DE2215266C3

DE2215266C3 - Process for accelerating the rate of dissolution of silicon carbide in iron melts

Info

Publication number: DE2215266C3
Application number: DE19722215266
Authority: DE
Inventors: Theodor Dipl.- Ing. Dr. 5159 Grefrath Benecke; Stefan Dipl.-Ing. 5103 Brand Gatidis; Guenter Dipl.-Chem. Dr. 8000 Muenchen Wiebke
Original assignee: Elektroschmelzwerk Kempten 8000 Muenchen GmbH
Current assignee: Elektroschmelzwerk Kempten 8000 Muenchen GmbH
Priority date: 1972-03-29
Filing date: 1972-03-29
Publication date: 1978-04-20
Also published as: IT980019B; DE2215266B2; FR2178116B1; FR2178116A1; DE2215266A1; GB1427381A; JPS519683B2; BE797497A; JPS498413A

Description

Bekanntlich dient Siliciumcarbid zum Aufsilizieren, Aufkohlen, Desoxidieren und Impfen von Eisenschmelzen. Es liegt im Interesse der Wirtschaftlichkeit dieser Vorgänge, daß sich das Siliciumcarbid möglichst schnell auflöstAs is known, silicon carbide is used for siliconizing, carburizing, deoxidizing and inoculating iron melts. It is in the interest of the economy of these processes that the silicon carbide as possible dissolves quickly

Ein Weg, die Auflösung des Siliciumcarbids zu beschleunigen, besteht in der Anwendung höherer Temperaturen. Diese können sich jedoch auf die Haltbarkeit des Ofenfutters, die Konstanz der chemischen Zusammensetzung und den Keimzustand der Schmelze nachteilig auswirken.One way to accelerate the dissolution of silicon carbide is to use higher temperatures. However, this can affect the shelf life of the oven lining, the constancy of the chemical Adversely affect the composition and the germination state of the melt.

Aus der DT-AS 15 83 262 sind ferner siliciumcarbidhaltige Formlinge als Siliciumträger auf der Grundlage von mit basischen Stoffen gebundenen Siliciumcarbidstücken für Kupolofen bekannt Hierbei handelt es sich um Siliciumcarbid in Brikettform, das 12 - 15% Calciumoxid als Bindemittel enthält, das unter anderem eine günstige Beeinflußung der Schlakkenführung gewährleisten soll. Der Kupolofen ist ein Schachtofen, der ausschließlich zur Erzeugung von Gußeisen dient und in dem eine Schlacke vorhanden ist. Hierbei kann das Siliciumcarbid nur in Form von Briketts zusammen mit keramischen Bindemittelbestandteilen eingetragen werden, um die Gasdurchlässigkeit des Schachtofens nicht zu beeinträchtigen.From DT-AS 15 83 262 there are also silicon carbide-containing moldings as silicon carriers on the basis known from silicon carbide pieces bonded with basic substances for cupola furnaces It is silicon carbide in briquette form, which contains 12-15% calcium oxide as a binding agent among other things, to ensure a favorable influence on the slag guidance. The cupola is a Shaft furnace which is used exclusively for the production of cast iron and in which there is a slag is. The silicon carbide can only be used in the form of briquettes together with ceramic binder components entered in order not to impair the gas permeability of the shaft furnace.

Die US-PS 30 51 564 befaßt sich ebenfalls mit der Behandlung von Gußeisenschmelzen im Kupolofen, bei der das Siliciumcarbid zusammen mit basischen Mitteln in beträchtlichen Mengen (10 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf reines SiC), vorzugsweise in Brikettform eingesetzt wird. Zur Herstellung derartiger Briketts werden Siliciumcarbid und basische Mittel, wie Natriumcarbonat, zusammen mit einem organischen Bindemittel, wie Teer, oder einem unorganischen Bindemittel, wie Portlandzement, unter Formgebung vergossen oder verpreßt, wobei anorganische Z.cmentbindemittd bevorzugt sind, da die meisten von diesen dazu neigen, den basischen Charakter der Schlacke im Kupolofen zu erhöhen. Es wird zwar unter anderem erwähnt, daß die Gemische aus Siliciumcarbid und basischen Mitteln in den angegebenen Mengen auch -, in Form von losen Körnern eingesetzt werden können und femer, daß bei Einsatz von Briketts diese auch direkt dem geschmolzenen Metall in der Pfanne zugegeben werden können. Aber alle Angaben in dieser Patentschrift sind darauf abgestellt, zu zeigen, daßThe US-PS 30 51 564 is also concerned with the treatment of cast iron melts in the cupola furnace, in which the silicon carbide together with basic agents in considerable amounts (10 to 25 percent by weight, based on pure SiC), preferably in briquette form. To manufacture such Briquettes are silicon carbide and basic agents such as sodium carbonate, along with an organic one Binder, such as tar, or an inorganic one Binding agents, such as Portland cement, cast or pressed while shaping, with inorganic Z.cmentbindemittd are preferred as most of these tend to reduce the basic character of the slag to increase in the cupola. It is mentioned, inter alia, that the mixtures of silicon carbide and Basic agents in the specified amounts also - can be used in the form of loose grains and furthermore that when using briquettes, these are also added directly to the molten metal in the pan can be. But all information in this patent specification is aimed at showing that

in der hohe Anteil an basischen Mitteln im Siliciumcarbid von entscheidender Bedeutung ist, was auch durch Vergleichsversuche bestätigt wird, die beweisen, daß bei Einsatz von Siliciumcarbidbriketts mit einem Sodagehalt von 15 Gew.-% (Typ A) im Vergleich mitin the high proportion of basic agents in silicon carbide is of crucial importance, which is also confirmed by comparative tests that prove that when using silicon carbide briquettes with a soda content of 15 wt .-% (type A) in comparison with

r> solchen mit einem Sodagehalt von nur 6Gew.-% (Typ B) ein unerwartet hoher Anstieg der Si-Aufnahme bei Gußeisenschmelzen im Kupolofen erzielt wird, obwohl bei Einsatz gleicher Brikettmengen durch Typ A weniger SiC eingeführt wird als Typ B. Dieser> those with a soda content of only 6% by weight (type B) an unexpectedly high increase in Si uptake is achieved in cast iron smelting in a cupola, although the same amount of briquette is used Type A less SiC is introduced than type B. This

in Patentschrift vermittelt daher die Lehre, daß eine wirksame Beschleunigung der Auflösung von SiC in Gußeisenschmelzen im Kupolofen, in dem eine Schlacke vorhanden ist, nur mit relativ großen Mengen an basischen Zusätzen zu erreichen istin patent specification therefore teaches that a effective acceleration of the dissolution of SiC in cast iron melts in the cupola furnace, in which a Slag is present, can only be achieved with relatively large amounts of basic additives

2", Sowohl für die Gußeisen- als auch für die Stahlerzeugung werden jedoch in zunehmendem Maße Elektroöfen verwendet, worunter in erster Linie Pfannen- und Induktionsöfen zu verstehen sind, die nicht über die Badoberfläche beheizt werden (über2 ", for both cast iron and steel production however, electric furnaces are increasingly used, including primarily Pan and induction furnaces are to be understood that are not heated via the bath surface (via

in die Wirkungsweise der Induktionsöfen vgl. »Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie«, Band 1 (1951), S. 873). In derartigen Ofen, die praktisch schlackenfrei arbeiten, kann das Siliciumcarbid in körniger Form eingetragen werden. Es ist jedoch nicht möglich, infor the mode of operation of induction ovens see »Ullmanns Encyklopadie der technischen Chemie ", Volume 1 (1951), p. 873). In such a furnace that is practically slag-free work, the silicon carbide can be entered in granular form. However, it is not possible to use in

r> diesen schlackenfreien Öfen größere Mengen basischer Mittel, d. h. über 12%, zusammen mit dem Siliciumcarbid einzuführen, da hierdurch bereits die Gefahr besteht, daß das saure Ofenfutter angegriffen wird.
Außerdem bereitet es Schwierigkeiten, die aus diesenr> to introduce larger quantities of basic agents, ie over 12%, together with the silicon carbide in these slag-free furnaces, as this already creates the risk of the acidic furnace lining being attacked.
There are also difficulties arising from these

4Ii Zusätzen sich bildende Schlackenmenge zu entfernen. Fs wurde nun ein Verfahren zur Beschleunigung der Auflösegeschwindigkeit von Siliciumcarbid in Eisenschmelzen in Öfen, die nicht über die Badoberfläche beheizt werden, durch Zugabe anorganischer, > basischer Mittel gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem in körniger Form aufzugebenden Siliciumcarbid das anorganische, basische Mittel in einer Menge zwischen 0,1 und 5 Gew.-%, bezogen auf Siliciumcarbid, zugesetzt wird.4Ii additives to remove the amount of slag that forms. A method for accelerating the rate of dissolution of silicon carbide in molten iron has now been established in ovens that are not heated via the bath surface, by adding inorganic, > Found basic agent, which is characterized in that the silicon carbide to be applied in granular form the inorganic, basic agent in an amount between 0.1 and 5% by weight, based on silicon carbide, is added.

in Es muß als überraschend bezeichnet werden, daß es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt, die Auflösegeschwindigkeit des Siliciumcarbids in körniger Form in derartigen Öfen bereits mit so geringen Zusätzen an basischen Mitteln entscheidend zu be-in It must be described as surprising that it With the aid of the method according to the invention it is possible to reduce the rate of dissolution of the silicon carbide in a more granular manner Form in such ovens with such low additions of basic agents to be decisive.

r, schleunigen, die bei gleicher Temperatur bis zum lOfachen der Auflösegeschwindigkeit ohne diesen Zusatz betragen kann. Weiterhin wurde festgestellt, daß die Neigung zur Krustenbildung, die bei Öfen, die nicht über die Badoberfläche beheizt werden, besteht,r, accelerate at the same temperature up to ten times the dissolution rate without this addition can be. It was also found that the tendency to crust formation in ovens that are not heated above the bath surface, there is

Wi vermindert wird.Wi is diminished.

Unter Siliciumcarbid werden alle Massen verstanden, die mindestens 8Ö Gew.-Vo Siliciumcarbid enthalten. Das Siliciumcarbid liegt definitionsgemäß in körniger Form vor, wobei sich Korngrößen im Bereich vonSilicon carbide is understood to mean all compounds which contain at least 80% by weight of silicon carbide. The silicon carbide is by definition in granular form, with grain sizes in the range of

,,, 0,1 bis 3,7 mm besonders bewährt haben.,,, 0.1 to 3.7 mm have proven particularly effective.

Als anorganische basische Mittel kommen alle bei der Temperatur der Eisenschmelze basischen Verbindungen in Frage. Beispiele solcher VerbindungenInorganic basic agents are all compounds which are basic at the temperature of the iron melt in question. Examples of such compounds

sind Alkalisalze, insbesondere Natrium- und Kaliumsalze, wie z, B, Hydroxide, Carbonate und Silikate; Metalloxide z, B, Calciumoxid und Zemente, beispielsweise Portlandzement, Es können auch organische basische Salze eingesetzt werden, die jedoch bei den Temperaturen der Eisenschmelze in anorganische basische Verbindungen umgewandelt werden.are alkali salts, especially sodium and potassium salts, such as, for example , hydroxides, carbonates and silicates; Metal oxides z, B, calcium oxide and cements, for example Portland cement. Organic basic salts can also be used, but these are converted into inorganic basic compounds at the temperatures of the iron melt.

Der Zusatz der basischen Mittel kann auf verschiedene Weise erfolgen. Vorteilhaft ist es, die basischen Mittel pulverförmig dem Siliciumcarbid vor der Zugabe zuzumischen. Dabei ist ein inniges Vermischen zweckmäßig. Weiterhin ist es günstig, bei wasserlöslichen basischen Mitteln diese in Form wäßriger Lösungen unter anschließender Trocknung zuzufügen. Außerdem könne die basischen Mittel über die Gasphase zugegeben werden.The basic agents can be added in various ways. It is advantageous to use the basic To mix powdered agent into the silicon carbide before adding. There is an intimate mixing here expedient. In the case of water-soluble basic agents, it is also advantageous to use them in the form of aqueous solutions to be added with subsequent drying. In addition, the basic agents can be used in the gas phase be admitted.

example 1

Jeweils 40 kg körniges Siliciumcarbid (93 Gew.-% Siliciumcarbid) verschiedener Korngrößen werden mit calzinierter Soda in einer Menge von 1 Gew.-%, bezogen auf Siliciumcarbid, gemischt Das Siliciumcarbid wird zum Aufsilizieren und Aufkohlen auf eine Eisenschmelze (2000 kg) gegeben. Es werden die Auflösegeschwindigkeiten der Siliciumcarbidchargen in der Eisenschmelze in Abhängigkeit von der Korngröße bestimmt Weiterhin werden zum Vergleich die Auflösegeschwindigkeiten von Siliciumcarbid der entsprechenden Korngröße ohne Zusatz gemessen. Die Ergebnisse sind in Tp.belle 1 zusammengestellt. Es zeigt sich, daß die Auflösegeschwindigkeit von der Korngröße abhängig ist. die beschleunigende Wirkung des Zusatzes jedoch in allen Fällen auftritt40 kg each of granular silicon carbide (93% by weight Silicon carbide) of various grain sizes are based on calcined soda in an amount of 1% by weight on silicon carbide, mixed The silicon carbide is used for siliconizing and carburizing on molten iron (2000 kg) given. The dissolution rates of the silicon carbide batches in the Iron melt determined as a function of the grain size. The dissolution rates are also used for comparison of silicon carbide of the corresponding grain size measured without addition. The results are compiled in Tp.belle 1. It it turns out that the rate of dissolution depends on the grain size. the accelerating effect of the addition occurs in all cases

Example 2

40 kg körniges Siliciumcarbid (93 Gew.-% Siliciumcarbid) einer Korngröße von 2 mm werden in eine wäßrige Lösung von 180 g/I Natriumlauge getaucht. Die Lösung wird nach einiger Zeit abgelassen und das feuchte Siliciumcarbid getrocknet. Durch diese Behandlung enthält die Siliciumcarbidmasse 1,6 Gew.-% Natriumhydroxyd. Nunmehr wird das Siliciumcarbid zum Aufsilizieren und Aufkohlen auf eine Eisenschmelze (2000 kg) gegeben. Die Auflösegeschwindigkeit beträgt 2,5 Min. Ohne basischen Zusatz werden zur Auflösung unter gleichen Bedingungen 10 Minuten benötigt, der Beschleunigungsfaktor beträgt also 4.40 kg of granular silicon carbide (93 wt .-% silicon carbide) with a grain size of 2 mm are in a immersed aqueous solution of 180 g / l sodium hydroxide solution. The solution is drained after a while and that dried wet silicon carbide. As a result of this treatment, the silicon carbide mass contains 1.6% by weight Sodium hydroxide. The silicon carbide is now used for siliconizing and carburizing to form a molten iron (2000 kg) given. The dissolution rate is 2.5 minutes. Without any basic addition it takes 10 minutes to dissolve under the same conditions, so the acceleration factor is 4.

Table 1

Beschleunigung der Auflösung von technischem Siliciumcarbid mit ca, 93 % Siliciumcarbid in Eisenschmelzen durch SodaAcceleration of the dissolution of technical silicon carbide with approx. 93% silicon carbide in iron melts through soda

Siliciumcarbid-Silicon carbide AuflösezeitDissolution time Beispielexample Soda: I Gew,-%:Soda: I% by weight: 33 BeschleuAcceleration KomgrößeGrain size ohne Zusatzwithout addition 0-1 mm0-1 mm nigungs-inclination AuflöseDissolve faktorfactor zeitTime 1414th (mm)(mm) (min)(min) (min)(min) 1,81.8 0,10.1 1717th 1111th 0,20.2 1616 99 2,42.4 0404 1111th 2,72.7 1,21.2 1212th 55 22 2,42.4 88th 33 3,73.7 66th 33

40 kg körniges Siliciumcarbid (90 Gew.-% Siliciumcarbid) der Korngröße 1-3 mm werden gemäß Beispiel 1 mit 1 Gew.-% Soda, weitere 40 kg mit 1 Gew.-% Portlandzement versetzt und gemäß Beispiel 2 ein weiterer Ansatz mit Natriumlauge imprägniert Die drei mit basischen Mitteln versetzten Siliciumcarbid-Chargen und eine Charge ohne basische Mittel werden auf eine Eisenschmelze (2000 kg) aufgebracht und die Auflösezeit bestimmt Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt40 kg of granular silicon carbide (90% by weight silicon carbide) with a grain size of 1-3 mm are obtained according to the example 1 with 1% by weight of soda, a further 40 kg with 1% by weight of Portland cement and added according to Example 2 Another batch impregnated with sodium hydroxide The three batches of silicon carbide mixed with basic agents and a batch without basic agents are applied to a molten iron (2000 kg) and the Dissolution time determined. The results are compiled in Table 2

Table 2

Beschleunigung der Auflösung von Siliciumcarbid-Korngemischen ca. 90% Siliciumcarbid der Korngröße 1 - 3 mm in Eisenschmelzen durch verschiedene basische ZusätzeAcceleration of the dissolution of silicon carbide grain mixtures approx. 90% silicon carbide of the grain size 1 - 3 mm in iron melts due to various basic additives

Zusatzadditive Auflösezeit
(min)Dissolution time
(min) deschleuni-
gungsfaktordecelerate
factor ohnewithout 9,59.5 11 Soda; 1 Gew.-%; 0-1 mmSoda; 1% by weight; 0-1 mm 44th 2,42.4 Portlandzement; 1 Gew.-%;
0-1 mmPortland cement; 1% by weight;
0-1 mm 3,53.5 2.72.7 Imprägnierung mit 180 g/l
Natriumhydroxid
a2,5 Gew.-%Impregnation with 180 g / l
Sodium hydroxide
a2.5% by weight 11 9,59.5

Claims

Claims;

1. Method of accelerating the dissolution rate of silicon carbide in molten iron in furnaces that do not have the bath surface are heated by adding inorganic, basic agents, characterized in that the silicon carbide to be added in granular form, the inorganic, basic agent in one Amount between 0.1 and 5% by weight, based on the silicon carbide, is added,

2. The method according to claim 1, characterized in that that the inorganic basic agents are mixed in powder form with the silicon carbide.

3. The method according to claim 1, characterized in that that the silicon carbide the water-soluble inorganic basic agents in the form aqueous solutions are added with subsequent drying.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the inorganic basic agent! basic alkali salts can be used.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the silicon carbide with a Grain size in the range from 0.1 to 3.7 mm is used.