DE652812C

DE652812C - Manufacture of low-oxygen ferro alloys

Info

Publication number: DE652812C
Application number: DES107688D
Authority: DE
Original assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Current assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Priority date: 1932-12-19
Filing date: 1932-12-29
Publication date: 1937-11-09

Description

Herstellung sauerstoffärmer Ferrolegierungen Für die Industrie ist die Herstellung möglichst sauerstoffarmer legierter Stähle, die gleichzeitig möglichst frei sind von oxydischen Einschlüssen, von großer Bedeutung, da von dem Grad der Sauerstoffarmut und der Freiheit an oxydischen Einschlüssen viele wichtige Eigenschaften der legierten Stähle, wie beispielsweise die Korrosionsfestigkeit, Verschleißfestigkeit (Laufbahnen von Kugellagern), die Haltbarkeit feiner Schneiden, Härterißempfmdlichkeit usw., abhängen.Manufacture of low-oxygen ferro-alloys For industry is the production of alloyed steels that are as low in oxygen as possible, at the same time as possible are free of oxidic inclusions, of great importance because of the degree of Oxygen deficiency and freedom from oxidic inclusions have many important properties of alloy steels, such as corrosion resistance, wear resistance (Raceways of ball bearings), the durability of fine cutting edges, sensitivity to hardness cracks etc., depend.

Es ist nun bekannt, daß die üblichen Ferrolegierungen, welche dem zu legierenden Stahl zugesetzt werden, einen verhältnismäßig großen Sauerstoffgehalt besitzen. Setzt man eine derartige Ferrolegierung dem Stahlbad zu, so erhält man nicht nur eine Anreicherung des. Sauerstoffgehaltes des Bades, sondern es bilden sich auch zahlreiche neue Einschlüsse, da das zuzulegierende Metall in der Regel selbst ein Desoxydationsmittel ist und einen Teil des Ferrooxyds zu Eisen reduziert, wobei sich Sauerstoffverbindungen des als Desoxydationsmittel wirkenden Metalls bilden, die in Form von Einschlüssen in dem Stahlbad verbleiben. Die Entfernung dieser Einschlüsse gelingt selbst dann nicht vollkommen, wenn man die flüssige Stähllegierung einer Lösungsdesoxydation unterwirft, indem man beispielsweise den legierten Stahl in dickem Strahl in eine die Oxyde aufnehmende dünnflüssige Schlacke fließen läßt. Die Lösungsdesoxydation führt nämlich nur dann zu einem völligen Erfolge, wenn die Oxyde in dem Stahlbad gelöst sind und nicht, wenn, wie dies beim Zusatz der Ferrolegierungen zum Stahlbad der Fall ist, das flüssige Stahlbad flüssige oder feste Oxyde in emulsionsartigem Zustand enthält.It is now known that the usual ferro alloys which the to be added to alloy steel, a relatively large oxygen content own. If such a ferro-alloy is added to the steel bath, one obtains not only an enrichment of the oxygen content of the bath, but also build it up there are also numerous new inclusions, as the metal to be alloyed is usually is itself a deoxidizer and reduces part of the ferrous oxide to iron, oxygen compounds of the metal acting as deoxidizer form, which remain in the form of inclusions in the steel bath. The distance these inclusions do not succeed completely even if one uses the liquid steel alloy subjecting to solution deoxidation by, for example, the alloy steel lets flow in a thick stream into a thin liquid slag that absorbs the oxides. The solution deoxidation only leads to complete success if the Oxides are dissolved in the steel bath and not when, as is the case with the addition of the ferroalloys The steel bath is the case, the liquid steel bath liquid or solid oxides in emulsion-like Condition contains.

Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, die dem Stahlbad zuzusetzenden Ferrolegierungen einer Fällungsdesoxydation zu unterwerfen, wobei die Ferrolegierungen mit einem stark desoxydierenden Metall, insbesondere Titan, behandelt werden sollten, um die in der Legierung befindlichen Oxyde zu Metall zu reduzieren. In diesem Fall findet zwar eine gewisse Herabsetzung des Sauerstoffgehalts der Ferrolegierungen statt, doch bilden sich gleichzeitig neue Einschlüsse, da die Sauerstoffverbindungen des Desoxydationsmittels zum größten Teil in der Ferrolegierung verbleiben. Außerdem ist in der in dieser Weise desoxydierten Ferrolegierung noch freies Titan enthalten, da das Titan in größeren Mengen zugesetzt wird, als zür Desoxydation der Legierung erforderlich ist. Dieses Titan gelangt dann bei der Herstellung des Spezialstahls in den Stahl hineep. und wird dort, wenn der Stahl noch Sauer-' stoff enthält, was in der Regel der Fall ist, oxydiert, wobei sich wiederum weitere Einschlüsse bilden. Auch in diesem Fall ist es daher nicht möglich, mit Hilfe der weiter oben besprochener Lösungsdesoxydation die Einschlüsse` wieder vollkommen aus dem Stahl zus entfernen.It has already been proposed to add those to the steel bath To subject ferroalloys to a precipitation deoxidation, the ferroalloys should be treated with a highly deoxidizing metal, especially titanium, to reduce the oxides in the alloy to metal. In this case there is a certain reduction in the oxygen content of the ferro-alloys instead, but at the same time new inclusions form because of the oxygen compounds of the deoxidizer remain for the most part in the ferro-alloy. aside from that is in the ferro-alloy deoxidized in this way still free Contain titanium because the titanium is added in larger quantities than for deoxidation the alloy is required. This titanium is then used in the production of the Special steel into the steel. and will be there if the steel is still oxygen contains, which is usually the case, is oxidized, which in turn leads to further inclusions form. In this case, too, it is therefore not possible to use the above With the solution deoxidation discussed above, the inclusions are completely removed from the steel remove add.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den elektrischen Hochfrequenzofen zu verwenden, um einen Stahl mit wenig Einschlüssen zu erhalten. Dabei wurde dem unter einem Schlackenbad befindlichen Stahl ein Desoxydationsmittel, wie Mangan, Silicium oder Aluminium, zugesetzt, um eine Reduzierung der in dem Stahlbad enthaltenen Oxyde zu erzielen. In diesem Ofen findet zwar eine starke Bewegung des Metallbades unter Einwirkung des elektrischen Feldes statt, jedoch nicht eine Durchmischung von Stahl und Schlacke, da die Schlacke von dem elektrischen Strom nicht beeinflußt wird. Bei diesem Verfahren mit dem Hochfrequenzofen bildet sich dank der Bewegung des Metalls angeblich eine Zusammenballung der Einschlüsse, welche von der Schlacke aufgenommen werden sollen. Aber abgesehen von der Tatsache, daß die Behandlungszeiten verhältnismäßig lang sind (zo bis 2o Minuten und mehr), gelangt man niemals zu einer vollständigen Reinigung des Metalls.The high frequency electric furnace has already been proposed to be used to obtain a steel with few inclusions. It was the steel located under a slag bath a deoxidizer such as manganese, Silicon or aluminum, added to reduce the amount contained in the steel bath To achieve oxides. In this furnace there is a strong movement of the metal bath under the action of the electric field, but not mixing of steel and slag, since the slag is not influenced by the electric current will. In this process with the high frequency furnace, it forms thanks to the movement of the metal supposedly an agglomeration of the inclusions, which were made by the slag should be included. But apart from the fact that the treatment times are relatively long (ten to twenty minutes and more), you never get to one complete cleaning of the metal.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man einen sehr sauerstoffarmen und praktisch von Einschlüssen freien legierten Stahl dann erzielen kann, wenn man den zu legierenden Stählen in fester oder flüssiger Form Ferrolegierungen zusetzt, die man vor der Weiterverarbeitung mit solcher Energie auf eine zweckmäßig saure, dünnflüssige und ein hohes Aufnahmevermögen für Oxyde besitzende Schlacke zur Einwirkung gebracht hat, daß die Entfernung der Oxyde schlagartig eFfolgt. Dieses Verfahren dauert im Gegensatz zu dem im Hochfrequenzofen durchgeführten nur einige Sekunden und liefert, insbesondere wenn man die Ferrolegierung einem vorher sauerstoffarm gemachten Stahl zusetzt, einen legierten Stahl ausgezeichneter Qualität.It has now been found, surprisingly, that one is very low in oxygen and alloy steel practically free of inclusions can be obtained if one adds ferro alloys to the steels to be alloyed in solid or liquid form, which, before further processing, is converted to an appropriately acidic, Low-viscosity slag with a high absorption capacity for oxides to act on has brought that the removal of the oxides follows abruptly. This method In contrast to the one carried out in the high-frequency furnace, it only takes a few seconds and delivers, especially if the ferro alloy is previously oxygenated made steel, an alloy steel of excellent quality.

Die Zusammensetzung der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Schlacke kann innerhalb sehr weiter Grenzen schwanken. Wesentlich ist nur, daß die Schlacke vor ihrer Einwirkung auf die Ferrolegierung nur geringe Mengen der Oxyde enthält, die sich aus dem Metall herauslösen sollen. Mit gleichen Gewichtsmengen Schlacke gegenüber dem Metall wird der Desnxydationseffekt um so wirksamer, je saurer die Schlacke ist, d. h. je höher ihr Gehalt an sauren Bestandteilen, wie Kieselsäure oder .Tltanoxyd, und in zweiter Linie an Bestandteilen ist, die, wie Tonerde oder Zirkonoxyd, bei Gegenwart von Basen in der Schlacke die Rolle einer Säure spielen können. Man hat also ein Interesse daran, Schlacken zu benutzen, die so sauer wie möglich sind, um gute Ergebnisse zu erzielen. Man kann aber gleich gute Ergebnisse auch durch Anwendung größerer Mengen von Schlacke erzielen, die weniger sauer sind, denn der Sauerstoffgehalt des behandelten Metalls, das sich im Gleichgewicht mit der verwendeten Schlacke befindet, hängt von zwei Faktoren ab: r. Verhältnis der Löslichkeiten der Oxyde in der Schlacke und i14 Metall, 2. Verhältnis des Schlackengewichts zum Metallgewicht.The composition of the process according to the invention The slag used can vary within very wide limits. Is essential only that the slag before it acts on the ferro-alloy only small quantities contains oxides that are supposed to dissolve out of the metal. With equal amounts of weight The more acidic the more acid, the more effective the slag against the metal the slag is, d. H. the higher their content of acidic components, such as silica or .Tltanoxyd, and in the second place on constituents, such as clay or Zirconium oxide, play the role of an acid in the presence of bases in the slag can. So you have an interest in using slags that are as acidic as are possible to get good results. But you can get good results right away also achieve by using larger amounts of slag that are less acidic, because the oxygen content of the treated metal, which is in equilibrium with the slag used depends on two factors: r. Ratio of Solubilities of the oxides in the slag and i14 metal, 2. Ratio of the slag weight to the metal weight.

Zur praktischen Ausführung des Verfahrens wird zunächst eine synthetische Schlacke erschmolzen, die zweckmäßig sauer und in bekannter Weise sehr dünnflüssig gehalten ist, beispielsweise durch geeignete Kombination von Schlackenbestandteilen oder durch Zusatz von Stoffen, die das Schmelzen erleichtern und die Dünnflüssigkeit erhöhen. In diese Schlacke, die sich zweckmäßig am Boden einer Gießpfanne befindet, wird dann die zu desoxydierende Ferrolegierung in dickem Strahl aus ausreichender Höhe heftig gegossen, so daß eine Art Emulsion der Schlacke im Metall entsteht und eine intensive Durchwirbelung derselben stattfindet.For the practical execution of the process, a synthetic one is first used Slag melted, which is expediently acidic and, in a known manner, very thin is held, for example by a suitable combination of slag components or by adding substances that facilitate melting and the thin liquid raise. In this slag, which is conveniently located at the bottom of a ladle, then the ferro-alloy to be deoxidized becomes sufficient in a thick stream Height poured violently, so that a kind of emulsion of the slag in the metal arises and an intensive turbulence of the same takes place.

Infolge der innigen Berührung und Durchmischung zwischen Schlacke und Metallteilchen erzielt man eine Desoxydation der Eisenlegierung in einer außerordentlich kurzen Zeit, ohne daß es erforderlich ist, Schlacke und Metall durch Wärmezufuhr heiß bzw. flüssig zu halten.As a result of the intimate contact and mixing between slag and metal particles, deoxidation of the iron alloy is achieved in an extraordinary manner short time without the need to remove slag and metal by supplying heat keep hot or liquid.

Wenn die Schlacke sauer ist infolge Kieselsäure, erzielt man gleichzeitig eine Anreicherung der Eisenlegierung an Silicium durch Reduktion der Kieselsäure in der Schlacke. Wenn man diese Nebenwirkung vermeiden will, empfiehlt es sich, Schlacken zu verwenden, die auf der Grundlage von Titanoxyd oder Tonerde hergestellt sind.If the slag is acidic due to silica, one achieves at the same time an enrichment of the iron alloy in silicon by reducing the silica in the slag. If you want to avoid this side effect, it is advisable to To use slags that are made on the basis of titanium oxide or alumina are.

Die praktisch augenblickliche und' sofortige Erzielung des Gleichgewichts zwischen Schlacke und Metall ermöglicht es, von vornherein für eine bestimmte Schlacke die erforderlichen Mengen zu bestimmen, die notwendig sind, um den Sauerstoffgehalt der Eisenlegierung so weit herabzusetzen, wie man es wünscht. Obwohl die Erfindung besonders bei der Desoxydation von Ferrolegierungen. wie z. B. Ferrochrom oder Ferromangan, Anwendung findet, ist die Erfindung doch nicht auf die Desoxydation des Ferrochroms oder des Ferromangans beschränkt. Sie kann Anwendung finden bei allen .den Legierungen, die man Stählen oder sogar anderen Metallen zur Vergütung oder Verbesserung zusetzt. So kann man beispielsweise erfindungsgemäß komplexe Legierungen, die Chrom und Mangan oder Ferrochrom und Ferromangan neben Nickel oder anderen Stoffen enthalten, oder oxydhaltige Legierungen anderer Art desoxvdieren.The practically instantaneous and 'instantaneous achievement of equilibrium between slag and metal allows a priori for a specific slag Determine the required quantities that are necessary to maintain the oxygen content the iron alloy as much as one wishes. Although the invention especially in the deoxidation of ferro-alloys. such as B. ferrochrome or ferromanganese, the invention is not applied to deoxidation of ferrochrome or ferromanganese. It can be applied to all the alloys that can be made of steels or even other metals for tempering or improvement adds. For example, according to the invention, complex alloys, the chromium and manganese or ferrochrome and ferromanganese in addition to nickel or other substances or deoxidize other types of oxide containing alloys.

Claims

PATENT CLAIM: The use of the well-known steel cleaning process, in which the steel by heavy pouring in a thick stream iii absorbs an oxide Slag is suddenly made low in oxygen, on the production of ferro alloys, characterized in that the ferro alloys on before further processing expediently acidic, thin-bodied and possessing a high absorption capacity for oxides Slags are brought into action.