DE3036461A1 - Verfahren zur herstellung von basischen schlacken fuer das elektro-schlacke-umschmelzverfahren - Google Patents

Verfahren zur herstellung von basischen schlacken fuer das elektro-schlacke-umschmelzverfahren

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DE3036461A1 DE19803036461 DE3036461A DE3036461A1 DE 3036461 A1 DE3036461 A1 DE 3036461A1 DE 19803036461 DE19803036461 DE 19803036461 DE 3036461 A DE3036461 A DE 3036461A DE 3036461 A1 DE3036461 A1 DE 3036461A1
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Description

W A G K E R - C H E-K I S --^Kunciian, den 28.7.1980 Q. M B H "lG-PAT/Dr.Ra/we
Wa 8029-0
Verfahren zur Herstellung von basischen Schlacken für das Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von basischen Schlacken für das Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren (im folgenden auch BSU-Prozeß genannt), die einen analytischen Gehalt an
0,2 - 15 Gew.jS SiO2,
12-40 Gew.$ Al2O3, :
15-40 Gew.$ Erdalkalioxid,
12-75 Gew.% CaP2,
bis zu 0,5 Gew.?S PeO,
bis zu 1 Gew.% MnO,
bis zu 10 Gew.'/*
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen aufweisen.
Schlacken der obengenannten Zusammensetzung sind im Handel erhältlich und wurden auch bereits bisher zur Stahlveredelung nach dem Elektro-Schlacke-Uraschmelzverfahren eingesetzt. Nach diesem Verfahren wird ein, als Elektrode geschalteter Stahlblock in einer, mittels elektrischen Stroms auf 1700 bis 19000C erhitzten basischen Schlacke zum Abtropfen und zur Reaktion mit der Schlacke gebracht und dabei von oxidischen und sulfidischen Verunreinigungen befreit.
Als Nebenreaktion tritt dabei die Umsetzung des in der Schlacke enthaltenen Restwassergehalbes mit dem flüssigen Stahl unter Bildxing von Wasserstoff auf.
Diü dadurch auftretenden Probleme sind hinlänglich bekannt:
Wasserstoff hat mit flüssigem Stahl eine hohe Löslichkeit. Bei der Erstarrung nimmt die Wasserstofflöslichkeit des Stahles sprunghaft ab und wird mit weiter fallender Temperatur noch geringer.
Wird der Stahlblock nicht durch entsprechendes Tage bis Wochen dauerndes Nachglühen vom Wasserstoff befreit, so kommt es zu Wasserstoffrissen. Der Stahlblock wird unbrauchbar.
ORIGINAL INSPECTED.. ,
Es müssen mithin für das Umschmelzen wasserstoffempfindlicher Stahlsorten nach dem ESU-Prozeß, insbesondere jedoch für große Stahlblöcke mit einem Durchmesser von einem Meter und mehr, besonders feuchtigkeitsarme Sehlacken eingesetzt werden. In diesem Fall erfüllen die im Handel befindlichen vorgeschmolzenen und auf Körnung gebrochenen Schlacken die extremen Anforderungen an Peuchtigkeitsarmut nicht mehr. Um besonders feuchtigkeitsarme Schlacken zu gewinnen, muß man die handelsüblichen vorgeschroolzenen und gekörnt ι
glühen.
gekörnten basischen Schlacken zusätzlich noch bei ca.100O0G
Ein derartiges Verfahren ist jedoch umständlich und kostenintensiv.
Aufgabe der Erfindung war es nun, ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung basischer Schlacken für den ESU-Prozeß zu finden, die den Anforderungen auf besondere Feuchtigkeitsarmut, insbesondere bei der Erschmelzung Wasserstoffempfindlicher, großer Stahlblöcke nach dem ESU-Prozeß, gerecht werden.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß ESU-Schlacken mit geringen Peuchtigkeitswerten erhalten werden können, wenn die, der gewünschten Zusammensetzung entsprechenden oxidischen und fluoridischen Komponenten getrennt erschmolzen werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von basischen Schlacken für das Elektro-Schlacke-Umschmelz— verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schlacken durch Vermischen vorwiegend oxidischer Komponenten, der^n Anteil an fluoridischer Komponente maximal 5 Gew. ?ί beträgt mit vorwiegend fluoridischen Komponenten, deren Anteil an oxidischen Komponenten maximal 5 Gew. $.beträgt, gewonnen werden, wobei die vorwiegend oxidischen und die vorwiegend fluoridischen Komponenten vor dem Vermischen getrennt erschmolzen werden.
Als technisch sinnvoll für den ESU-Prozeß haben sich basische Schlacken erwiesen, die einen analytischen Gehalt an
BAD ORIGINAL
0,2 - 15 Gew. f> 2
12-40 Gew. f» Al3O3,
15-40 Gew. f> Erdalkalioxid,
12 - 75 Gew. f» CaF2
bis zu 0,5 Gew. °ß> PeO,
bis zu 1 Gew. f> MnO
bis zu 10 Gew. fo
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen aufweisen.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schlacken werden die gleichen Rohstoffe verwendet, wie sie auch bereits bisher zur Herstellung von basischen Schlacken für den ESU-Prozeß eingesetzt wurden.
Die vorwiegend oxidischen Komponenten können einen Gehalt von maximal 5 Gew. fo an fluoridischer Komponente enthalten. Sie werden z.B. in, mit Kohlenstoff ausgekleideten Öfen aufgeschmolzen, wobei die Untergrenze der dabei anzuwendenden Temperaturen naturgemäß der Schmelzpunkt des Gemisches darstellt. Im allgemeinen liegen die Temperaturen zwischen 1500 und 180O0C.
Das schmelzflüssige Produkt wird auf eiserne Wannen gegossen und nach dem Erkalten auf gewünschte Körnung von in der Regel bis 30 mm gebrochen.
Die Behandlung der vorwiegend fluoridischen Komponenten, die maximal einen Anteil von 5 Gew. f> an oxidischen Komponenten enthalten dürfen, erfolgt analog.
Die Schlacken werden schließlich durch einfaches Vermischen der vorgeschmolzenen und gekörnten Komponenten erhalten. Das Gewichtsverhältnis der Komponenten wird nach Maßgabe der erwünschten Geaamfciiusammensetzung clex Schlacke ermittelt.
Als Qualitätsmaßstab in Bezug auf die Feuchtigkeit der Schlacken hat sich die Ermittlung des Wassergehalts der Schlacken bewährt, der bei einer Temperaturbehandlung der Schlacken von 6500C freigesetzt wird. Hierfür wird eine Probe in einem Rohr auf 65O0C erwärmt und ein
ORIGINAL INSPECTED
wasserfreier Gasstrom über die Probe geleitet. Das freiwerdende Wasser wird im Gasstrom ausgetragen, in einem Trockenmittel aufgefangen und beispielsweise gravimetrisch bestimmt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Schlacken weisen nach dem oben beschriebenen Verfahren ermittelte Wassergehalte auf, die im zweistelligen ppra-Bereich liegen, während handelsübliche vorgeschmolzene Schlacken gleicher ehem.Zusammensetzung + Körnung einen um ein Vielfaches höheren Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Selbst die durch Nachglühen bei ca. 10000C der handelsüblichen, vorgeschmolzenen und gekörnten bas. Schlacken gewonnenen besonders feuchtigkeitsarmen bas. Schlacken haben einen bedeutend höheren Feuchtigkeitsgehalt als die erfindungsgemäßen Schlacken gleicher ehem. Analyse und Körnung.
Außerdem haben die erfindungsgemäßen bas. Schlacken eine bessere Lagerfähigkeit als die bisher bekannten Schlacken.
Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen näher erläutert:
Beispiel 1
Eine oxidische Komponente folgender Zusammensetzung:
0,57 Gew. io SiO2
45,85 Gew. °/o Al3O5
47,24 Gew. io CaO
4,70 Gew. i» MgO
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen wird in einem mit Kohlen3toxi ausgekleideten Ofen bsi 17000C erschmolzen. Nach einem zwei- bis vierstündigem Einschmelzprozeß und nach dem völligen Durchschmelzen wird die noch schmelzflüssige Mischung auf eine eiserne Wanne ausgegossen und nach dem Erkalten auf eine Körnung von 0,3 bis 10 mm vermählen.
BAD ORIGINAL
Eine fluoridische Komponente folgender Zusammensetzung:
0,72 Gew./« SiO2 99,09 Gew.?£
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen
wird bei einer Temperatur von 16000C in einem mit Kohlenstoff ausgekleideten Ofen erschmolzen. Nach einem drei- bis vierstündigem Einschmelzprozeß und nach völligem Durchschmelzen wird die schrnelzflüssige Mischung ausgegossen und nach dem Abkühlen auf eine Körnung von 0,3 bis 10 mm gemahlen.
Die gewünschte basische Schlacke wird erhalten durch Vermischen von 40 Gew.?i Anteilen an oxidischer und 60 Gew. $ Anteilen an fluoridischer Komponente.
Demnach beträgt die Gesamtzusammensetzung der Schlacke
0,66 Gew.^ SiO2 18,34 Gew.^ Al3O 18,34 GuW .?£ CaO
1 ,88 Gew.# MgO 59,45 Gew.fi
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen.
Der Feuchtigkeitsgehalt der Schlacken wird in der folgenden V/eise bestimmt: . .-
100 g gekörnte Schlacke werden in ein Rohr gegeben, auf 65O0C ο rhi. ^i; un;; ei al) η L utändig mil; trockenem, ^asforroigerti COp gespaiL". I)^r Gayj fci'orii wird" waiter durch ein mit Magnesiumperchlorat gefülltes Rohr geleitet, wo das im Gasstrom ausge— tragene, aus dor Schlacke freigesetzte V/asser absorbiert wird. Por Feuchtigkeitsgehalt der Probe ergibt sich als Gewichtsdifferenz des Absorptionsrohres.
Der Feuchtigkeitsgehalt betrug 30 Gew.ppm.
BAD ORIGINAL
Vergleichsbeinpiel 1.1
Eine Schlacke der gleichen Zusammensetzung, wie im Beispiel 1 beschrieben, wird homogen, d.h. nicht in getrennten Komponenten, erschmolzen und auf die Körnung 0,2 - 10 mm vermählen.
Der Feuchtigkeitsgehalt betrug, nach dom gleichen Verfahren ermittelt, wie im Beispiel 1 beschrieben, 2lj0 Gew.ppm.
Vergleichsbeispiel 1.2
Die Schlacke von Vergleichsbeispiel 1.1 wird 10 Minuten bei ca. 100O0G geglüht. Nach dem Abkühlen an Luft beträgt der Feuchtigkeitsgehalt nach dem gleichen Verfahren, wie im Beispiel T oesohrieben, 120 Gew.ppm.
La ge r fähi g k e i t:
Nach halbjähriger Lagerung der Schlacken in Papiersäckon,, mit verschweißter Polyäthyleneinlage von 0,5 mm Stärke in einem Lagerraum in welchem der absolute Feuchtigkeitsgehalt zwischen 4-17g/Nnr Luft schwankte wurden folgende Feuchtigkeitswerte gefunden:
»Schlacke .Hsiopiol '! 4-Ü Gi-iw.ppm
Schlacke Vergleichs- 350 Gew.ppm beispiel 1.1
Schlacke Vergleichs- 200 Gew.ppm beispiel 1 ..2
ORIGINAL
Beispiel 2
Es wird nach der im Beispiel T beschriebenen Verfahrensweise eine Schlacke folgender Zusammensetzung hergestellt:
2 Gev/. 9b SiO2 .
32 Gew. # Al2O..
30 Gew. # GaO
3 Gew. fi MgO
32 Gew. fo CaP2
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen.
Der gemäß Beispiel 1 ermittelte 7/assergehalt beträgt 20 Gew.ppm.
VerglGichsbeicspiel 2.1
Eine Schlacke gleicher Zusammensetzung wie im Beispiel 2 beschrieben, wird homogen (analog Vergleichsbeispiel 1-1). erschmolzen und auf die Körnung 0,3 - 1O mm vermählen.
Der Wassergehalt, ermittelt analog Beispiel 1 beträgt 300 C ow. pjira.
VotY'lc ic hobel..S nie 1 ? . ?
Eine Schlacke der gemäß Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2.1 beschriebenen Zusammensetzung wird homogen erschmolzen und nach Körnung auf 0,3 bis 10 ram bei 1000f'J 10 Minuten nachgeglüht.
Nach dorn Erkalten wird die Schlacke auf ihren Peuchtigket tcstfnhrilt unl-errjuehb . Der Feuchtigkeitsgehalt, ermittelt wie im Uoifspiol 1 beschrieben, beträgt 200 Gew.ppm.
BAD ORIGINAL
Lagerfähigkeit:
Nach halbjähriger Lagerung der Schlacken bei Bedingungen wie unter Beispiel 1 beschrieben wurden folgende Feuchtigkeitswerte gefunden:
Schlacke Beispiel 2 30 Gew.ppm
Schlacke Vergleichs- 500 Gew.ppm beispiel 2.1
Schlacke Vergleichs- 500 Gew.ppm beispiel 2.2
BAD ORIGINAL

Claims (1)

  1. Pat enta η spruch
    Verfahren zur Herstellung von basischen Schlacken für das Elektro-Sehlaeke-Umschmelzverfahren, die einen analytischen Gehalt an
    0,2 - 15 Gew.#
    12-40 Gew.# 33
    15-40 Gew.% Erdalkalioxid,
    12 - 75 Gew.$ GaF2
    bis zu 0,5 Gew.56 PeO,
    bis zu 1 Gew.$ MnO,
    bis zu 10 Gew.f
    sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacken durch Vermischen vorwiegend oxidischer Komponenten, deren Anteil an fluoridischer Komponente maximal 5 Gew.$ beträgt mit vorwiegend fluoridischen Komponenten, deren Anteil an oxidischer Komponente maximal 5 Gew.$ beträgt, gewonnen werden, wobei die vorwiegend oxidischen und die vorwiegend fluoridischen Komponenten vor dem Vermischen getrennt erschmolzen werden.
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