DE967617C - Gas metallurgical process for improving metal melts, in particular steel and cast iron melts - Google Patents

Description

Bei den bekannten Verfahren zur Verbesserung von Metallschmelzen, insbesondere von Stahl- und Gußeisenschmelzen, durch eine Behandlung mit zweckmäßigerweise reduzierend wirkenden Gasen ist wesentlich die Einführung der Spülgase in das Schmelzbad dergestalt, daß die Reaktionsprodukte unmittelbar von einer schützenden Schlacke aufgenommen werden können und dem Bad dabei keine Gelegenheit gegeben wird, mit der Atmosphäre in Berührung zu kommen. Ein Durchbrechen der schützenden Schlackenschicht muß also in jedem Falle vermieden werden.In the known processes for improving metal melts, in particular steel and cast iron melts, treatment with gases that are expediently reducing is essential the introduction of the purging gases into the weld pool in such a way that the reaction products immediately can be absorbed by a protective slag without giving the bathroom an opportunity will come into contact with the atmosphere. Breaking through the protective layer of slag must therefore be avoided in any case.

Die Erfindung zeigt nun das Mittel, das mit Sicherheit geeignet ist, diese Bedingung einzuhalten. Es besteht in der Anweisung, das Spülgas unterhalb der das Stahlbad schützenden Schlackendecke durch eine Verteilerplatte unter Druck einzuführen. Diese Verteilerplatte besteht zweckmäßigerweise aus einem hochporösen feuerfesten Filterstein, beispielsweise aus einem Schamotte-, Magnesit- oder Korundstein, der von dem Gas unter Druck in einer ihn überdeckenden ·2ο Kammer beaufschlagt wird und durch den das Gas in feinster Verteilung hindurchtritt und so der Schmelze auf das regelmäßigste zugeführt wird.The invention now shows the means that is certainly suitable for complying with this condition. It consists in the instruction to pass the purge gas beneath the slag cover protecting the steel bath through a Introduce distribution plate under pressure. This distribution plate expediently consists of one highly porous refractory filter stone, for example made of a chamotte, magnesite or corundum stone, the of the gas under pressure in a covering · 2ο Chamber is acted upon and through which the gas passes in the finest distribution and so the melt is supplied on the most regular basis.

Die Läuterungsbehandlung der Stähle kann mit diesen Mitteln sowohl in den Schmelzgeräten selbst, d. h. im Martinofen, Elektroofen und im Konverter,The refining treatment of the steels can be carried out with these agents both in the melters themselves, d. H. in the Martin oven, electric oven and in the converter,

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erfolgen, aber auch zusätzlich oder nur in einer Pfanne, in deren Boden die Verteilerplatte in Form eines Steinfilters eingebaut ist. In jedem Falle erreicht man dann sicher und störungsfrei eine so weitgehende Entgasung und Reinigung der Stähle, daß beispielsweise Siemens-Martin-Stähle die Qualität des Elektrostahls und Konverterstähle diejenige von Siemens-Martin-Stählen annahmen. take place, but also in addition or only in a pan, in the bottom of which the distributor plate in the form of a stone filter is built in. In any case, such an extensive degassing is achieved safely and without interference and cleaning of the steels, that for example Siemens-Martin steels the quality of the electrical steel and converter steels assumed that of Siemens-Martin steels.

In der Zeichnung ist Abb. ι und 2 ein Ausführungsbeispiel für den Auf- und Einbau der erfindungsgemäß zu verwendenden Verteilerplatte im Schnitt und in der Aufsicht dargestellt:In the drawing, Fig. Ι and 2 is an embodiment for the construction and installation of the distributor plate to be used according to the invention in section and in shown by the supervisor:

In den Pfannenboden A ist ein von einer Platte δ gehaltener hochporöser Schamottestein α von unten her eingesetzt, dergestalt, daß die tragende Platte durch Bolzen e mit dem Pfannenboden verschraubt ist und seitliche Bolzen d zur Feststellung und zum Halten des in Normalsteingröße verwendeten porösen Filtersteins dienen. Der zwischen der Gashaube b und dem Filterstein α befindlichen Gaskammer wird das reduzierende Gas durch einen Stutzen c zugeleitet. Der Stein α ist durch einen Asbestring f gegen den Pfannenboden abgedichtet. Zweckmäßig kann es noch sein, ihn durch eine poröse Schicht g aus Stampfmasse abzudecken. In the pan base A, a δ of a plate held highly porous refractory brick is α inserted from below, such that the supporting plate is screwed by bolts e with the pan bottom, and side bolts d to determine and serve to hold the porous filter stone used in normal block size. The gas chamber located between the gas hood b and the filter stone α is supplied with the reducing gas through a nozzle c. The stone α is sealed against the bottom of the pan by an asbestos ring f. It can also be expedient to cover it with a porous layer g of rammed earth.

Bei kleineren Pfannen genügt die Verwendung unter Umständen eines einzigen Verteilers der beschriebenen Art, größere Pfannen werden mit zwei bis vier solcher Vorrichtungen ausgestattet. Beim Windfrischen in Thomas- und Bessemerkonvertern kann der Verteiler beispielsweise an der Bauchseite des Konverters eingebaut sein und das Durchblasen der Spülgase bei umgelegtem Konverter erfolgen. Eine Doppelbehandlung beispielsweise in Konvertern und nachfolgend auch in der Pfanne erhöht natürlich die Wirkung des Gasbehandlungsverfahrens, das sich im einzelnen wie folgt abspielen kann:In the case of smaller pans, it may be sufficient to use a single distributor of the type described Art, larger pans are equipped with two to four such devices. When the wind refreshes in Thomas and Bessemerkonverters can be installed, for example, on the belly of the converter and the purging gases are blown through with the converter turned down. A double treatment for example in converters and subsequently also in the pan naturally increases the effect of the Gas treatment process, which can take place as follows:

Nachdem die -gut überhitzte Schmelze in die Gießpfanne eingefüllt ist und sich die Schlacke etwas abgesteift hat, wird durch den unterhalb der Schlacke angesetzten Verteiler Wasserstoff bzw. Kohlenoxyd oder ein anderes Gas aus einer Stahlflasche eingeblasen. Dabei sind Gasdruck und Gasmenge so zu bemessen, daß die schützende Schlackendecke nicht durchbrochen wird und sich die Schlacke nicht zu stark abkühlt. Für 10 bis 15 t Schmelzen sind in der Regel etwa 0,5 m³ Gas erforderlich, deren Einführung eine Zeit von zwei Minuten erfordert. Die durch den Verteiler eintretenden Gasperlen erfahren infolge ihrer Temperaturerhöhung eine mehr als fünffache Volumenzunahme und eine entsprechende Vergrößerung ihrer Oberfläche. Infolge der Oberflächengrenzspannung lagert sich die in der Schmelze schwebende Schlackentrübung mitsamt den Desoxydationsrückständen den aufsteigenden Gasblasen an. Atomar gelöster Wasserstoff vereinigt sich bei der lebhaften Badbewegung zu Molekülen, wird infolgedessen unlöslich und durch das eingeblasene Gas ausgespült. Gleichzeitig nimmt der Sauerstoffgehalt der Schmelze ab und unter stark reduzierenden Bedingungen auch ihr Stickstoffanteil. After the well-superheated melt has been poured into the ladle and the slag has stiffened somewhat, hydrogen or carbon oxide or another gas is blown in from a steel bottle through the distributor located below the slag. The gas pressure and amount of gas are to be measured in such a way that the protective slag cover is not breached and the slag does not cool down too much. For 10 to 15 t melts, about 0.5 m ^{3 of} gas are generally required, the introduction of which takes two minutes. The gas bubbles entering through the distributor experience a more than five-fold increase in volume as a result of their temperature increase and a corresponding increase in their surface area. As a result of the surface tension, the slag turbidity floating in the melt, together with the deoxidation residues, is deposited on the rising gas bubbles. Atomically dissolved hydrogen combines to form molecules during the lively movement of the bath, as a result it becomes insoluble and is flushed out by the blown gas. At the same time, the oxygen content of the melt decreases and, under strongly reducing conditions, so does its nitrogen content.

Die Stahlschmelzen erfahren also durch das Verfahren nach dieser Erfindung eine erhebliche Verbesserung ihrer metallurgischen Eigenschaften, unter anderem nehmen sie die Eigenart des Grobkornstahles an, sie härten tiefer ein, so daß sie mit geringerem Gehalt an durchhärtenden Legierungselementen auskommen. Ein Teil der Sonderstähle, die bisher nicht ohne das Elektrostahlverfahren herzustellen waren, können unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Siemens-Martin-Ofen hergestellt werden und Handelsstähle, die bisher im Siemens-Martin-Ofen erschmolzen wurden, im Thomas- oder Bessemerverfahren erblasen werden. Selbstverständlich kann das Verfahren auch bei den sogenannten Aufbauschmelzen aus dem Elektroofen und bei der Herstellung von Stahlguß Anwendung finden. Besonders auffallend ist die Wirkung des erfindungsgemäßen Gasbehandlungsverfahrens bei Mischstählen. Wird beispielsweise für die Herstellung eines legierten Stahles der Grundwerkstoff aus einem Siemens-Martin-Ofen mit einer Stahllegierung aus dem Elektroofen zusammengegossen, dann wirkt es als Gasmischverfahren, und es tritt zusätzlich eine auffällige Güteverbesserung ein. Denselben Erfolg hat die gasmetallurgische Behändlung solcher Schmelzen, die mit besonders hergestellten Reaktionsschlacken durchwirbelt worden sind, indem die in der Schmelze zurückgebliebenen Schlackenemulsionen bzw. Suspensionen ausgespült werden.The steel melts thus experience a considerable improvement by the method according to this invention their metallurgical properties, including the peculiarities of coarse-grain steel, they harden more deeply, so that they get by with a lower content of through-hardening alloying elements. Some of the special steels, which previously could not be produced without the electric steel process, can are manufactured using the method according to the invention in the Siemens-Martin furnace and commercial steels, that were previously melted in the Siemens-Martin furnace, using the Thomas or Bessemer process to be blown. Of course, the process can also be used for so-called built-up melts from the electric furnace and in the manufacture of cast steel application. It is particularly noticeable the effect of the gas treatment process according to the invention on mixed steels. For example, it is used for the production of an alloy steel the base material from a Siemens-Martin furnace with a Steel alloy from the electric furnace is poured together, then it acts as a gas mixing process, and it there is also a noticeable improvement in quality. Gas-metallurgical treatment has achieved the same success such melts that have been whirled through with specially prepared reaction slags, by rinsing out the slag emulsions or suspensions remaining in the melt will.

Das Verfahren nach dieser Erfindung ist nicht auf die Behandlung von Stählen und Gußeisenschmelzen beschränkt, sondern schlechthin bei Metallschmelzen anwendbar. So können z. B. Aluminium oder Aluminiumlegierungen, die bekanntlich große Mengen Gase in Lösung enthalten können, in gleicher Weise, wie das bei den Stahlschmelzen der Fall ist, durch Anwendung des erfindungsgemäßen Läuterungsverfahrens eine sprunghafte Güteverbesserung erfahren. The method of this invention does not apply to the treatment of steels and molten cast iron limited, but simply applicable to metal melts. So z. B. aluminum or aluminum alloys, which are known to contain large amounts of gases in solution, in the same way, as is the case with molten steel, by using the refining process according to the invention experience a sudden improvement in quality.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. GasmetallurgischesVerfahrenzurVerbesserung von Metallschmelzen, insbesondere von Stahl- und Gußeisenschmelzen, durch Einführen von reduzierend und spülend wirkenden Gasen in die Schmelze unterhalb einer schützenden Schlackendecke, die dabei nicht durchbrochen werden darf, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Spülgase durch' eine Verteilerplatte, zweckmäßig ein Steinfilter, hindurch unter Druck erfolgt. 115 '1. Gas Metallurgical Improvement Process of metal melts, in particular steel and cast iron melts, by introducing reducing and purging gases in the melt below a protective slag cover, which must not be broken through, characterized in that the supply the purge gases through a distributor plate, expedient a stone filter, is carried out under pressure. 115 ' 2. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch ι bei Herdofen, Konvertern und Pfannen allein oder auch im Herdofen bzw. Konverter und der Pfanne.2. The application of the method according to claim ι in hearth furnace, converters and pans alone or in the hearth oven or converter and the pan. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens iao nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterstein aus hochporösem feuerfestem Stoff, z. B. aus hochporösem Schamotte, Magnesit oder Korund, besteht und unterhalb der Schlackendecke in die Behälter nach Anspruch 2 eingebaut ist.3. Device for performing the method iao according to claim 1 and 2, characterized in that that the filter stone made of highly porous refractory material, for. B. made of highly porous chamotte, magnesite or corundum, and installed below the slag cover in the container according to claim 2 is. 4· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterstein (a) durch eine Platte (δ) dergestalt abgedeckt ist, daß zwischen ihr und der Platte (δ) eine Kammer entsteht, der das Spülgas unter Druck durch einen Stutzen (c) zugeführt wird und mit der Platte (δ) die Befestigung des Filters an den Geräten nach Anspruch 3 erfolgt.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the filter stone (a) is covered by a plate (δ) in such a way that a chamber is created between it and the plate (δ), through which the flushing gas is pressurized through a nozzle (c) is supplied and with the plate (δ) the attachment of the filter to the devices according to claim 3 takes place. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung R 104 591 VI /18 b; 10 deutsche Patentschriften Nr. 216079, 55739°'Considered publications: German patent application R 104 591 VI / 18 b; 10 German patent specifications No. 216079, 55739 ° ' 620572; .-.'Zeitschrift für Metallkunde«, 1929, S. 100, 101;620572; .-. 'Zeitschrift für Metallkunde', 1929, pp. 100, 101; 1931, S. 95, 96, 274 bis 282;1931, pp. 95, 96, 274 to 282; »Journal of the Institute of Metals«·, 1930, Nr. 2, 15"Journal of the Institute of Metals" ·, 1930, No. 2, 15 S. 305 bis 330.Pp. 305 to 330. Hierzu i Blatt ZeichnungenFor this purpose i sheet of drawings ©709 782/41 11.57© 709 782/41 11:57