DE1937475A1 - Process for the vacuum treatment of liquid metal - Google Patents
Process for the vacuum treatment of liquid metalInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vakuumbehandlung von flüssigem Metall und insbesondere ein Verfahren, mit dem die bekannten D-H-oder R-H-Prozesse, - die mit Hochziehen durch Vakuum arbeiten, verbessert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Entgasungszeit verkürzt, ein Temperaturabfall verhindert und Gase, wie Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff entfernt, die in einem niedrigeren Bereich vorliegen als es bei den bekannten Verfahren der Fall ist.The invention relates to a method for the vacuum treatment of liquid metal and in particular to a method with which the well-known D-H or R-H processes, - those with pulling through Vacuum work, be improved. With the invention This procedure shortens the degassing time, prevents a temperature drop and gases such as oxygen, hydrogen and Nitrogen removed, which are present in a lower range than is the case with the known methods.
Als typisches Beispiel für ein Verfahren, das durch Hochziehen mit Vakuum arbeitet, kann das von der Dortmund-Hörder Hüttenunion entwickelte Verfahren, das sogenannte D-H-Verfahren, bezeichnet werden.As a typical example of a process by pulling up works with vacuum, the process developed by the Dortmund-Hörder Hüttenunion, the so-called D-H process, are designated.
Gemäß diesem bekannten D-H-Verfahren werden Gase in einem flÜGsigen Metall lediglich durch Ausnutzung des UnterschiedsAccording to this known D-H process gases are in one liquid metal merely by taking advantage of the difference
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zwischen dem Gleichgewichtspartxaldruck Pm der Gase in der ' Gießpfanne und dem Partialdruck Pv der Gase in der Vakuumkammer entfernt, wobei Pm^> Pv. Da es sich um ein Entgasungsverfahren handelt, wird dementsprechend die C-O-Reaktion Schritt für Schritt niedriger. D. h. diese Reaktion erfolgt, wenn der C-Gehalt weniger als etwa o,ol % erreicht, nur in der Grenzfläche zwischen dem flüssigen Metall und der Vakuumatmosphäre. Gerade bei flüssigem Stahl werden kaum Blasen erzeugt. Es ist klar zu erkennen, daß die Durchführung des D-H-Verfahrens sehr teuer wird und ein beträchtlicher Temperaturabfall des flüssigen Stahls vorliegt.between the equilibrium partial pressure Pm of the gases in the 'ladle and the partial pressure Pv of the gases in the vacuum chamber, where Pm ^> Pv. Since this is a degassing process, the CO reaction becomes lower step by step. I. E. when the C content reaches less than about 0.01% , this reaction takes place only in the interface between the liquid metal and the vacuum atmosphere. Bubbles are hardly generated, especially with liquid steel. It can be clearly seen that the DH process becomes very expensive to carry out and that there is a considerable drop in the temperature of the liquid steel.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem die C-Q-Reaktion bei flüssigem Metall, insbesondere Stahl, in einem extrem niedrigen Kohlenstoffbereich beschleunigt, die Entgasungszeit des flüssigen Metalls verkürzt, ein Temperaturabfall des flüssigen Metalls verhindert und der Gasgehalt im flüssigen Metall erniedrigt wird, so daß das Niveau niedriger ist als das des bekannten Verfahrens.The aim of the present invention is therefore to to create a method in which the C-Q reaction in liquid metal, particularly steel, at an extremely low level Carbon area accelerates the degassing time of the liquid metal shortened, a drop in temperature of the prevents liquid metal and the gas content in the liquid Metal is lowered so that the level is lower than that of the known method.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß etwas Inertgas oder ein aktives Gas, das auf die Metallqualität nicht schädlich einwirkt, durch ein Stück poröses, feuerfestes Material, das am Boden der Gießpfanne gerade unter dem Hochziehrohr befestigt ist, in den flüssigen Stahl eingeblasen wird.. .-. .-"." - . ' - :. ..-■.- . _y--:~:: - : According to the invention, this is achieved by blowing some inert gas or an active gas which does not have a harmful effect on the quality of the metal into the liquid steel through a piece of porous, refractory material which is attached to the bottom of the ladle just below the pull-up tube. .-. .- "." -. '- :. ..- ■ .-. _y--: ~: -:
Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden eine Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik und beispielsweiseAusführung sformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. One prior art embodiment and exemplary embodiments of the present invention are illustrated with reference to the accompanying drawings.
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Fig. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt eine Vorrichtung für den bekannten D-H-Prozeß.Fig. 1 shows schematically a device in longitudinal section for the well-known D-H process.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die bekannte Vorrichtung von Fig. zugrunde gelegt ist.FIG. 2 shows an apparatus for carrying out the method according to the invention, the known apparatus of FIG. is based.
Fig. 3 zeigt in einer Einzelheit die Anbringung des Stopfens aus feuerfestem Material gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 3 shows in detail the attachment of the plug of refractory material according to the present invention.
Fig. k zeigt in einem Längsschnitt eine weitere.Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. . - Fig. K shows a further embodiment of the present invention in a longitudinal section. . -
Fig. 5 ist ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen dem statischen Druck des flüssigen Stahls Und dem Blasdruck des Gases dargestellt ist. .Fig. 5 is a diagram showing the relationship between the static pressure of the liquid steel and the blowing pressure of the Gas is shown. .
Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Durchführung des bekannten D-H-Verfahrens wird der flüssige Stahl l4, der in die Gießpfanne 11 mit dem Gießstopfen l6 gegossen ist, in die Vakuunikammer 12, an der ein Hochziehrohr .13 und ein Auslaß- · rohr 15 befestigt sind, hochgezogen und dann nach dem Entgasen in diener Kammer in die Gießpfanne zurückgeführt. " In the apparatus shown in Fig. 1 for performing the known D-H process is the liquid steel l4, which in the pouring ladle 11 is poured with the pouring plug l6 into the Vacuum chamber 12, on which a pull-up tube 13 and an outlet tube 15 are attached, pulled up and then returned to the ladle after degassing in the chamber. "
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei in dein Gießpfannenboden ein Stück poröses feuerfestes Material 3 vorgesehen ist, das über eine Leitung 7 mit einer geeigneten Gasbeschickung 6 verbunden ist. Durch dieses feuerfeste Material 3 wird in den flüssigen Stahl lk- etwas inertes Gas oder ein aktives Gas,._ das nicht schädlich auf die Stahlqüalitiit wirkt, geblasen«;The embodiment of the device for carrying out the method according to the invention shown in FIG. 2 consists of the device according to FIG. By this refractory material 3 is in the liquid steel LK some inert gas or an active gas, ._ which acts not harmful to the Stahlqüalitiit blown ";
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- 4 - ■ ■"■■■■ " ■- 4 - ■ ■ "■■■■" ■
Vorteilhafterweise ist in diesem Fall das feuerfeste Material 3 an einer Stelle des Gxeßpfannenbodens befestigt, die genau unter dem Hochziehrohr 4 (Bezugszeichen 13 in Fig. l) liegt.Advantageously, in this case, the refractory material 3 is a n a location of the fixed Gxeßpfannenbodens which lies just below the draw-up pipe 4 (reference numeral 13 in Fig. L).
Die Art der Befestigung des Teils aus porösem feuerfesten Material 3 ist in Fig. 3 gezeigt. Dabei ist das Teil aus porösem feuerfesten Material 3 in eine Öffnung eingepaßt, die am Boden der Gießpfanne vorgesehen ist. Die Halterung besteht aus einer Platte la und einer Steinauskleidung Ib, einem Gußteil 9 für das feuerfeste Material 31 an dem eine Leitung 7 angeschlossen ist. Das Teil aus porösem feuerfesten Material Wf 3 wird mit einem Halteblock 8 befestigt. ·The manner of attachment of the part made of porous refractory material 3 is shown in FIG. The part made of porous refractory material 3 is fitted into an opening provided in the bottom of the ladle. The holder consists of a plate la and a stone lining Ib, a cast part 9 for the refractory material 31 to which a line 7 is connected. The part made of porous refractory material Wf 3 is fastened with a holding block 8. ·
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dieser Ausführungsform ist die in Fig. 3 gezeigte Einrichtung mit dem Stück aus porösem feuerfesten Material an einer Vorrichtung zur Durchführung des.Ruhrstahl-Heraus-Verfahrens (R-H-Verfahren) angebracht. Der flüssige Stahl l4 wird in die Vakuumkammer 2·, an der ein Hochziehrohr 41 und ein Abzugsrohr 5 befestigt sind, hochgezogen und dann in die Gießpfanne durch das Auslaßrohr Io zurückgeführt. Wird das in Fig. 3 gezeigte Teil aus porösem feuerfesten Material 3 ±m Gießpfannenboden genau unter dem Il Hochziehrohr 41 angebracht., so kann auf einfache Weise eine Zirkulation des flüssigen Stahls und eine C-O-Reaktion in einem extrem niedrigen Kohlenstoffbereich erzielt werden.5 shows a further embodiment for carrying out the method according to the invention. In this embodiment, the device shown in Fig. 3 with the piece of porous refractory material is attached to a device for carrying out the Ruhrstahl-out method (RH method). The liquid steel 14 is pulled up into the vacuum chamber 2 to which a pull-up pipe 4 1 and a drain pipe 5 are attached, and then returned to the ladle through the outlet pipe Io. If the part shown in Fig. 3 made of porous refractory material 3 ± m ladle bottom is attached exactly below the II pull-up tube 4 1. , A circulation of the liquid steel and a CO reaction in an extremely low carbon range can be achieved in a simple manner.
In dem oben genannten Verfahren, das mit Hochziehen durch Vakuum arbeitet, sollte der Gasdruck des Gases sehr sorgfältig bestimmt werden. Fig. 5 zeigt eine derartige Beziehung zwischen der Änderung des statischen Druckes des flüssigen Stahls und dem Blasdruck in einem Arbeitszyklus des Vakuum-In the above procedure that is done with pulling up through Vacuum works, the gas pressure of the gas should be determined very carefully. Fig. 5 shows such a relationship between the change in static pressure of the liquid Steel and the blowing pressure in one working cycle of the vacuum
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Hochzieh-Verfahrens, wie es mit der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung durchgeführt wird. Prüft man jetzt die Änderung -des statischen Druckes des flüssigen Stahls, so erhält man zuerst die folgende Gleichung :Pull-up method as with that shown in FIG Device is carried out. If one now tests the change in the static pressure of the liquid steel, one obtains first the following equation:
■ pi ■ P A ♦ ?Hi■ p i ■ P A ♦? H i
Für den Ausgangspunkt gilt P =s P-. + ο Η Dabei sind :For the starting point, P = s P- applies. + ο Η There are:
P. der Atmosphärendruck ^,P. the atmospheric pressure ^,
P der Aufnahmedruck am Gießpfannenboden ο die Dichte des flüssigen Stahls H. die Tiefe des flüssigen Stahls in der Gießpfanne.P is the absorption pressure at the bottom of the ladle ο the density of the liquid steel H. the depth of the liquid steel in the Ladle.
P ändert sich gemäß der gestrichelten Linie in Fig. 5 bei einem Arbeitszyklus, der aus dem Hochziehen und dem Auslassen besteht.P changes according to the dashed line in FIG a duty cycle made up of pulling up and discharging consists.
Die Änderung des Aufnähmedruckes gerade über dem porösen feuerfesten Stück im Gießpfannenboden ergibt dann die folgende Gleichung :The change in the absorption pressure just above the porous refractory piece in the ladle bottom then results in the following Equation:
Dabei sind P0 der Aufnahmedruck gerade über dem Stück aus porösem feuerfesten Material, P der Druck in der Vakuumkammer (faktisch null) und H die Tiefe des flüssigen Stahls gerade über dem Stück aus porösem feuerfesten Material.Where P 0 is the intake pressure just above the piece of porous refractory material, P is the pressure in the vacuum chamber (virtually zero), and H is the depth of the liquid steel just above the piece of porous refractory material.
Die Änderung von Pn ist in Fig. 5 durch die ausgezogene Linie gezeigt. Man sieht, daß die Beziehung zwischen P und PQ darinThe change in P n is shown in Fig. 5 by the solid line. It can be seen that the relationship between P and P Q in
0 09813/1 1130 09813/1 113
■■-■ 6 - ':'■■ - ■■.'. / -". '■■■"/■■ ": ■■■■ -■■ - ■ 6 - ':' ■■ - ■■. '. / - ". '■■■" / ■■ " : ■■■■ -
besteht, daß P0 έ P während der Hochziehperiode und P0 s P in der Auslaß- bzw. Entladeperiode. Dementsprechendis that P 0 έ P during the pull-up period and P 0 s P in the discharge or discharge period. Accordingly
<s X<s X
wählt man den Blasdruck P„ für das Gas in folgendem Bereich aus:one selects the blowing pressure P "for the gas in the following range the end:
P- + pH. >P-,>PA + ρ Η ' A V 1 masc ' 'Ό A 5-1 mxnP- + pH. > P -,> P A + ρ Η 'AV 1 masc ''Ό A 5-1 mxn
D, h. der Blasdruck P liegt in einem Bereich, bei welchemD, h. the blowing pressure P is in a range at which
P_. kleiner ist als P. + p-Ho und größer ist als P. + pHHmin. 0 A > 2 max ö A Λ 1P_. is less than P. + pH o and is greater than P. + pH H min. 0 A> 2 max ö A Λ 1
Dieser Bereich ist in Fig. f> durch die Zeit t - to gekennzeichnet. Versuche haben ergeben, daß (P + oH · ) χ ο,95 und mehr als (P +pH . ) χ 1,ο5 genügen.This area is characterized in Fig. F> by the time t - t o . Tests have shown that (P + oH ·) χ ο, 95 and more than (P + pH.) Χ 1, ο5 are sufficient.
Ά. j JL 111 JL Xl Ά. j JL 111 JL Xl
Im Falle des Umlaufprozesses gemäß Fig. k besteht das Verfahrensmerkmal darin, daß der statische Druck oll des flüssigen Stahls in der Gießpfanne konstant ist. Dementsprechend wählt man vorteilhafterweise den durch den folgenden Ausdruck dargestellten Bereich :In the case of the circulation process according to FIG. K , the process feature is that the static pressure oll of the liquid steel in the ladle is constant. Accordingly, it is advantageous to choose the range represented by the following expression:
3,ο χ. (PA + £ H) ^ P0 £ I,o5 χ (P + ς H) wobei ein sehr stabiler Betrieb erwartet werden kann.3, ο χ. (P A + £ H) ^ P 0 £ I, o5 χ (P + ς H) where a very stable operation can be expected.
Wird das oben erwähnte Vakuum-Hochzieh-Verfahren angewendet, so kann das Gas entsprechend dem zu behandelnden Objekt frei gewählt werden, d. h. im Falle der Entkohlung Argon oder besser Stickstoff, im Falle der Desoxydation Wasserstoff, im Falle.eines Stickstoffentzugs Argon oder Wasserstoff und im Falle der Wasserstoffentfernung Argon, Stickstoff, Chlor oder Tetrachlorkohlenstoff.If the above-mentioned vacuum pull-up process is used, so the gas can be freely chosen according to the object to be treated, i. H. in the case of decarburization argon or better nitrogen, in the case of deoxidation hydrogen, in the case of nitrogen removal argon or hydrogen and im Case of hydrogen removal argon, nitrogen, chlorine or carbon tetrachloride.
0 0 9 813/11130 0 9 813/1113
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele näher erläutert.The present invention is explained in more detail by means of the following examples.
Behandlungsgegenstand: Entfernung von Wasserstoff ausSubject of Treatment: Removal of Hydrogen from
5o t beruhigten Stahl mit hohem . Kohlenstoffgehalt.5o t killed steel with high . Carbon content.
Verwendete Vorrichtung: Hocbvakuumvörrichtung gemäß Fig. Durchgeblasenes Gas: Argon jDevice used: High vacuum device according to Fig. Blown gas: argon j
Die Ergebnisse sind in Tabelle I dargestellt.The results are shown in Table I.
'■■ Erfindung s gem. Bekanntes '■■ Invention according to what is known
Verfahren VerfahrenProcedure procedure
Wasserstoff- vor der Be- 6 5,7Hydrogen before loading 6 5.7
gehalt in Jiandlungsalary in Jilung
ppm nach der 1|2 1,5ppm after the 1 | 2 1.5
Behandlungtreatment
Behandlungszeit in min. 7 15Treatment time in min. 7 15
Temperaturabfall in grd 32 . ■;'kj Temperature drop in degrees 32. ■; 'kj
Behandlungsgegenstand: Entkohlung von 5o t Stahl mitSubject of treatment: decarburization of 50 tons of steel with
niedrigem Kohlenstoffgehalt Verwendete Vorrichtung und Blaszeit wie bei Beispiel 1low carbon content Device used and blowing time as in Example 1
0 0 9 8 13/11130 0 9 8 13/1113
Ergebnisse:Results:
Erfindungsgem.
VerfahrenAccording to the invention.
procedure
Bekanntes VerfahrenKnown procedure
Kohlenstoff- vor der gehalt in Behandlung ppm . nach derCarbon before the content in treatment ppm. after
Behandlungtreatment
ο ,o32 ο, oo2ο, o32 ο, oo2
o,O,
Behandlungszeit in min.Treatment time in min.
2323
Temperaturabfall in grdTemperature drop in degrees
6767
BEISPIEL III
Behandlungsgegenstand: EXAMPLE III
Subject of treatment:
Verwendete Vorrichtung: Durchgeblasenes Gas: Ergebnisse:Device used: Blown gas: Results:
Desoxydation von 5o t beruhigten Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt Wie bei Beispiel 1 StickstoffDeoxidation of 50 tons of killed steel with low carbon content As in Example 1 nitrogen
VerfahrenKnown
procedure
VerfahrenAccording to the invention *
procedure
4998
49
gehalt in Behandlung
ppm ■■"-.- nach der
BehandlungOxygen before
content in treatment
ppm ■■ "-.- after the
treatment
29Io2
29
Aus%den obigen Versuchsergebnissen ist zu erkennen, daß die Reduzierung des Gasgehaltes, die Behandlungszeit, und der Temperaturabfall jeweils weitaus sehr gut sind.From % of the above test results it can be seen that the reduction in the gas content, the treatment time and the temperature drop are in each case by far very good.
098 13/1113098 13/1113
Das erfindungsgemäße Verfahren ist beispielsweise für herkömmlichen Kohlenstoffstahl beschrieben worden, es kann jedoch auch bei jedem anderen Material angewendet werden, das man entgasen und reinigen will. "The method according to the invention has been described for conventional carbon steel, for example, it can but can also be used for any other material that you want to degas and clean. "
0 0 9813/11 130 0 9813/11 13
Claims (3)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0074036A1 (en) * | 1981-08-28 | 1983-03-16 | Nippon Steel Corporation | Process for producing steel for an electrical steel sheet |
| WO2012100964A2 (en) | 2011-01-28 | 2012-08-02 | Technische Universität Dresden | Spooling and spinner device of a ring spinning frame or a ring twisting frame, and ring spinning and ring twisting method |
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- 1969-07-23 DE DE19691937475 patent/DE1937475A1/en active Pending
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| Publication number | Publication date |
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| FR2013546A1 (en) | 1970-04-03 |
| GB1281720A (en) | 1972-07-12 |
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