DE1964092A1 - Process for melting a low-carbon nickel-chromium-iron alloy - Google Patents

Description

1964092 Dipl.-lng. H. Sauerland ■ Dn.-lng. R. König 1964092 Dipl.-Ing. H. Sauerland ■ Dn.-lng. R. King

Patentanwälte ■ 40D0 Düsseldorf ■ Cecilienallee 7B -Telefon 43 27 3aPatent Attorneys ■ 40D0 Düsseldorf ■ Cecilienallee 7B - Telephone 43 27 3a

Unsere Akte: 25 470 13, Februar 1970Our file: 25 470 February 13, 1970

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International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S, W, 1, GroßbritannienInternational Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S, W, 1, United Kingdom

"Verfahren zum Erschmelzen einer niedriggekohlten Üfickel-Ohrom-Eisen-Legierung""Process for melting a low-carbon Üfickel-Ohrom-iron alloy"

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Erschmelzen einer niedriggekohlten ITickel-Chrom-Eisen-Legierung. Derartige Legierungen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt können durch Einschmelzen jungfräulichen Materials hergestellt werden, doch werden in der Praxis beim Erschmelzen legierter Stähle im allgemeinen Schrott und weniger reine Rohstoffe eingesetzt, bei denen die Gefahr besteht, daß zuviel Kohlenstoff und andere Verunreinigungen in die Schmelze gelangen. Es ist daher üblich, solche Schmelzen mittels einer Sauerstofflanze zu frischen, durch die Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft in die Schmelze oder auf die Badoberfläche geblasen wird, um die Verunreinigungen zu oxydieren und den Kohlenstoffgehalt auf den gewünschten Wert zu reduzieren. Enthält eine solche Schmelze Chrom, besteht die Gefahr einer Ohromoxydation und damit eines wesentlichen Chromverlustes, da das Chromoxyd in die Schlacke übergeht. Durch Zugabe von Reduktionsmitteln, beispielsweise siliziumhaltiger Ferrolegierungen, in die Schlacke können ein Teil des oxydierten Chroma reduziert und der Chromgehalt der Schmelze erhöht werden. Gleichwohl ist es nicht zu vermeiden, den Chromgehalt durch einen Zusatz von teurem Ferrochrem mit niedrigem Kohlenstoffgehalt genau einzustellen. Trotz dieses Nachteile ist es üblioh, beim Erschmelzen von Niokel-Chrom-Stählan und The invention relates to a method for melting a low-carbon nickel-chromium-iron alloy. Such alloys with a low carbon content can be made by melting down virgin material, but in practice the melting of alloyed steels generally uses scrap and less pure raw materials with the risk of too much carbon and other impurities getting into the melt. It is therefore customary to use an oxygen lance to freshen such melts, through which oxygen or oxygen-enriched air is blown into the melt or onto the bath surface in order to oxidize the impurities and reduce the carbon content to the desired value. If such a melt contains chromium, there is a risk of ear oxidation and thus a substantial loss of chromium, since the chromium oxide passes into the slag. By adding reducing agents, for example silicon-containing ferro alloys, to the slag, part of the oxidized chroma can be reduced and the chromium content of the melt can be increased. Nevertheless, it is inevitable to adjust the chromium content precisely by adding expensive ferro-chromium with a low carbon content. Despite these disadvantages , it is customary to melt Niokel-Chrom-Stahlan and

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anderen Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen die Schmelze mittels Sauerstoff zu frischen. Is ist in diesem Zusammenhang "bereits vorgeschlagen worden, e Ohromverlust durch Einblasen eines Gasgemisches aus A.,_ojn und Sauerstoff zu verringern, doch kommt es auch in diesem Falle immer noch zu einer verhältnismäßig starken Oxydation des Chroms und damit zu Chromverlusten bis etwa 896.other nickel-chromium-iron alloys to freshen the melt by means of oxygen. Is has already been proposed in this context "to reduce e Ohromverlust by blowing a gas mixture of A., _o jn and oxygen, but it also comes in this case is still in a relatively strong oxidation of chromium and thus to chromium losses to about 896 .

Um eine Oxydation des Chroms "beim Frischen und den Zusatz von Ferrochrom "beim Herstellen niedriggekohlter Nickel-Chrom-Stähle oder anderer Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen trotz Frischens mittels eingeblasenen Sauerstoffs zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, mindestens einen Teil des Nickels in Form eines feinkörnigen Pulvers mit der Sauerstofflanze in die Schmelze einzublasen. Das Einblasen von Nickelpulver führt dazu, daß sich in der Schmelze Zonen mit einer wesentlich höheren Nickelkonzentration bilden als sie sich bei einer gleichmäßigen Verteilung des Nickels in der Schmelze einstellen würde, d.h. der Nickelgehalt liegt in den Konzentrationszonen weitaus höher als der Endgehalt der Legierung. In den Konzentrationszonen wenden infolge des örtlich hohen Nickelgehalts die Aktivitätskoeffizienten des Kohlenstoffs und Sauerstoffs so vergrößert, daß der Kohlenstoff im Vergleich zur Oxydationsgeschwindigkeit des Chroms weitaus stärker oxydiert und aus der Schmelze entfernt wird.About an oxidation of the chrome "when freshening and adding of ferrochrome "in the manufacture of low-carbon nickel-chromium steels or other nickel-chromium-iron alloys despite freshening by means of injected oxygen, According to the invention, at least part of the nickel is proposed in the form of a fine-grain powder to blow into the melt with the oxygen lance. The blowing in of nickel powder leads to the Melt zones form with a significantly higher nickel concentration than they would with a uniform distribution of the nickel in the melt, i.e. the nickel content is far in the concentration zones higher than the final content of the alloy. Turn in the concentration zones due to the locally high nickel content the activity coefficients of carbon and oxygen so increased that the carbon compared to Oxidation rate of the chromium is oxidized far more strongly and removed from the melt.

Vorteilhafterweise wird das Nickel in Form eines feinkörnigen Oxyds, beispielsweise als Nickeloxyd-Sinter in die Schmelze eingeführt, der im allgemeinen eine Korngröße von 0,2 bis 0,4 mm besitzt und bis 25$ Sauerstoff, Rest im wesentlichen Niokel enthält. Eine Sorte von Nickeloxyd-Sinter enthält 5 bis 896 Sauerstoff, während eine andere Sorte 20 bis 25% Sauerstoff enthält; beide Sorten laaaen sioh im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrene verwenden. Andere Niokeloxyde oder feinkörniges metallisches Niokel, wie bei- The nickel is advantageously introduced into the melt in the form of a fine-grained oxide, for example as a nickel oxide sinter, which generally has a grain size of 0.2 to 0.4 mm and contains up to 25% oxygen, the remainder being essentially nickel. One type of nickel oxide sinter contains 5 to 896% oxygen, while another type contains 20 to 25% oxygen; use both varieties laaaen sioh within the scope of the method according to the invention. Other Niokeloxyde or fine-grained metallic Niokel, like both

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spielsweise Karbonylnickelpulver sind ebenfalls geeignet.for example carbonyl nickel powders are also suitable.

Üblicherweise wird als Irisch- bzw. Trägergas reiner Sauerstoff, sauerstoffangereicherte luft oder ein Gemisch aus Sauerstoff und einem Inertgas, beispielsweise Argon, verwendet. Beim Eintragen von Nickeloxyd ist der Bedarf an gasförmigem Sauerstoff geringer·, so daß ein Teil oder das ganze Irischen ausschließlich mit Luft oder teilweise auch mit reinem Inertgas als Trägergas erfolgen kann. Im Einzelfall kann es angezeigt sein, einen Teil des Nickeloxyds im Sauerstoffstrom einzutragen und danach in der Endphase ein ™ weniger Sauerstoff enthaltendes oder auch ein Inertgas als Trägergas zu verwenden. Diese Arbeitsweise empfiehlt sich insofern, als beim Prischen mit Sauerstoff oder einem sauer stoff haltigen Gas der wesentliche Teil des Chromverlusts in der letzten Phase des Frischens, d.h_e nach der Verringerung des Kohlenstoffgehaltes auf einen kritischen Wert stattfindet, der von einer Reihe Faktoren einschließlich der Temperatur und der Badzusammensetzung abhängt. Demzufolge kann es auch von Vorteil sein, das gesamte oder wenigstens einen wesentlichen Teil des Nickels während dieser letzten Phase in die Schmelze einzutragen, um die Chromverluste so gering wie möglich zu halten. So kann das g erfindungsgemäße Eintragen der feinkörnigen nickelhaltigen Substanz beispielsweise erst dann erfolgen, wenn bereits eine gewisse Zeit lang mit Sauerstoff gefrischt worden ist.Usually, pure oxygen, oxygen-enriched air or a mixture of oxygen and an inert gas, for example argon, is used as the Irish or carrier gas. When nickel oxide is introduced, the need for gaseous oxygen is lower, so that part or all of the Irish can be carried out exclusively with air or partly with pure inert gas as the carrier gas. In individual cases it may be advisable to introduce part of the nickel oxide in the oxygen flow and then to use a less oxygen-containing gas or an inert gas as the carrier gas in the end phase. This mode of operation inasmuch as taking place at a critical value at Prischen with oxygen or an acid-containing gas the major part of the chromium loss at the last stage of the refining, that is, _e after the reduction of the carbon content is recommended that a number of factors including the temperature and the bath composition depends. Accordingly, it can also be advantageous to introduce all or at least a substantial part of the nickel into the melt during this last phase in order to keep the chromium losses as low as possible. So the g Add invention, the fine-grained nickel-containing substance, for example, take place only if there is already a certain amount of time has long been refined with oxygen.

Der nickelhaltige Zusatzstoff muß eine ausreichende Feinkörnigkeit besitzen, um mittels eines Trägergases in die Schmelze eingetragen werden zu können; das kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach üblichen Verfahren zum Herstellen einer Feststoff/Gas-Suspension geschehen. Die Lanze kann im übrigen auch zum Eintragen feinkörniger Schlackenbildner in die Schmelze verwendet werden.The nickel-containing additive must be sufficiently fine-grained have in order to be able to be introduced into the melt by means of a carrier gas; that can be in the frame of the method according to the invention done by customary methods for producing a solid / gas suspension. The lance can also be used to introduce fine-grained slag formers into the melt.

Nach Beendigung des Frisohene und des erfindungsgemäßenAfter finishing the Frisohene and the invention

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Eintragens von Nickel können die Schmelze und die Schlacke in üblicher Weise "behandelt werden, beispielsweise durch Zugabe einer siliziumhaltigen Ferrolegierung zur Schlacke, um etwa in der Schlacke befindliches Chromoxyd zu reduzieren. Danach kann abgeschlackt und eine reduzierende Entsohwefelungs- bzw. Peinungsschlacke mit einschließender Zugabe von Desoxydationsmitteln aufgebracht werden.Entering nickel, the melt and the slag can be treated in the usual way, for example by Addition of a silicon-containing ferro-alloy to the slag in order to reduce any chromium oxide in the slag. After that, deslagging can be carried out and a reducing desulfurization or Peinungsschlacke can be applied with the inclusion of deoxidizing agents.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Erschmelzen, von rostfreien und warmfesten Nickel-Chrom-Stählen mit beispielsweise 18$ Chrom und 8% Nickel oder 25$ Chrom und 20$ Nickel. Es läßt sich jedoch auch beim Herstellen von Nickel-Chrom-Stählen anwenden, die andere Legierungselemente enthalten, beispielsweise Molybdän, Kupfer, Niob, Woifrsm, Titan, Aluminium, Mangan, Silizium, Bor, Schwefel und belen.The method according to the invention is particularly suitable for melting stainless and heat-resistant nickel-chromium steels with, for example, 18 $ chromium and 8% nickel or 25 $ chromium and 20 $ nickel. However, it can also be used in the manufacture of nickel-chromium steels which contain other alloying elements, for example molybdenum, copper, niobium, Woifrsm, titanium, aluminum, manganese, silicon, boron, sulfur and belen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem üblichen Schmelzaggregat unter Verwendung einer üblichen Sauerstofflanze bei gebräuchlichen Strömungsgeschwindigkeiten und Beladungsraten durchgeführt werden. Der im Hinblick auf eine durchgreifende Entkohlung beträchtliche Sauerstoffbedarf beim herkömmlichen Lanzenfrischen wird zum Teil durch den wesentlichen Sauerstoffverlust bei der Chromoxydation bestimmt. Demzufolge führt die erfindungsgemäße Verringerung des Chromverlustes zu einem geringeren Bedarf an Sauerstoff und damit zu einer größeren Wirtschaftlichkeit.The inventive method can in a customary Melting unit using a customary oxygen lance at customary flow rates and loading rates be performed. The considerable need for oxygen in view of a thorough decarburization in conventional lance refining is partly determined by the substantial loss of oxygen during chromium oxidation. Accordingly, the reduction in chromium loss according to the invention leads to a lower demand for oxygen and thus to greater profitability.

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Claims (6)

International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S. V. 1, Großbritanien Patentansprüche;International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S.V. 1, Great Britain Patent Claims; 1. Verfahren zum Herstellen niedriggekohlter Niekel-Chrom-Eisen-Legierungen unter Ein- oder Aufblasen von Sauerstoff während des Schmelzens, dadurch g e k e η η ζ e i c η β t , daß mit dem Sauerstoffhaitigen Frischgas mindestens ein Teil des Nickels in Form eines feinen Pulvers in die Schmelze eingetragen wird.1. Process for the production of low-carbon Niekel-chromium-iron alloys with blowing in or blowing up oxygen during melting, thereby g e k e η η ζ e i c η β t that with the oxygen-containing fresh gas at least part of the nickel in the form of a fine Powder is entered into the melt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gasstrom feinkörnigst Nikkeioxyd in die Schmelze eingetragen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the finest-grained Nikkeioxide with the gas stream is entered into the melt. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Gasstrom ein bis 25$ Sauerstoff enthaltender Nickeloxyd-Sinter mit einer Korngröße von vornehmlich 0,2 bis 0,4 mm eingetragen wird.3. The method according to claim 2, characterized in that one to 25 $ oxygen with the gas stream containing nickel oxide sinter with a grain size of primarily 0.2 to 0.4 mm is entered. 4. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die nickelhaltige Substanz mittels reinem Sauerstoff, sauerstoffangereicherter Luft oder einem Sauerstoff/Inertgas-Gemisch in die Schmelze eingetragen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the nickel-containing substance into the melt using pure oxygen, oxygen-enriched air or an oxygen / inert gas mixture is entered. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4_f dadurch gekennzeichnet , daß erst in der Endphase des Frisohena eine feinkörnige nickelhaltige Substanz in die Schmelze eingetragen wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4 _f, characterized in that a fine-grain nickel-containing substance is only entered into the melt in the final phase of the Frisohena. 6. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß in eine 18$ Chrom und6. The method naoh one of claims 1 to 5, characterized marked that in a $ 18 chrome and 009827/1377009827/1377 8$> Nickel oder 25$ Chrom und 20% Nickel enthaltende Schmelze eine nickelhaltige Substanz eingetragen wird. 8 $> nickel or 25 $ chromium and 20% nickel-containing melt a nickel-containing substance is entered. 009827/1377009827/1377