DE1931872B2

DE1931872B2 - Gekoernter zusatzstoff zur erzeugung von arbeitsschlacken beim elektroschlacke umschmelzverfahren von stahl

Info

Publication number: DE1931872B2
Application number: DE19691931872
Authority: DE
Inventors: W Dipl Ing Dr Horst Wolfgang Dipl Ing 8000 München C21d 1 10 Ruckdeschel
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1969-06-24
Filing date: 1969-06-24
Publication date: 1971-03-11
Also published as: DE1931872A1; FR2047895A1; FR2047895B1

Description

Die Erfindung betrifft einen gekörnten Zusatzstoff zur Erzeugung von Arbeitsschlacken beim Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Stahl, welcher zwei oder mehr Rohstoffkomponenten enthält.

Beim Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Stahl, insbesondere von Edelstahl, wird ein als Elektrode dienender Stahlstab in einem heißen Schlackenbad abgeschmolzen und aus dem abschmelzenden Stahl in einer wassergekühlten Kokille ein Block aufgebaut. Die zum Abschmelzen der Elektrode erforderliche Wärme wird hierbei beim Durchgang des elektrischen Stromes durch die als ohmscher Widerstand wirkende flüssige Arbeitsschlacke erzeugt. Die Umschmelzanlagen werden mit Wechselstrom oder Gleichstrom betrieben, wobei dem Wechselstromverfahren jedoch meist der Vorzug gegeben wird. Durch Wahl geeigneter Bedingungen kann die Primärkristallisation des Blockes so günstig beeinflußt werden, daß weitgehend seigerungsfreie und homogene Stahlblöcke entstehen. Der an der Elektrodenspitze abschmelzende Stahl tropft durch die heiße reaktionsfähige Arbeitsschlacke, wobei metallurgische Reaktionen ablaufen.

Diese metallurgischen Reaktionen hängen hinsichtlich ihres Ergebnisses weitgehend von der Zusammen-Setzung der Arbeitsschlacken ab, die mit Rücksicht auf die erforderliche elektrische Leitfähigkeit nur in bestimmten Grenzen verändert werden können. Hieraus ergibt sich, daß zur Erzeugung bestmöglicher Stahlqualitäten die Zusammensetzung der Arbeitsschlacken im gewünschten Sinne sehr genau eingehalten werden muß.

Die wesentlichen Rohstoffe, aus denen durch Mischen die Arbeitsschlacken hergestellt werden, sind Kalk, Bauxit und Flußspat (Berg- und Hüttenmännische Monatshefte, 1967, H. 9, S. 270 und 271; Stal, Oktober 1963, S. 788 bis 793). Bekanntgeworden ist beispielsweise ein Gemisch aus 0 bis 5O°/o CaO, 0 bis 50% Al₂O₃, 40 bis 100% CaF₂, 0 bis 10% SiO₂, 0 bis 5% MgO und 0 bis 5% TiO₂ (britische Patentschrift 1 092 234) sowie ein Gemisch zur Herstellung von Stählen mit verbesserter Zerspanbarkeit aus 0 bis 4O°/o CaO oder anderen Erdalkalioxyden, 10 bis 400/0 Al₂O₃, 10 bis 70% CaF₂ und 10 bis 50% SiO₂, wobei das Gemisch auch TiO₂ in Mengen bis zu 40% enthalten kann (Patentschrift Nr. 62 856 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin).

Da jedoch bei allen bekanntgewordenen Ronstoffmischungen die für die Erzeugung einer Arbeitsschlacke erforderlichen Rohstoffe einzeln in den ge- wünschten Mengen in die Kokille gegeben oder vor der Zugabe in dem gewünschten Verhältnis gemischt werden, ist es sehr aufwendig, eine vorgegebene Zusammensetzung genau einzuhalten. Dies gilt insbesondere dann, wenn während des Umschmelzvorganges frische Arbeitsschlacke zugegeben werden soll, beispielsweise in Form eines Gemisches aus Kalk, Flußspat und Aluminiumpulver (Berg- und Hüttenmännische Monatshefte, 1967, H. 9, S. 270 und 271), ohne daß die Zusammensetzung der Gesamtschlakkenmenge geändert wird. Nach den bisher vorliegenden Erfahrungen kann eine konstante Zusammensetzung der Arbeitsschlacke nicht immer gewährleistet werden. Es ist außerdem oft schwierig, die Rohstoffmischungen zum Schmelzen zu bringen. Schließlich sind die gemahlenen und in Säcken gelagerten Rohstoffe teilweise gegen Feuchtigkeitsaufnahme sehr anfällig, was zu unerwünschter Klumpenbildung und zu nachteiligen Reaktionen des Wasserstoffs während des Umschmelzens führen kann. *:, _ * *

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrurra^* einen gekörnten Zusatzstoff für die Erzeugung von Arbeitsschlacken beim Elektroschlacke-Umschmelzverf ahren von Stahl zu entwickeln, welcher eine konstante Zusammensetzung der Arbeitsschlacke sicherstellt und darüber hinaus leicht aufschmilzt und bei der Lagerung feuchtigkeitsunempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird durch einen gekörnten Zusatzstoff gelöst, bei dem die einzelnen Körner die Rohstoffkomponenten in homogener Verteilung enthalten und durch Mischen der Rohstoffkomponenten mit nachfolgendem Schmelzen und Zerkleinern und gegebenenfalls Agglomerieren oder durch Mischen der Rohstoffkomponenten mit nachfolgendem Agglomerieren hergestellt sind.

Der erfindungsgemäße Zusatzstoff hat stets eine gleichbleibende Zusammensetzung. Der außerordentliche Vorteil, der sich hieraus für das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren ergibt, ist darin zu sehen, daß dieser Zusatzstoff lediglich aus einem Vorratsbehälter entnommen und in die Kokille gegeben zu werden braucht. Es entfällt demnach bei dem erfindungsgemäßen Zusatzstoff jedes Abwiegen und Mischen von Rohstoffen während des Umschmelzens, das leicht zu fehlerhaften Zusammensetzungen führt.

Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen Zusatzstoff besteht darin, daß die Rohstoffe im gewünschten Gewichtsverhältnis gemahlen, gemischt und anschließend geschmolzen werden. Die Schmelze wird nach ihrem Erkalten bis auf die gewünschte Korngröße zerkleinert. Es ist jedoch auch möglich, das Zerkleinern unter die gewünschte Korngröße zu treiben und anschließend die Körner durch Agglomeriervorgänge, bei denen auch noch weitere Rohstoffe zugegeben werden können, wieder zu vergrößern. Erfindungsgemäße Zusatzstoffe, die auf diese Weise hergestellt worden sind, besitzen eine besonders geringe Fähigkeit zur Feuchtigkeitsaufnahme und lassen sich in der Umschmelzkokille sehr leicht aufschmelzen.

Für bestimmte Zwecke ist auch ein anderes Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen Zusatzstoffe vorteilhaft, bei dem die Rohstoffe zerkleinert und gemischt werden und die Körner anschließend durch Agglomeriervorgänge auf die gewünschte Korngröße aufagglomeriert werden. In diesem Falle ist es zweckmäßig, die Zusatzstoffe nach dem Agglomerieren, wie es auch im vorher besprochenen Falle des Agglomerierens möglich ist, zu glühen, um die Körner mechanisch stabil zu machen.

Beim erfindungsgemäßen Zusatzstoff sind die Rohstoffkomponenten in jedem einzelnen Korn homogen in der Zusammensetzung des Gesamtzusatzstoffes enthalten. Der Zusatzstoff besitzt mit Vorteil einen Basizitätsgrad zwischen 4 und 10, wobei unter Basizitätsgrad das Gewichtsverhältnis der Anteile an CaO und SiO₂ verstanden wird.

Ein besonders empfehlenswerter Zusatzstoff hat beispielsweise die Zusammensetzung: CaO: 20 bis 40 Gewichtsprozent; CaF₂: 30 bis 50 Gewichtsprozent; Al₂O₃: 20 bis 40 Gewichtsprozent sowie bis zu lO°/o anderer Zusätze, insbesondere SiO₂. Hierbei bewirken höhere Basizitätsgrade eine Abnahme der Entschwefelungswirkung, da in den entstehenden Arbeitsschlacken die Schwefellöslichkeit bei großem Basizitätsgrad groß ist und durch verminderte Reaktions-

fähigkeit des Schlackenschwefels der Übergang des Schwefels in die Gasphase erschwert wird.

Zu den üblichen Rohstoffen können bei Spezialzusatzstoffen erfindungsgemäß noch Zusätze kommen, die eine auflegierende Wirkung auf den umzuschmelzenden Stahl haben. Ebenso können auch desoxydierende Zusätze zugegeben werden.

Die Korngröße spielt insbesondere hinsichtlich der Aufschmelzbarkeit der Zusatzstoffe eine wichtige Rolle. Es hat sich gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Zusatzstoff Korngrößen zwischen 0,1 und 5 mm zweckmäßig sind und eine gute Aufschmelzbarkeit ergeben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Körner Durchmesser zwischen 0,3 und 3 mm aufweisen.

Claims

Patentansprüche :

1. Gekörnter Zusatzstoff zur Erzeugung von Arbeitsschlacken beim Elektroschlacke-Umschmelzverfahren von Stahl, welcher zwei oder mehr Rohstoffkomponenten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Körner die Rohstoffkomponenten in homogener Verteilung enthalten und durch Mischen der Rohstoffkomponenten mit nachfolgendem Schmelzen und Zerkleinern und gegebenenfalls Agglomerieren oder durch Mischen der Rohstoffkomponenten mit nachfolgendem Agglomerieren hergestellt sind.

2. Zusatzstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Basizitätsgrad zwischen 4 und 10.

3. Zusatzstoff nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung von 20 bis 40 Gewichtsprozent CaO, 30 bis 50 Gewichtsprozent CaF, 20 bis 40 Gewichtsprozent Al₀O₃ und bis zu 10⁰/o anderer Zusätze, insbesondere SiO₂.

4. Zusatzstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Zusätze, die eine auflegierende Wirkung auf die Stahlschmelze besitzen.

5. Zusatzstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Zusätze, die eine desoxydierende Wirkung auf die Stahlschmelze besitzen.

6. Zusatzstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Körnung mit Korngrößen zwischen 0,1 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 und 3 mm.