NO123613B

NO123613B -

Info

Publication number: NO123613B
Application number: NO331168A
Authority: NO
Inventors: B Eck; H George
Original assignee: Amsted Ind Inc
Priority date: 1967-08-24
Filing date: 1968-08-23
Publication date: 1971-12-20
Also published as: FR1603454A; ES357336A1; AT308166B; LU56752A1; GB1217787A; NL6811946A; BE719771A; SE350280B; CH509116A

Description

Fremgangsmåte for avgassing av smelter på jernbasis. Procedure for degassing iron-based melts.

Oppfinnelsen vedrører behandling av smelter på jernbasis, mer spesielt en forbedret prosess for avgassing av slike smelter ved behandling med en edelgass. The invention relates to the treatment of iron-based melts, more particularly an improved process for degassing such melts by treatment with a noble gas.

Edelgasser er kjent brukt som medium for å beskytte stålsmel-ter mot luftpåvirkning og for fjerning av slike gasser som karbon-monoksyd, nitrogen og hydrogen fra smeiten. Det er eksempelvis kjent at en bobling av argon opp gjennom smeltet stål vil fjerne karbon-monoksyd, idet argonboblene rører smeiten, tilveiebringer kjerneområ-der for karbon-oksygenreaksjonen, og tilveiebringer et lavt partial-trykk i smeiten, hvorved slike reaksjoner opprettholdes. I praksis føres argon inn i bunnen av øsen gjennom en porøs plugg eller en dyse, eller fra en -keramisk stang som rager ned i smeiten. Øsebobleteknik-ken har sine begrensninger når det gjelder fjerning av ønsket gass-mengde fra smeiten, og den har av og til vært anvendt i forbindelse med øse-vakuumavgassing, for derved å oppnå optimale utbytter innenfor en kortere behandlingstid. Smeiten taper varme under avgassingen, og det er derfor vanligvis ønskelig å avslutte slike behandlinger etter en relativt kort tidsperiode og likevel kunne fjerne en maksimal mengde av uønskede gasser. Som et alternativ benyttes metalliske de-oksyderingsmidler, men disse kan resultere i uønskede metalloksyd-inklusjoner i det ferdige stål. Noble gases are known to be used as a medium to protect steel melts against the influence of air and to remove such gases as carbon monoxide, nitrogen and hydrogen from the smelting. It is known, for example, that bubbling argon up through molten steel will remove carbon monoxide, as the argon bubbles stir the melt, provide core areas for the carbon-oxygen reaction, and provide a low partial pressure in the melt, whereby such reactions are maintained. In practice, argon is fed into the bottom of the ladle through a porous plug or a nozzle, or from a -ceramic rod that protrudes into the smelt. The ladle bubble technique has its limitations when it comes to removing the desired amount of gas from the smelt, and it has occasionally been used in connection with ladle vacuum degassing, thereby achieving optimal yields within a shorter processing time. The smelt loses heat during degassing, and it is therefore usually desirable to end such treatments after a relatively short period of time and still be able to remove a maximum amount of unwanted gases. As an alternative, metallic deoxidizers are used, but these can result in unwanted metal oxide inclusions in the finished steel.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for behandling av smelter på jernbasis, uten at det er nødvendig å benytte vakuumutstyr eller store overskytende rensegass-mengder. One purpose of the present invention is to provide a method for treating iron-based melts, without it being necessary to use vacuum equipment or large excess amounts of purge gas.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fjerning av skadelige gasser fra smelter på jernbasis, Another purpose of the invention is to provide a method for removing harmful gases from iron-based melts,

i løpet av en relativt kort tidsperiode. during a relatively short period of time.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning hvormed man kan hindre atmosfærisk forurensning av den behandlede smelte under de etterfølgende støpeprosesser. Another purpose of the invention is to provide a device with which one can prevent atmospheric contamination of the treated melt during the subsequent casting processes.

Por å tilfredsstille disse hensikter er det tilveiebragt en fremgangsmåte som er nærmere definert i patentkravet. In order to satisfy these purposes, a method is provided which is further defined in the patent claim.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det etterfølgende under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser et snitt gjennom en øsekonstruksjon som benyttes i forbindelse med foreliggende oppfinnelse. The invention will be described in more detail below with reference to the drawings. Fig. 1 shows a section through a ladle construction which is used in connection with the present invention.

Fig. 2 viser et grunnriss av innretningen i fig. 1. Fig. 2 shows a floor plan of the device in fig. 1.

Fig. 3 viser et skjematisk snitt gjennom en trykkinnretning som benyttes i forbindelse med foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 shows a schematic section through a pressure device which is used in connection with the present invention.

Tegningene er stort sett skjematiske og viser bare de detal-jer som er viktige for forståelse av oppfinnelsen. The drawings are largely schematic and only show the details that are important for understanding the invention.

I fig. 1 er vist en øse 10 som har en ytre metallmantel 12 og flere lag med ildfast foring 14. Porøse plugger 16 er anordnet i den indre ildfaste foring 14, og pluggene (i fig. 1 er bare en vist) står i forbindelse med det indre av øsen 10. En ledning 18 er forbundet med hver plugg 16 og står i forbindelse med en hensiktsmessig kilde for tilførsel av en inert gass under trykk, hvilken kilde er anty-det i fig. 1 og betegnet med henvisningstallet 20. En reguleringsven-til 22 er anordnet i ledningen 18 og tjener til regulering av strømmen av inert gass inn i øsen. Alternativt kan flere porøse plugger 17 anordnes i bunnen av øsen 10, og disse plugger anordnes fortrinnsvis i en avstand fra øsens sentrum omtrent tilsvarende halve radien, og pluggene er ved hjelp av ledningen 19 forbundet med en felles kilde 21 for en edelgass. In fig. 1 shows a ladle 10 which has an outer metal jacket 12 and several layers of refractory lining 14. Porous plugs 16 are arranged in the inner refractory lining 14, and the plugs (in Fig. 1 only one is shown) are connected to the inner of the ladle 10. A line 18 is connected to each plug 16 and is connected to a suitable source for supplying an inert gas under pressure, which source is indicated in fig. 1 and denoted by the reference number 20. A regulating valve 22 is arranged in the line 18 and serves to regulate the flow of inert gas into the ladle. Alternatively, several porous plugs 17 can be arranged in the bottom of the ladle 10, and these plugs are preferably arranged at a distance from the center of the ladle approximately corresponding to half the radius, and the plugs are connected by means of the line 19 to a common source 21 for a noble gas.

Som vist i fig. 1 og 2 er øsens 10 åpne ende forsynt med et avtagbart deksel 24. På oversiden av dekselet 24 er det anordnet en beholder 26 beregnet for innføring av legeringstilsetninger eller andre materialer i smeiten. Beholderen 26 har en hengslet klaff 28 som kan betjenes ved hjelp av en spak 30, og denne klaffen tjener for regulering av innføringen av legeringstilsetningene. As shown in fig. 1 and 2, the open end of the ladle 10 is provided with a removable cover 24. On the upper side of the cover 24 is arranged a container 26 intended for the introduction of alloy additions or other materials into the forge. The container 26 has a hinged flap 28 which can be operated by means of a lever 30, and this flap serves to regulate the introduction of the alloy additions.

En mindre øse 32 hviler på dekselet 24. Denne lille øse 32 har hovedsakelig rektangulær form og er oppbygget med en ytre metallmantel 34 og en ildfast foring 36. I bunnen av øsen 32 er det en dyse 38 med en åpning 40, slik at det er tilveiebragt en forbindelse med en større åpning 42 i dekselet 24. En lukkestang 44 tjener til regulering av strømmen av smeltet metall gjennom åpningene 40 og 42 inne i øsen 10. Lukkestangen 44 strekker seg opp fra dysen 38 og er over øsen 32 forbundet med en arm 46. Lukkestangen 44 er omgitt av en kappe bestående av et keramisk materiale. Armen 46 er forbundet med et bære-element 48 som i sin tur er forbundet med en luftsylinder 50 for hev-ing og senking av lukkestangen 44. En styrestang 52 er forbundet med bæreelementet 48 og er opplagret i lagre 54. Disse lagrene er festet til øsen 32, og arrangementet er slik at man er sikret riktig innrett-ing av lukkestangen 44 relativt dysen 38 til enhver tid. En renne 56 er anordnet nær toppen av øsen 32 og tjener til slaggfjerning. A smaller ladle 32 rests on the cover 24. This small ladle 32 has a mainly rectangular shape and is constructed with an outer metal jacket 34 and a refractory lining 36. At the bottom of the ladle 32 there is a nozzle 38 with an opening 40, so that it is provided a connection with a larger opening 42 in the cover 24. A closing rod 44 serves to regulate the flow of molten metal through the openings 40 and 42 inside the ladle 10. The closing rod 44 extends up from the nozzle 38 and is connected above the ladle 32 by an arm 46. The closing rod 44 is surrounded by a jacket consisting of a ceramic material. The arm 46 is connected to a carrier element 48 which in turn is connected to an air cylinder 50 for raising and lowering the closing rod 44. A control rod 52 is connected to the carrier element 48 and is supported in bearings 54. These bearings are attached to ladle 32, and the arrangement is such that correct alignment of the closing rod 44 relative to the nozzle 38 is ensured at all times. A chute 56 is arranged near the top of the ladle 32 and serves for slag removal.

Den foran beskrevne innretning benyttes fortrinnsvis i forbindelse med en trykkinnretning som er vist i fig. 3. I fig. 3 er øsen 10 anordnet i en hovedsakelig tett beholder 60. Et avtagbart deksel 62 lukker beholderen 60 og festes ved hjelp av ikke viste klem-innretninger eller andre egnede organ. Mellom dekselet 62 og beholderen 60 legges det inne en pakning 64. Beholderen 60 er forbundet med en trykkledning 66 beregnet for tilførsel av et trykkfluidum, eksempelvis trykkluft, fra en kilde 68. The device described above is preferably used in connection with a pressure device which is shown in fig. 3. In fig. 3, the ladle 10 is arranged in a substantially sealed container 60. A removable cover 62 closes the container 60 and is fixed by means of clamping devices not shown or other suitable means. A gasket 64 is placed between the cover 62 and the container 60. The container 60 is connected to a pressure line 66 intended for supplying a pressure fluid, for example compressed air, from a source 68.

I dekselet 62 er det en åpning 70 beregnet for opptak av et rør 72 som strekker seg gjennom dekselet og ned i den nedre del av øsen. Over dekselet 62 er det anordnet en form 74, og formen er til-knyttet den øvre del av røret 72. Smeltet metall 76 kan presses opp gjennom røret 72 og inn i formen 74 ved tilførsel av overatmosfærisk trykk som virker på det smeltede metall i øsen. In the cover 62, there is an opening 70 intended for receiving a pipe 72 which extends through the cover and down into the lower part of the ladle. A mold 74 is arranged above the cover 62, and the mold is connected to the upper part of the tube 72. Molten metal 76 can be forced up through the tube 72 and into the mold 74 by applying superatmospheric pressure which acts on the molten metal in the ladle .

Formen 74 i fig. 3 er sammensatt av flere grafittblokker, nemlig en toppblokk 78, en bunnblokk 79 og en endeblokk 80, samt to sideblokker, hvorav den ene er vist og betegnet med 81. Disse blokke-ne holdes sammen og bæres ved hjelp av ikke viste innretninger, og danner en støpeform 82. Formen 74 har et stigeløp 84, og en nedre del av formen ligger an mot den øvre flaten til en flens 86 som er utfor-met på den øvre enden av røret 72. En kanal 88 i formen 74 kommunise-rer med støpehulrommet 82 og ligger hovedsakelig i flukt med boringen 90 i røret 72. Under drift vil trykkfluidet som føres inn i beholderen 60 bevirke at det smeltede metall 76 stiger opp gjennom røret 72 og fyller støpehulrommet 82. The shape 74 in fig. 3 is composed of several graphite blocks, namely a top block 78, a bottom block 79 and an end block 80, as well as two side blocks, one of which is shown and denoted by 81. These blocks are held together and carried by means of devices not shown, and forms a mold 82. The mold 74 has a riser 84, and a lower part of the mold rests against the upper surface of a flange 86 which is formed on the upper end of the pipe 72. A channel 88 in the mold 74 communicates with the casting cavity 82 and lies mainly flush with the bore 90 in the tube 72. During operation, the pressure fluid fed into the container 60 will cause the molten metal 76 to rise through the tube 72 and fill the casting cavity 82.

Ifølge den nye fremgangsmåte innføres en edelgass, såsom f. eks. argon eller helium, gjennom de porøse plugger 16, før det smeltede stål føres inn i øsen 10. Etter at det er tilveiebragt en argon-atmosfære i det indre av øsen 10, slippes smeiten inn i den inerte gassatmosfære i øsen 10. Det vil si at ventilen 22 i ledningen 18 f. eks. kan åpnes samtidig som metallet tappes fra ovnen og ned i den mindre øse 32, idet lukkestangen 44 da stenger dysen 38. Etter at den inerte gassatmosfære er tilveiebragt i det indre av øsen 10, kan lukkestangen 44 løftes opp, slik at smeiten kan gå gjennom dysen 38 og åp-ningen 42 i dekselet 24, og derfra ned i øsen 10. According to the new method, a noble gas is introduced, such as e.g. argon or helium, through the porous plugs 16, before the molten steel is introduced into the ladle 10. After an argon atmosphere has been provided in the interior of the ladle 10, the melt is released into the inert gas atmosphere of the ladle 10. That is that the valve 22 in the line 18 f. e.g. can be opened at the same time as the metal is drained from the furnace into the smaller ladle 32, as the closing rod 44 then closes the nozzle 38. After the inert gas atmosphere has been provided in the interior of the ladle 10, the closing rod 44 can be lifted up, so that the smelt can pass through the nozzle 38 and the opening 42 in the cover 24, and from there down into the ladle 10.

Den 1inerte gassatmosfære i øsen tjener til delvis avgassing av smeiten før den når bunnen og samler seg opp der. Deretter full-føres avgassingen ved den kontinuerlige bobling av edelgass gjennom de porøse plugger 16. I praksis har man funnet at bruk av flere porøse plugger 16 gir de mest gunstige resultater, men oppfinnelsen omfatter naturligvis også bruk av en porøs plugg. The inert gas atmosphere in the ladle serves to partially degas the melt before it reaches the bottom and accumulates there. The degassing is then completed by the continuous bubbling of noble gas through the porous plugs 16. In practice, it has been found that the use of several porous plugs 16 gives the most favorable results, but the invention naturally also includes the use of a porous plug.

Ved,bruk av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte' ved avgassing har man funnet at det for avgassing av smeiten bare er nødvendig med et betydelig mindre volum edelgass sammenlignet med det som er nød-vendig ved andre avgassingsmetoder hvor man arbeider med edelgasser. 1 tillegg kommer den fordel at det trenges kortere tid for å fullføre avgassingen. Ved en typisk prosess kan f. eks. det totale argonbehov variere fra ca. 0,13 til ca. 0,54 nr - i pr. tonn, med en total bobletid på mellom 4 - 18 minutter. Ofte avsluttes boblingen samtidig med eller innenfor noen få minutter etter at øsen helt er fylt. Til sammen-ligning kan nevnes at man ved de kjente fremgangsmåter trenger mellom 2 - 3 m gass og relativt lengre behandlingstid. By 'using the method described above' for degassing, it has been found that only a significantly smaller volume of noble gas is required for degassing the smelt compared to what is necessary with other degassing methods where noble gases are used. In addition, there is the advantage that less time is needed to complete the degassing. In a typical process, e.g. the total argon requirement varies from approx. 0.13 to approx. 0.54 no - in per tonnes, with a total bubble time of between 4 - 18 minutes. Often the bubbling ends at the same time as or within a few minutes after the ladle is completely filled. For comparison, it can be mentioned that the known methods require between 2 - 3 m of gas and a relatively longer processing time.

Den ovenfor beskrevne prosess kan fordelaktig benyttes i forbindelse med en trykkstøpemetode som beskrevet i forbindelse med og vist i fig. 3- Under avgassingen vil det på toppen av smeiten 76 The process described above can advantageously be used in connection with a pressure casting method as described in connection with and shown in fig. 3- During degassing, there will be 76

i øsen 10 samle seg et tynt slagglag 92. Dette slagglag 92 tjener til beskyttelse av smeiten etter at dekselet 24 er fjernet, og beskytter således smeiten mens øsen 10 overføres til beholderen 60. Smeiten 76 er således beskyttet hele tiden, fra avgassingen og frem til ferdig-støping. a thin layer of slag 92 accumulates in the ladle 10. This layer of slag 92 serves to protect the smelt after the cover 24 has been removed, and thus protects the smelt while the ladle 10 is transferred to the container 60. The smelt 76 is thus protected all the time, from degassing until ready-casting.

Claims

Method for degassing iron-based melts with a noble gas in a ladle without the use of vacuum, characterized in that argon or a similar noble gas is first introduced into a closed ladle, until an inert gas atmosphere is provided in the ladle, after which a current is introduced of the melt from a second ladle through a limited passage between the ladles and through the inert gas atmosphere down to the bottom of the closed ladle, and that a noble gas, known in and of itself, is bubbled up through the melt which collects in the closed ladle.