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Verfahren zur gleichzeitigen Entphosphorung und Entschwefelung von
Stahl Es ist beleits vorgeschlagen worden, Verunreinigungen aus Stahl dadurch zu
entfernen, daß man den Stahl mehr oder weniger innig mit Schlacken oder mit besonderen
Stoffen in Berührung bringt. So ist z. B. empfohlen worden, die Entschwefelung und
Entphospho--rung von Stahl in-der Weise durchzuführen, daß man mit einem Luftstrom
Stoff in, die Schmelze einbläst, die .den Phosphor und den Schwefel binden. Man
hat auch vorgeschlagen, in eine Gießpfanne gleichzeitig mit dem Stahl eine Mischung
von entschwefelnden Stoffen und einer Siliciumlegierung einzubringen. Ebenso hat
nian eine sehr weitgehende und sehr gleichmäßige Entschwefelung und Entphosphorung
dadurch bewirkt, daß man Stahl und eine Schlacke unter besonderen Bedingungen heftig
und innig durchwirbelt. Diese verschiedenen Verfahren sind nicht immer einfach anwendbar,
insbesondere wenn man die vorhandenen Einrichtungen umändern will.
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Das erwähnte Verfahren, bei welchem der Stahl heftig und innig mit
der reinigenden Schlacke durchwirbelt wird, eignet sich insbesondere für alle Betriebe,
die rasch und regelmäßig hochwertigen Stahl herstellen tvollen, d. h. also für größere
Werke.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung bezweckt die völlige Unabhängigkeit
von einem bestimmten Herstellungsverfahren für den Stahl. Erfindungsgemäß erfolgt
die Entphosphorung und .die Entschwefelung beim Eingießen des Stahles in eine Pfanne
entweder durch Zusatz der betreffenden Stoffe in den Strahl des in die Pfanne fließenden
Stahles oder durch Einbringen in die Pfanne selbst. Diese Behandlungsart ist somit
bei jeder Art von Stahl leicht und einfach anwendbar, ohne daß zusätzliche Kosten
entstehen. _ Bisher hat die bekannte Behandlung dies Stahles mit Basen oder alkalischen
Salzen, welche theoretisch eine Entfernung des Schwefels und des Phosphors ermöglichen
sollten, in -der Praxis niemals zu dem gewünschten Ergebnis geführt, da bei der
hohen Temperatur des flüssigen Stahles sofort eine Verflüchtigung ,der Alkalisalze
eintritt. Die beim Gußeisen bekannte Entschwefelungswirkung des Natriumcarbonats
ließ sich daher nicht auf Stahl übertragen.
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Es wurde nun festgestellt, daß man auch beim Stahl seine starke Entphosphorung,
verbunden mit seiner Entschwefelung beim Gießen in die Pfanne, erreichen kann, wenn
man ein Stoffgemisch anwendet, das neben einem. Alkalicarbonat ein zweites Mittel
enthält, welches die Verflüchtigung des Alkalicarbonats 'verhindert. Das Stoffgemisch
muß ferner eine oxydierende Wirkung ausüben, und es ist daher zweckmäßig, den das
Alkalicarbonat festhaltenden Zusatz derart zu wählen, daß er
gleichzeitig
der Träger der Oxydationswirkung ist. Solche Mittel sind z. B. Bariumdioxyd, Mangandioxyd
oder lialiumpermanganat.
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Außerdem muß noch für eine gründliche Bewegung im Bad gesorgt werden.
Diese Rolle übernimmt das Alkalicarbonat, welches bei der hohen Temperatur des Stahles
Kohlensäure :entwickelt und dadurch ein Kochen des Bades hervorruft.
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Das zweckmäßig in pulverförmigem .oder feinkörnigem Zustand zugesetzte
Stoffgemisch bildet an -der Oberfläche des Stahles eine Schlackenhaut, welche
die alkalischen Basen und die Phosphorsäure bzw. die Schwefelsäure enthält. Besonders
einfach und wirtschaftlich sind Gemische auf der Grundlage -von Natriumcarbonat.
Das Natriumcarbonat allein gibt kein praktisch verwendbares Ergebnis, doch erhält
man sehr vorteilhafte Ergebnisse, wenn man diesen Stoff z. B. mit Bariumdioxyd,
Kaliumpermanganat oder Mangandioxyd mischt. Ausgezeichnete Erfolge wurden mit einem
Gemisch aus i o Gewichtsteilen Natriumcarbonat und 3 Teilen Bariumdioxyd erhalten.
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Wenn der zu entphosphorende Stahl viel gelösten Sauerstoff enthält,
wie dies beispielsweise beim nachgeblasenen Thomasstahl der Fall ist, kann man auch
mit weniger starken Oxydationsmitteln auskommen, beispielsweise mit Eisenoxyd. Der
Stahl kann in diesem. Fall selbst Mangan in ziemlich großen Mengen enthalten, ohne
daß Nachteile für die Entphosphorung auftreten.
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Die Einbringung des Reaktionsgemisches in die Pfanne erfolgt vorteilhaft
derart, daß man das Gemisch in Pulverform dem Strahl des flüssigen Stahles während
des Ausgießens in die Pfanne oder einen .beliebigen anderen Behälter, beispielsweise
einen Ofen, zusetzt. Man kann das Gemisch auch in die Pfanne geben, während das
Metall in dieselbe einfließt, besonders wenn es sich um geringe Mengen handelt.
Schließlich kann man die Mischung auch vor dem Eingießen des Stahles auf den Boden
der Pfanne legen, doch muß man in diesem. Fall vorsichtig gießen, um ein übermäßiges
Aufkochen zu vermeiden. Man kann das Reaktionsgemisch auch in Form von Briketten
verwenden, die man in die Pfanne einwirft.
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Die Entphosphorung und Entschwefelung erfolgt nicht nur weitgehend,
sondern auch sehr schnell und regelmäßig, die Handhabung ist einfach und eine besondere
überwachung des Verfahrens nicht erforderlich. Bei der Anwendung des Verfahrens
ist es erforderlich, die Temperatur des Stahles zu berücksichtigen. Wenn der Stahl
verhältnismäßig kalt ist, wird man in an sich bekannter Weise vorteilhaft für eine
Wärmeentwicklung in dem Behälter sorgen, in den der Stahl hineingegossen wird. Die
Entwicklung von Kohlensäure aus dem Natriumcarbonat kann einen beträchtlichen Wärmeaufwand
erfordern, und infolgedessen kühIt sich das Bad unter diesen Umständen mitunter
erheblich schneller ab, als @es bei der bloßen Abstrahlung oder Ableitung von Wärme
der Fall wäre. Dieser Reaktionsverlauf :erfordert dann die Neu erzeugung von Wärme
innerhalb der Masse und damit den Zusatz entsprechender Mittel, wobei hervorgehoben
werden soll, daß die Verwendung wärmeentwickelnder Mittel bei Metallbädern an sich
bekannt ist. Zu diesem Zweck eignen sich beispielsweise Gemische, welche in der
Lage sind, Wärme zu entwickeln, wie dies etwa bei aluminotliermischen oder silicothermischen
Gemischen der Tall ist. Eine einfache Arbeitsweise zur Herstellung eines derartigen
Gemisches besteht darin, daß man einen reduzierend wirkenden Stoff, wie beispielsweise
Silicium, dem Natriumcarbonat beimengt. Vorteilhafte Ergebnisse wurden in einem
Gemisch erzielt, welches aus i Gewichtsteil Silicium, 1 o Teilen Natriumcarbonat
und 3 Teilen Bariumdioxyd besteht. Es ist bemerkenswert, daß in diesem Fall trotz
:der Verwendung von Silicium noch eine sehr weitgehende Entphosphorung auftritt.
Steigert man die Menge an Silicium weiter, so wird die Entphosphorung weniger vollständig,
während die Entschwefelung zunimmt. Man kann .daher bei Verwendung einer reichlichen
Siliciummenge in der Praxis nur eine Entschwefelung hervorrufen. Die Anwesenheit
von Mangan beeinträchtigt weder die Entphosphorung noch die Entschwefelung.
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Nachstehend seien einige Ausführungsbeispiele für das Arbeiten nach
dein Verfahren gemäß der Erfindung angegeben.
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Beispiel i Entphosphorung von o,o6o auf o,o250'o, Entschwefelung von
o,055 auf 0,03001ü mit
| 5000 g Na--CO3, |
| 165o g BaO., |
auf i t Stahl gerechnet. Beispiel 2 Entphosphorung von 0,048 auf 0,0200;ö, Entschwefelung
von 0,04o auf 0,0300;'o mit
| 5ooo g Na., C 0s, |
| 1000 g K.MnO,, |
auf i t Stahl gerechnet.
Bei den beiden obigen Beispielen wurde
das vorher zubereitete Gemisch der beiden Stoffe dem Metallstrahl während des Ausgießens
des Stahles aus dem Ofen zugesetzt.