DE2719063A1

DE2719063A1 - Verfahren zum raffinieren geschmolzener metalle

Info

Publication number: DE2719063A1
Application number: DE19772719063
Authority: DE
Inventors: Robert Baker; David James Bowen; Hugh Willmott Grenfell; Wales Swansea
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1977-04-28
Publication date: 1977-11-10
Also published as: JPS52155118A; GB1559688A; ES458269A1; SE7704990L; US4113469A; IT1072694B; FR2388889A1; BE854152A; BR7702752A; AU2468477A

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN P 7893 POSTFACH 86O82O

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

BRITISH STEEL CORPORATION 33 Grosvenor Place, London, S.W. 1, England

Verfahren zum Raffinieren geschmolzener Metalle

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Raffinieren bzw. Vergüten bzw. Veredeln bzw. Frischen (diese Ausdrücke werden in der vorliegenden Anmeldung synonym verwendet) geschmolzener Metalle, und sie betrifft insbesondere das Raffinieren von Legierungsschmelzen.

Legierungsschmelzen, wie nichtrostende Stahlschmelzen, und andere hochlegierte Materialien, wie Nickelsuperlegierungen, werden derzeit nach einem Duplexverfahren hergestellt, bei dem die kalte Grundcharge in einem Ofen mit elektrischem Bogen geschmolzen wird und bei dem im Falle von nichtrostendem Stahl Chrom als kohlenstoffreiches Ferrochrom zugegeben wird und der flüssige Stahl in einem Konvertergefäß decarburisiert bzw. entkohlt wird. Die Decarburisierung wird durchgeführt, indem man einen Sauerstoffstrom und Verdünnungsgasstrom entweder getrennt oder gemeinsam in das Metall, das in dem Gefäß aufbewahrt wird, injiziert.

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Der Sauerstoff und das Verdünnungsgas können auf unterschiedliche Arten injiziert werden. Beispielsweise können der Sauerstoff und das Verdünnungsgas als Gemisch entweder durch den Boden oder an der Seite des Gefäßes injiziert werden. Dies ist die Grundlage des von der Union Carbide Corporation entwickelten A.0.D.-Verfahrens, wobei das Verdünnungsgas in diesem Fall entweder Argon oder Stickstoff ist. Bei dem von Creusot Loire/Uddeholm entwickelten C.L.U.Verfahren wird als Gasgemisch ein Gemisch aus Sauerstoff und Dampf verwendet. Bei anderen Verfahren wird der Sauerstoff durch den oberen Teil des Gefäßes injiziert, und das Verdünnungsgas wird in Form eines Inertgases oder Gemisches aus Inertgasen durch den Boden der Seitenwand des Gefäßes injiziert, wie es in der britischen Patentanmeldung 25449/74 beschrieben wird. Diese Verfahren werden im allgemeinen mit einer Reihe von Stufen betriebenen, bei denen das Volumengasverhältnis von Sauerstoff:Verdünnungsgas fortlaufend so vermindert wird, wie der Kohlenstoffgehalt in der Schmelze erniedrigt wird, damit die Oxydation von Chrom, Eisen und anderen Metallen vermindert wird, während die Entfernung von Kohlenstoff aus der Schmelze als gasförmiges Oxid beibehalten wird.

Beispielsweise wird bei einem Raffinierverfahren der Charge mit einem Verhältnis begonnen, das auf 3:1 oder höher eingestellt wurde. Dieses Verhältnis wird während einer Zeit aufrechterhalten, die durch die Zusammensetzung der heißen Metallschmelze zu Beginn bestimmt wird. Wenn der Kohlenstoffgehalt etwa 0,396 C erreicht hat, wird das Verhältnis auf 2:1 vermindert und das Verhältnis wird erneut auf 1:2 vermindert, wenn der Kohlenstoffgehalt 0,1# erreicht hat. Die Schmelze wird schließlich auf den gewünschten niedrigen Kohlenstoffgehalt raffiniert. Es wurde gefunden, daß man bei diesem Verfahren die Chromoxydation bei einem Minimum halten kann, während die Kohlenstoffentfernung bei einem Maximum gehalten werden kann. 7U9845/1048

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Bei allen diesen Verfahren ist es vorteilhaft, damit man eine maximale Wirtschaftlichkeit erhält hinsichtlich eines minimalen Verbrauchs an teurem Verdünnungsgas, einer minimalen Chrom- und anderer Legierungsbestandteile-Oxydation, einer minimalen Verwendung von Ferrosilicium als Reduktionsmittel zur Gewinnung des Chroms aus der Schlacke, einer minimalen Verfahrenszeit und minimalem Verbrauch an hitzebeständigem Material, daß man die Zusammensetzungsänderungen, die in der Schmelze während des Blasens auftreten, kontrollieren bzw. überwachen kann, damit optimale Verhältnisse für die zugeführten Gase ausgewählt werden können. Wenn die relativen Raten der Oxydation von Kohlenstoff und Chrom während des Raffinierens bestimmt werden können, können die Sauerstoff-zu-Verdünnungsgasverhältnisse ohne Unterbrechung des Verfahrens und über einen weiten Bereich geändert werden, wodurch die Oxydation von Kohlenstoff und Chrom kontrolliert werden kann.

Bei einem Verfahren, bei dem die Kohlenstoffentfernungsrate derzeit überwacht wird, werden Abfallgaszusammensetzungs- und Strömungsrate-Messungen in der Abfallgasleitung verwendet. Der momentane Kohlenstoffgehalt der Schmelze wird durch die Differenz berechnet, wenn man die Menge des Kohlenstoffs in einer Probe, die aus dem ersten flüssigen Metallansatz entnommen wurde, und die integrierte Kohlenstoffmenge, die in dem Abfallgas entfernt wurde, kennt. Dieses Verfahren wird jedoch bei Produktionsanlagen nicht häufig verwendet, da die Grundkonzeption der meisten der Abfallgas-Extraktions systeme von solchen Anlagen einen Sammelabzug für volle Verbrennung und volle Verdünnung umfaßt, damit die Abfallgase auf eine Temperatur abgekühlt werden, bei der sie leicht in einfachen, nicht wassergekühlten, nicht mit feuerfestem Material ausgekleideten Systemen verwendet werden können. Dies erfolgt, indem man das Abgas in der Leitung mit Luft verdünnt,und als Folge davon ist der Gehalt an Kohlen-

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dioxld in dem verdünnten Gas oft so niedrig, daß die Bestimmung der Entkohlungsrate ungenau wird.

Bei einem anderen Verfahren zur Bestimmung der Kohlenstoffentfernungsrate werden Proben aus den Abgasen aus dem Gefäß selbst und vor der Verdünnung durch mitgerissene Luft entnommen. Bei diesem Verfahren muß jedoch in das Gefäß eine wassergekühlte Sonde komplizierter Bauart zur Entnahme der Proben eingeführt werden. Diese Sonde erfordert ein sorgfältiges Handhaben und eine sorgfältige Wartung, damit sie in der strengen Stahlerzeugungsumgebung zuverlässig arbeitet, und dies ist in den meisten Fällen nicht möglich. Weitere Nachteile der Verfahren aufgrund der Analyse von Abgasen zur Kontrolle und Inhibierung der Chromoxydation sind die, daß die Rate der Chromoxydation nicht genau bestimmt werden kann und daß die relativen Raten der Oxydation von Kohlenstoff, Chrom und/oder anderen Metallelementen nicht direkt gemessen werden kann. Es ist wesentlich, daß die Kohlenstoff-Entfernungsrate mit der Metalltemperatur der Zufuhrrate des reaktiven Gases und der Chromoxydationsrate korreliert wird, bevor ein zufriedenstellender Gasverhältnispunkt bzw. ein zufriedenstellendes Gasverhältnis ausgewählt werden kann.

Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Entkohlungsrate ist eine einfache chemische Analyse von Proben, die aus der Schmelze mit unterschiedlichen Zwischenräumen während des Raffinierens entfernt werden. Dies ist genauer als die obigen Verfahren, da die Raten sowohl der Kohlenstoff- als auch der Chromoxydation direkt bestimmt werden können. Es besitzt jedoch den Nachteil, daß zwischen dem Zeitpunkt, bei dem die Probe entnommen wird, und dem Zeitpunkt, bei dem die Analyse verfügbar ist, eine Verzögerung auftritt, so daß die Kontrollwirkung, die der Analyse entspricht, ebenfalls notwendigerweise verzögert wird.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Nachteile, die den obigen Verfahren inhärent sind, beseitigt werden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Raffinieren eines geschmolzenen Metalls, das eine Verunreinigung enthält, die bevorzugter; bzw. leichter oxydierbar ist als ein oder mehrere ausgewählte Bestandteilselemente des Metalls, und die ein gasförmiges Oxid bildet. Erfindungsgemäß werden Sauerstoff und ein Verdünnungsgas in ein geschmolzenes Metall injiziert, das sich in einem Gefäß befindet, so daß der Anteil an Verunreinigung in dem Metall durch Entwicklung eines gasförmigen Oxids vermindert wird, das Gefäß während des Raffinierens gewogen wird, so daß ein Zeitpunkt bestimmt werden kann, bei dem sich das Gewicht des Inhalts des Behälters beachtlich ändert, bedingt durch die bevorzugte Oxydation von einem oder mehreren ausgewählten Bestandteilselementen, zu diesem Zeitpunkt eine Verminderung im Verhältnis von Sauerstoff :Verdünnungsgas initiiert, so daß die Oxydationsrate von einem oder mehreren ausgewählten Bestandteilselementen relativ zu der Verunreinigung vermindert wird,und die Injektion weiterführt, bis der Anteil an Verunreinigung auf den gewünschten Gehalt vermindert ist.

Die wesentliche Änderung im Gewicht des Gefäßinhalts kann in Form einer wesentlichen Krümmung bzw. einem wesentlichen Wendepunkt in der Form der Kurve, mit der das Gewicht des Inhalts des Gefäßes aufgezeichnet wird, erkannt werden. Die wesentliche Änderung im Gewicht des Gefäßinhalts kann klar erkannt werden durch die Bestimmung der Rate, bei der sich das Gewicht des Inhalts des Gefäßes ändert.

Bevorzugt wird das Gefäß kontinuierlich während des Raffinierens gewogen und geeigneterweise wird während des Raffinierens die Verkleinerung bzw. Verminderung (diese Ausdrücke werden synonym verwendet) im Verhältnis von Sauer-

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stoff:Verdünnungsgas weitergeführt, bis ein oder mehrere weitere Punkte, die für wesentliche Änderungen im Gewicht des Inhalts des Gefäßes beispielhaft sind, festgestellt wurden. Zweckdienlich wird die Verminderung weitergeführt, bis ein Endverhältnis erreicht ist. In diesem Fall ist das Ziel das,die Oxydationsrate des Verunreinigungselements so groß wie möglich zu halten und die Oxydation von einem oder mehreren Bestandteilselementen so klein wie möglich zu halten.

Das geschmolzene Metall kann eine Legierung sein, z.B. reiches Chromeisen, das zu nichtrostendem Stahl verarbeitet werden soll, worin die Verunreinigung Kohlenstoff ist und das eine ausgewählte Bestandteilselement Chrom ist. In diesem Fall kann die Verminderung bzw. Verkleinerung im Verhältnis von Sauerstoff:Verdünnungsgas in zwei Stufen durchgeführt werden, die den zwei Punkten entsprechen, bei denen festgestellt wurde, daß scharfe Erhöhungen im Gewicht des Inhalts des Gefäßes auftreten. Bevorzugt beträgt das Anfangsverhältnis mindestens 3:1 und wird bei der ersten Stufe auf ein Zwischenverhältnis von 2:1 verkleinert. Bei der zweiten Stufe kann das Verhältnis von 2:1 bis zu einem Endverhältnis von 1:2 verkleinert werden. Das Anfangsverhältnis kann während der Anfangsraffinierzeit konstant gehalten werden, bis der erste Punkt erreicht ist, bei dem eine wesentliche Änderung im Gewicht des Inhalts des Gefäßes auftritt.

Bevorzugt ist das Verdünnungsgas ein Inertgas oder ein Gemisch aus Inertgasen. Geeigneterweise wird als Inertgas Argon, Stickstoff oder Wasserdampf verwendet.

Anhand der beigefügten Zeichnung werden nun bevorzugte erfindungsgemäße AusfUhrungsformen näher erläutert; es zeigen:

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Fig. 1 eine Seitenansicht eines Konvertergefäßes, das zum Wiegen aufgestellt bzw. so befestigt ist, daß es gewogen werden kann;

Fig. 2 eine graphische Darstellung, in der die Gewi ent sänderung von dem Inhalt eines Gefäßes, das reiches Chromeisen und Schlacke enthält, während des Raffinierens gezeigt wird, wobei die Kontrolle der Oxydation von Chrom entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt; und

Fig. 3 zum Vergleich mit Fig. 2 eine graphische Darstellung, in der die Gewichtsänderung von dem Inhalt eines Gefäßes gezeigt wird, das eine ähnliche Charge wie bei Fig. 2 enthält, wobei die Kontrolle der Oxydation von Chrom in diesem Fall nach einem bekannten Verfahren erfolgt, wobei Proben, die während des Raffinierens entnommen werden, analysiert werden.

Im folgenden wird Fig. 1 näher erläutert. Ein Konverter 1 ist auf an sich bekannten rechtwinkligen Sockeln bzw. Gestellen 2 montiert, die an dem äußeren Teil ihrer unteren Arme 3 mit einem zentralen bzw. Zapfenbefestigungsglied 4 zentral bzw. schwenkbar verbunden sind. Die oberen Arme 5 der Sockel bzw. Gestelle 2 sind mit Bohrungen bzw. Bohrlöchern versehen, in denen die Konverterzapfen bzw. -drehzapfen 6 lagern bzw. ruhen, wobei die Konverterzapfen auf Lagern 7 (in gestrichelten Linien dargestellt) lagern bzw. ruhen. Die Zapfen bzw. Drehzapfen 6 sind mit einem neigbaren bzw. schrägstellbaren bzw. schwenkbaren, kreisförmigen Rahmen 8 verbunden, auf dem der Konverter 1 liegt. Die Sockel bzw. Gestelle 2 werden selbst von einem Kraft- bzw. Energiewandler oder Belastungszellen 9 bzw. lasttragenden Zellen 9 getragen, die am inneren Ende der unteren Arme angebracht sind. Die Anordnung der lasttragenden Zellen 9 und die schwenkbare bzw. Zapfenbefestigung ermöglicht, daß der Konverter 1 frei bewegbar bzw. schwenkbar ist, so daß das Gewicht des Konverters 1 und seines Inhalts über die BeIa-

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stungszellen 9 und die damit assoziierte elektrische Brückenvorrichtung (nicht dargestellt) bestimmt werden kann.

Die Anordnung ist ähnlich wie die, die in der GB-PS 1 373 652 beschrieben wird, und, wie bei dieser Anordnung, können die Belastungszellen 9 innerhalb der Bohrungen zwischen den Lagern 7 und den Sockeln bzw. Gestellen 2 anstatt unter den Sockeln 2 angebracht sein.

Der Konverter 1 ist ein solcher, bei dem Sauerstoff durch den oberen Teil des Konverters 1 über eine Lanze bzw. ein Strahlrohr (nicht dargestellt) injiziert wird und wobei das Verdünnungsgas (in diesem Falle Argon) in den Boden des Konverters 1 über ein Rohr 10 injiziert wird. Das Rohr 10 wird mit dem Argon über den Zapfen bzw. das Zapfenlager 5 beschickt, der bzw. das "hohl ist und mit einer Einheit 11 verbunden ist, in die Argon über eine Zufuhrleitung 12 eintritt.

In den Fig. 2 und 3 sind die Gewichtsmessungen bzw. -aufzeichnungen in Abhängigkeit von der Zeit von zwei Schmelzen ähnlicher Zusammensetzung dargestellt. In.jedem Fall beträgt das Gewicht der Anfangscharge 1150 kg und dies wird als mittleres Gewicht genommen und in den Fig. 2 und 3 als Null dargestellt.

In Fig. 2 beträgt die Anfangszusammensetzung der geschmolzenen Eisencharge 1,4% C, 0,045% P, 0,47% Si, 0,01% S, 0,80% Mn, 8,3% Ni, 17,4% Cr, Rest Eisen, und zufällige Verunreinigungen bzw. Nebenverunreinigungen. Die Charge wird in den Konverter bei einer Temperatur von 153O⁰C gegossen. Sauerstoff wird in die Charge mit 180 m /h durch den oberen Teil des Konverters injiziert und Luft und Stickstoff (das Verdünnungsgas) werden durch die Basis bzw. den unteren Teil des Konverters injiziert. Die Luftströmung durch den Rohr-

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kern beträgt 35 nr/h und die Stickstoffströmungs rate durch den Rohrring bzw. durch die ringförmige Rohröffnung beträgt 8,5 nr/h, d.h. das Anfangsverhältnis von Sauerstoff:Verdünnungsgas ist größer als 3:1.8 kg Kalk werden zu Beginn des Blasens zu der Charge zugegeben.

Während des Raffinierens wird das Gewicht des Gefäßes und seines Inhalts kontinuierlich kontrolliert und die beim Inhalt auftretenden Gewichtsänderungen werden, wie in Fig. 2 dargestellt, gegenüber der Zeit aufgetragen. Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß, unabhängig von der Anfangserhöhung im Gewicht zu Beginn des Raffinierens, etwa 12 kg als Sauerstoff zu Beginn von den verschiedenen Elementen des Ansatzes, z.B. Eisen, Silicium usw., absorbiert werden und das Gewicht des Inhalts im wesentlichen bis zum Punkt A konstant bleibt. Dies zeigt, daß die Gewichtszunahme, bedingt durch die Oxydation von Eisen, Silicium, usw., die eine Schlacke bilden, durch den Gewichtsverlust, bedingt durch das Entweichen von Kohlenstoff aus dem Ansatz als CO und CO₂,ausgeglichen wird. Am Punkt A jedoch, der 9,4 min nach Beginn des Raffinierens erreicht wird, findet eine plötzliche und hohe Steigerung im Gewicht des Inhalts des Gefäßes statt. Dies zeigt, daß im wesentlichen das gesamte Silicium oxydiert wurde und daß nun die Oxydation von Chrom (das in der Schlacke ein Oxid bildet) in einer Rate abläuft, die die des Kohlenstoffs übersteigt. Bei einer Analyse der Schmelze zu diesem Zeitpunkt erhält man die folgenden Ergebnisse: 0,3796 C, 0,042% P, 0,10% Si, 8,3% Ni, 0,44% Mn, 16,7% Cr, Rest Eisen und zufällige Verunreinigungen. Die Temperatur der Schmelze beträgt 173O⁰C.

Am Punkt A wird die obere Lanze bzw. das obere Strahlrohr entfernt und bei den darauffolgenden Stufen wird vom Boden aus geblasen. Die Gasgemischströmung zu dem Rohrkern beträgt 60 n?/h Sauerstoff und 21,5 m³/h Argon, wobei

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weitere 8,5 nr/h Argon durch die kreisförmige Öffnung des Rohrs zum Ersatz von Stickstoff eingeblasen werden, so daß das Verhältnis von Sauerstoff:Verdünnungsgas auf 2:1 verkleinert wird. Dadurch können die Kohlenstoff- und Chromoxydationsraten so ausgeglichen werden, daß das Gewicht des Inhalts des Gefäßes im wesentlichen konstant bleibt, bis der Punkt B erreicht wird, wenn erneut eine plötzliche und dramatische Erhöhung im Gewicht des Inhalts des Gefäßes auftritt. Dieser Punkt wird etwa 6,1 min nach Punkt A auftreten und zeigt an, daß die Rate der Oxydation des Chroms nun die des Kohlenstoffs übersteigt. Die Analyse der Charge an diesem Punkt zeigt die folgenden Ergebnisse: 0,12% C, 0,04% P, 0,04% Si, 0,36% Mn, 8,6% Ni, 16,2% Cr, Rest Eisen und Nebenverunreinigungen.

Beim Punkt B wird die Sauerstoffrate sofort auf 30 nr/h vermindert, und die Argonrate wird auf 60 m / h ererhöht, d.h. das Verhältnis von Sauerstoff:Verdünnungsgas wird auf 1:2 vermindert. Die Injektion wird weitere 6,1 min weitergeführt, bis der End-Kohlenstoffgehalt 0,03% beträgt. 20 kg Fe Si werden zugegeben und die Schmelze wird mit Argon bei 28,5 nr/h während 5 min zur Gewinnung des Chroms aus der Schlacke gerührt. Die Endzusammensetzung bei einer Temperatur von 165O°C beträgt: 0,03% C, 0,011% S, 0,04% P, 0,16% Si, 0,49% Mn, 8,5% Ni, 17,2% Cr, Rest Eisen. Der Gesamtverlust im Chrom an die Schlacke beträgt daher nur 0,2%. Dies ist ein Wert, der wesentlich geringer ist als der, den man mit den bekannten Verfahren erreicht.

In Fig. 3 beträgt die Anfangszusammensetzung der Schmelze 1,6% C, 0,01% S, 0,045% P, 0,28% Si, 0,81% Mn, 8,3% Ni, 17,8% Cr, Rest Eisen und Nebenverunreinigungen. Die Charge wird bei einer Temperatur von 1520⁰C in den Konverter gegossen. Die Anfangsinjektionsraten und -Verhältnisse für Luftsauerstoff und Stickstoff sind gleich wie bei dem im

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Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Verfahren. Diese Stufe des Verfahrens wird beim Punkt A¹ 10,8 min nach Beginn des Raffinierens beendigt, wo die Temperatur der Schmelze 1720°C beträgt und die Analyse die folgenden Werte zeigt: 0,27% C, 0,01% S, 0,06% Si, 0,33% Mn, 8,7% Ni, 17,1% Cr, Rest Eisen und Nebenverunreinigungen. Die Analyse zeigt somit, daß der Kohlenstoffgehalt etwa 0,30% beträgt,und dies ist der Grund, weshalb die Stufe an diesem Punkt beendigt wird. Das Sauerstoff :Verdünnungsgas(Argon)-Verhältnis wird dann auf 2:1 eingestellt und die Injektionsraten betragen 60 nr/h bzw. 30 nr/h, wie bei dem Verfahren, das in Zusammenhang mit Fig.2 beschrieben wurde. Diese Stufe des Verfahrens wird, wie bei dem bekannten Verfahren, zum Punkt B¹ nach weiteren 6,2 min beendigt, wenn die Analyse anzeigt, daß der Kohlenstoffgehalt der Schmelze 0,10% beträgt und die Temperatur der Schmelze 1690⁰C ist. Die Analyse zeigt in der Tat: 0,10% C, 0,04% Si, 0,01% S, 0,18% Mn, 8,5% Ni, 15,7% Cr, Rest Eisen und Nebenverunreinigungen. Das Sauerstoff:Argon-Verhältnis wird dann auf 1:2 verkleinert und die Injektionsraten betragen 30 nr/h bzw. 60 nr/h. Das Raffinierverfahren wird schließlich nach weiteren 8 min beendigt, und 20 kg Fe/Si werden zu der Schmelze zugegeben, die 5 min mit Argon bei einer Rate von 28,5 m /h gerührt wird. Die Endanalyse der Schmelze beträgt: 0,04% C, 0,01% S, 0,25% Si, 0,32% Mn, 8,9% Ni, 16,9% Cr, Rest Eisen und Nebenverunreinigungen, wobei die Temperatur der Schmelze 166O°C beträgt. Der Gesamtverlust von Chrom an die Schlacke beträgt somit 0,9% und ist wesentlich höher als bei dem in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Verfahren. Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß die Verminderungen im Verhältnis von Sauerstoff:Verdünnungsgas jeweils nach der plötzlichen Erhöhung im Gewicht des Gefäßinhalts erfolgen, wenn die Oxydation des Chroms in steigender Rate auftritt, und dies ist eine Erklärung dafür, weshalb der Chromverlust bei dem bekannten Verfahren wesentlich höher ist als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Es ist ein großer Vorteil des erfindungs-

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gemäßen Verfahrens, daß die genauen Punkte für die Verminderung in den Verhältnissen momentan aus Fig. 2 bestimmt werden können.

Wichtiger ist es jedoch, daß die Punkte, bei denen wesentliche Änderungen im Gewicht auftreten, klar die Stufen anzeigen, bei denen die Oxydation des Kohlenstoffs verlangsamt wird und die Oxydation des Chroms zunimmt, so daß man momentan Schritte unternehmen kann, diese Situation zu berichtigen und eine überwiegende Oxydation des Kohlenstoffs sicherzustellen. Di« Tatsache, daß die unterschiedlichen Raten der Chrom- und KohlenstoffOxydation direkt gemessen werden können, ermöglicht es, daß die Einflüsse von Temperaturvariationen beim chemischen Gleichgewicht kompensiert werden können.

Die vorliegende Erfindung kann auch beim Raffinieren von Metallen und Legierungen außer nichtrostendem Stahl, wie bei Nicht-Eisenmetallen, wie Kupfer, bei dem die Verunreinigung Schwefel ist, durchgeführt werden, wobei dann Kupfer das ausgewählte Bestandteilselement ist.

Das Verhältnis von Sauerstoff:Verdünnungsgas kann kontinuierlich während des gesamten Raffinierverfahrens entsprechend den Gewichtsänderungen, die in dem Gefäßinhalt stattfinden, variiert werden, und dieses Verfahren ermöglicht bei der Optimierung noch eine weitere Verminderung der Chromoxydation. In diesem Fall wäre es natürlich erforderlich, das optimale Gasverhältnis für eine minimale Chromoxydation bei ausgewählten Zeiten während des Raffinierens zu bestimmen und dies mit der graphischen Darstellung für die Gewichtsänderung für die Schmelze aus rostfreiem Stahl in Beziehung zu setzen.

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Die Fig. 2 und 3 sind graphische Darstellungen der Gewichtsänderungen gegenüber der Zeit. Die Gewichtsänderungen bei den Punkten A, A¹, B und B¹ sind besser erkennbar, wenn die Rate der Gewichtsänderung gegenüber der Zeit aufgetragen wird, und wenn möglich, wird dies bevorzugt.

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Claims

2719Ü63 Patentansprüche

1. Verfahren zum Raffinieren von geschmolzenem Metall, das eine Verunreinigung enthält, die bevorzugter als eine oder zwei ausgewählte Bestandteilselemente des Metalls oxydiert wird und die ein gasförmiges Oxid bildet durch Injizieren von Sauerstoff und einem Verdünnungsgas in das geschmolzene Metall, das sich in einem Behälter befindet, zur Verminderung des Anteils an Verunreinigungen in dem Metall, wobei die Verunreinigung als gasförmiges Oxid entweicht, dadurch gekennzeichnet , daß das Gefäß während des Raffinierens zur Bestimmung des Punktes gewogen wird, bei dem sich der Inhalt des Gefäßes wesentlich ändert, bedingt durch die bevorzugte Oxydation von einem oder mehreren Bestandteilselementen, zu diesem Punkt eine Verminderung im Verhältnis von Sauerstoff : Verdünnungsgas initiiert wird, so daß die Oxydationsrate von einem oder mehreren ausgewählten Bestandteilselementen, bezogen auf die Verunreinigung, vermindert wird und die Injektion weitergeführt wird, bis der Anteil an Verunreinigung auf den gewünschten Wert vermindert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wesentliche Änderung im Gewicht des Gefäßinhalts als wesentliche Krümmung in der Form der Kurve, mit der das Gewicht des Gefäßinhalts aufgezeichnet wird, auftritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wesentliche Änderung im Gewicht des Gefäßinhalts durch Bestimmung der Rate erfolgt, mit der sich das Gewicht des Gefäßinhalts ändert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß während des Raffinierens kontinuierlich gewogen wird.

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5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Raffinierens die Verkleinerung in dem Verhältnis von Sauerstoff:Verdünnungsgas weitergeführt wird, wenn einer oder mehrere weitere Punkte, die für wesentliche Änderungen im Gewicht des Gefäßinhalts auftreten, erkennbar sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung in dem Verhältnis von Sauerstoff:Verdünnungsgas weitergeführt wird, bis ein Endverhältnis erreicht wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall eine Legierung ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall eine reiche Chrom-Eisen-Legierung ist, die zu rostfreiem Stahl v/erden soll, und daß die Verunreinigung Kohlenstoff ist und daß das eine ausgewählte Bestandteilselement Chrom ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verminderung in dem Verhältnis von Sauerstoff:Verdünnungsgas in zwei Stufen entsprechend den beiden Punkten durchgeführt wird, bei denen eine starke Erhöhung im Gewicht des Gefäßinhalts während des Raffinierens auftritt.

10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Anfangsverhältnis mindestens 3:1 beträgt und bei der ersten Stufe auf ein Zwischenverhältnis von 2:1 verkleinert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei der zweiten Stufe das Verhältnis von 2:1

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auf ein Endverhältnis von 1:2 verkleinert wird.

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12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfangsverhältnis während der Anfangsraffinierzeit konstant gehalten wird, bis der erste Punkt auftritt, bei dem eine wesentliche Änderung im Gewicht des Gefäßinhalts auftritt.

13· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas ein Inertgas oder ein Gemisch aus Inertgasen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas Argon, Stickstoff oder Viasserdampf ist.

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