DES0026852MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 18. Januar 1952 Bekanntgemacht am 15. März 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Es ist bekannt, Stahl im elektrischen Ofen mit stark kalkhaltigen Schlacken zu entschwefeln.

Zur gleichzeitigen Entphosphorung und Entschwefelung wurde schon in den Gießstrahl eine oxydierende, gasentwickelnde Mischung von Alkalicarbonat und einem Stoff, wie BaO₂, gegeben, der die Verdampfung des Alkalis bei der Gießtemperatur verhindert.

Für die Entphosphorung von. Eisen beim Bessemer-Verfahren sind schon basische Substanzen, wie Kalk und Magnesia, Fluoride und ätzende oder kohlensaure Alkalien, in geschmolzenem Zustand verwendet worden. Die Fluoride dienen zur Herabsetzung des . Schmelzpunktes der Schlacke und machen sie flüssiger.

Die Anmelderin hat in den beiden deutschen Patenten 849247 und 901779 bereits Schnellentschwefelungsverfahren vorgeschlagen.

Nach dem ersten Verfahren wird der Stahl mit einer Schlacke auf der Grundlage von Aluminiumoxyd und Kalk behandelt, nachdem dem metallischen Bad ein reduzierendes Element zugesetzt wurde.

Beim zweiten Verfahren werden kalkreiche Kalk-Silikat-Schlacken verwendet. Der zu behandelnde und mit einem Reduktionsmittel ver-

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setzte Stahl wird unter kräftigem Rühren mit diesen Schlacken versetzt. Die Leichtflüssigkeit der Schlacke, die für eine wirksame Durchrührung, erforderlich ist, wird durch Zusatz von Flußmitteln, insbesondere Flußspat, wie er üblicherweise für basische Schlacken verwendet wird, erzielt. Durch dieses Verfahren wird der Schwefelgehalt des Stahls von 0,030 auf 0,010% und weniger herabgesetzt, wenn 5 Gewichtsprozent Schlacke, bezogen auf den Stahl, angewendet werden.

Das Verhältnis von Schlacke zu Stahl ist wichtig und kann nur eingehalten werden, wenn die Schlacke im flüssigen Zustand zugesetzt wird, d.h., es muß im Stahlwerk ein gesonderter Ofen für diese Schmelzung vorgesehen werden.

Die Anmelderin· hat versucht, diesen Nachteil dadurch zu beheben, daß sie nach einer Schlacke gesucht hat, die sowohl einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt hat als auch eine sehr hohe Entschwefelungswirkung, so daß das Gewicht der anzuwendenden Schlacke im Verhältnis zum Stahleinsatz gering ist. Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, ist es nicht erforderlich, die Schlacke vorher zu schmelzen.

Kalkschlacken können bekanntlich sehr flüssig gemacht und ihr Schmelzpunkt kann stark herabgesetzt werden durch Zusätze von Flußspat in der Größenordnung von 10 bis 20^fl/o. Die Anmelderin hat zunächst versucht, diesen Gehalt der üblichen Kalkschlacken z. B. auf 30% zu erhöhen. Aber sie hat feststellen müssen, daß auf diese Weise nur Teilergebnisse erzielt werden können, der Schmelzpunkt liegt noch zu hoch, und die Schlacke kann in der geringen Zeit ,nicht in genügender Menge niederschmelzen.

Die Anmelderin hat nun gefunden, daß es gegen

jede Erwartung durchaus möglich ist, Schlacken

, aus Kalk und Flußspat herzustellen, die sowohl leicht schmelzbar als auch leichtflüssig sind und eine hohe Entschwefelungswirkung haben.

Gemäß der Erfindung wird der zu entschwefelnde und ein Reduktionsmittel, wie z. B. Silizium oder Aluminium, enthaltende Stahl während der sehr kurzen Zeit des Gießens des Metallbades in die Pfanne mit einer in' der Hauptsache aus Kalk und Flußspat bestehenden Schlacke unter Ausschluß wesentlicher Mengen von sauren Elementen in innige Berührung gebracht. Das Verhältnis von Kalk zu Flußspat ist bei der Schlacke gemäß der Erfindung aber umgekehrt wie bei den üblichen Schlacken, d~. h., die· Schlacke .enthält etwa 80%

■ Flußspat und etwa 20% Kalk. Am Ende der Durchwirbelühg wird zu der obenschwimmenden Schlacke, zur teilweisen Verfestigung und um auf diese¹ Weise den Angriff herabzusetzen, eine beträchtliche Menge Kalk zugesetzt.

Derartige bisher noch nicht verwendete Schlacken sind . leicht schmelzbar,: leichtflüssig und haben gegenüber den bisher bekannten Schlacken eine wesentlich vergrößerte entschwefelnde Wirkung. Trotz des bedeutenden Angriffs auf die gewöhnlichen feuerfesten Materialien der Pfannen, können diese doch verwendet: werden, wenn am Ende des Vorgangs Kalk zugesetzt wird. Dieser Zusatz wäre bei Verwendung von besonders Widerstandsfähigen feuerfesten Materialien unnötig; bisher sind aber solche Stoffe mit einem für ein Stahlwerk erträglichen Herstellungskosten nicht bekannt.

Das Verfahren, gemäß der Erfindung wird zweckmäßigerweise folgendermaßen durchgeführt: Die feste Schlacke wird in den Gießstrahl des geschmolzenen Metalls beim Vergießen eingeführt, nachdem gegebenenfalls vorher ein Teil auf den Boden der Gießpfanne gegeben wurde. Es wird möglichst in dickem Strahl oder von genügender Höhe vergossen, damit eine innige und wirkungsvolle Durchmischung des Stahls mit der Schlacke in der Gießpfanne erfolgt. Nachdem der Guß beendet ist und sich die Schmelze beruhigt hat, steigt die Schlacke zur Oberfläche des Metallbades. In diesem Augenblick oder kurz vorher wird in die Pfanne so viel Kalk gegeben, daß die Schlacke »getrocknet« wird. Dieser Kalk löst sich sehr schnell in der aufschwimmenden Schlacke und vermindert den Angriff auf das feuerfeste keramische Material der Pfanne. Die angreifende Wirkung ist während der Durchrührung, besonders wenn diese sehr schnell erfolgt, sehr gering, nimmt aber bei Verwendung der bekannten und üblichen feuerfesten keramischen Massen unangenehme Ausmaße an, sobald die Durchführung beendet ist und sich eine Schlackenschicht auf dem Bade bildet. Wird in diesem Augenblick kein Kalk zugesetzt, so greift die Schlacke sehr schnell die Auskleidung der Gießpfanne an, und der Angriff setzt sich auch während des Vergießens des Metalls in die Kokille fort. Der Kalkzusatz im geeigneten Zeitpunkt ermöglicht, diesen Angriff fast vollständig zu unterdrücken, so daß es möglich ist, mit den Schlacken gemäß der Erfindung in übliche Pfannen zu gießen.

Die Menge des zuzusetzenden Kalkes hängt von der angewendeten Schlackenmenge ab. Sie kann z. B. die drei bis vierfache Menge des Schlackengewichtes ausmachen. Der Zusatz erfolgt Vorzugsweise in Form von Stücken mittlerer Größe oder von Körnern. Der Kalk kann im Rahmen der Erfindung ganz oder teilweise durch ein anderes feuerfestes Material ersetzt werden, das sich in der gleichen Weise zum »Trocknen« der Schlacke eig- 11a net. Dolomit gibt z. B. gute Ergebnisse.

Die Schlacke selbst wird vorzugsweise vorher durch Zusammenschmelzen von Kalk und Flußspat in den angegebenen Mengen, anschließende Abkühlung und Mahlung zu Körnern geeigneter Größe hergestellt. Man führt sie in dieser Form, d. h. im festen Zustand, dem metallischen Gießstrahl zu. Sie schmilzt in Berührung mit dem Metall sehr schnell und verteilt sich in dem Metall infolge der kräftigen Rührung, die durch den schnellen Verguß erzielt wird. Die entschwefelnde Wirkung tritt fast augenblicklich ein. Durch diese Arbeitsweise erübrigt sich die Errichtung eines gesonderten Schmelzofens im Stahlwerk. Die Schlacke kann im übrigen auch durch Zusammensintern der beiden Bestandteile anstatt durch Schmelzung gewonnen werden.

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Wird an Stelle der vorgebildeten Schlacke eine Mischung von Kalk- und Fluß Spatkörnern zugesetzt, so genügt im allgemeinen die Zeit des Vergusses des metallischen Bades nicht, um eine vollständige Schmelzung der Bestandteile herbeizuführen, und die Entschwefelungswirkung ist nur gering.

Die Schlackenkörner sollen nicht zu groß sein, da die Schlacke sonst nur schwer schmilzt; aber

ίο die Körner dürfen auch nicht zu klein sein, da sie sonst beim Vergießen des Metalls fortgeblasen würden, und, nicht reagieren könnten. Praktisch befriedigend ist eine Mischung mit einem mittleren Korndurchmesser von 2 mm, die weniger als 20 Gewichtsprozent Körner mit einem Durchmesser von wenigstens o,i mm enthält.

Die oben angegebenen Verhältnisse von Kalk zu

Flußspat sind nicht kritisch und können zwischen

, folgenden Werten schwanken: CaO 15 bis 40%,

so Flußspat 85 bis 6o°/o. Der Schlacke können im übrigen andere, vorzugsweise basische Flußmittel zugesetzt werden. Es soll im allgemeinen vermieden werden, saure Zusätze zu machen, die mit dem Kalk reagieren können.

Die Menge der zuzusetzenden Schlacke hängt von, dem Scliwefelgehalt des Ausgangsmetalls und dem angestrebten Endgehalt ab. Beispielsweise gestattet eine Menge von 2 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des zu behandelnden Metails', eine Herabsetzung des Schwefelgehaltes von 0,030 auf 0,010 °/o.

Die entschwefelnde Wirkung der Schlacke wird im übrigen um so besser sein, je weniger die Schlacke durch Fremdschlacken verunreinigt ist, die aus dem Schmelzofen stammen und von dem Metall beim Vergießen mitgerissen werden. Es ist also mit allen Mitteln zu vermeiden, daß derartige Fremdschlacken in den metallischen Gießstrahl mitgerissen werden, sei es, daß unmittelbar vor dem Vergießen eine sehr sorgfältige Schlackenentfernung erfolgt, oder sei es, daß an sich bekannte Mittel zum Zurückhalten der Schlacke beim Vergießen angewendet werden.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel für die. Erfindung gegeben.

Beispiel

ι t extraweicher Stahl wird in einem elektrischen Ofen geschmolzen. Zur Schmelze werden 0,4% Silizium in Form von Ferrosilizium mit einem Siliziumgehalt von 75 ^fl/o gegeben. Nach sorgfältiger Entschlackung wird der Ofen gekippt und das Metall vergossen. Dabei werden in den Gießstrahl kg einer festen, feinkörnigen Schlacke fallen gelassen, die etwa 25% Kalk und 75°/o Flußspat enthält.

Die Schlacke wird durch Zusammenschmelzen der beiden Bestandteile, anschließendes Abkühlen und Mahlen gewonnen. Die Oberfläche der Gießpfanne liegt 1,50 m unter dem Gießkanal des Ofens, und bei diesen Verhältnissen wird eine gute Durchmischung von Metall und Schlacke erreicht. Die Schlacke schmilzt fast augenblicklich und zerteilt sich in dem Metall.

Unmittelbar nach dem Vergießen werden in die Pfanne 50 kg gekörnter Kalk gegeben. Nachdem sich die Schlacke einige Augenblicke abgeschieden hat, wird das Metall in Kokillen vergossen. Die hitzebeständige Auskleidung der Gießpfanne ist nicht ungewöhnlich stark angegriffen.

Der Schwefelgehalt des Metalls betrug vor dem Vergießen 0,043% und ist nach dem Vergießen auf 0,021% gefallen (bestimmt an den Gußblöcken).

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Schnellentschwefeln von Stahl mit einer Schlacke, dadurch gekennzeichnet, daß der zu entschwefelnde und mit einem Reduktionsmittel versetzte Stahl während der sehr kurzen Gießzeit des metallischen Bades in die Pfanne mit einer im wesentlichen aus 15 bis 40 Gewichtsprozent Kalk und 85 bis 60 Gewichtsprozent Flußspat bestehenden festen Schlacke in innige Berührung gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Schlacke in den metallischen Gießstrahl eingeführt wird, nachdem gegebenenfalls ein Teil vor dem Gießen in die Pfanne gegeben wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Schlacke vorher durch Schmelzen oder Sintern ihrer Bestandteile und Vermählen hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch. gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Vergießen des Metalls in die Pfanne oder kurz vor Beendigung des Gießvorganges in die Pfanne Kalk oder ein anderes, vorzugsweise basisches, hitzebeständiges Material gegeben wird., das die aufschwimmende Schlacke schnell verfestigt.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 12700, 14578, 90879, 184478, 36470s, 706929;

französische Patentschrift Nr. 547 950.

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