbonate to use depends on factors which are generally known to the person skilled in the art, for example slimming or diminishing of carbon, amount and type of ladle alloy additives, ingot casting height or the like. In general, the amount of biscarbonate will vary from 0.23 to 1.40 kg 0.9 metric tons of S'tahl each.
Wenn lediglich eine geringe enge notwendig ist, kann diese unmittelbar nach Polsterbildung (cushioning) zugegeben werden. Wenn mehr Eisencarbonat erforderlich ist, kann dies während des Vergießens zugesetzt werden. Im allgemeinen ist es zweckmäßig und erwünscht, eine größere Menge dem Bodenteil des Blocks aufgrund des größeren ferrosta'tischen Kopfes, der zur Unterdrückung einer gesigneten Gasentwicklung neigt, zuzusetzen.If only a small amount of tightness is necessary, this can be done immediately can be added after cushioning. If more iron carbonate is required this can be added during potting. In general, it is convenient and desirably a larger amount of the bottom portion of the block due to the larger ferrosta'tic head, the one to suppress a signed Gas development tends to clog.
Obgleich die Erfindung insbesondere auf die Herstellung von unberuhigten Stählen mit mittlerem und . hohem Kohlenstoffgehalt gerichtet ist, gibt es Fälle, bei welchen Eisencarbonat sehr wirksam als Treibmittel oder Entgasungsmittel bei der Herstellung von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt nein kann. Wenn z.B, eine Schrottbeschickung in übermäßigem Ausmaß in einem Siemens-Martin-Ofen angewendet wird, oder Roheisen mit niedrigem Siliciumgehalt und hohem Phoaphorgehilt zur Anwendung gelangt, besitzt der erzeugte Stahl häufig einen sehr niedrigen Saueretoffgehalt. Bei einem Sauerstoffaufblas-Stahlherstellungsverfahren ist der Sauerstoffgehalt in dem Stahl für gegebenen Kohlenstoffgehalt im allgemeinen geringer als der Sauerstoffgehalt für einen vergleichbaren Kohlenstoffgehalt in e'inem nach anderen Arbeitsweieen hergestellten Stahl, da die Kinetik der Reaktion bei dem Stablherstellungsverfahren nach dem Sauerstoffaufblasverfahren so rasch ist, daß Gleichgewichtsbedingungen nicht einmal annähernd erreicht werden. In diesen Fällen kann Eisencarbonat erfolgreich als Treib- oder Entgasungsmittel zur Lieferung der notwendigen Sauerstoffmenge für eine geeignete Treib- oder Entgasungswirkung auch bei Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt angewendet werden. Although the invention is particularly focused on the manufacture of unquieted Steels with medium and. high carbon, there are cases in which iron carbonate is very effective as a blowing agent or degassing agent the manufacture of low carbon steels can no. If e.g. a scrap load applied in excess in a Siemens-Martin furnace is used, or pig iron with a low silicon content and high phosphorus content is used the steel produced often has a very low oxygen content. In an oxygen inflation steelmaking process, the oxygen content is generally less than the oxygen content in the steel for a given carbon content for a comparable carbon content in e'inem according to other working methods produced steel because of the kinetics of the reaction in the bar making process is so rapid after the oxygen inflation process that equilibrium conditions cannot even come close. In these cases, iron carbonate can be successful as a propellant or degassing agent to deliver the necessary amount of oxygen for a suitable propellant or degassing effect even with steels with a low carbon content be applied.
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