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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung des Graphitisierungsvorganges in Hochofenroheisenschmelzen mit Hilfe von Aluminium zum Gießen von Blockformen und Stahlwerkausrüstung. The present invention relates to a method for accelerating the graphitization process in Blast furnace pig iron smelting with the help of aluminum for casting ingot molds and steel mill equipment.

Bekannt sind Verfahren zur Herstellung von Gußmaterial zum Gießen von Blockformen und Stahlwerkausrüstung, also zur Herstellung von Hämatitguß, wobei dem kalten Einsatz (Guß-Roheisen) gegebenenfalls FeMn, FeSi zulegiert werden. Diese Legierungszusätze werden in besonderen Flammen- oder Elektroofen umgeschmolzen.Processes are known for the production of casting material for casting block molds and steel mill equipment, So for the production of hematite castings, with the cold use (cast iron) if necessary FeMn, FeSi can be added. These alloy additives are used in special flame or Electric furnace remelted.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Roheisen mit besonderer Eignung zum Gießen von Blockformen, bei dem der Hochofenprozeß auf Holzkohle ausgeführt wird. Das mittels dieses Verfahrens erzeugte Material eignet sich zum Gießen von Stahlwerkausrüstungen und weist Eigenschaften auf, die denen von Hämatitroheisen überlegen sind, das in Siemens-Martin-Öfen auf Hochofenkoks hergestellt wurde. Die für die Durchführung dieser Verfahren erforderlichen Brennstoffe, wie z. B. Gas, oder die hierfür erforderliche elektrische Energie verteuern jedoch die Produktionskosten für die Herstellung von Stahlwerkausrüstungen erheblich.Also known is a method for the production of pig iron with particular suitability for Casting of block molds in which the blast furnace process is carried out on charcoal. That means Material produced by this process is suitable for casting steel mill equipment and has properties that are superior to those of hematite hot iron, that in Siemens-Martin furnaces on blast furnace coke was produced. The fuels required to carry out this process, such as B. However, gas or the electrical energy required for this increase the cost of production of steel mill equipment significantly.

In der Technik wurde deshalb bereits seit längerer Zeit nach einem Verfahren gesucht, mit dessen Hilfe ein Material zum Gießen von Stahlwerkausrüstungen aus Hochofeneisen ohne wiederholtes Umschmelzen erhalten werden kann. Beispielsweise wurde dem flüssigen Hochofeneisen flüssiger Si-Stahl, C-Stahl mit Zusätzen von Silicospiegel, Silicospiegel in festem Zustand und auch andere Zusätze wie Al, AlMg und Ti zulegiert, um den Kohlenstoffgehalt zu verringern und den Siliciumgehalt zu erhöhen. Durch diese Zusätze werden die Festigkeitseigenschaften des Materials verbessert, wobei die Zugabe von Aluminium bekanntlich den Graphitisierungsvorgang, d. h. das Ausscheiden von freiem Graphit, beschleunigt. Das auf diese Weise aus Hochofeneisen erzeugte Material gewährleistet nicht die erforderliche Festigkeit und Lebensdauer der daraus hergestellten Stahlwerkausrüstungen. Die Ursache hierfür ist darin zu sehen, daß sich aus dem flüssigen Metall während des Erstarrungsvorgangs in der Gießform Kohlenstoff in Form von freiem Graphit ausscheidet. Diese sogenannten Graphiteinschlüsse in Roheisengüssen haben ihre Ursache in der geringen Beständigkeit des Zementits und in der durch die sinkende Gießtemperatur bedingten Verringerung der Löslichkeit des Kohlenstoffs im Eisen. Für die Herstellung von Gießmaterial für Blockformen kommt den Graphiteinschlüssen eine besondere Bedeutung deshalb zu, da ihre Anhäufung in den Blockformen zu deren vorzeitiger Abnutzung führt und hierdurch alle durch die Vermeidung eines wiederholten Umschmelzvorganges des kalten Einsatzes erreichten wirtschaftlichen Vorteile verlorengehen. Da beim Gießen von Gußblöcken die Graphiteinschlüsse ausbrennen, werden die hierdurch entstehenden freien Räume von gegossenem Stahl ausgefüllt. Dies hat ein Festhaften der Gußblöcke in der Gußform zur Folge. Weiterhin werden durch Graphiteinschlüsse Risse in den Blockformen verursacht. For this reason, technology has been looking for a method with its help for a long time a material for casting steel mill equipment from blast furnace iron without repeated remelting can be obtained. For example, the liquid blast furnace iron became liquid Si steel, carbon steel with additions of silicon mirrors, silicon mirrors in solid state and also other additives such as Al, AlMg and Ti is added to reduce the carbon content and increase the silicon content. Through these additions the strength properties of the material are improved, with the addition of aluminum as is known, the graphitization process, d. H. the precipitation of free graphite, accelerated. The Material produced in this way from blast furnace iron does not ensure the required strength and Lifespan of the steel mill equipment manufactured from it. The reason for this is to be seen in the fact that During the solidification process in the casting mold, carbon is formed from the liquid metal in the form of carbon of free graphite precipitates. These so-called graphite inclusions in pig iron castings have their cause in the low resistance of cementite and in the one caused by the falling casting temperature Decrease in the solubility of carbon in iron. For the production of casting material for The graphite inclusions are of particular importance because of their accumulation in the block molds leads to their premature wear and thereby all by avoiding one repeated remelting process of cold use lost the economic benefits achieved. Since the graphite inclusions burn out when casting ingots, they become The resulting free spaces are filled with cast steel. This has a sticking of the ingots in the mold. Furthermore, cracks in the block molds are caused by graphite inclusions.

Es ist in diesem Zusammenhang aus E. Pi wowarsky, Gußeisen, 1951, S. 782-783, bekannt, daß ein Aluminiumgehalt von bis zu 4% bei der eutektischen Temperatur zwischen 1100 und 1300° C den Kohlenstoff aus der Gußeisenschmelze verdrängt. Durch einen Aluminiumzusatz zu Roh- oder Gußeisen wird die Graphitisierung begünstigt (S. 783 bis 785, a.a.O.). Weiterhin ist bekannt, daß Aluminiumgehalte bis etwa 1% die Haltbarkeit von Gußeisen, das mit flüssigen Metallen in Berührung kommt, wie dies bei Stahlwerkskokillen der Fall ist, verbessert (vgl. S. 786, a.a.O.). Zur Steigerung der Haltbarkeit von Stahlwerkskokillen wurde daher ein Aluminiumgehalt von 0,1 bis 0,97% vorgeschlagen (vgl. S. 1011 bis 1020; S. 1016, Abb. 1039 und 1040; S. 1017, Zahlentafel 239; S. 1019-1020, a.a.O.).In this context it is from E. Pi wowarsky, Cast iron, 1951, pp. 782-783, known that an aluminum content of up to 4% in the eutectic Temperature between 1100 and 1300 ° C displaces the carbon from the cast iron melt. Adding aluminum to raw or cast iron promotes graphitization (p. 783 to 785, loc. Cit.). It is also known that aluminum contents of up to about 1% reduce the durability of cast iron, that comes into contact with liquid metals, as is the case with steel mill molds, is improved (see p. 786, op. cit.). To increase the durability of steel mill molds, an aluminum content was therefore used suggested from 0.1 to 0.97% (see p. 1011 to 1020; p. 1016, fig. 1039 and 1040; p. 1017, Number board 239; Pp. 1019-1020, loc. Cit.).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Beschleunigung des Graphitisierungsvorganges in Hochofenroheisenschmelzen mit Hilfe von Aluminiumzusätzen zum Gießen von Blockformen und Stahlwerkausrüstungen zu entwickeln. Das hierdurch erhaltene Material soll beim Betrieb in Stahlwerken Eigenschaften aufweisen, die denen von Materialien, wie sie nach klassischen Verfahren, beispielsweise in Kupolöfen, hergestellt werden, mindestens gleichkommt.The object of the present invention is to provide a method for accelerating the graphitization process in blast furnace pig iron smelting with the help of aluminum additives for casting block molds and to develop steel mill equipment. The material obtained in this way is intended to be used in steelworks Have properties that are similar to those of materials such as those obtained by classic processes, for example in cupolas, at least equals.

Überraschend wurde festgestellt, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man dem Roheisen Aluminium zusetzt und das aluminiumhaltige Roheisen 3 bis 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 1250 bis 1280° C hält und anschließend mit Stickstoff oder wasserfreier Luft bei 4 atü Überdruck spült und die behandelte Roheisenschmelze im Temperaturbereich zwischen 1190 und 1170° C in die Gießform eingießt. Das bereits für das Anreichern von Verunreinigungen gebräuchliche Spülen flüssiger Metalle mit Gasen wirkt hierbei hemmend auf den Graphitisierungsvorgang in flüssigem Hochofeneisen.It was surprisingly found that this object can be achieved by adding pig iron Aluminum is added and the aluminous pig iron for 3 to 4 hours at one temperature from 1250 to 1280 ° C and then with nitrogen or anhydrous air at 4 atm overpressure rinses and the treated molten pig iron in the temperature range between 1190 and 1170 ° C in the Pouring mold. The rinsing liquid, which is already used for the accumulation of impurities Metals with gases have an inhibiting effect on the graphitization process in liquid blast furnace iron.

Das erfindungsgemäße Spülen von Hochofeneisen mit Stickstoff dient dazu, um ein von Graphitanhäufungen und -flecken freies Material zu erhalten.The inventive flushing of blast furnace iron with nitrogen serves to remove graphite accumulations and stain-free material.

Die aus erfindungsgemäß aufbereitetem Roheisen gegossenen Blockformen weisen eine homogene Struktür mit gleichmäßiger Graphitverteilung auf, die eine hohe Festigkeit gewährleistet. Die Herstellungskosten der erfindungsgemäß erhaltenen Blockformen und Stahlwerkausrüstungen sind im Vergleich zu den Herstellungskosten nach konventionellen Verfahren um mindestens 10% niedriger.The block molds cast from pig iron prepared according to the invention have a homogeneous structure with an even distribution of graphite, which ensures high strength. The manufacturing cost of the block molds and steel mill equipment obtained according to the invention are compared to the manufacturing cost by at least 10% lower using conventional methods.

Erfindungsgemäß wird auf den Pfannenboden Aluminium in Mengen von 3,5 kg je Tonne Hochofeneisen vor dem Eingießen in Form von Stäben oder Barren dosiert. Um den Graphitisierungsvorgang vollständig ablaufen zu lassen, wird das Roheisen 3 bis 4 Stunden bei einer Temperatur von 1250 bis 1280⁰C in der Pfanne gehalten. Nach Entfernung der Schlacke und des Graphitschaumes von der Spiegeloberfläche wird Stickstoff oder Luft bei etwa 4 atü Überdruck durch das Roheisen durchgeblasen, wobei das Gas frei von Wassermolekülen sein muß. Das so behandelte Roheisen wird anschließend in Gießformen gefüllt. Hierbei ist eine Roheisentemperatur von 1190 bis 1170⁰C einzuhalten. Als nachgebrachtes Beispiel wird zu Vergleichszwecken nachstehend die Lebensdauer von Blockformen zum Gießen rechteckiger Blöcke, deren Gewicht 15,41 beträgt, angegeben.According to the invention, aluminum is dosed in quantities of 3.5 kg per ton of blast furnace iron on the pan bottom before pouring in the form of rods or bars. In order to allow the graphitization process to run completely, the pig iron is kept in the pan ^{at a temperature of 1250 to 1280 ° C. for 3 to 4 hours.} After the slag and the graphite foam have been removed from the mirror surface, nitrogen or air is blown through the pig iron at a pressure of about 4 atmospheres, the gas must be free of water molecules. The pig iron treated in this way is then poured into casting molds. A pig iron temperature of 1190 to 1170 ^° C. must be maintained here. As a follow-up example, the service life of block molds for casting rectangular blocks weighing 15.41 is given below for comparison.

Im klassischen Verfahren (Kupolofen) gegossene Blockform:Block shape cast using the classic method (cupola furnace):

65 Füllungen mit Stahl.65 steel panels.

Claims

3 43 4

Made of blast furnace iron with added ferrosilicon.

sene block shape: process to accelerate the graphite

An average of 30 fillings. sizing process in blast furnace pig iron smelting

with hooves of aluminum and for casting

⁵ block molds and steel mill equipment cast from blast furnace iron with aluminum addition

Block shape characterized in that the aluminum

nium-containing pig iron 3 to 4 hours for one

An average of 30 fillings. Temperature kept from 1250 to 1280 ° C, then

. _TT,, . "," With nitrogen or air at 4 atmospheres overpressure

From blast furnace iron according to the invention _lo rinses and the treated pig iron melt in the

Blocktorm: temperature range between 1190 and 117O ⁰ C

An average of 67 steel panels. is poured into the mold.