DE2044143C - Verwendung einer Gießpfanne zur Herstellung von Ferrolegierungen - Google Patents

Description

Oberteil der Pfanne wird nach dem Abstechen auf ein

65 vorbereitetes Pfannenunterteil gesetzt und in dieser neu erstellen Pfanne eine neue Umsetzung vorgenom-

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Gieß- men? Bei Verwendung dieser Vorrichtung ist es mög-

pfanne zur Herstellung von Ferrolegierungen der Me- lieh, die Hauptmenge Schlacke noch im flüssigen Zu-

stand uachzureduzieren, da nur etwa 10 bis 20 % der Pfanne eingelegt, damit das Umgießen störungsfrei

Schlacke als Abdeckschicht für die flüssige Legierung unter Beibehaltung der etwa 10 cm hohen Schlacken-

bis zum Erkalten dient Legierungen, die mit Hilfe abdeckschicht gewährleistet ist

einer solchen Vorrichtung hergestellt werden, enthal- Die gemäß der Erfindung zu verwendende Gieß-

ten unter 0,015 % im allgemeinen um 0,01 % Stick- 5 pfanne ist m den Zeichnungen an einer bevorzugten

stoff. _ Ausführungsform dargestellt

Mit dem geschilderten Verfahren ist es zv ar aiög- Abb. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine

lieh, Legierungen mit den gewünschten niedrigen Pfanne, gemäß der Erfindung.

Stickstoff'jehalten herzustellen, jedoch muß man bei An dem zylindrischen Prannenkörper 1 ist am obe-

der Herstellung auf das so bedeutungsvolle Umgießen io ren Rand 2 unter einem Winkel von 30° eine Haube 3

von Schlacke und Legierung, welches sich gerade angebracht Diese Haube 3 trägt das Abgußrohr 4, das

beim Perrin-ProzeS zur besseren und schnelleren praktisch in einem Winkel von 90° zur Achse der

Ausreduktion der Oxide so bewährt hat, verzichten. Pfanne 1 gerichtet ist Zweckmäßigerweise wird das

Bekannte Schüttelpfannen mit Hauben eignen sich Ausgußrohr 4 zweiteilig gemacht wobei der Ab-

nicht zur Herstellung von Ferrolegierungen mit Stick- 15 schnitt 5 mittels eines Flansches« mit dem Rohrab-

stoffgehalten unter 0,015 °/o. Zwar wird die Metall- schnitt 4 verbunden wird; das dient dem Zweck, das

schmelze durch die in der Pfanne befindliche flüssige stärker verschleißende Rohrende 5 auswechseln zu

Schlacke vor Luftzutritt geschützt, während des Ver- können.

gießens kommt jedoch die Metallschmelze mit der Diametral gegenüber dem Ausgußrohr 4 wird die

Luft in Berührung. Auch besteht bei Anwendung ao Pfanne zweckmäßig mit einer Ausbuchtung 7 verse-

rrehrerer Schüttelpfarmen wegen der angebrachten hen, die dem Radius des Pfannenkörpers 1 enUpiichl.

Hauben keine Möglichkeit, die Legierungsschmelze Das Volumen des Raumes im Bereich der Haube 3

zum Zwecke einer besseren Reaktion der Legierungs- und der Ausflußöffnung 4 wird so bemessen, daß das

teilnehmer von einer Pfanne in eine zweite zu gießen, Ausgießen der bei 8 angedeuteten Metallmenge unter

da hierbei die fast völlig geschlossenen Hauben hin- 25 einer Schlackendecke, die in der Pfanne in einer

derlich wären und der Gießstrahl ebenfalls mit der Menj:. .ntsteht, die bei 9 angedeutet ist, über dem

Luft in Berührung käme. auslaufenden Metal! 8 in einer Stärke von 5 bis 10 cm

Gleiche Nachteile treten auch bei den bek?nnten erfolgt.

Schaukelpfannen bzw. den bekannten Schöpfbechern Das Rohr 4 und 5 muß eine Länge haben, die in

auf, wie sie in der USA.-Patentschrift 3 333 625, der 30 Abhängigkeit der zu erwartenden Schlackenmenge 9

französischen Patentschrift 463 554 und der deut- zu wählen ist.

sehen Patentschrift 1 109 374 beschrieben sind. · In der Praxis muß die Länge des Rohres 4 und 5

Um auf das mehrfache Umgießen der Reaktionsmi- mindestens einem Viertel der Pfannenhöhe entspre-

schung nicht verzichten zu müssen und um eine Auf- chen, damit das Ende des Ausgußrohres 4 und 5 beim

nähme von Stickstoff durch die Legierungsschmelze 35 Ausgießen mit Sicherheit in die Schlacke der aufneh-

wiihrend des Vergießens zu vermeiden, wird erfin- menden Pfanne eintaucht, wenn das Metall auszuflie-

dungsgemäß die Verwendung einer Gießpfanne vor- Ben beginnt.

geschlagen. Diese zu verwendende Gießpfanne besitzt Die Pfanne ist in bekannter Weise mittels Traverse

ein am oberen Pfannenrand angebrachtes Ausguß- unter Benutzung des Hilfshubes des Kranes als kipp-

rohr, das mindestens 10 cm unter dem oberen Rand 40 bare Gießpfanne ausgebildet, wobei zweckmäßiger-

der tragenden, unter einem Winkel von vorzugsweise weise in der Nähe des Pfannenbodens ein Gegenge-

30 am Pfannenrand angebrachten Haube, die als wicht 13 angebracht ist.

Sammelraum für Metall und Schlacke dient, ange- Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Gießbracht ist. pfanne kommt beim Umgießen von Schlacke und Me-

Mit der erfindungsgemäß zu verwendenden Gieß- 45 tall die flüssige Legierung somit nicht mit der Luft in pfanne kann das in der Praxis so bewährte Umgießen Berührung, so daß eine Nitridbildung unterbleibt,
von Metallschmelze durchgeführt werden, ohne daß Nach dem letzten Umgießen wird die Hauptmenge die Legierung Stickstoff aus der Luft aufnimmt, indem der Schlacke, vorzugsweise etwa 80% der Gesamtman nach dem Abgießen einer Teilmenge der Ge- schlackenmenge, in eine gleichartige Gießpfanne absamtschlacke in eine gleichartige GieCpfanne das 50 gegossen. Die in der ersten Pfanne verbleibende Rest-Gießrohr in die in der zweiten Pfanne befindliche flüs- schlackenmenge wird in eine Abkühlkokille bis zu sige Schlacke eintaucht, worauf die flüssige Metalle- einer Schichthöhe von etwa 10 cm vergossen. Nach gierung durch die flüssige Schlacke gegossen wird. Eintauchen des Gießrohres in die flüssige Schlacke Dieser Umgießvorgang kann mehrfach wiederholt wird die flüssige Metallegierung nachgegossen. Sie werden. Beim Ausgießen der flüssigen Metallmengc 55 verbleibt in der Kokille unter der Schlackenschicht soll eine darüberstehende Schlackenschicht von 5 bis zur Abkühlung auf eine Temperatur von weniger als 10 cm vorhanden sein, was durch die Ausbildung der 500° C. Nachdem diese Abkühlung stattgefunden hat, Pfanne gewährleistet ist. Das Gießrohr wird zweck- können Schlacke und Metallegierung mechanisch mäßigerweise zweiteilig ausgeführt, mit einer lösbaren voneinander getrennt werden.
Flanschverbindung zwischen beiden Teilen, damit der 60 Die Trennung von Metall und Schlacke in flüssigem dem Verschleiß stärker unterworfene Teil ausgewech- Zustand kann auch in der Weise ausgeübt · werden, seit werden kann. Die Gießpfanne wird in einer An- daß, wie in A b b. 2 schematisch angedeutet, eine Ordnung verwendet, daß mindestens zwei solcher Überlaufkokille 10 vorgesehen wird, die zwischen Pfannen vorgesehen werden, wobei jeweils der obere zwei Pfannen 1 vorgesehen wird, so daß die Metall-Pfannenrand diametral gegenüber dem Ausgangsrohr 65 menge 11 in der Überlaufkokille unter einer Schlakeine dem Pfannenradius entsprechende Ausbuchtung kendecke 12 verbleibt, während die überschießende aufweist. Schlackenmenge in die zweite Pfanne 1 abläuft.

In dieser Ausbuchtung wird die auszugießende Enthält die in die zweite Pfanne überlaufende

Schlacke noch einen höheren Anteil nicht reduzierter wertvoller Metalloxide, so können diese mit metallhaltigen Reduktionsmitteln nachreduziert werden. Sobald die Nachreduktion beendet ist, werden wiederum 80 bis 90 %> der nunmehr ausreduzierten Schlacke abgegossen und verworfen, während die flüssige Legierung mit der Restschlackenmenge einer neuen Rohstoff-Kalk-Schmelze zugesetzt oder unter ausreduzierter Schlacke abgekühlt wird.

Es sei hier noch bemerkt, daß diese erfindungsgemäß zu verwendenden Gießpfannen sich nicht allein zur Herstellung stickstoffarmer Ferrolegierungen verwenden lassen. Sie sind vielmehr auch überall dort einsetzbair, wo Metallschmelzen vor Zutritt des Stickstoffes oder Sauerstoffes der Luft beim Umgießen geschützt werden sollen; Voraussetzung ist natürlich, daß bei dem Schmelz- und Gießprozeß eine ausreichende Schlackenmenge vorhanden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

talle Chrom, Mangan, Tantal, Niob und/oder Vana- Patentansprüche: dium mit Stickstoffgehalten unter 0,015 e/o aus Erzen, Schlacken und/oder Schlackenkonzentraten nach

1. Verwendung einer Gießpfanne mit einem am dem elektrometallothermischen Verfahren.

oberen Pfannenrand angebrachten Ausgußrohr (4 5 Ferrolegierungen, die nach bekanntem Verfahren und 5), das mindestens 10 cm unter dem oberen durch Umsetzen eines geschmolzenen Rohstoff-Kalk-Rand der tragenden, unter einem Winkel von vor- gemisches mit siliciumhaltigen Reduktionsmitteln zugsweise 30° am Pfannenrand (2) angebrachten hergestellt werden und bei welchen die resultierenden Haube (3), die als Sammelraum für Metall und Ferrolegierungsschmelzen in Kokillen zwecks Abküh-Schlacke dient, ansetzt, zur Herstellung von Eisen-¹ ao lung abgestochen werden, enthalten unterschiedliche legierungen der Metalle Chrom, Mangan, Tantal, Stickstoffgehalte, insbesondere dann, wenn die nach Niob, Vanadium mit Stickstoffgehalten unter erfolgter Reduktion des Oxides mit siliciumhaltigen 0,015 °/o nach dem elektrothermisch-metallother- Reduktionsmitteln, wie Ferrosilichim, Silicochrom, mischen Verfahren, bei welchem die Umsetzung Silicomangan, anfallende flüssige Schlacke und flüsdes erschmolzenen Rohstoff-Kalkgemisches mit 15 sige Ferrolegierung, wie beispielsweise beim Perrinmetallhältigen Reduktionsmitteln, insbesondere Prozeß, zum Zweck der besseren und schnelleren Resiliciumhaltigen, durch Umgießen erfolgt, indem duktion von einer Pfanne in eine zweite mehrfach umnach dem Abgießen einer Teilmenge der Gesamt- gegossen werden.

schlacke in eine gleichartige Gießpfanne das Gieß- Beim Umgießen und Abstechen kommt der Gießrohr in die in einer zweiten Pfanne befindliche ao strahl der flüssigen Legierung mit Luft in Berührung, flüssige Schlacke eintaucht, worauf die flüssige Bedingt durch die größere Oberfläche legieren skh Metallegierung durch die flüssige Schlacke gegos- hierbei die stickstoffaffinen Metalle, wie Chrom, sen und dieser Umgießvorgang mehrfach wieder- Mangan, Tantal, Niob, Vanadium, mit dem Stickstoff holt wird. der Luft, und es resultieren Ferrolegierungen mit

2. Verwendung einer Gießpfanne gemäß An- 25 Stickstoffgehaken von 0,03 bis 0,05 ⁰Zo.

spruch 1 für den dort genannten Zweck mit einem Derartige stickstoffhaltige Ferrolegierungen sind

zweiteiligen Gießrohr (4 und 5) mit einer lösbaren zwar für die Herstellung vieler Stähle verwendbar,

Flanschs'erbindung (6) zwischen beiden. sollen jedoch SpezialStähle mit sehr niedrigem Stick-

3. Verwendung von Gießpfannen gemäß An- stoffgehalt erschmolzen werden, so darf der Stickspruch 1 und 2 für den dort genannten Zweck mit 30 stoffgehalt der Ferrolegierung 0,015 °/o nicht übereiner gegenüber dem Ausgußrohr (4, 5) vorgese- schreiten. Dies gilt beispielsweise für die Erschmelhenen Ausbuchtung, die dem Pfannenradius ent- zung von ferritischen Stählen. In diesen Stählen soll spricht. die Summe Kohlenstoff + Stickstoff 0,04 ⁰Zo nicht

4. Verwendung einer Gießpfanne gemäß einem überschreiten. Da die Ferrolegierungen stets Kohlen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 für den ge- 35 stoffgehalte um 0,02 °/o aufweisen, dürfen ihre Sticknannten Zweck in der Weise, daß nach dem letz- stoffgehalte 0,015 % nicht überschreiten, so daß z. B. ten Umgießen die Hauptmenge der Schlacke in nach dem Perrin-Verfahren hergestellte Legierungen eine gleichartige Gießpfanne abgegossen wird und für die Erschmelzung solcher Stähle nicht eingesetzt die in der Pfanne verbliebene Restschlacken- werden kc.inen.

menge in einer Abkühlkokille bis zu einer Schicht- 40 Ferrolegierungen mit Stickstoffgehalten von 0,005

höhe von etwa 10 cm vergossen wird, durch die bis 0,01 °/₀ können hergestellt werden, wenn man die

nach Eintauchen des Gießrohres in die flüssige nach beendeter Reduktion der Oxide anfallende Fer-

Schlacke die flüssige Metallegierung zum Zwecke rolegierung unter der Gesamtschlackendecke, deren

der Abkühlung unter 500° C gegossen wird. Volumen um ein Vielfaches größer ist als das der Me

5. Verwendung einer Gießpfanne gemäß den 45 tallegierung, einfach erkalten läßt. Dieses Verfahren Ansprüchen 1 und 4 für den dort genannten ist unwirtschaftlich. Bedingt durch die langen Abkühl-Zweck, indem die Abkühlkokille als Uberlaufko- zeiten werden viele Pfannen benötigt. Die anfallende kille (10) ausgebildet und zwischen den Gießpfan- Schlacke enthält noch einen beträchtlichen Anteil, oft nen angeordnet wird. bis 15⁰O, an nicht reduzierten, wertvollen Oxiden.

6. Verwendung einer Gießpfannenanordnung 50 Um die Metalle aus solchen Schlacken wieder zu gegemäß Anspruch 4 und 5 für den dort genannten winnen, müssen die Schlacken eingeschmolzen wer-Zweck in der Weise, daß nach dem letzten Um- den, was wiederum einen erhöhten Energieverbrauch gießen 70 bis 80 %> der Gesamtschlacke abgezogen zur Folge hat.

und entweder verworfen oder in einer gleicharti- Diese Nachteile kann man zwar umgehen, wenn

gen Pfanne mit siliciumhaltigen Reduktionsmit- 55 man nach einem anderen Vorschlag eine zweiteilige

teln ausreduziert und die gebildete Metallegierung Vorrichtung zur Umsetzung der Kalk-Rohstoff-

nach Abgießen von 70 bis 80 °/o der Schlacke in schmelze mit den metallhaltigen, vorzugsweise silici-

noch flüssiger Form einem neuen Rohstoff-Kalk- umhaltigen Reduktionsmitteln verwendet. Nach been-

gemisch zugesetzt oder in einer Überlaufkokille deter Reduktion werden 80 bis 90 % der Schlacke aus

unter einer Schlackendecke von 5 bis 10 cm abge- 60 einem diese Menge aufnehmenden, abnehmbaren

kühlt wird. Pfannenoberteil abgestochen, während die Legierung

im unteren Pfannenteil unter einer Schlackenschicht von 5 bis 10 cm Höhe erkaltet. Das abnehmbare