DE2346136A1 - Metallurgisches gefaess - Google Patents

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König ■ Dipl.-lng. K. Bergen Patentanwälte · 4ooo Düsseldorf 30 · Cecilienallee 7B · Telefon 43 27 3a

12. September 1973 28 288 K

Edelstahlwerk Witten Aktiengesellschaft, 5810 Witten,

Auestraße 4

"Metallurgisches Gefäß"

Die Erfindung bezieht sich auf ein metallurgisches Gefäß, insbesondere eine Pfanne zum Vakuumbehandeln von Eisen- und Stahlschmelzen, das aus einem mit einem kieselsaurereichen Futter ausgekleideten Stahlblechmantel besteht.

Metallurgische Gefäße und Pfannen der vorerwähnten Art kommen mit kieselsäurereichen bzw. sauren und basischen Futtern zur Verwendung; sie unterliegen im Betrieb einer starken Beanspruchung insbesondere durch die Schlacke und den Stahl. Dabei kommt es zu einer Futtererosion durch chemische Umsetzungen zwischen dem Futter einerseits sowie der Schlacke und dem Stahl andererseits. Dieser Futterverschleiß ist nicht nur wegen der dadurch bedingten Beeinträchtigung der Lebensdauer, sondern auch wegen der damit verbundenen Verunreinigung der Schmelze von erheblichem Nachteil. Dies gilt insbesondere beim Erschmelzen hochreiner Stähle, die üblicherweise einer Pfannenbehandlung im Vakuum unterworfen werden.

Der Grund hierfür liegt darin, daß die Futterbestandteile mit höherem Oxydationspotential im Vakuum in zunehmendem Maße reduziert werden; dies gilt insbesondere für saure Futter, bei denen die Kieselsäure durch den Kohlenstoff der Schmelze reduziert wird und das dabei entstehende SiIi-

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? 3 Λ 6 Ί 3 6

zium gelöst wird. Dabei kommt es gleichzeitig auch zur Bildung von Oxyden, die zu schädlichen Einschlüssen im erstarrten Stahl führen.

So ist die Kieselsäure des Futters bei einem Druck von 0,1 at und einem Kohlenstoffgehalt der Schmelze von 0,05% bis zu Siliziumgehalten von 196 unbeständig. Da die Siliziumgehalte üblicher Stähle normalerweise unter 0,5% liegen, führt eine Vakuumbehandlung in einem sauer zugestellten Gefäß zu einer Erhöhung des Siliziumgehaltes der Schmelze und zu Verunreinigungen durch an dem bei der Kieselsäurereduktion freigesetzten Sauerstoff entstehende Oxyde.

Basische Futter besitzen zwar ein geringeres Oxydationspotential und unterliegen daher weniger der Gefahr einer Reduktion; sie weisen jedoch andere Nachteile auf. So ist das spezifische Gewicht basischer Futter zum Teil erheblich höher, was angesichts der begrenzten Krankapazitäten auf Kosten des Fassungsvermögens geht. Des weiteren erfordern basisch zugestellte Pfannen eine besonders sorgfältige thermische Behandlung außerhalb ihres Einsatzes, die die Verwendung üblicher Stopfenverschlüsse ausschließt und daher wesentlich aufwendigere Schieberverschlüsse erfordert. Schließlich sind auch die Materialkosten bei basischen Zustellungen erheblich höher als bei sauren Zustellungen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein feuerfestes Futter zu schaffen, daß die Vorteile basischer Zustellungen einerseits und saurer Zustellungen andererseits in sich vereinigt. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in dem Vorschlag, das Futter aus einem üblichen sauren Material herzustellen und mit einer der Schmelze zugekehrten Deckschicht aus einem keramischen Material mit niedrigem Oxydationspotential zu versehen. Auf diese Weise ergibt sich

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angesichts der geringeren Materialkosten saurer Zustellungen ein kostengünstiges Futter, das gleichwohl der Beanspruchung durch eine Vakuumbehandlung gewachsen ist, da die Reaktionsfläche Futter/Schmelze aus einem Material mit wesentlich höherer Beständigkeit besteht als das darunter befindliche Futter. In ähnlicher Weise kann auch der Pfannenstopfen mit einer reduktionsbeständigen Deckschicht versehen werden.

Die erfindungsgemäße Deckschicht kann aus Magnesiumoxyd, Tonerde und Zirkonoxyd einzeln oder nebeneinander bestehen und durch Aufsprühen, Aufspritzen oder Aufstreichen auf ein saures Futter aufgetragen werden. Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß übliche saure Pfannen mit der erfindungsgemäßen Deckschicht versehen werden können, so daß im Stahlwerk nur noch ein Pfannentyp benötigt wird, deren Futter bei Verwendung der Pfanne für eine Vakuumbehandlung ohne großen Aufwand mit einer erfindungsgemäßen Deckschicht versehen werden kann.

Das saure Futter kann beispielsweise aus gestampften und getrocknetem Ladelit, d.h. einer keramischen Masse mit

87 % Kieselsäure, 8,0 % Tonerde und Titanoxyd, 2,5 % Eisenoxyd, 0,3 % Kaliumoxyd, 0,3 % Kalziumoxyd, 0,5 % Natriumoxyd, O,18?6 Magnesiumoxyd

bestehen. Ein solches Futter eignet sich besonders zum Auftragen einer erfindungsgemäßen Deckschicht nach vorhergehendem Einsatz, wobei die Deckschicht lediglich - wie beim Flicken eines basisch zugestellten Ofens - auf das heiße Futter aufgespritzt zu werden braucht. Des weiteren ist

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85	bis
7,0	bis
1,5	bis
0,2	bis
0,1	bis
0,05	bis
0,05

als Futter auch übliche Schamotte geeignet. Die erfindungsgemäße Deckschicht kann auch zunächst auf übliche saure Steine aufgetragen werden, aus denen ein feuerfestes Futter erstellt wird. Nach dem Verschleiß der ursprünglichen Deckschicht kann dann beispielsweise durch Aufsprühen in situ eine neue Deckschicht aufgetragen werden.

Bei Versuchen wurden in eine Pfanne aus einem Stahlblechmantel 1 mit einem Ladelit-Futter 2 Stähle der Qualität 100 Cr 6 vergossen und im Vakuum behandelt. Die Untersuchung von Proben aus insgesamt 84 Chargen ergab einen Reinheitsgrad von 4,3 nach der VDEh-Richtreihe. Bei einem Vergleichsversuch unter denselben Bedingungen mit einem Ladelit-Futter und einer Deckschicht 4 aus Magnesiumoxyd unter denselben Bedingungen ergab sich bei insgesamt 37 Chargen ein mittlerer Reinheitsgrad von 1,4.

Bei separater Betrachtung der Oxydschlacken änderte sich der Reinheitsgrad von 1,8 auf 0,8.

Die vorerwähnten Versuche zeigen, daß eine verhältnismäßig dünne Deckschicht aus einem feuerfesten Material mit niedrigem Oxydationspotential in der Lage ist, die Sauerstoffabgabe eines sauren Futters mit an sich zu hohem Oxydationspotential in starkem Maße zu unterdrücken. Dem kommt insbesondere bei der Vakuumbehandlung von Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt erhebliche Bedeutung zu, da die Kieselsäurereduktion mit steigendem Kohlenstoffgehalt stärker wird.

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Claims (4)

Edelstahlwerk Witten Aktiengesellschaft, 5810 Witten, Auestraße 4 Patentansprüche;

1. Metallurgisches Gefäß, insbesondere Pfanne zum Vakuumbehandeln von Eisen- und Stahlschmelzen, bestehend aus einem mit einem kieselsäurereichen Futter ausgekleideten Stahlblechmantel, gekennzeichnet durch eine der Schmelze zugekehrte Deckschicht■aus einem keramischen Material mit niedrigem Oxydationspotential.

2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus Magnesiumoxyd, Tonerde und Zirkoniumoxyd einzeln oder nebeneinander besteht.

3. Gefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter aus Schamotte oder Ladelit besteht.

4. Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, g ekennzeichnet durch ein Futter aus beschichteten Steinen.

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