DE2164710A1

DE2164710A1 - Verfahren zur herstellung wasserstoffarmer metallbloecke, insbesondere stahlbloecke mit dem elektro-schlacke-umschmelzverfahren

Info

Publication number: DE2164710A1
Application number: DE19712164710
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr Ing Dr Rohde; Erich Dr Zimmermann
Original assignee: Rheinstahl Huettenwerke AG
Current assignee: Rheinstahl Huettenwerke AG
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1971-12-27
Publication date: 1973-07-05
Also published as: JPS5019493B2; JPS4873333A

Description

"Verfahren zur Herstellung wasserstoffarmer Metallbiöcke, insbesondere Stahlblöcke mit dem Elektroschlacke-tJmschmelzverfahrentt Anmelder: Rheinstahl Hüttenwerke AG, Essen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wasserstoffarmer Metallblöcke, insbesondere Stahlbiöcke, mit dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren durch Absenken des Wasserstoffgehaltes der Schlacke.
Metallurgische Schlacken, wie sie in der Metall- und Eisenschmelzmetallurgie verwendet werden, enthalten bekanntlich unterschiedliche Gehalte an Wasserstoff, die aufgrund der thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten der Wassers toffvertei lung zu unerwünschten Wassers to ffge halten im Metall führen können. Dies ist. z.B. aus stahl und Eisen", Heft 13 (1969) bekannt, wo über die Metallurgie des Wasserstoffs bei der Stahl erzeugung berichtet wird. Heute werden zur Absenkung des Wasserstoffgehaltes in Metallen, insbesondere in Stählen, überwiegend Entgasungsverfahren angewandt wie das Erschmelzen unter Vakuum oder das Entgasen flüssiger, im Ofen fertiggemachter Schmelzen. Ferner wird der Wasserstoffgehalt durch Spülgasbehandlung zum Beispiel durch Argon mit und ohne Reaktionszusätze oder durch Kohlenmonoxydfrischen und durch Verwendung von wasserstoffarmen bzw. feuchtigkettsarmen Zuschlägen und Einsatzstoffen möglichst gering gehalten.
Bei Verfahren, die unter Normaldruck arbeiten, wie z.B.
das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren, kann eine Wasserstofferniedrigung durch Absenken des Wasserstoffpartialdruckes der umgebenden Atmosphäre sowie durch Spülen des flüssigen Metalls und/oder der Schlacke mit wasserstofffreien Gasen erfolgen. Es ist Jedoch schwierig, den Wasserstoffgehalt metallurgischer Schlacken über eine Spülgasbehandlung ausreichend abzusenken, so daß befriedigend niedrige Wasserstoffwerte im fertigen Block erreicht werden. Darüber hinaus steigt der Wasserstoffgehalt nach Beendigung der Spülgasbehandlung entsprechend den Gleichgewichtsbedingungen wieder an.
Ausgehend von diesem Stande der Technik wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, beim Elektroschlacke-Umschmelzen in einfacher un zuverlässiger Weise treffsicher niedrigste Wasserstoffgehalte im fertig umgeschmolzenen Block zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die über der Schlacke befindliche Atmosphäre mit an Wasserstoff untersättigten Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenwasserstoffradikalen angereichert wird.
Durch die untersättigten Kohlenwasserstoffe und ihre Radikale erfolgt eine Dehydrierung der Schlacken. Die Wasserstoffentziehung derSchlacke ist während des gesamten Umschmelzvorgangs wirksam, wodurch entsprechend dem thermodynamischen Verteilungsgleichgewicht Schlacke/Metallbad ein entsprechend niedrigerWasserstofgehalt im flüssigen Metall und auch im erstarrten Block eingestellt wird. Des weiteren verhindert diese Atmosphäre als Schutzgas eine spätere Wasserstoffaufnähme durch die Schlacke zum Block.
Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt vorteilhaft gestaltet sen: Die Anreicherung der Atmosphäre über der Schlacke mit untersättigten Kohlenwasser stoffen und Kohlenwasserstoffradikalen, wobei unerwünschte Gase, wie außer dem Wasserdampf, Sauerstoff und Stickstoff fast völlig ersetzt werden, kann dadurch erfolgen, daß ein Gas aus hören Kohlenwasserstoffen in die Kokille zugeleitet wird, die dann bei den hohen Prozeßtemperaturen, die auch schon bei Beginn des Umschmelzens örtlich vorliegen, in Radikale aufgespalten werden. Auf diese Weise kann auch schon zu Beginn des Umschmelzens für eine wasserstoffarme Umschmelzschlacke gesorgt werden. Dabei wird die Aufnahme von Wasserstoff aus der Luftfeuchtigkeit verhindert, der in den Schlackenkomponenten chemisch gebundene Wasserstoff entfernt und die beim bekannten Elektroschlacke-Umschmelzen insbesondere zu Beginn des Prozesses auftretende Erhöhung des Wasserstoffgehalts im Metall, der sogenannte Wasserstoff-Peak, vermieden.
Es ist auch möglich, die Anreicherung an ungesättigten Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffradikalen durch Zugabe von bei Raumtemperatur festen kohlenwasserstoffhaltigen Verbindungen oder Gemengen zur Schlacke zu erzeugen.
Wenn das Verfahren zusätzlich unter Unterdruck durchgeführt wird, wird dadurch der Wasserstoffpartialdruck in der Schlacke und somit auch in dem fertigen Block noch weiter abgesenkt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Ein Stahlblock am Werkstoff St 52.3 von 300 kg Gewicht wurde nach dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren unter einer Schlacke der folgenden Zusammensetzung 7 % Ca F2 30 % A1203 umgeschmolzen. Die Gesamtumschmelzdauer betrug 2 h. Während des Umschmelzens wurde kontinuierlich auf die Schlacke 10 g/min Bitumen zugegeben. Die Wasserstoffgehalte in der Schlacke lagen mit 10 - 15 ppm wesentlich unter den bekannten Wasserstoffgehalten beim normalen Elektroschlacke-Umschmelzen von 20 - 30 ppm.
Wasserstoffanalysen aus dem umgeschmolzenen Blockfuß lagen mit 2,2 ppm sehr tief.
PATENTANSPRÜCHE:

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung wasserstoffarmer Metallblöcke, insbesondere Stahiblöcke mit dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren in einer Kokille durch Absenken des Wasserstoffgehalts der Schlacke, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die über der Schlacke befindliche Atmosphäre mit an Wasserstoff untersättigten Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenwassertoffradikalen angereichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Anreicherung der Atmosphäre mit untersättigten Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffradikalen erfolgt durch Zuleiten eines Gases aus höheren Kohlenwasserstoffen in die Kokille und durch Kracken der höheren Kohlenwasserstoffe an den heißen Reaktionspartnern des Umschmelzverfahrens.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anreicherung der Atmosphäre an ungesättigten Kohlenwasserstoffen und/oder Radikalen durch Zugabe von bei Raumtemperatur festen Kohlenwasserstoffverbindungen oder -gemengen zur Schlacke erfolgt.