DE3042489C2

DE3042489C2 - Verbrauchbarer Festkörper zur Veredelung einer Stahlschmelze

Info

Publication number: DE3042489C2
Application number: DE19803042489
Authority: DE
Inventors: Edward Jerome Dr.-Ing. Wescosville Pa. Dunn jun.
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-11-11
Filing date: 1980-11-11
Publication date: 1986-10-30
Also published as: DE3042489A1

Description

Gc,

Cr_Ca = Gewicht des Kaiziums in Festkörper [gj,
t_s = Schmelzzeit des Festkörpers [s],

wobei

F_F '

K = 23,35 ± 10%

= Gewicht des Festkörpers [g],
= Oberfläche des Festkörpers [cm²],
_a__s = Löslichkeit des Kalziums im Stahl [Gew.-%] und

= Mindestzeit, die für den Verbrauch des Kalziums durch den Stahl notwendig ist [s].

2. Festkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdünnungsmittel aus einem oder mehreren der folgenden Bestandteile besteht: Al, Fe, deren Oxide, CaO, CaF2, Kalziumzyanid, Stahllegierungselemente.

3. Festkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper wenigstens einen der folgenden Bestandteile enthält, Ba, Mn, Si oder Legierungen oder Mischungen dieser Bestandteile.

4. Festkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper 20% Kalzium und 80% Eisen oder Eisen und übliche Beimengungen enthält.

5. Festkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper eine Dichte von 70 bis 100% hat.

6. Festkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper eine Dichte von 87 bis 93% hat.

7. Festkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper wenigstens teilweise eingekapselt ist.

8. Festkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper wenigstens teilweise in Stahl, Aluminium oder Kupfer eingekapselt ist.

Die Erfindung betrifft einen verbrauchbaren Festkörper zur Veredelung einer Stahlschmelze mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.

Einen derartigen verbrauchbaren Festkörper beschreibt die US-PS 39 02 892. Dort wird als Zuschlagstoff Magnesium in einem Anteil zwischen 18 und 55 Gew.-% dem imprägnierten Festkörper zugesetzt.

Bei derartigen Festkörpern ist es wichtig, daß der Zuschlagstoff bei in die Stahlschmelze eingetauchtem

ίο Festkörper mit der richtigen Rate, gemessen in Menge pro Zeiteinheit, an die Stahlschmelze abgegeben wird. Wenn diese Rate nämlich nicht mehr stimmt, so kann es zu Eruptionen, Rauchentwicklung und/oder Flammenentwicklung kommen. Der erwähnten Druckschrift sind aber keine näheren Hinweise zu entnehmen, welches Gewicht der Zuschlagstoff im Festkörper haben soll, welches Gewicht der Festkörper haben &.·χ wie groß seine Oberfläche sein soll und was die Löslichkeit des Zuschlagstoffes in Stahl sein solL

Die DE-OS 25 22 272 beschreibt einen anderen verbrauchbaren Festkörper zur Veredelung einer Stahlschmelze, bestehend aus mehreren übereinander angeordneten Ringscheiben aus Aluminium zund Zuschlagmitteln, die über eine gemeinsame Stange zu einem Körper miteinander verbunden sind.

Ausgehend von einem verbrauchbaren Festkörper der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so auszugestalten, daß der Anteil des Zuschlagstoffes in der Mischung sowie die Oberfläehe des Festkörpers derart gewählt wird, daß beim Eintauchen des Festkörpers in die Stahlschmelze der Zuschlagstoff praktisch ohne Eruptionen in der Stahlschmelze geschmolzen und gelöst wird.

Die Lösung dieser Aufgabe errreicht man mit einem verbrauchbaren Festkörper, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

Die Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung gerichtet
Die Vorteile der Erfindung bestehen im wesentlichen darin, daß beim Eintauchen des Festkörpers in die Stahlschmelze praktisch keine Flammenentwicklung entsteht und auch keine Metalleruptionen oder Rauchentwicklung. Die Stahlschmelze kann also sehr umweltschonend und sicher veredelt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels näher erläutert.

Stahlschmelze:

401 Kohlenstoffstahl

so Zuschlagstoff:

567 g Kalzium pro t Stahl enthalten in CaFe-Barren mit 20% Kalzium. 1 Stück des CaFe-Barrens mit einem Gewicht von etwa 120 kg, einem Durchmesser von 23 cm und einer Höhe von 76 cm wurde in das Stahlbad eingetaucht.
Ergebnis:

Keine Flammenentwicklung, Metalleruption oder Rauchentwicklung.

6ö Die Form und Zusammensetzung des Festkörpers werden so bestimmt, daß eine gesteuerte Lösung des Kaiziums erzielt wird, wenn der Festkörper sich in der Stahlschmelze auflöst. Die Lösungszeit für den Festkörper hängt somit von der Oberfläche und den Abmessungen des Körpers ab.

Der Festkörper wird durch Verpressen kleiner Teilchen eines nicht aktiven Materials, beispielsweise Eisenpulver, und kleiner Teilchen von Ca bei Drücken bis zu

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4000 bar hergestellt Der Festkörper hat eine theoreti- Aluminium, Stahllegierungselemente, deren Oxide,

sehe Dichte von 75% bis 100%. Gegenwärtig wird ein CaO, CaC₂, CaF₂, Kalziumzyanid und Mischungen die-

Dichtigkeitsbereich zwischen 87 und 93% bevorzugt. ser Bestandteile enthalten. Der Kalziumgehalt selbst

Am einfachsten herzustellen und einzusetzen ist ein Zy- kann von 1 % bis 99% gehen. Dasselbe gilt für die ande-

linder mit einem Durchmesser von 23 oder 30 cm mit 5 ren Bestandteile. Sie werden zusammen mit dem Kalzi-

einem achsialen Loch von 5—20 cm, das sich über die um mit einem derartigen Druck verpreßt, daß sie im

ganze Zylinderlänge erstreckt. Das Loch wird verwen- wesentlichen damit verbunden werden und in das Stahl-

det, um den Zylinder an einem Ende einer Verschluß- bad entweder durch stange zu befestigen, die feuerfest verkleidet ist. Das

andere Ende der Stange ist fest mit einem sogenannten io 1. Untertauchen des Zylinders in der Stahlschmelze,

Gegengewicht ausreichender Größe verbunden, um 2. starre Befestigung des Zylinders in der Pfanne und

den Körper in der Nähe des Bodens der gefüllten Pfan- Anheben des Stahlschmelzspiegels über den Zylin-

ne zu halten. Bei Verwendung einer solchen Stangenan- der oder

Ordnung, die richtig ausbalanciert ist, wird der zylinder- 3. durch langsames Eintauchen des Festkörpers in ein

förmige Körper in das Stahlbad gut eingetaucht, so daß 15 P.aches Bad, beispielsweise in einen Tundish, einge-

sich der Körper dicht über dem Pfannenboden befindet führt wird.

Kommt der geschmolzene Stahl in Kontakt mit dem

Festkörper, so wird dieser auf seinen Schmelzpunkt er- Als Zuschlagstoff wird in erster Linie Kalziummetall

wärmt und beginc» sicn zu lösen, wobei das Kalzium mit verwendet. Es können aber auch handelsübliche Kalzi-

einer kontrolliericn Rate gelöst wird, die von der 20 umlegierungen, beispielsweise CaSi, CaMnSi, CaSiBaAl,

Schmelzzeit abhängt. CaC₂, CaAl und dergleichen teilweise oder als Ganzes

Löst sich das Kalzium im Stahlbad auf, so ergibt sich verwendet werden.

eine Reaktion mit den Verunreinigungen. Die Reak- Zur Erzielung einer größeren Lagerzeit kann der tionsprodukte sind leichter als Stahl, schwimmen auf der Festkörper entweder ganz oder teilweise in Stahl, Alu-Oberfläche auf und gehen in die Schlacke über. Die Zeit, 25 minium. Eisen, Kupfer oder andere Metalle eingekapselt die notwendig ist, bis das gelöste Kaizium reagiert ein- sein, schließlich der Aufschwimmzeit der Reaktionsprodukte wird auf etwa 180 Sekunden geschätzt. Durch Verwendung

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1. eines richtig gewählten prozentualen Anteils an Kalzium zur Erzeugungder gew jnschten Kalziumabgabe und

2. der richtigen Zylinderabmessung' π zwecks Steuerung der Lösungszeit des Festkörpers und damit auch des gleichzeitigen Lösens des Kalziums während dieser Zeitspanne,

wird die Rate an in der Stahlschmelze gelösten Kalzium sorgfältig kontrolliert. Durch Einstellung des Kalzium-Prozentanteils bei gegebener Barrengröße zur Erzielung der maximal gewünschten Rate, wird das pro Zeiteinheit verfügbare Kalzium dabei gesteuert, um

1. kontinuierlich ausreichend Kalzium zur Verfugung zu stellen, um das Kalzium zu ersetzen, das durch seine Reaktion mit den Verunreinigungen im Stahl verbraucht wird, wobei gleichzeitig

2. die Konzentration von Kalzium im Stahl so begrenzt wird, daß das Kalzium seine Löslichkeitsgrenze zu keiner Zeit überschreitet. Das gesamte zugeführte Kalzium befindet sich daher entweder in Lösung oder wird durch den Veredelungsprozeß verbraucht. Kein Kalzium steht zur Verfügung, um zu? Schlacke aufzusteigen und dort Explosionen, Flammenbildung oder Rauchentwicklung zu verursachen.

Der Festkörper kann eine beliebige Gestalt haben. Eine Zylindefförm mit achsialer Bohrung wird aber be- so vorzugt, weil ein solcher Körper leichter gehandhabt werden kann.

Eisen wird in erster Linie als Verdünnungsmittel verwendet. Hierfür kann aber auch inaktives Kalzium oder ein anderes inaktives Material verwendet werden, um die Lösung des Kalziums im Stahlbad besser kontrollieren zu können oder um eine bessere Desoxidation zu erreichen. Diese anderen inaktiven Materialien können

Claims

Patentansprüche:

1. Verbrauchbarer Festkörper zur Veredelung einer Stahlschmelze, bestehend aus einer gepreßten Mischung mit wenigstens einem pulverförmigen Zuschlagstoff für das Stahlbad und wenigstens einem pulverförmigen Verdünnungsmittel für den Zuschlagstoff in der Stahlschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff Kalzium ist und daß der Kalziumgehalt des Festkörpers mit dessen Oberfläche durch folgende Relation verknüpft ist: