PL19842B1 - Sposób odtleniania stali. - Google Patents

Description

Odtlenianie stali jest zasadniczem za¬ gadnieniem wytwórczosci stali, poniewaz jakosc jej pozostaje w stosunku prostym do wyzszego lub nizszego stopnia odtlenienia, jaki sie daje uzyskac. W tern znaczeniu mozna powiedziec, ze glówny problemat produkcji stali, jezeli pominie sie sprawe wydalenia fosforu i siarki, streszcza sie w dazeniu do usuniecia rozpuszczalnych tlenków, przy wytworzeniu minimalnej ilo¬ sci utlenionych niemetalicznych domie¬ szek, które pozostaja w zawieszeniu i zo¬ staja utrzymane podczas krzepniecia, np, domieszki glinu, krzemianów, tytanatów ii d.Warunkiem rozwiazania tego zagadnie¬ nia jest to, zeby juz w chwili dolaczania dodatków Si, Al, Ti plynny metal zawieral bardzo niewielka ilosc rozpuszczalnych FeO i MnO, w przeciwnym razie bowiem dodatki redukuja te tlenki i powoduja po¬ wstawanie domieszek. Wynikaja stad dwie wielkie grupy metod otrzymywania meta¬ lu bez poslugiwania sie dmuchaniem. 1. Sposoby, przy stosowaniu których stosuje sie czyste surowce i dazy sie do minimalnego utlenienia plynnego metalu przed operacjami koncowemi, a wiec spo¬ soby, poslugujace sie badz kwasnym pie¬ cem martenowskim, badz piecem elektrycz¬ nym, sluzacym jedynie do przetapiania, badz tyglem, badz wreszcie piecem wiel-kiej czestotliwosci, przyczeih sposoby te rozwiazuja problem przez usuniecie trud¬ nosci o których byla mowa powyzej. 2. Sposoby, stosowane przy wydat- nem utlenianiu poczatkowem stali, a wiec poslugujace sie piecem Thomasa, zasado¬ wym piecem martenowskim, rafinacyjnym piecem elektrycznym. Metody te wychodza z surowców dowolnej jakosci, sa zatem ta¬ nie. W tym przypadku zaleznie od uzyte¬ go urzadzenia stosuje sie mniej lub wiecej zupelne odtlenienie jeszcze przed dodaniem normalnych srodków redukujacych, wobec czego jakosc otrzymanego produktu jest wyzsza lub nizsza, a mianowicie wzrasta od sposobu tomasowskiego do elektryczne¬ go. Wytwory wyzszej jakosci otrzymuje sie przytem jednak w drodze dlugotrwa¬ lych, a wiec kosztownych operacyj.W przypadku twardych gatunków stali odtlenianie przed dolaczeniem dodatków dokonywa sie czesciowo przy pomocy do¬ danego wegla przez wytracenie CO, a cze¬ sciowo dzieki rozkladowemu dzialaniu zuzla, natomiast w przypadku miekkich gatunków stali — wylacznie przy pomucy zuzla, którego zdolnosc rozkladu dziala przez stopniowe usuwanie FeO rozpu¬ szczonego w plynnym metalu, w drodze dyfuzji. Zuzel dziala na powierzchnie me¬ talu bezposrednio z nim zetknieta i wcho¬ dzi z nia w stan równowagi, tlenek zelaza rozprasza inne warstwy ku powierzchni i w razie ciaglego odtleniania zuzla uzyskuje sie ten skutek, ze w ciagu dluzszego czasu mozna w sposób ciagly odciagac tlenek z plynnego metalu. Krancowym przykladem tej metody jest sposób poslugujacy sie zuzlem naweglajacym w piecu elektrycz¬ nym.W przypadku gatunków stali naweglo- nej, odtlenianie dokonywa sie jednoczesnie pod dzialaniem wegla i zuzla. Odtlenianie przy pomocy wegla posiada zreszta te u- jemna strone, ze polaczone jest z nieregu- larnem zuzyciem dodawanego wegla, któ¬ rego czesc rozpuszcza sie w plynnym me¬ talu, a czesc uwalnia sie w postaci CO, co wywoluje potrzebe pózniejszych popra¬ wek, celem uzyskania zamierzonej zawar¬ tosci wegla w stali i przedluzenia zabiegów.Nie znano zatem dotychczas prostego i szybko oraz ekonomicznie dzialajacego srodka, któryby dawal moznosc usuniecia przewaznej czesci rozpuszczonych w stali FeO i MnO i szybkiego otrzymywania ze stali utlenionej metalu dostatecznie odtle- nionego z nieznaczna iloscia, domieszek (Si, Al, Ti i t. d.), a zatem stali o jakosci zblizonej do- stali, otrzymanej w piecu e- lektrycznym.Wynalazek niniejszy polega w zasadzie na energicznem mieszaniu uprzednio sto¬ pionego zuzla ze stopiona stala, przezna¬ czona do odtleniania, przyczem zuzel ten winien odznaczac sie mozliwie jak naj¬ wieksza wlasnoscia rozkladu tlenków ze¬ laza, a wiec przedewszystkiem zuzla kwasnego, zawierajacego nieznaczna ilosc FeO. Powyzsze mieszanie przeprowadza sie w sposób zapewniajacy najscislejsze zetkniecie sie poszczególnych czastek me¬ talu i zuzla. Zuzel doprowadza sie przy¬ tem oczywiscie do najwyzszego stopnia plynnosci, aby ulatwic jego mieszanie sie ze stala.Natychmiast po odtlenieniu, które trwa nadzwyczaj krótko, stal odtleniona daje sie oddzielic, np. przez wydzielenie sie zuzla, który pochlania w sobie tlenki.Mieszanie nie ma wiekszego znaczenia, jezeli tylko dalo sie uzyskac scisle zetknie¬ cie sie czastek metalu i zuzla. Mieszanie to mozna np. przeprowadzic lejac metal na stopiony zuzel w piecu lub w kadzi, albo tez wlewajac jednoczesnie metal i zuzel do kadzi lub pieca. Samo wlewanie wystarcza do dokonania sie redukcji.Doswiadczenie wykazalo, ze mieszanie znacznie przyspiesza w tych warunkach re¬ akcje, która miedzy dwoma plynami^ znacznie rózniacemi sie gestoscia, odbywa- — 2 —laby sie powoli, gdyby ich warstwy spo¬ czywaly tylko na sobie. Mieszanie rozto¬ pionego zuzla wyprowadzonego ze stanu równowagi miedzy wszystkiemi jego punk¬ tami a metalem, wywoluje istotnie nadzwy¬ czaj skuteczne i szybkie jego odtlenianie.Stwierdzono np., ze energiczne mieszanie z roztopionym zuzlem o podanych wyzej wlasciwosciach trwajace krócej niz minute wystarcza do uspokojenia specjalnie miek¬ kiego i dowolnie przetlenionego metalu w razie dodania 0,06% A/, która to ilosc po¬ trzebna byla w dotychczasowej praktyce do uspokojenia metalu o tym samym skladzie po dlugiem 1 do 2 godzin trwajacem odtle- nieniu w zasadowym piecu elektrycznym i uprzedniem dodaniu 0,3% Si. Równolegle z tem zachodzi oczywiscie wzbogacenie stopionego zuzla kwasnego w tlenek zela¬ za. Wynik ten jest oczywiscie wielka i god¬ na uwagi niespodzianka i nie daje sie a priori przewidziec. Widac z tego, ze wyna¬ lazek niniejszy podaje calkowicie nowy, nadzwyczaj prosty i szybki sposób odtle- niania stali.Sposób niniejszy pozwala zwlaszcza na otrzymywanie z miekkiego metalu toma- sowskiego, jako materjalu wyjsciowego, w ciagu najwyzej kilku minut, bez doprowa¬ dzania zewnetrznego ciepla i przed dola¬ czeniem jakichkolwiek dodatków, stali od- tlenionej conajmniej w równym stopniu, jak miekka stal, która przeszla dlugotrwa¬ la redukcje w kwasnym piecu elektrycz¬ nym i juz otrzymala dodatek Si.W przypadku zastosowania metalu na- weglonego sposób niniejszy pozwala otrzy¬ mac prawie calkowita ilosc dodanego we¬ gla a zarazem osiagnac nalezyte odtlenie- nie.Dotychczas chodzilo o metal w stanie niewrzacym, ale równiez mozna w ten spo¬ sób odtleniac metal wrzacy, a przeznaczo¬ ny do odlewania.Sklad zuzla uzywanego przy stosowa- niu niniejszej metody moze sie zmieniac w bardzo obszernych granicach pod warun¬ kiem, ze zuzle te beda zawieraly bardzo niewiele tlenku zelaza i dzieki temu beda mialy zdolnosc pochlaniania FeO rozpu¬ szczonego w stali; dzialanie ich bedzie o tyle energiczniejsze, ze beda mialy wiek¬ sze powinowactwo do FeO, a wiec w zasa¬ dzie beda bardziej kwasne, z tem zastrze¬ zeniem, ze beda nalezycie stopione i jako takie beda sie scislej mieszaly z metalem.W tym celu bedzie mozna dodawac do zu¬ zla topniki.Z punktu widzenia gospodarczego ko- rzystnem jest powtórne ladowanie utlenio¬ nego zuzla do pieca sluzacego do topienia zuzli i oddzialywanie na niego tamze srod¬ kiem redukujacym, celem ponownego uzy¬ cia zuzla przy odtlenianiu.Dla przykladu podane sa ponizej dwie operacje wykonane bez uzycia specjalnych srodków zwiekszajacych mieszanie i po¬ wierzchnie zetkniecia sie zuzla z metalem; przyklady te wykazuja w dostatecznym stopniu duze mozliwosci, które stwarza ni¬ niejszy wynalazek.Przyklad I. W kadzi roztopiono okolo jednej tonny zuzla plynnego o skladzie: SiOn Al20, CaO MnO FeO Na20 o plynnosc 58,00% 15,50% 12,50% 4,00% 2,00% 8,00% zostala powiekszona którego przez ten dodatek sodu.Na zuzel ten nalano 14 ton nietalu o skladzie: C Si Mn 0.075% 0.040% 0.095% otrzymanego przez daleko posuniete swie¬ zenie w zasadowym piecu elektrycznymi; — 3 —do metalu tego dodano uprzednio 250 kg stopu syntetycznego, zawierajacego: C 3.50% Si 6.00% Mn 0.73% celem doprowadzenia do zawartosci wegla okolo 0.14%.Nalewanie metalu na zuzel trwajace jedna minute wywolalo energiczne zmie¬ szanie, poczem bezposrednio wylano me¬ tal do wlewnic.Wlewki wytworzyly jame osadowa na weglu drzewnym bez uzupelniajacych do¬ datków i przedstawialy nastepujacy sklad: C 0145% Si 0.140% Mn 0.100% W ciagu jednej minuty otrzymano za¬ tem, wychodzac z metalu przetlenionego, stal miekka przy uzyciu jako jedynego do¬ datku uspakajajacego 0.110% Si, a wiec o- siagnieto Wyniki, które byloby nadzwyczaj¬ nie trudno uzyskac, o ileby to wogóle bylo mozliwe, w piecu elektrycznym, nawet po kilkugodzinnem odtlenianiu zapomoca zu¬ zli wedlug zwyklego sposobu.Stal ta byla w stanie calkowitego spo¬ koju, co dowodzi, ze osiagnieto tu bardzo wysoki stopien odtlenienia. Po zmieszaniu zuzel wykazywal 4,6% zawartosci FeO.Przyklad II. Wlano do kadzi 1200 kg plynnego zuzla o skladzie: Si02 68.75% Al20, 12,00% CaO 8,00% MnO 4,10% FeO 0,25% Na20 7,00% Na zuzel ten nalano 14 ton metalu za¬ wierajacego: C . ¦ * 0,2% Si 0,1% Mn 0,25% to jest równowaznego najmiekszym gatun¬ kom zelaza, jakie mozna otrzymac w spo¬ sób przemyslowy i otrzymanego dzieki do¬ datkowemu oczyszczaniu, które oczywiscie przetlenilo równoczesnie zelazo.Po scislem zmieszaniu, wywolanem przez nalewanie i trwajacem jedna minute dziesiec sekund, metal wlano do wlewnic z dodatkiem Al, ilosc którego w poszczegól¬ nych wlewnicach byla coraz to wieksza.Poczynajac od dodatku równego 0.06% Al, metal wytwarzal glebokie jamy osadowe pod weglem drzewnym, co charakteryzuje doskonale odtlenienie stali tego gatunku.Przyklad III. Wytworzono metal po oczyszczeniu nadzwyczaj miekki o zawar¬ tosci: C 0.050% Si 0,010% Mn 0,042% Metal ten zostal naweglony przez doda¬ tek antracytu az do zawartosci wegla 0,475 % i to w kapieli bez tworzenia zuzla lub oddzialywania jakimkolwiek srodkiem odtleniajacym.Metal ten przelano do kadzi, zawiera¬ jacej 1200 kg zuzla o ponizszym skladzie: krzem 70% sód 25% wapno 5% Wlewki odlano natychmiast wraz z coraz to wiekszemi dodatkami glinu, poczynajac od zawartosci glinu 0,010%, a wiec bardzo niskiej, przyczem stal wytwarzala dosko¬ nale osadowe jamy pod wzgledem drzew¬ nym. PL

Claims (12)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób odtleniania stali przez od- — 4 —dzialywanie odtleniajacego zuzla, zna¬ mienny tern, ze ze stala w stanie plynnym miesza sie energicznie uprzednio stopiony zuzel odtleniajacy o wysokiej zdolnosci pochlaniania tlenku zelaza.

2. Sposób odtleniania stali wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze stosuje sie zuzel zawierajacy bardzo mala ilosc tlen¬ ku zelaza.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze stosowany jest zuzel kwasny i bardzo plynny dzidki dodatkowi topnika.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze stopiony zuzel wprowadza sie do kadzi lub do pieca i nalewa nan prze¬ znaczona do odtleniania stal, a nastepnie oddziela sie odtleniona stal od utlenione¬ go zuzla.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze zuzel i stal wlewa sie równo¬ czesnie do kadzi lub pieca tak gwaltownie, iz uzyskuje sie rozpuszczenie zuzla w sta¬ li, a nastepnie oddziela odtleniona stal od utlenionego zuzla.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze utleniony zuzel laduje sie po¬ nownie do pieca, sluzacego do topienia zuzla, i dziala nan zapomoca srodka re¬ dukujacego, a nastepnie w ten sposób od- tleniony zuzel sluzy do ponownego uzytku.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze stal nawegla sie dodatkowo przed mieszaniem jej z zuzlem.

8. Sposób wedlug zastrz. 1 i 3, zna¬ mienny tem, ze do zuzla dodaje sie glin w takim stosunku, który sprzyja uplynnieniu, z dodatkiem ewentualnie wapna, lecz bez zmieniania jego zasadniczego kwasnego charakteru.

9. Sposób wedlug zastrz. 1 i 3, zna¬ mienny tem, ze do zuzla dodaje sie sód wzglednie jemu równocznaczny inny metal z grupy potasowcowej lub wapniowcowej np. w takim stosunku, który zwieksza plyn¬ nosc zuzla nie zmieniajac jednak jego kwasnego charakteru.

10. Sposób wedlug zastrz. 8, znamien¬ ny tem, ze stosuje sie zuzel o nastepuja¬ cym skladzie: Si02 Al2Os CaO MnO FeO N20 58% 15,5% 12,5% 4% 2% 8% U.

11. Sposób wedlug zastrz. 8, zna¬ mienny tem, ze stosuje sie zuzel o naste¬ pujacym skladzie: Si02 Al203 CaO MnO Na20 FeO 68,75% 12% 8% 4% 7% 0,25%

12. Sposób wedlug zastrz. 9, znamien¬ ny tem, ze stosuje sie zuzel o nastepuja¬ cym skladzie: Krzem Sód Wapno 70% 25% 5%. S o c i e t e d'£ lectrochimie, d'fi le c tr om eta 11 u r g i e et des Acieries Zlectriaues d'Ugine. Zastepca: Inz. J. Wyganowski, rzecznik patentowy, Druk L. Boguslawskiego i flki. Warszawa. b r\ ¦\ b h PL