NO152628B - Gassturbinbrennkammer for trinnvis brennstoffinnsproeyting samt fremgangsmaate ved drift av brennkammeret - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av rustfritt stål som inneholder mindre enn 0,03 % karbon.

Foreliggende oppfinnelse angår fremstilling av rustfritt stål som inneholder mindre enn 0,03 pst. karbon og som ved siden av jern og krom kan inneholde ytterligere legeringselementer, såsom nikkel, kobber, molybden, vanadium og lignende.

Karbonmengden i dette stål har en meget stor innvirkning på korrosjonsmot-standsevnen, og også andre ønskelige egen-skaper, såsom smidighet, sveisbarhet og dyp trekking, idet disse forbedres jo mindre karbon det er i stålet. Av denne grunn er rustfritt stål med lavt karboninnhold på høyst 0,03 pst. av stor og hurtig økende be-tydning.

Tilgjengeligheten av slikt rustfritt stål

avhenger for tiden helt og holdent av oksygen-raffineringsprosessen, men de for tiden meget store omkostninger kommer også av trekk som ligger i selve oksygen-raffiner-ingsteknikken. Da karbon kan oksyderes og fjernes fra kromstål ved oksygen-raffiner-ing fremfor krom, er det forholdsvis lett ved hjelp av oksygenlanse eller innblåsing å redusere karboninnholdet i smeltet kromstål til 0,06 pst. uten for stor overoksyder-ing eller tap av krom i raffineringsproses-sen. Når oksygen-raffineringen presses for-bi denne grense på 0,06 pst. karbon forbru-kes langt mere oksygen og den nødvendige temperatur er meget høyere, de ildfaste delers levetid avtar brått, stålet overoksy-deres i høy grad og det er nesten et fullstendig tap av krom, og vanadium hvis dette element er tilstede. Det stål med

ekstra lavt karboninnhold som man får på denne måte ved oksygenblåsing er vanskelig å deoksydere effektivt; dets krom-innhold må bringes opp til spesifikasjon, nesten helt ved hjelp av tilsetning av det meget dyre ferrokrom med 0,03 pst. karbon, som er fritt for fremmedelementer; og det er nesten umulig å oppnå et nevneverdig vanadiuminnhold i det ferdige stål ved tilsetning av det uhyre kostbare ferrovana-dium med lavt karboninnhold, selv etter at stålet er deoksydert så langt som mulig med ferrosilisium, uten et stort tap av vanadium i slagget.

Under kommersiell fremstilling av rustfrie stålplater og andre artikler fra barrer oppstår det en meget stor del skrap, f. eks. opp til 50 pst., og av økonomiske grunner sendes dette normalt tilbake for ny bearbeidelse. Dette retunerte stål kan smel-tes i en lysbueovn og vil da oppta karbon fra elektrodene, slik at selv om det retur-nerte skrap er f. eks. et 18/8 rustfritt stål med ekstra lavt karboninnhold opptar det fremdeles karbon under smeltingen, og dette overskuddskarbon er vanskelig å fjerne under fremstilling av en ny porsjon rustfritt stål.

U.S. patent nr. 2 169 741 beskriver spesielt reduksjon av en malm, som ikke omfatter jernmalm, hvor jerninnholdet holdes ved et minimum og ikke som i foreliggende oppfinnelse, som hovedmengden i sluttproduktet. Et vesentlig trekk ved foreliggende oppfinnelse er at jernmalmen reduseres på en slik måte at det oppnås et rustfritt stål med ekstra lavt karboninnhold, og under prosessen kan legerende elementer i malmen bibeholdes i stålet. Det er ikke tidligere foreslått å redusere jernmalmen på foreliggende måte fordi jernmalm i de aller fleste tilfeller reduseres til råjern som senere raffineres for å tilfredsstille spesielle krav.

Ved foreliggende fremgangsmåte ut-nyttes alt returnert skrap uten tap av kostbare legerende elementer i det rustfrie stål og dette er den vesentligste fordel i forhold til oksygenblåseprosessen hvor meste-parten av de legerende elementer går tapt og bare noen sådanne elementer som inn-føres i en smelte kan bibeholdes i det endelige stål.

Oppfinnelsens hensikt er å skaffe til-veie en enkel og effektiv fremgangsmåte for å oppnå et stort sett karbonfritt jernholdig materiale for legering til rustfritt stål for å tilfredsstille spesielle krav, og modifika-sjoner i denne grunnprosess for å gjøre det mulig at legerende elementer bringes inn på den mest økonomiske måte, av-hengig av de spesielle omstendigheter ved den spesielle malm og andre bestanddeler som er tilgjengelige for produksjon av det rustfrie stål.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte til fremstilling av rustfritt stål som inneholder mindre enn 0,03 pst. karbon og som i tillegg til jern og krom eventuelt også inneholder nikkel, kobber, molybden vanadium og sporeelementer, ved hvilken en ferrosilisiumlegering og en slagmasse innføres i en støpeøse og omhelles minst en gang, kjennetegnet ved at nevnte ferrosilisiumlegering i knust og fast tilstand innføres i støpeøsen samtidig med slagg som er overopphetet til ca. 1450° C, hvoretter øseinnholdet omhelles, som i og for seg kjent, en eller flere ganger i en annen støpeøse, skilles fra slagget og tilsettes de legerings-komponenter som er nødvendige for å erholde den ønskede slutt-sammensetning.

Man har funnet at jernmalm-slaggen meget passende fremstilles av en titanholdig jernmalm fra Transvaal, som inneholder vanadiumpentoksyd. Den fullsten-dige fremstilling av et nikkelholdig rustfritt stål kan omfatte de fire følgende trinn: (1) Tilbakeført krom-nikkel rustfritt stålskrap eller annet krom-nikkel rustfritt stålskrap og ferrokrom omgjøres til en legering av krom, jern, nikkel og silisium med en mindre mengde aluminium ved å bringe disse metaller eller legeringer inn i en dekket lysbueovn, for fremstilling av silisiumlegeringen. Hvis det rustfrie stålskrap er tilstede, danner det kilden for nikkelet i silisiumlegeringen. Hvis nikkelet ikke kan tas fra denne kilde må det tas fra et annet sted, men det må forstås at de legerende elementer ikke nødvendigvis må utgjøre en del av reduseringsmidlet, men kan tilføres det endelige rustfrie stål-produkt på en hvilken som helst av de måter som er angitt i beskrivelsen. Silisiumlegeringen har fortrinnsvis et silisiuminn-hold på mellom ca. 45 og 75 pst., og den har derfor et meget lavt karboninnhold av en størrelsesorden på 0,04 pst. eller mindre, på grunn av erstatning av karbon med silisium. (2) En slagg lages i en adskilt Heroult ovn med åpen lysbue, ved å smelte sammen titanholdig jernmalm fra Transvaal, som inneholder 0,5 pst.—2 pst. eller mere vanadiumpentoksyd, idet malmen knuses til 100 pst. — 2,54 cm eller finere, og brent kalk i forhold som ligger mellom 40 til 100 vekt-deler brent kalk til 100 deler jernmalm. (3) Silisiumlegering som er fremstilt som i trinn (1) knuses til 100 pst. — 1,27 cm, og omsettes med den smeltede og overopp-hetede jernmalm-kalkslagg, som er laget som i trinn (2), ved samtidig helling av den smeltede slagg og den koldknuste silisiumlegering ned i en basiskforet eller nøytralt foret støpeøse. Tilbakeført krom-nikkel rustfritt stålskrap med lavt karboninnhold, annet rustfritt stålskrap, lavkar-bon, ferrokrom, nikkel og andre legeringselementer, eller noen eller alle disse metaller settes i kold tilstand til støpeøsen før reaksjonen, og/eller under etterfølgende omhelling for å tjene som legerende til-setninger i de riktige forhold, og også for å tjene som avkjølingsmidler for å øke støpeøseforingens levetid. Støpeøsen er foret med magnesitt eller annen sten, og stampet med magnesitt eller et annet basisk tungtsmeltelig stampemiddel i dens nedre arbeidende del, og med en kromitt eller jernmalm og natriumsilikat-stampeblan-ding i dens øvre arbeidende del, eller med ildfast teglsten med høyt aluminiumoksyd-innhold i dens øvre arbeidende del, eller er alternativt fullstendig foret med basisk stampemateriale. (4) Innholdet i reaksjonsøsen omhelles så ved en eller flere hellinger over i andre øser og sluttslaggen separeres fra så langt som mulig ved toppavhelling. Innholdet i den siste toppavhellingsøse overføres så til en bunnhellings-øse og metallet som nå er det ferdige rustfrie stål med meget lavt

karboninnhold fordeles til slutt i barreformer for valsing.

Følgende spesifikke eksempel vil klart angi anvendelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Titanholdig jernmalm fra Transvaal som inneholdt 11,5 pst. Ti02, 54,2 pst. jern og 1,51 pst. vanadiumpentoksyd, ble knust til 100 pst. — 2,54 cm, og smeltet i en 1500 KVA Heroult lysbueovn, som var basisk foret med 70 vektsdeler brent kalk som inneholdt 91,6 pst. kalsiumoksyd. 1362 kg av den smeltede slag overopphetet til ca. 1450° C ble helt i topphelle-øse samtidig med 290,56 kg koldt knust (100 pst. — 1,27 cm) jernkrom-silisiumlegering, som hadde 14,1 pst. jern, 26,2 pst. krom og 56,8 pst. silisium og 0,032 pst. karbon, idet resten hovedsakelig var aluminium.

Reaksjonsblandingen ble helt fra en høyde på ca. 2,5 meter, i løpet av noen få minutter, ned i en annen øse, hvori der tidligere var fylt 72,4 kg elektrolyttisk nikkel i form av istykkerbrutte plater, og 68,1 kg koldt ferrokrom med lavt karboninnhold som inneholdt 65,4 pst. krom og 0,028 pst. karbon, brutt opp i om-trent knyttnevestore klumper eller mindre. Blandingen ble så omhelt i løpet av noen få minutter fra en tilsvarende høyde tilbake til den første øse, hvori nok 68,1 kg av den samme ferrokrom var plasert. Slagg-og metallblandingen ble så omhelt 2 ganger fra den ene øse til den andre, og den endelige helling ble så gjort over i en bunnhelle-øse, etter at ca. 2/3 av slagget var tømt over i en våt slagg-granulator, og det ferdige kromnikkel rustfrie stål med meget lavt karboninnhold ble helt over i 227 kg barre f ormer, og stålet fjernet som barrer. Analyser av det ferdige stål ga 0,024 pst. karbon, 17,3 pst. krom, 9,8 pst. nikkel 0,023 pst. svovel, 0,012 pst. fosfor, 0,62 pst. vanadium og 0,24 pst. mangan, og resten var hovedsakelig jern.

Det ovenfor nevnte eksempel illustrer-er et spesielt tilfelle, hvor legeringselemen-tet vanadium ble tilført ved hjelp av dets oksyd i jernmalm-slaggen, krom gjennom dets tilførsel under fremstillingen av reduksjonsmidlet og nikkelet i støpeøse-reaksjonen.

Eksemplet viser anvendelsen av faste legeringselementer i reaksjonsøsen, men i noen tilfeller kan det være ønskelig å tilføre dem i smeltet tilstand.

Det produkt man får på en hvilken som helst av de ovenfor nevnte måter og ved stort sett å følge de fire forklarte pro-duksjonstrinn, behøver ikke å tømmes i barreformer for sluttbehandling, men kan støpes så de danner emnegrunnmateriale for gjensmelting og legering med de nød-vendige elementer for å gi et rustfritt stål som tilfredsstiller spesifiserte krav.

Produktet fra denne gjensmeltning vil enten helles i de nødvendige barrestørrelser eller støpes kontinuerlig ettersom det kre-ves.

For å illustrere denne siste modifika-sjon av fremgangsmåten er det gitt et eksempel hvor man anvender et stål som er fremstilt ved hjelp av fremgangsmåten som angitt ovenfor.

I dette eksempel brukes stålet som er fremstilt i henhold til beskrivelsen som utgangsmateriale for gjensmeltning og hadde følgende sammensetning i vekten-heter:

Stålet ble smeltet i en høyfrekvens in-duksjonsovn som hadde en silisium-oksyd-foring. Stålet ble så ytterligere legert med nikkel, krom, magan og kobber og støpt i 181,6 kg barrer ved bunnhelling fra en 2,54 cm dyse via en varm topp av vanlig kon-struksjon.

Den ferdige barre ga en sluttprosent-analyse som følger:

S mindre enn 0,02 pst.

P mindre enn 0,01 pst. av vekten.

Det må forståes at legeringselementene kan tilføres det endelige stål ved de for-skjellige kombinasjoner, idet man anvender grunnteknikken for redusering av en basisk jernmalmslagg til et stål med ubetydelig karboninnhold.

Det må også forståes at reaksjonshas-tigheten mellom den basiske jernmalmslagg og reduksjonsmidlet som er beskrevet ovenfor kan modifiseres ved tilføring av passende fortynningsmetaller og/eller slaggdannende materialer i øsen eller med reduksj onsmidlet.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av rustfritt stål som inneholder mindre enn 0,03 pst. karbon og som i tillegg til jern og krom eventuelt også inneholder nikkel, kobber, molybden, vanadium og sporelementer, ved hvilken en ferrosilisiumlegering og en slaggmasse innføres i en støpeøse og omhelles minst en gang, karakterisert ved at nevnte ferrosilisiumlegering i knust og fast tilstand innføres i støpeøsen samtidig med slagg som er overopphetet til ca. 1450° C, hvoretter øseinnholdet omhelles, som i og for seg kjent, en eller flere ganger i en annen støpeøse, skilles fra slagget og tilsettes de legeringskomponen-ter som er nødvendige for å erholde den ønskede sluttsammensetning.