DE866045C - Process for carburizing liquid metal, in particular steel - Google Patents

Description

Verfahren zum Karburieren von flüssigem Metall, insbesondere Stahl Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung, um flüssiges Metall zu karburieren, das im besonderen anwendbar ist, um Gußeisen aus Eisenschrott oder aus anderen eisenhaltigen Stoffen zu gewinnen.Process for carburizing liquid metal, in particular steel The present invention relates to a method and an apparatus, to carburize liquid metal, which is particularly applicable to cast iron from scrap iron or other ferrous materials.

Im Vergleich mit den bekannten Verfahren zur Gewinnung des Gußeisens im Hochofen oder im Schmelzofen oder im sog. Elektroofen für synthetisches Gußeisen bietet das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile: a) die Möglichkeit, zu einem Produkt zu gelangen mit einem sehr hohen Kohlenstoffgehalt,' z. B. bis zu 5 °/o, was in den anderen obenerwähnten Fällen nicht möglich ist, da man keinen dauernden Kontakt hat zwischen Kohle und Metall bei der Maximaltemperatur, die im Ofen herrscht (dieses Produkt," welches sehr kohlenstoffreich ist, ist von bemerkenswerter Nützlichkeit für die Schmelzhütten, besonders wenn das Gußeisen zur Schmelzung im Kupolofen bestimmt ist; ähnlicherweise kann das Produkt in den Martinöfen zum Karburieren des Stahles verwendet werden, da es eine bessere Wirksamkeit bei gleichem Gewicht besitzt) ; b) die Möglichkeit, ein Gußeisen zu erhalten mit einem sehr niedrigen Siliciumgehalt, auch unter 0.30 '/o, was gestattet, die Karburation des Metalls in Abwesenheit der Schlacke oder in Anwesenheit von nur basischen Schlacken durchzuführen (dieses Gußeisen bietet bemerkenswerte Vorteile zur Verwendung als Zusatzstoff in Martinöfen oder Schmelzöfen, wenn ein niederer Siliciumgehalt des Endproduktes für Spezialgüsse oder um das sog. schmiedbare Gußeisen zu erhalten von Nutzen ist) ; c) die Möglichkeit, Gußeisen mit äußerst niedrigem Schwefelgehalt zu erhalten, z. B. unter o,oio °/o, da es möglich ist, mit basischen Schlacken auch von dickflüssiger oder sogar fester Beschaffenheit zu arbeiten, was mit anderen Verfahren nicht möglich ist, da sie eine relativ flüssige Schlacke benötigen, um die Bewegung derselben mit der Beschickung oder durch die Beschickung hindurch zu ermöglichen (nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, mehrmals die Schlacke zu erneuern, die immer an, der Oberfläche der flüssigen Schmelze verbleibt und aus dem Oberteil des Ofens entnommen werden kann; diese Eigentümlichkeit ist wertvoll für alle Verwendungen des Gußeisens); d) die Möglichkeit, als Rohstoff ausschließlich Stahlschrott zu gebrauchen, der leichter zu haben und billiger ist als Gußeisenschrott; e) die Möglichkeit, die schon vorhandenen Öfen von verschiedenen Größen und Formen zu gebrauchen, seien es nun elektrische oder Flammöfen, und im besonderen die Möglichkeit, Gußeisen in sehr kleinen Ofen zu erzeugen, die ein Fassungsvermögen von auch unter `i t haben können. Zum Beispiel kann die Produktion eines kleinen Ofens vollkommen von einem Martinofen aufgenommen werden, dem er die nötige Gußeisenmenge rasch und nicht zu teuer liefert.In comparison with the known methods of extracting cast iron in the blast furnace or in the melting furnace or in the so-called electric furnace for synthetic cast iron the inventive method offers the following advantages: a) the ability to to arrive at a product with a very high carbon content, e.g. B. up to 5%, which is not possible in the other cases mentioned above, since there is no has permanent contact between carbon and metal at the maximum temperature im Furnace prevails (this product, "which is very rich in carbon, is of remarkable Useful for the smelters, especially when the cast iron is to be smelted in the Cupola is intended; similarly, the product can be carburized in martin ovens of steel as it is more effective for the same weight owns); b) the possibility of getting a cast iron with a very low one Silicon content, even below 0.30%, which allows the metal to be carburized to be carried out in the absence of the slag or in the presence of only basic slags (this cast iron offers remarkable advantages for use as an additive in Martin ovens or Melting furnaces if the silicon content is low End product for special castings or to obtain the so-called forgeable cast iron is useful); c) the possibility of extremely low sulfur cast iron to obtain, e.g. B. under o, oio ° / o, since it is possible with basic slags too of a thick or even solid consistency to work with others Process is not possible as they need a relatively liquid slag in order to the movement of the same with the load or through the load enable (according to the method according to the invention, it is also possible several times to renew the slag that always remains on the surface of the liquid melt and can be removed from the top of the furnace; this peculiarity is valuable for all uses of cast iron); d) the possibility of being used as a raw material to use only steel scrap, which is easier to get and cheaper as cast iron scrap; e) the possibility of using the already existing ovens from different To use sizes and shapes, be it electric or flame ovens, and im special the ability to produce cast iron in very small furnaces that have a capacity of also under `i t can have. For example, the production of a small Oven can be completely absorbed by a Martin oven, to which he has the necessary amount of cast iron delivers quickly and not too expensive.

Die Umwandlung von Stahl in Gußeisen kann man theoretisch im Hochofen oder im Schmelzofen vollziehen, aber; abgesehen von den beachtlichen praktischen Schwierigkeiten dieser Arbeitsweise (die sich auf die nötigen Temperaturwerte, auf die Haltbarkeit der Auskleidung, auf Einrichtungskosten der Anlage usw. beziehen), würde die Karburation mit einem sehr hohen Verbrauch der zui-Erhitzung bestimmten wertvollen Kohle (Koks in verhältnismäßig großen Stücken) verbunden sein.Theoretically, the transformation of steel into cast iron can be done in a blast furnace or in the furnace, but; apart from the considerable practical ones Difficulties in this way of working (which relate to the necessary temperature values the durability of the lining, the cost of setting up the system, etc.), would determine the carburation with a very high consumption of zui heating valuable coal (coke in relatively large pieces).

Im sog. Elektroofen zur Herstellung des synthetischen Gußeisens ist der Gebrauch von Kohle in bemerkenswert großen Stücken nötig, und es ist auch nötig, daß der Schrott von angemessener Größe sei, damit die Bewegung des Materials gleichniäßig vor sich geht und damit die Elektroden nicht zerbrechen. Es ist darüber hinaus noch nötig, daß die sich im Ofen bildenden Schlacken eine genügende Flüssigkeit und eine solche Zusammensetzung besitzen, daß sie den Arbeitsgang des Ofens nicht stören und dessen Auskleidung nicht beschädigen.In the so-called electric furnace for the production of synthetic cast iron is the use of coal in remarkably large pieces is necessary, and it is also necessary that the scrap is of a suitable size so that the movement of the material is uniform goes on so that the electrodes do not break. It is beyond that necessary that the slag forming in the furnace has a sufficient liquid and a have such a composition that they do not interfere with the operation of the furnace and do not damage its lining.

Versuche, um Gußeisen im üblichen Heroult-Ofen zu gewinnen, haben ergeben, daß die Karburation des geschmolzenen Metalls äußerst schwierig war, da die Kohlenstücke die Tendenz haben, auf der Schlacke zu schwimmen, und somit einen geringen Einfluß auf die Karburation des Metalls ausüben.Attempts to mine cast iron in the usual Heroult furnace have found that carburation of the molten metal was extremely difficult because the pieces of coal have the tendency to float on the slag, and thus one exert little influence on the carburation of the metal.

Es ist möglich, beim Arbeiten im Heroult-Ofen den Stahl durch den Kohlenstoff der Elektroden zu karburieren, aber dieses Verfahren ist vor allen Dingen sehr kostspielig, weil der in Form von Brei od, dgl. die Elektroden bildende Stoff einen hohen Preis hat. Darüber hinaus muß man während der Karburation die Elektroden in den Ofen eintauchen und die Stromzufuhr unterbrechen, um einen Kurzschluß zu vermeiden.When working in the Heroult furnace, it is possible to pass the steel through the Carburizing carbon of electrodes, but this process is above all else very expensive because the material forming the electrodes in the form of pulp or the like has a high price. In addition, the electrodes must be used during carburation immerse in the furnace and disconnect the power supply to short-circuit avoid.

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß man einen kohlehaltigen Körper in die Metallschmelze eintaucht, der durch sein Eigengewicht auf dem Boden des Ofens ruht, auf seinem Platz gehalten und fortwährend von oben erneuert wird.The method according to the invention consists in that one a carbonaceous The body is immersed in the molten metal, which is on the floor by its own weight of the stove is at rest, held in place and continuously renewed from above.

Das kann mittels zylinderförmiger oder prismatischer vorgeformter Blöcke geschehen, die nacheinander übereinandergeschichtet nachgefüllt werden, um immer wieder den Verbrauch der mit dem geschmolzenen Metall in Berührung befindlichen Blöcke auszugleichen, oder aber es kann auch durch einen Selbsthärtungsprozeß geschehen, indem man von oben ein Gemisch einfüllt, das erhärtet, während es sinkt. Dieses wird in mancher Hinsicht dem Elektrodengemisch ähnlich sein, kann aber, da es nur geringeren Anforderungen gewachsen zu sein braucht, aus minderwertigerem Kohlematerial, wie z. B. Anthrazit- oder Koksstaub oder Staub aus anderen Kohlensorten, bestehen oder mit kohlenhaltigen Stoffen od. dgl. agglomeriert sein.This can be done using cylindrical or prismatic preformed ones Blocks happen to be refilled one after the other, one on top of the other again and again the consumption of those in contact with the molten metal Compensating blocks, or it can also be done through a self-hardening process, by pouring in a mixture from above that hardens as it sinks. This will be similar in some respects to the electrode mix, but may, since it is only needs to be able to cope with lower demands, from inferior carbon material, such as B. anthracite or coke dust or dust from other types of coal exist or be agglomerated with carbonaceous substances or the like.

Diesen Brei kann man durch die Hitze beim Ein--bringen in den Ofen automatisch agglomerieren. Man kann ihn zweckmäßig in eine Hülle eines Stoffes einschließen, die dann durch die Einwirkung der Hitze vernichtet wird, wie z. B. eine Kartonhülle.You can use the heat when putting this porridge in the oven agglomerate automatically. One can expediently enclose it in a cover of a substance, which is then destroyed by the action of the heat, such. B. a cardboard sleeve.

Die Vorrichtung, um das Verfahren nach der Erfindung zu verwirklichen, kann verschieden sein. Es werden einige beschrieben, die als Beispiele anzusehen sind, ohne die Erfindung irgendwie zu beschränken.The device to implement the method according to the invention, can be different. Some are described, which should be considered as examples are without restricting the invention in any way.

In der Zeichnung zeigen Fig. i a, i b, i c, i d .einige Formen der einzutauchenden Kohlekörper; die .In the drawing, FIGS. I a, i b, i c, i d. Some forms of the carbon bodies to be immersed; the .

Fig. 2 a, 2 b, 2 c, 2 d zeigen die schematische Form des waagerechten Schnitts eines Ofens mit den erfindungsgemäß. einzutauchenden Kohlekörpern; Fig. 3 zeigt eine Einzelheit hinsichtlich der Einführung des Kohlematerials in Breiform; Fig.4 zeigt ein Werkzeug, das die obengenannte Einfüllung erleichert, und schließlich zeigt Fig.5 eine Abänderung bezüglich einer anderen Weise, um die Säule des Karburationsmaterials herzustellen.Fig. 2 a, 2 b, 2 c, 2 d show the schematic form of the horizontal Section of a furnace with the inventive. carbon bodies to be immersed; Fig. Figure 3 shows a detail of the introduction of the coal material in pulp form; 4 shows a tool that facilitates the above-mentioned filling, and finally Figure 5 shows a modification in another way around the column of carburation material to manufacture.

Wie aus Fig. i zu ersehen ist, besteht der Kohlekörper vorzugsweise aus einzelnen Blöckchen i (Fig. i a bis i d), oder aus einer Säule i', i" in Breiform (Fig. 3 und 4). Der Köhlekörper kann je nach der Form des Ofens 2, 2', 2", 2"' in seinem Mittelpunkt angebracht werden (Fig. 2 a) oder im Vortiegel (Fig. 2 b) oder in zwei Einheiten an den Seiten des Ofens angebracht werden (Abb. 2 c und 2b).As can be seen from Fig. I, the carbon body is preferably made from individual blocks i (Fig. i a to i d), or from a column i ', i "in the form of a pulp (Figures 3 and 4). The coal body can be 2, 2 ', 2 ", 2"' in. Depending on the shape of the furnace be attached to its center point (Fig. 2 a) or in the pre-crucible (Fig. 2 b) or be placed in two units on the sides of the stove (Fig. 2c and 2b).

Die Blöckchen, die die Karburationssäule bilden, kann man dadurch erhalten, daß man in einer Presse das pulverige Material, auch minderwertiges Material, unter eventueller Beigabe von Bindemitteln, wie z. B. Teer, Pech, Erdpech, Natriumsilicat, preßt. Man kann auch eventuell dem Brei irgendein Flußmittel oder Eisenlegierung beifügen, die zur Veredlung des Gußeisens dienen. Die Blöckchen können durchlocht sein, so daß man die Säule mit einer Eisenseele 3 versehen kann, wie Fig. i @b zeigt.The blocks that form the carburation column can be removed through this obtained that in a press the powdery material, even inferior material, with the possible addition of binders, such as B. tar, pitch, earth pitch, sodium silicate, presses. You can also possibly add some flux or paste to the pulp Add iron alloys, which are used to refine the cast iron. The blocks can be perforated so that the column can be provided with an iron core 3, such as Fig. I @b shows.

Wenn man eine durchgehende Säule wünscht, kann man eine Hülle benutzen, die die Form eines Kamins besitzt, in den man die Kohlekörper einführt, die mittels geeigneter Vorrichtungen, wie z. B. einer Metallhülle q. (Fig. 5) oder einer Verkleidung 5 aus Karton oder Teerpappe (Fig. 3), auf ihrem Platz gehalten werden, bis die Kohlekörper nach einer gewissen Zeit der Röstung zusammengebacken sind.If you want a continuous column, you can use a cover, which has the shape of a chimney into which one introduces the carbon bodies, which by means of suitable devices, such as. B. a metal shell q. (Fig. 5) or a cladding 5 made of cardboard or tar paper (Fig. 3), are held in place until the carbon bodies are baked together after roasting for a certain period of time.

In diesem Fall kann man das Papier auf einem verstellbaren Kern 6 wickeln, wie z. B. in den Fig. 3 und 4. gezeigt wird, um einen bestimmten Durchmesser leicht einhalten zu können.In this case the paper can be placed on an adjustable core 6 wrap, such as B. in Figs. 3 and 4 is shown to a certain diameter easy to comply with.

Es ist auch möglich, die Karburationssäule in einer anderen Art und Weise mit der Metallschmelze in Berührung zu bringen, wie zum Beispiel, indem man eine durchlochte Hülle aus feuerfestem Material anbringt, in die man die Kohle in Stücken füllt.It is also possible to have the carburation column in a different type and Way of bringing them into contact with the molten metal, such as by attaches a perforated shell made of refractory material, in which you can put the coal in Pieces.

Die Beschickung des Ofens mit den kompakten oder breiförmigen Kohlekörpern kann auch durch seitwärts in der Ofenwand angeordnet schräge Öffnungen erfolgen.The charging of the furnace with the compact or pulpy coal bodies can also be done through inclined openings arranged sideways in the furnace wall.

Das Verfahren nach der Erfindung beeinträchtigt die normale Führung des Ofens- nicht und kann daher auf Öfen verschiedener Art angewendet werden, wie z. B. elektrische Lichtbogenöfen, Induktionsöfen, Flammöfen usw.The method according to the invention affects normal management of the oven- not and therefore can be applied to ovens of various types, such as z. B. electric arc furnaces, induction furnaces, flame furnaces, etc.

Das erfindungsgemäße Verfahren braucht naturgemäß nur während des Teiles der Ofenarbeit angewendet zu werden, der für die Aufnahme des ILarburierungsmittels in Frage kommt, also nicht z. B. beim Einschmelzen und Fertigmachen der Schmelze.The inventive method naturally only needs during the Part of the furnace work to be applied that for the reception of the ILarburizing agent comes into question, so not z. B. when melting down and making the melt ready.

Das Verfahren eignet sich nicht nur zur Herstellung synthetischen Güßeisens, sondern auch zur Erstellung von Eisenlegierungen.The process is not only suitable for the production of synthetic ones Cast iron, but also for the production of iron alloys.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Karburieren oder Legieren von flüssigem Metall, insbesondere Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Säule aus Kohle bzw. Legierungskörpern bis auf den Boden des Ofens in die Schmelze einführt und von oben nachfüllt, um zeitweise oder ständig die Berührung mit dem flüssigen Metall aufrechtzuerhalten. PATENT CLAIMS: i. Process for carburizing or alloying liquid Metal, especially steel, characterized in that a column made of coal or alloy bodies into the melt down to the bottom of the furnace and refills from above to temporarily or constantly keep contact with the liquid metal maintain. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Schmelze hineinragende Säule durch Aufgeben neuer Kohle-oder Legierungskörper von oben dauernd ergänzt wird, damit der Verlust des mit der flüssigen Metallschmelze in Berührung kommenden Teiles ausgeglichen wird. 2. The method according to claim i, characterized in that the Column protruding into the melt by releasing new carbon or alloy bodies is constantly replenished from above, so that the loss of the liquid metal melt coming into contact is compensated for. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule aus übereinandergelagerten vorgefertigten Blöckchen besteht. q.. 3. The method according to claim 2, characterized characterized in that the column consists of superimposed prefabricated blocks consists. q .. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule aus kohlenstoffhaltigem Material oder Legierungsstoffen in Breiform zugesetzt wird, der Breistrang durch Nachfüllen von oben ergänzt wird durch vorgesehene Mittel, vorzugsweise also durch ihr Eigengewicht in die Schmelze gedrückt wird. Method according to claim 2, characterized in that the column consists of carbonaceous material or alloy materials are added in pulp form, the pulp strand is supplemented by refilling from above using the means provided, is therefore preferably pressed into the melt by its own weight. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mit Öffnungen versehene Hülle aus feuerfestem Material, in die das Kohlematerial oder die Legierungsstoffe vorzugsweise in Stückform eingeführt wird. 5. Device for carrying out the method according to claim 2, characterized by one with openings Covered shell made of refractory material, in which the carbon material or alloy materials is preferably introduced in bar form. 6. Ofen zum Karburieren oder Legieren von flüssigem Metall nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine schräge Öffnung in den Wänden des Ofens zur Einführung der Kohlekörpersäule in das flüssige Metall. 6. Furnace for carburizing or alloying of liquid metal according to claim 2, characterized by an oblique opening in the walls of the furnace for introducing the column of carbon bodies into the liquid metal. 7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule in der Mitte des Ofens oder im Vortiegel oder in zwei oder mehreren Einheiten an den Seiten des Ofens eingeführt wird. B. Verfahren nach Anspruch 2 und 4., dadurch gelcennzeichnet, daß man dem kohlenstoff- oder legierungshaltigen Brei Flußmittel zusetzt. g. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 und q., gekennzeichnet durch eine Metallhülle oder eine Hülle aus brennbarem bzw. verkohlbarem Material (Teerpappe), die die Kohle- bzw. Legierungskörper zur Säule verbindet. io. Verfahren nach Anspruch 2 bis q., gekennzeichnet durch die Verwendung gelochter Karburierungs- bzw. Legierungskörper, die in ihrer lotrechten Achse mit einer Eisenseele versehen sind.7. The method according to claim 2, characterized in that the column in the middle of the furnace or in the pre-crucible or in two or more units on the sides of the Furnace is introduced. B. The method according to claim 2 and 4, characterized in that that one adds flux to the carbon- or alloy-containing slurry. G. contraption for carrying out the method according to claim 2 and q., characterized by a Metal shell or a shell made of combustible or charring material (tar paper), which connects the carbon or alloy bodies to form the column. ok Method according to claim 2 to q., Characterized by the use of perforated carburizing or alloying bodies, which are provided with an iron core in their vertical axis.